KR100771329B1

KR100771329B1 - 벌집형 구조체

Info

Publication number: KR100771329B1
Application number: KR1020057014936A
Authority: KR
Inventors: 게이지 야마다
Original assignee: 이비덴 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2007-10-29
Also published as: KR20070019926A

Abstract

본 발명의 목적은, 예를 들어 내연 기관의 배기 통로를 구성하는 배관에 삽입하여 사용되며, 배기 가스가 유입되는 측과 배기 가스가 유출되는 측을 명확하게 구별할 수 있는 등의 많은 정보가 제공된 벌집형 구조체를 제공하는 것이고, 본 발명은 다수의 관통 구멍이 벽부를 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있는 기둥상의 벌집형 구조체이며, 그의 외주 표면 및(또는) 단면에 상기 벌집형 구조체에 관한 정보가 2차원 코드로 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 벌집형 구조체에 관한 것이다.

Description

벌집형 구조체 {HONEYCOMB STRUCTURED BODY}

본 발명은 디젤 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하는 필터 등에 사용되는 벌집형 구조체에 관한 것이다.

버스, 트럭 등의 차량이나 건설 기계 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하는데 사용되는 배기 가스 정화용 벌집형 필터 또는 촉매 담지체가 여러가지 제안되어 있다.

배기 가스 정화용 벌집형 필터의 구체적인 예로는 도 5에 나타낸 것과 같은 것을 들 수 있다. 도 5에 나타낸 배기 가스 정화용 벌집형 필터에서는 탄화규소 등을 포함하는 벌집형 부재 (30)이 밀봉재 층 (23)을 통해 복수개 결속되어 벌집형 블럭 (25)를 구성하며, 상기 벌집형 블럭 (25) 외주(外周)에도 밀봉재 층 (24)가 형성되어 있다. 또한, 상기 벌집형 부재 (30)에서는 도 3에 나타낸 바와 같이 길이 방향으로 다수의 관통 구멍 (31)이 병설되어 있고 관통 구멍 (31) 사이의 격벽 (33)이 필터로서 기능하도록 되어 있다.

즉, 벌집형 부재 (30)에 형성된 관통 구멍 (31) 각각은, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 배기 가스의 입구측 또는 출구측 단부 중 어느 하나가 밀봉재 (32)로 밀봉되어 하나의 관통 구멍 (31)으로 유입된 배기 가스는 반드시 관통 구멍 (31) 사이의 격벽 (33)을 통과한 후에 다른 관통 구멍 (31)에서 유출되도록 되어 있다.

또한, 이러한 형태의 벌집형 구조체와 관련하여서는 관통 구멍의 단부가 밀봉되지 않았으며 상기 관통 구멍 안쪽에 촉매가 담지된 촉매 담지체도 제안되어 있다.

또한, 상기 배기 가스 정화용 벌집형 필터 또는 촉매 담지체로 이용되는 벌집형 구조체는, 예를 들어 하기와 같은 방법에 의해 제조된다.

즉, 우선 원료인 세라믹 입자 이외에도 용매 또는 결합제 등을 함유하는 혼합 조성물을 제조하고, 상기 혼합 조성물을 이용하여 압출 성형 등을 행함으로써 다수의 관통 구멍이 격벽을 사이에 두고 길이 방향으로 병설된 기둥상의 성형체를 제조하며, 상기 성형체를 소정의 길이로 절단한다.

이어서, 생성된 성형체를 건조시켜 수분을 증발시킴으로써, 일정 강도를 가지며 취급이 용이한 건조 성형체로 만들고, 계속해서 상기 건조체의 양쪽 단부를 커터 등으로 절단하는 절단 공정을 행함으로써, 균일한 길이의 세라믹 성형체를 제조한다.

또한, 상기 세라믹 성형체의 단부는 상기 세라믹 입자를 주성분으로 하는 밀봉재를 사용하여 바둑 무늬 형상이 되도록 밀봉한 후에 탈지와 소성의 각 처리를 실시함으로써 벌집형 부재 (30)을 제조한다 (도 3 참조).

또한, 상기 벌집형 부재 (30)의 양쪽 단면(端面)에는 보호 필름을 접착시키고, 도 4에 나타낸 바와 같이 벌집형 부재 (30)을 접착제 층 (23)이 되는 밀봉재 페이스트를 통해 복수개 적층함으로써 벌집형 적층체를 조립하여 건조시킨 후에 소정의 형상으로 절단하여 벌집형 블럭 (25)를 제조한다. 또한, 상기 벌집형 블럭 (25)의 외주에 밀봉재 페이스트를 도포하여 밀봉재 층 (24)를 형성하고 보호 필름을 떼어냄으로써, 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 기능하는 벌집형 구조체 (20)이 형성될 수 있다 (도 5 참조). 또한, 상술한 밀봉 공정을 행하지 않고 벌집형 부재 (30)을 적층시키는 등의 공정을 행한 경우에는 그 생성물을 촉매 담지체로서 사용할 수 있다.

그러나, 이러한 방법으로 배기 가스 정화용 벌집형 필터 또는 촉매 담지체를 제조한 경우에는, 제조 공정시에 발생하는 벌집형 부재의 수축 오차 또는 벌집형 적층체 조립시에 발생하는 위치상의 어긋남, 벌집형 부재에 발생하는 휘어짐 등으로 인하여 배기 가스 정화용 벌집형 필터 등의 각 단면에는 벌집형 부재가 돌출된 부분과 움푹하게 들어간 부분 (요철)이 형성된다.

추가로, 배기 가스 정화용 벌집형 필터는 통상적으로 내연 기관의 배기 통로를 구성하는 배관에 삽입하여 사용하지만, 상술한 바와 같이 배기 가스 정화용 벌집형 필터의 단면에 요철이 형성된 경우에는 이것을 배관에 삽입할 때 배기 가스 정화용 벌집형 필터가 비스듬하게 삽입되는 경향이 있어서 장기간의 사용 후에 문제를 일으키는 경우가 있다. 또한, 배관에 테이퍼 형상으로 가늘어지는 부분이 존재하는 경우에는 이 부분에 배기 가스 정화용 벌집형 필터의 단부가 충돌하여 파손이 발생하는 경우가 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위해서, 양쪽 단면에 평탄화 가공을 실시한 배기 가스 정화용 벌집형 필터가 개시되어 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조). 이와 같이 배기 가스 정화용 벌집형 필터의 양끝을 평탄하게 가공하는 것은 상술한 문제 해결에는 유용하지만 경제적으로는 불리하였다.

또한, 배기 가스 정화용 벌집형 필터를 미립자 포집용 필터로서 사용하는 경우, 이 필터에는 배기 가스 유입측은 개방되어 있고 그 반대측은 밀봉되어 있어서 미립자를 포집하는데 이용되는 관통 구멍 (이하, 가스 유입 셀이라고도 함) 및 배기 가스 유입측은 밀봉되어 있고 그 반대측은 개방되어 있어서 기본적으로는 미립자가 포집되지 않는 관통 구멍 (이하, 가스 유출 셀이라고도 함)이 존재한다. 또한, 각 관통 구멍에는 필요에 따라 NOx 가스 등을 정화하기 위한 촉매 또는 NOx 가스를 흡착하는 금속이 담지된다.

이러한 유형의 배기 가스 정화용 벌집형 필터에 있어서는, 가스 유입 셀에서는 미립자를 효율적으로 연소시킬 수 있고 가스 유출 셀에서는 NOx 가스 등을 효율적으로 정화할 수 있는 것이 바람직하다.

따라서, 가스 유입 셀 벽면의 표면적이 가스 유출 셀 벽면의 표면적보다 크도록 관통 구멍을 형성한 배기 가스 정화용 벌집형 필터가 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 3 참조). 이러한 유형의 배기 가스 정화용 벌집형 필터에서는 가스 유입 셀에 다량의 애쉬(ash)가 축적될 수 있어서 압력 손실의 상승을 억제할 수 있다.

또한, 가스 유출 셀에만 NOx 가스 정화용 촉매가 담지된 촉매 담지체 또는 NOx 가스 흡착 금속의 농도가 가스 유입측에서 가스 유출측으로 높아지도록 한 농도 구배를 갖는 배기 가스 정화용 벌집형 필터가 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 3 및 4 참조).

이들 가스 유입 셀과 가스 유출 셀의 형상을 불균일하게 한 배기 가스 정화용 벌집형 필터 또는 셀 내에 담지된 촉매의 담지량에 차이가 있는 촉매 담지체는, 배기 가스 정화능은 우수하지만 그의 제조시에 가스 유입측과 가스 유출측을 구별하기가 어려운 데다가 경우에 따라서는 촉매 등의 담지량 설정이 잘못되는 경우가 있었다.

또한, 벌집형 부재를 적층시킬 때 벌집형 부재의 방향 설정이 잘못되는 경우가 있고, 벌집형 부재가 잘못된 방향으로 적층된 배기 가스 정화용 벌집형 필터는 사용시에 내연 기관에 비정상적인 등압을 부여하여 시스템에 중대한 지장을 주는 경우가 있었다.

또한, 분할 구조가 아닌 일체형 구조를 갖고 관통 구멍의 단부가 밀봉되지 않았으며 외주 표면에 치수 또는 촉매 중량 등에 관한 정보가 부착된 촉매 전환장치가 개시되어 있지만 (예를 들어 특허문헌 5 내지 10 참조), 이러한 촉매 전환장치에는 QR 코드 등과 같은 2차원 코드를 이용하지 않았거나 단면에 관한 정보 제공이 전혀 없었다.

또한, 이러한 유형의 촉매 전환장치에서 승온성을 개선시킨 박벽의 필터가 제안되어 있다. 또한, 격벽의 두께가 얇을 수록 가스 유입시에 풍식(風蝕)되기 쉽기 때문에, 내부식성을 개선시키기 위해서 단부의 강도를 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

예를 들어 단부의 격벽을 더 두껍게 함으로써 개구 단면의 내마모성을 향상시키는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 11 참조). 또한, 근청석(cordierite) 분말을 단부에 부착시키는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 12 참조). 또한, 개구의 한 단부에서의 촉매의 부착성을 개선시킨 구조 또는 내부식성을 개선시키기 위해 격벽에 강화부를 설치한 구조도 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 13 참조). 또한, 내부식성을 개선시키기 위해 단부의 세공 직경을 조절한 또다른 구조도 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 14 참조). 추가로, 개구의 단부 근처 등과 같은 격벽의 소정의 부위에 유리상을 형성하여 내부식성을 향상시키는 또다른 방법도 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 15 참조).

또한, 개구 단부에 슬러리를 부착시키는 방법, 개구 단부를 강화시키는 방법 또는 개구 단부에서의 기공 분포를 변경하는 방법 등과 같이 촉매 전환장치 등의 단부에 여러가지 성질을 부여한 각종 방법이 제안되어 있다.

또한, 가스 유입측과 가스 유출측에서의 촉매 담지 방법을 서로 상이한 것으로 사용하는 경우가 있는데, 이러한 경우에는 가스 유입측과 가스 유출측을 구별할 필요가 있다.

또한, 종래에는 벌집형 구조체에 정보를 표시하는 기술로서 바코드 등을 이용하기도 했다 (특허문헌 16 참조). 그러나, 바코드 등으로는 표시할 수 있는 정보량이 적었다. 또한, 벌집형 필터와 같은 곡면에 바코드로 표시하면 판독 에러가 발생하기 쉬웠다.

특허문헌 1: 일본 공개 특허 공보 제2002-224516호

특허문헌 2: 일본 공개 특허 공보 (평)3-49608호

특허문헌 3: 일본 공개 특허 공보 제2002-349238호

특허문헌 4: 일본 공개 특허 공보 (평)7-132226호

특허문헌 5: 국제 공개 공보 제02/40215호 팜플렛

특허문헌 6: 국제 공개 공보 제02/40216호 팜플렛

특허문헌 7: 국제 공개 공보 제02/40157호 팜플렛

특허문헌 8: 일본 공개 특허 공보 제2002-210373호

특허문헌 9: 일본 공개 특허 공보 제2002-221032호

특허문헌 10: 일본 공개 특허 공보 제2002-266636호

특허문헌 11: 일본 공개 특허 공보 제2000-51710호

특허문헌 12: 일본 공개 특허 공보 제2002-121085호

특허문헌 13: 일본 공개 특허 공보 제2003-103181호

특허문헌 14: 일본 공개 특허 공보 제2003-95768호

특허문헌 15: 일본 공개 특허 공보 제2003-26488호

특허문헌 16: 국제 공개 공보 제04/106702호 팜플렛

도 1의 (a)는 제1 형태의 벌집형 구조체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이고, (b)는 (a)의 A-A선 단면도이다.

도 2는 제2 형태의 벌집형 구조체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도 3의 (a)는 도 2에 나타낸 제2 형태의 벌집형 구조체에 사용되는 다공질 세라믹 부재를 모식적으로 나타낸 사시도이고, (b)는 (a)의 B-B선 단면도이다.

도 4는 제2 형태의 벌집형 구조체를 제조하는 공정을 모식적으로 나타낸 측면도이다.

도 5는 통상적인 벌집형 구조체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도 6의 (a)는 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이한 본 발명의 벌집형 구조체의 단면의 일례를 모식적으로 나타낸 부분 확대 단면도이고, (b)는 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이한 본 발명의 벌집형 구조체의 단면의 다른 일례를 모식적으로 나타낸 부분 확대 단면도이며, (c)는 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이한 본 발명의 벌집형 구조체의 단면의 또다른 일례를 모식적으로 나타낸 부분 확대 단면도이다.

도 7은 제1 형태의 벌집형 구조체의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.

주요 부호에 대한 설명

10, 10': 벌집형 구조체

11: 관통 구멍

12: 밀봉재

13: 벽부

14: 밀봉재 층

15: 기둥상체

16, 26: 2차원 코드

17: 라벨

20: 벌집형 구조체

23, 24: 밀봉재 층

25: 세라믹 블럭

30: 다공질 세라믹 부재 (벌집형 부재)

31: 관통 구멍

32: 밀봉재

33: 격벽

41: 페이스트 층

발명의 개시

<발명이 이루고자 하는 기술적 과제>

상술한 바와 같이, 촉매 전환장치 등에 정보를 제공한 경우에는 정보량이 많을 때 판독 에러가 발생하는 경우가 있었다. 또한, 정보를 제공한 부위가 곡면인 경우에도 판독 에러가 발생하는 경우가 있었다.

또한, 최근에는 촉매 전환장치에 있어서도 가스 유입측과 가스 유출측을 명확하게 구별할 필요가 생기고 있고 단부를 잘못 배치하였을 경우에는 촉매 전환장치가 소정의 기능을 발휘할 수 없어서, 경우에 따라서는 촉매 전환장치가 장착된 기기에서 고장을 일으키는 원인이 되기도 했다.

<발명의 구성 및 작용>

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 행해진 것으로서, 다량의 정보를 표시하거나 정보를 곡면에 표시하는 경우에도 정보가 명확하게 판독될 수 있도록 표시된 벌집형 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 배기 가스가 유입되는 측 (이하, 가스 유입측이라고도 함)과 배기 가스가 유출되는 측 (이하, 가스 유출측이라고도 함)을 명확하게 구별할 수 있는 벌집형 구조체를 제공하는 것도 목적으로 한다.

본 발명의 벌집형 구조체는, 다수의 관통 구멍이 벽부를 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있는 기둥상의 벌집형 구조체이며, 그의 외주 표면 및(또는) 단면에 상기 벌집형 구조체의 정보가 2차원 코드로 표시되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 정보는, 단면에 관한 정보, 제조 이력, 치수 정밀도에 관한 정보 및 중량에 관한 정보 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 벌집형 구조체는, 다수의 관통 구멍이 벽부를 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있는 기둥상의 다공질 세라믹 부재가 밀봉재 층을 통해 복수개 결속된 것인 것이 바람직하다.

또한, 상기 벌집형 구조체의 관통 구멍은 한쪽 단부는 밀봉되어 있고 다른 쪽 단부는 개방되어 있으며, 상기 관통 구멍 사이의 격벽은 그 전부 또는 일부가 입자 포집용 필터로서 기능하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 벌집형 구조체에서는 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이하거나 각 단면의 개구율이 상이한 것이 바람직하다. 또한, 상기 벌집형 구조체의 외주 표면에 표시된 단면에 관한 정보는 해당 단면 근처에 표시되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 벌집형 구조체에서는 다공질 세라믹에 배기 가스 정화용 촉매가 담지되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 벌집형 구조체는, 상기 벌집형 구조체의 외주 곡률 반경을 R로 하고 상기 2차원 코드의 벌집형 구조체 외주 방향으로의 길이를 r로 하였을 때, 0.01 ≤ (r/R) ≤ 0.75를 만족시키는 것이 바람직하다.

<발명의 효과>

본 발명의 벌집형 구조체에서는 벌집형 구조체의 정보를 2차원 코드로 표시함으로써 많은 정보를 적은 공간에 표시할 수 있고, 또한 많은 정보를 단시간 내에 정확하게 판독할 수 있다.

외주 표면 및(또는) 단면에 벌집형 구조체의 단면에 관한 정보가 표시되어 있으면 배기 가스가 유입되는 측과 배기 가스가 유출되는 측을 명확하게 구별할 수 있다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하에서는 본 발명의 벌집형 구조체의 실시양태에 대하여 설명한다.

본 발명의 벌집형 구조체는, 다수의 관통 구멍이 벽부를 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있는 구조를 가지며 다공질 세라믹 등을 포함하는 것일 수 있다. 따라서, 상기 벌집형 구조체는 다수의 관통 구멍이 벽부를 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있으며 하나의 다공질 세라믹 등으로 제조된 기둥상의 벌집형 구조체일 수도 있고 다수의 관통 구멍이 벽부를 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있는 기둥상의 벌집형 부재가 밀봉재 층을 통해 복수개 결속된 것일 수도 있다.

따라서, 이하의 설명에서 상기한 2가지를 구별하여 설명하는 경우에는 전자를 제1 형태의 벌집형 구조체로 하고 후자를 제2 형태의 벌집형 구조체로 하여 설명한다. 또한, 양자를 특별히 구별할 필요가 없는 경우에는 단순히 벌집형 구조체라고 지칭하며 설명한다.

우선, 제1 벌집형 구조체에 대하여 도 1을 참조하면서 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 형태의 벌집형 구조체 (10)에서는 그의 외주 표면에 정보가 2차원 코드 (16)로서 표시되어 있다.

이 정보에는, 한쪽 단부 (2차원 코드 (16)에 가까운 쪽 (도면 중 전방))는 배기 가스의 입구측이고 다른 쪽 단부 (2차원 코드 (16)로부터 먼 쪽 (도면 중 후방측))는 배기 가스의 출구측이라는 단면에 관한 정보가 포함된다.

또한, 벌집형 구조체 (10)은 다수의 관통 구멍 (11)이 벽부 (13)을 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있는 기둥상체 (15)의 외주에 밀봉재 층 (14)가 형성된 구조를 갖는다. 밀봉재 층 (14)는 기둥상체 (15)의 외주를 보강하거나 형상을 조정하거나 벌집형 구조체 (10)의 단열성을 향상시키는 등의 목적으로 설치된 것이다.

또한, 도 1에 나타낸 벌집형 구조체 (10)에서는, 관통 구멍 (11) 사이의 벽부 (13)이 입자 포집용 필터로서 기능하도록 되어 있다.

즉, 하나의 소결체로 된 기둥상체 (15)에 형성된 관통 구멍 (11)은, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이 배기 가스의 입구측 또는 출구측 중 어느 하나가 밀봉재 (12)로 밀봉되어 하나의 관통 구멍 (11)으로 유입된 배기 가스는 반드시 관통 구멍 (11) 사이의 벽부 (13)을 통과한 후에만 다른 관통 구멍 (11)으로 배출되도록 되어 있다.

따라서, 도 1에 나타낸 벌집형 구조체 (10)은 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 기능할 수 있다. 또한, 상기 벌집형 구조체가 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 기능하는 경우에는 관통 구멍의 벽부 전체가 입자 포집용 필터로서 기능하도록 구성되어 있을 수도 있고, 관통 구멍의 벽부 일부만이 입자 포집용 필터로서 기능하도록 구성되어 있을 수도 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체에서는 관통 구멍의 단부가 반드시 밀봉되어 있을 필요는 없으며, 밀봉되어 있지 않은 경우에는 예를 들어 배기 가스 정화용 촉매를 담지시킬 수 있는 촉매 담지체로서 사용할 수 있다.

이와 같이, 외주 표면에 단면에 관한 정보가 2차원 코드 (16)로서 표시된 벌집형 구조체 (10)은 내연 기관의 배기 통로를 구성하는 배관에 삽입할 때 벌집형 구조체 (10)을 잘못된 방향으로 배치하는 일이 방지될 수 있다는 이점을 갖는다.

또한, 벌집형 구조체의 내부 (관통 구멍의 내부)에 촉매를 농도 구배를 갖도록 하여 담지시키거나 가스 유출측이 개방된 관통 구멍에만 촉매를 담지하는 경우 등에 있어서도 촉매의 담지량을 잘못 설정하는 일이 방지될 수 있다는 이점을 갖는다.

또한, 필터의 단면부에 부식 방지 가공 등과 같은 특별한 가공을 실시한다 할지라도 그의 외주 표면 및(또는) 단면에 단면에 관한 정보를 표시함으로써 가스 유입측과 가스 유출측을 쉽게 구별할 수 있게 하여 필터를 잘못된 방향으로 배치하는 일이 방지될 수 있다는 이점을 갖는다.

또한, 단면에 관한 정보 이외에도 벌집형의 치수 정밀도에 관한 정보 또는 금속 케이스에 부착시킬 때의 유지재의 두께, 밀도, 금속 케이스의 치수에 관한 정보를 제공할 수 있고, 이러한 경우에는 벌집형 구조체의 유지성을 향상시킬 수 있다.

또한, 예를 들어 중량에 관한 정보를 제공한 경우에는 촉매의 담지량을 조정할 수 있다.

도 1에 나타낸 벌집형 구조체 (10)에서는 배기 가스의 입구측과 출구측에 관한 정보가 2차원 코드로 표시되어 있지만, 단면에 관한 상기 정보는 그 이외의 것을 표시하는 것일 수도 있다.

구체적인 예로서, 촉매 담지량이 더 많은 쪽 단면에 관한 정보 등일 수 있다.

상기 2차원 코드는 특별히 한정되지 않으며, PDF417, Code49 등과 같은 스택형 2차원 코드 또는 DataMatrix, VeriCode, MaxiCode, QR 코드 등과 같은 매트릭스형 2차원 코드 등을 사용할 수 있다.

이들 중에서는 매트릭스형인 것이 방향성에 좌우되지 않는다는 점에서 바람직하다.

또한, 2차원 코드는 그 크기에 따라 정보량이 다르기 때문에, 표시하고자 하는 정보량에 맞게 2차원 코드의 크기를 선정할 수 있다.

또한, 상기 2차원 코드의 종류를 판독 에러가 발생하지 않도록 검출기 종류에 맞게 선택하는 것도 바람직하다.

추가로, 상기 2차원 코드는 레이저 마커, 잉크 등에 의해 벌집형 구조체에 직접 묘화(描畵)되어 있을 수도 있고, 상기 2차원 코드를 표시한 씰 또는 라벨 등을 부착하여 표시되어 있을 수도 있다.

구체적으로 예를 들면, 레이저 마커, 착색제 등으로 코드를 직접 기재함으로써 코드가 열 처리에 의해 지워지지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 제조 공정 동안이나 출하되어 사용된 후에 열 처리를 하더라도 정보가 지워지지 않기 때문이다.

물론, 검출기로 판독될 수 있도록 정보를 명확하게 표시하기 위해서는 백그라운드에 따라 밝기, 콘트라스트 등을 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 2차원 코드로 표시되는 정보는 단면에 관한 정보 뿐만이 아니라, 벌집형 구조체와 관련하여 필요한 다른 정보, 예를 들어 발주자, 납입자, 발주일 발주 번호, 상품명, 크기, 셀 밀도, 제조년월일, 원료, 가격, 제조 조건이나 제조 라인, 제조 장치, 로트 번호, 제조 번호 등의 제조 이력, 외주의 치수 정밀도에 관한 정보, 촉매 담지량 설정에 필요한 중량에 관한 정보, 품질 유지에 필요한 정보, 예를 들어 손상이 발생되는 압력 등, 보관 방법, 사용 기한, 폐기 방법, 유의점, 카탈로그를 보여주는 인터넷의 URL 등과 같이 필요로 하는 다양한 정보를 표시할 수 있다.

또한, 2차원 코드는 많은 정보를 수납할 수 있는 코드이기 때문에 상술한 바와 같은 정보를 벌집형 구조체 측면의 일부 등과 같이 적은 공간에 확실하게 표시할 수 있다. 또한, 단면에 관한 정보를 포함하는 다양한 정보를 2차원 코드로 표시한 경우에는 이들 정보를 단시간 내에 정확하게 판독할 수 있다.

또한, 상기 2차원 코드에서는 벌집형 구조체의 외주 곡률 반경 (R mm)에 대하여, 2차원 코드의 벌집형 구조체의 외주 방향의 길이 (r mm)를 0.01 ≤ (r/R) ≤ 0.75로 하는 것이 바람직하다.

구체적으로, r = 15 mm일 때에는 20 mm ≤ R ≤ 1400 mm인 것이 바람직하다.

상기 (r/R)의 값이 0.75 초과이면 검출기로 판독할 수 없는 경우가 있다. 한편, (r/R)이 0.01 미만이면 평면에 가깝기 때문에 스택형 2차원 코드일 수 있지만, 상기 값이 더 커지면 매트릭스형 바코드에 의해 방향성에 관계없이 판독하는 것이 가능해지기 때문이다.

또한, 2차원 코드에 방향성이 없는 경우에는 정보를 경사지게 하여 (구체적으로는 2차원 코드의 각 변과 벌집형 구조체의 길이 방향이 이루는 각도가 0° 초과 90° 미만) 표시하는 것이 바람직하다. 이는, 매트릭스형 바코드는 종횡의 일부가 파손되어도 수정 기능이 있어서 판독이 가능하지만, 수평으로 설치되면 수정이 어려워지기 때문이다.

2차원 코드의 각 변과 벌집형 구조체의 길이 방향이 이루는 바람직한 각도는 5 내지 85°이다.

또한, 2차원 코드로 표시되는 정보에는 인터넷 URL의 기재가 가능하다. 또한, 그 URL도 세분화된 기재가 가능하기 때문에 최종 제품의 형태로 유통된 후에도 소비자가 제조 로트 등의 단순한 정보를 인터넷상에서 확인할 수 있다. 따라서, 제조원에 의뢰하지 않더라도 소비자가 인터넷 회선을 이용하여 제품의 이력을 확인할 수 있다.

또한, 단면에 관한 정보가 반드시 벌집형 구조체의 외주 표면에 표시되어 있을 필요는 없으며 벌집형 구조체의 단면에 표시되어 있을 수도 있다.

도 7은 제1 형태의 벌집형 구조체의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 형태의 벌집형 구조체 (10')에서는 그의 단면에 단면에 관한 정보가 2차원 코드로 표시된 라벨 (17)이 부착되어 있을 수 있다. 여기서, 벌집형 구조체 (10')의 구성은 단면에 라벨이 부착되어 있고 그의 외주 표면에 단면에 관한 정보가 표시되어 있지 않다는 것 이외에는 도 1에 나타낸 벌집형 구조체 (10)의 구성과 동일하다.

벌집형 구조체의 단면에 단면에 관한 정보를 표시함으로써, 배기 가스 정화 장치에 설치한 후 (금속 케이스에 설치한 후)에 정확하게 조립되었는지 여부를 확인할 수 있다.

또한, 벌집형 구조체의 단면에 라벨을 부착한 경우에는 배기 가스 정화 장치에 설치한 후 (금속 케이스에 설치한 후)에 라벨을 떼어낼 수 있다.

이때, 벌집형 구조체의 단면에 표시하는 경우에는 도 7에 나타낸 바와 같이 라벨을 부착하여 표시하는 것이 바람직하다.

또한, 단면에 관한 정보는 외주 표면 및 단면 둘다에 표시되어 있을 수도 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체에 형성된 관통 구멍의 개구 직경은 모든 관통 구멍에서 동일할 수도 있고 상이할 수도 있지만, 가스 유입 셀의 개구 직경이 가스 유출 셀의 개구 직경보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이하도록 제1 형태의 벌집형 구조체를 구성하는 것이 바람직하다. 이는, 가스 유입 셀에 다량의 애쉬가 축적될 수 있게 되어 미립자를 효율적으로 연소시킬 수 있으므로 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서의 기능이 효과적으로 발휘될 수 있기 때문이다.

또한, 이러한 정보도 2차원 코드로 표시할 수 있다.

한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이한 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 도 6의 (a) 내지 (c)에 나타낸 것 등을 들 수 있다.

도 6의 (a)는 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이한 본 발명의 벌집형 구조체의 가스 유입측의 단면의 일례를 모식적으로 나타낸 부분 확대도로서, 도 6의 (a)에서는 가스 유출측의 단부가 밀봉재로 밀봉되어 있으며 형상이 십자형으로 되어 있어서 개구 직경이 큰 관통 구멍 (51)이 가스 유입 셀로서 설치되어 있고 가스 유입측의 단부가 밀봉재 (52)로 밀봉되어 있으며 형상이 사각형으로 되어 있어서 개구 직경이 작은 관통 구멍이 가스 유출 셀로서 설치되고 있고, 각 셀은 벽부 (또는 격벽) (53)에 의해 격리되어 있다.

도 6의 (b)는 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이한 본 발명의 벌집형 구조체의 가스 유입측의 단면의 다른 일례를 모식적으로 나타낸 부분 확대 단면도로서, 도 6의 (b)에서는 가스 유출측의 단부가 밀봉재로 밀봉되어 있으며 형상이 대략 정팔각형으로 되어 있어서 개구 직경이 큰 관통 구멍 (61)이 가스 유입 셀로서 설치되어 있고 가스 유입측의 단부가 밀봉재 (62)로 밀봉되어 있으며 형상이 사각형으로 되어 있어서 개구 직경이 작은 관통 구멍이 가스 유출 셀로서 설치되어 있고, 각 셀은 벽부 (또는 격벽) (63)에 의해 격리되어 있다.

도 6의 (c)는 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이한 본 발명의 벌집형 구조체의 가스 유입측의 단면의 또다른 일례를 모식적으로 나타낸 부분 확대 단면도로서, 도 6의 (c)에서는 가스 유출측의 단부가 밀봉재로 밀봉되어 있으며 형상이 대략 정육각형으로 되어 있어서 개구 직경이 큰 관통 구멍 (71)이 가스 유입 셀로서 설치되어 있고 가스 유입측의 단부가 밀봉재 (72)로 밀봉되어 있으며 형상이 사각형으로 되어 있어서 개구 직경이 작은 관통 구멍이 가스 유출 셀로서 설치되어 있고, 각 셀은 벽부 (또는 격벽) (73)에 의해 격리되어 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체에서는 각 단면의 관통 구멍 개구율이 동일할 수도 있고 상이할 수도 있지만, 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍에서 각 단면의 개구율이 상이하도록 제1 형태의 벌집형 구조체를 구성한 경우에는 가스 유입측의 개구율을 크게 하는 것이 바람직하다. 이는, 가스 유입 셀에 다량의 애쉬가 축적될 수 있어서 압력 손실의 상승을 억제할 수 있으므로 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서의 기능이 효과적으로 발휘될 수 있기 때문이다. 또한, 각 단면의 개구율이 상이한 경우에서 관통 구멍의 형상에 대한 구체적인 예로는 상술한 도 6의 (a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같은 형상 등을 들 수 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체의 형상은 도 1에 나타낸 것과 같은 원기둥상으로 한정되는 것이 아니라, 타원 기둥상과 같이 단면이 편평 형상인 기둥상, 각기둥상 등과 같은 임의의 형상일 수 있다.

이하에서는 제1 형태의 벌집형 구조체의 재료 등에 대하여 설명한다.

상기 벌집형 구조체의 재료로는 다공질 세라믹 또는 금속 등을 들 수 있다. 이들 중에서는 다공질 세라믹이 바람직하다.

상기 다공질 세라믹은 특별히 한정되지 않으며, 예로는 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 질화티탄 등의 질화물 세라믹, 탄화규소, 탄화지르코늄, 탄화티탄, 탄화탄탈, 탄화텅스텐 등의 탄화물 세라믹, 알루미나, 지르코니아, 근청석, 멀라이트 등의 산화물 세라믹 등을 들 수 있지만, 통상적으로는 근청석 등의 산화물 세라믹이 사용된다. 이것은, 이들 재료가 저가로 제조될 수 있을 뿐만이 아니라 열팽창 계수가 비교적 작고 사용 중에 산화되는 일이 덜하기 때문이다. 또한, 상술한 세라믹에 금속 규소를 배합한 규소 함유 세라믹, 규소 또는 규산염 화합물과 배합된 세라믹도 사용할 수 있고, 예를 들어 탄화규소에 금속 규소를 배합하여 제조한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체를 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 사용하는 경우에 상기 다공질 세라믹의 평균 기공 직경은 5 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다. 평균 기공 직경이 5 ㎛ 미만이면 미립자에 의한 막힘(clogging)이 발생되기 쉬울 수 있다. 한편, 평균 기공 직경이 100 ㎛를 초과하면 미립자가 기공을 빠져 나가게 되므로 상기 미립자를 포집할 수 없기 때문에 필터로서 기능할 수 없는 경우가 있다.

또한, 상기 다공질 세라믹 부재의 기공 직경은 예를 들어 수은 압입법, 주사형 전자 현미경 (SEM)에 의한 측정 등과 같이 통상적으로 공지된 방법으로 측정할 수 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체를 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 사용하는 경우에 상기 다공질 세라믹의 기공률은 특별히 한정되지 않지만 40 내지 80％인 것이 바람직하다. 기공률이 40％ 미만이면 막힘이 발생하기가 더 쉬워질 수 있다. 한편, 기공률이 80％를 초과하면 기둥상체의 강도가 저하되어 쉽게 파괴될 수 있다.

또한, 상기 기공률은 수은 압입법, 아르키메데스법 및 주사형 전자 현미경 (SEM)에 의한 측정 등과 같이 통상적으로 공지된 방법으로 측정할 수 있다.

이러한 기둥상체 제조시에 사용되는 세라믹의 입경은 특별히 한정되지 않지만 이후의 소성 공정에서 덜 수축되는 것이 바람직하고, 예를 들어 0.3 내지 50 ㎛ 정도의 평균 입경을 갖는 분말 100 중량부와 0.1 내지 1.0 ㎛ 정도의 평균 입경을 갖는 분말 5 내지 65 중량부를 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기한 입경의 세라믹 분말을 상기 배합비로 혼합하면 다공질 세라믹으로 제조된 기둥상체를 제조할 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이 제1 형태의 벌집형 구조체에서 관통 구멍의 단부가 밀봉재로 밀봉되어 있는 경우에 상기 밀봉재의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 상기 기둥상체의 재료와 동일한 것 등을 사용할 수 있다.

제1 형태의 벌집형 구조체에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이 그의 외주에 밀봉재 층이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이러한 경우에 상기 밀봉재 층을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 무기 결합제, 유기 결합제, 무기 섬유 및(또는) 무기 입자를 포함하는 재료 등을 들 수 있다.

무기 결합제의 예로는 실리카 졸, 알루미나 졸 등을 들 수 있다. 이들 각각을 단독으로 이용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있다. 상기 무기 결합제 중에서는 실리카 졸이 바람직하다.

또한, 무기 결합제 함유량의 하한은 고형분을 기초로 할 때 1 중량％가 바람직하고 5 중량％가 더욱 바람직하다. 한편, 무기 결합제 함유량의 상한은 고형분을 기초로 할 때 30 중량％가 바람직하고 15 중량％가 더욱 바람직하며 9 중량％가 더욱 바람직하다. 무기 결합제 함유량이 1 중량％ 미만이면 접착력의 저하를 초래하는 경우가 있고, 30 중량％를 초과하면 열전도성의 저하를 초래하는 경우가 있다.

유기 결합제의 예로는 폴리비닐알콜, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스 등을 들 수 있다. 이들 각각을 단독으로 이용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있다. 상기 유기 결합제 중에서는 카르복시메틸셀룰로스가 바람직하다.

유기 결합제 함유량의 하한은 고형분을 기초로 할 때 0.1 중량％가 바람직하고 0.2 중량％가 더욱 바람직하며 0.4 중량％가 더욱 바람직하다. 한편, 유기 결합제 함유량의 상한은 고형분을 기초로 할 때 5.0 중량％가 바람직하고 1.0 중량％가 더욱 바람직하며 0.6 중량％가 더욱 바람직하다. 유기 결합제 함유량이 0.1 중량％ 미만이면 밀봉재 층의 이동(migration)을 억제하기가 어려워질 수 있고, 5.0 중량％를 초과하면 밀봉재 층의 두께에 따라서는, 제조하는 벌집형 구조체에 대한 유기 성분의 비율이 많아져서 후속 공정으로 가열 처리를 실시할 필요가 생기는 경우가 있다.

무기 섬유의 예로는 실리카-알루미나, 멀라이트, 알루미나, 실리카 등의 세라믹 섬유 등을 들 수 있다. 이들 각각을 단독으로 이용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있다. 상기 무기 섬유 중에서는 실리카-알루미나 섬유가 바람직하다.

무기 섬유 함유량의 하한은 고형분을 기초로 할 때 10 중량％가 바람직하고 20 중량％가 더욱 바람직하다. 한편, 무기 섬유 함유량의 상한은 고형분을 기초로 할 때 70 중량％가 바람직하고 40 중량％가 더욱 바람직하며 30 중량％가 더욱 바람직하다. 무기 섬유 함유량이 10 중량％ 미만이면 탄성이 저하되는 경우가 있고, 70 중량％를 초과하면 열전도성의 저하를 초래할 뿐만이 아니라 탄성체로서의 효과가 저하되는 경우가 있다.

무기 입자의 예로는 탄화물, 질화물 등을 들 수 있고, 구체적인 예로는 탄화규소, 질화규소, 질화붕소 등으로 제조된 무기 분말 또는 위스커 등을 들 수 있다. 이들 각각을 단독으로 이용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있다. 상기 무기 입자 중에서는 열전도성이 우수한 탄화규소가 바람직하다.

무기 입자 함유량의 하한은 고형분을 기초로 할 때 3 중량％가 바람직하고 10 중량％가 더욱 바람직하며 20 중량％가 더욱 바람직하다. 한편, 무기 입자 함유량의 상한은 고형분을 기초로 할 때 80 중량％가 바람직하고 60 중량％가 더욱 바람직하며 40 중량％가 더욱 바람직하다. 무기 입자 함유량이 3 중량％ 미만이면 열전도성의 저하를 초래하는 경우가 있고, 80 중량％를 초과하면 밀봉재 층이 고온에 노출될 경우에 접착력의 저하를 초래하는 경우가 있다.

또한, 무기 섬유의 쇼트(shot) 함유량의 하한은 1 중량％가 바람직하고, 상한은 10 중량％가 바람직하며, 5 중량％가 더욱 바람직하고, 3 중량％가 더욱 바람직하다. 또한, 그 섬유 길이의 하한은 1 mm가 바람직하고, 상한은 100 mm가 바람직하며, 50 mm가 더욱 바람직하고, 20 mm가 더욱 바람직하다.

쇼트 함유량을 1 중량％ 미만으로 하는 것은 제조상 곤란하고, 쇼트 함유량이 10 중량％를 초과하면 기둥상체의 외주에 흠집을 내는 경우가 있다. 또한, 섬유 길이가 1 mm 미만이면 적절한 탄성을 갖는 벌집형 구조체를 형성하는 것이 어렵고, 100 mm를 초과하면 모옥(毛玉: pill)과 같은 형태를 취하기 쉬워져서 무기 입자의 분산이 불충분해져 밀봉재 층의 두께를 얇게 할 수 없다.

무기 입자의 입경의 하한은 0.01 ㎛가 바람직하고, 0.1 ㎛가 더욱 바람직하다. 한편, 상기 무기 입자의 입경의 상한은 100 ㎛가 바람직하고, 15 ㎛가 더욱 바람직하며, 10 ㎛가 더욱 바람직하다. 무기 입자의 입경이 0.01 ㎛ 미만이면 비용이 높아지는 경우가 있고, 무기 입자의 입경이 100 ㎛를 초과하면 접착력 및 열전도성의 저하를 초래하는 경우가 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체는 촉매 담지체로서 사용될 수 있는데, 이러한 경우에는 상기 벌집형 구조체에 배기 가스를 정화하기 위한 촉매 (배기 가스 정화용 촉매)를 담지한다.

상기 벌집형 구조체를 촉매 담지체로서 사용하면, 배기 가스 중의 HC, CO, NOx 등과 같은 유해 성분 또는 벌집형 구조체에 약간 함유되어 있는 유기 성분으로부터 생성되는 HC 등을 확실하게 정화할 수 있다.

배기 가스 정화용 촉매는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 백금, 팔라듐, 로듐 등의 귀금속을 들 수 있다. 이들 귀금속 각각은 단독으로 이용할 수도 있고 2종 이상을 병용할 수도 있다.

단, 상기한 귀금속으로 제조된 배기 가스 정화용 촉매는 소위 삼원 촉매이지만, 배기 가스 정화용 촉매는 상기 귀금속으로 한정되는 것이 아니라, 배기 가스 중의 CO, HC 및 NOx 등과 같은 유해 성분을 정화할 수 있는 것이라면 임의의 원하는 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 배기 가스 중의 NOx를 정화하기 위해서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속류 등을 담지시킬 수 있다. 또한, 조촉매로서 희토류 산화물 등을 첨가할 수도 있다.

이와 같이 제1 형태의 벌집형 구조체에 배기 가스 정화용 촉매가 담지되어 있으면 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출된 배기 가스에 함유되어 있는 CO, HC 및 NOx 등과 같은 유해 성분이 상기 배기 가스 정화용 촉매와 접촉하게 되어 주로 하기 반응식 1 내지 3에 나타낸 것과 같은 반응이 촉진된다.

CO + (1/2)O₂ → CO₂

C_mH_n + (m+ (n/4))O₂ → mCO₂ + (n/2)H₂O

CO + NO → (1/2)N₂ +CO₂

배기 가스에 함유되어 있는 CO와 HC는 상기 반응식 1 및 2에 따라 CO₂ 및 H₂O로 산화되고, 또한 배기 가스에 함유되어 있는 NOx는 상기 반응식 3에 따라 CO에 의해서 N₂ 및 CO₂로 환원된다.

즉, 상기 배기 가스 정화용 촉매가 담지된 벌집형 구조체에서는, 배기 가스에 함유되어 있는 CO, HC 및 NOx 등과 같은 유해 성분이 CO₂, H₂O 및 N₂ 등으로 정화되어 외부로 배출된다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체에 배기 가스 정화용 촉매가 담지되어 있는 경우에 이 촉매는 관통 구멍 내부에 균일하게 담지되어 있을 수도 있지만 관통 구멍 내부의 일부 영역에만 담지되어 있을 수도 있고 가스 유입측과 가스 유출측 중 어느 한쪽에서 다른 쪽으로의 농도 구배를 갖도록 담지되어 있을 수도 있다.

또한, 촉매가 담지되어 있는 방식 역시 2차원 코드로 표시할 수도 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체는 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 기능하도록 관통 구멍의 단부가 밀봉되어 있을 뿐만이 아니라 배기 가스 정화용 촉매가 담지되어 있는 구조를 가질 수도 있다.

이러한 경우에 배기 가스 정화용 촉매는 가스 유입 셀 및 가스 유출 셀 둘다에 담지되어 있을 수도 있고 어느 한쪽 셀에만 담지되어 있을 수도 있지만, 가스 유출 셀에만 담지되어 있는 것이 바람직하다. 이는, 이러한 구조를 갖출 때 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서의 기능과 배기 가스 정화용 촉매에 의한 배기 가스 정화 기능 모두를 효율적으로 발휘할 수 있기 때문이다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체에서 촉매가 담지되어 있는 경우에는 촉매의 반응성을 향상시키기 위해서 벌집형 구조체가 박벽 (0.01 내지 0.2 mm)을 가지며 고밀도 (400 내지 1500개 셀/인치² (62 내지 233개 셀/cm²))가 되도록 하여 비표면적을 크게 할 수 있다. 또한, 이러한 구조를 갖추면 배기 가스를 이용하여 승온 성능을 향상시키는 것도 가능해진다.

한편, 상술한 바와 같이 촉매의 반응성을 향상시킨 경우, 특히 격벽의 두께를 얇게 한 경우에는 배기 가스로 인해서 벌집형 구조체가 부식 (풍식)될 우려가 있다. 이러한 이유 때문에, 배기 가스 유입측의 단부 (단부에서의 바람직한 두께는 단부로부터 1 내지 10 mm 범위의 부분)의 부식 방지 (내부식성 향상)를 도모하기 위해, 하기의 방법으로 단부의 강도를 향상시키는 것이 바람직하다.

구체적인 예를 들면, 단부의 격벽을 기재보다 1.1 내지 2.5배 정도 두껍게 하는 방법, 유리 층을 설치하거나 유리 성분의 비율을 높게 하는 등의 방법 (기재가 아닌 유리가 용융되도록 함으로써 부식을 방지할 수 있음), 기공 용적이나 기공 직경을 작게 하여 치밀화하는 방법 (구체적으로 예를 들면 단부의 기공률을 단부 이외의 기재 기공률보다 3％ 이상 더 낮게 함. 또한, 바람직하게는 단부의 기공률을 30％ 이하로 설정함), 인산염, 중인산 알루미늄, 실리카와 알칼리 금속의 복합 산화물, 실리카 졸, 지르코니아 졸, 알루미나 졸, 티타니아 졸, 근청석 분말, 근청석 세르벤, 활석, 알루미나 등을 첨가하고 해당 부분을 소성시켜 강화부를 형성하는 방법, 촉매층을 더 두껍게 하는 방법 (기재의 1.5배 이내의 두께로 제조함) 등을 들 수 있다.

이하에서는 제1 형태의 다공질 세라믹으로 제조된 기둥상의 벌집형 구조체의 제조 방법 (이하, 제1 제조 방법이라고도 함)에 대하여 설명한다.

우선, 상술한 바와 같은 세라믹 분말에 결합제 및 분산제 용액을 첨가하여 원료 페이스트를 제조한다.

상기 결합제는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 메틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스, 히드록시에틸셀룰로스, 폴리에틸렌글리콜, 페놀 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

상기 결합제의 배합량은 통상적으로 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 분산제 용액은 특별히 한정되지 않으며, 예로는 벤젠 등의 유기 용매, 메탄올 등의 알콜, 물 등을 들 수 있다.

상기 분산제 용액은, 원료 페이스트의 점도가 일정 범위 내가 되도록 적량 배합한다.

이들 세라믹 분말, 결합제 및 분산제 용액은 아트라이터 등으로 혼합한 후에 혼련기 등으로 충분히 혼련하고, 이어서 압출 성형법 등에 의해 도 1에 나타낸 기둥상체 (15)와 대략 동일한 형상의 기둥상 세라믹 성형체를 제조한다.

또한, 상기 원료 페이스트에는 필요에 따라 성형 보조제를 첨가할 수 있다.

상기 성형 보조제는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 에틸렌글리콜, 덱스트린, 지방산 비누, 폴리알콜 등을 들 수 있다.

이어서, 상기 세라믹 성형체를 마이크로파 건조기 등으로 건조시킨다.

그 후, 필요에 따라서는 소정의 관통 구멍에 밀봉재를 충전하는 밀봉 처리를 실시하고, 생성된 성형체는 마이크로파 건조기 등으로 다시 건조 처리한다. 상기 밀봉재는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 상기 원료 페이스트와 동일한 것을 들 수 있다.

본 공정에서 밀봉 처리를 실시한 경우에는 후속 공정을 통해 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 기능하는 벌집형 구조체를 제조할 수 있다.

이어서, 상기 세라믹 성형체를 소정의 조건하에 탈지 및 소성시켜 다공질 세라믹으로 제조된 기둥상체 (15)를 제조한다.

이어서, 이와 같이 하여 제조한 기둥상체 (15)의 외주에 밀봉재 층 (14)을 형성한다.

구체적으로, 이러한 밀봉재 층 형성 공정에서는 우선 기둥상체 (15)를 그의 길이 방향으로 축 지지하여 회전시킨다. 계속해서, 회전하는 기둥상체 (15)의 외주에 밀봉재 페이스트를 부착시켜 밀봉재 페이스트 층을 형성한다.

여기서, 기둥상체 (15)의 회전 속도는 특별히 한정되지 않지만, 2 내지 10 분^-1으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 밀봉재 페이스트는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 상술한 바와 같은 무기 결합제, 유기 결합제, 무기 섬유 및 무기 입자를 함유하는 재료 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 밀봉재 페이스트 중에는 소량의 수분 또는 용매 등이 함유되어 있을 수 있지만, 이러한 수분 또는 용매 등은 통상적으로 밀봉재 페이스트를 도포한 후의 가열 공정 등을 통해 대부분이 증발된다.

밀봉재 페이스트를 유연하게 하고 유동성을 부여하여 도포하기 쉽게 하기 위해서는 이러한 밀봉재 페이스트 중에 상술한 무기 섬유, 무기 결합제, 유기 결합제 및 무기 입자 뿐만이 아니라 총 중량의 약 35 내지 65 중량％ 정도의 수분이나 아세톤, 알콜 등과 같은 기타 용매 등이 포함될 수 있으며, 밀봉재 페이스트의 점도는 15 내지 25 Paㆍs (1만 내지 2만 cps (cP))인 것이 바람직하다.

또한, 이와 같이 하여 형성된 밀봉재 페이스트 층을 120℃ 정도의 온도에서 건조시킴으로써 수분을 증발시켜 밀봉재 층 (14)를 형성하고, 도 1에 나타낸 것과 같이 기둥상체 (15)의 외주에 밀봉재 층 (14)가 형성된 벌집형 구조체 (10)을 제조할 수 있다.

이어서, 이와 같이 제조한 벌집형 구조체의 외주 표면 및(또는) 단면에 상기 벌집형 구조체의 정보를 2차원 코드로 표시한다.

상기 정보를 2차원 코드로 표시하는 방법으로는 잉크의 도포, 레이저 마커에 의한 묘화 등을 들 수 있다.

잉크의 도포에 의한 경우에는 고온의 배기 가스의 사용으로 인해 지워지는 일이 없도록 산화철, 산화구리, CoOㆍnAl₂O₃ 또는 CO₃(PO₄)₂ 등의 코발트 화합물, TiO₂, SiO₂ 등과 같은 무기 산화물을 함유하는 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 안료는 탄소 등일 수 있다.

또한, 각각의 방법은 벌집형 구조체의 재질, 형상 등을 고려하여 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.

이러한 공정을 통해 제1 형태의 벌집형 구조체를 제조할 수 있다.

이하에서는 제2 형태의 벌집형 구조체에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 형태의 벌집형 구조체 (20)에서는 제1 형태의 벌집형 구조체 (10)과 마찬가지로 그의 외주 표면에 단면에 관한 정보가 표시되어 있다. 즉, 그의 외주 표면에는 벌집형 구조체 (10)의 가스 유입측과 가스 유출측을 나타내는 정보가 2차원 코드 (26)로서 표시되어 있다.

또한, 벌집형 구조체 (20)은 다공질 세라믹 부재 (30)이 밀봉재 층 (23)을 통해 복수개 결속되어 세라믹 블럭 (25)를 구성한 구조를 가지며, 이 세라믹 블럭 (25)의 외주에는 밀봉재 층 (24)가 형성되어 있다. 또한, 상기 다공질 세라믹 부재 (30)은 도 3을 참조하면서 설명한 바와 같이 길이 방향으로 다수의 관통 구멍 (31)이 병설되어 있고 관통 구멍 (31) 사이의 격벽 (33)이 입자 포집용 필터로서 기능하는 구조를 갖는다.

또한, 밀봉재 층 (24)는 벌집형 구조체 (20)을 내연 기관의 배기 통로에 설치하였을 때 세라믹 블럭 (25)의 외주에서 배기 가스가 누출되는 것을 방지할 목적으로 설치된다.

따라서, 도 2 및 3에 나타낸 벌집형 구조체 (20)은 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 기능할 수 있다.

여기서는 2차원 코드 (26)을 밀봉재 층 (24)에 표시하고 있지만, 이러한 경우에 가능하다면 밀봉재 층 (24) 중에서 그 아래가 다공질 세라믹 부재 (30)인 부분에 표시하는 것이 바람직하다. 이는, 밀봉재 층 (피복층) (24) 중에서 그 아래가 밀봉재 층 (접착제 층) (23)인 부분에 코드를 표시하는 경우에는 밀봉재 층이 강도 등이 약하여 2차원 코드에 굴곡이 생기거나 심한 경우에는 2차원 코드가 파손되거나 하여 정보의 판독이 어려워지는 경우가 있기 때문이다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체와 마찬가지로, 제2 형태의 벌집형 구조체에서도 관통 구멍의 단부가 반드시 밀봉되어 있을 필요는 없으며, 밀봉되어 있지 않은 경우에는 예를 들어 배기 가스 정화용 촉매를 담지시킬 수 있는 촉매 담지체로서 사용할 수 있다.

이와 같이, 제1 형태의 벌집형 구조체와 마찬가지로, 외주 표면에 단면에 관한 정보가 2차원 코드 (26)로서 표시된 벌집형 구조체 (20)은 내연 기관의 배기 통로를 구성하는 배관에 삽입할 때 벌집형 구조체 (20)을 잘못된 방향으로 배치하는 일이 방지될 수 있다는 이점을 갖는다.

또한, 2차원 코드로 표시된 정보로는 제1 형태의 벌집형 구조체와 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 상기 2차원 코드의 표시 방법도 제1 형태의 벌집형 구조체에서와 동일하다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체와 마찬가지로, 제2 형태의 벌집형 구조체에 있어서도 상기 정보가 반드시 벌집형 구조체의 외주 표면에 표시되어 있을 필요는 없으며 벌집형 구조체의 단면에 표시되어 있을 수도 있다. 또한, 외주 표면 및 단면 둘다에 기재되어 있을 수도 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체에 형성된 관통 구멍의 개구 직경 또는 개구율와 마찬가지로, 제2 형태의 벌집형 구조체에 형성된 관통 구멍의 개구 직경 또는 개구율은 모든 관통 구멍에서 동일할 수도 있고 상이할 수도 있지만, 가스 유입 셀의 개구 직경 또는 개구율이 가스 유출 셀의 개구 직경 또는 개구율보다 큰 것이 바람직하다.

즉, 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이하도록 제1 형태의 벌집형 구조체를 구성하는 것이 바람직하다. 이는, 가스 유입 셀에 다량의 애쉬가 축적될 수 있게 되어 미립자를 효율적으로 연소시킬 수 있으므로 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서의 기능이 효과적으로 발휘될 수 있기 때문이다.

또한, 동일한 이유로, 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍에서 각 단면의 개구율이 상이하도록 제2 형태의 벌집형 구조체를 구성할 수도 있다.

제1 형태의 벌집형 구조체와 마찬가지로, 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경 또는 개구율이 상이한 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 도 6의 (a) 내지 (c)에 나타낸 것 등을 들 수 있다.

또한, 제2 형태의 벌집형 구조체에서는 그의 한쪽 단면에 평탄화 처리를 실시하는 것이 바람직하고, 이러한 경우에서 평탄화 처리를 실시한 단면의 평탄도는 2 mm 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 한쪽 단면의 평탄도가 2 mm 이하로 설정되면 벌집형 구조체를 배관 내에 삽입할 때 발생하던 문제들이 덜 발생하기 때문이다.

추가로, 한쪽 단면에 평탄화 처리를 실시한 경우에는 단면에 관한 상응하는 정보를 벌집형 구조체의 외주 표면 및(또는) 단면에 2차원 코드로 표시해두는 것이 바람직하다.

또한, 제2 형태의 벌집형 구조체에서 양쪽 단면 둘다에 평탄화 처리를 실시할 수도 있지만, 이미 설명한 바와 같이 이것은 경제적으로 불리하다.

본 명세서에서 벌집형 구조체의 단면의 평탄도가 2 mm 이하라는 것은, 벌집형 구조체 단면이 평균 위치로부터 가장 돌출된 부분까지의 거리와 평균 위치로부터 가장 움푹하게 들어간 부분까지의 거리가 2 mm 이하인 것을 의미한다. 상기 벌집형 구조체 단면의 평탄도는 예를 들어 벌집형 구조체의 단면 방향의 높이를 4개 지점 이상에서 측정하여 그 측정값의 평균을 산출하고 측정값의 평균과 측정값의 최대값 사이의 차를 구하여 결정할 수 있다.

평탄화 처리 방법에 대해서는 후술한다.

또한, 제2 형태의 벌집형 구조체에서 한쪽 단면에는 평탄화 처리가 실시되어 있는 대신에 한쪽 단면에서는 다공질 세라믹 부재의 요철이 없어지도록 다공질 세라믹 부재가 복수개 결속되어 있을 수 있다. 그 이유에 대해서는 후술한다.

또한, 제2 형태의 벌집형 구조체의 형상은 도 2에 나타낸 것과 같은 원기둥상으로 한정되는 것이 아니라, 타원 기둥상과 같이 단면이 편평 형상인 기둥상, 각기둥상 등과 같은 임의의 형상일 수 있다.

이하에서는 제2 형태의 벌집형 구조체의 재료 등에 대하여 설명한다.

상기 벌집형 부재의 재료로는 다공질 세라믹 또는 금속 등을 들 수 있고, 이들 중에서는 다공질 세라믹이 바람직하다.

상기 다공질 세라믹은 특별히 한정되지 않으며, 예로는 제1 형태의 벌집형 구조체와 관련하여 설명한 기둥상체의 재료와 동일한 질화물 세라믹, 탄화물 세라믹 및 산화물 세라믹 등을 들 수 있으며, 이들 중에서는 내열성이 크고 기계적 특성이 우수하며 또한 열전도성이 높은 탄화규소가 바람직하다. 또한, 상술한 세라믹에 금속 규소를 배합한 규소 함유 세라믹, 규소 또는 규산염 화합물과 배합된 세라믹도 사용할 수 있고, 예를 들어 탄화규소에 금속 규소를 배합하여 제조한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다공질 세라믹 부재의 평균 기공 직경 및 기공률은 특별히 한정되지 않으며 제1 형태의 벌집형 구조체의 평균 기공 직경 및 기공률과 관련하여 상술한 것과 동일한 것이 바람직하고, 이러한 다공질 세라믹 부재 제조시에 사용되는 세라믹의 입경도 특별히 한정되지 않으며 제1 형태의 벌집형 구조체와 관련하여 상술한 것과 동일한 것이 바람직하다.

또한, 제2 형태의 벌집형 구조체는 촉매 담지체로서 사용될 수 있는데, 이러한 경우에는 상기 벌집형 구조체에 배기 가스 정화용 촉매를 담지한다.

상기 배기 가스 정화용 촉매로는 제1 형태의 벌집형 구조체를 촉매 담지체로서 사용할 때 사용되는 배기 가스 정화용 촉매와 동일한 것 등을 들 수 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체와 마찬가지로, 제2 형태의 벌집형 구조체에서도 배기 가스 정화용 촉매가 관통 구멍 내부에 균일하게 담지되어 있을 수도 있지만 관통 구멍 내부의 일부 영역에만 담지되어 있을 수도 있고 가스 유입측과 가스 유출측 중 어느 한쪽에서 다른 쪽으로의 농도 구배를 갖도록 담지되어 있을 수도 있다.

또한, 제1 형태의 벌집형 구조체와 마찬가지로, 제2 형태의 벌집형 구조체는 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서 기능하도록 관통 구멍의 단부가 밀봉되어 있을 뿐만이 아니라 배기 가스 정화용 촉매가 담지되어 있는 구조를 가질 수도 있다.

이러한 경우에 배기 가스 정화용 촉매는 가스 유입 셀 및 가스 유출 셀 둘다에 담지되어 있을 수도 있고 어느 한쪽 셀에만 담지되어 있을 수도 있지만, 가스 유출 셀에만 담지되어 있는 것이 바람직하다. 이는, 이러한 구조를 갖출 때 배기 가스 정화용 벌집형 필터로서의 기능과 배기 가스 정화 기능 모두를 효율적으로 발휘할 수 있기 때문이다.

또한, 제2 형태의 벌집형 구조체에서 촉매가 담지되어 있는 경우에는 촉매의 반응성을 향상시키기 위해서 벌집형 구조체가 박벽 (0.01 내지 0.2 mm)을 가지며 고밀도 (400 내지 1500개 셀/인치² (62 내지 233개 셀/cm²))가 되도록 하여 비표면적을 크게 할 수 있다. 또한, 이러한 구조를 갖추면 배기 가스를 이용하여 승온 성능을 향상시키는 것도 가능해진다.

한편, 상술한 바와 같이 촉매의 반응성을 향상시킨 경우, 특히 격벽의 두께를 얇게 한 경우에는 배기 가스로 인해서 벌집형 구조체가 부식 (풍식)될 우려가 있다. 이러한 이유 때문에, 배기 가스 유입측의 단부 (단부에서의 바람직한 두께는 단부로부터 1 내지 10 mm 범위의 부분)의 부식 방지 (내부식성 향상)를 도모하기 위해 하기의 방법으로 단부의 강도를 향상시키는 것이 바람직하다.

제2 형태의 벌집형 구조체에서는 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이 그의 외주에 밀봉재 층이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이러한 경우에 상기 밀봉재 층을 구성하는 재료로는 제1 형태의 벌집형 구조체에 형성하는 밀봉재 층의 재료와 동일한 것 등을 들 수 있다.

이하에서는 다공질 세라믹이 밀봉재 층을 통해 복수개 결속된 제2 형태의 벌집형 구조체의 제조 방법 (이하, 제2 제조 방법이라고도 함)에 대하여 도 2 내지 4를 참조하면서 설명한다.

구체적으로는, 우선 세라믹 블럭 (25)가 되는 세라믹 적층체를 제조한다.

상기 세라믹 적층체는, 다수의 관통 구멍 (31)이 격벽 (33)을 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있는 각기둥 형상의 다공질 세라믹 부재 (30)이 밀봉재 층 (23)을 통해 복수개 결속된 기둥상 구조이다.

다공질 세라믹 부재 (30)을 제조하기 위해서는, 우선 상술한 바와 같은 세라믹 분말에 결합제 및 분산제 용액을 첨가하여 혼합 조성물을 제조한다.

상기 혼합 조성물을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예로는 상기 제1 제조 방법에서 설명한 원료 페이스트를 제조하는 것과 동일한 방법을 들 수 있다.

이어서, 상기 혼합 조성물을 아트라이터 등으로 혼합하고 혼련기 등으로 충분히 혼련한 후에 압출 성형법 등에 의해 도 3에 나타낸 다공질 세라믹 부재 (30)과 대략 동일한 형상의 기둥상 조 성형체를 제조한다.

이어서, 상기 조 성형체를 마이크로파 건조기 등으로 건조시킨 후에 소정의 관통 구멍에 밀봉재를 충전하는 밀봉 처리를 실시하고, 생성된 성형체는 마이크로파 건조기 등으로 다시 건조 처리한다.

상기 밀봉재는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 상기 혼합 조성물과 동일한 것을 들 수 있다.

이어서, 상기 밀봉 처리를 거친 조 성형체를 산소 함유 분위기하에 400 내지 650℃ 정도로 가열함으로써 탈지하고, 결합제 등을 휘발시킴과 동시에 분해 및 소실시켜, 대략 세라믹 분말만이 잔류하도록 한다.

또한, 상기 탈지 처리를 실시한 성형체를 질소 또는 아르곤 등과 같은 불활성 가스 분위기하에 1400 내지 2200℃ 정도로 가열하여 소성시켜서 세라믹 분말이 소결되도록 하여 다공질 세라믹 부재 (30)을 제조한다.

이어서, 도 4에 나타낸 바와 같이 상기 세라믹 적층체를 제조하기 위해서는 우선 다공질 세라믹 부재 (30)을 V자 형상의 단면을 갖도록 구성된 받침대 (40) 위에 비스듬히 경사진 상태로 적층시킨 후, 위쪽을 향한 2개의 측면 (30a), (30b)에 밀봉재 층 (23)이 되는 밀봉재 페이스트를 균일한 두께로 도포하여 페이스트 층 (41)을 형성하고, 이어서 상기 페이스트 층 위에 차례로 다른 다공질 세라믹 부재 (30)을 적층하는 공정을 반복하여 소정의 크기를 갖는 기둥상 세라믹 적층체를 제조한다.

또한, 이 공정에서는, 다공질 세라믹 부재 (30)을 그의 한쪽 단면만이 정렬되도록 적층시킬 수 있다. 이러한 경우에는 이하와 같은 이점을 얻을 수 있다.

즉, 상술한 방법으로 제조한 복수의 다공질 세라믹 부재 (30) 각각은 건조, 소성시에 발생하는 수축 오차 또는 휘어짐 등으로 인하여 그의 형상에 약간의 변동이 있다. 이러한 이유 때문에, 다공질 세라믹 부재 (30)을 적층시켜 형성된 세라믹 적층체에서는 그의 양쪽 단면 각각에 다공질 세라믹 부재의 요철이 나타나는 것이 통상적이고, 이러한 경우에는 앞서 설명한 바와 같이 벌집형 구조체를 배관에 삽입하는 경우 등에서 문제가 발생하기 쉽다.

그러나, 다공질 세라믹 적층체의 한쪽 단면만이 정렬되도록 다공질 세라믹 부재를 적층시킨 경우에는, 제조된 벌집형 구조체에서 한쪽 단면은 정렬되지만 다른 쪽 단면에는 요철이 존재한다.

이러한 이유 때문에, 벌집형 구조체를 상술한 배관에 삽입할 때 정렬된 단면을 갖는 쪽부터 삽입하여 상술한 바와 같은 문제를 피할 수 있다.

따라서, 제2 형태의 벌집형 구조체 제조시에는 다공질 세라믹 부재를 그의 한쪽 면만이 정렬되도록 적층시키고 어느 쪽 단면이 정렬되었가를 단면에 관한 정보로서 표시해 둠으로써, 배관에 삽입할 때 발생하는 문제를 해소할 수 있다는 이점을 얻을 수 있다.

이어서, 상기 세라믹 적층체를 50 내지 100℃에서 1 시간 정도의 조건하에 가열하여 상기 페이스트 층을 건조 및 고화시켜 밀봉재 층 (23)으로 만든 후에 예를 들어 다이아몬드 커터 등을 이용하여 그의 외주를 도 2에 나타낸 것과 같은 형상으로 절단함으로써 세라믹 블럭 (25)를 제조한다.

또한, 밀봉재 층 (23)이 되는 밀봉재 페이스트를 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예로는 제1 제조 방법에서 설명한 밀봉재 페이스트와 동일한 재료를 들 수 있다.

또한, 필요에 따라서는 건조시킨 세라믹 적층체의 외주를 절단하기 전에 상기 세라믹 적층체를 그의 길이 방향에 수직으로 절단할 수 있다.

이러한 처리를 통해, 제조된 벌집형 구조체의 길이 방향의 길이가 소정의 길이가 됨과 동시에 상기 벌집형 구조체의 단면에 평탄화 처리가 실시되어 특히 상기 단면의 평탄도를 2 mm 이하로 할 수 있다.

또한, 상기 세라믹 적층체의 길이 방향이라는 표현은 세라믹 적층체를 구성하는 다공질 세라믹 부재의 관통 구멍에 평행한 방향을 의미하며, 예를 들어 세라믹 적층체를 제조하는 공정에서 다수의 다공질 세라믹 부재를 적층 및 접착시켜서 다공질 세라믹 부재의 단면에 의해 형성되는 면의 길이가 그의 측면 길이보다 긴 경우라고 할지라도 다공질 세라믹 부재의 측면에 평행한 방향의 것을 세라믹 적층체의 길이 방향이라 한다.

상기 세라믹 적층체를 그의 길이 방향에 수직으로 절단하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예로는 세라믹 적층체의 단면 근처에서 모든 다공질 세라믹 부재가 중첩되어 있는 부분을 다이아몬드 커터 등을 이용하여 세라믹 적층체의 길이 방향에 수직으로 절단하는 방법을 들 수 있다.

이러한 공정을 통해, 제조된 세라믹 블럭의 단면을 평탄하게 할 수 있고, 특히 상술한 방법에 따라 세라믹 블럭의 단면의 평탄도를 2 mm 이하로 할 수 있다.

또한, 이러한 이유 때문에, 세라믹 블럭의 한쪽 단면에만 상기 평탄화 처리가 필요하다.

이어서, 이와 같이 하여 제조된 세라믹 블럭 (25)의 외주에 밀봉재 층 (24)를 형성한다. 이에 의해 다공질 세라믹 부재가 밀봉재 층을 통해 복수개 결속된 벌집형 구조체를 제조할 수 있다.

또한, 이러한 밀봉재 층을 형성하는 방법 역시 특별히 한정되지 않으며, 예로는 상기 제1 벌집형 구조체의 제조 방법에서 설명한 것과 동일한 방법을 들 수 있다.

이어서, 제조한 벌집형 구조체의 외주 표면 및(또는) 단면에 상기 벌집형 구조체의 정보를 2차원 코드로 표시한다. 상기 정보를 표시하는 방법으로는 제1 벌집형 구조체의 제조 방법에서 설명한 것과 동일한 방법을 사용할 수 있다.

이러한 공정을 통해 제2 형태의 벌집형 구조체를 제조할 수 있다.

또한, 상기 제1 또는 제2 제조 방법을 이용하여 제조한 본 발명의 벌집형 구조체에 배기 가스 정화용 촉매를 담지시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 벌집형 구조체를 촉매 담지체로서 사용하는 경우에 배기 가스 정화용 촉매를 담지시키면 본 발명의 벌집형 구조체가 배기 가스 중의 HC, CO, NOx 등과 같은 유해 성분 또는 본 발명의 벌집형 구조체에 약간 함유되어 있는 유기 성분으로부터 생성되는 가스를 정화할 수 있다.

또한, 본 발명의 벌집형 구조체는 그의 외주 표면 및(또는) 단면에 단면에 관한 정보가 2차원 코드로 표시되어 있기 때문에, 배기 가스 정화용 촉매를 가스 유출 셀에만 담지시키거나 관통 구멍 내부에 상기 촉매를 농도 구배를 갖도록 하여 담지시킬 때 배기 가스 정화용 촉매의 담지량을 잘못 설정하는 일이 방지될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 관통 구멍의 한쪽 단부를 밀봉하고 또한 관통 구멍 내부에 배기 가스 정화용 촉매를 담지시킨 경우에는, 본 발명의 벌집형 구조체가 배기 가스 중의 미립자를 포집하는 입자 포집용 필터로서 기능할 수 있을 뿐만이 아니라 배기 가스 중의 HC, CO, NOx 등과 같은 유해 성분 또는 본 발명의 벌집형 구조체에 약간 함유되어 있는 유기 성분으로부터 생성되는 가스를 정화하는 기능도 가질 수 있다.

이하의 실시예로 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(1) 평균 입경 10 ㎛의 α형 탄화규소 분말 60 중량％와 평균 입경 0.5 ㎛의 β형 탄화규소 분말 40 중량％를 습식 혼합하고, 생성된 혼합물 100 중량부에 대하여 유기 결합제 (메틸셀룰로스) 5 중량부 및 물 10 중량부를 첨가하고 혼련하여 혼합물을 수득하였다. 이어서, 상기 혼합물에 가소제와 윤활제를 소량 첨가하여 더 혼련한 후에 압출 성형을 행하여 조 성형체를 제조하였다.

이어서, 마이크로파 건조기로 상기 조 성형체를 건조시키고, 상기 조 성형체와 동일한 조성의 페이스트로 소정의 관통 구멍을 충전하여 다시 건조기로 건조시킨 후에 400℃에서 탈지시켜 상압의 아르곤 분위기하에 2200℃에서 3 시간 동안 소성시킴으로써, 도 3에 나타낸 것과 같은 형상을 가지며 크기가 34 mm×34 mm×300 mm이고 관통 구멍의 수가 31개/cm², 격벽의 두께가 0.3 mm인 탄화규소 소결체로 제조된 다공질 세라믹 부재를 제조하였다.

(2) 섬유 길이 0.2 mm의 알루미나 섬유 31 중량％, 평균 입경 0.6 ㎛의 탄화규소 입자 22 중량％, 실리카 졸 16 중량％, 카르복시메틸셀룰로스 1 중량％ 및 물 30 중량％를 포함하는 내열성의 밀봉재 페이스트를 이용하여, 상기 다공질 세라믹 부재를 도 4를 참조하며 설명한 방법으로 다수 결속시켜 세라믹 적층체로 만들었다.

(3) 또한, 생성된 세라믹 적층체의 한쪽 말단을 다이아몬드 커터로 세라믹 적층체의 길이 방향에 수직으로 절단하면서 그 절단면의 평탄도가 0.5 mm가 되도록 하였다. 단면의 평탄도는, 단면 방향의 높이를 원 형상의 외주를 따라 8개 지점에서 측정하여 그 측정값의 평균을 산출하고 측정값의 평균과 측정값의 최대값 사이의 차를 구하여 결정하였다. 이때, 평탄화 처리를 실시하지 않은 쪽 단면의 평탄도는 2.5 mm였다.

(4) 이어서, 상기 세라믹 적층체를 길이 방향에 평행하게 다이아몬드 커터로 절단함으로써, 도 2에 나타낸 것과 같은 원기둥 형상의 세라믹 블럭을 제조하였다.

(5) 이어서, 상기 세라믹 블럭의 양쪽 단면 각각에 점착제로서의 열경화성 고무계 점착제를 도포한 PET 필름으로 제조된 보호 필름 (니토 덴꼬사 제조, N0.315)을 접착시켰다. 이때, 상기 보호 필름은 상기 세라믹 블럭의 단면과 동일한 형상을 가지며 1회 접착으로 세라믹 블럭의 단면 전체에 접착시킬 수 있다.

(6) 이어서, 상기 밀봉재 페이스트를 이용하여 상기 세라믹 블럭의 외주에 밀봉재 페이스트 층을 형성시켰다. 또한, 상기 밀봉재 페이스트 층을 120℃에서 건조시켜, 다공질 세라믹 부재 사이 및 세라믹 블럭의 외주에 두께 1.0 mm의 밀봉재 층을 갖는 직경 143.8 mm의 원기둥 형상인 벌집형 구조체를 도 2에 나타낸 벌집형 필터 (20)로서 제조하였다.

(7) 이어서, 생성된 벌집형 구조체의 외주 표면에 레이저 마커로 배기 가스 입구측과 출구측 및 출구측이 평탄화 처리된 것임을 포함하는 정보를 5×5 mm의 QR 코드 (등록상표)로 표시하였다.

또한, 이러한 벌집형 구조체를 10개 제조하였다.

(실시예 2)

실시예 1의 (2) 공정에서 세라믹 적층체를 제조할 때 다공질 세라믹 부재를 그의 한쪽 말단이 정렬되도록 적층시키고 실시예 1의 (3) 공정을 행하지 않았다는 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 하여 벌집형 구조체를 제조하였다.

또한, 다공질 세라믹 부재를 정렬하여 적층시킨 쪽의 단면은 평탄도가 1.0 mm이었고 그 반대측 단면의 평탄도는 2.5 mm였다. 또한, 본 실시예에서는 정렬하여 적층시킨 쪽의 단면을 포함하는 정보를 5×5 mm의 QR 코드 (등록상표)로서 표시하였다.

또한, 이러한 벌집형 구조체를 10개 제조하였다.

(비교예 1)

벌집형 구조체의 외주 표면에 단면에 관한 정보를 표시하지 않았다는 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 하여 벌집형 구조체를 제조하였다.

또한, 이러한 벌집형 구조체를 10개 제조하였다.

실시예 1, 2 및 비교예 1 각각에서 제조한 벌집형 구조체에 대하여 그 외주를 무기 섬유로 제조된 매트로 피복한 후에, 상기 벌집형 구조체를 내연 기관의 배기 통로를 구성하는 배관에 삽입하였다. 이때, 각 예에서 제조한 벌집형 구조체는 평탄화 처리를 실시한 쪽부터 삽입하였다.

이어서, 상기 내연 기관을 1000 시간 동안 연속 가동시켰다.

그 결과, 실시예 1과 2에서 제조한 벌집형 구조체는 10개 모두가 특별한 문제를 일으키지 않고 사용할 수 있었다.

또한, 상기 단계 후의 QR 코드를 카메라로 판독하고 인터넷 등의 전기 통신 회선을 이용하여 제조 회사의 홈 페이지에 접속한 결과, 제조년월일, 제조자 등의 정보를 즉시 확인할 수 있었다. 물론, 이들 정보는 미리 QR 코드로 표시해 두었다.

한편, 비교예 1에서 제조한 벌집형 구조체에서는 10개 중 4개의 벌집형 구조체에서 1000 시간의 연속 가동 후에 매트 부분에서 어긋남이 생겨 덜컥거렸다. 이러한 문제가 발생한 벌집형 구조체를 조사한 결과, 모두가 평탄도가 떨어지는 쪽의 단면부터 삽입된 것이고 또한 평탄도가 뒤떨어져서 비스듬하게 고정되었던 것으로 밝혀졌다.

즉, 문제가 발생한 벌집형 구조체는 모두가 배관으로의 삽입시 방향이 잘못되어 있었다.

(참고예 1 내지 4)

실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 곡률 반경 R이 15 mm (참고예 1), 20 mm (참고예 2), 50 mm (참고예 3), 1400 mm (참고예 4)인 벌집형 구조체를 100개씩 제조하고, 이들 벌집형 구조체의 측면에 15×15 mm의 데이타 매트릭스를 수평 (데이타 매트릭스의 2변이 벌집형 구조체의 길이 방향과 평행한 방향)으로 표시하였다.

또한, 상기 데이타 매트릭스를 덴소사가 시판하는 TL30 GT10B-SM으로 판독하였다.

그 결과, 참고예 1에서는 판독 에러가 발생하였지만 참고예 2 내지 4에서는 모든 데이타를 판독할 수 있었다.

또한, 각 참고예에서의 r/R값은 참고예 1이 1.00, 참고예 2가 0.75, 참고예 3이 0.30, 참고예 4가 0.01이었다.

(참고예 5 내지 7)

10.6×10.6 mm의 데이타 매트릭스를 프린트한 후에 그 프린트 위치를 45°회전시킨 것 (r = 15 mm가 됨) 이외에는 참고예 2 내지 4와 동일한 방식으로 하여 벌집형 구조체에 정보를 표시하였다.

또한, 상기 데이타 매트릭스는 덴소사가 시판하는 TL30 GT10B-SM으로 판독할 때 모두 판독가능했다.

또한, 각 참고예에서의 r/R값은 참고예 5가 0.75, 참고예 6이 0.30, 참고예 7이 0.01이었다.

(참고예 8 내지 10)

15×15 mm의 데이타 매트릭스의 프린트 위치를 45°회전시킨 것 이외에는 참고예 2 내지 4와 동일한 방식으로 하여 벌집형 구조체에 정보를 표시하고 상기 정보를 참고예 1과 동일한 방식으로 하여 판독하였더니, 참고예 8 (r/R = 1.06)에서는 판독 에러가 발생하였다.

또한, 참고예 9 및 10에서는 정보를 판독할 수 있었다. 각 참고예의 r/R값은 참고예 8이 1.06, 참고예 9가 0.42, 참고예 10이 0.02였다.

Claims

다수의 관통 구멍이 벽부를 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있으며, 외주 표면이 곡면인 기둥상의 벌집형 구조체이며, 그의 외주(外周) 표면에 상기 벌집형 구조체의 정보가 2차원 코드로 표시되어 있고, 상기 외주 표면 중 상기 2차원 코드가 표시되어 있는 부위의 곡률 반경을 R, 상기 2차원 코드의 상기 벌집형 구조체 외주 방향으로의 길이를 r로 하였을 때, 0.01 ≤ (r/R) ≤ 0.75를 만족시키는 것을 특징으로 하는 벌집형 구조체.
제1항에 있어서, 상기 정보가 단면에 관한 정보, 제조 이력에 관한 정보, 치수 정밀도에 관한 정보 및 중량에 관한 정보 중 어느 하나인 벌집형 구조체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 다수의 관통 구멍이 벽부를 사이에 두고 길이 방향으로 병설되어 있는 기둥상의 다공질 세라믹 부재가 밀봉재 층을 통해 복수개 결속된 것인 벌집형 구조체.
제3항에 있어서, 상기 관통 구멍에서 한쪽 단부는 밀봉되어 있고 다른 쪽 단부는 개방되어 있으며, 상기 관통 구멍 사이의 격벽은 그 전부 또는 일부가 입자 포집용 필터로서 기능하도록 구성되어 있는 것인 벌집형 구조체.
제4항에 있어서, 한쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍 및 그와 다른 쪽 면의 단부가 밀봉된 관통 구멍의 개구 직경이 서로 상이하거나 각 단면의 개구율이 상이한 것인 벌집형 구조체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벌집형 구조체의 외주 표면에 표시된 단면에 관한 상기 정보가 해당 단면 근처에 표시되어 있는 것인 벌집형 구조체.
제3항에 있어서, 상기 다공질 세라믹에 배기 가스 정화용 촉매가 담지되어 있는 것인 벌집형 구조체.
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