JP3045379B2 - アルミナ多孔性焼結体の製造方法 - Google Patents
アルミナ多孔性焼結体の製造方法Info
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- C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミナ多孔性焼
結体の製造方法に関し、特に気体センサにおいて検知部
へ導入される測定対象ガスの流量を制限する流量制限体
として好適に用いられるアルミナ多孔性焼結体の製造方
法に関する。
結体の製造方法に関し、特に気体センサにおいて検知部
へ導入される測定対象ガスの流量を制限する流量制限体
として好適に用いられるアルミナ多孔性焼結体の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、限界電流式酸素センサの流量制限
体に用いられるアルミナ多孔性焼結体は、アルミナ基板
と同様の製造方法によって製造されている。この方法
は、主原料のアルミナと有機バインダとを混合して成形
体を得て、次に、棚板の上に成形体を置き、必要に応じ
て、スペーサー等を用いて成形体を載せた棚板を積み上
げた多段構造の状態で、成形体を電気炉の中に設置し、
焼成して焼結体を得るというものである。また、成形体
の焼成時の反り防止が必要な場合には、重しを成形体の
上に置いた状態で焼成を行う。また、焼成治具にはその
緻密性を高める目的でＳｉＯ2が含有され（常用の治具
においては約１０〜３０％程度）、ＳｉＯ2含有の効果
として焼成時におけるワレ、クラックの発生が防止され
ることが知られている。
体に用いられるアルミナ多孔性焼結体は、アルミナ基板
と同様の製造方法によって製造されている。この方法
は、主原料のアルミナと有機バインダとを混合して成形
体を得て、次に、棚板の上に成形体を置き、必要に応じ
て、スペーサー等を用いて成形体を載せた棚板を積み上
げた多段構造の状態で、成形体を電気炉の中に設置し、
焼成して焼結体を得るというものである。また、成形体
の焼成時の反り防止が必要な場合には、重しを成形体の
上に置いた状態で焼成を行う。また、焼成治具にはその
緻密性を高める目的でＳｉＯ2が含有され（常用の治具
においては約１０〜３０％程度）、ＳｉＯ2含有の効果
として焼成時におけるワレ、クラックの発生が防止され
ることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ナ基板の製造方法と同様な上記従来の製造方法によって
得られたアルミナ多孔性焼結体は、その部位によってガ
ス通気率が大きくばらつくという問題点がある。
ナ基板の製造方法と同様な上記従来の製造方法によって
得られたアルミナ多孔性焼結体は、その部位によってガ
ス通気率が大きくばらつくという問題点がある。
【０００４】従来このようなガス通気率のバラツキは許
容されていたが、現在とりわけ高精度のガス流量制限機
能が要求される限界電流式酸素センサの流量制限体等に
多孔性のアルミナ焼結体を適用する場合には、そのよう
ガス通気率の大きなバラツキは許容されない。その上、
通常一枚のロット（焼結体）を複数個に分割して、分割
されたロットが夫々一つの酸素センサに用いられる。こ
のため、ロットの部位によってガス通気率にバラツキが
あれば、互いに特性が異なる酸素センサが製造されるこ
ととなり、限界電流式酸素センサのようにその特性のバ
ラツキの許容範囲が狭い場合には歩留まりが低下すると
いう問題がある。
容されていたが、現在とりわけ高精度のガス流量制限機
能が要求される限界電流式酸素センサの流量制限体等に
多孔性のアルミナ焼結体を適用する場合には、そのよう
ガス通気率の大きなバラツキは許容されない。その上、
通常一枚のロット（焼結体）を複数個に分割して、分割
されたロットが夫々一つの酸素センサに用いられる。こ
のため、ロットの部位によってガス通気率にバラツキが
あれば、互いに特性が異なる酸素センサが製造されるこ
ととなり、限界電流式酸素センサのようにその特性のバ
ラツキの許容範囲が狭い場合には歩留まりが低下すると
いう問題がある。
【０００５】アルミナ多孔性焼結体におけるガス通気率
のバラツキは、焼成治具として炭化珪素を用いることに
よってより顕著になる。炭化珪素からなる焼成治具は、
その優れた熱伝導性からセラミック製品の焼成治具とし
て汎用されている。なぜなら、焼成治具の熱伝導性が高
ければ焼成物の温度分布を狭くすることが容易となり、
均一な状態の焼成品を製造することが容易となるからで
ある。
のバラツキは、焼成治具として炭化珪素を用いることに
よってより顕著になる。炭化珪素からなる焼成治具は、
その優れた熱伝導性からセラミック製品の焼成治具とし
て汎用されている。なぜなら、焼成治具の熱伝導性が高
ければ焼成物の温度分布を狭くすることが容易となり、
均一な状態の焼成品を製造することが容易となるからで
ある。
【０００６】しかしながら、上記利点を備えた炭化珪素
製の焼成治具を用いて限界電流式酸素センサーの流量制
限体用のアルミナ多孔性焼結体の焼成を行う場合、得ら
れた焼結体のガス通気率に大きなバラツキが発生する。
製の焼成治具を用いて限界電流式酸素センサーの流量制
限体用のアルミナ多孔性焼結体の焼成を行う場合、得ら
れた焼結体のガス通気率に大きなバラツキが発生する。
【０００７】アルミナ多孔性焼結体の焼成炉として、電
気炉の代わりにガス炉を用いれば焼結体におけるガス通
気率のバラツキを抑制することが可能であるが、限界電
流式酸素センサーの流量制限体としては焼結寸前の微小
な平均細孔径、気孔率を備えたアルミナ多孔性焼結体が
要求されるため、非常に厳密な焼成炉内の温度管理が必
要とされ、ガス炉では実現不可能である。
気炉の代わりにガス炉を用いれば焼結体におけるガス通
気率のバラツキを抑制することが可能であるが、限界電
流式酸素センサーの流量制限体としては焼結寸前の微小
な平均細孔径、気孔率を備えたアルミナ多孔性焼結体が
要求されるため、非常に厳密な焼成炉内の温度管理が必
要とされ、ガス炉では実現不可能である。
【０００８】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、焼結体の部位間によるガス通気率のバ
ラツキを低下させ、気体センサの流量制限体用として優
れたアルミナ多孔性焼結体を高い歩留で得ることを可能
にするアルミナ多孔性焼結体の製造方法を提供すること
を目的とする。
たものであって、焼結体の部位間によるガス通気率のバ
ラツキを低下させ、気体センサの流量制限体用として優
れたアルミナ多孔性焼結体を高い歩留で得ることを可能
にするアルミナ多孔性焼結体の製造方法を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、アルミナ成
形体の焼成時の炉内雰囲気がアルミナ多孔性焼結体のガ
ス通気率のバラツキに影響を与えていること、とりわけ
電気炉のヒータや焼成治具から発生するＳｉＯ2の影響
を受けて、アルミナ成形体の部位によって焼結速度が異
なるため、焼結体の部位によるガス通気率のバラツキが
大きくなることに着目し、アルミナ成形体の周囲をＳｉ
Ｏ2等の珪素成分を実質的に含まない又は多孔の均一性
に影響を与えない程度の微少量しか含まない物質で完全
に被覆した状態で焼成すること、ＳｉＯ2等の珪素成分
を実質的に含まない又は多孔の均一性に影響を与えない
程度の微少量しか含まない焼成治具を用いて焼成工程を
行うこと、又は、ＳｉＯ2を焼成時に吸着する物質を焼
成炉内に設置して焼成することで、この課題が解決でき
ることを見出し、本発明を発明するに至った。
形体の焼成時の炉内雰囲気がアルミナ多孔性焼結体のガ
ス通気率のバラツキに影響を与えていること、とりわけ
電気炉のヒータや焼成治具から発生するＳｉＯ2の影響
を受けて、アルミナ成形体の部位によって焼結速度が異
なるため、焼結体の部位によるガス通気率のバラツキが
大きくなることに着目し、アルミナ成形体の周囲をＳｉ
Ｏ2等の珪素成分を実質的に含まない又は多孔の均一性
に影響を与えない程度の微少量しか含まない物質で完全
に被覆した状態で焼成すること、ＳｉＯ2等の珪素成分
を実質的に含まない又は多孔の均一性に影響を与えない
程度の微少量しか含まない焼成治具を用いて焼成工程を
行うこと、又は、ＳｉＯ2を焼成時に吸着する物質を焼
成炉内に設置して焼成することで、この課題が解決でき
ることを見出し、本発明を発明するに至った。
【００１０】すなわち、本発明者は、従来の一般的なア
ルミナ多孔質体の焼成方法では、焼成中の多孔質体が焼
成炉内の雰囲気に直接曝されることから、電気炉のヒー
ターや焼成治具から発生するＳｉＯ2蒸気の影響を受け
て、焼結の進行がアルミナ多孔質体の部位間で異なるこ
ととなり、具体的にはＳｉＯ2により曝された部位の焼
結の進行がその他の部位より速くなって、このＳｉＯ2
により曝された部位において孔が小さくなり且つ細孔面
積が減少し気体通過抵抗が増大するために、部位間のガ
ス通気率のバラツキが生じていたことを見出し、これを
解決する手段を提供する。
ルミナ多孔質体の焼成方法では、焼成中の多孔質体が焼
成炉内の雰囲気に直接曝されることから、電気炉のヒー
ターや焼成治具から発生するＳｉＯ2蒸気の影響を受け
て、焼結の進行がアルミナ多孔質体の部位間で異なるこ
ととなり、具体的にはＳｉＯ2により曝された部位の焼
結の進行がその他の部位より速くなって、このＳｉＯ2
により曝された部位において孔が小さくなり且つ細孔面
積が減少し気体通過抵抗が増大するために、部位間のガ
ス通気率のバラツキが生じていたことを見出し、これを
解決する手段を提供する。
【００１１】さらに、本発明者は、アルミナ焼結体を例
えばアルミナ基板として用いる場合には、電気炉の２珪
化モリブデンヒータから発生するＳｉＯ2の蒸気圧や、
焼成時に焼成治具から発生するＳｉＯ2の蒸気圧が被焼
成物であるアルミナ基板の特性に実質的な影響を与える
ことはないが、とりわけ高精度のガス流量制限機能が要
求される限界電流式酸素センサーの流量制限体などに用
いられるアルミナ多孔性焼結体については、ＳｉＯ2の
蒸気圧の影響が無視できないものであることを見出し
た。
えばアルミナ基板として用いる場合には、電気炉の２珪
化モリブデンヒータから発生するＳｉＯ2の蒸気圧や、
焼成時に焼成治具から発生するＳｉＯ2の蒸気圧が被焼
成物であるアルミナ基板の特性に実質的な影響を与える
ことはないが、とりわけ高精度のガス流量制限機能が要
求される限界電流式酸素センサーの流量制限体などに用
いられるアルミナ多孔性焼結体については、ＳｉＯ2の
蒸気圧の影響が無視できないものであることを見出し
た。
【００１２】また、ＳｉＯ2以外のＳｉ成分が焼成雰囲
気中に存在しても（例えば、Ｓｉ単独）、このＳｉ成分
中のＳｉが焼成炉中の酸素と反応してＳｉＯ2が発生
し、これが焼結体の通気性に影響を与えることを見出し
た。
気中に存在しても（例えば、Ｓｉ単独）、このＳｉ成分
中のＳｉが焼成炉中の酸素と反応してＳｉＯ2が発生
し、これが焼結体の通気性に影響を与えることを見出し
た。
【００１３】そこで、上記目的を達成するために、本発
明のアルミナ多孔性焼結体の製造方法はその第１の視点
において、珪素及び／又は珪素の化合物からなる珪素成
分を制限した雰囲気でアルミナ成形体を焼成して、焼成
体において多孔を均一に生成させることを特徴とする。
換言すれば、どの部位においても一様なガス通気率を備
えたアルミナ多孔性焼結体を得るために、炉内雰囲気の
影響を受け難い状況下にてアルミナ成形体を焼成するこ
とを特徴とする。
明のアルミナ多孔性焼結体の製造方法はその第１の視点
において、珪素及び／又は珪素の化合物からなる珪素成
分を制限した雰囲気でアルミナ成形体を焼成して、焼成
体において多孔を均一に生成させることを特徴とする。
換言すれば、どの部位においても一様なガス通気率を備
えたアルミナ多孔性焼結体を得るために、炉内雰囲気の
影響を受け難い状況下にてアルミナ成形体を焼成するこ
とを特徴とする。
【００１４】好ましくは第１の視点において、焼成時の
前記雰囲気において前記珪素成分の蒸気圧を低くするこ
とを特徴とする。特に、ＳｉＯ及び／又はＳｉＯ2の蒸
気圧を低くすることが、均一な多孔質焼結体を得る上で
好ましい。
前記雰囲気において前記珪素成分の蒸気圧を低くするこ
とを特徴とする。特に、ＳｉＯ及び／又はＳｉＯ2の蒸
気圧を低くすることが、均一な多孔質焼結体を得る上で
好ましい。
【００１５】好ましくは第１の視点において、前記珪素
成分（特にＳｉＯ2）を実質的に含有しない又は発生源
とならない焼成治具で前記アルミナ成形体を取り囲んで
前記焼成を行うことを特徴とする。なお、この焼成治具
は、“釜道具”ともいい、例えば、成形体を収容するこ
う（匣）鉢（図１参照）、バット、プロップ、セッター
（敷板）、セッターを支持し移動させるビーム、セッタ
ーを多段に積層するためのスペーサ、炉上に配置されセ
ッター、こう鉢などを載置するガーダー、その他焼成工
程において使用される物、特に焼成炉内に存在するもの
（炉壁など炉の構成要素も含む）などがある。従来常用
されているＳｉＣセッター中においては、その粒界や結
晶中に存在するＳｉ、又は粒子表面に存在するＳｉＯ2
が不純物として存在し、これが焼成中におけるＳｉＯ2
発生源となっていたのである。
成分（特にＳｉＯ2）を実質的に含有しない又は発生源
とならない焼成治具で前記アルミナ成形体を取り囲んで
前記焼成を行うことを特徴とする。なお、この焼成治具
は、“釜道具”ともいい、例えば、成形体を収容するこ
う（匣）鉢（図１参照）、バット、プロップ、セッター
（敷板）、セッターを支持し移動させるビーム、セッタ
ーを多段に積層するためのスペーサ、炉上に配置されセ
ッター、こう鉢などを載置するガーダー、その他焼成工
程において使用される物、特に焼成炉内に存在するもの
（炉壁など炉の構成要素も含む）などがある。従来常用
されているＳｉＣセッター中においては、その粒界や結
晶中に存在するＳｉ、又は粒子表面に存在するＳｉＯ2
が不純物として存在し、これが焼成中におけるＳｉＯ2
発生源となっていたのである。
【００１６】好ましくは第１の視点における方法は、前
記珪素成分（特にＳｉＯ2）を実質的に含有しない又は
発生源とならない焼成治具によって前記アルミナ成形体
を密閉して前記焼成を行うことを特徴とする。密閉する
ための容器としては、例えばこう鉢であり、また、板状
体を組み合わせて実質的な閉空間を画成しアルミナ成形
体を密閉してもよい。
記珪素成分（特にＳｉＯ2）を実質的に含有しない又は
発生源とならない焼成治具によって前記アルミナ成形体
を密閉して前記焼成を行うことを特徴とする。密閉する
ための容器としては、例えばこう鉢であり、また、板状
体を組み合わせて実質的な閉空間を画成しアルミナ成形
体を密閉してもよい。
【００１７】好ましくは第１の視点における方法は、前
記珪素成分を吸収する吸着剤を前記アルミナ成形体の近
傍に配置して前記焼成を行うことを特徴とする。吸着剤
として代表的にはジルコニアがあり、比表面積の大きい
未安定化ジルコニア（約８０ｍ2／ｇ、なお安定化ジル
コニアは約１５ｍ2／ｇ）を用いることが好ましい。な
お、ジルコニアがＳｉＯ2を吸着した後に反応が起こ
り、ジルコン（ＺｒＯ2・ＳｉＯ2が生成していると考え
られる。
記珪素成分を吸収する吸着剤を前記アルミナ成形体の近
傍に配置して前記焼成を行うことを特徴とする。吸着剤
として代表的にはジルコニアがあり、比表面積の大きい
未安定化ジルコニア（約８０ｍ2／ｇ、なお安定化ジル
コニアは約１５ｍ2／ｇ）を用いることが好ましい。な
お、ジルコニアがＳｉＯ2を吸着した後に反応が起こ
り、ジルコン（ＺｒＯ2・ＳｉＯ2が生成していると考え
られる。
【００１８】好ましくは第１の視点における方法におい
て、珪素成分（Ｓ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2等）が１ｗｔ％以
下の、前記珪素成分を実質的に含有しない焼成治具を用
いて前記焼成を行い、得られた前記アルミナ多孔質焼結
体のガス通気率のバラツキが０．５ml・mm/MPa・min・cm2
以下であることを特徴とする。さらに、好ましくは珪素
成分を０．２ｗｔ％以下の焼成治具を用いて、ガス通気
率のバラツキが０．３ml・mm/MPa・min・cm2以下のアルミ
ナ多孔質焼結体を提供する。
て、珪素成分（Ｓ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2等）が１ｗｔ％以
下の、前記珪素成分を実質的に含有しない焼成治具を用
いて前記焼成を行い、得られた前記アルミナ多孔質焼結
体のガス通気率のバラツキが０．５ml・mm/MPa・min・cm2
以下であることを特徴とする。さらに、好ましくは珪素
成分を０．２ｗｔ％以下の焼成治具を用いて、ガス通気
率のバラツキが０．３ml・mm/MPa・min・cm2以下のアルミ
ナ多孔質焼結体を提供する。
【００１９】このように本発明は、いずれの部位におい
ても一様なガス通気率を備えたアルミナ多孔性焼結体を
得るために、炉内雰囲気の影響を受け難い状況下、すな
わち珪素成分（代表的には珪素の酸化物、例えばＳｉ
Ｏ、ＳｉＯ2）の存在量を制限した雰囲気でアルミナ成
形体を焼成することを特徴とする。換言すれば、珪素成
分が多孔の均一性に影響を与えない程度、例えば、限界
電流式酸素センサの流量制限体として用いるのに必要十
分な多孔の均一性を備えた焼結体を得ることができる程
度以下に、珪素成分の存在量を制限することを特徴とす
る。
ても一様なガス通気率を備えたアルミナ多孔性焼結体を
得るために、炉内雰囲気の影響を受け難い状況下、すな
わち珪素成分（代表的には珪素の酸化物、例えばＳｉ
Ｏ、ＳｉＯ2）の存在量を制限した雰囲気でアルミナ成
形体を焼成することを特徴とする。換言すれば、珪素成
分が多孔の均一性に影響を与えない程度、例えば、限界
電流式酸素センサの流量制限体として用いるのに必要十
分な多孔の均一性を備えた焼結体を得ることができる程
度以下に、珪素成分の存在量を制限することを特徴とす
る。
【００２０】本発明においては、焼成雰囲気において珪
素成分が実質的に存在しないようにすることが好まし
い。なお、珪素成分とは、Ｓｉ、又はＳｉＯ、ＳｉＯ2
等の珪素の酸化物の他、不均一な多孔体の焼成原因とな
る珪素の化合物全てを指している。
素成分が実質的に存在しないようにすることが好まし
い。なお、珪素成分とは、Ｓｉ、又はＳｉＯ、ＳｉＯ2
等の珪素の酸化物の他、不均一な多孔体の焼成原因とな
る珪素の化合物全てを指している。
【００２１】また、珪素の酸化物が発生しないように、
Ｓｉ、Ｏの存在を制限し又は存在しない雰囲気で焼成を
行うことも、珪素の酸化物の発生を源から断つ意味で有
効である。
Ｓｉ、Ｏの存在を制限し又は存在しない雰囲気で焼成を
行うことも、珪素の酸化物の発生を源から断つ意味で有
効である。
【００２２】また別に、本発明の原理は焼成時における
ＳｉＯ2の存在が悪影響を及ぼすフェライト焼結体など
の製造方法に対しても適用される。
ＳｉＯ2の存在が悪影響を及ぼすフェライト焼結体など
の製造方法に対しても適用される。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明の実施の形態において、まず、主成分とし
て高純度のアルミナに助剤として有機バインダ（例え
ば、ポリビニルブチラール）、可塑剤（例えば、ブチル
フタリール、ブチルグリコール）、分散剤（例えば、ソ
ルビタン脂肪酸エステル）を加えてスラリーを得る。こ
れをドクターブレード法等のシートキャスティング（テ
ープ鋳込み成形）、或いはその他の泥しょう鋳込み成形
法等により成形体を作製する。押出し成形、加圧成形な
どを適宜用いてアルミナ成形体を得てもよい。
する。本発明の実施の形態において、まず、主成分とし
て高純度のアルミナに助剤として有機バインダ（例え
ば、ポリビニルブチラール）、可塑剤（例えば、ブチル
フタリール、ブチルグリコール）、分散剤（例えば、ソ
ルビタン脂肪酸エステル）を加えてスラリーを得る。こ
れをドクターブレード法等のシートキャスティング（テ
ープ鋳込み成形）、或いはその他の泥しょう鋳込み成形
法等により成形体を作製する。押出し成形、加圧成形な
どを適宜用いてアルミナ成形体を得てもよい。
【００２４】次に、成形体を乾燥後、珪素成分が実質的
に存在しない雰囲気でアルミナ成形体を焼成する。珪素
成分が実質的に存在しない雰囲気を作るために、例え
ば、焼成炉全体を珪素成分を実質的に含有しない材料で
構築する。あるいは、高純度アルミナ材料などの珪素成
分を実質的に含有しない材料を用いてアルミナ成形体を
取り囲む。取り囲む一形態として、アルミナ成形体を高
純度アルミナ製のこう鉢内に収容して密閉し焼成する。
なお、密閉の程度は完全密閉でもよいが、珪素成分が焼
成雰囲気中に実質的に侵入しない程度でも十分である。
さらに、雰囲気中の珪素成分を吸着する物質をアルミナ
成形体の周囲に配置して焼成を行ってもよい。また、こ
れらの形態を併用してもよい。また、本発明はホットプ
レスなどの焼結法に対しても有効に適用される。
に存在しない雰囲気でアルミナ成形体を焼成する。珪素
成分が実質的に存在しない雰囲気を作るために、例え
ば、焼成炉全体を珪素成分を実質的に含有しない材料で
構築する。あるいは、高純度アルミナ材料などの珪素成
分を実質的に含有しない材料を用いてアルミナ成形体を
取り囲む。取り囲む一形態として、アルミナ成形体を高
純度アルミナ製のこう鉢内に収容して密閉し焼成する。
なお、密閉の程度は完全密閉でもよいが、珪素成分が焼
成雰囲気中に実質的に侵入しない程度でも十分である。
さらに、雰囲気中の珪素成分を吸着する物質をアルミナ
成形体の周囲に配置して焼成を行ってもよい。また、こ
れらの形態を併用してもよい。また、本発明はホットプ
レスなどの焼結法に対しても有効に適用される。
【００２５】アルミナの焼成温度は、他のセラミックス
に比べて高く、原料によって異なるが中心温度としては
約１５００℃付近で約１〜３時間焼成することにより焼
結して適度な多孔質の焼結体を得ることができる。ま
た、焼結温度を制御することで完全焼結（気孔率がゼ
ロ）寸前で焼結を終了させることにより、微小な平均細
孔径、且つ小さい気孔率を有し、しかも一様な気孔を備
えた焼結体が得られ、この焼結体は部位によるガス通気
率のバラツキが少なく、この焼結体を切り出して数枚に
分割しても、これらの分割体のガス通気率のバラツキは
小さいから、特性の揃ったアルミナ多孔質焼結材料が提
供される。なお、気体センサの流量制限体用としては、
気孔率約３〜１０％程度のアルミナ多孔性焼結体が求め
られ、粒子間の隙間によって上記範囲の気孔率を得るこ
とが可能である。
に比べて高く、原料によって異なるが中心温度としては
約１５００℃付近で約１〜３時間焼成することにより焼
結して適度な多孔質の焼結体を得ることができる。ま
た、焼結温度を制御することで完全焼結（気孔率がゼ
ロ）寸前で焼結を終了させることにより、微小な平均細
孔径、且つ小さい気孔率を有し、しかも一様な気孔を備
えた焼結体が得られ、この焼結体は部位によるガス通気
率のバラツキが少なく、この焼結体を切り出して数枚に
分割しても、これらの分割体のガス通気率のバラツキは
小さいから、特性の揃ったアルミナ多孔質焼結材料が提
供される。なお、気体センサの流量制限体用としては、
気孔率約３〜１０％程度のアルミナ多孔性焼結体が求め
られ、粒子間の隙間によって上記範囲の気孔率を得るこ
とが可能である。
【００２６】アルミナ多孔質焼結体を用いた限界電流検
知式酸素センサは、例えば、特開平1-170846号公報に開
示されている。一般的に、上記酸素センサはアルミナ多
孔質焼結体上に白金電極、ＺｒＯ2固体電解質、白金電
極が順次積層された構造を有する。この場合、アルミナ
多孔質焼結体がガス拡散律速層となり、センサ特性はこ
のアルミナ多孔質焼結体の状態に大きく依存する。従っ
て、本実施形態の一様に多孔が生成されてガス通気率の
バラツキが小さいアルミナ多孔質焼結体を上記酸素セン
サのガス拡散律速層として適用することにより、センサ
特性が向上し精密な濃度測定が可能とされる。なお、ア
ルミナ多孔質焼結体は白金電極の保護層ともなる。
知式酸素センサは、例えば、特開平1-170846号公報に開
示されている。一般的に、上記酸素センサはアルミナ多
孔質焼結体上に白金電極、ＺｒＯ2固体電解質、白金電
極が順次積層された構造を有する。この場合、アルミナ
多孔質焼結体がガス拡散律速層となり、センサ特性はこ
のアルミナ多孔質焼結体の状態に大きく依存する。従っ
て、本実施形態の一様に多孔が生成されてガス通気率の
バラツキが小さいアルミナ多孔質焼結体を上記酸素セン
サのガス拡散律速層として適用することにより、センサ
特性が向上し精密な濃度測定が可能とされる。なお、ア
ルミナ多孔質焼結体は白金電極の保護層ともなる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、図面において各部の寸法比等は図示の都合
上、実際の寸法比と必ずしも完全には一致しないが、こ
れらの寸法比等は後記する通りである。また、表１に下
記の実施例及び比較例において作製した焼結体の部位
〜毎のガス通気率及びそのバラツキのデータを示し
た。図２は、アルミナ多孔性焼結体１８のガス通気率測
定位置を示す図であって、同図中〜は焼結体の部位
を表し、〜はコーナ部、は中心部を夫々指してい
る。なお、ガス通気率の測定条件は下記の通りである。
差圧：１ｋｇ／ｃｍ2（０．０９８ＭＰａ）、流体ガ
ス：窒素、通気断面積：０．７８５ｃｍ2（φ１０ｍ
ｍ）とし、アルミナ多孔性焼結体１８（図２参照）を、
部位〜にそれぞれ対応した５個の穴を持ったシリコ
ンゴム板で挟み込み、その周辺部をシールし、アルミナ
多孔性焼結体１８の一方より上記差圧を加えて、窒素ガ
スを他側へ透過させ、穴ごとに透過した窒素ガス流量を
流量計で測定した。通気率は（［測定点厚み］×［通気
量］）／（［通気断面積］×［差圧］）から算出した。
する。なお、図面において各部の寸法比等は図示の都合
上、実際の寸法比と必ずしも完全には一致しないが、こ
れらの寸法比等は後記する通りである。また、表１に下
記の実施例及び比較例において作製した焼結体の部位
〜毎のガス通気率及びそのバラツキのデータを示し
た。図２は、アルミナ多孔性焼結体１８のガス通気率測
定位置を示す図であって、同図中〜は焼結体の部位
を表し、〜はコーナ部、は中心部を夫々指してい
る。なお、ガス通気率の測定条件は下記の通りである。
差圧：１ｋｇ／ｃｍ2（０．０９８ＭＰａ）、流体ガ
ス：窒素、通気断面積：０．７８５ｃｍ2（φ１０ｍ
ｍ）とし、アルミナ多孔性焼結体１８（図２参照）を、
部位〜にそれぞれ対応した５個の穴を持ったシリコ
ンゴム板で挟み込み、その周辺部をシールし、アルミナ
多孔性焼結体１８の一方より上記差圧を加えて、窒素ガ
スを他側へ透過させ、穴ごとに透過した窒素ガス流量を
流量計で測定した。通気率は（［測定点厚み］×［通気
量］）／（［通気断面積］×［差圧］）から算出した。
【００２８】［実施例１］まず、主成分として純度９
９．９９％、平均粒径０．５μｍのアルミナ、助剤とし
て有機バインダ（ポリビニルブチラール）、可塑剤（ブ
チルフタリール、ブチルグリコール）、分散剤（ソルビ
タン脂肪酸エステル）を加えてスラリーを得た。これを
ドクターブレード法にてシートキャスティングを行い、
乾燥、切断をすることにより、５０ｍｍ角、厚さ１ｍｍ
の板状の成形体１０を得た。
９．９９％、平均粒径０．５μｍのアルミナ、助剤とし
て有機バインダ（ポリビニルブチラール）、可塑剤（ブ
チルフタリール、ブチルグリコール）、分散剤（ソルビ
タン脂肪酸エステル）を加えてスラリーを得た。これを
ドクターブレード法にてシートキャスティングを行い、
乾燥、切断をすることにより、５０ｍｍ角、厚さ１ｍｍ
の板状の成形体１０を得た。
【００２９】図１は、本発明の実施例１に係り、高純度
アルミナ製の焼成治具から画成される閉空間１６内でア
ルミナ成形体を焼成する方法を示す模式図である。図１
に示すように、アルミナ成形体１０は、高純度アルミナ
鞘１２及び高純度アルミナ蓋１４から作られる閉空間１
６中に設置された。この高純度アルミナ鞘１２及び高純
度アルミナ蓋１４は、その成分比がＡｌ2Ｏ3：９９．０
％、ＳｉＯ2：０．５％、Ｆｅ2Ｏ3：０．１％、Ｎａ
2Ｏ：０．２％であり、ＳｉＯ2成分が実質的に影響しな
い程度の含有量に抑えられている。そして、高純度アル
ミナ鞘１２はその厚さが５ｍｍ程度、幅２０ｃｍ程度、
奥行２０ｃｍ程度、高さ５ｃｍ程度の寸法の箱状に形成
されている。また、高純度アルミナ蓋１４は、その厚さ
が５ｍｍ程度、２０ｃｍ角程度の板状に形成され、高純
度アルミナ鞘１２を密閉することができる。このように
して、焼成中に焼成炉内の雰囲気（珪素成分を含有する
雰囲気）からの影響を完全に遮断することができる。
アルミナ製の焼成治具から画成される閉空間１６内でア
ルミナ成形体を焼成する方法を示す模式図である。図１
に示すように、アルミナ成形体１０は、高純度アルミナ
鞘１２及び高純度アルミナ蓋１４から作られる閉空間１
６中に設置された。この高純度アルミナ鞘１２及び高純
度アルミナ蓋１４は、その成分比がＡｌ2Ｏ3：９９．０
％、ＳｉＯ2：０．５％、Ｆｅ2Ｏ3：０．１％、Ｎａ
2Ｏ：０．２％であり、ＳｉＯ2成分が実質的に影響しな
い程度の含有量に抑えられている。そして、高純度アル
ミナ鞘１２はその厚さが５ｍｍ程度、幅２０ｃｍ程度、
奥行２０ｃｍ程度、高さ５ｃｍ程度の寸法の箱状に形成
されている。また、高純度アルミナ蓋１４は、その厚さ
が５ｍｍ程度、２０ｃｍ角程度の板状に形成され、高純
度アルミナ鞘１２を密閉することができる。このように
して、焼成中に焼成炉内の雰囲気（珪素成分を含有する
雰囲気）からの影響を完全に遮断することができる。
【００３０】次に、アルミナ成形体１０を高純度アルミ
ナ鞘１２及び高純度アルミナ蓋１４からなるこう鉢内に
密閉した状態で、これを電気炉内に挿入し、１５００℃
で２時間焼成し、アルミナ多孔性焼結体１８（サンプル
１〜３）を得た。表１に、本実施例に係る方法によって
作製したサンプル１〜３における、部位〜（図２参
照）のガス通気率及びそのバラツキを夫々示す。表１に
示す通り、サンプル１〜３においてはいずれも、部位
〜によるガス通気率のバラツキ（最大ガス通気率−最
小ガス通気率）は、いずれも“０．２３”以下に抑制さ
れており、均質な多孔質焼結体が得られたことが分かっ
た。
ナ鞘１２及び高純度アルミナ蓋１４からなるこう鉢内に
密閉した状態で、これを電気炉内に挿入し、１５００℃
で２時間焼成し、アルミナ多孔性焼結体１８（サンプル
１〜３）を得た。表１に、本実施例に係る方法によって
作製したサンプル１〜３における、部位〜（図２参
照）のガス通気率及びそのバラツキを夫々示す。表１に
示す通り、サンプル１〜３においてはいずれも、部位
〜によるガス通気率のバラツキ（最大ガス通気率−最
小ガス通気率）は、いずれも“０．２３”以下に抑制さ
れており、均質な多孔質焼結体が得られたことが分かっ
た。
【００３１】［実施例２］図３は、本発明の実施例２に
係り、アルミナ成形体を高純度アルミナ重しで挟み込
み、更にその周囲をアルミナ成形体と同一原料からなる
成形体で囲んで閉空間を作り焼成を行う方法を説明する
ための図である。高純度アルミナ重し２０は、その成分
比がＡｌ2Ｏ3：９９．５％、ＳｉＯ2：０．２％、Ｆｅ2
Ｏ3：０．１％、Ｎａ2Ｏ：０．１％であり、ＳｉＯ2成
分が実質的に影響しない程度の含有量に抑えられている
ものを使用した。また、アルミナ成形体１０の焼成時に
生じる反りを防止するために、アルミナ成形体１０をそ
の上下方向から高純度アルミナ重し２０で挟み込み、さ
らにその周囲にアルミナ成形体１０と同一原料からなる
スペーサ用のアルミナ成形体２２を用いて囲いを形成
し、アルミナ成形体１０を密閉した。これは、焼成炉中
のＳｉＯ2は製品であるアルミナ成形体を囲んでいるア
ルミナ成形体２２の焼成にのみ影響し、アルミナ成形体
１０がＳｉＯ2の影響を受けないようにするためであ
る。
係り、アルミナ成形体を高純度アルミナ重しで挟み込
み、更にその周囲をアルミナ成形体と同一原料からなる
成形体で囲んで閉空間を作り焼成を行う方法を説明する
ための図である。高純度アルミナ重し２０は、その成分
比がＡｌ2Ｏ3：９９．５％、ＳｉＯ2：０．２％、Ｆｅ2
Ｏ3：０．１％、Ｎａ2Ｏ：０．１％であり、ＳｉＯ2成
分が実質的に影響しない程度の含有量に抑えられている
ものを使用した。また、アルミナ成形体１０の焼成時に
生じる反りを防止するために、アルミナ成形体１０をそ
の上下方向から高純度アルミナ重し２０で挟み込み、さ
らにその周囲にアルミナ成形体１０と同一原料からなる
スペーサ用のアルミナ成形体２２を用いて囲いを形成
し、アルミナ成形体１０を密閉した。これは、焼成炉中
のＳｉＯ2は製品であるアルミナ成形体を囲んでいるア
ルミナ成形体２２の焼成にのみ影響し、アルミナ成形体
１０がＳｉＯ2の影響を受けないようにするためであ
る。
【００３２】次に、高純度アルミナ重し２０と、高純度
アルミナ重し２０とアルミナ成形体２２でアルミナ成形
体１０を囲った状態で、これを電気炉内に挿入し、１５
００℃で２時間焼成し、アルミナ多孔性焼結体１８（サ
ンプル４〜６）を得た。表１に、本実施例に係る方法に
よって作製したサンプル４〜６における、部位〜
（図２参照）のガス通気率及びそのバラツキを夫々示
す。サンプル４〜６においてはいずれも、実施例１と同
様に、焼結体の部位〜によるガス通気率のバラツキ
が極力低く（バラツキ０．３以下）抑えられていること
が分かる。
アルミナ重し２０とアルミナ成形体２２でアルミナ成形
体１０を囲った状態で、これを電気炉内に挿入し、１５
００℃で２時間焼成し、アルミナ多孔性焼結体１８（サ
ンプル４〜６）を得た。表１に、本実施例に係る方法に
よって作製したサンプル４〜６における、部位〜
（図２参照）のガス通気率及びそのバラツキを夫々示
す。サンプル４〜６においてはいずれも、実施例１と同
様に、焼結体の部位〜によるガス通気率のバラツキ
が極力低く（バラツキ０．３以下）抑えられていること
が分かる。
【００３３】［実施例３］図４は、本発明の実施例３に
係り、ジルコニア製棚板及びスペーサで閉空間を作り、
その中でアルミナ成形体の焼成を行う方法を示す図であ
る。図４を参照して、使用したジルコニア製棚板３０の
成分比はおよそＺｒＯ2 ８９．８％、ＳｉＯ2 ０．２
％、Ｙ2Ｏ3 ９．４％、であって、ＳｉＯ2成分が実質
的に影響しない程度の含有量に抑えられており、その寸
法は９０ｍｍ角程度、厚さ１０ｍｍ程度である。成形体
１０が焼成時に直接炉内雰囲気の影響を受けないよう
に、成形体１０の周囲を１０ｍｍ角長さ８０ｍｍのジル
コニア製スペーサ３２で取り囲み、ジルコニア製棚板３
０にて蓋をして電気炉内で１５００℃で２時間焼成する
ことによりアルミナ多孔性焼結体１８（サンプル７〜
９）を得た。
係り、ジルコニア製棚板及びスペーサで閉空間を作り、
その中でアルミナ成形体の焼成を行う方法を示す図であ
る。図４を参照して、使用したジルコニア製棚板３０の
成分比はおよそＺｒＯ2 ８９．８％、ＳｉＯ2 ０．２
％、Ｙ2Ｏ3 ９．４％、であって、ＳｉＯ2成分が実質
的に影響しない程度の含有量に抑えられており、その寸
法は９０ｍｍ角程度、厚さ１０ｍｍ程度である。成形体
１０が焼成時に直接炉内雰囲気の影響を受けないよう
に、成形体１０の周囲を１０ｍｍ角長さ８０ｍｍのジル
コニア製スペーサ３２で取り囲み、ジルコニア製棚板３
０にて蓋をして電気炉内で１５００℃で２時間焼成する
ことによりアルミナ多孔性焼結体１８（サンプル７〜
９）を得た。
【００３４】表１にサンプル７〜９における、部位〜
（図２参照）のガス通気率及びそのバラツキを夫々示
す。サンプル７〜９においてはいずれも、実施例１と同
様に、焼結体の部位〜によるガス通気率の測定位置
によるバラツキが極力低く（バラツキ０．３以下）抑え
られていることが分かる。
（図２参照）のガス通気率及びそのバラツキを夫々示
す。サンプル７〜９においてはいずれも、実施例１と同
様に、焼結体の部位〜によるガス通気率の測定位置
によるバラツキが極力低く（バラツキ０．３以下）抑え
られていることが分かる。
【００３５】［実施例４］図５は本発明の実施例４に係
り、アルミナ成形体の周囲に珪素の酸化物の吸着剤を配
置して焼成を行う方法を説明するための模式図である。
図５を参照して、本実施例においては、吸着剤として未
安定化ジルコニア４０が利用して焼成を実施した。常用
のアルミナ９０．０％、ＳｉＯ2 ９．０％、Ｆｅ2Ｏ3
０．１％、Ｎａ2Ｏ ０．２％とＳｉＯ2成分が多い９
０ｍｍ角厚さ１０ｍｍのアルミナ棚板４２及び２０ｍｍ
角長さ８０ｍｍのアルミナスペーサー４４から構成され
る焼成治具を用いて、さらに、成形体１０の周囲に未安
定化ジルコニア４０を２．０ｇ設置した状態で、電気炉
内で１５００℃で２時間焼成してアルミナ多孔性焼結体
（サンプル１０〜１２）を得た。
り、アルミナ成形体の周囲に珪素の酸化物の吸着剤を配
置して焼成を行う方法を説明するための模式図である。
図５を参照して、本実施例においては、吸着剤として未
安定化ジルコニア４０が利用して焼成を実施した。常用
のアルミナ９０．０％、ＳｉＯ2 ９．０％、Ｆｅ2Ｏ3
０．１％、Ｎａ2Ｏ ０．２％とＳｉＯ2成分が多い９
０ｍｍ角厚さ１０ｍｍのアルミナ棚板４２及び２０ｍｍ
角長さ８０ｍｍのアルミナスペーサー４４から構成され
る焼成治具を用いて、さらに、成形体１０の周囲に未安
定化ジルコニア４０を２．０ｇ設置した状態で、電気炉
内で１５００℃で２時間焼成してアルミナ多孔性焼結体
（サンプル１０〜１２）を得た。
【００３６】表１に、サンプル１０〜１２における、部
位〜（図２参照）のガス通気率及びそのバラツキを
夫々示す。サンプル１０〜１２においてはいずれも、実
施例１と同様に、焼結体の部位によるガス通気率のバラ
ツキが極力低く（バラツキ０．３以下）抑えられている
ことが分かる。
位〜（図２参照）のガス通気率及びそのバラツキを
夫々示す。サンプル１０〜１２においてはいずれも、実
施例１と同様に、焼結体の部位によるガス通気率のバラ
ツキが極力低く（バラツキ０．３以下）抑えられている
ことが分かる。
【００３７】
【表１】
【００３８】［比較例１］上記実施例に対して、従来の
焼成方法では、ＳｉＯ2発生の源となる電気炉のヒータ
ーや焼成治具と、被焼成物である生成形体とを隔てる手
段を講じていないため、後述のようにシリカ蒸気の影響
を直接受けることとなり、部位間での焼結進行のバラツ
キ、それに伴うアルミナ多孔性焼結体の通気率バラツキ
が生じることとなるのである。
焼成方法では、ＳｉＯ2発生の源となる電気炉のヒータ
ーや焼成治具と、被焼成物である生成形体とを隔てる手
段を講じていないため、後述のようにシリカ蒸気の影響
を直接受けることとなり、部位間での焼結進行のバラツ
キ、それに伴うアルミナ多孔性焼結体の通気率バラツキ
が生じることとなるのである。
【００３９】図６は、比較例に係り、常用のアルミナ：
９０．０％、ＳｉＯ2：９．０％、酸化鉄：０．１％、
酸化ナトリウム：０．２％とシリカ成分が多いアルミナ
製棚板４２およびアルミナ製スペーサー４４、そして焼
成時の反りを防止する為の高純度アルミナ重し２０を使
用して行う焼成方法を説明するための図である。本比較
例においては、成形体１４は２枚の高純度アルミナ重し
２０にて上下方向から挟んだ状態で、これらをアルミナ
製棚板４２上に設置して焼成する。この方法により得ら
れたアルミナ多孔性焼結体（サンプル１３〜１５）のガ
ス通気率を部位〜毎に測定した結果を表１に示す。
いずれのサンプル１３〜１５においても、周辺部〜
のガス通気率のバラツキが大きいのはもとより、特にア
ルミナ多孔質焼結体１８の中心部のみガス通気率が高
くなる傾向にある。これは、高純度アルミナ重し２０で
挟み込むことにより、焼成炉内のシリカ蒸気に曝される
度合いが、成形体１０の中心部とその周辺部とでは異な
ってくるため（ＳｉＯ2が高純度アルミナ重し２０に覆
われていない側面、端面から侵入し、成形体１０の周辺
部〜の方がよりＳｉＯ2に曝されるため）、アルミ
ナ多孔性焼結体１８のガス通気率が部位によってバラつ
くからである。この理由は、シリカがアルミナ焼結体の
焼結進行を促進する作用を示すため、シリカに曝される
周辺部〜の方が、高純度アルミナ重しである程度シ
リカ上記から遮断された中心部よりも、気孔率が低く
なるためと考えられる。
９０．０％、ＳｉＯ2：９．０％、酸化鉄：０．１％、
酸化ナトリウム：０．２％とシリカ成分が多いアルミナ
製棚板４２およびアルミナ製スペーサー４４、そして焼
成時の反りを防止する為の高純度アルミナ重し２０を使
用して行う焼成方法を説明するための図である。本比較
例においては、成形体１４は２枚の高純度アルミナ重し
２０にて上下方向から挟んだ状態で、これらをアルミナ
製棚板４２上に設置して焼成する。この方法により得ら
れたアルミナ多孔性焼結体（サンプル１３〜１５）のガ
ス通気率を部位〜毎に測定した結果を表１に示す。
いずれのサンプル１３〜１５においても、周辺部〜
のガス通気率のバラツキが大きいのはもとより、特にア
ルミナ多孔質焼結体１８の中心部のみガス通気率が高
くなる傾向にある。これは、高純度アルミナ重し２０で
挟み込むことにより、焼成炉内のシリカ蒸気に曝される
度合いが、成形体１０の中心部とその周辺部とでは異な
ってくるため（ＳｉＯ2が高純度アルミナ重し２０に覆
われていない側面、端面から侵入し、成形体１０の周辺
部〜の方がよりＳｉＯ2に曝されるため）、アルミ
ナ多孔性焼結体１８のガス通気率が部位によってバラつ
くからである。この理由は、シリカがアルミナ焼結体の
焼結進行を促進する作用を示すため、シリカに曝される
周辺部〜の方が、高純度アルミナ重しである程度シ
リカ上記から遮断された中心部よりも、気孔率が低く
なるためと考えられる。
【００４０】限界電流式酸素センサーの流量制限体には
同程度（バラツキの少ない）のガス通気率を有するアル
ミナ多孔性焼結体が必要とされるが、本比較例の方法で
はガス通気率のばらついたアルミナ多孔性焼結体しか得
られないから、比較例の方法に準じた限界電流式酸素セ
ンサーの流量制限体用のアルミナ多孔性焼結体の生産に
おいては十分高い歩留を得ることができず、比較例の方
法は工業上不適である。
同程度（バラツキの少ない）のガス通気率を有するアル
ミナ多孔性焼結体が必要とされるが、本比較例の方法で
はガス通気率のばらついたアルミナ多孔性焼結体しか得
られないから、比較例の方法に準じた限界電流式酸素セ
ンサーの流量制限体用のアルミナ多孔性焼結体の生産に
おいては十分高い歩留を得ることができず、比較例の方
法は工業上不適である。
【００４１】以上より、常用の焼成治具におけるシリカ
成分は、ガス通気率のバラツキが小さいアルミナ多孔性
焼結体を製造する上で無視できない量となっていること
が分かる。
成分は、ガス通気率のバラツキが小さいアルミナ多孔性
焼結体を製造する上で無視できない量となっていること
が分かる。
【００４２】［比較例２］図７は、常用されている炭化
珪素製棚板５０および炭化珪素製スペーサー５２、そし
て焼成時の反りを防止する為の炭化珪素重し５４を用い
たアルミナ多孔性焼結体の焼成方法を説明するための模
式図である。常用の炭化珪素製棚板５０及び炭化珪素製
スペーサー５２の成分比は、およそＳｉＣ：９９％、Ｆ
ｅ2Ｏ3：０．１％となっており（高純度ＳｉＣからな
る）、その寸法は、炭化珪素製棚板５０で９０ｍｍ角・
厚さ５ｍｍ、炭化珪素製スペーサで１５ｍｍ角・長さ８
０ｍｍ、炭化珪素製重し５４で７０ｍｍ角・厚さ５ｍｍ
となっている。比較例１と同様に、成形体１０は炭化珪
素重し５４によって挟まれ、炭化珪素製棚板５０上に設
置され、焼成される。表１に、この方法により得られた
アルミナ多孔性焼結体（サンプル１６〜１８）のガス通
気率〜（図２参照）を測定した結果を示す。いずれ
のサンプル１６〜１８においても、比較例１と同様に、
位置すなわち多孔質体の中心部のみ通気率が高くなる
傾向が顕著である。このため、同程度のガス通気率を必
要とする限界電流式酸素センサーの流量制限体を得る方
法として、本比較例の方法に準じた生産方法によれば、
上記流量制限体用のアルミナ多孔性焼結体の生産におい
て充分な歩留を得ることができず、不適となるのであ
る。
珪素製棚板５０および炭化珪素製スペーサー５２、そし
て焼成時の反りを防止する為の炭化珪素重し５４を用い
たアルミナ多孔性焼結体の焼成方法を説明するための模
式図である。常用の炭化珪素製棚板５０及び炭化珪素製
スペーサー５２の成分比は、およそＳｉＣ：９９％、Ｆ
ｅ2Ｏ3：０．１％となっており（高純度ＳｉＣからな
る）、その寸法は、炭化珪素製棚板５０で９０ｍｍ角・
厚さ５ｍｍ、炭化珪素製スペーサで１５ｍｍ角・長さ８
０ｍｍ、炭化珪素製重し５４で７０ｍｍ角・厚さ５ｍｍ
となっている。比較例１と同様に、成形体１０は炭化珪
素重し５４によって挟まれ、炭化珪素製棚板５０上に設
置され、焼成される。表１に、この方法により得られた
アルミナ多孔性焼結体（サンプル１６〜１８）のガス通
気率〜（図２参照）を測定した結果を示す。いずれ
のサンプル１６〜１８においても、比較例１と同様に、
位置すなわち多孔質体の中心部のみ通気率が高くなる
傾向が顕著である。このため、同程度のガス通気率を必
要とする限界電流式酸素センサーの流量制限体を得る方
法として、本比較例の方法に準じた生産方法によれば、
上記流量制限体用のアルミナ多孔性焼結体の生産におい
て充分な歩留を得ることができず、不適となるのであ
る。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルミナ多孔性焼結体がその焼成時に、電気炉のヒータ
ーや棚板、スペーサー等の焼成治具から発生するＳｉＯ
2などの珪素成分の影響を実質的に受け無くされる。そ
のため、アルミナ多孔性焼結体の焼結はどの部位におい
ても一様に進行することとなり、ガス通気率のバラツキ
を無くすことができ、高い歩留でこのアルミナ多孔性焼
結体を用いる気体センサー向けの流量制限体を製造する
ことが可能とされる（請求項１〜６）。
アルミナ多孔性焼結体がその焼成時に、電気炉のヒータ
ーや棚板、スペーサー等の焼成治具から発生するＳｉＯ
2などの珪素成分の影響を実質的に受け無くされる。そ
のため、アルミナ多孔性焼結体の焼結はどの部位におい
ても一様に進行することとなり、ガス通気率のバラツキ
を無くすことができ、高い歩留でこのアルミナ多孔性焼
結体を用いる気体センサー向けの流量制限体を製造する
ことが可能とされる（請求項１〜６）。
【００４４】また、珪素の酸化物の発生源とはなるが熱
特性に優れた炭化珪素を焼成治具として用いても、珪素
の酸化物を吸収する吸着剤を用いて焼成を行うことによ
り、反りもなくガス通気率のバラツキも少ないアルミナ
多孔性焼結体が製造される（請求項５）。好ましくは、
珪素成分が１ｗｔ％以下の前記珪素成分を実質的に含有
しない焼成治具を用いることにより、焼結体のガス通気
率のバラツキを０．５ml・mm/MPa・min・cm2以下とするこ
とが可能とされ、気体センサの流量制限体に求められる
特性を充足するアルミナ多孔性焼結体が提供される（請
求項６）。
特性に優れた炭化珪素を焼成治具として用いても、珪素
の酸化物を吸収する吸着剤を用いて焼成を行うことによ
り、反りもなくガス通気率のバラツキも少ないアルミナ
多孔性焼結体が製造される（請求項５）。好ましくは、
珪素成分が１ｗｔ％以下の前記珪素成分を実質的に含有
しない焼成治具を用いることにより、焼結体のガス通気
率のバラツキを０．５ml・mm/MPa・min・cm2以下とするこ
とが可能とされ、気体センサの流量制限体に求められる
特性を充足するアルミナ多孔性焼結体が提供される（請
求項６）。
【図１】本発明の実施例１に係り、高純度アルミナ製の
箱内でアルミナ成形体を焼成する方法を説明するための
図である。
箱内でアルミナ成形体を焼成する方法を説明するための
図である。
【図２】アルミナ多孔性焼結体のガス通気率測定位置
〜を示す図である。
〜を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係り、アルミナ成形体を高
純度アルミナ重しで挟み込み、更にその周囲をアルミナ
成形体と同一原料からなる成形体で囲んで閉空間を作り
焼成を行う方法を説明するための図である。
純度アルミナ重しで挟み込み、更にその周囲をアルミナ
成形体と同一原料からなる成形体で囲んで閉空間を作り
焼成を行う方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例３に係り、ジルコニア製棚板及
びスペーサで閉空間を作り、その中でアルミナ成形体の
焼成を行う方法を説明するための図である。
びスペーサで閉空間を作り、その中でアルミナ成形体の
焼成を行う方法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例４に係り、アルミナ成形体の周
囲に珪素の酸化物の吸着剤を配置して焼成を行う方法を
説明するための図である。
囲に珪素の酸化物の吸着剤を配置して焼成を行う方法を
説明するための図である。
【図６】本発明の比較例１に係り、ＳｉＯ2成分を含む
アルミナ製棚板及びスペーサを用いて焼成を行う方法を
説明するための図である。
アルミナ製棚板及びスペーサを用いて焼成を行う方法を
説明するための図である。
【図７】本発明の比較例２に係り、炭化珪素製重し、棚
板及びスペーサを用いて焼成を行う方法を説明するため
の図である。
板及びスペーサを用いて焼成を行う方法を説明するため
の図である。
１０ 成形体 １２ 高純度アルミナ鞘 １４ 高純度アルミナ蓋 １６ 閉空間 １８ アルミナ多孔性焼結体 ２０ 高純度アルミナ重し ２２ 成形体 ３０ ジルコニア製棚板 ３２ ジルコニア製スペーサー ４０ 未安定化ジルコニア ４２ アルミナ製棚板 ４４ アルミナ製スペーサー ５０ 炭化珪素製棚板 ５２ 炭化珪素製スペーサー ５４ 炭化珪素製重し
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−193778（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−5603（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 38/00 301 C04B 38/00 302 C04B 38/00 303 C04B 38/00 304 C04B 35/10 G01N 15/08
Claims (6)
- 【請求項１】珪素及び／又は珪素の化合物からなる珪素
成分を制限した雰囲気でアルミナ成形体を焼成して、得
られた焼結体において多孔を均一に生成させることを特
徴とするアルミナ多孔性焼結体の製造方法。 - 【請求項２】前記珪素成分を制限した雰囲気において
は、該珪素成分の蒸気圧が低くされていることを特徴と
する請求項１記載のアルミナ多孔性焼結体の製造方法。 - 【請求項３】前記珪素成分を実質的に含有しない焼成治
具で前記アルミナ成形体を取り囲むことにより、前記珪
素成分を制限した雰囲気で前記焼成を行うことを特徴と
する請求項１又は２記載のアルミナ多孔性焼結体の製造
方法。 - 【請求項４】前記珪素成分を実質的に含有しない焼成治
具によって前記アルミナ成形体を密閉することにより、
前記珪素成分を制限した雰囲気で前記焼成を行うことを
特徴とする請求項３記載のアルミナ多孔性焼結体の製造
方法。 - 【請求項５】前記珪素成分を吸収する吸着剤を前記アル
ミナ成形体の近傍に配置することにより、前記珪素成分
を制限した雰囲気で前記焼成を行うことを特徴とする請
求項１〜４のいずれか一に記載のアルミナ多孔性焼結体
の製造方法。 - 【請求項６】珪素成分が１ｗｔ％以下の前記珪素成分を
実質的に含有しない焼成治具を用いることにより、前記
珪素成分を制限した雰囲気で前記焼成を行い、得られた
前記焼結体のガス通気率のバラツキを０．５ml・mm/MPa・
min・cm2以下とすることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか一に記載のアルミナ多孔性焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8233608A JP3045379B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | アルミナ多孔性焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8233608A JP3045379B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | アルミナ多孔性焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1059785A JPH1059785A (ja) | 1998-03-03 |
| JP3045379B2 true JP3045379B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=16957723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8233608A Expired - Fee Related JP3045379B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | アルミナ多孔性焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045379B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101817693B (zh) * | 2010-04-22 | 2012-03-21 | 武汉吉耐德科技有限公司 | 一种基于纳米氧化铝的泡沫陶瓷制备方法 |
-
1996
- 1996-08-15 JP JP8233608A patent/JP3045379B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1059785A (ja) | 1998-03-03 |
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