JP2002012472A - Composite material, ceramic composition, oxygen separator, chemical reactor and method of manufacturing composite material - Google Patents

Composite material, ceramic composition, oxygen separator, chemical reactor and method of manufacturing composite material

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JP2002012472A JP2000321786A JP2000321786A JP2002012472A JP 2002012472 A JP2002012472 A JP 2002012472A JP 2000321786 A JP2000321786 A JP 2000321786A JP 2000321786 A JP2000321786 A JP 2000321786A JP 2002012472 A JP2002012472 A JP 2002012472A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material of a mixed conductor dense film and a porous body which has high oxygen permeability and is manufactured easily, and a ceramic composition for the above. SOLUTION: The composite material comprises the porous body of the mixed conductor oxide and a film containing a continuous dense layer of the mixed conductor oxide formed on the porous body. The oxide material consisting of the porous body is compacted at a temperature higher than that of the film. The ceramic composition which is an oxide ion mixed conductor with a perovskite structure is used for the porous body or the thin dense film. The composite material consisted of the above composition is useful for the application such as a permselective separator of oxygen and a diaphragm reactor of partial oxidation of a hydrocarbon for its excellent oxygen permeability, and is manufactured easily.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素の工業的選択
透過・分離プロセス、あるいは炭化水素の部分酸化用隔
膜リアクター等の化学反応装置などに応用される、酸化
物イオン混合伝導体の緻密質連続膜と多孔質体を主要な
構成要素とする複合材料に関するものである。また、本
発明は、この複合材料を構成するのに好適な磁器組成物
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an industrial selective permeation / separation process of oxygen, or a dense mixed oxide ion conductor applied to a chemical reactor such as a membrane reactor for partial oxidation of hydrocarbons. The present invention relates to a composite material having a continuous film and a porous body as main components. The present invention also relates to a porcelain composition suitable for constituting the composite material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、イオン伝導材料を薄膜化し、これ
を用いて工業的に特定成分の分離や精製を行うプロセス
は、著しく進歩・発展している。中でも、大気などの混
合気体から、酸素を選択的に透過させて分離・精製する
プロセスは、医学用途のための小規模な酸素ポンプか
ら、大規模な気体発生・精製プラントにまで適用が期待
されている。また最近では、イオン伝導材料の隔膜で酸
素混合気体と炭化水素ガスとを隔絶し、酸素を選択的に
透過させて炭化水素を部分酸化させる等、いわゆる隔膜
リアクターとしての使用も検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a process of thinning an ion conductive material and industrially separating or purifying a specific component using the thin film has been remarkably advanced and developed. Above all, the process of separating and purifying oxygen by selectively permeating oxygen from air and other gas mixtures is expected to be applied from small-scale oxygen pumps for medical use to large-scale gas generation and purification plants. ing. In recent years, the use of a so-called diaphragm reactor, for example, in which an oxygen-mixed gas and a hydrocarbon gas are separated by a membrane made of an ion-conductive material and oxygen is selectively permeated to partially oxidize hydrocarbons, has been studied.

【0003】この目的に利用できる酸化物イオン伝導性
のセラミックス材料としては、酸素イオンのみを伝える
酸化物イオン伝導体と、酸素イオンと電子又は正孔を同
時に伝える酸化物イオン混合伝導体が知られている。中
でも、酸化物イオン混合伝導体は、材料自体が電子又は
正孔を伝えることができるため、酸素イオンの移動を持
続させるために必要な電荷の補償を、外部電流回路の形
成をしなくても行えるので、酸素分離及び隔膜リアクタ
ーの用途には、より好適であると考えられている。
As an oxide ion conductive ceramic material that can be used for this purpose, an oxide ion conductor that transmits only oxygen ions and an oxide ion mixed conductor that simultaneously transmits oxygen ions and electrons or holes are known. ing. Among them, oxide ion mixed conductors can transmit electrons or holes by themselves, so that the charge necessary to maintain the movement of oxygen ions can be compensated without forming an external current circuit. As such, it is believed to be more suitable for oxygen separation and diaphragm reactor applications.

【0004】即ち、酸化物イオン混合伝導体によって酸
素分離を行うためには、この混合伝導体の両側の酸素ポ
テンシャルを異なるようにするだけでよく、酸素分圧の
高い側から低い側に向かって酸素のみが混合伝導体を透
過し、それ以外のガス成分は混合伝導体を透過できず、
酸素の選択的な透過・分離が行える。隔膜リアクターの
場合も原理は同じであって、炭化水素ガス側の酸素ポテ
ンシャルが低いために混合伝導体を酸素成分が選択的に
透過する。透過してきた酸素成分は炭化水素ガスの酸化
反応により消費されるため、炭化水素ガス側の酸素ポテ
ンシャルは極めて低く維持される。
[0004] That is, in order to perform oxygen separation using an oxide ion mixed conductor, it is only necessary to make the oxygen potentials on both sides of the mixed conductor different, and from the higher oxygen partial pressure side to the lower oxygen partial pressure side. Only oxygen permeates the mixed conductor, other gas components cannot permeate the mixed conductor,
Selective permeation and separation of oxygen can be performed. The principle is the same in the case of the diaphragm reactor, and the oxygen component selectively permeates the mixed conductor because the oxygen potential on the hydrocarbon gas side is low. Since the permeated oxygen component is consumed by the oxidation reaction of the hydrocarbon gas, the oxygen potential on the hydrocarbon gas side is kept extremely low.

【0005】このような酸素の選択的透過・分離プロセ
ス、あるいは隔膜リアクターなどを実用化するために
は、高い酸素イオン伝導性を有する材料が必要であり、
ペロブスカイト型結晶構造を有するいくつかのセラミッ
クス、例えば、特開昭56-92103号公報に開示されている
下記式(a)の磁器組成物、あるいは、特開昭61-21717
号公報に開示されている下記式(b)の磁器組成物など
が有力な候補材料として知られている。この他に、特開
平6-206707号公報においては、下記式(c)で示され
る、極めて広い組成範囲のイオン輸送透過膜が提案され
ている。 [LaxSr(1-x)]CoO3-α(xは0.1〜0.9、αは0〜0.5の範囲)…(a) [La(1-x)Srx][Co(1-y)Fey]O(3-δ) (xは0.1〜1.0、yは0.05〜1.0、δは0.5〜 0の範囲)…(b) AxA'x'A"x"ByB'y'B"y"O3-z (AおよびA"はIUPACによって採用される元素周期 律表による1、2及び3族とf周期のランタナイド族からなる群から選択され、 A'がSr、CaおよびMgからなる群から選択され、またB、B'およびB"がd周期の遷 移金属から選択され、さらに0<x<1、0<x'<1、0<x"<1、0<y<1、0<y'<1、0<y"<1、 x+x'+x"=1、y+y'+y"=1であり、zは組成物の電荷が中性であるときに与えられる 数値)…(c)
In order to put such a selective permeation / separation process of oxygen or a membrane reactor into practical use, a material having high oxygen ion conductivity is required.
Some ceramics having a perovskite type crystal structure, for example, a porcelain composition of the following formula (a) disclosed in JP-A-56-92103, or JP-A-61-21717.
The porcelain composition represented by the following formula (b) and the like disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-163, are known as potential candidate materials. In addition, JP-A-6-206707 proposes an ion transport permeable membrane represented by the following formula (c) and having an extremely wide composition range. [La x Sr (1-x) ] CoO 3-α (x ranges from 0.1 to 0.9, α ranges from 0 to 0.5) ... (a) [La (1-x) Sr x ] [Co (1-y) Fe y ] O (3-δ) (x is in the range of 0.1 to 1.0, y is in the range of 0.05 to 1.0, δ is in the range of 0.5 to 0) ... (b) A x A 'x' A "x" B y B 'y' B "y" O 3-z (A and A "are selected from the group consisting of groups 1, 2, and 3 according to the Periodic Table of the Elements adopted by IUPAC and lanthanides having f periods, where A 'is Sr, Ca and Mg is selected from the group consisting of Mg, and B, B 'and B "are selected from transition metals of d period, and further 0 <x <1, 0 <x'<1, 0 <x"<1, 0 < y <1, 0 <y '<1, 0 <y "<1, x + x' + x" = 1, y + y '+ y "= 1, and z indicates that the charge of the composition is neutral. Numerical value given at some time) ... (c)

【0006】一方、酸素が混合伝導体を透過するときに
律速となる素過程は、混合伝導体の厚さを薄くして行く
につれて、混合伝導体中の拡散過程から(拡散律速)、
混合伝導体の表面における気相との酸素交換反応過程へ
と(表面反応律速)変化する。従って、同一組成の混合
伝導体材料を用いた場合であっても、表面反応律速にな
ってしまうまでの範囲では、厚さを薄くすれば薄くする
ほど酸素の透過量を大きくすることができる。
On the other hand, the elementary process which becomes rate-determining when oxygen passes through the mixed conductor is based on the diffusion process in the mixed conductor (diffusion-determining) as the thickness of the mixed conductor is reduced.
It changes into a process of oxygen exchange reaction with the gas phase at the surface of the mixed conductor (surface reaction rate-limiting). Therefore, even when the mixed conductor materials having the same composition are used, as long as the surface reaction is controlled, the thinner the thickness, the larger the amount of permeation of oxygen can be increased.

【0007】このため実際に酸素分離を行う方法として
は、酸化物イオン混合伝導体を単体のバルクとして用い
るのではなくて、これを緻密質の薄膜として多孔質支持
体上に形成・複合化することの方が有効と考えられてい
る(寺岡ほか、日本セラミックス協会学術論文誌、vol.
97、No.4、pp467-72、1989年)。
For this reason, as a method of actually performing oxygen separation, an oxide ion mixed conductor is not formed as a single bulk, but is formed as a dense thin film on a porous support. (Teraoka et al., The Ceramics Society of Japan, vol.
97, No. 4, pp 467-72, 1989).

【0008】この複合材料の機械的強度は多孔質体部に
よって確保されており、多孔質体は支持体としての機能
を果たしている。また原料ガスから酸素を選択的に透過
・分離する役割は薄膜部分が担っている。なお、本明細
書において薄膜、あるいは連続相が緻密質であるとは、
その膜、あるいは層を通じてのガスのリークが起きない
か、実用上無視できる程度であることを示す。
[0008] The mechanical strength of the composite material is ensured by the porous body portion, and the porous body functions as a support. The role of selectively permeating and separating oxygen from the source gas is played by the thin film portion. Note that in this specification, a thin film or a continuous phase is dense.
It indicates that no gas leaks through the film or layer or that it is practically negligible.

【0009】この多孔質体を形成する材料の条件につい
ては、上記論文で以下の3つが挙げられている。 1)酸化物イオン混合伝導体膜との密着性が良好なこ
と。 2)酸化物イオン混合伝導体膜と反応しないか、反応し
たとしても生成物が酸素透過能を低下させないこと。 3)酸化物イオン混合伝導体膜と熱膨張係数がほぼ等し
いこと。
Regarding the conditions of the material for forming the porous body, the following three are mentioned in the above-mentioned paper. 1) Good adhesion to the oxide ion mixed conductor film. 2) Not reacting with the oxide ion mixed conductor membrane or, even if it reacts, the product does not decrease the oxygen permeability. 3) The thermal expansion coefficient is substantially equal to that of the oxide ion mixed conductor film.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
条件は、混合伝導体膜が健全に多孔質体上に形成できる
ためには不可欠であるが、これら1)〜3)の条件を同
時に満たす材料を見出すことは容易ではない。まず、上
記3)の条件に関連し、酸化物イオン混合伝導体膜の有
力な候補であるCo及び/又はFe含有ペロブスカイトは、
酸化物としては異例に大きな線熱膨張係数を有するとい
う問題がある。例えば、特開平9-235121号公報に開示さ
れている下記式(d)の酸化物と下記式(e)の酸化物
の室温から800℃までの平均線熱膨張係数は、それぞれ
約26ppm/℃と約20ppm/℃であるが、これに対して線熱膨
張係数が大きいことで知られている酸化物のマグネシア
ですら13.4ppm/℃であり(Y.S. Touloukian et al., Th
ermophysical Properties ofMatter vol. 13, IFI/Plen
um)、大きくかけ離れた値である。 (La0.2Sr0.8)(Co0.8Fe0.2)O(3-δ) …(d) (La0.2Sr0.8)(Co0.4Fe 0.4Cu0.2)O(3-δ) …(e) (La1-xSrx)CoO(3-δ) …(f) (La0.6Sr0.4)CoO(3-δ) …(g)
However, the above conditions are indispensable for a mixed conductor film to be formed on a porous body in a sound manner, but materials satisfying these conditions 1) to 3) at the same time. Is not easy to find. First, in connection with the above condition 3), Co and / or Fe-containing perovskite, which is a promising candidate for an oxide ion mixed conductor membrane,
The oxide has a problem that it has an unusually large coefficient of linear thermal expansion. For example, the average linear thermal expansion coefficient of the oxide of the following formula (d) and the oxide of the following formula (e) disclosed in JP-A-9-235121 from room temperature to 800 ° C. is about 26 ppm / ° C., respectively. And about 20 ppm / ° C, whereas even oxide magnesia, which is known to have a large coefficient of linear thermal expansion, is 13.4 ppm / ° C (YS Touloukian et al., Th
ermophysical Properties of Matter vol. 13, IFI / Plen
um), which are greatly different values. (La 0.2 Sr 0.8 ) (Co 0.8 Fe 0.2 ) O (3-δ) ... (d) (La 0.2 Sr 0.8 ) (Co 0.4 Fe 0.4 Cu 0.2 ) O (3-δ) ... (e) (La 1- x Sr x ) CoO (3-δ) ... (f) (La 0.6 Sr 0.4 ) CoO (3-δ) ... (g)

【0011】また、ペロブスカイト型酸化物は他の酸化
物材料との共存性が低く、上記2)の条件も材料の選択
に大きな制限を与える。例えば、代表的な酸化物材料で
あるアルミナやジルコニアなどを支持体とし、この上に
上記式(f)の酸化物などを薄膜として焼結しようとす
ると、ペロブスカイト中のアルカリ土類元素が引き抜か
れて膜が分解してしまったり、ペロブスカイト中に支持
体からカチオンが固溶して酸素透過速度が大きく低下す
る問題を生じる。
In addition, the perovskite-type oxide has low coexistence with other oxide materials, and the condition 2) also greatly restricts the choice of material. For example, when a typical oxide material such as alumina or zirconia is used as a support and an oxide of the above formula (f) is sintered as a thin film thereon, the alkaline earth element in the perovskite is extracted. This causes a problem that the membrane is decomposed, and cations form a solid solution from the support in the perovskite, and the oxygen permeation rate is greatly reduced.

【0012】このような問題を回避するために、寺岡ら
は上記の論文において、イオン混合伝導体膜と同一の磁
器組成物で多孔質体を作製することを提案しており、別
の文献(寺岡ほか、日本セラミックス協会学術論文誌、
vol.97、No.5、pp533-38、1989年)においては、多孔質
体と混合伝導体膜が共に上記式(g)の酸化物である複
合体を試作している。
In order to avoid such a problem, Teraoka et al. Proposed in the above-mentioned paper to produce a porous body with the same porcelain composition as the ion-mixed conductor film, and another literature ( Teraoka et al., The Ceramic Society of Japan
vol. 97, No. 5, pp. 533-38, 1989), a composite in which the porous body and the mixed conductor film are both oxides of the above formula (g) is being experimentally manufactured.

【0013】この他の酸素分離に関する公開特許や論文
においては、多孔質体の材料は、上記の条件の1)〜
3)を満たすものならばいかなるものでもよいとされて
いる場合が多い。しかしながら、多孔質体上に混合伝導
体の緻密質膜を形成して複合材料まで作製している例は
少なく、特開平8-276112号公報に開示されているよう
に、複合材料の試作を行っている場合でも、多孔質体は
やはり混合伝導体の緻密質膜と同一組成としている。こ
のように、従来技術においての多孔質体は、求められる
厳しい条件を満たすために、事実上、混合伝導体膜と同
じ組成とせざるを得ない状況にあった。
In other published patents and papers relating to oxygen separation, the material of the porous body is determined based on the above conditions 1) to 1).
In many cases, anything that satisfies 3) may be used. However, there are few examples in which a composite conductor is formed by forming a dense film of a mixed conductor on a porous body, and as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-276112, a trial production of a composite material is performed. Even in such a case, the porous body still has the same composition as the dense film of the mixed conductor. As described above, the porous body in the prior art had to be practically forced to have the same composition as the mixed conductor film in order to satisfy the required severe conditions.

【0014】一方、多孔質体と混合伝導体膜を同一の組
成とした場合、多孔質体と膜の焼結性は同じである。こ
の条件では、ガスのリークがない混合伝導体膜、即ち、
密度が高く緻密な膜を多孔質体の上に焼結法などによっ
て形成しようとすると、膜の形成過程で多孔質体の緻密
化も同時に起こってしまい、多孔質体の気孔率が低下し
てしまう。多孔質体の気孔率が低下すると、多孔質体の
中のガスの透過速度が低下し、複合体の酸素分離の性能
が低下する問題を生じる。
On the other hand, when the porous body and the mixed conductor film have the same composition, the sinterability of the porous body and the film is the same. Under this condition, a mixed conductor film without gas leakage, that is,
If a dense and dense film is to be formed on a porous body by sintering or the like, the porous body will be densified at the same time during the film formation process, and the porosity of the porous body will decrease. I will. When the porosity of the porous body is reduced, the gas permeation rate in the porous body is reduced, which causes a problem that the oxygen separation performance of the composite is reduced.

【0015】一方、多孔質体の気孔率の低下を避けるた
めに、膜の焼成温度を低下させたり、焼成時間を短くし
たりすると、混合伝導体膜が十分に緻密化できなくな
る。この場合、酸素分離過程で供給ガス成分が膜部をリ
ークし、分離された酸素に原料のガスが混入してしま
い、得られる酸素の純度が低下するなどの問題が生じ
る。
On the other hand, if the firing temperature of the film is lowered or the firing time is shortened in order to avoid a decrease in the porosity of the porous body, the mixed conductor film cannot be sufficiently densified. In this case, during the oxygen separation process, the supply gas component leaks through the membrane portion, and the raw material gas is mixed with the separated oxygen, resulting in a problem such as a decrease in the purity of the obtained oxygen.

【0016】このように多孔質体と混合伝導体膜を同一
の材料で形成する方法では、酸素分離速度の高い複合材
料を製造するのは困難であったり、製造できたとしても
その製造条件の範囲が極めて狭いものとなる。混合伝導
性材料の緻密質膜と、多孔質体とを組み合わせた酸素分
離用及び隔膜リアクター用複合材料の製造に際し、この
ような技術課題があることを本発明の出願以前に開示し
た例は本発明者らの調査した範囲では皆無であり、従っ
てその解決策も知られていない。
In the method of forming the porous body and the mixed conductor film from the same material as described above, it is difficult to manufacture a composite material having a high oxygen separation rate. The range is extremely narrow. In the production of a composite material for oxygen separation and a diaphragm reactor combining a dense membrane of a mixed conductive material and a porous body, examples disclosed prior to the filing of the present invention show that there is such a technical problem. There is nothing in the scope of the inventors' investigation, and therefore no solution is known.

【0017】以上は、混合伝導体隔膜を利用する、酸素
の選択的透過・分離プロセス用材料及び炭化水素の部分
酸化等の隔膜リアクター用材料に共通の技術課題である
が、隔膜リアクター用の材料に関しては、これらに加
え、炭化水素ガス側雰囲気が低酸素委分圧となる結果、
時として隔膜及び/又は多孔質支持体を構成する混合伝
導体材料が還元されて体積変化を生じるために、クラッ
クを発生し、甚だしい場合には破壊するという問題があ
る。それ故、隔膜プロセスを利用する化学反応装置(隔
膜リアクター)用の混合伝導体材料は低酸素分圧下での
破壊耐性(耐還元性)にも優れている必要がある。このよ
うな課題はイオン導電体隔膜を利用する固体酸化物燃料
電池の分野では良く知られているが、混合伝導体を利用
する本分野ではまだ充分には検討されていない。例え
ば、U.Balachandranらは、ペロブスカイト型の結晶構造
を有するLa0.2Sr0.8Fe0.2Co0.8Ox組成の材料はメタンの
部分酸化条件で破壊するが、結晶構造が非ペロブスカイ
ト型でSrCo0.5FeOx組成の材料は耐還元性に優れてお
り、メタンの部分酸化用隔膜として破壊することなく長
時間使用できたと報告している(U.Balachandran et a
l., Applied Catalysis A :General, vol.133(1995)19-
29)。しかし、ペロブスカイト型結晶構造を有する混合
伝導体の耐還元性を結晶構造を変えることなく向上させ
る方策について本発明の出願以前に開示した例は、本発
明者らの調査した範囲では皆無であった。
The above is a technical problem common to materials for a selective permeation / separation process of oxygen and a material for a membrane reactor such as partial oxidation of hydrocarbons utilizing a mixed conductor membrane. With regard to these, in addition to these, the hydrocarbon gas side atmosphere becomes a low oxygen partial pressure,
In some cases, the mixed conductor material constituting the diaphragm and / or the porous support is reduced to cause a volume change, which causes a problem that a crack is generated and, in an extreme case, destroyed. Therefore, a mixed conductor material for a chemical reaction device (diaphragm reactor) utilizing a diaphragm process needs to have excellent fracture resistance (reduction resistance) under a low oxygen partial pressure. Such problems are well known in the field of solid oxide fuel cells utilizing ionic conductor membranes, but have not yet been fully explored in this field utilizing mixed conductors. For example, U. Balachandran et al., La 0.2 Sr 0.8 Fe 0.2 Co 0.8 O x material having a perovskite type crystal structure breaks under the partial oxidation condition of methane, but the crystal structure is non-perovskite type and SrCo 0.5 FeO x It is reported that the material of the composition had excellent resistance to reduction and could be used for a long time without breaking as a diaphragm for partial oxidation of methane (U. Balachandran et a.
l., Applied Catalysis A: General, vol.133 (1995) 19-
29). However, there was no example disclosed before the filing of the present invention regarding a measure for improving the reduction resistance of a mixed conductor having a perovskite type crystal structure without changing the crystal structure, within the scope of the present inventors' investigation. .

【0018】本発明の目的は、酸素分離及び隔膜リアク
ター分野において多孔質体に求められる上記1)〜3)
の条件を満たすために、多孔質体を緻密質連続膜と同一
の材料で形成せざるをえない従来技術においては避けら
れなかった、酸素の透過速度の高い複合材料の製造が困
難という問題の解決方法を提供し、かつ、前記問題解決
に好適な新しい磁器組成物を提供することである。ま
た、本発明の目的は、また、前記磁器組成物のうち耐還
元性の特に優れた範囲を示し、隔膜リアクター用途に特
に好適な材料を提供することである。
An object of the present invention is to provide a porous body in the fields of oxygen separation and membrane reactors, which is required for the above-mentioned 1) to 3).
In order to satisfy the condition, the porous body must be formed of the same material as the dense continuous film. In the prior art, it is inevitable in the prior art that the production of a composite material having a high oxygen permeation rate is difficult. An object of the present invention is to provide a solution and a new porcelain composition suitable for solving the problem. Another object of the present invention is to provide a material which exhibits a particularly excellent range of reduction resistance among the porcelain compositions and is particularly suitable for diaphragm reactor applications.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の複合材料は、混
合伝導性多孔質酸化物を有して成る多孔質体部と、当該
多孔質体部の上に形成された混合伝導性酸化物の緻密質
連続層を含む膜部から構成され、前記多孔質体部を構成
する酸化物材料の緻密化温度が前記膜部の材料の緻密化
温度よりも高い。
According to the present invention, there is provided a composite material comprising a porous body having a mixed conductive porous oxide, and a mixed conductive oxide formed on the porous body. Wherein the densification temperature of the oxide material constituting the porous body portion is higher than the densification temperature of the material of the film portion.

【0020】本発明の複合材料の一態様例においては、
前記多孔質体部の気孔率が20%以上80%以下の範囲であ
り、前記緻密質連続層の厚さが10μm以上1mm以下であ
る。
In one embodiment of the composite material of the present invention,
The porosity of the porous body is in the range of 20% to 80%, and the thickness of the dense continuous layer is 10 μm to 1 mm.

【0021】本発明の磁器組成物は、ペロブスカイト型
結晶構造を有する酸化物イオン混合伝導体であって、組
成が下記の一般式(式1)で表される磁器組成物であ
る。 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) ・・・(式1) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFe又はCoを必ず含んで
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Crと
Gaのモル数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%
以下。B'はNb、Ta、Ti、及びZrの中からNb又はTaを必ず
含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ
で、TiとZrのモル数の和が全B'元素のモル数yに対し0%
以上20%以下。B''はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ば
れる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.
8≦a≦1、0<x、0<y≦0.5、0≦z≦0.2、0.98≦x+y+z≦1.
02、δは電荷中性条件を満たすように決まる値。)
The porcelain composition of the present invention is a mixed oxide ion conductor having a perovskite crystal structure, and has a composition represented by the following general formula (Formula 1). [Ln 1-a A a ] [B x B ′ y B ″ z ] O (3-δ) (1) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of at least one element selected from Co, Fe, Cr, and Ga, which always contains Fe or Co.
The sum of the number of moles of Ga is 0% or more and 20% of the number of moles x of all B elements
Less than. B ′ is one or a combination of two or more elements necessarily including Nb or Ta from among Nb, Ta, Ti, and Zr, and the sum of the number of moles of Ti and Zr is the mole of all B ′ elements. 0% for number y
More than 20%. B ″ is one or a combination of two or more elements selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg. However, 0.
8 ≦ a ≦ 1, 0 <x, 0 <y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.
02 and δ are values determined to satisfy the charge neutral condition. )

【0022】本発明の磁器組成物の一態様例において
は、前記(式1)において、BはCo、Fe、Cr、及びGaの中
からFeを必ず含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の
組み合わせで、Coのモル数がFeのモル数に対し0%以上1
0%以下、かつCrとGaモル数の和が全B元素のモル数xに
対し0%以上20%以下、B''はZn、Li、Mgの中から選ばれ
る1種又は2種以上の元素の組み合わせである。
In one embodiment of the porcelain composition of the present invention, in the above (Formula 1), B is at least one selected from Co, Fe, Cr and Ga, which always contains Fe. In the combination of elements, the mole number of Co is 0% or more 1
0% or less, and the sum of the number of moles of Cr and Ga is 0% or more and 20% or less based on the number of moles x of all B elements, and B ″ is one or more kinds selected from Zn, Li, and Mg. It is a combination of elements.

【0023】本発明の複合材料の一態様例においては、
前記多孔質体部がペロブスカイト型結晶構造を有する酸
化物イオン混合伝導体であって、組成が下記の一般式
(式1)で表される磁器組成物よりなる。 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) ・・・(式1) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFe又はCoを必ず含んで
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Crと
Gaのモル数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%
以下。B'はNb、Ta、Ti、及びZrの中からNb又はTaを必ず
含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ
で、TiとZrのモル数の和が全B'元素のモル数yに対し0%
以上20%以下。B''はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ば
れる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.
8≦a≦1、0<x、0<y≦0.5、0≦z≦0.2、0.98≦x+y+z≦1.
02、δは電荷中性条件を満たすように決まる値。)
In one embodiment of the composite material of the present invention,
The porous body is a mixed oxide ion conductor having a perovskite crystal structure, and has a porcelain composition represented by the following general formula (Formula 1). [Ln 1-a A a ] [B x B ′ y B ″ z ] O (3-δ) (1) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of at least one element selected from Co, Fe, Cr, and Ga, which always contains Fe or Co.
The sum of the number of moles of Ga is 0% or more and 20% of the number of moles x of all B elements
Less than. B ′ is one or a combination of two or more elements necessarily including Nb or Ta from among Nb, Ta, Ti, and Zr, and the sum of the number of moles of Ti and Zr is the mole of all B ′ elements. 0% for number y
More than 20%. B ″ is one or a combination of two or more elements selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg. However, 0.
8 ≦ a ≦ 1, 0 <x, 0 <y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.
02 and δ are values determined to satisfy the charge neutral condition. )

【0024】本発明の複合材料の一態様例においては、
前記(式1)において、BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からF
eを必ず含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み
合わせで、Coのモル数がFeのモル数に対し0%以上10%
以下、かつCrとGaモル数の和が全B元素のモル数xに対し
0%以上20%以下、B''はZn、Li、Mgの中から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせである。
In one embodiment of the composite material of the present invention,
In the above (Equation 1), B is F among Co, Fe, Cr, and Ga.
e is one or a combination of two or more elements always selected, and the mole number of Co is 0% or more and 10% or more of the mole number of Fe.
Below, and the sum of the number of moles of Cr and Ga is the number of moles x of all B elements
0% or more and 20% or less, B ″ is selected from Zn, Li, Mg 1
A species or a combination of two or more elements.

【0025】本発明の複合材料の一態様例においては、
前記緻密質連続層が下記の一般式(式2)で表される組
成の混合伝導性酸化物セラミックスである。 [Ln1-aAa][BxB'y]O (3-δ) ・・・(式2) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはFe及びCoの中から選ばれる1種又は2種の元素の組
み合わせ。B'はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.8≦a≦
1、0<x、0≦y≦0.2、0.98≦x+y≦1.02、δは電荷中性条
件を満たすように決まる値。)
In one embodiment of the composite material of the present invention,
The dense continuous layer is a mixed conductive oxide ceramic having a composition represented by the following general formula (Formula 2). [Ln 1-a A a ] [B x B ' y ] O (3-δ) (2) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of one or two elements selected from Fe and Co. B 'is 1 selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg
A species or a combination of two or more elements. Where 0.8 ≦ a ≦
1, 0 <x, 0 ≦ y ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y ≦ 1.02, and δ are values determined to satisfy the charge neutrality condition. )

【0026】本発明の複合材料の一態様例においては、
前記緻密質連続層がペロブスカイト型結晶構造を有する
酸化物イオン混合伝導体であって、組成が下記の一般式
(式1)で表される磁器組成物である。 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) ・・・(式1) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFe又はCoを必ず含んで
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Crと
Gaのモル数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%
以下。B'はNb、Ta、Ti、及びZrの中からNb又はTaを必ず
含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ
で、TiとZrのモル数の和が全B'元素のモル数yに対し0%
以上20%以下。B''はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ば
れる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.
8≦a≦1、0<x、0<y≦0.5、0≦z≦0.2、0.98≦x+y+z≦1.
02、δは電荷中性条件を満たすように決まる値。)
In one embodiment of the composite material of the present invention,
The dense continuous layer is a mixed oxide ion conductor having a perovskite-type crystal structure, and is a porcelain composition represented by the following general formula (Formula 1). [Ln 1-a A a ] [B x B ′ y B ″ z ] O (3-δ) (1) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of at least one element selected from Co, Fe, Cr, and Ga, which always contains Fe or Co.
The sum of the number of moles of Ga is 0% or more and 20% of the number of moles x of all B elements
Less than. B ′ is one or a combination of two or more elements necessarily including Nb or Ta from among Nb, Ta, Ti, and Zr, and the sum of the number of moles of Ti and Zr is the mole of all B ′ elements. 0% for number y
More than 20%. B ″ is one or a combination of two or more elements selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg. However, 0.
8 ≦ a ≦ 1, 0 <x, 0 <y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.
02 and δ are values determined to satisfy the charge neutral condition. )

【0027】本発明の複合材料の一態様例においては、
前記(式1)において、BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からF
eを必ず含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み
合わせで、Coのモル数がFeのモル数に対し0%以上10%
以下、かつCrとGaモル数の和が全B元素のモル数xに対し
0%以上20%以下、B''はZn、Li、Mgの中から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせである。
In one embodiment of the composite material of the present invention,
In the above (Equation 1), B is F among Co, Fe, Cr, and Ga.
e is one or a combination of two or more elements always selected, and the mole number of Co is 0% or more and 10% or more of the mole number of Fe.
Below, and the sum of the number of moles of Cr and Ga is the number of moles x of all B elements
0% or more and 20% or less, B ″ is selected from Zn, Li, Mg 1
A species or a combination of two or more elements.

【0028】本発明の複合材料の一態様例においては、
前記緻密質連続層が、ペロブスカイト型結晶構造を有す
る酸化物イオン混合伝導体で、組成が下記の一般式(式
1)で表される磁器組成物であって、NbおよびTaの含有
量の和が、前記多孔質体中のNbおよびTaの含有量の和よ
り少ない。 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) ・・・(式1) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFe又はCoを必ず含んで
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Crと
Gaのモル数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%
以下。B'はNb、Ta、Ti、及びZrの中からNb又はTaを必ず
含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ
で、TiとZrのモル数の和が全B'元素のモル数yに対し0%
以上20%以下。B''はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ば
れる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.
8≦a≦1、0<x、0<y≦0.5、0≦z≦0.2、0.98≦x+y+z≦1.
02、δは電荷中性条件を満たすように決まる値。)
In one embodiment of the composite material of the present invention,
The dense continuous layer is a mixed oxide ion conductor having a perovskite-type crystal structure, and is a porcelain composition represented by the following general formula (Formula 1), wherein the sum of the contents of Nb and Ta is Is less than the sum of the contents of Nb and Ta in the porous body. [Ln 1-a A a ] [B x B ′ y B ″ z ] O (3-δ) (1) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of at least one element selected from Co, Fe, Cr, and Ga, which always contains Fe or Co.
The sum of the number of moles of Ga is 0% or more and 20% of the number of moles x of all B elements
Less than. B ′ is one or a combination of two or more elements necessarily including Nb or Ta from among Nb, Ta, Ti, and Zr, and the sum of the number of moles of Ti and Zr is the mole of all B ′ elements. 0% for number y
More than 20%. B ″ is one or a combination of two or more elements selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg. However, 0.
8 ≦ a ≦ 1, 0 <x, 0 <y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.
02 and δ are values determined to satisfy the charge neutral condition. )

【0029】本発明の複合材料の一態様例においては、
前記(式1)において、BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からF
eを必ず含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み
合わせで、Coのモル数がFeのモル数に対し0%以上10%
以下、かつCrとGaモル数の和が全B元素のモル数xに対し
0%以上20%以下、B''はZn、Li、Mgの中から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせである。
In one embodiment of the composite material of the present invention,
In the above (Equation 1), B is F among Co, Fe, Cr, and Ga.
e is one or a combination of two or more elements always selected, and the mole number of Co is 0% or more and 10% or more of the mole number of Fe.
Below, and the sum of the number of moles of Cr and Ga is the number of moles x of all B elements
0% or more and 20% or less, B ″ is selected from Zn, Li, Mg 1
A species or a combination of two or more elements.

【0030】本発明の酸素の分離装置は、上記の複合材
料を有する。また、本発明の酸素の分離装置は、上記の
磁器組成物を有する。
The oxygen separation apparatus of the present invention has the above-mentioned composite material. Further, an oxygen separation device of the present invention has the above-described porcelain composition.

【0031】本発明の化学反応装置は、上記の複合材料
を有する。また、本発明の化学反応装置は、上記の磁器
組成物を有する。
The chemical reaction device of the present invention has the above-mentioned composite material. Further, a chemical reaction device of the present invention has the above-described porcelain composition.

【0032】本発明の複合材料の製造方法は、混合伝導
性多孔質酸化物を有して成る多孔質体部を、当該多孔質
体部の上に形成する混合伝導性酸化物の緻密質連続層の
焼成温度より高温で焼成し、前記多孔質体部上に緻密質
連続層を含む膜部を形成する。
In the method for producing a composite material according to the present invention, the porous body portion having the mixed conductive porous oxide is formed by forming the mixed conductive oxide layer on the porous body portion in a dense continuous state. Baking at a temperature higher than the baking temperature of the layer to form a film portion including a dense continuous layer on the porous body portion.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】発明者は、多孔質体を緻密質膜と
同一の材料で形成すると、酸素の透過速度の高い複合材
料の製造が困難となる問題について検討する中で、従来
ほとんど検討されていなかった、複合材料を構成する個
々の材料の緻密化に必要な温度について着目した。そし
て、多孔質体を構成する酸化物材料の緻密化温度が、膜
部材料の緻密化温度よりも十分に高いと、膜部の形成過
程においても多孔質体の気孔率の低下が起き難く、酸素
の透過速度の高い複合材料を容易に製造できることを見
出した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The inventors of the present invention have studied the problem that it is difficult to produce a composite material having a high oxygen permeation rate when the porous body is formed of the same material as the dense membrane. Attention was paid to the temperature required for densification of each material constituting the composite material, which has not been performed. Then, when the densification temperature of the oxide material constituting the porous body is sufficiently higher than the densification temperature of the film part material, the porosity of the porous body hardly decreases even in the process of forming the film part, It has been found that a composite material having a high oxygen transmission rate can be easily produced.

【0034】このような複合材料を作製する上では、以
下の条件を満たす磁器組成物が多孔質体の材料として有
効である。 1)緻密化温度が高い。 2)酸化物イオン混合伝導体膜との密着性が良好であ
る。 3)酸化物イオン混合伝導体膜と反応しないか、反応し
たとしても生成物が酸素透過能を低下させない。 4)酸化物イオン混合伝導体膜と熱膨張係数がほぼ等し
い。 5)酸素透過速度が高い。 これらの条件の内、5)の酸素透過速度が多孔質体にお
いても重要となる。これは、以下の理由による。
In producing such a composite material, a porcelain composition satisfying the following conditions is effective as a material for the porous body. 1) High densification temperature. 2) Good adhesion to the oxide ion mixed conductor film. 3) It does not react with the oxide ion mixed conductor membrane, or even if it reacts, the product does not decrease the oxygen permeability. 4) The thermal expansion coefficient is almost equal to that of the oxide ion mixed conductor film. 5) High oxygen permeation rate. Among these conditions, the oxygen permeation rate 5) is also important for the porous body. This is for the following reason.

【0035】即ち、酸素透過速度の高い混合伝導体は、
高い酸素イオン伝導性と共に、高い表面交換反応速度を
有しており、気相の酸素と固相の酸素イオンの間の交換
反応が速い。このような材料が多孔質体として混合伝導
性の緻密質膜と接している場合、多孔質体の有する大き
な表面積によって、緻密質膜表面での酸素の交換反応が
促進される効果が期待される。この結果、同じ混合伝導
体材料を緻密質膜に用いる場合であっても、多孔質体材
料の酸素透過速度が高いと、より酸素分離特性の高い複
合材料を得ることができるのである。
That is, a mixed conductor having a high oxygen permeation rate is
It has a high surface exchange reaction rate with high oxygen ion conductivity, and the exchange reaction between oxygen in the gas phase and oxygen ions in the solid phase is fast. When such a material is in contact with a mixed conductive dense membrane as a porous body, the effect of promoting the exchange reaction of oxygen on the surface of the dense membrane is expected due to the large surface area of the porous body. . As a result, even when the same mixed conductor material is used for the dense membrane, a composite material having higher oxygen separation characteristics can be obtained if the porous material has a high oxygen permeation rate.

【0036】上記の磁器組成物の条件の中で、次に発明
者が注目したのは、酸化物イオン混合伝導体膜と線熱膨
張係数がほぼ等しくなくてはいけないという点である。
前述のとおり、混合伝導体膜の候補材の線熱膨張係数
は、いずれも、20〜25ppm/℃と酸化物材料としては異例
に大きい。検討の結果、結局これと同じぐらい大きな熱
膨張係数を持つ酸化物材料としては、BサイトにCo及び
/又はFeを含むペロブスカイト型酸化物が適することを
見出した。
Among the conditions of the above-mentioned porcelain composition, the inventor paid attention next to the fact that the linear thermal expansion coefficient of the oxide ion mixed conductor film must be substantially equal to that of the oxide ion mixed conductor film.
As described above, the linear thermal expansion coefficients of the candidate materials for the mixed conductor film are all 20 to 25 ppm / ° C., which is unusually large as an oxide material. As a result of investigation, it has been found that a perovskite oxide containing Co and / or Fe at the B site is suitable as an oxide material having a thermal expansion coefficient as large as this.

【0037】しかしながら、BサイトにCo及び/又はFe
を含むペロブスカイト型酸化物であっても、温度や酸素
雰囲気によって、結晶構造が立方晶からJCPDS No.40-10
18に示されている六方晶に変化してしまう場合があり、
この構造変化が起きると熱膨張係数は大きく低下して、
多孔質体材料として不適になってしまうことも見出し
た。
However, Co and / or Fe is added to the B site.
Depending on the temperature and oxygen atmosphere, even perovskite-type oxides can change the crystal structure from cubic to JCPDS No. 40-10.
It may change to hexagonal as shown in 18,
When this structural change occurs, the coefficient of thermal expansion drops significantly,
It has also been found that it becomes unsuitable as a porous material.

【0038】これらの知見に基づき、BサイトにCo及び
/又はFeを含むペロブスカイト型の酸化物で、緻密化温
度が高く、ペロブスカイト型構造が薄膜の形成温度から
室温までの広い温度範囲、さらに、複合材料が使用され
る時にさらされる広い範囲の酸素分圧でも安定な材料の
探索を鋭意進めた。
Based on these findings, a perovskite-type oxide containing Co and / or Fe at the B site has a high densification temperature, and the perovskite-type structure has a wide temperature range from the temperature at which a thin film is formed to room temperature. We have sought to find a material that is stable over a wide range of oxygen partial pressures when composite materials are used.

【0039】その結果、(1)ペロブスカイトのBサイト
に、CoやFeに加えて、Nb及び/又はTaを含有させること
により、ペロブスカイト型構造をより安定化させること
ができると共に、焼成温度を大幅に高温化でき、熱処理
しても気孔率の低下が起きにくい多孔体が得られる、
(2)Co及び/又はFeの一部をCr及び/又はGaにより、Nb
及び/又はTaの一部をTi及び/又はZrにより置換しても
その総置換量が限界値以下であれば結晶構造、熱膨張係
数、焼成温度高温化等の前記材料特性が大きく変わるこ
とはない、(3)Co、Fe、Nb、及びTaの一部をCu、Ni、Z
n、Li、Mgにより置換してもその総置換量が限界値以下
であれば、先と同様に、結晶構造、熱膨張係数、焼成温
度高温化等の前記材料特性が大きく変わることがないば
かりか、酸素透過性能が向上する、(4)Cu及びNiを含ま
ず、Co含有量がある限界値以下の組成範囲は耐還元性に
特に優れる、ことを見出した。
As a result, (1) by adding Nb and / or Ta in addition to Co and Fe to the B site of perovskite, the perovskite structure can be further stabilized, and the firing temperature can be greatly reduced. To obtain a porous body that can be heated to a high temperature and that does not easily cause a decrease in porosity even after heat treatment.
(2) A part of Co and / or Fe is converted to Nb by Cr and / or Ga.
Even if a part of Ta and / or Ta is replaced by Ti and / or Zr, the material properties such as crystal structure, coefficient of thermal expansion, firing temperature and the like are not significantly changed if the total replacement amount is below a limit value. No, (3) Co, Fe, Nb, and part of Ta are Cu, Ni, Z
If the total substitution amount is equal to or less than the limit value even if n, Li, and Mg are substituted, the same as above, the crystal structure, the coefficient of thermal expansion, the material properties such as high firing temperature are not significantly changed. It was also found that (4) a composition range that does not contain Cu and Ni and has a Co content below a certain limit value is particularly excellent in reduction resistance, in which oxygen permeability is improved.

【0040】また、この多孔体の上に酸素透過性混合伝
導体の緻密質膜を形成すると、熱膨張係数のマッチング
がよく、膜の密着性も良好で、なおかつ、膜のイオン伝
導度を低下させるような反応も起きず、極めて優れた多
孔質体であることを確認した。
When a dense film of an oxygen-permeable mixed conductor is formed on the porous body, the thermal expansion coefficient is well matched, the adhesion of the film is good, and the ionic conductivity of the film is reduced. No such reaction occurred, and it was confirmed that the porous body was extremely excellent.

【0041】さらに、この多孔質体用に開発した磁器組
成物が混合伝導体であって、これによって緻密質なバル
クを作製して酸素透過速度を評価すると、酸素分離用の
混合伝導体膜の代表的な材料、例えば、前記式(f)の
酸化物と比較して、同等以上の高い酸素透過速度を有し
ていることが確認された。この結果は、本発明の磁器組
成物が多孔質体材料としてだけでなく、緻密質膜材料と
しても有用であることを示している。そこで、上記の磁
器組成物で作製した多孔質体と組み合わせて、酸素分離
性能の高い複合材料が得られる緻密質膜の材料を検討
し、本発明を完成させるに至った。
Further, the porcelain composition developed for the porous body is a mixed conductor, and a dense bulk is manufactured using the mixed conductor to evaluate the oxygen permeation rate. It was confirmed that the material has a high oxygen permeation rate equal to or higher than that of a typical material, for example, the oxide of the formula (f). This result indicates that the porcelain composition of the present invention is useful not only as a porous material but also as a dense film material. Therefore, the present inventors have studied a material for a dense membrane capable of obtaining a composite material having high oxygen separation performance in combination with the porous body made of the above-described porcelain composition, and have completed the present invention.

【0042】本発明の提供する複合材料において、多孔
質体部は混合伝導性酸化物によって構成され、気孔率
が、好ましくは、20%以上、80%以下、より好ましく
は、40%以上、60%以下の範囲である。この多孔質体の
気孔率の範囲は、酸素分離過程で多孔質体部がガス透過
の抵抗とならぬ条件と、複合材料の機械的強度が健全に
保たれる条件から決定される。多孔質体の気孔率は、
{100 - 相対かさ密度(%)}によって計算されるが、こ
の相対かさ密度は、多孔質体のかさ密度を理論密度で除
したものである。多孔質体のかさ密度は、円盤や円柱、
あるいは、板といった単純形状の多孔質体の場合、支持
体の外形サイズを測定して体積を求め、重量を除すこと
によって簡便に求められる。
In the composite material provided by the present invention, the porous body portion is composed of a mixed conductive oxide and has a porosity of preferably 20% or more and 80% or less, more preferably 40% or more and 60% or less. % Or less. The range of the porosity of the porous body is determined by the conditions under which the porous body does not become a gas permeation resistance during the oxygen separation process and the conditions under which the mechanical strength of the composite material is kept healthy. The porosity of the porous body is
Calculated by {100-relative bulk density (%)}, which is the bulk density of the porous body divided by the theoretical density. The bulk density of the porous body
Alternatively, in the case of a porous body having a simple shape such as a plate, it can be easily obtained by measuring the outer size of the support, obtaining the volume, and dividing the weight.

【0043】多孔質体の気孔率は、多孔質体材料の組
成、混合する樹脂の量と種類、成形条件、さらには、焼
成温度などによって変化させることができる。混合する
樹脂量を増やしたり、成型時の圧力を低くしたり、多孔
質体の焼成温度を低くすることにより、多孔質体の気孔
率を高めることができる。
The porosity of the porous body can be changed by the composition of the porous body material, the amount and type of the resin to be mixed, the molding conditions, and the firing temperature. The porosity of the porous body can be increased by increasing the amount of resin to be mixed, lowering the pressure during molding, or lowering the firing temperature of the porous body.

【0044】この多孔質体の上に形成する膜部の混合伝
導体の緻密質連続膜の厚さは、酸素の分離速度や気体の
選択性などを低下させない厚みであればいずれでもよい
が、10μm以上、1mm以下の範囲が好ましい。緻密質膜の
厚みをこれより厚くすると、この複合材料によって分離
できる酸素量が低下することがある。また、厚みをこの
範囲を外れて薄くすると、ガスリークのない緻密質膜を
形成するのが困難になると共に、膜の強度が低下して壊
れやすくなり、複合材料を酸素分離に使用している最中
に気体の選択性が低下するなどの問題を生じることもあ
る。
The thickness of the dense continuous film of the mixed conductor of the film portion formed on the porous body may be any thickness as long as the separation rate of oxygen and the selectivity of gas are not reduced. A range of 10 μm or more and 1 mm or less is preferable. If the thickness of the dense membrane is larger than this, the amount of oxygen that can be separated by the composite material may decrease. If the thickness is reduced outside this range, it is difficult to form a dense film without gas leak, and the strength of the film is reduced and the film is easily broken. In some cases, problems such as a decrease in gas selectivity may occur.

【0045】多孔質体と緻密質連続膜の材料の組み合わ
せを決定するには、本発明のポイントである、材料の緻
密化温度の関係に留意することが重要である。具体的に
は、多孔質体の緻密化温度は、緻密質膜のそれよりも少
なくとも、20℃以上、好ましくは50℃以上、高温である
必要がある。ここで言う材料の緻密化温度とは、その材
料の相対密度を、例えば、94%以上にするのに必要な焼
成温度のことである。
In order to determine the combination of the materials of the porous body and the dense continuous film, it is important to pay attention to the relationship of the densification temperature of the material, which is the point of the present invention. Specifically, the densification temperature of the porous body needs to be at least 20 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, higher than that of the dense film. The densification temperature of a material referred to here is a firing temperature required to make the relative density of the material, for example, 94% or more.

【0046】ただし、この緻密化の目安となる相対密度
は、必ずしも94%である必要はなく、90%以上、100%以
下の範囲で決めることができる。相対密度がこの決めた
値以上になる焼成温度を材料ごとに求め、これを比較を
して多孔質体と緻密質連続膜の組み合わせを決定すると
いう点が重要である。
However, the relative density as a measure of the densification does not necessarily need to be 94%, but can be determined in the range of 90% or more and 100% or less. It is important that the firing temperature at which the relative density becomes equal to or higher than the determined value is determined for each material, and this is compared to determine the combination of the porous body and the dense continuous film.

【0047】膜部にはこの緻密質膜の他に、膜の表面、
あるいは、膜と多孔質体の界面などに形成された金属や
酸化物の多孔質の触媒層を含んでも良い。この多孔質触
媒層は、緻密質膜の表面あるいはその近傍における気相
/固相間の酸素・酸素イオン交換反応速度あるいは炭化
水素等の酸化反応速度を増大させたり、場合によっては
特定反応の進行を抑制して反応選択性を発現させたりす
るために有効である。尚、触媒層の種類や数、配置位置
は必要に応じて選択すれば良く、例えば、膜上に付与さ
れた何らかの多孔質層の内部や表面、及び支持体として
の多孔質体の内部や表面に配置されても良い。
In the film portion, in addition to the dense film, the surface of the film,
Alternatively, it may include a porous catalyst layer of metal or oxide formed at the interface between the membrane and the porous body. This porous catalyst layer increases the rate of oxygen / oxygen ion exchange reaction between the gas phase and the solid phase or the rate of oxidation reaction of hydrocarbons or the like on or near the surface of the dense membrane, and in some cases, progresses the specific reaction. This is effective for suppressing the reaction and expressing the reaction selectivity. Note that the type, number, and arrangement position of the catalyst layers may be selected as needed. For example, the inside or surface of any porous layer provided on the membrane, and the inside or surface of a porous body as a support. May be arranged.

【0048】本発明の提供する磁器組成物は、下記(式
1)で表され、ペロブスカイト型の結晶構造を有してい
る。ペロブスカイト型構造のAサイト(アニオンが12個
配位するサイト)は、式1では[Ln1-aAa]で表され、Ln
はY又はランタノイド元素から選ばれる1種又は2種以
上の元素の組み合わせであり、AはBa、Sr、Caの中から
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、0.8
≦a≦1の範囲である。Ba、Sr、Caのいずれを選択して
も、また、これらの中から2種以上の元素を選択・組み
合わせても、結晶構造安定性や酸素透過能などの特性が
大きく変わることはなく、いずれも本発明の磁器組成物
として用いることができる。Aサイトに導入されるLn
は、導入によってペロブスカイト型結晶構造を安定化さ
せる効果を生むが、前記範囲を超えてLnを導入すると、
磁器組成物としての酸素透過能が低下してしまうため、
複合材料としたときの酸素透過性能低下につながる。 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) …(式1)
The porcelain composition provided by the present invention is represented by the following (formula 1) and has a perovskite crystal structure. The A site of the perovskite structure (the site where 12 anions are coordinated) is represented by [Ln 1-a A a ] in Formula 1,
Is a combination of one or more elements selected from Y or lanthanoid elements, and A is a combination of one or more elements selected from Ba, Sr, and Ca;
≦ a ≦ 1. Regardless of the choice of Ba, Sr, or Ca, or the selection and combination of two or more of these elements, properties such as crystal structure stability and oxygen permeability do not change significantly. Can also be used as the porcelain composition of the present invention. Ln introduced on site A
Produces an effect of stabilizing the perovskite-type crystal structure by introduction, but when Ln is introduced beyond the above range,
Because the oxygen permeability as a porcelain composition is reduced,
This leads to a decrease in oxygen permeation performance when made into a composite material. [Ln 1-a A a ] [B x B ' y B " z ] O (3-δ) ... (Equation 1)

【0049】本発明の磁器組成物において、ペロブスカ
イト型構造のBサイト(アニオンが6個配位するサイト
であって、式1の[BxB'yB''z]で表されるB、B'、及び
B''元素群)は、CoとFeの少なくとも一方をB元素として
含んでおり、かつ、NbとTaの少なくとも一方をB'元素と
して必ず含んでいる必要がある。すなわち、式1におい
てはx及びyは0より必ず大きい。Co及び/又はFeの一
部を、全B元素のモル数(すなわち式1のx)に対し0%以
上20%以下までのCr及び/又はGaで置換しても材料特性
が大きく変わることはない。NbとTaは単体で用いてもよ
いし、組み合わせて用いてもよいが、その総量は、0<y
≦0.5の範囲である。NbとTaの量を多くすると、緻密化
温度が上昇するが、この範囲を外れてNb、Taの量を多く
すると、第二相が生成して線熱膨張係数が変化したり、
複合材料の酸素透過性能が低下するなどの問題を生じ
る。また、Nb及び/又はTaの一部は、全B'元素のモル数
(すなわち式1のy)に対し0%以上20%以下までのTi及
び/又はZrで置換しても材料特性が大きく変わることは
ない。Bサイトには、この他に、B''元素としてCu、N
i、Zn、Li、Mgの中から選ばれる1種又は2種以上の元
素の組み合わせ、を含んでもよい。これらのB''元素
は、3より小さい価数を持つため、これらの元素を導入
することにより酸化物に酸素欠損を生じさせ、結果とし
て酸素透過能を高める効果を有する。ただし、あまり多
くのB''元素を導入するとペロブスカイト型結晶構造が
不安定になるため、0≦z≦0.2の範囲に限定される。A
サイトとBサイトの比率は0.98≦x+y+z≦1.02の範囲で
変化させ得るが、これによっても材料の焼結性をある程
度制御することができる。しかし、AサイトとBサイト
の比率がこの範囲を外れると、第二相が生成して好まし
くない。
In the porcelain composition of the present invention, a B site having a perovskite structure (a site to which six anions are coordinated, and B represented by [B x B ′ y B ″ z ] in the formula 1) B ', and
The B '' element group) must contain at least one of Co and Fe as a B element, and always contain at least one of Nb and Ta as a B 'element. That is, in Expression 1, x and y are always larger than 0. Even if a part of Co and / or Fe is replaced with Cr and / or Ga of 0% or more and 20% or less with respect to the total number of moles of the B element (that is, x in the formula 1), the material properties are not significantly changed. Absent. Nb and Ta may be used alone or in combination, but the total amount is 0 <y
≦ 0.5. When the amount of Nb and Ta is increased, the densification temperature rises, but when the amount of Nb and Ta is out of this range, the second phase is generated and the linear thermal expansion coefficient changes,
Problems such as a decrease in the oxygen permeability of the composite material occur. Part of Nb and / or Ta is the number of moles of all B 'elements.
Substituting 0% or more and 20% or less of Ti and / or Zr with respect to (i.e., y in Formula 1) does not significantly change the material properties. The B site also contains Cu and N as B '' elements
It may include one or a combination of two or more elements selected from i, Zn, Li, and Mg. Since these B ″ elements have a valence smaller than 3, the introduction of these elements causes oxygen deficiency in the oxide, and as a result, has the effect of increasing oxygen permeability. However, if too much B '' element is introduced, the perovskite crystal structure becomes unstable, so that the range is limited to 0 ≦ z ≦ 0.2. A
The ratio between the site and the B site can be changed in the range of 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.02, but this can also control the sinterability of the material to some extent. However, when the ratio of the A site and the B site is out of this range, a second phase is generated, which is not preferable.

【0050】隔膜リアクター用途の場合のように、上記
磁器組成物の低酸素分圧下での破壊耐性すなわち耐還元
性を特に向上させる必要がある場合には、B元素のうち
還元され易い元素であるCoの含有量をFeのモル数に対し
て10%以下にし、かつB''元素のうち還元され易いCu及
びNiを含まないようにする。尚、B元素のうちCr及びG
a、B'元素のNb、Ta、Ti、及びZr、B''元素のうちZn、L
i、及びMgは、B元素の一つであるFeより還元され難い元
素であるので含有量についての制限は変わらない。
When it is necessary to particularly improve the fracture resistance, that is, the reduction resistance of the above-mentioned porcelain composition under a low oxygen partial pressure as in the case of a diaphragm reactor, it is an element which is easily reduced among the B elements. The content of Co is set to 10% or less with respect to the number of moles of Fe, and Cu and Ni which are easily reduced among the B ″ elements are not included. In addition, among the B elements, Cr and G
a, B 'element Nb, Ta, Ti, and Zr, B''element Zn, L
Since i and Mg are elements that are harder to be reduced than Fe, which is one of the B elements, the restriction on the content does not change.

【0051】上記の組成範囲の磁器組成物が酸素分離や
隔膜リアクターなどの目的で検討・報告された例はな
く、本発明によって初めて有用性が見出された新規な材
料である。
The porcelain composition having the above composition range has not been studied or reported for the purpose of oxygen separation or diaphragm reactor, etc., and is a novel material which has been found useful by the present invention for the first time.

【0052】本発明の提供する複合材料において、多孔
質体用に好ましい材料は、上記(式1)の磁器組成物で
ある。ペロブスカイトのBサイトに、CoやFeに加えて、
Nb又はTaを含有させることにより、ペロブスカイト型構
造を安定化させることができると共に、焼成温度を大幅
に高温化でき、熱処理しても気孔率の低下が起きにくい
多孔体とすることができるためである。
In the composite material provided by the present invention, a preferred material for the porous body is the porcelain composition of the above formula (1). In the perovskite B site, in addition to Co and Fe,
By containing Nb or Ta, the perovskite structure can be stabilized, and the firing temperature can be significantly increased, so that the porous body is not easily reduced in porosity even when heat-treated. is there.

【0053】一方、上記(式1)の磁器組成物によって
作製した多孔質体上に、緻密質連続膜として形成するの
に好ましい混合伝導性の材料の一つは、組成が下記の一
般式(式2)で表される。 [Ln1-aAa][BxB'y]O (3-δ) …(式2)
On the other hand, one of the preferable mixed conductive materials to be formed as a dense continuous film on the porous body prepared from the porcelain composition of the above (formula 1) has a composition represented by the following general formula ( Expression 2) [Ln 1-a A a ] [B x B ' y ] O (3-δ) (Equation 2)

【0054】Aサイトは、[Ln1-aAa]で表され、LnはY又
はランタノイド元素から選ばれる1種又は2種以上の元
素の組み合わせであり、AはBa、Sr、Caの中から選ばれ
る1種又は2種以上の元素の組み合わせで、0.8≦a≦1
の範囲である。Ba、Sr、Caのいずれを選択しても、ま
た、これらの中から2種以上の元素を選択・組み合わせ
ても、結晶構造安定性や酸素透過能などの特性が大きく
変わることはなく、いずれも本発明の緻密質連続膜とし
て用いることができる。Aサイトに導入されるLnは、導
入によってペロブスカイト型結晶構造を安定化させる効
果を生むが、前記範囲を超えてLnを導入すると、酸素透
過能が低下してしまう。
The A site is represented by [Ln 1-a A a ], where Ln is one or a combination of two or more elements selected from Y or lanthanoid elements, and A is one of Ba, Sr and Ca. 0.8 ≦ a ≦ 1 in combination of one or more elements selected from
Range. Regardless of the choice of Ba, Sr, or Ca, or the selection and combination of two or more of these elements, properties such as crystal structure stability and oxygen permeability do not change significantly. Can also be used as the dense continuous film of the present invention. Ln introduced into the A site has an effect of stabilizing the perovskite-type crystal structure by the introduction, but if Ln is introduced beyond the above range, the oxygen permeability decreases.

【0055】Bサイトは、[BxB'y]で表され、CoとFeの
少なくとも一方をB元素として含んでいる。B'はCu、N
i、Zn、Li、Mgの中から選ばれる1種又は2種以上の元
素の組み合わせで、0≦y≦0.2の範囲である。Bサイト
にNb、及びTaを含まないため、前記多孔質体の緻密化温
度より低い緻密化温度を有し、かつ、CoとFeの少なくと
も一方を含んでいるため、前記多孔質体と同程度の線熱
膨張係数である利点を有する。更に、より小さい価数を
持つ元素群をBサイトに持つことによって、酸素欠損が
生じ、結果として高い酸素透過能が実現されるという利
点を合わせ持つ。ただし、あまり多くの元素を導入する
とペロブスカイト型結晶構造が不安定になるため、B'元
素の導入量は0.2以下の範囲に限定される。すなわち、
式2において0≦y≦0.2である。
The B site is represented by [B x B ' y ] and contains at least one of Co and Fe as a B element. B 'is Cu, N
It is a range of 0 ≦ y ≦ 0.2 in one or a combination of two or more elements selected from i, Zn, Li, and Mg. Since the B site does not contain Nb and Ta, it has a densification temperature lower than the densification temperature of the porous body, and contains at least one of Co and Fe. Has the advantage of having a linear thermal expansion coefficient of Further, by having an element group having a smaller valence at the B site, oxygen vacancies are generated, and as a result, there is an advantage that a high oxygen permeability is realized. However, if too much element is introduced, the perovskite-type crystal structure becomes unstable, so that the amount of B ′ element introduced is limited to a range of 0.2 or less. That is,
In Expression 2, 0 ≦ y ≦ 0.2.

【0056】AサイトとBサイトの比を規定するx+yの
値は0.98≦x+y≦1.02である。これは、この範囲を外れ
ると、第二相が生成したり、酸素透過速度が低下してし
まい、好ましくないためである。
The value of x + y defining the ratio between the A site and the B site is 0.98 ≦ x + y ≦ 1.02. This is because, if it is out of this range, the second phase is generated or the oxygen permeation rate is decreased, which is not preferable.

【0057】緻密質連続膜として更に好ましい混合伝導
性材料は、式1で表される磁器組成物である。これは、
Nb及び/又はTaを含有することで、酸素透過能を損なう
ことなく、むしろその能力を高めつつ、より安定化され
た結晶構造ができるという大きな利点があるためであ
る。但し、膜材料の緻密化温度が多孔質体の緻密化温度
より低くなるように組成が選ばれる必要がある。緻密質
連続膜の緻密化温度は、膜のNb及びTaの含有量を多孔質
体のNb及びTaの含有量より少なくすることで、多孔体の
緻密化温度より低くすることができる。また、Cu、Li、
Ba等、他の元素の含有量を増減させることによっても緻
密化温度をある程度制御させることができるが、Nb及び
Ta含有量を制御する方が簡便である。
A more preferred mixed conductive material for the dense continuous film is a porcelain composition represented by the following formula (1). this is,
This is because the inclusion of Nb and / or Ta has a great advantage in that a more stabilized crystal structure can be formed without impairing the oxygen permeability, but rather while enhancing the ability. However, the composition needs to be selected so that the densification temperature of the film material is lower than the densification temperature of the porous body. The densification temperature of the dense continuous film can be made lower than the densification temperature of the porous body by making the Nb and Ta contents of the film smaller than the Nb and Ta contents of the porous body. Also, Cu, Li,
The densification temperature can be controlled to some extent by increasing or decreasing the content of other elements such as Ba.
It is easier to control the Ta content.

【0058】また、本発明においては、この複合体の強
度を補強することを目的として、多孔質体部と膜部の他
に、補強体を設けてもよい。
In the present invention, a reinforcing body may be provided in addition to the porous body and the membrane for the purpose of reinforcing the strength of the composite.

【0059】本発明による多孔質体の製造には、セラミ
ックス多孔体を製造するために通常用いられる方法が使
用可能である。その方法の一つとして、必要な元素を含
む酸化物を原料とし、これを焼成する方法がある。ま
た、原料として、酸化物の他に塩類、例えば、炭酸塩、
硝酸塩、硫酸塩などの無機酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩な
どの有機酸塩、塩化物、臭化物ヨウ化物などのハロゲン
化物、あるいは、水酸化物、オキシハロゲン化物を用
い、これらを所定の割合で混合して、焼成する方法があ
る。
For the production of the porous body according to the present invention, a method usually used for producing a porous ceramic body can be used. As one of the methods, there is a method in which an oxide containing a necessary element is used as a raw material and is fired. In addition, as a raw material, in addition to oxides, salts, for example, carbonate,
Use inorganic acid salts such as nitrates and sulfates, organic acid salts such as acetates and oxalates, halides such as chlorides and bromide iodides, or hydroxides and oxyhalides, and use them in a predetermined ratio. And firing.

【0060】また、上記塩の内で、水に可溶なものを所
定の割合で水に溶解して蒸発乾燥する方法、あるいは、
フリーズドライ法やスプレードライ法によって乾燥した
後、焼成する方法、水に可溶な塩を水に溶解した後、ア
ンモニア水などのアルカリ性溶液を添加して、水酸化物
の沈殿とし焼成する共沈法、あるいは、原料に金属アル
コキシドを用い、これを加水分解してゲルを得て、焼成
するゾルゲル法なども適用可能である。
A method of dissolving a water-soluble salt in water at a predetermined ratio and evaporating and drying the salt, or
Co-precipitation method of drying by freeze-drying or spray-drying and then firing, dissolving water-soluble salts in water, adding an alkaline solution such as aqueous ammonia to precipitate hydroxides and firing. Alternatively, a sol-gel method of using a metal alkoxide as a raw material, hydrolyzing the metal alkoxide, obtaining a gel, and calcining the gel is also applicable.

【0061】多孔質体の焼成は、仮焼と、本焼成(焼
結)の2回に分けるのが一般的である。仮焼温度範囲
は、400〜1000℃の範囲で、数時間から十数時間程度行
うのが通常である。この仮焼粉をそのまま成形して本焼
成を行ってもよいし、仮焼粉にポリビニルアルコール
(PVA)などの樹脂を混合して成形、本焼成してもよ
い。本焼成の温度は組成などによって異なるが、通常70
0〜1400℃、好ましくは、1000〜1350℃の範囲である。
The sintering of the porous body is generally divided into two steps, that is, calcination and main sintering (sintering). The calcination temperature is usually in the range of 400 to 1000 ° C. for several hours to several tens of hours. The calcined powder may be molded as it is and then subjected to main firing, or the calcined powder may be mixed with a resin such as polyvinyl alcohol (PVA) and then formed and subjected to main firing. The firing temperature varies depending on the composition, etc.
It is in the range of 0 to 1400C, preferably 1000 to 1350C.

【0062】また、本焼成には、後でこの多孔質体上に
膜部を焼成する温度よりも高い温度が選ばれる。本焼成
の時間は組成と焼成温度によって異なるが、通常、数時
間以上を要する。本焼成の雰囲気は、一般には大気中で
十分であるが、必要に応じて制御雰囲気下で焼成しても
よい。また、多孔質体の成形の手段としては、通常のバ
ルクセラミックスの製造と同様に、仮焼粉や混合粉をダ
イスに詰めて、加圧、成型してもよいし、泥漿鋳込み法
や、押し出し成型法などを用いてもよい。
For the main firing, a temperature higher than the temperature at which the film is fired on the porous body later is selected. The time for the main firing varies depending on the composition and the firing temperature, but usually requires several hours or more. The atmosphere for the main firing is generally sufficient in the air, but may be fired under a controlled atmosphere if necessary. As a method of forming the porous body, similarly to the production of ordinary bulk ceramics, calcined powder or mixed powder may be filled in a die, and then pressed and molded, or a slurry casting method or an extrusion method. A molding method or the like may be used.

【0063】一方、緻密質連続膜は、セラミックス膜を
製造するために通常用いられる方法により作製できる。
真空蒸着法などのPVDや CVDといった、いわゆる薄膜形
成手法によって成膜してもよいが、より経済的には、多
孔質体の上にスラリー状にした原料粉や仮焼粉を塗布
し、焼成する方法が好ましい。緻密質膜の焼成温度は、
膜がガスリークを起こさないように緻密化すると共に、
この焼成過程で多孔質支持体の気孔率が大きく低下する
ことのない条件を選択する必要がある。本発明の要請に
従って緻密質膜と多孔質支持体の材料の組み合わせが決
定されているならば、緻密質膜の焼成温度は膜を構成す
る材料の緻密化温度程度で十分である。焼成時間には、
通常で数時間を要する。
On the other hand, the dense continuous film can be produced by a method usually used for producing a ceramic film.
The film may be formed by a so-called thin film forming method such as PVD or CVD such as a vacuum evaporation method, but more economically, a raw material powder or a calcined powder in a slurry state is applied on a porous body and fired. Is preferred. The firing temperature of the dense film is
While densifying the film so that gas leak does not occur,
It is necessary to select conditions under which the porosity of the porous support does not significantly decrease during the firing process. If the combination of the material of the dense membrane and the material of the porous support is determined according to the requirements of the present invention, the firing temperature of the dense membrane is sufficient to be about the densification temperature of the material constituting the membrane. In the firing time,
Usually takes several hours.

【0064】上記のプロセスで形成した複合材料によっ
て、酸素を含有する混合気体から酸素の選択的透過・分
離を行うためには、複合材料の両面の酸素ポテンシャル
が異なるようにすればよい。例えば、大気から酸素を分
離するためには、原料大気側を加圧するか、酸素の取り
出し側を減圧してやればよい。この酸素分離の操業温度
は、500〜1000℃、好ましくは、650〜950℃の範囲であ
る。また、隔膜リアクアーでは、隔膜の一方に空気等の
酸素含有ガス、もう一方に炭化水素ガスを流してやれば
良い。その操業温度は酸素分離の場合と同様である。
In order to selectively permeate and separate oxygen from an oxygen-containing gas mixture by the composite material formed by the above process, the oxygen potential on both surfaces of the composite material may be made different. For example, in order to separate oxygen from the atmosphere, it is only necessary to pressurize the raw material air side or reduce the pressure on the oxygen extraction side. The operating temperature of this oxygen separation is in the range of 500-1000C, preferably 650-950C. In the case of a diaphragm reactor, an oxygen-containing gas such as air may flow through one of the diaphragms, and a hydrocarbon gas may flow through the other. The operating temperature is the same as in the case of oxygen separation.

【0065】このように、本発明の複合材料および磁器
組成物は、純酸素、あるいは、酸素富化空気の製造装置
などに応用できる。また、さらに、酸素分離以外の用
途、特に酸化反応が関与する化学反応装置にも利用でき
る。例えば、メタンより一酸化炭素と水素からなる合成
ガスを製造するメタンの部分酸化反応の反応装置に利用
することができる。
As described above, the composite material and the porcelain composition of the present invention can be applied to an apparatus for producing pure oxygen or oxygen-enriched air. Further, the present invention can be used for applications other than oxygen separation, particularly for a chemical reaction device involving an oxidation reaction. For example, it can be used for a reactor for the partial oxidation reaction of methane, which produces a synthesis gas composed of carbon monoxide and hydrogen from methane.

【0066】従来は、メタンと酸素の混合ガスを出発原
料として接触部分酸化反応(触媒反応)によって合成ガス
を得る反応装置が用いられてきた。本発明の混合伝導性
セラミックスを用いる隔膜リアクターでは、例えば、空
気(ないし酸素を含む混合ガス)とメタンを混合伝導性
セラミックスで隔てて別々に流し、メタンを流している
側のセラミックス表面に、Rhなど従来の合成ガス製造用
触媒を配置する。セラミックスを加熱することで、酸素
のみが酸素分離と同様の原理で透過し、続いて、メタン
側のセラミックス表面でメタンと反応して合成ガスを生
成する。
Conventionally, a reactor has been used which obtains a synthesis gas by a catalytic partial oxidation reaction (catalytic reaction) using a mixed gas of methane and oxygen as a starting material. In the membrane reactor using the mixed conductive ceramics of the present invention, for example, air (or a mixed gas containing oxygen) and methane are separately flowed through the mixed conductive ceramics, and Rh is applied to the ceramic surface on the side where the methane is flowing. For example, a conventional catalyst for syngas production is arranged. By heating the ceramic, only oxygen permeates according to the same principle as oxygen separation, and then reacts with methane on the methane-side ceramic surface to generate synthesis gas.

【0067】従って、従来の方法の様に前もって酸素含
有原料ガス(空気等の酸素源)から酸素を分離する必要が
無く、かつ、酸素含有原料ガス中の酸素以外の成分(例
えば、酸素含有原料ガスとして空気を用いる場合には窒
素等、酸素以外の成分)を混入させずに合成ガスが得ら
れる、さらに連続して反応が起こり製造装置が単純にな
る、などの大きな効果がある。また、メタンの部分酸化
以外にも、オレフィン形成のための炭化水素の部分酸
化、エタンの部分酸化、芳香族化合物の置換など、酸化
反応が関与するあらゆる反応装置に利用できる。
Therefore, unlike the conventional method, it is not necessary to separate oxygen from the oxygen-containing source gas (oxygen source such as air) in advance, and components other than oxygen in the oxygen-containing source gas (for example, oxygen-containing source gas). When air is used as the gas, there is a great effect that a synthesis gas can be obtained without mixing nitrogen or other components other than oxygen), a reaction occurs continuously, and the production apparatus is simplified. In addition to the partial oxidation of methane, the present invention can be used in any reaction apparatus involving an oxidation reaction, such as partial oxidation of hydrocarbons to form olefins, partial oxidation of ethane, and substitution of aromatic compounds.

【0068】[0068]

【実施例】以下に本発明を具体的に実施した実施例を説
明するが、これはあくまで例示の目的のためのものであ
り、本発明の範囲は、この内容に限定されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will now be described in detail with reference to Examples, which are for the purpose of illustration only, and the scope of the present invention is not limited to these contents.

【0069】(第1の実施例)本実施例は、発明の提供
する磁器組成物が多孔質体、あるいは緻密質膜に好適な
ことを確認するため、緻密化温度、結晶構造、線熱膨張
係数および酸素透過速度を評価した。試料の原料として
はLa2O3, CaCO3, SrCO3, BaCO3, Fe2O3, Co3O4, Nb2O5,
Ta2O5, CuO, ZnO, NiO, Li2CO3, MgO, Cr2O3, Ga2O3,
TiO2, ZrO2を用い、それぞれ所要量を秤量した後、イソ
プロピルアルコールを分散媒として、ジルコニアボール
と共に24時間ボールミル混合を行った。得られたスラリ
ーを乾燥、解砕し、MgO製の角さやに詰め、大気中で850
℃12時間仮焼を行った。得られた仮焼粉を粉砕し、12mm
φのダイスに詰めて錠剤状に一軸成形し、さらに氷嚢に
詰めて、CIP成形を行った。得られた成形体をMgO製の角
さや内で、各焼結温度にて5時間焼成を行い、約10mmφ
の焼結体を得た。
(First Example) In this example, the densification temperature, crystal structure, and linear thermal expansion were determined to confirm that the porcelain composition provided by the present invention was suitable for a porous body or a dense film. The coefficient and the oxygen transmission rate were evaluated. The raw materials of the sample include La 2 O 3 , CaCO 3 , SrCO 3 , BaCO 3 , Fe 2 O 3 , Co 3 O 4 , Nb 2 O 5 ,
Ta 2 O 5 , CuO, ZnO, NiO, Li 2 CO 3 , MgO, Cr 2 O 3 , Ga 2 O 3 ,
Using TiO 2 and ZrO 2 , a required amount was weighed, and then ball mill mixing was performed together with zirconia balls for 24 hours using isopropyl alcohol as a dispersion medium. The resulting slurry is dried, crushed, and packed into MgO square pods, 850 in air.
Calcination was performed at 12 ° C. for 12 hours. Grind the calcined powder obtained, 12mm
It was packed in a φ die, uniaxially formed into a tablet shape, and further packed in an ice bag to perform CIP molding. The obtained molded body was fired for 5 hours at each sintering temperature in a square pod made of MgO, and about 10 mmφ
Was obtained.

【0070】この焼結体を厚さ1mmまで研磨し、Al2O3
の先端に接着して、外側は空気にさらし、内側を減圧し
た。減圧側の酸素分圧を測定し、焼結体を通じての酸素
透過がない場合の分圧値との差を元に、酸素透過速度を
求めた。試料温度は750℃とした。測定値は、混合伝導
体の単位表面積当たり、一分間当たりの透過酸素の、標
準状態での体積で表示してあり、単位はcc/cm2・minで
ある。試料を通してのガスのリークの有無は、外側を空
気とヘリウムの混合ガスに変え、ヘリウムリークディテ
クターを用いて調べた。その結果、本発明の範囲内にあ
る試料に、ガスリークは認められなかった。
This sintered body was polished to a thickness of 1 mm, bonded to the end of an Al 2 O 3 tube, exposed to air on the outside, and depressurized on the inside. The oxygen partial pressure on the reduced pressure side was measured, and the oxygen permeation rate was determined based on the difference from the partial pressure value when there was no oxygen permeation through the sintered body. The sample temperature was 750 ° C. The measured value is expressed in terms of the volume of permeated oxygen per unit area per unit surface area of the mixed conductor in a standard state, and the unit is cc / cm 2 · min. The presence or absence of gas leakage through the sample was examined using a helium leak detector, changing the outside to a mixed gas of air and helium. As a result, no gas leak was observed in the samples within the scope of the present invention.

【0071】試料の組成、緻密化温度、室温での粉末X
線回折法による構成相の同定結果、室温から800℃まで
の範囲での線熱膨張係数、及び、酸素透過速度の測定値
を、表1に示す。ここで、緻密化温度とは、相対密度を
94%以上とするのに必要な温度である。構成相の欄
で、Cは立方晶ペロブスカイト相を、HはBaNiO3型六方晶
の相を含んでいたことを示す。
Sample composition, densification temperature, powder X at room temperature
Table 1 shows the results of the identification of the constituent phases by the line diffraction method, the linear thermal expansion coefficient in the range from room temperature to 800 ° C., and the measured value of the oxygen transmission rate. Here, the densification temperature is a temperature required to make the relative density 94% or more. In the column of constituent phases, C indicates that a cubic perovskite phase was included, and H indicates that a BaNiO 3 type hexagonal phase was included.

【0072】[0072]

【表1】 [Table 1]

【0073】表1の実施例1、2、5〜8より、Nb含有
量の増大とともに緻密化温度が上昇することがわかる。
また、実施例5と25〜28との比較、及び実施例18
と29との比較より、CoやFeの一部をCrやGaで置換した
り、NbやTaの一部をTiやZrで置換しても、本発明の範囲
であれば材料特性は大きく変化しないことが分かる。
From Examples 1, 2 and 5 to 8 in Table 1, it can be seen that the densification temperature increases as the Nb content increases.
Comparison between Example 5 and 25 to 28, and Example 18
And 29, the material properties greatly changed within the scope of the present invention even if part of Co or Fe was replaced by Cr or Ga, or part of Nb or Ta was replaced by Ti or Zr. It turns out not to be.

【0074】本発明の範囲内の材料は緻密化温度が高
く、立方晶ペロブスカイト型構造が室温でも安定であ
り、線熱膨張係数が20ppm/℃以上で緻密質膜用の混合伝
導体と近く、多孔質体の用途に適していることが確認さ
れた。また、この材料は酸素の透過速度も高く、緻密質
膜用の材料としても十分使用可能である。
The materials within the scope of the present invention have a high densification temperature, a cubic perovskite structure is stable even at room temperature, have a linear thermal expansion coefficient of 20 ppm / ° C. or more, and are close to mixed conductors for dense films. It was confirmed that the porous material was suitable for use. In addition, this material has a high oxygen permeation rate and can be sufficiently used as a material for a dense membrane.

【0075】(第2の実施例)本実施例は、発明の提供
する磁器組成物の多孔質体としての特性が、成膜後でも
劣化しないことを確認するため、多孔質体を作製した
後、緻密質膜を形成するときと同様の温度で、さらに熱
処理し、処理前後の気孔率を比較した。第1の実施例と
同様の方法により作製した仮焼粉に、30wt%のPVAを添加
し、ボールミルにて、2時間、混合・粉砕を行った。得
られた混合粉を12mmφのダイスに詰めて錠剤状に一軸成
形し、さらに、氷嚢に詰めて、CIP成形を行った。得ら
れた成形体をMgO製の角さや内にて、450℃で5時間脱脂
をし、さらに、各焼成温度で5時間焼成を行った。得ら
れた焼結体から厚さ1mmの円盤状の多孔質体を切り出
し、気孔率を測定した。さらに、この基板に対し1200℃
5時間の熱処理を行い、再び気孔率を評価した。この熱
処理は緻密質膜の形成とほぼ同条件であり、薄膜の形成
プロセスでの多孔質体の変化を確認することができる。
(Second Embodiment) In this embodiment, after the porous body was manufactured, it was confirmed that the characteristics of the porous body of the porcelain composition provided by the present invention did not deteriorate even after film formation. The heat treatment was further performed at the same temperature as that for forming the dense film, and the porosity before and after the treatment was compared. 30% by weight of PVA was added to the calcined powder produced in the same manner as in the first example, and the mixture was mixed and pulverized for 2 hours by a ball mill. The obtained mixed powder was packed in a 12 mmφ die, uniaxially formed into a tablet shape, and further packed in an ice bag to perform CIP molding. The obtained molded body was degreased at 450 ° C. for 5 hours in a square pod made of MgO, and further fired at each firing temperature for 5 hours. A disk-shaped porous body having a thickness of 1 mm was cut out from the obtained sintered body, and the porosity was measured. In addition, 1200 ° C for this substrate
Heat treatment was performed for 5 hours, and the porosity was evaluated again. This heat treatment is performed under substantially the same conditions as the formation of the dense film, and changes in the porous body during the thin film formation process can be confirmed.

【0076】試料の組成、その組成の緻密化温度、多孔
質体を作製した際の焼成温度、焼成後と熱処理後の気孔
率を、それぞれ、表2に示した。焼成後と熱処理後で、
気孔率が共に20%よりも大きい値とならないものは、多
孔質体としては不適当であると判断されるが、本発明の
範囲内の材料は、この条件をクリアーしていることが確
認された。
Table 2 shows the composition of the sample, the densification temperature of the composition, the firing temperature at the time of producing the porous body, and the porosity after firing and after the heat treatment. After firing and after heat treatment,
If the porosity does not become a value larger than 20%, it is determined that the porous body is not suitable. However, it is confirmed that the materials within the scope of the present invention satisfy this condition. Was.

【0077】[0077]

【表2】 [Table 2]

【0078】(第3の実施例)本実施例では、実際に複
合材料を作製し、その特性確認を行った。まず、第2の
実施例と同様の方法により、厚さ1mmの円盤状多孔質体
を作製した。一方、第1の実施例と同様の方法で仮焼粉
を作製し、これを水に分散させてスラリーとし、上記多
孔質体の片面に塗布・乾燥し、大気中にて5時間の焼結
を行った。この塗布と焼き付けの工程を3回以上繰り返
して緻密質の混合伝導性セラミックス薄膜を形成し、複
合材料を得た。形成された薄膜の厚さは、薄膜が理論密
度まで緻密化していると仮定して、薄膜形成前後での試
料の重量変化、試料形状より求めた薄膜面積、さらに、
理論密度によって計算で求めた。得られた複合材料の酸
素透過速度は、第1の実施例と同様の方法で測定した。
また、複合材料のいくつかについては、薄膜部分を除去
して膜部形成後の多孔質体の気孔率を評価し、本発明の
範囲内の複合材料では、多孔質体の気孔率は、いずれ
も、20%以上80%以下の範囲内に保たれていること
を確認した。
(Third Embodiment) In this embodiment, a composite material was actually manufactured and its characteristics were confirmed. First, a disc-shaped porous body having a thickness of 1 mm was produced in the same manner as in the second embodiment. On the other hand, a calcined powder was prepared in the same manner as in the first embodiment, dispersed in water to form a slurry, applied and dried on one side of the porous body, and sintered for 5 hours in the air. Was done. This coating and baking process was repeated three times or more to form a dense mixed conductive ceramics thin film, thereby obtaining a composite material. The thickness of the formed thin film, assuming that the thin film is dense to the theoretical density, the weight change of the sample before and after the thin film formation, the thin film area obtained from the sample shape, further,
It was calculated by theoretical density. The oxygen transmission rate of the obtained composite material was measured by the same method as in the first example.
Further, for some of the composite materials, the porosity of the porous body after the formation of the film portion by removing the thin film portion was evaluated. Was also maintained within the range of 20% to 80%.

【0079】多孔質体と緻密質薄膜の組成、多孔質体の
焼成温度、薄膜の焼結温度、薄膜の厚さ、及び、酸素透
過速度の測定値を、表3に示す。表3において実施例4
と6、及び、比較例30と31を比較すると、本発明に
よる複合材料は膜の焼成温度を変えても酸素の透過速度
は高い値を保っており、複合材料の製造可能な範囲が、
比較例の従来材料よりも広い。実施例13と14を比較
すると、緻密質薄膜にNbを含む方が、これを含まない場
合より、より高い酸素透過速度が認められ、より好まし
いことが分かる。実施例25と26は薄膜の厚さが発明
の好ましい範囲に入っていないため、酸素透過速度が低
くなったり、若干のリークが発生した。また、実施例1
〜3、及び23、24でも、薄膜の組成が本発明の好ま
しい組成範囲に入っていないため、好ましい組成範囲内
である実施例4〜22及び27〜29と比較して、酸素
透過速度が若干低い。
Table 3 shows the compositions of the porous body and the dense thin film, the sintering temperature of the porous body, the sintering temperature of the thin film, the thickness of the thin film, and the measured values of the oxygen transmission rate. Example 4 in Table 3
Comparing Comparative Examples 6 and 30, and Comparative Examples 30 and 31, the composite material according to the present invention maintains a high value of the oxygen permeation rate even when the calcination temperature of the film is changed.
It is wider than the conventional material of the comparative example. Comparing Examples 13 and 14, it can be seen that a higher oxygen permeation rate is more preferable when Nb is contained in the dense thin film than when Nb is not contained in the dense thin film. In Examples 25 and 26, since the thickness of the thin film was not within the preferable range of the present invention, the oxygen permeation rate was low and some leaks occurred. Example 1
3 to 23 and 24, the composition of the thin film was not within the preferred composition range of the present invention, so that the oxygen permeation rate was slightly lower than that of Examples 4 to 22 and 27 to 29, which were within the preferred composition range. Low.

【0080】[0080]

【表3】 [Table 3]

【0081】本発明の範囲内の複合材料は、比較例30
〜33と比較し、明らかに、優れた酸素透過特性を示
し、従来の技術では困難であった酸素の透過速度の高い
複合材料が、本発明により容易に製造できることが確か
められた。
The composite material within the scope of the present invention was prepared according to Comparative Example 30
Compared with Comparative Examples No. to No. 33, it was confirmed that a composite material showing excellent oxygen permeation characteristics and having a high oxygen permeation rate, which was difficult with the conventional technique, can be easily produced by the present invention.

【0082】(第4の実施例)表3の実施例22、2
8、及び29に示した複合材料の円盤状試料を第3の実
施例の方法で作製し、その膜面側を850℃の空気雰囲
気、多孔体面側を850℃の50%CH4-Ar混合ガス雰囲
気に晒すことで低酸素分圧下での還元破壊耐性を調べ
た。これらは、多孔質支持体と膜の両方の組成が耐還元
性に特に優れた範囲になっているものである。本発明の
複合材料は、前記条件下に10時間以上保持してもAr成
分のリークが見られなかった。次に、膜面側を850℃
の50%CH4-Ar混合ガス雰囲気、多孔体面側を850℃
の空気雰囲気に変え、先と同様に還元破壊耐性を調べ
た。この場合にもAr成分のリークは見られなかった。5
0%CH4-Ar混合ガス側雰囲気は低酸素分圧になってお
り、膜材料及び/又は多孔体材料の還元により膜にクラ
ックが発生すればAr成分がリークするはずであるが、リ
ークが認められなかったことから、本発明の磁器組成物
および複合材料は優れた還元破壊耐性を有することがわ
かった。これより、本発明の範囲の磁器組成物及び複合
材料は、隔膜リアクター用途に好適であることが確かめ
られた。
(Fourth Embodiment) Embodiments 22 and 2 in Table 3
Disc-shaped samples of the composite materials shown in Nos. 8 and 29 were prepared by the method of the third embodiment, and the film side was an air atmosphere of 850 ° C, and the porous side was a 850 ° C 50% CH 4 -Ar mixture. The resistance to reduction destruction under a low oxygen partial pressure was examined by exposure to a gas atmosphere. These are compositions in which the composition of both the porous support and the membrane is in a range particularly excellent in reduction resistance. The composite material of the present invention did not show any leakage of the Ar component even after holding for 10 hours or more under the above conditions. Next, the film side is 850 ° C.
50% CH 4 -Ar mixed gas atmosphere, 850 ° C on the porous body surface side
, And the reduction destruction resistance was examined in the same manner as above. Also in this case, no leak of the Ar component was observed. 5
The 0% CH 4 -Ar mixed gas side atmosphere has a low oxygen partial pressure, and if cracks occur in the film due to reduction of the film material and / or porous material, the Ar component should leak, Since it was not recognized, it was found that the porcelain composition and the composite material of the present invention had excellent resistance to reduction destruction. From this, it was confirmed that the porcelain composition and the composite material within the scope of the present invention are suitable for diaphragm reactor applications.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明によれば、酸化物イオン混合伝導
体による酸素の選択透過・分離プロセス、あるいは、炭
化水素の部分酸化用隔膜リアクターなどの技術分野おい
て、優れた酸素透過特性を発揮すると共に、製造も容易
な、イオン混合伝導体の緻密質連続膜と多孔質体の複合
材料を得ることができる。また、本発明の開示する磁器
組成物は、この多孔質体、あるいは、緻密質薄膜用の材
料として優れている。これら本発明の提供する技術は、
空気からの酸素分離装置、あるいは、隔膜リアクター
の、高性能化と低コスト化に資するところ大である。
According to the present invention, excellent oxygen permeation characteristics are exhibited in a technical field such as a selective permeation / separation process of oxygen by a mixed oxide ion conductor or a membrane reactor for partial oxidation of hydrocarbons. At the same time, it is possible to obtain a composite material of a dense continuous film of a mixed ion conductor and a porous material, which is easy to produce. Further, the porcelain composition disclosed by the present invention is excellent as a material for this porous body or dense thin film. These technologies provided by the present invention,
This greatly contributes to high performance and low cost of an oxygen separation device from air or a membrane reactor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 19/24 B01J 19/24 Z C04B 35/495 C04B 35/00 J (72)発明者 堂野前 等 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 山田 紀子 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 佐近 正 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Fターム(参考) 4D006 GA41 KA31 KB30 MA09 MB06 MB15 MB16 MC03X NA05 NA31 NA62 PB62 PC80 4G030 AA02 AA08 AA09 AA10 AA12 AA13 AA16 AA20 AA21 AA22 AA27 AA28 AA29 AA31 AA32 AA34 BA03 CA01 4G075 AA05 BA01 BA06 BD12 CA54 EE12 EE21 FA14 FB04 FC02──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B01J 19/24 B01J 19/24 Z C04B 35/495 C04B 35/00 J (72) Inventor Donomae etc. Futtsu 20-1 Shintomi Nippon Steel Corporation Technology Development Headquarters (72) Inventor Noriko Yamada 20-1 Shintomi Futtsu-shi Nippon Steel Corporation Technology Development Headquarters (72) Inventor Tadashi Sakai 20 Futtsu City Shintomi -1 F-term in the Technology Development Division of Nippon Steel Corporation (Reference) 4D006 GA41 KA31 KB30 MA09 MB06 MB15 MB16 MC03X NA05 NA31 NA62 PB62 PC80 4G030 AA02 AA08 AA09 AA10 AA12 AA13 AA16 AA20 AA21 AA22 AA27 AA31 AA29 CA01 4G075 AA05 BA01 BA06 BD12 CA54 EE12 EE21 FA14 FB04 FC02

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 混合伝導性多孔質酸化物を有して成る多
孔質体部と、当該多孔質体部の上に形成された混合伝導
性酸化物の緻密質連続層を含む膜部から構成され、 前記多孔質体部を構成する酸化物材料の緻密化温度が前
記膜部の材料の緻密化温度よりも高いことを特徴とする
複合材料。
1. A porous body portion having a mixed conductive porous oxide, and a film portion including a dense continuous layer of the mixed conductive oxide formed on the porous body portion. A composite material, wherein the densification temperature of the oxide material forming the porous body portion is higher than the densification temperature of the material of the film portion.
【請求項2】 前記多孔質体部の気孔率が20%以上80%
以下の範囲であり、前記緻密質連続層の厚さが10μm以
上1mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の複
合材料。
2. The porosity of the porous body is 20% or more and 80% or more.
2. The composite material according to claim 1, wherein the thickness is in the following range, and the thickness of the dense continuous layer is 10 μm or more and 1 mm or less.
【請求項3】 ペロブスカイト型結晶構造を有する酸化
物イオン混合伝導体であって、組成が一般式 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) (I) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFe又はCoを必ず含んで
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Crと
Gaのモル数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%
以下。B'はNb、Ta、Ti、及びZrの中からNb又はTaを必ず
含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ
で、TiとZrのモル数の和が全B'元素のモル数yに対し0%
以上20%以下。B''はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ば
れる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.
8≦a≦1、0<x、0<y≦0.5、0≦z≦0.2、0.98≦x+y+z≦1.
02、δは電荷中性条件を満たすように決まる値。)で表
されることを特徴とする磁器組成物。
3. An oxide-ion mixed conductor having a perovskite-type crystal structure, which has a composition represented by a general formula [Ln 1-a A a ] [B x B ′ y B ″ z ] O (3-δ) (I) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of at least one element selected from Co, Fe, Cr, and Ga, which always contains Fe or Co.
The sum of the number of moles of Ga is 0% or more and 20% of the number of moles x of all B elements
Less than. B ′ is one or a combination of two or more elements necessarily including Nb or Ta from among Nb, Ta, Ti, and Zr, and the sum of the number of moles of Ti and Zr is the mole of all B ′ elements. 0% for number y
More than 20%. B ″ is one or a combination of two or more elements selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg. However, 0.
8 ≦ a ≦ 1, 0 <x, 0 <y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.
02 and δ are values determined to satisfy the charge neutral condition. A porcelain composition represented by the formula:
【請求項4】 式(I)において、 BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFeを必ず含んで選ばれ
る1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Coのモル数
がFeのモル数に対し0%以上10%以下、かつCrとGaモル
数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%以下、B''
はZn、Li、Mgの中から選ばれる1種又は2種以上の元素
の組み合わせであることを特徴とする請求項3に記載の
磁器組成物。
4. In the formula (I), B is a combination of at least one element selected from the group consisting of Co, Fe, Cr and Ga. 0% or more and 10% or less based on the number of moles, and the sum of the number of moles of Cr and Ga is 0% or more and 20% or less based on the number x of moles of all B elements, B ''
The porcelain composition according to claim 3, wherein is a combination of one or more elements selected from Zn, Li, and Mg.
【請求項5】 前記多孔質体部がペロブスカイト型結晶
構造を有する酸化物イオン混合伝導体であって、組成が
一般式 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) (I) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFe又はCoを必ず含んで
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Crと
Gaのモル数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%
以下。B'はNb、Ta、Ti、及びZrの中からNb又はTaを必ず
含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ
で、TiとZrのモル数の和が全B'元素のモル数yに対し0%
以上20%以下。B''はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ば
れる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.
8≦a≦1、0<x、0<y≦0.5、0≦z≦0.2、0.98≦x+y+z≦1.
02、δは電荷中性条件を満たすように決まる値。)で表
される磁器組成物よりなることを特徴とする請求項1又
は2記載の複合材料。
5. The porous body part is a mixed oxide ion conductor having a perovskite type crystal structure, and has a composition represented by a general formula [Ln 1-a A a ] [B x B ′ y B ″ z ]. O (3-δ) (I) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of at least one element selected from Co, Fe, Cr, and Ga, which always contains Fe or Co.
The sum of the number of moles of Ga is 0% or more and 20% of the number of moles x of all B elements
Less than. B ′ is one or a combination of two or more elements necessarily including Nb or Ta from among Nb, Ta, Ti, and Zr, and the sum of the number of moles of Ti and Zr is the mole of all B ′ elements. 0% for number y
More than 20%. B ″ is one or a combination of two or more elements selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg. However, 0.
8 ≦ a ≦ 1, 0 <x, 0 <y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.
02 and δ are values determined to satisfy the charge neutral condition. 3. The composite material according to claim 1, comprising a porcelain composition represented by the formula:
【請求項6】 式(I)において、 BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFeを必ず含んで選ばれ
る1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Coのモル数
がFeのモル数に対し0%以上10%以下、かつCrとGaモル
数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%以下、B''
はZn、Li、Mgの中から選ばれる1種又は2種以上の元素
の組み合わせであることを特徴とする請求項5に記載の
複合材料。
6. In the formula (I), B is a combination of one or more elements necessarily including Fe from Co, Fe, Cr, and Ga, and the mole number of Co is Fe. 0% or more and 10% or less based on the number of moles, and the sum of the number of moles of Cr and Ga is 0% or more and 20% or less based on the number x of moles of all B elements, B ''
The composite material according to claim 5, wherein is a combination of one or more elements selected from Zn, Li, and Mg.
【請求項7】 前記緻密質連続層が一般式 [Ln1-aAa][BxB'y]O (3-δ) (II) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはFe及びCoの中から選ばれる1種又は2種の元素の組
み合わせ。B'はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.8≦a≦
1、0<x、0≦y≦0.2、0.98≦x+y≦1.02、δは電荷中性条
件を満たすように決まる値。)で表される組成の混合伝
導性酸化物セラミックスであることを特徴とする請求項
5又は6に記載の複合材料。
7. The method according to claim 1, wherein the dense continuous layer has a general formula [Ln 1-a A a ] [B x B ' y ] O (3-δ) (II) (where Ln is selected from Y or a lanthanoid element) 1
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of one or two elements selected from Fe and Co. B 'is 1 selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg
A species or a combination of two or more elements. Where 0.8 ≦ a ≦
1, 0 <x, 0 ≦ y ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y ≦ 1.02, and δ are values determined to satisfy the charge neutrality condition. 7. The composite material according to claim 5, which is a mixed conductive oxide ceramic having a composition represented by the formula:
【請求項8】 前記緻密質連続層がペロブスカイト型結
晶構造を有する酸化物イオン混合伝導体であって、組成
が下記の一般式 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) (I) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFe又はCoを必ず含んで
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Crと
Gaのモル数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%
以下。B'はNb、Ta、Ti、及びZrの中からNb又はTaを必ず
含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ
で、TiとZrのモル数の和が全B'元素のモル数yに対し0%
以上20%以下。B''はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ば
れる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.
8≦a≦1、0<x、0<y≦0.5、0≦z≦0.2、0.98≦x+y+z≦1.
02、δは電荷中性条件を満たすように決まる値。)で表
される磁器組成物であることを特徴とする請求項1、
2、5及び6のいずれか1項に記載の複合材料。
8. The dense continuous layer is a mixed oxide ion conductor having a perovskite crystal structure, and has a composition represented by the following general formula [Ln 1-a A a ] [B x B ′ y B ″ z ] O (3-δ) (I) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of at least one element selected from Co, Fe, Cr, and Ga, which always contains Fe or Co.
The sum of the number of moles of Ga is 0% or more and 20% of the number of moles x of all B elements
Less than. B ′ is one or a combination of two or more elements necessarily including Nb or Ta from among Nb, Ta, Ti, and Zr, and the sum of the number of moles of Ti and Zr is the mole of all B ′ elements. 0% for number y
More than 20%. B ″ is one or a combination of two or more elements selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg. However, 0.
8 ≦ a ≦ 1, 0 <x, 0 <y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.
02 and δ are values determined to satisfy the charge neutral condition. 2. The porcelain composition represented by the formula:
7. The composite material according to any one of 2, 5, and 6.
【請求項9】 式(I)において、 BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFeを必ず含んで選ばれ
る1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Coのモル数
がFeのモル数に対し0%以上10%以下、かつCrとGaモル
数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%以下、B''
はZn、Li、Mgの中から選ばれる1種又は2種以上の元素
の組み合わせであることを特徴とする請求項8に記載の
複合材料。
9. In the formula (I), B is one or a combination of two or more elements necessarily including Fe from Co, Fe, Cr and Ga, and the number of moles of Co is Fe 0% or more and 10% or less based on the number of moles, and the sum of the number of moles of Cr and Ga is 0% or more and 20% or less based on the number x of moles of all B elements, B ''
The composite material according to claim 8, wherein is a combination of one or more elements selected from Zn, Li, and Mg.
【請求項10】 前記緻密質連続層が、ペロブスカイト
型結晶構造を有する酸化物イオン混合伝導体で、組成が
一般式 [Ln1-aAa][BxB'yB''z]O (3-δ) (I) (ここで、LnはY又はランタノイド元素から選ばれる1
種又は2種以上の元素の組み合わせ。AはBa、Sr、Caの
中から選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。
BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFe又はCoを必ず含んで
選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Crと
Gaのモル数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%
以下。B'はNb、Ta、Ti、及びZrの中からNb又はTaを必ず
含んで選ばれる1種又は2種以上の元素の組み合わせ
で、TiとZrのモル数の和が全B'元素のモル数yに対し0%
以上20%以下。B''はCu、Ni、Zn、Li、Mgの中から選ば
れる1種又は2種以上の元素の組み合わせ。ただし、0.
8≦a≦1、0<x、0<y≦0.5、0≦z≦0.2、0.98≦x+y+z≦1.
02、δは電荷中性条件を満たすように決まる値。)で表
される磁器組成物であって、NbおよびTaの含有量の和
が、前記多孔質体中のNbおよびTaの含有量の和より少な
いことを特徴とする請求項8又は9に記載の複合材料。
10. The dense continuous layer is a mixed oxide ion conductor having a perovskite type crystal structure, and has a composition represented by a general formula [Ln 1-a A a ] [B x B ′ y B ″ z ] O (3-δ) (I) (where Ln is 1 selected from Y or a lanthanoid element)
A species or a combination of two or more elements. A is one or a combination of two or more elements selected from Ba, Sr, and Ca.
B is a combination of at least one element selected from Co, Fe, Cr, and Ga, which always contains Fe or Co.
The sum of the number of moles of Ga is 0% or more and 20% of the number of moles x of all B elements
Less than. B ′ is one or a combination of two or more elements necessarily including Nb or Ta from among Nb, Ta, Ti, and Zr, and the sum of the number of moles of Ti and Zr is the mole of all B ′ elements. 0% for number y
More than 20%. B ″ is one or a combination of two or more elements selected from Cu, Ni, Zn, Li, and Mg. However, 0.
8 ≦ a ≦ 1, 0 <x, 0 <y ≦ 0.5, 0 ≦ z ≦ 0.2, 0.98 ≦ x + y + z ≦ 1.
02 and δ are values determined to satisfy the charge neutral condition. ), Wherein the sum of the contents of Nb and Ta is smaller than the sum of the contents of Nb and Ta in the porous body. Composite material.
【請求項11】 式(I)において、 BはCo、Fe、Cr、及びGaの中からFeを必ず含んで選ばれ
る1種又は2種以上の元素の組み合わせで、Coのモル数
がFeのモル数に対し0%以上10%以下、かつCrとGaモル
数の和が全B元素のモル数xに対し0%以上20%以下、B''
はZn、Li、Mgの中から選ばれる1種又は2種以上の元素
の組み合わせであることを特徴とする請求項10に記載
の複合材料。
11. In the formula (I), B is a combination of at least one element selected from the group consisting of Co, Fe, Cr and Ga, and the mole number of Co is Fe. 0% or more and 10% or less based on the number of moles, and the sum of the number of moles of Cr and Ga is 0% or more and 20% or less based on the number x of moles of all B elements, B ''
The composite material according to claim 10, wherein is a combination of one or more elements selected from Zn, Li, and Mg.
【請求項12】 請求項1、2及び5〜11のいずれか
1項に記載の複合材料を有することを特徴とする酸素の
分離装置。
12. An apparatus for separating oxygen, comprising the composite material according to any one of claims 1, 2 and 5 to 11.
【請求項13】 請求項3又は4に記載の磁器組成物を
有することを特徴とする酸素の分離装置。
13. An oxygen separator comprising the porcelain composition according to claim 3 or 4.
【請求項14】 請求項1、2及び5〜11のいずれか
1項に記載の複合材料を有することを特徴とする化学反
応装置。
14. A chemical reaction apparatus comprising the composite material according to claim 1, 2, or 5.
【請求項15】 請求項3又は4に記載の磁器組成物を
有することを特徴とする化学反応装置。
15. A chemical reaction device comprising the porcelain composition according to claim 3 or 4.
【請求項16】 混合伝導性多孔質酸化物を有して成る
多孔質体部を、その多孔質体の上に形成する混合伝導性
酸化物の緻密質連続層の焼成温度より高温で焼成し、前
記多孔質体部上に緻密質連続層を含む膜部を形成するこ
とを特徴とする複合材料の製造方法。
16. A porous body portion having a mixed conductive porous oxide is fired at a temperature higher than a firing temperature of a dense continuous layer of the mixed conductive oxide formed on the porous body. Forming a film portion including a dense continuous layer on the porous body portion.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005314142A (en) * 2004-04-27 2005-11-10 Nippon Steel Corp Oxide-ion mixed conductor, composite structure, oxygen separator, and chemical reactor
JP2006082039A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Noritake Co Ltd Oxygen separation membrane element, its manufacturing method, oxygen manufacturing method, and reactor
JP2007014933A (en) * 2005-07-11 2007-01-25 Nippon Steel Corp Complex structure, oxygen separating device and chemical reactor
JP2007051036A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Noritake Co Ltd Oxygen ion conductor and oxygen separating film
US7442344B2 (en) 2001-11-09 2008-10-28 Chubu Electric Power Co., Inc. Ceramic member with oxygen ion conductivity and use thereof

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7442344B2 (en) 2001-11-09 2008-10-28 Chubu Electric Power Co., Inc. Ceramic member with oxygen ion conductivity and use thereof
JP2005314142A (en) * 2004-04-27 2005-11-10 Nippon Steel Corp Oxide-ion mixed conductor, composite structure, oxygen separator, and chemical reactor
JP4528021B2 (en) * 2004-04-27 2010-08-18 新日本製鐵株式会社 Oxide ion mixed conductor, composite structure, oxygen separation device, and chemical reaction device
JP2006082039A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Noritake Co Ltd Oxygen separation membrane element, its manufacturing method, oxygen manufacturing method, and reactor
JP2007014933A (en) * 2005-07-11 2007-01-25 Nippon Steel Corp Complex structure, oxygen separating device and chemical reactor
JP2007051036A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Noritake Co Ltd Oxygen ion conductor and oxygen separating film

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