JPH0812460A - Honeycomb ceramic structure - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ハニカム状セラミック
構造体に関して、特に耐熱衝撃に優れ、触媒担体として
の使用に適している。圧力損失が少ないことが大きな特
長であり、エンジン等の馬力損失が少ない。また、構造
上消音効果が大きく、環境面にも優れている。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a honeycomb-shaped ceramic structure which is particularly excellent in thermal shock resistance and is suitable for use as a catalyst carrier. The major feature is that there is little pressure loss, and there is little horsepower loss in the engine. In addition, the structure has a large sound deadening effect, and is also environmentally friendly.
【0002】[0002]
【従来の技術】ハニカム状セラミック構造体は、比表面
積が大きく、貫通孔を通し流体を流動させることができ
るため、自動車用触媒担体(排ガス浄化装置)や化学反
応触媒担体として使用されてきた。2. Description of the Related Art A honeycomb-shaped ceramic structure has a large specific surface area and allows a fluid to flow through a through hole, and thus has been used as a catalyst carrier (exhaust gas purifying device) for automobiles or a chemical reaction catalyst carrier.
【0003】とりわけ耐熱衝撃性の強い材質、組織が要
求される自動車用触媒担体の分野では、コーディエライ
トを押出成形によって結晶配向させてハニカム状セラミ
ック構造体としていた。Particularly in the field of catalyst carriers for automobiles, which are required to have a material having a high thermal shock resistance and a structure, cordierite is crystallized by extrusion to form a honeycomb ceramic structure.
【0004】ハニカム状セラミック構造体及び製造方法
としては、押出成形の他に、特開昭48−66112号
では、平板なセラミックシート(セラミック素材シー
ト)を凹凸加工し、凹凸シートをセル(凹凸部)の周方
向(断面がハニカムをなす面に平行な方向)に積層又は
巻き込んで焼成し、開孔セルを備えるハニカム状セラミ
ック構造体としていた。As a honeycomb-shaped ceramic structure and a manufacturing method, in addition to extrusion molding, in JP-A-48-66112, a flat ceramic sheet (ceramic material sheet) is processed to be uneven, and the uneven sheet is formed into cells (uneven parts). ) In the circumferential direction (direction in which the cross section is parallel to the surface forming the honeycomb) is stacked or rolled up and fired to obtain a honeycomb ceramic structure having open cells.
【0005】また、同じく特開昭48−66112号で
は、断面がハニカムを成す面に平行な方向で、開孔セル
を形成する長い管状のパイプを複数、平板なセラミック
シート(セラミック素材シート)に巻き込んで焼成し、
開孔セルを備えるハニカム状セラミック構造体としてい
た。Also, in Japanese Patent Laid-Open No. 48-66112, a plurality of long tubular pipes forming open cells in a direction parallel to the surface forming the honeycomb are formed on a flat ceramic sheet (ceramic material sheet). Engage and fire,
It was a honeycomb-shaped ceramic structure provided with open cells.
【0006】特開昭57−179060号においては、
外部に通じる多数の内部連通空間を形成する3次元網目
構造を有する多孔質セラミック構造体において、可塑性
を有する状態で前記構造体の両端よりロッドによって、
単独及び相互に構造体を貫通しない穴をあけて、この穴
と3次元網目構造により開孔(連通)セルを有するセラ
ミック構造体を製造していた。In JP-A-57-179060,
In a porous ceramic structure having a three-dimensional mesh structure forming a large number of internal communication spaces communicating with the outside, rods from both ends of the structure in a plastic state,
A ceramic structure having an open (communication) cell is manufactured by forming a hole which does not penetrate the structure individually or mutually and has a three-dimensional mesh structure with the hole.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、押出成
形では、得られる構造体の大きさに限界があった。例え
ば開孔セルの軸方向に肉厚な構造は成形材料の流動性が
低下するために押出成形が困難であり、また大きな直径
の構造体を得るためには併せて金型も大きくしなければ
ならなかった。実際、10〜15cmの外径が限度であ
った。However, in extrusion molding, the size of the structure obtained is limited. For example, an axially thick structure of an open cell is difficult to extrude because the flowability of the molding material decreases, and in order to obtain a structure with a large diameter, the mold must also be enlarged. did not become. In fact, the outer diameter of 10-15 cm was the limit.
【0008】さらに、押出成形装置の設備投資金額が大
きく、成形製品の歩留りが悪く、原料ロスが多いという
問題点を抱えていた。Further, there is a problem that the capital investment amount of the extrusion molding apparatus is large, the yield of molded products is poor, and the raw material loss is large.
【0009】また、使用時開孔セルの軸方向に長い(肉
厚)構造は、例えば自動車用排ガス用触媒担体として用
いる場合には、特に始動時、局所的に急激な温度上昇が
生じ、特に排ガス入口と出口では大きな温度差が生じ、
熱衝撃が大きかった。そのため、構造体の大きさに制限
があった。In addition, the structure in which the open cells are long (thickness) in the axial direction during use, for example, when used as a catalyst carrier for exhaust gas for automobiles, causes a rapid temperature rise locally, especially at the time of starting. There is a large temperature difference between the exhaust gas inlet and outlet,
The thermal shock was great. Therefore, the size of the structure is limited.
【0010】また、製造工程中、所定の可塑性を有する
状態でのハニカム構造形成工程では、自己保持力の限界
や成形圧力により、さらにセラミック焼結時にも、大径
または長径の構造体は熱応力によりひび、割れ又は破壊
が生じ易く、しかも大きな焼成収縮による変形による製
品歩留まりの低下のため、大型のハニカム状セラミック
構造体を製造することは困難であった。In the manufacturing process, in the honeycomb structure forming process in a state of having a predetermined plasticity, due to the limit of the self-holding force and the forming pressure, the structure having a large diameter or a long diameter has a thermal stress even when the ceramic is sintered. Therefore, it is difficult to manufacture a large-sized honeycomb-shaped ceramic structure because cracks, cracks or breakage easily occur, and the product yield decreases due to deformation due to large firing shrinkage.
【0011】また、触媒担体としても従来のハニカム状
セラミック構造体は、全体が一つの構造体よりなってい
るので、異なる触媒を担持することは困難であり、その
ためには部分的なマスキング等の複雑な工程を必要とし
ていた。Also, as the catalyst carrier, the conventional honeycomb-shaped ceramic structure is composed of one structure as a whole, so that it is difficult to support different catalysts. It required complicated steps.
【0012】特に、自動車排ガス用触媒担体は、性質の
異なる機能(酸化、還元、及び微粒子吸着)を果たす必
要がある。そのため例えば3元(3 way)触媒を用
いて、しかもエンジンの燃焼条件や触媒担体の温度を精
密に制御しなければ、所定の排ガス除去性能を発揮しな
かった。しかし、始動時や高負荷時、又は外部気温によ
って前記の条件は変化するので、あらゆる運転条件で全
ての種類の有害物質を除去することは、所定の技術的、
空間的、時間的及びコスト的制限の下では実際的には不
可能であった。特にディーゼル機関、しかも大型エンジ
ン用の排気ガス浄化装置に関しては、現在でもその技術
的解決の目途は立っていないが、その解決は環境保全
上、緊急の課題となっている。In particular, the catalyst carrier for automobile exhaust gas is required to fulfill the functions of different properties (oxidation, reduction, and fine particle adsorption). Therefore, for example, unless a combustion condition of the engine and the temperature of the catalyst carrier are precisely controlled by using a three-way catalyst, the predetermined exhaust gas removal performance cannot be exhibited. However, since the above-mentioned conditions change at the time of starting or under high load, or depending on the outside temperature, it is necessary to remove all kinds of harmful substances under all operating conditions with a predetermined technical,
It was practically impossible under the constraints of space, time and cost. In particular, regarding the exhaust gas purifying device for diesel engines and large-sized engines, the technical solution is still unclear, but the solution is an urgent issue for environmental protection.
【0013】本発明は第1に、熱衝撃に強く、任意の寸
法に構成でき、大型にもできるハニカム状セラミック構
造体を提供することを課題とする。その用途として、例
えば具体的には触媒効率の高い触媒担体、化学反応用触
媒担体、排ガス処理装置、バイオリアクター、排水浄化
装置、飲料水浄化装置、特に自動車用排ガス触媒担体と
して使用可能なものを提供することを目的とする。A first object of the present invention is to provide a honeycomb-shaped ceramic structure which is resistant to thermal shock, can be constructed in any size, and can be made large. As its use, for example, specifically, a catalyst carrier having high catalytic efficiency, a catalyst carrier for chemical reaction, an exhaust gas treatment device, a bioreactor, a waste water purification device, a drinking water purification device, especially an automobile exhaust gas catalyst carrier that can be used The purpose is to provide.
【0014】本発明は第2に、一つの構造体中に複数の
機能を備えさせることを課題とする。The second object of the present invention is to provide a plurality of functions in one structure.
【0015】本発明は第3に、触媒反応等の化学反応効
率、又は熱交換効率が高い開孔セル構造、又は原料から
焼成されるハニカム状セラミック構造体を提供すること
を課題とする。A third object of the present invention is to provide an open cell structure having a high chemical reaction efficiency such as catalytic reaction or heat exchange efficiency, or a honeycomb ceramic structure fired from a raw material.
【0016】本発明は第4に、ハニカム成形時及び焼成
時に、割れやひび等の欠陥発生が減少するような、即ち
製造時の歩留まり向上が可能なハニカム状セラミック構
造体の構造を提供することを課題とする。本発明は第5
に、大型バス、大型トラック、鉄道、発電、船舶等のデ
ィーゼル機関にも、特に大型エンジンにも適用可能な排
気が浄化装置に用いるためのハニカム状セラミック構造
体を提供することを課題とする。A fourth aspect of the present invention provides a structure of a honeycomb-shaped ceramic structure capable of reducing defects such as cracks and cracks at the time of forming and firing a honeycomb, that is, improving yield in manufacturing. Is an issue. The present invention is the fifth
Another object of the present invention is to provide a honeycomb-shaped ceramic structure for use in a purification device for exhaust gas, which can be applied to diesel engines such as large buses, large trucks, railways, power generation, and ships, and particularly large engines.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的、課
題の少なくとも一つを達成するものであり、本発明の第
1の視点においては、所定の開孔セルを備え所定厚みの
ハニカム状セラミックモジュールを複数、開孔セルの軸
方向が連通するように、開孔セルの軸方向に積層して所
定厚みの前記ハニカム状セラミックモジュールを複数配
設して成るハニカム状セラミック構造体である(請求項
1)。The present invention achieves at least one of the above objects and problems. In the first aspect of the present invention, a honeycomb shape having a predetermined opening cell and a predetermined thickness is provided. A honeycomb ceramic structure is formed by stacking a plurality of ceramic modules in the axial direction of the open cells so as to communicate with each other in the axial direction of the open cells, and arranging a plurality of the honeycomb ceramic modules having a predetermined thickness ( Claim 1).
【0018】所定の開孔セルとは、開孔セルの数、開孔
径、開孔セル断面方向面積あたりの開孔面積、セル壁と
セルの長さ又は面積の比、さらに開孔セルの軸方向の形
態がラセン状、ジクザク状、階段状、テーパ状などの立
体的形態が異なるものを含む。The predetermined open cells are the number of open cells, the open diameter, the open area per cross sectional area of the open cells, the ratio of the length or area of the cell wall to the cell, and the axis of the open cells. The shape in the direction includes a spiral shape, a zigzag shape, a step shape, a taper shape and the like having different three-dimensional shapes.
【0019】所定厚みのモジュールとは、厚さの異なる
モジュールを積層する場合を含む。The module having a predetermined thickness includes a case where modules having different thicknesses are stacked.
【0020】[0020]
【好適な手段】第2の好適な手段は、前記ハニカム状セ
ラミックモジュールが、板状又はディスク状であること
を特徴とする第1の手段に記載のハニカム状セラミック
構造体である(請求項2)。A second preferable means is the honeycomb-shaped ceramic structure according to the first means, wherein the honeycomb-shaped ceramic module has a plate shape or a disk shape. ).
【0021】第3の好適な手段は、大型で薄厚なハニカ
ム状セラミック構造体であり、ハニカム状セラミックモ
ジュールの開孔セルの横断方向の長径Lが10cm以
上、開孔セルの軸方向の厚みTが1mm以上、厚み/長
径比のT/Lが0.5以下であることを特徴とする第1
又第2の手段に記載のハニカム状セラミック構造体であ
る(請求項3)。A third preferable means is a large-sized and thin honeycomb-shaped ceramic structure having a transverse major axis L of the open-cells of the honeycomb-shaped ceramic module of 10 cm or more and an axial thickness T of the open-cells. Is 1 mm or more and T / L of thickness / major axis ratio is 0.5 or less.
A honeycomb-shaped ceramic structure according to the second means is provided (claim 3).
【0022】第4の好適な手段は、他のモジュールと
は、モジュールの開孔セルの軸方向の厚さ、モジュール
の外径、開孔セルの形態等において異なるモジュールを
有する第1〜3の手段のいずれかの手段に記載のハニカ
ム状セラミック構造体であるハニカム状セラミック構造
体である(請求項4)。The fourth preferred means is that the other modules have different modules in the axial thickness of the open cell of the module, the outer diameter of the module, the form of the open cell, etc. A honeycomb-shaped ceramic structure which is the honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of the means (claim 4).
【0023】第5の好適な手段は、連通する開孔セルが
略ラセン状の流体通路を形成していることを特徴とする
第1〜4のいずれかの手段に記載のハニカム状セラミッ
ク構造体である(請求項5)。略ラセン状とは、階段
状、又はジクザク状に流路が形成されている場合を含
む。また、連通する開孔セルを通過する流体が略ラセン
状の流れを形成すればよく、必ずしも連通する開孔セル
自体が略ラセン状である必要はない。A fifth preferred means is that the open-cells communicating with each other form a substantially spiral-shaped fluid passage, and the honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of the first to fourth means. (Claim 5). The substantially helical shape includes the case where the flow path is formed in a step shape or a zigzag shape. Further, the fluid passing through the communicating open cells may form a substantially helical flow, and the communicating open cells themselves do not necessarily have to be substantially helical.
【0024】第6の好適な手段は、開孔セル断面形状が
円で互いに同一なハニカム状セラミックモジュールを同
軸上で開孔セル断面の周方向に回転あるいは互い違いに
積層して、連通する開孔セルが略ラセン状の流体通路を
形成していることを特徴とする第1〜5のいずれかの手
段に記載のハニカム状セラミック構造体である(請求項
6)。The sixth preferred means is to open or connect the honeycomb-shaped ceramic modules whose circular open-cell cross-sections are circular and are identical to each other in the circumferential direction of the open-cell cross-section coaxially or by stacking them alternately. The honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of the first to fifth means, characterized in that the cells form a substantially helical fluid passage (claim 6).
【0025】第7の好適な手段は、モジュール間又は構
造体端部に、衝撃吸収用層材を結合させたことを特徴と
する第1〜6のいずれかの手段に記載のハニカム状セラ
ミック構造体である。結合の方法は、例えば、浸漬、吹
付、溶着、溶接、接着、焼成、嵌合等である。衝撃吸収
層材は、板ばね、皿ばね、コイルばね、ゴム等の通常の
弾性部材の他、上記バネ形状、平板状(層状)、又はブ
ロック形状等の金属、半金属(シリコン等)、又は合金
でもよい(請求項7)。A seventh preferable means is that a shock absorbing layer material is bonded between the modules or at the end of the structure, and the honeycomb ceramic structure according to any one of the first to sixth means. It is the body. The joining method is, for example, dipping, spraying, welding, welding, bonding, firing, fitting, or the like. The shock absorbing layer material is not limited to a normal elastic member such as a leaf spring, a disc spring, a coil spring, rubber, etc., and a metal such as the spring shape, a flat plate shape (layer shape), or a block shape, a semimetal (silicon etc.), or It may be an alloy (claim 7).
【0026】第8の好適な手段は、本発明の構造体を触
媒担体とすることを特徴とする第1〜7のいずれかの手
段に記載のハニカム状セラミック構造体である(請求項
8)。An eighth preferred means is the honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of the first to seventh means, characterized in that the structure of the present invention is used as a catalyst carrier (claim 8). .
【0027】第9の好適な手段は、あるモジュールが他
のモジュールと異なる触媒を担持して、異なる機能を発
揮することを特徴とする第8の手段に記載のハニカム状
セラミック構造体である(請求項9)。A ninth preferred means is the honeycomb-shaped ceramic structure according to the eighth means, wherein one module carries a catalyst different from other modules and exhibits different functions. Claim 9).
【0028】第10の好適な手段は、第9の手段におい
て、特に、酸化、還元、及び微粒子吸着及び分解作用を
仲介する各触媒が、少なくとも1種類は構造体を成すモ
ジュール中に担持されていることを特徴とする第8又は
9の手段に記載のハニカム状セラミック構造体である
(請求項9)。なお、上記三作用をすべて行なうよう
な、例えば3元触媒担体であるモジュールも、本手段の
範囲に含まれる。A tenth preferable means is the ninth means, in which at least one catalyst for mediating oxidation, reduction, and fine particle adsorption and decomposition is carried in at least one kind in a module constituting a structure. The honeycomb ceramic structure according to the eighth or ninth means is characterized in that (claim 9). It should be noted that a module that is, for example, a three-way catalyst carrier that performs all of the above three actions is also included in the scope of the present means.
【0029】第11の好適な手段は、特に熱衝撃及び機
械的衝撃の激しい自動車排ガス用触媒担体であることを
特徴とする第8〜10のいずれかの手段に記載のハニカ
ム状セラミック構造体である(請求項11)。The eleventh suitable means is a honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of the eighth to tenth means, characterized in that it is a catalyst carrier for automobile exhaust gas which is particularly prone to thermal shock and mechanical shock. There is (claim 11).
【0030】第12の好適な手段は、モジュールが異な
るセラミック質よりなることを特徴とする第1〜11の
いずれかの手段に記載のハニカム状セラミック構造体で
ある(請求項12)。例えば、コーディエライトとアル
ミナである。さらに、同一成分でも、組織又は結晶構造
が異なる場合も含む。A twelfth preferred means is a honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of the first to eleventh means, characterized in that the modules are made of different ceramic materials. For example, cordierite and alumina. Furthermore, even if the same component is used, the case where the structure or crystal structure is different is included.
【0031】第13の好適な手段は、焼成された構造体
の原料がセラミックと有機質繊維を主成分とすることを
特徴とする第1〜12のいずれかの手段に記載のハニカ
ム状セラミック構造体である(請求項13)。有機質繊
維は焼成時に焼失して、有機質繊維の種類・形態及び焼
成条件(温度、雰囲気)に応じた所定の多孔質を形成す
る。A thirteenth preferable means is that the raw material of the fired structure has a ceramic and an organic fiber as main components, and the honeycomb ceramic structure according to any one of the first to twelfth means. (Claim 13). The organic fibers are burnt out during firing to form a predetermined porosity according to the type and form of the organic fibers and the firing conditions (temperature, atmosphere).
【0032】第14の好適な手段は、セラミック原料と
無機質繊維を主成分とする原料から焼成されることを特
徴とする第1〜13のいずれかの手段に記載のハニカム
状セラミック構造体である(請求項14)。A fourteenth preferable means is the honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of the first to thirteenth means, characterized in that it is fired from a ceramic raw material and a raw material containing an inorganic fiber as a main component. (Claim 14).
【0033】第15の好適な手段は、ハニカム状セラミ
ック構造体の外周面が金属からなるシート状体あるいは
管状体で包まれていることを特徴とする第1〜14のい
ずれかの手段に記載のハニカム状セラミック構造体であ
る(請求項15)。シート状体あるいは管状体とは、例
えばメッキ等により形成されるマイクロメータ以下の厚
さの薄膜(シート状体)から、例えば金属板をハニカム
状セラミック構造体に円筒形に巻くことにより数センチ
オーダの厚さに形成されるシート状体あるいは管状体ま
でを含む。さらに、金属性の管状体(筒状体)にハニカ
ム状セラミック構造体を嵌装、収容する場合を含む。ま
た、、金属からなる管状体がハニカム構造であってもよ
い。膜あるいは管状体をなす金属材料としては、ステン
レス等の耐熱、耐食性のある材料が好ましい。The fifteenth preferable means is any one of the first to fourteenth means characterized in that the outer peripheral surface of the honeycomb-shaped ceramic structure is wrapped with a sheet-like body or tubular body made of metal. The honeycomb-shaped ceramic structure according to (15). The sheet-like body or the tubular body is, for example, a metal plate around a thin film (sheet-like body) having a thickness of not more than a micrometer formed by plating, etc. Up to a sheet-like body or a tubular body formed to a thickness of. Furthermore, the case where the honeycomb ceramic structure is fitted and housed in a metallic tubular body (cylindrical body) is included. Further, the tubular body made of metal may have a honeycomb structure. As the metal material forming the film or the tubular body, a material having heat resistance and corrosion resistance such as stainless steel is preferable.
【0034】[0034]
【作用】本発明のハニカム状セラミック構造体は、複数
のハニカム状セラミックモジュールからなることを、第
1の特徴とする。セラミックは、高硬度、高融点等の優
れた特徴を有するが、一方で脆性材料であり、特に熱衝
撃(急激な温度変化や熱勾配)がある場合には、特殊な
材質、製造方法でなければセラミックを使用することは
困難であった。The first feature of the honeycomb-shaped ceramic structure of the present invention is that it comprises a plurality of honeycomb-shaped ceramic modules. Ceramics have excellent characteristics such as high hardness and high melting point, but on the other hand, they are brittle materials, and in the case of thermal shock (abrupt temperature change or thermal gradient), special materials and manufacturing methods must be used. For example, it was difficult to use ceramics.
【0035】例えば、自動車の排ガス用触媒担体には、
結晶の特定方向に非常に熱膨張係数の小さいコーディエ
ライトを押出成形に結晶方向を一方向に配向させて製品
化している。For example, a catalyst carrier for automobile exhaust gas is
Cordierite, which has a very small coefficient of thermal expansion in a specific direction of the crystal, is extruded into a product by orienting the crystal direction in one direction.
【0036】しかし、このような触媒担体でも、排ガス
入口と出口との温度差による熱衝撃等の問題により担体
の大型化、セル壁の薄肉化(セル度の向上)には限度が
あり、十分な機械的強度を得ることができなかった。ま
た、製造工程(押出成形等)の観点からも、大型化(特
に、セル軸方向に長大な構造)すれば成形材料の流動性
や結晶配向性が悪くなり、さらに、セル厚の薄肉化(セ
ル度の向上)も成形材料の流動性の悪化や脱型時のセル
枠の破壊変形等の原因となり実用化が困難であった。However, even with such a catalyst carrier, there is a limit to the size increase of the carrier and the thinning of the cell wall (improvement of the cell degree) due to problems such as thermal shock due to the temperature difference between the exhaust gas inlet and the outlet, which is sufficient. It was not possible to obtain good mechanical strength. Also, from the viewpoint of the manufacturing process (extrusion molding, etc.), if the size is increased (particularly, the structure is elongated in the cell axial direction), the flowability and crystal orientation of the molding material deteriorate, and the cell thickness is reduced It was difficult to put the cell into practical use because it also deteriorates the fluidity of the molding material and causes breakage and deformation of the cell frame during demolding.
【0037】さらに、押出成形機等の設備に掛かる初期
投資が極めて大きい。Furthermore, the initial investment for equipment such as an extruder is extremely large.
【0038】しかし、触媒効率及び性能を上げるために
は、触媒担体の大型化、あるいはセル厚の薄肉化によっ
て担体の表面積を広げることが必要となってくる。まし
て、近年公害防止のために自動車の排ガス規制は一層厳
しくなり、平成2、4年には夫々小型、中型のディーゼ
ル車の窒素酸化物の規制強化、また平成6、7年には夫
々ディーゼル重量車、中量・重量ガソリントラック・バ
スについて窒素酸化物の規制強化が行なわれる。これら
の車種は、いずれも大排気量であり、このような規制を
クリアするには、優れた触媒担体の開発が急務となって
いる。However, in order to improve the catalyst efficiency and performance, it becomes necessary to increase the surface area of the catalyst carrier by increasing the size of the catalyst carrier or reducing the cell thickness. In addition, in recent years, exhaust emission regulations for automobiles have become even more stringent to prevent pollution. In 1990 and 2004, regulations on nitrogen oxides in small and medium-sized diesel vehicles were tightened, and in 1994 and 2007, diesel weights were reduced. Restrictions on nitrogen oxides will be tightened for cars, medium-weight and heavy-duty gasoline trucks and buses. All of these vehicle types have large displacements, and in order to meet such regulations, development of excellent catalyst carriers has become an urgent task.
【0039】本発明のハニカム状セラミック構造体は、
大型化、セル厚の薄肉化が可能であり、上記の排ガス規
制強化に対応して公害防止に貢献するに大な自動車用触
媒担体として最適なものである。The honeycomb-shaped ceramic structure of the present invention comprises:
It is suitable as a catalyst carrier for automobiles, which can be made large and the cell thickness can be made thin, and which contributes to pollution control in response to the above strict regulations on exhaust gas.
【0040】即ち、開孔セルの軸方向に積層して所定厚
みの前記ハニカム状セラミックモジュールから構成され
ていることによって、熱衝撃を吸収する構造を有するハ
ニカム状セラミック構造体である。That is, a honeycomb-shaped ceramic structure having a structure that absorbs thermal shock by being laminated in the axial direction of the open-cells and composed of the honeycomb-shaped ceramic modules having a predetermined thickness.
【0041】構造体が一体ではなく、複数のモジュール
からできていることによって、各モジュールのセル軸方
向距離が短くなり、各モジュールにおいて排ガス流れ方
向に対しての流入口から流出口間の温度差が減少するの
で、個々のモジュールの熱衝撃は減少する。また、開孔
セル半径方向(断面方向)の熱衝撃も減少する。Since the structure is not integrated but is made up of a plurality of modules, the cell axial distance of each module is shortened, and the temperature difference between the inflow port and the outflow port in the exhaust gas flow direction in each module is shortened. , The thermal shock of the individual modules is reduced. Also, the thermal shock in the radial direction of the open cell (cross-sectional direction) is reduced.
【0042】このような、開孔セルの横断方向の長径が
大きくかつ開孔セルの軸方向に薄いモジュールからなる
ハニカム状セラミック構造体は、従来のような一体に形
成され同外形の(開孔セルの横断方向の長径が大きくか
つ開孔セルの軸方向に厚い)構造体に比べて、各モジュ
ール当たりの温度差(熱衝撃度)が小さく、熱衝撃によ
る歪によって割れる可能性が殆どない。Such a honeycomb-shaped ceramic structure composed of modules having a large major axis in the transverse direction of the open cells and being thin in the axial direction of the open cells is integrally formed as in the conventional case and has the same outer shape (open hole). Compared to a structure having a large major axis in the transverse direction of the cell and being thick in the axial direction of the open cell), the temperature difference (thermal shock degree) between the modules is small, and there is almost no possibility of cracking due to strain due to thermal shock.
【0043】また、長径が大きくかつ厚い構造体を一体
で成形、焼結することは、成形時の構造保持力の小さ
さ、及び焼結時の収縮歪等により割れ、ひび等の成形・
焼結不良が発生するため、歩留まりが低下し実用化がで
きなかった。Further, by integrally molding and sintering a structure having a large major axis and a large thickness, it is possible to form cracks, cracks, etc. due to the small structural retention force at the time of molding and shrinkage strain at the time of sintering.
Since poor sintering occurred, the yield was lowered and it could not be put to practical use.
【0044】しかし、本発明のモジュールからなる構造
体は、使用目的・用途に応じて任意の大きさに製造可能
であり(特にセル軸方向の厚さが任意に選択可能)、上
記のような成形又は焼結時の製造欠陥が発生せず及び使
用時の熱衝撃に強いという作用を示す構造体である。However, the structure composed of the module of the present invention can be manufactured in an arbitrary size according to the purpose of use and the application (especially, the thickness in the cell axial direction can be arbitrarily selected). It is a structure that does not cause manufacturing defects during molding or sintering and is resistant to thermal shock during use.
【0045】特に、大径、全体として分厚い構造体の場
合に、モジュール構造体を用いれば上記製造欠陥が発生
せず及び使用時の熱衝撃に強いという作用が有効であ
る。In particular, in the case of a structure having a large diameter and a large thickness as a whole, if the module structure is used, it is effective that the above manufacturing defects do not occur and that it is resistant to thermal shock during use.
【0046】典型的には大略板状ないしディスク状とす
るが、本発明のハニカム状セラミック構造体を形成する
モジュールは、好ましくはハニカム状セラミックモジュ
ールの開孔セルの横断方向の長径Lが10cm以上、又
は開孔セルの軸方向の厚みTが0.3〜1cm、又は厚
み/長径比のT/Lが0.5以下であるハニカム状セラ
ミック構造体である。このようなモジュールからなる構
造体は、上記のような成形又は焼結時の製造欠陥が発生
せず及び使用時の熱衝撃に強いという作用を示す。The honeycomb-shaped ceramic structure of the present invention preferably has a plate-shaped or disk-shaped structure, but preferably has a major axis L in the transverse direction of the open cells of the honeycomb-shaped ceramic module of 10 cm or more. Or a honeycomb ceramic structure in which the axial thickness T of the open cells is 0.3 to 1 cm, or the thickness / major axis ratio T / L is 0.5 or less. The structure composed of such a module exhibits the effects of not causing the above-mentioned manufacturing defects during molding or sintering and being resistant to thermal shock during use.
【0047】また、構造体をなすモジュールの好ましい
形態の1つは、ハニカム状セラミックモジュールの開孔
セルの横断方向の長径Lが10cm以上、開孔セルの軸
方向の厚みTが1mm以上、厚み/長径比のT/Lが
0.5以下であるハニカム状セラミック構造体である。Further, one of preferred modes of the module forming the structure is that the major axis L in the transverse direction of the open cells of the honeycomb-shaped ceramic module is 10 cm or more, the axial thickness T of the open cells is 1 mm or more, and the thickness is 1 mm or more. It is a honeycomb-shaped ceramic structure having a T / L of the major axis ratio of 0.5 or less.
【0048】さらに、構造体をなすモジュールのより好
ましい形態の1つは、ハニカム状セラミックモジュール
の厚み/長径比のT/Lが1/10以下、さらに好まし
くはT/Lが1/50〜1/100以下であるハニカム
状セラミック構造体である。Further, as one of the more preferable forms of the module forming the structure, T / L of the thickness / major axis ratio of the honeycomb-shaped ceramic module is 1/10 or less, further preferably T / L is 1/50 to 1. It is a honeycomb-shaped ceramic structure having a ratio of / 100 or less.
【0049】このような相対的に薄厚のモジュールを多
数積層することによって、従来成形・焼成不良等により
実現できなかった大きさの構造体を形成することができ
る。また、異種、多種の機能・形態を備えるモジュール
を多数積層して、1つの構造体中で様々な機能を発揮さ
せることができる。By laminating a large number of such relatively thin modules, it is possible to form a structure having a size that could not be realized conventionally due to defective molding and firing. Further, by stacking a large number of modules having different types and various functions / forms, various functions can be exerted in one structure.
【0050】また、本発明では、モジュール間の接合部
分で熱膨張を吸収することができる。即ち、一つにはモ
ジュール間の接合面に緩衝材を設けてモジュールを接合
することができる。Further, in the present invention, the thermal expansion can be absorbed at the joint portion between the modules. That is, for example, the modules can be joined by providing a cushioning material on the joining surface between the modules.
【0051】二つには、複数のモジュールからなる構造
体において、モジュール間又は/及び構造体の両端に緩
衝材を配設し、例えば自動車排ガス用触媒担体の場合に
はエンジンのエグゾーストマニホールドから排ガス出口
管間のエグゾーストパイプに製缶する。Second, in a structure composed of a plurality of modules, a cushioning material is provided between the modules or / and at both ends of the structure. For example, in the case of a catalyst carrier for automobile exhaust gas, exhaust gas is discharged from the exhaust manifold of the engine. The can is made into the exhaust pipe between the outlet pipes.
【0052】このように、モジュールからなる構造体
は、熱衝撃の吸収度が非常に大きいので、従来は熱膨張
の極めて小さいコーディエライトの母体に表面積の大き
いアルミナをコーティングしていたが、母体自体にアル
ミナ等の比較的熱膨張係数(8×10-6/℃)の大きい素
材でも使用することが本発明により可能となった。アル
ミナは強度が高いという利点もあり、このように、種々
の優れた特性をもつセラミック原料のハニカム状セラミ
ック構造体への適用可能性を、本発明によって広げるこ
とができる。As described above, since the structure made up of modules has a very high degree of thermal shock absorption, conventionally, a cordierite matrix having a very small thermal expansion was coated with alumina having a large surface area. According to the present invention, it is possible to use a material having a relatively large thermal expansion coefficient (8 × 10 −6 / ° C.) such as alumina itself. Alumina also has the advantage of high strength, and thus the applicability of ceramic raw materials having various excellent properties to a honeycomb-shaped ceramic structure can be expanded by the present invention.
【0053】また、各モジュールはセルが軸方向に貫通
(連通)するように積層される。この貫通したセルの連
通孔は、直線的又は/及び孔を画成するセル壁が連続的
である必要はない。曲線状ないしラセン状、階段状、又
はジグザク状に形成される構造、あるいは流体の分割・
再合流、その繰返しを行うような構造は、通気時のガス
との接触する機会を多くすることができて好ましく、ま
たセル壁が断続的でもセルを通過する流体が略ラセン状
流となり、流体の圧力損失が少なくなるような構造も好
ましく、これらが自由に選択できることが本発明の構造
体のモジュール化の大きな利点である。The modules are stacked so that the cells penetrate (communicate) in the axial direction. The communication hole of the cell penetrating therethrough need not be linear or / and the cell wall defining the hole is continuous. Curved or spiral, stepped or zigzag structures, or fluid splitting
A structure that performs re-merging and repeats is preferable because it can increase the chance of contact with gas during ventilation, and even if the cell wall is intermittent, the fluid passing through the cell becomes a substantially helical flow, A structure in which the pressure loss of the structure is reduced is also preferable, and it is a great advantage of modularizing the structure of the present invention that these can be freely selected.
【0054】本発明によれば、各モジュールを軸中心に
少しずつ回転させて(角度を変えて)、あるいは互い違
いに接合させることによって、ラセン状の連通孔を簡単
に形成できる。According to the present invention, the spiral communication holes can be easily formed by rotating each module little by little about the axis (changing the angle) or alternately joining the modules.
【0055】また、セル肉幅を少しずつ変化させること
により、又は同一セル断面形状のモジュールでも、この
モジュール同士をずらして複数結合させることによっ
て、階段状の連通孔が形成できる。Further, a step-like communication hole can be formed by changing the cell wall width little by little, or even in a module having the same cell cross-sectional shape, by shifting the modules and combining them.
【0056】さらに、モジュール化の利点として、軸方
向に各モジュール毎に異なる機能を与えることができ
る。例えば、微粒子吸着、HC、CO、NOX等用に最
適の触媒を担持する各モジュールを組み合わせることが
できる。従来は、一体型であるので、セル内部に、成形
後に異なったコーティング層を設けることは困難であ
り、またセル断面方向に機能の異なるセル管を結束する
構造も考えられるが、この構造では、各セルは軸方向に
対して1種類の目的物にしか作用(吸収、吸着)しない
ので、大変性能が劣ってしまう。Furthermore, as an advantage of modularization, different functions can be given to each module in the axial direction. For example, it is possible to combine each module that carries an optimum catalyst for adsorption of fine particles, HC, CO, NO X, and the like. Conventionally, since it is an integral type, it is difficult to provide different coating layers inside the cell after molding, and a structure for binding cell tubes having different functions in the cell cross-sectional direction is also conceivable, but with this structure, Since each cell acts (absorbs or adsorbs) only one kind of target in the axial direction, the performance is very poor.
【0057】これによって、例えば交換時にも特に詰ま
り易い微粒子吸着用のモジュールだけを交換することが
できる。As a result, it is possible to replace only the module for adsorbing fine particles, which is particularly likely to be clogged during replacement.
【0058】本発明のハニカム状セラミック構造体は、
上述の特徴により、自動車排ガス用触媒担体をして、ガ
ソリンエンジンに止まらず、ディーゼルエンジン用、し
かも大型エンジン用にも用いることができる。さらに、
自動車排ガス用触媒担体以外の代表的用途には、各種化
学反応における触媒担体、バイオリアクタ、工場や発電
所等の排ガス処理装置、浄水器、排水浄化装置等がある
が、本発明のハニカム状セラミック構造体の用途はこれ
らに限定されない。The honeycomb-shaped ceramic structure of the present invention is
Due to the above characteristics, it can be used as a catalyst carrier for automobile exhaust gas, not only for gasoline engines but also for diesel engines and large-sized engines. further,
Typical applications other than the catalyst carrier for automobile exhaust gas include catalyst carriers for various chemical reactions, bioreactors, exhaust gas treatment devices for factories and power plants, water purifiers, waste water purification devices, etc. The use of the structure is not limited to these.
【0059】[0059]
<実施例1>図1に基づいて、本発明のハニカム状セラ
ミック構造体1の構造の一実施例の概略を説明する。
(a)は、ハニカム状セラミック構造体1の斜視透過図
であり、(b)はディスク状のハニカム状セラミックモ
ジュールの斜視透過図、(c)は(a)のc−c’方向
の断面図であり開孔セル3及びセル壁4を特に示す。<Example 1> An outline of an example of the structure of the honeycomb-shaped ceramic structure 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
(A) is a perspective transparent view of a honeycomb-shaped ceramic structure 1, (b) is a perspective transparent view of a disk-shaped honeycomb-shaped ceramic module, (c) is a cross-sectional view taken along the line cc 'of (a). The open cell 3 and the cell wall 4 are shown in particular.
【0060】即ち、セル壁4に仕切られ多数の開孔セル
3がある(図1(c))。このような断面形状の開孔セ
ル3を有するハニカム状セラミックモジュール2(図1
(b))が複数(図では5個)積層されている(図1
(a))。また、各モジュール2の開孔セル3が連通す
るように積層されている。That is, there are many open cells 3 partitioned by the cell wall 4 (FIG. 1 (c)). Honeycomb-like ceramic module 2 having open cells 3 having such a cross-sectional shape (see FIG.
(B)) is laminated in plurality (five in the figure) (FIG. 1).
(A)). In addition, the open cells 3 of the modules 2 are stacked so as to communicate with each other.
【0061】<実施例2>本発明のハニカム状セラミッ
クモジュール2の製造方法を幾つか説明する。但し、本
発明のモジュールは本実施例記載の製造方法に限られる
ものではない。Example 2 Several methods of manufacturing the honeycomb-shaped ceramic module 2 of the present invention will be described. However, the module of the present invention is not limited to the manufacturing method described in this embodiment.
【0062】一つは、押出成形である。セラミック粉末
とバインダを加えて混練したもの(坏土)を、開孔セル
の断面形状に対応する成形用ダイスを通して押し出して
ハニカム状成形体を得る方法である。成形用ダイスは、
坏土を送入する円筒状の送入部と成形体(セル)部を形
成するマトリックス状のスリットからなっている。従来
の自動車排ガス用触媒担体はこの押出法によってコーデ
ィエライトを結晶配向させて製造されている(図示は略
す)。One is extrusion molding. This is a method of obtaining a honeycomb-shaped molded body by extruding a mixture (kneaded clay) to which ceramic powder and a binder have been added and kneaded through a molding die corresponding to the cross-sectional shape of an open cell. The molding die is
It is composed of a cylindrical feeding portion for feeding the kneaded material and a matrix-shaped slit forming a molded body (cell) portion. The conventional catalyst carrier for automobile exhaust gas is produced by crystallizing cordierite by this extrusion method (not shown).
【0063】表1に、コーディエライト素地の組成(重
量割合)と焼成温度の関係の一例を示す。なお、これら
の原料等は他の製造方法においても用いられる。Table 1 shows an example of the relationship between the composition (weight ratio) of the cordierite substrate and the firing temperature. These raw materials and the like are also used in other manufacturing methods.
【0064】[0064]
【表1】 [Table 1]
【0065】続いて、表2に、セラミック原料とバイン
ダの種類と重量割合の関係の一例を示す。なお、これら
の原料等は他の製造方法においても用いられる。Next, Table 2 shows an example of the relationship between the type and weight ratio of the ceramic raw material and the binder. These raw materials and the like are also used in other manufacturing methods.
【0066】[0066]
【表2】 [Table 2]
【0067】これらの、セラミック原料に置換若しくは
混合してワラストナイトを使用すれば、機械的強度、耐
衝撃強度を増大させることができ好ましく、より好まし
くは5〜60wt%のワラストナイトである。When Wollastonite is used by substituting or mixing with these ceramic raw materials, mechanical strength and impact strength can be increased, and it is more preferable that Wollastonite is 5 to 60 wt%. .
【0068】二つは、カレンダリング(コルゲート)法
である。成形助剤によって可塑性を調整した坏土をコル
ゲート加工又はエンボス加工によって、波状または凹凸
シートして、単独で又は平板状シートを巻す(簾)にし
て、同心円状に巻き上げることによりハニカム構造を形
成するものである(図示は略す)。The second is the calendering (corrugation) method. A kneaded material whose plasticity is adjusted by a molding aid is corrugated or embossed to form a corrugated or uneven sheet, and a single sheet or a flat sheet is wound (lens) and wound in concentric circles to form a honeycomb structure. (Not shown).
【0069】三つは、図2(a)の模式工程図で示すよ
うなパイプ結束法である。押出成形により筒状体22と
するか、又は可撓性を有するセラミック素材シートを筒
状体22に丸め、この筒状体を複数結合して平板状のセ
ラミック素材シート24で包込み、開孔セル断面で切断
して焼成し、ハニカム状セラミックモジュール2を形成
するものである。なお、前記切断なしでそのままハニカ
ム状セラミックモジュール2の構造を得ることができ
る。The third is a pipe binding method as shown in the schematic process diagram of FIG. A tubular body 22 is formed by extrusion molding, or a flexible ceramic material sheet is rolled into the tubular body 22, and a plurality of the tubular bodies are combined and wrapped with a flat ceramic material sheet 24 to open a hole. The honeycomb ceramic module 2 is formed by cutting along the cell cross section and firing. The structure of the honeycomb ceramic module 2 can be directly obtained without the cutting.
【0070】四つは、図2(b)の模式工程図に示すよ
うなセラミック素材穴開きシート30の積層工程を含
む。即ち、坏土を原料とするバルク材(板状体)ないし
素材シートにプレス等により多数の穴を開けて、開孔セ
ルを有するハニカム構造を得る方法である。穴開けは、
レーザ加工によってもよい。なお、比較的厚いシート状
体(ブロック体、板状体)に一度で穴開けをすることも
できるし、比較的薄いシート状体(セラミック紙等)に
穴開けをするか、あるいは、予め穴の開いたシート状体
を抄紙等により製造して、それらの穴開きシートを積層
して、焼成することでハニカム状の構造体を得ることが
できる。The fourth step includes the step of laminating the ceramic material perforated sheet 30 as shown in the schematic process diagram of FIG. 2 (b). That is, it is a method of obtaining a honeycomb structure having open cells by making a large number of holes in a bulk material (plate-like body) or material sheet made of kneaded clay by a press or the like. Drilling
Alternatively, laser processing may be used. It should be noted that a relatively thick sheet-like body (block body, plate-like body) can be perforated at once, or a relatively thin sheet-like body (ceramic paper, etc.) can be perforated, or it can be pre-perforated. A honeycomb-shaped structure can be obtained by producing an open sheet-like body by papermaking, stacking the perforated sheets, and firing.
【0071】特に、好適な製造方法として、セラミック
原料と有機質繊維からなる混合物(坏土等)からセラミ
ック素材シートを作り、それを材料としてハニカム構造
体を製造する方法がある。As a particularly preferable manufacturing method, there is a method of manufacturing a ceramic material sheet from a mixture (kneaded clay or the like) composed of a ceramic raw material and organic fibers, and manufacturing a honeycomb structure using the ceramic material sheet as a material.
【0072】例えば、図2(c)に示すようなロール法
の他、通常の湿式抄紙法、ドクターブレイド法、又はプ
レス法により、セラミックを含む坏土又はセラミック及
びバインダを含む混合物のシート状化ができる。For example, in addition to the roll method as shown in FIG. 2C, a kneaded clay containing ceramics or a mixture containing ceramics and a binder is formed into a sheet by an ordinary wet papermaking method, doctor blade method, or pressing method. You can
【0073】図2(c)に示すようなロール法において
は、セラミックとバインダの混合体20及び有機質シー
ト21を、加圧ロール25により圧縮してシート状化
し、さらに加熱ロール26で乾燥成形して、セラミック
素材シート24を製造できる。In the roll method as shown in FIG. 2C, the ceramic / binder mixture 20 and the organic sheet 21 are compressed by a pressure roll 25 to form a sheet, and further dried by a heating roll 26. Thus, the ceramic material sheet 24 can be manufactured.
【0074】また、湿式又は乾式プレスにより有機質繊
維とセラミック原料の混合物をバルク化して、分厚いシ
ート状体(ブロック状体)としてプレス型抜きを行ない
開孔セルを有するハニカム構造を得ることもできる(図
示は略す)。It is also possible to obtain a honeycomb structure having open cells by subjecting the mixture of the organic fiber and the ceramic raw material to a bulk by a wet or dry press and press-cutting as a thick sheet-shaped body (block-shaped body). Illustration is omitted).
【0075】このような方法で得られたセラミック素材
シートは、可撓性、形態保持力に優れており、本発明の
ハニカム状セラミックモジュールの1つの製造方法の例
である、上記4つの方法で使用される原料として適した
セラミックシートである。The ceramic material sheet obtained by such a method is excellent in flexibility and shape-retaining power, and is one of the methods for manufacturing the honeycomb-shaped ceramic module of the present invention. It is a ceramic sheet suitable as a raw material to be used.
【0076】表3に、セラミック原料と有機質繊維の種
類、重量比の一例を示す。なお、アルミナを含有すれば
特に高強度の構造体が製造できる。これらは、種々のセ
ラミック素材シート及びセラミック構造体の製造原料と
なる。Table 3 shows an example of the type and weight ratio of the ceramic raw material and the organic fiber. If alumina is contained, a structure having particularly high strength can be manufactured. These are raw materials for manufacturing various ceramic material sheets and ceramic structures.
【0077】[0077]
【表3】 [Table 3]
【0078】ここで、表2の場合と同様に、表3におい
て、これらのセラミック原料に置換若しくは混合してワ
ラストナイトを使用すれば、機械的強度、耐衝撃強度を
増大させることができ好ましく、より好ましくは5〜6
0wt%のワラストナイトである。Here, as in the case of Table 2, if Wollastonite is used by substituting or mixing with these ceramic raw materials in Table 3, mechanical strength and impact strength can be increased, which is preferable. , And more preferably 5 to 6
It is 0 wt% wollastonite.
【0079】有機質繊維とセラミック原料から製造され
るハニカム構造体は、焼成前のハニカム構造を形成する
際に、有機質繊維のセラミック粒子(粉末)に対する担
持力により可撓性及び形態保持力に優れており複雑なセ
ル形状を有するハニカム構造体の製造に特に適してい
る。The honeycomb structure manufactured from the organic fibers and the ceramic raw material is excellent in flexibility and shape retention due to the supporting force of the organic fibers for the ceramic particles (powder) when forming the honeycomb structure before firing. Therefore, it is particularly suitable for manufacturing a honeycomb structure having a complicated cell shape.
【0080】また、焼成後に有機質繊維が焼失してセラ
ミック質の母体が多孔質となり、表面積が増大して特に
触媒担体として好ましい。Further, after firing, the organic fibers are burned off and the ceramic matrix becomes porous, and the surface area increases, which is particularly preferable as a catalyst carrier.
【0081】なお、以上の方法で製造されたハニカム状
セラミック構造体は焼成されて、多孔質な焼結体とな
る。焼成温度は、材質、用途によって異なる。例えば、
コーディエライトの場合の種々の焼成条件は、表1に既
に示した通りである。The honeycomb-shaped ceramic structure manufactured by the above method is fired to form a porous sintered body. The firing temperature depends on the material and application. For example,
The various firing conditions for cordierite are as already shown in Table 1.
【0082】表4に以上のハニカム状セラミックモジュ
ール(構造体)に係る製造方法の使用原料となるセラミ
ック原料及びバインダ(有機質繊維を含む)の一例を示
す。Table 4 shows an example of ceramic raw materials and binders (including organic fibers) which are raw materials used in the above-mentioned manufacturing method for the honeycomb-shaped ceramic module (structure).
【0083】[0083]
【表4】 [Table 4]
【0084】表5に、ニューセラミック原料の一例を示
す。このニューセラミックも本発明に係るモジュール
(構造体)の材料となりうる。また、上記セラミック素
材シートの原料の一部として有機質繊維を使用したが、
無機質繊維も本発明の構造体の原料となり、無機質繊維
のみあるいは有機質繊維と混合して原料として用いるこ
とができる。特に、無機質繊維(セラミック繊維)を用
いれば、これは焼成時に焼失しないのでモジュール(構
造体)の靱性強化になり好ましい。Table 5 shows an example of the new ceramic raw material. This new ceramic can also be a material of the module (structure) according to the present invention. Also, although organic fibers were used as a part of the raw material of the ceramic material sheet,
Inorganic fibers also serve as a raw material for the structure of the present invention, and can be used as a raw material alone or as a mixture with organic fibers. In particular, the use of inorganic fibers (ceramic fibers) is preferable because it does not burn off during firing and strengthens the toughness of the module (structure).
【0085】[0085]
【表5】 [Table 5]
【0086】なお、表4及び表5に例示したセラミック
素材シートの原料(坏土、バインダ(有機質繊維等))
といわゆるニューセラミック原料(坏土、セラミック繊
維等)は、目的・用途に応じて種々の組成で調合され
る。The raw materials for the ceramic material sheets exemplified in Tables 4 and 5 (kneaded clay, binder (organic fibers, etc.))
The so-called new ceramic raw materials (kneaded clay, ceramic fibers, etc.) are prepared in various compositions according to the purpose and application.
【0087】さらに、焼成前にセラミック成分を含む泥
漿でハニカム状セラミックモジュール(構造体)を被覆
(吹き付け、塗布、浸漬等)してもよい。これによって
気孔率、比表面積を調整できる。また、焼成後に上記泥
漿で被覆してさらに焼成してもよく、比較的強度が増
す。特に、アルミナ成分を含む泥漿で被覆、焼成すれ
ば、高強度になる。Further, the honeycomb-shaped ceramic module (structure) may be coated (sprayed, coated, dipped, etc.) with slurry containing a ceramic component before firing. Thereby, the porosity and the specific surface area can be adjusted. Further, after firing, it may be covered with the slurry and further fired, so that the strength is relatively increased. In particular, if it is coated with a slurry containing an alumina component and baked, it will have high strength.
【0088】<実施例3>ハニカム状セラミックモジュ
ール2を、その開孔セル3が連通するように複数積層し
てハニカム状セラミック構造体1を製造する方法につい
て説明する。なお、本実施例においては、モジュール2
の形状は断面が円形のディスク状体(板状体)である。
だが、これに限られない。断面形状は、四角形、5角
形、6角形等の多角形、楕円、半円、扇型のような略円
形、また不定形等がある。Example 3 A method for manufacturing the honeycomb-shaped ceramic structure 1 by stacking a plurality of honeycomb-shaped ceramic modules 2 so that the open cells 3 of the honeycomb-shaped ceramic modules 2 communicate with each other will be described. In this embodiment, the module 2
The shape of is a disk-shaped body (plate-shaped body) having a circular cross section.
However, it is not limited to this. The cross-sectional shape includes a polygon such as a quadrangle, a pentagon, and a hexagon, an ellipse, a semicircle, a substantially circle such as a fan, and an irregular shape.
【0089】モジュール間の接合の仕方については、色
々考えられる。一つには機械的アセンブリ(外筒内に嵌
装し、必要に応じて弾性材を介して熱膨張、振動を吸収
する。There are various conceivable ways of joining the modules. One is a mechanical assembly (fitted in an outer cylinder and absorbs thermal expansion and vibration through an elastic material as necessary.
【0090】二つは、モジュール2の外周部を各モジュ
ール毎に溶着する、あるいは一部分のみを外筒に溶着し
て、溶着されないモジュール2は他のロウ付けされたモ
ジュールまたは外筒によって挟持又は嵌装される。Secondly, the outer peripheral portion of the module 2 is welded for each module, or only a part thereof is welded to the outer cylinder, and the unwelded module 2 is sandwiched or fitted by another brazed module or outer cylinder. To be dressed.
【0091】三つは、各モジュールのセル枠4のセル開
孔部の面に、焼結助剤である酸化ケイ素、酸化イットリ
ウム、酸化チタン等のペーストを塗布して、両モジュー
ルが接合される。Thirdly, a paste such as silicon oxide, yttrium oxide, or titanium oxide, which is a sintering aid, is applied to the surface of the cell opening portion of the cell frame 4 of each module, and both modules are joined. .
【0092】また、接合部材として、モジュール間に熱
応力吸収インサート材を挟むことも好ましい。例えば、
Fe−Ni−Cr、コバール等である。It is also preferable to sandwich a thermal stress absorbing insert material between the modules as a joining member. For example,
Fe-Ni-Cr, Kovar and the like.
【0093】四つは、連通している開孔セル3の少なく
とも一つに、各モジュールを貫通して保持するような棒
状体(筒状体)を差し込む方法である。The fourth method is a method of inserting a rod-shaped body (cylindrical body) that penetrates and holds each module into at least one of the open cells 3 communicating with each other.
【0094】五つは、各モジュールに互いに嵌合するよ
うなほぞを設けて機械的に接合する方法である。モジュ
ールの焼結前(可塑性を有する)の段階で、このような
ほぞは容易に設けることができる。なお、補助材として
上記の接合部材を併用してもよい。The fifth is a method of mechanically joining the tenons by providing tenons that fit with each other. Such tenons can easily be provided in the pre-sintering (plasticizing) stage of the module. In addition, you may use together the said joining member as an auxiliary material.
【0095】なお、図1では、同じ長さ(開孔セルの軸
方向)、同径、同開孔セルのモジュール2を積層してい
るが、異なる長さ、径、開孔セルのモジュールを積層し
てもよい。また、中空のドーナツ状のモジュールを積層
してもよい。In FIG. 1, modules 2 having the same length (in the axial direction of the open cell), the same diameter, and the same open cell are stacked, but modules having different lengths, diameters, and open cells are stacked. You may laminate. Alternatively, hollow donut-shaped modules may be stacked.
【0096】<実施例4>連通する開孔セル3の3次元
構造について説明する。図1では、同類のモジュール2
を同軸、同角度で積層しているので、開孔セルは、開孔
セルの軸方向に直線的(角柱状)に形成されている。<Embodiment 4> The three-dimensional structure of the open cells 3 communicating with each other will be described. In FIG. 1, a similar module 2
Since the cells are laminated coaxially and at the same angle, the aperture cells are formed linearly (square columnar shape) in the axial direction of the aperture cells.
【0097】図3は、ハニカム状セラミック構造体1の
斜視部分断面図であり、(a)は階段状(階段状開孔セ
ル7)、(b)はラセン状(ラセン状開孔セル8)に形
成された開孔セル3の3次元構造を示す。FIG. 3 is a perspective partial cross-sectional view of the honeycomb-shaped ceramic structure 1, where (a) is stepped (stepped open cells 7) and (b) is helical (helical open cells 8). The three-dimensional structure of the open cell 3 formed in FIG.
【0098】なお(a)においては、図面の便宜上隣接
モジュール内の段差を拡大して誇張しているが、セル壁
が図示のとおり薄い場合には、別のモジュールの一つの
セルは、隣接モジュールの複数のセルに導通することに
なる。In (a), the step in the adjacent module is enlarged and exaggerated for convenience of drawing. However, when the cell wall is thin as shown in the drawing, one cell of another module is adjacent to the adjacent module. Will be conducted to a plurality of cells.
【0099】このように開孔セル3の3次元構造を略ラ
セン状(階段状7又はラセン状開孔セル8)に形成する
ことができる。その方法は、ラセン状開孔セル8におい
ては、同形状(外径、開孔セル形状)のハニカム状セラ
ミックモジュール2を組み合わせる際に、中心は同軸上
に少しつづ回転(正逆両方向)させる。従って、外径は
合わさった状態で、内部の開孔セル3は回転しながらラ
セン状に連通していく。このため、構造体1全体の体積
は変わらずに、表面積ないし通過流体の接触性を増し
て、例えば触媒担体の場合には、一定体積の通過流体に
対する反応効率が上昇する。流体がラセン回転すれば、
それに伴って流れに乱れが生じ、セル内の通過流は平行
直線流に比べセル壁への接触効率が増大する。In this way, the three-dimensional structure of the open cell 3 can be formed in a substantially spiral shape (stepwise 7 or spiral open cell 8). According to the method, when the honeycomb-shaped ceramic modules 2 having the same shape (outer diameter, open-cell shape) are combined in the spiral-shaped open cell 8, the center is rotated coaxially little by little (in both forward and reverse directions). Therefore, with the outer diameters matched, the inner open-cells 3 rotate and communicate in a spiral shape. For this reason, the volume of the entire structure 1 does not change, and the surface area or the contactability of the passing fluid is increased, and, for example, in the case of a catalyst carrier, the reaction efficiency with respect to a certain volume of the passing fluid is increased. If the fluid rotates spirally,
As a result, turbulence occurs in the flow, and the passing flow in the cell has a higher contact efficiency with the cell wall than the parallel linear flow.
【0100】また、階段状ないし段違い角度ずれ配列の
開孔セル7においては、開孔セル3が少しつづずれるよ
うにモジュール2を積層して図3(a)のように階段状
に連通する開孔セル7を形成することができる。Further, in the open cells 7 having a staircase-like or staggered angular offset arrangement, the modules 2 are stacked so that the open cells 3 are slightly shifted, and the open cells communicating in a stepwise manner as shown in FIG. Pore cells 7 can be formed.
【0101】なお、この階段状の構造は横断面が四角形
のハニカム状セラミックモジュール2に適した、表面積
の増加方法である。ラセン状開孔セル8は、特に外形が
円筒状のモジュール2において適している。The step-like structure is a method for increasing the surface area, which is suitable for the honeycomb-shaped ceramic module 2 having a rectangular cross section. The spiral open cell 8 is particularly suitable for the module 2 having a cylindrical outer shape.
【0102】図4は、ハニカム状セラミック構造体1に
おいて、開孔セルの位相をずらして積層された板状のモ
ジュール2のセル壁4を模式的に示し、(a)はセル開
孔面の平面図であり、(b)は側面図であり矢印は流体
の流れの一部を模式的に示している。1段目のセル壁4
aは全て実線で示し、2段目のモジュールのセル壁4b
は4aと立体的に交差する点(重なって見える点)で図
示の都合上切れ目を入れてある。なお、P1、P2は夫々
1段目、2段目の開孔セルピッチを示している。FIG. 4 schematically shows the cell walls 4 of the plate-shaped modules 2 stacked in the honeycomb-shaped ceramic structure 1 with the phases of the open cells shifted, and FIG. It is a top view, (b) is a side view, and the arrow has shown typically a part of fluid flow. First-stage cell wall 4
All of a are shown by solid lines, and the cell wall 4b of the second module is shown.
Is cut at a point that intersects with 4a three-dimensionally (a point that appears to overlap) for convenience of illustration. It should be noted that P1 and P2 respectively represent the opening cell pitches of the first and second stages.
【0103】図5は、ハニカム状セラミック構造体1の
セル開孔面の平面図であり、開孔セル4の位相をずらし
て積層された円盤ディスク状のモジュールのセル壁の一
部を示し、(a)は開孔セル断面形状が異なるモジュー
ル、(b)は開孔セル断面形状が同一のモジュールを夫
々積層したものである。1段目のセル壁4aは全て実線
で示し、2段目のモジュールのセル壁4bは点線で示し
ている。1段目と2段目の開孔セルピッチは半径方向、
円周方向に夫々半ピッチずつずれている。なお、符号5
は構造体(モジュール)外壁であり、符号6は構造体
(モジュール)中芯である。中芯6によって断面方向で
の開孔セルを通過する流体の温度、成分の均一性が増す
ような構造である。FIG. 5 is a plan view of the cell open surface of the honeycomb-shaped ceramic structure 1, showing a part of the cell walls of the disk-disk-shaped modules laminated with the open cells 4 shifted in phase. (A) is a module in which the cross-sectional shapes of the open cells are different, and (b) is a module in which the cross-sectional shapes of the open cells are the same. The cell walls 4a in the first stage are all indicated by solid lines, and the cell walls 4b in the modules in the second stage are indicated by dotted lines. The opening cell pitch in the 1st and 2nd steps is radial,
They are offset by half a pitch in the circumferential direction. Note that reference numeral 5
Is a structure (module) outer wall, and reference numeral 6 is a structure (module) core. The core 6 has a structure in which the temperature and the uniformity of components of the fluid passing through the open cell in the cross-sectional direction are increased.
【0104】図4及び図5のハニカム状セラミック構造
体1のように、縦横または半径・円周方向に夫々開孔セ
ル半ピッチずつずらして積層すれば、1段目のモジュー
ルで開孔セルの中心部を通過した流体が、2段目ではセ
ル壁の格子点に接触して(3、4段目も同様)、流体の
セル壁4との接触機会が増加し、しかも、図4(b)で
明らかなように、各モジュール毎の流体通路の断面積は
変わらないので流体の圧力損失は少ない。As in the honeycomb-shaped ceramic structure 1 shown in FIGS. 4 and 5, if the cells are stacked by shifting the open-cells by half pitch in the vertical and horizontal directions or in the radial and circumferential directions, the open-cells in the first-stage module are The fluid that has passed through the central portion comes into contact with the lattice points of the cell wall in the second stage (the same applies to the third and fourth stages), increasing the chances of contact of the fluid with the cell wall 4, and in addition, as shown in FIG. ), The pressure loss of the fluid is small because the cross-sectional area of the fluid passage for each module does not change.
【0105】このように、流体通路即ち連通する開孔セ
ルを囲むセル壁が連続でなく断続的であっても、開孔セ
ルを通過する流体を略ラセン状流とすることができる。As described above, even if the fluid passages, that is, the cell walls surrounding the communicating open cells are not continuous but intermittent, the fluid passing through the open cells can be made into a substantially helical flow.
【0106】また、モジュール外周部と中心部を通過し
た流体の混合が起こり、温度、成分が均一になる。この
ような構造は、触媒担体等の化学反応装置、特に排ガス
除去用触媒担体に適している。Further, the fluids that have passed through the outer peripheral portion and the central portion of the module are mixed, and the temperature and the components are made uniform. Such a structure is suitable for a chemical reaction device such as a catalyst carrier, especially for a catalyst carrier for removing exhaust gas.
【0107】また、図5(b)に示すような開孔セル断
面形状が同一のモジュールを、前記断面の中心を軸とし
て回転することで、同一のモジュールから略ラセン状の
流体通路を形成することができる。但し、開孔セル軸方
向のモジュール長さや材質等は異なっていてもよい。By rotating a module having the same cross-sectional shape of the open cell as shown in FIG. 5B around the center of the cross section, a substantially spiral fluid passage is formed from the same module. be able to. However, the module length, the material, and the like in the axial direction of the open cell may be different.
【0108】ところで、セル壁(枠)4は、各モジュー
ル毎(小部分毎)に製造されることによって、自重によ
る破壊を受けにくい。また、焼結時にも熱膨張の不均一
による破壊が生じにくい。例えば、押し出し成形でも、
セル壁厚0.2mmt(約0.1〜0.3mmtまで可
能)、開孔セル角1.2mm□のように、セル壁を薄く
でき、セル度を高めることができるので、開孔セル内の
表面積は総計で増加する等の効果がある。By the way, the cell wall (frame) 4 is not easily damaged by its own weight because it is manufactured for each module (for each small portion). Further, even during sintering, breakage due to uneven thermal expansion is unlikely to occur. For example, in extrusion molding,
Cell wall thickness is 0.2 mmt (up to about 0.1 to 0.3 mmt is possible) and open cell angle is 1.2 mm □. The surface area of is increased in total.
【0109】<実施例5>特に、ハニカム状セラミック
構造体1を触媒担体として用いる場合には、比表面積及
び触媒担持力の向上を図るために、開孔セル3内壁にア
ルミナコーティング(γ−アルミナ等)をすることがあ
る。<Embodiment 5> In particular, when the honeycomb-shaped ceramic structure 1 is used as a catalyst carrier, an alumina coating (γ-alumina) is applied to the inner wall of the open cell 3 in order to improve the specific surface area and the catalyst carrying ability. Etc.)
【0110】アルミナコーティング層(オーバコート)
は、泥漿被覆(浸漬、吹き付け等)後、所定温度で焼き
付けて行われ、担持触媒の付着は、触媒層の形成ない
し、アルミナ等のコーティング層自体に内包ないし吸着
した形で可能である。一例として触媒層(貴金属、卑金
属等)は、ハニカム状セラミック構造体1素地、又は好
ましくは上記アルミナコーティング層上に、CVD、活
性金属法、固相(又は液相)拡散接合によって形成され
る。Alumina coating layer (overcoat)
Is carried out by baking at a predetermined temperature after sludge coating (immersion, spraying, etc.), and the supported catalyst can be attached by forming a catalyst layer or encapsulating or adsorbing on a coating layer such as alumina itself. As an example, the catalyst layer (noble metal, base metal, etc.) is formed on the base material of the honeycomb-shaped ceramic structure 1 or preferably on the alumina coating layer by CVD, the active metal method, or solid phase (or liquid phase) diffusion bonding.
【0111】特に表面積が増加して化学反応効率が上昇
するものとしては、ハニカム状セラミック構造体素地に
γ−アルミナコーティング層を形成して、触媒10を担
持さ。せる。なお、触媒10は触媒の独立の層としてで
なく、多孔質なアルミナコーティング層の粒子隙間に侵
入してかつアルミナ層の表面層をなしていることが多
い。In particular, as a material for increasing the surface area and increasing the chemical reaction efficiency, a catalyst 10 is supported by forming a γ-alumina coating layer on the honeycomb ceramic structure base material. Let In many cases, the catalyst 10 does not form an independent layer of the catalyst, but penetrates the particle gaps of the porous alumina coating layer and forms the surface layer of the alumina layer.
【0112】<実施例6>本実施例ではモジュール2毎
に機能の異なる、触媒を担持させた、ハニカム状セラミ
ック構造体1を説明する。<Embodiment 6> In this embodiment, a honeycomb-shaped ceramic structure 1 having a different function for each module 2 and carrying a catalyst will be described.
【0113】表6に、貴金属系触媒の種類、用途、及び
担体の一例を示す。Table 6 shows examples of the noble metal type catalysts, their uses, and supports.
【0114】[0114]
【表6】 [Table 6]
【0115】表7に、卑金属系触媒の種類、用途、及び
担体の一例を示す。Table 7 shows an example of the type, application and carrier of the base metal catalyst.
【0116】[0116]
【表7】 [Table 7]
【0117】また多機能触媒として、希土類元素をR、
遷移元素をT(Mn、Fe等)、及びアルカリ土類金属
をD(Mg、Ca、Sr、Ba等)すると、R1-XDXT
O3の組成を有する触媒も、高価な貴金属元素を使用せ
ず好ましい。なお好ましくはx=0.1〜0.6の範囲であ
り、さらに好ましくはx=0.5付近である。As a multifunctional catalyst, a rare earth element is R,
When the transition element is T (Mn, Fe, etc.) and the alkaline earth metal is D (Mg, Ca, Sr, Ba, etc.), R 1-X D X T
A catalyst having a composition of O 3 is also preferable because it does not use an expensive precious metal element. The range of x = 0.1 to 0.6 is preferable, and the range of x = 0.5 is more preferable.
【0118】また、NOxを効果的に除去する触媒とし
て、ゼオライト(例えばZSM型)にCu+をドープし
て焼成温度約800〜1000℃でN2又はCO雰囲気で焼成す
ることによって得られるCu2O触媒を使用することも
好ましい。但し、ZSM型ゼオライトは高価であるた
め、ゼオライトとしてはその他天然のモルデナイトを使
用することも好ましい。[0118] Further, as a catalyst for effectively removing NOx, Cu 2 obtained by firing in an N 2 or CO atmosphere Cu + zeolite (e.g. ZSM-type) doped to a firing temperature of about 800 to 1000 ° C. It is also preferred to use an O catalyst. However, since ZSM type zeolite is expensive, it is also preferable to use other natural mordenite as the zeolite.
【0119】図6に上記のような機能の異なる触媒を担
持させた一例として、特に、自動車排ガス用触媒担体と
して用いた場合(特に、ディーゼル用)に好適な、パテ
ィキュレート(粒子状物質)フィルタ(PF)モジュー
ル2a、発熱体モジュール2b、触媒担持モジュール2
c等からなるハニカム状セラミック構造体1の分解図を
示す。As an example in which catalysts having different functions as described above are carried in FIG. 6, a particulate filter suitable for use as a catalyst carrier for automobile exhaust gas (particularly for diesel) is particularly preferable. (PF) module 2a, heating element module 2b, catalyst supporting module 2
The exploded view of the honeycomb-shaped ceramic structure 1 which consists of c etc. is shown.
【0120】モジュール2aは、粒子状物質フィルタで
あるモジュールである。材質は、アルミナ素地(γ−ア
ルミナ等)、ゼオライト(例えばテクトアルミノケイ酸
塩)等が好ましい素材であり、またコーディエライト素
地でもよい。あるいはこれ等を混合し、両者の素地の長
所を増加した混合素地でもよい。このモジュールでは特
に、固体炭化物微粒子を吸着除去する。The module 2a is a module which is a particulate matter filter. The material is preferably an alumina substrate (γ-alumina or the like), zeolite (for example, tectoaluminosilicate), or the like, and may be a cordierite substrate. Alternatively, a mixed base material may be used in which these are mixed to increase the advantages of both base materials. In this module, in particular, solid carbide fine particles are adsorbed and removed.
【0121】モジュール2bは、発熱体モジュールであ
り、TiCあるいはB4C,SiC,MoSiからなる
ハニカム状セラミック構造体である。また、高抵抗、高
耐熱性の金属又は合金からなるハニカム状構造体でもよ
い。このモジュールは通電により発熱して始動後及び高
負荷時の触媒性能確保を行ない、また前記モジュール2
aで吸着された微粒子を焼成除去することもできる。な
お、このモジュールをモリブデンを主成分とする金属モ
ジュールとすることも好ましい。The module 2b is a heating element module, and is a honeycomb ceramic structure made of TiC or B 4 C, SiC, MoSi. Further, a honeycomb structure made of a metal or an alloy having high resistance and high heat resistance may be used. This module generates heat when energized to ensure catalyst performance after starting and under high load.
The fine particles adsorbed in a can be removed by burning. It is also preferable that this module is a metal module containing molybdenum as a main component.
【0122】モジュール2cは、酸化触媒担体であり、
一例としてPt−Pd系触媒である。CO、HC等を酸
化して、CO2又はH2Oとして無害化して除去する。The module 2c is an oxidation catalyst carrier,
An example is a Pt-Pd catalyst. CO, HC, etc. are oxidized to make them harmless and removed as CO 2 or H 2 O.
【0123】モジュール2dは、還元触媒担体であり、
一例としてMn−Ce系触媒である。NOを還元して、
N2として無害化する。また、これには一例としてRu
系を用いてもよい。The module 2d is a reduction catalyst carrier,
An example is a Mn-Ce based catalyst. Reduce NO,
It is rendered harmless as N 2 . Also, as an example of this, Ru
A system may be used.
【0124】モジュール2eは、三元触媒担体であり、
一例としてPt−Rh系触媒である。CO、HC等を酸
化して、CO2又はH2Oとし、かつNOxを還元してN2
として無害化する。The module 2e is a three-way catalyst carrier,
One example is a Pt-Rh-based catalyst. CO, HC, etc. are oxidized to CO 2 or H 2 O, and NO x is reduced to N 2
To make it harmless.
【0125】モジュール2d、2eは必要に応じさらに
上述又は他のモジュールとして用いる。上記の場合にお
いて、各モジュール2a、2b、及び2cは必要に応じ
任意の数重ねて用いることは言うまでもない。また配列
の順次についても必要に応じ変更できる。The modules 2d and 2e are further used as the above-mentioned or other modules if necessary. In the above case, it goes without saying that the modules 2a, 2b, and 2c are used by stacking an arbitrary number of modules. The order of arrangement can be changed as necessary.
【0126】なお、各モジュール2は担持する各触媒の
作動温度や相対的な位置によって、配置場所を変えて設
計できるので、全体として触媒効率は大幅に向上する。Since each module 2 can be designed by changing the arrangement location depending on the operating temperature and relative position of each catalyst to be carried, the catalyst efficiency as a whole is greatly improved.
【0127】また、炭化物微粒子の性状(重量、密度、
比表面積)に応じて、セル開孔3形状、セル断面形状、
セル径、さらにセラミック本体の多孔質度を変えること
で、様々な形態の炭化物微粒子を残らず捕集することが
できる。The properties of the fine carbide particles (weight, density,
Depending on the (specific surface area), the cell opening 3 shape, the cell cross-sectional shape,
By varying the cell diameter and the porosity of the ceramic body, it is possible to collect all the various types of carbide fine particles.
【0128】<実施例7>図7に、本発明の一実施例で
ある前記ハニカム状セラミックモジュール2の断面図を
示し、開孔セル3の断面方向のモジュール長さLと開孔
セル軸方向のモジユール厚みTを特に示す。<Embodiment 7> FIG. 7 shows a cross-sectional view of the honeycomb-shaped ceramic module 2 according to an embodiment of the present invention, showing the module length L in the cross-sectional direction of the open cells 3 and the axial direction of the open cells. In particular, the module thickness T of is shown.
【0129】図示のように、比較的扁平な板状又はディ
スク状のモジュールが積層されてなることが、本発明の
構造体にとり好ましい。なぜなら、特に開孔セル軸方向
の厚さTが薄いため、この方向の温度差が小さく熱ひず
みも小さくなっている。また、Tが薄厚のものは製造が
容易であり、大径(L)のモジュール2を容易に製造す
ることができる。具体的には、ハニカム状セラミックモ
ジュールの開孔セルの横断方向の長径Lが10cm以上
のものが製造できて、これを積層することによって、大
型の構造体が製造できる。Lが10cm以上あれば、本
発明のハニカム状セラミック構造体はディーゼル車のよ
うな大型の排ガス用触媒担体が必要な分野にも適してい
る。As shown in the figure, it is preferable for the structure of the present invention that a relatively flat plate-shaped or disk-shaped module is laminated. This is because the thickness T in the axial direction of the open cell is particularly small, so that the temperature difference in this direction is small and the thermal strain is also small. In addition, when T is thin, it is easy to manufacture, and the large-diameter (L) module 2 can be easily manufactured. Specifically, it is possible to manufacture a honeycomb-shaped ceramic module having a long diameter L in the transverse direction of the open cells of 10 cm or more, and by stacking these, a large-sized structure can be manufactured. When L is 10 cm or more, the honeycomb-shaped ceramic structure of the present invention is suitable for a field requiring a large-sized exhaust gas catalyst carrier such as a diesel vehicle.
【0130】さらに、製造上の理由から開孔セルの軸方
向の厚みTが1mm以上あるのが好ましく、セル壁4の
割れ等が少なくなり歩留まりが向上する。Further, for manufacturing reasons, it is preferable that the axial thickness T of the open cells is 1 mm or more, so that cracks and the like of the cell wall 4 are reduced and the yield is improved.
【0131】モジュールの厚み/長径比(T/L)で表
現すれば、T/Lが0.5以下であることがさらに好ま
しく、そして、T/Lが0.25以下であることが一層
好ましい。このようなT/Lの関係にあるモジュールを
積層することで任意の大きさの構造体が、製造工程中
(特にハニカム成形中、焼結中)の割れ、ひび等の欠陥
が生じることなく得ることができ、使用中の熱衝撃もモ
ジュール毎に衝撃を吸収することによって破壊を防止す
ることができ、機械的衝撃もモジュール間で吸収するこ
とができるし、あるいは衝撃(熱的・機械的)吸収層
(材)をモジュール間に設けることもでき衝撃吸収能力
はさらに向上する。なお、無機質繊維をモジュール(構
造体)原料として混合することにより、熱衝撃はもちろ
ん機械的強度、靱性及び耐衝撃強度が向上して好まし
い。Expressed in terms of the module thickness / major axis ratio (T / L), T / L is more preferably 0.5 or less, and further preferably T / L is 0.25 or less. . By stacking modules having such a T / L relationship, a structure having an arbitrary size can be obtained without causing defects such as cracks and cracks during the manufacturing process (especially during honeycomb forming and sintering). It is possible to prevent thermal damage during use by absorbing the shock for each module, and also to prevent mechanical shock between modules, or shock (thermal / mechanical) An absorption layer (material) can be provided between the modules, and the shock absorption capacity is further improved. It is preferable to mix the inorganic fibers as a raw material for the module (structure) because the mechanical strength, toughness and impact resistance as well as thermal shock are improved.
【0132】そして、T/Lが0.5以下、さらに0.
25以下であることで熱的・機械的衝撃吸収能力は向上
し、その上T/Lが小さい程例えば構造体の開孔セル軸
方向の長さが同じであれば多数のモジュールが積層でき
るので、モジュール毎に多くの異なる機能を担わせた
り、傾斜機能を備えさせることができる。また、セル連
通形状の設計自由度も増す。Then, T / L is 0.5 or less, and further 0.
When it is 25 or less, the thermal / mechanical shock absorption capacity is improved, and as the T / L is smaller, a large number of modules can be stacked if the structure has the same length in the axial direction of the open cell. , Each module can be provided with many different functions, or can be provided with a tilt function. Also, the degree of freedom in designing the cell communication shape is increased.
【0133】<実施例8>本発明のハニカム状セラミッ
ク構造体を触媒担体として実際自動車のエンジン系に用
いた場合の構成の一例を説明する。<Embodiment 8> An example of the structure in which the honeycomb-shaped ceramic structure of the present invention is actually used as a catalyst carrier in an automobile engine system will be described.
【0134】排気ガス放出管とエンジンを連結する排気
管(エグゾーストパイプ)に触媒担体としてハニカム状
セラミック構造体が嵌装される。A honeycomb ceramic structure is fitted as a catalyst carrier into an exhaust pipe (exhaust pipe) connecting the exhaust gas discharge pipe and the engine.
【0135】また、自動車関係以外の用途としては、積
層により容易に任意の大型製品が製作でき、耐熱衝撃性
を有するので、発電用、船舶用ディーゼルエンジンガス
触媒、化学プラントの触媒反応装置にも適している。ま
た、バイオリアクタ等にも使用できる。さらに、各モジ
ュールに異なる触媒機能を付与できるので、多段階反応
装置(多段階触媒装置)にも適している。For applications other than those related to automobiles, any large product can be easily produced by lamination and has thermal shock resistance, so that it can be used for diesel engine gas catalyst for power generation, catalytic reactor of chemical plant. Is suitable. It can also be used in bioreactors and the like. Further, since different catalyst functions can be given to each module, it is also suitable for a multi-stage reaction device (multi-stage catalyst device).
【0136】<実施例9><Example 9>
【0137】本発明のハニカム状構造体を金属材料と組
み合わせてセラミック−金属複合構造体とすることがで
きる。例えば、ハニカム状セラミック構造体の外周部
(面)をステンレス製の金属板状体でくるみ管状体とし
て、強度や靱性を向上させることができる。また、メッ
キ等により金属を外周面に溶着させシート状体を形成す
ることによっても、強度や靱性を向上させることができ
る。The honeycomb-shaped structure of the present invention can be combined with a metal material to form a ceramic-metal composite structure. For example, strength and toughness can be improved by forming the outer peripheral portion (face) of the honeycomb-shaped ceramic structure with a metal plate-shaped body made of stainless steel as a wrapped tubular body. The strength and toughness can also be improved by welding a metal to the outer peripheral surface by plating or the like to form a sheet-shaped body.
【0138】また、ステンレス等の金属管(管状体、筒
状体)にハニカム状セラミック構造体を収容する構造に
より強度や靱性を向上させることができる。あるいはセ
ルを有するハニカム状金属構造体をハニカム状セラミッ
ク構造体の外周部(面)に設けてより衝撃吸収度を向上
させる構造としてもよい。Further, the strength and toughness can be improved by the structure in which the honeycomb ceramic structure is housed in the metal pipe (tubular body or tubular body) of stainless steel or the like. Alternatively, a honeycomb-shaped metal structure having cells may be provided on the outer peripheral portion (surface) of the honeycomb-shaped ceramic structure to further improve the shock absorption.
【0139】[0139]
【発明の効果】本発明のハニカム状セラミック構造体
は、複数のモジュールからできていることによって、モ
ジュールの積層によって大型化が可能である(請求項1
及び2)。また、各モジュール毎に焼結するので、薄肉
なセル壁、複雑なセル形状が容易に実現できる。Since the honeycomb-shaped ceramic structure of the present invention is composed of a plurality of modules, it is possible to increase the size by stacking the modules (claim 1).
And 2). Further, since each module is sintered, it is possible to easily realize a thin cell wall and a complicated cell shape.
【0140】また、各モジュールの開孔セル軸方向距離
が短くなり、熱流や構造体両端で温度差がある場合に
は、モジュール毎には流入口から流出口間の温度差が減
少するので、個々のモジュールの熱衝撃は減少して、構
造体全体として熱衝撃に非常に強い構造が提供できる。
また、モジュール間の接合部分で熱膨張を吸収すること
ができる。In addition, when the distance in the axial direction of the open cell of each module is shortened and there is a heat flow or a temperature difference at both ends of the structure, the temperature difference between the inflow port and the outflow port is reduced for each module. The thermal shock of the individual modules is reduced, and the structure as a whole can provide a structure that is very resistant to thermal shock.
Further, the thermal expansion can be absorbed at the joint portion between the modules.
【0141】また、モジュール毎に製造することによっ
て、ハニカム成形時及び焼成時に、成形不良、割れやひ
び等の欠陥発生が減少するような、即ち製造時の歩留ま
り向上が可能なハニカム状セラミック構造体が提供でき
る。Further, by manufacturing each module, a honeycomb-shaped ceramic structure in which molding defects, defects such as cracks and cracks are reduced at the time of honeycomb molding and firing, that is, the yield at the time of manufacturing can be improved. Can be provided.
【0142】また、モジュール毎に交換可能であるの
で、あるモジュールが破損又は目詰まりしても容易に、
そのモジュールだけ交換できる。Since each module can be replaced, even if a certain module is damaged or clogged,
Only that module can be replaced.
【0143】以上より、機械的応力や熱衝撃に強く、製
造工程中の上記利点を有するので、前記ハニカム状セラ
ミック構造体の開孔セルの断面方向の外径が10cm以
上であるような大型のハニカム状セラミック構造体が得
られる。その外径寸法は、押出成形方法以外の好ましい
成形方法を用いることができ、特に有機繊維を含むシー
ト状体から成形すれば30cm以上〜50cm、場合に
よっては1m以上にも達するものも可能となる。また、
開孔セルの軸方向の寸法は、事実上無限に長くできる
(以上請求項1)。From the above, since it is resistant to mechanical stress and thermal shock and has the above-mentioned advantages during the manufacturing process, a large-sized cell having an outer diameter in the cross-sectional direction of the open cells of the honeycomb-shaped ceramic structure is 10 cm or more. A honeycomb ceramic structure is obtained. With respect to the outer diameter, a preferable molding method other than the extrusion molding method can be used, and in particular, if it is molded from a sheet-shaped body containing organic fibers, it is possible to have a size of 30 cm or more to 50 cm, and in some cases even 1 m or more. . Also,
The axial dimension of the open cell can be virtually infinitely long (claim 1).
【0144】モジュールの形態は、板状又はディスク状
のように相対的に薄厚のものであることで、特に上記製
造工程中の利点を有し、様々な形態、機能のモジュール
を一つの構造体中に盛り込める(請求項2)。The form of the module is relatively thin like a plate or a disk, and has the advantage particularly in the above manufacturing process, and the form of a module having various forms and functions is one structure. It can be included (claim 2).
【0145】具体的には、モジュールの厚み/長径比
(T/L)で表現すれば、Lが10cm以上でT/Lが
0.5以下であることで、任意の大きさの構造体が、製
造工程中(特にハニカム成形中、焼結中)の割れ、ひび
等の欠陥が生じることなく得ることができ、使用中の熱
衝撃もモジュール毎に衝撃を吸収することによって破壊
を防止することができ、機械的衝撃もモジュール間で吸
収することができるし、あるいは衝撃(熱的・機械的)
吸収層(材)をモジュール間に設けることもでき衝撃吸
収能力はさらに向上する。その上T/Lが小さい程例え
ば構造体の開孔セル軸方向の長さが同じであれば多数の
モジュールが積層できるので、モジュール毎に多くの異
なる機能を担わせたり、傾斜機能を備えさせることがで
きる。また、セル連通形状の設計自由度も増す。このよ
うに、大径(L)で任意の大きさ(T方向)のハニカム
状セラミック構造体が容易に得ることができるので、特
に大型触媒担体としてディーゼル車、発電用、船舶用デ
ィーゼルエンジンの排ガス用触媒担体として優れている
(請求項3)。Specifically, in terms of the thickness / major axis ratio (T / L) of the module, L is 10 cm or more and T / L is 0.5 or less, so that a structure having an arbitrary size can be obtained. It can be obtained without cracks, cracks, and other defects during the manufacturing process (especially during honeycomb molding and sintering), and thermal shock during use can be prevented by absorbing the shock of each module. And can absorb mechanical shock between modules, or shock (thermal / mechanical)
An absorption layer (material) can be provided between the modules, and the shock absorption capacity is further improved. In addition, as the T / L is smaller, for example, if the structure has the same length in the axial direction of the open cell, a large number of modules can be stacked, so that each module has many different functions or has a tilt function. be able to. Also, the degree of freedom in designing the cell communication shape is increased. As described above, since a honeycomb-shaped ceramic structure having a large diameter (L) and an arbitrary size (T direction) can be easily obtained, the exhaust gas of a diesel engine for a diesel vehicle, a power generator, or a marine diesel engine is particularly useful as a large catalyst carrier. It is excellent as a catalyst carrier (claim 3).
【0146】モジュール毎に、異なるモジュール形状、
例えば外径、長さ、開孔セルにおいては、セル度、セル
壁厚、セル数、セルの立体構造(テーパ状等)、及び材
質等変化させることができて、一つの構造体として異種
の多彩な機能を発揮させることができる(請求項4)。Different module shapes for each module,
For example, in the outer diameter, length, and open cells, the cell degree, cell wall thickness, number of cells, cell three-dimensional structure (tapered shape, etc.), material, etc. can be changed, and different types of structure can be obtained. A variety of functions can be exhibited (Claim 4).
【0147】また、各モジュールはセルが軸方向に貫通
(連通)するように積層されていて、この貫通したセル
の連通孔は、ジクザク状ないし曲線状(ラセン状、階段
状)に形成することができる。これによって、例えば触
媒装置の場合にセルを通過する流体とセル壁に担持され
ている触媒との接触性を増大させることができ、化学反
応装置、例えば触媒担体として優れている(請求項5及
び8)。Each module is laminated so that the cells penetrate (communicate) in the axial direction, and the communication holes of the penetrated cells should be formed in a zigzag shape or a curved shape (helix shape, step shape). You can With this, for example, in the case of a catalyst device, it is possible to increase the contact property between the fluid passing through the cell and the catalyst carried on the cell wall, and it is excellent as a chemical reaction device, for example, a catalyst carrier. 8).
【0148】具体的には、開孔セルの横断面が円かつ同
一なモジュールを同軸状に回転あるいは互い違いに積層
して前記略ラセン状の連通孔を容易に形成でき、量産性
が高い(請求項6)。Specifically, the substantially spiral communication holes can be easily formed by coaxially rotating or staggering the modules having the same cross section of the open cell and having a circular cross section, and the mass productivity is high. Item 6).
【0149】また、モジュール間の接合面に又は構造体
両端に、衝撃吸収部材(緩衝材)を形成してモジュール
を接合すれば、機械的応力(引張り、圧縮)及び熱応力
に強いハニカム状セラミック構造体となる(請求項
7)。If the modules are joined by forming a shock absorbing member (cushioning material) on the joint surface between the modules or on both ends of the structure, a honeycomb ceramic which is strong against mechanical stress (tensile, compression) and thermal stress. It becomes a structure (Claim 7).
【0150】また、ハニカム構造を有するので比表面積
が広く、熱衝撃にも強いモジュール構造を有するので、
本発明の構造体は触媒反応装置として適している(請求
項8)。Further, since it has a honeycomb structure, it has a large specific surface area and has a module structure that is resistant to thermal shock.
The structure of the present invention is suitable as a catalytic reactor (claim 8).
【0151】さらに、モジュール化の利点として、軸方
向に各モジュール毎に異なる機能を与えることができ
る。例えば、微粒子吸着、HC、CO、NOX等用に最
適の触媒を担持する各モジュールを組み合わせることが
できて、一つの構造体で複合機能を発揮させることがで
きる。このような構成は、熱衝撃及び機械的応力並びに
種類の異なる触媒作用を要求される自動車排ガス用触媒
担体として、非常に優れている(請求項9、10及び1
1)。Furthermore, as an advantage of modularization, different functions can be given to each module in the axial direction. For example, it is possible to combine each module carrying an optimum catalyst for adsorption of fine particles, HC, CO, NO X, etc., and to perform a composite function in one structure. Such a structure is extremely excellent as a catalyst carrier for automobile exhaust gas, which requires thermal shock, mechanical stress, and catalytic action of different types (claims 9, 10 and 1).
1).
【0152】さらに、セラミック質からなるモジュール
を組み合わせることによって、異なる機能、例えば排塵
装置とする場合に、モジュールによって吸着する粒子
径、密度等を可変できるし、特に構造体両端などに高強
度のセラミック質からなるモジュールを用いることがで
きて、開孔セルの軸方向に傾斜機能を有する構造体とす
ることができる(請求項12)。Furthermore, by combining modules made of ceramics, it is possible to change the particle size, density, etc. adsorbed by the modules when different functions, for example, in the case of a dust-exhausting device, and especially when both ends of the structure have high strength. A module made of a ceramic material can be used, and a structure having a tilt function in the axial direction of the open cell can be obtained (claim 12).
【0153】また、有機質繊維を原料として焼成し構造
体を焼結することによって、焼結時に有機質繊維は焼失
することにより、セラミック質が有するオングストロー
ムオーダの微細孔より大きい、マイクロメータオーダの
孔を有する多孔質体からなる焼結体が製造できて、表面
積が広くなり、自動車の排ガス浄化装置に適し、さらに
ディーゼル機関等の高負荷にも耐えうる。また例えば化
学反応装置においても、反応面積を広げることができ
て、反応効率が向上する(請求項13)。By firing the organic fiber as a raw material to sinter the structure, the organic fiber is burned off at the time of sintering, so that pores on the order of micrometer, which are larger than the fine pores on the order of angstrom on the ceramic material, are formed. A porous body having a porous body can be manufactured, the surface area is increased, and it is suitable for an automobile exhaust gas purifying apparatus, and can withstand a high load such as a diesel engine. Further, for example, also in a chemical reaction device, the reaction area can be expanded and the reaction efficiency is improved (claim 13).
【0154】セラミック原料と無機質繊維を主成分とす
る原料から焼成されるハニカム状セラミック構造体は、
焼成後にも無機質繊維分が焼失せず、繊維質によるセラ
ミック質の担持力が強いので、構造体の強度や靱性が向
上する(請求項14)。A honeycomb ceramic structure fired from a ceramic raw material and a raw material containing inorganic fibers as main components is
The inorganic fibers are not burned off even after firing, and the strength of supporting the ceramic material by the fibers is strong, so that the strength and toughness of the structure are improved (claim 14).
【0155】ハニカム状セラミック構造体の外周面が金
属からなるシート状体あるいは管状体で包まれているハ
ニカム状セラミック構造体は、強度や靱性を向上させる
ことができる(請求項15)。The honeycomb-shaped ceramic structure in which the outer peripheral surface of the honeycomb-shaped ceramic structure is wrapped with a sheet-shaped body or tubular body made of metal can improve strength and toughness (claim 15).
【0156】自動車排ガス用触媒担体以外の用途は、化
学反応・分解用触媒担体の他、バイオリアクタ、浄水
器、排水浄化装置、工場や発電所及び船舶等の排ガス処
理装置等があるがこれらに限定されずさらに広い用途が
ある。The applications other than the catalyst carrier for automobile exhaust gas include catalyst carriers for chemical reaction / decomposition, bioreactors, water purifiers, waste water purification devices, exhaust gas treatment devices for factories, power plants, ships and the like. It is not limited and has wider applications.
【図1】図1は本発明の実施例のハニカム状セラミック
構造体1であり、(a)は、ハニカム状セラミック構造
体1の斜視透過図、(b)はハニカム状セラミックモジ
ュールの斜視透過図、(c)は(a)のc−c’方向の
断面図である開孔セル3を特に示す。1A and 1B show a honeycomb-shaped ceramic structure 1 according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a perspective transparent view of a honeycomb-shaped ceramic structure 1, and FIG. 1B is a perspective transparent view of a honeycomb-shaped ceramic module. , (C) are cross-sectional views of (a) taken along the line cc ', particularly showing the open cell 3.
【図2】図2はハニカム状セラミック構造体及びその原
料となるセラミック素材シートの製造方法を示し、
(a)は、パイプ結束法によるハニカム状セラミック構
造体の製造方法、(b)は、プレス型抜き法等によるハ
ニカム状セラミック構造体の製造方法、(c)は、ロー
ル成形法によるセラミック素材シートの製造方法であ
る。FIG. 2 shows a method for manufacturing a honeycomb-shaped ceramic structure and a ceramic material sheet which is a raw material thereof.
(A) is a method for manufacturing a honeycomb-shaped ceramic structure by a pipe binding method, (b) is a method for manufacturing a honeycomb-shaped ceramic structure by a press die cutting method, and (c) is a ceramic material sheet by a roll forming method. Is a manufacturing method.
【図3】図3は、ハニカム状セラミック構造体1の斜視
部分断面図であり、(a)は、階段状に形成された開孔
セル3の3次元構造を示し、(b)は、ラセン状に形成
された開孔セル3の3次元構造を示す。[Fig. 3] Fig. 3 is a perspective partial cross-sectional view of a honeycomb-shaped ceramic structure 1, in which (a) shows a three-dimensional structure of open cells 3 formed in a staircase, and (b) shows a spiral. The three-dimensional structure of the open cell 3 formed in the shape of FIG.
【図4】図4は、ハニカム状セラミック構造体1におい
て、開孔セルの位相をずらして積層された板状のモジュ
ール2のセル壁4を模式的に示し、(a)はセル開孔面
の平面図であり、(b)は側面図であり矢印は流体の流
れの一部を模式的に示している。[Fig. 4] Fig. 4 schematically shows cell walls 4 of plate-shaped modules 2 that are stacked by shifting the phase of open cells in a honeycomb-shaped ceramic structure 1, and (a) is a cell open surface. 2B is a plan view, FIG. 3B is a side view, and arrows schematically show part of the fluid flow.
【図5】図5は、ハニカム状セラミック構造体1のセル
開孔面の平面図であり、開孔セル4の位相をずらして積
層された円盤ディスク状のモジュールのセル壁の一部を
示し、(a)は開孔セル断面形状が異なるモジュール、
(b)は開孔セル断面形状が同一のモジュールを夫々積
層したものである。1段目のセル壁4aは全て実開孔セ
ル4の位相をずらして積層された円盤ディスク状のモジ
ュールのセル壁の一部を示す。1段目のセル壁4aは全
て実線で示し、2段目のモジュールのセル壁4bは点線
で示している。[Fig. 5] Fig. 5 is a plan view of cell open surfaces of the honeycomb-shaped ceramic structure 1, showing a part of cell walls of disk-disk-shaped modules in which the open cells 4 are stacked out of phase. , (A) is a module having different cross-sectional shapes of open cells,
(B) is a stack of modules having the same cross-sectional shape of the open cell. The first-stage cell walls 4a all show a part of the cell walls of the disk-disk-shaped modules that are stacked by shifting the phase of the actual open-hole cells 4. The cell walls 4a in the first stage are all indicated by solid lines, and the cell walls 4b in the modules in the second stage are indicated by dotted lines.
【図6】図6に、本発明の一実施例であるハニカム状セ
ラミックモジュール2に機能の異なる触媒を担持させた
積層した一例として、パティキュレート(粒子状物質)
フィルタ(PF)モジュール2a、発熱体モジュール2
b、触媒担持モジュール2c、2d、及び2e、からな
るハニカム状セラミック構造体1の分解図を示す。FIG. 6 shows particulates as an example of stacking catalyst-supporting catalysts having different functions on a honeycomb-shaped ceramic module 2 which is an embodiment of the present invention.
Filter (PF) module 2a, heating element module 2
FIG. 3 shows an exploded view of a honeycomb-shaped ceramic structure 1 including b, catalyst supporting modules 2c, 2d, and 2e.
【図7】図7に、本発明の一実施例である前記ハニカム
状セラミックモジュール2の断面図を示し、開孔セル3
の断面方向のモジュール長さLと開孔セル軸方向のモジ
ユール厚みTを特に示す。FIG. 7 is a cross-sectional view of the honeycomb-shaped ceramic module 2 which is an embodiment of the present invention, showing the open cell 3
In particular, the module length L in the cross-sectional direction and the module thickness T in the axial direction of the open cell are shown.
1 ハニカム状セラミック構造体 2 ハニカム状セラミックモジュール 3 開孔セル 4 セル壁(セル枠) 1 Honeycomb Ceramic Structure 2 Honeycomb Ceramic Module 3 Open Cell 4 Cell Wall (Cell Frame)
Claims (15)
状セラミックモジュールを複数、開孔セルの軸方向が連
通するように、開孔セルの軸方向に積層して所定厚みの
前記ハニカム状セラミックモジュールを複数配設して成
るハニカム状セラミック構造体。1. A plurality of honeycomb-shaped ceramic modules each having a predetermined thickness and having a predetermined thickness are laminated in the axial direction of the open cells so that the axial directions of the open cells communicate with each other, and the honeycomb shape having a predetermined thickness is formed. A honeycomb-shaped ceramic structure formed by arranging a plurality of ceramic modules.
板状又はディスク状であることを特徴とする請求項1に
記載のハニカム状セラミック構造体。2. The honeycomb-shaped ceramic module,
The honeycomb ceramic structure according to claim 1, wherein the honeycomb ceramic structure has a plate shape or a disk shape.
孔セルの横断方向の長径Lが10cm以上、開孔セルの
軸方向の厚みTが1mm以上、厚み/長径比のT/Lが
0.5以下であることを特徴とする請求項1又は2に記
載のハニカム状セラミック構造体。3. The major axis L of the open cell of the honeycomb ceramic module in the transverse direction is 10 cm or more, the axial thickness T of the open cell is 1 mm or more, and the thickness / major axis ratio T / L is 0.5 or less. The honeycomb-shaped ceramic structure according to claim 1 or 2, wherein
なくとも一つが、他のモジュールと、異なる形態である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のハニ
カム状セラミック構造体。4. The honeycomb ceramic structure according to claim 1, wherein at least one of the honeycomb ceramic modules has a different form from other modules.
の流体通路を形成していることを特徴とする請求項1〜
4のいずれかに記載のハニカム状セラミック構造体。5. The open cells that communicate with each other form a substantially spiral fluid passage.
4. The honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of 4 above.
開孔セル横断面が円形かつ互いに同一で、 前記各ハニカム状セラミックモジュールを、前記開孔セ
ル横断面の中心を軸として互いに回転あるいは互い違い
に積層して、前記連通している開孔セルが、略ラセン状
の流体通路を形成していることを特徴とする請求項1〜
5のいずれかに記載のハニカム状セラミック構造体。6. The cross-sections of the open-cells of the honeycomb-shaped ceramic modules are circular and identical to each other, and the respective honeycomb-shaped ceramic modules are rotated or staggered with respect to each other about the center of the cross-section of the open-cells. And the communicating open cells form a substantially helical fluid passage.
5. The honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of 5 above.
又は/及びハニカム状セラミック構造体の端面に、少な
くとも一つの機械的又は/及び熱的応力を吸収するよう
に、開孔セルを有する衝撃吸収用層材が配設されている
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のハニ
カム状セラミック構造体。7. A shock absorbing layer having open cells so as to absorb at least one mechanical or / and thermal stress between the honeycomb-shaped ceramic modules or / and on the end face of the honeycomb-shaped ceramic structure. 7. A honeycomb ceramic structure according to any one of claims 1 to 6, wherein a material is provided.
担体であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに
記載のハニカム状セラミック構造体。8. The honeycomb ceramic structure according to any one of claims 1 to 7, wherein the honeycomb ceramic structure is a catalyst carrier.
なくとも一つが、他のモジュールと、異なる触媒を担持
していることを特徴とする請求項8に記載のハニカム状
セラミック構造体。9. The honeycomb-shaped ceramic structure according to claim 8, wherein at least one of the honeycomb-shaped ceramic modules carries a catalyst different from that of other modules.
が、酸化触媒担体、還元触媒担体及び微粒子吸着性多孔
質の一種以上であることを特徴とする請求項8又は9に
記載のハニカム状セラミック構造体。10. The honeycomb ceramic structure according to claim 8, wherein each of the honeycomb ceramic modules is one or more of an oxidation catalyst carrier, a reduction catalyst carrier and a fine particle adsorbing porous material.
動車排ガス用触媒担体であることを特徴とする請求項8
〜10のいずれかに記載のハニカム状セラミック構造
体。11. The honeycomb-shaped ceramic structure is a catalyst carrier for automobile exhaust gas.
10. The honeycomb ceramic structure according to any one of 10 to 10.
少なくとも一つが、他のモジュールと、異なるセラミッ
ク質よりなることを特徴とする請求項1〜11のいずれ
かに記載のハニカム状セラミック構造体。12. The honeycomb ceramic structure according to claim 1, wherein at least one of the honeycomb ceramic modules is made of a different ceramic material from other modules.
する原料から焼成されることを特徴とする請求項1〜1
2のいずれかに記載のハニカム状セラミック構造体。13. A ceramic raw material and a raw material containing an organic fiber as a main component are fired.
2. The honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of 2.
する原料から焼成されることを特徴とする請求項1〜1
3のいずれかに記載のハニカム状セラミック構造体。14. A ceramic raw material and a raw material containing inorganic fibers as main components are fired.
3. The honeycomb-shaped ceramic structure according to any one of 3 above.
面が金属からなるシート状体膜あるいは管状体で包まれ
ていることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記
載のハニカム状セラミック構造体。15. The honeycomb ceramic structure according to claim 1, wherein an outer peripheral surface of the honeycomb ceramic structure is wrapped with a sheet film or a tubular body made of a metal. body.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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