グリーンハニカム成形体の乾燥装置及び乾燥方法、並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法
【課題】乾燥時のグリーンハニカム成形体の変形や割れを抑制できるグリーンハニカム成形体の乾燥装置及び乾燥方法並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の貫通孔７０ａを有する複数のグリーンハニカム成形体７０の乾燥方法であって、複数のグリーンハニカム成形体７０の周りに水蒸気が存在する雰囲気下で、各のグリーンハニカム成形体７０の各貫通孔７０ａに加熱気体を供給すると同時に、各グリーンハニカム成形体７０にマイクロ波を照射する工程を備える。そして、この工程では、隣接する２つのグリーンハニカム成形体７０間の距離Ｄを、すべてマイクロ波の波長の１／２を超える距離とする。
【解決手段】複数の貫通孔７０ａを有する複数のグリーンハニカム成形体７０の乾燥方法であって、複数のグリーンハニカム成形体７０の周りに水蒸気が存在する雰囲気下で、各のグリーンハニカム成形体７０の各貫通孔７０ａに加熱気体を供給すると同時に、各グリーンハニカム成形体７０にマイクロ波を照射する工程を備える。そして、この工程では、隣接する２つのグリーンハニカム成形体７０間の距離Ｄを、すべてマイクロ波の波長の１／２を超える距離とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリーンハニカム成形体の乾燥装置及びグリーンハニカム成形体の乾燥方法、並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の貫通孔を有するセラミクスハニカム構造体は、セラミクス原料粉及び溶媒を含むグリーンハニカム成形体を成形し、乾燥し、焼成することにより製造される。
【０００３】
そして、グリーンハニカム成形体の乾燥方法として、マイクロ波及び加熱気体を用いる方法が例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−５０３１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の乾燥方法では、乾燥時にグリーンハニカム成形体が変形したり割れたりすることがあった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、乾燥時のグリーンハニカム成形体の変形や割れを抑制できるグリーンハニカム成形体の乾燥装置及び乾燥方法、並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる乾燥方法は、複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体の乾燥方法である。この乾燥方法は、複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下で、各グリーンハニカム成形体の各貫通孔に気体を供給すると共に各グリーンハニカム成形体にマイクロ波を照射する工程を備えている。マイクロ波を照射する工程では、隣接する２つのグリーンハニカム成形体間の距離を、すべてマイクロ波の波長の１／２を超える距離とする。
【０００８】
本発明にかかる乾燥装置は、複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体の乾燥装置である。この乾燥装置は、容器と、容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波源と、容器内に気体を供給する気体源と、容器内に蒸気を供給する蒸気供給口と、容器内において、複数のグリーンハニカム成形体の複数の貫通孔の開口が設けられた各端面に対して、気体源から供給される気体を供給する、複数の気体出口と、を備えている。複数の気体出口は、隣接する２つのグリーンハニカム成形体間の距離が、すべてマイクロ波の波長の１／２を超えるように配置されている。
【０００９】
本発明にかかるセラミクスハニカム構造体の製造方法は、複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体を乾燥させてセラミクスハニカム構造体を製造する製造方法である。この製造方法は、セラミクス原料である無機化合物、有機バインダ及び溶媒を少なくとも混合して原料混合物を用意する工程と、原料混合物を隔壁の断面形状に対応する出口開口を有する押出機から押し出すと共に所定の長さに切断して複数のグリーンハニカム成形体を取得する工程と、複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下で、各グリーンハニカム成形体の各貫通孔に気体を供給すると共に各グリーンハニカム成形体にマイクロ波を照射する工程と、を備えている。マイクロ波を照射する工程では、隣接する２つのグリーンハニカム成形体間の距離を、すべてマイクロ波の波長の１／２を超える距離とする。
【００１０】
本発明によれば、グリーンハニカム成形体７０の間隔がマイクロ波の波長の１／２超とされているので、マイクロ波が十分にグリーンハニカム成形体７０間に回り込むことができる。また、加熱気体の供給及びマイクロ波の照射中にグリーンハニカム成形体の周りが水蒸気などの蒸気雰囲気とされることにより、グリーンハニカム成形体の外面が中央部よりも先に過度に乾燥することが抑制される。これらにより、複数のグリーンハニカム成形体の乾燥速度のムラを低減でき、従って、乾燥に伴うグリーンハニカム成形体の変形や、外周壁の割れを抑制し、歩留まりを向上できる。
【００１１】
ここで、上記乾燥方法又は製造方法は、各グリーンハニカム成形体の複数の貫通孔の開口が設けられた端面に対して気体分散板を接触させる工程を備え、マイクロ波を照射する工程では、気体分散板を介して各貫通孔に気体を供給することが好ましい。
【００１２】
また、上記乾燥装置では、各気体出口は、グリーンハニカム成形体の端面をそれぞれ載置可能な面を有する気体分散板であることが好ましい。
【００１３】
これらによれば、気体分散板を介して加熱気体などの気体をグリーンハニカム成形体の各貫通孔に供給しているので、各貫通孔に流れる気体の量の不均一性を抑制できる。これにより、より一層、グリーンハニカム成形体の変形や、外周壁の割れを抑制することができ、歩留まりを向上できる。
【００１４】
上記の乾燥方法又は製造方法は、複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下となるように、複数のグリーンハニカム成形体の周りに水蒸気を連続的に供給する工程を更に備えるようにしてもよい。
【００１５】
上記の乾燥方法又は製造方法では、マイクロ波を照射する工程において、複数のグリーンハニカム成形体の乾燥時間の進行に応じて、照射するマイクロ波の出力を下げるようにしてもよい。
【００１６】
上記の乾燥方法又は製造方法では、マイクロ波を照射する工程において、所定の乾燥時間が経過した後、マイクロ波の照射を停止すると共に複数の貫通孔への気体の供給を継続するようにしてもよい。
【００１７】
上記の製造方法は、マイクロ波を照射する工程で乾燥が行われた複数のグリーンハニカム成形体の端部を封口する工程を更に備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、乾燥時のグリーンハニカム成形体の変形や割れを抑制できるグリーンハニカム成形体の乾燥装置及び乾燥方法並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる乾燥装置の概略断面図である。
【図２】図２は、図１の乾燥装置の載置台４０の上面図である。
【図３】図３の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、他の実施形態にかかる乾燥装置の載置台４０の上面図である。
【図４】図４は、実施例及び比較例の乾燥速度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
グリーンハニカム成形体の乾燥装置及びその乾燥方法、並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法の好適な実施形態について、図１を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２１】
（グリーンハニカム成形体）
まず、乾燥対象となるグリーンハニカム成形体７０について説明する。本実施形態に係るグリーンハニカム成形体７０は、図１に示すように、それぞれ、Ｚ軸方向に延びる多数の貫通孔７０ａを有する柱体である。グリーンハニカム成形体７０の外形形状は特に限定されないが、例えば、円柱、楕円柱、角柱（例えば、正三角柱、正方形柱、正六角柱、正八角柱等の正多角柱や、正多角柱以外の、３角柱、４角柱、６角柱、８角柱等）等である。また、各貫通孔７０ａの断面形状も特に限定されず、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、六角形等の多角形等が挙げられる。貫通孔７０ａには、径の異なるもの、断面形状の異なるものが混在してもよい。
【００２２】
グリーンハニカム成形体７０のＺ軸方向の端面から見た場合の、貫通孔７０ａの配置の形態も特に限定されず、たとえば、貫通孔７０ａの中心軸が正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている正方形配置、貫通孔７０ａの中心軸が正三角形の頂点に配置される正三角形配置等が挙げられる。貫通孔７０ａの径も特に限定されず、例えば、断面が正方形の場合、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。貫通孔７０ａ同士を隔てる隔壁の厚みは、例えば、０．１５〜０．７６ｍｍとすることができる。
【００２３】
また、グリーンハニカム成形体７０の貫通孔７０ａが延びる方向の長さ（Ｚ方向の全長）は特に限定されないが、例えば、４０〜３５０ｍｍとすることができる。また、グリーンハニカム成形体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１００〜３２０ｍｍとすることできる。
【００２４】
グリーンハニカム成形体７０は、後で焼成することによりセラミクスとなるグリーン（未焼成体）であり、特に、多孔性セラミクスとなるグリーンであることが好ましい。具体的には、グリーンハニカム成形体７０は、セラミクス原料を含む。セラミクスは特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素、金属等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、さらに、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。
【００２５】
グリーンハニカム成形体７０は、好ましくは、セラミクス原料である無機化合物源粉末、及び、メチルセルロース等の有機バインダ、及び、必要に応じて添加される添加剤を含む。
【００２６】
例えば、セラミクスがチタン酸アルミニウムの場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末、及び／又は、チタン酸アルミニウム粉末を含む。無機化合物源粉末は、必要に応じて、さらに、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末、及び／又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。
【００２７】
有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩を例示できる。有機バインダの量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、２０重量部以下であることが好ましく、より好ましくは１５重量部以下、さらに好ましくは６重量部である。また、有機バインダの下限量は、０．１重量部であることが好ましく、より好ましくは３重量部である。
【００２８】
添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤および可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。
【００２９】
造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料；氷；およびドライアイス等などが挙げられる。造孔剤の添加量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、０〜４０重量部であることが好ましく、より好ましくは０〜２５重量部である。
【００３０】
潤滑剤および可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸Ａｌなどのステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどが挙げられる。潤滑剤及び可塑剤の添加量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、０〜１０重量部であることが好ましく、より好ましくは０．１〜５重量部である。
【００３１】
分散剤としては、たとえば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウムなどの界面活性剤などが挙げられる。分散剤の添加量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、０〜２０重量部であることが好ましく、より好ましくは２〜８重量部である。
【００３２】
溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類；および水などを用いることができる。なかでも、水が好ましく、不純物が少ない点で、より好ましくはイオン交換水が用いられる。溶媒の使用量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、１０重量部〜１００重量部であることが好ましく、より好ましくは２０重量部〜８０重量部である。また、成形体全体の重量に対する溶媒の重量は特に限定されないが、１０〜３０重量％が好ましく、１５〜２０重量％がより好ましい。
【００３３】
このようなグリーンハニカム成形体７０は、例えば以下のようにして製造することができる。
【００３４】
まず、無機化合物源粉末と、有機バインダと、溶媒と、必要に応じて添加される添加物を用意する。そして、これらを混練機等により混合して原料混合物を得、得られた原料混合物を隔壁の断面形状に対応する出口開口を有する押出機から押し出し、所望の長さに切ることにより、グリーンハニカム成形体７０を得ることができる。
【００３５】
（乾燥装置）
次に、グリーンハニカム成形体７０を乾燥させる乾燥装置１００について説明する。本実施形態にかかるグリーンハニカム成形体の乾燥装置１００は、複数のグリーンハニカム成形体７０を乾燥させるものであり、主として、容器１０と、容器１０内にマイクロ波を供給するマイクロ波源２０と、容器１０内に配置された載置台４０と、載置台４０の各気体分散板４２を介して容器１０内に加熱気体を供給する加熱気体源３０と、を備える。気体分散板（気体出口）４２は、複数のグリーンハニカム成形体７０の複数の貫通孔７０ａの開口が設けられた各端面（下端面）７０ｄに対して、加熱気体源３０から供給される加熱気体を供給する。以下、各部材を詳細に説明する。
【００３６】
（容器）
容器１０は、グリーンハニカム成形体７０、載置台４０、及び、管路３６の出口部３６ａを収容可能である。容器１０は、マイクロ波を遮蔽する観点から、金属製が好ましい。容器１０には、容器１０内の気体を外部に排出する排出口１０ｂが設けられている。また、容器１０は、マイクロ波源２０から供給されるマイクロ波を受け入れる導波管１０ａを有する。
【００３７】
（マイクロ波源）
マイクロ波源２０は、グリーンハニカム成形体７０中を加熱するためのマイクロ波を発生する。マイクロ波の波長は、グリーンハニカム成形体７０を加熱できるものであれば特に限定されない。マイクロ波の好ましい波長は、８９５〜９４０ＭＨｚ、又は、２４００〜２５００ＭＨｚである。マイクロ波源２０は、マイクロ波の出力を、乾燥にしたがって低下させることができるものであることが好ましい。マイクロ波の出力は特に限定されないが、グリーンハニカム成形体１個あたり、例えば、１〜１０ｋＷとすることができる。
【００３８】
（載置台）
載置台４０は、容器１０内に配置され、その上面にグリーンハニカム成形体７０を載せ置く台である。載置台４０は、２つの気体分散板（気体出口）４２と、２つの気体分散板４２の側面を取り囲む通気性のないリング部材４４とを備え、外形形状は円板状である。２つのグリーンハニカム成形体７０は、その複数の貫通孔７０ａの開口が設けられた一端面（下面）７０ｄが、各気体分散板４２の上面と接触するように気体分散板４２上に載置される。各気体分散板４２の上面の大きさは、グリーンハニカム成形体７０の端面７０ｄの大きさと同等とされている。２つの気体分散板４２は、これらの気体分散板４２上に載置されたグリーンハニカム成形体７０間の距離Ｄが、マイクロ波源２０が供給するマイクロ波の波長をλとしたときに、１／２λ（０．５λ）を超えるように載置台４０において配置されている。なお、距離Ｄの上限は特にはないが、５００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
気体分散板４２は、表裏に連通する複数の孔を有する板であり、下方から供給される気体を、上方に通過させる際に、面内方向における気体の流れを均一にさせる。
【００４０】
気体分散板４２としては、表裏を直線的に貫く孔が多数形成されたいわゆる多孔板（例えばグリーンハニカム成形体と同様のハニカム格子形状）がよいが、表裏を連通しかつ屈曲した細孔を多数有するいわゆる多孔質板でも実施可能である。
【００４１】
気体分散板４２の材質も特に限定されないが、アルミナ、コージェライト等のセラミクスが挙げられる。気体分散板４２の厚みは、たとえば、１０〜１００ｍｍとすることができる。
【００４２】
気体分散板４２が多孔板の場合の孔の平面形状も限定されず、例えば、正方形、円形、六角形、八角形とすることができる。孔の径は、例えば、形状が正方形の場合、例えば、一辺の長さ０．７〜１０ｍｍとすることができる。また、孔間の壁の厚みは、例えば、０．０３〜３．０ｍｍとすることができる。一方、気体分散板４２が多孔質板の場合の平均細孔径は特に限定されないが、０．１〜１００μｍが好ましい。平均細孔径は、水銀圧入法により測定できる。また、気孔率は、１０〜９０％が好ましい。なお、多孔質板から構成された多孔板でもよい。
【００４３】
リング部材４４は、各気体分散板４２の側面を取り囲んでおり、各気体分散板４２の側面からの気体の漏れを防いでいる。
【００４４】
載置台４０の中央下面には鉛直軸５２が設けられ、鉛直軸５２はモータ５０によって回転可能とされている。これにより、容器１０内で、載置台４０を鉛直軸周りに回転させることができる。回転数は特に限定されないが、１〜６０ｒｐｍとすることができる。
【００４５】
（加熱気体源）
加熱気体源３０は、容器１０の外に配置されたブロア３２と、ブロア３２からの気体を気体分散板４２の下面に導く管路３６と、管路３６に設けられて管路３６を流れる気体を加熱するヒータ３４とを備える。気体の加熱温度は特に限定されないが、５０〜２００℃が好ましく、７０〜１２０℃がより好ましい。気体も特に限定されないが、経済的観点から、空気が好ましい。気体の供給量も特に限定されないが、気体分散板４２直上での気体分散板の面積平均の気体の風速が０．１〜１０ｍ／秒であることが好ましく、０．５〜５ｍ／秒であることがより好ましい。
【００４６】
管路３６の出口部３６ａには、図１及び図２に示すように、上方に面し、上から見てリング状となる開口３６ａｂが設けられている。出口部３６ａの先端３６ａｅは、図１に示すようにリング部材４４の下面と接触している。出口部３６ａが、このような上方に面したリング状の開口３６ａｂを有することにより、回転運動する載置台４０がどの回転位置にあっても、加熱気体を、気体出口となる気体分散板４２を介してグリーンハニカム成形体７０の各貫通孔７０ａに供給可能となっている。出口部３６ａの先端３６ａｅはリング部材４４の下面と摺動しつつ接触することができるようにされており、気体のシールが可能である。
【００４７】
（水蒸気供給口）
容器１０の壁には、水蒸気供給口１０ｃが形成されている。水蒸気供給口１０ｃには、水蒸気供給ラインＬ１を介して水蒸気供給源ＳＴＭが接続されており、容器１０内に水蒸気を供給し、各グリーンハニカム成形体の周りを水蒸気が存在する雰囲気下に維持することができる。水蒸気の供給条件も特に限定されないが、例えば、温度は１００〜２００℃、供給量は０．１〜５．０ｋｇ／分とすることが好ましい。
【００４８】
（乾燥方法）
続いて、本実施形態にかかるグリーンハニカム成形体の乾燥方法について説明する。
【００４９】
まず、容器１０の各気体分散板４２の上面に、端面７０ｄが接触するように２つのグリーンハニカム成形体７０をそれぞれ載せる。
【００５０】
続いて、ブロア３２を起動するとともに、ヒータ３４を起動する。さらに、マイクロ波源２０からマイクロ波を容器１０内に供給する。また、水蒸気供給口１０ｃから容器１０内に水蒸気を連続的に供給し、各グリーンハニカム成形体７０の周りを水蒸気が存在する雰囲気とする。さらに、モータ５０を駆動して載置台４０を回転させる。これにより、載置台４０上で、グリーンハニカム成形体７０が回転する。
【００５１】
そうすると、各グリーンハニカム成形体７０の周りが水蒸気存在雰囲気とされた状態で、加熱された気体が、管路３６を通って各気体分散板４２の下面に供給され、さらに、各気体分散板４２を通過して、グリーンハニカム成形体７０の各貫通孔７０ａを通過して各グリーンハニカム成形体７０の上端面７０ｕから排出される。その後、排出された気体は、容器１０の排出口１０ｂから排出される。また、各グリーンハニカム成形体７０にマイクロ波が照射される。
【００５２】
このような加熱及び気体の供給により、各グリーンハニカム成形体７０の溶媒成分が除去され、乾燥が進む。ここで、乾燥が進むにつれて、マイクロ波源２０から供給するマイクロ波の出力を下げることが好ましい。これにより、過乾燥による局所的な温度上昇による暴走（発火）を抑制するという効果がある。
【００５３】
水蒸気雰囲気下での加熱気体及びマイクロ波の供給による乾燥により到達する、成形体の最終的な乾燥の程度は特に限定されないが、マイクロ波及び水蒸気の供給を止める時点で、成形体の乾燥率、すなわち、成形体の乾燥前の溶媒質量に対する乾燥により除去された溶媒質量の比を８０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることがより好ましく、９５％以上とすることがさらに好ましい。なお、マイクロ波及び水蒸気の供給を止めた後に、加熱気体のみを流すことによって、より乾燥をすすめることも好ましい。
【００５４】
そして、本実施形態によれば、グリーンハニカム成形体７０の間隔Ｄがマイクロ波の波長λの１／２超とされているので、マイクロ波が十分にグリーンハニカム成形体７０間に回り込むことができる。また、加熱気体の供給及びマイクロ波の照射中に各グリーンハニカム成形体７０の周りが水蒸気雰囲気とされることにより、各グリーンハニカム成形体７０の外面近傍が中央部よりも先に過度に乾燥することが抑制される。これらにより、各グリーンハニカム成形体の乾燥速度のムラを低減でき、従って、乾燥に伴うグリーンハニカム成形体７０の変形や、外周壁の割れを抑制し、歩留まりを向上できる。なお、乾燥の抑制のために水蒸気を用いることが好ましい態様のひとつであるが、グリーンハニカム成形体７０の乾燥を抑制できるのであれば、水蒸気に代えて、その他の蒸気を用いて、グリーンハニカム成形体７０の周りをその蒸気雰囲気として、上述した乾燥を行ってもよい。また、乾燥に用いる気体は、加熱気体が好ましい態様のひとつではあるが、加熱気体に限定されるわけではなく、常温の気体をそのまま用いてもよい。
【００５５】
また、気体分散板４２を介して加熱気体をグリーンハニカム成形体７０の各貫通孔７０ａに供給しているので、各貫通孔７０ａに流れる気体の量の不均一性を抑制できる。これにより、よりいっそうグリーンハニカム成形体７０の変形や、外周壁の割れを抑制することができ、歩留まりを向上できる。
【００５６】
さらに、このような乾燥装置において複数のグリーンハニカム成形体７０を一度に乾燥する場合、マイクロ波を効率よく利用できることから、グリーンハニカム成形体７０一つあたりのマイクロ波の出力や加熱気体の供給量を同じとした場合、単独で乾燥する場合に比して乾燥時間を短縮することも可能である。
【００５７】
このようにして乾燥したグリーンハニカム成形体７０の貫通孔７０ａの端部を必要に応じて封口し、その後、焼成することにより、セラミクスハニカム構造体が得られる。このようなセラミクスハニカム構造体は、ディーゼルパティキュレートフィルタや、排ガス処理装置の触媒担体として利用可能である。
【００５８】
本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。たとえば、上記実施形態では、載置台４０上に気体分散板４２を２つ設け、これらの気体分散板４２上に２つのグリーンハニカム成形体７０を載置し、これらの成形体を一度に乾燥しているが、３つ以上のグリーンハニカム成形体７０を一度に乾燥するようにしてもよい。たとえば、図３の（ａ）のように、各グリーンハニカム成形体７０の中心軸が正三角形の頂点に配置されるように３つの気体分散板４２を載置台４０の配置することにより、３つのグリーンハニカム成形体７０を互いに距離Ｄ離間させて配置することができる。
【００５９】
また、たとえば、図３の（ｂ）のように、各グリーンハニカム成形体７０の中心軸が正方形の頂点に配置されるように４つの気体分散板４２を配置することにより、４つのグリーンハニカム成形体７０を互いに距離Ｄ離間させて配置することができる。３つ以上のグリーンハニカム成形体７０を一度に乾燥させる場合には、すべてのグリーンハニカム成形体７０間の距離Ｄを上述のように設定する必要がある。
【００６０】
また、気体分散板４２の配置方法も上記には特に限定されず、隣接する２つのグリーンハニカム成形体７０間の距離Ｄが、すべてマイクロ波の波長の１／２を超える距離離間するように配置できるものであればよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、気体分散板４２の表面が水平に配置されており、気体分散板４２の上面にグリーンハニカム成形体７０を載せることでグリーンハニカム成形体７０が保持されるがこれには限定されない。たとえば、気体分散板４２の表面を垂直に配置し、グリーンハニカム成形体７０の端面７０ｄがこの垂直表面に接触するように、他の保持部材によりグリーンハニカム成形体７０を保持してもよい。
【００６２】
また、気体分散板４２上にトチと呼ばれる、グリーンハニカム成形体７０と同一の組成および貫通孔構造を有する焼成台を設け、その上にグリーンハニカム成形体７０を載せてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、複数のグリーンハニカム成形体７０の各端面７０ｄに対して加熱気体を供給する複数の気体出口として、気体分散板４２を用いているが、貫通孔７０ａの径が大きい場合等には、気体分散板４２を設けずに、管路３６の出口部３６ａの開口から直接２つの端面７０ｄに加熱気体を供給してもよい。
【実施例】
【００６４】
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【００６５】
（ハニカム成形体の製造方法）
無機化合物源粉末として以下のものを用いて、グリーンハニカム成形体を得た。無機化合物源粉末の仕込み組成は、アルミナ〔Ａｌ２Ｏ３〕、チタニア〔ＴｉＯ２〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕およびシリカ〔ＳｉＯ２〕換算のモル百分率で、〔Ａｌ２Ｏ３〕／〔ＴｉＯ２〕／〔ＭｇＯ〕／〔ＳｉＯ２〕＝３５．１％／５１．３％／９．６％／４．０％であった。
【００６６】
アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量中のケイ素源粉末の含有率は、４．０重量％であった。
（１）アルミニウム源粉末
表１に示される平均粒子径を有するα−アルミナ粉末 ２４．６重量部
（２）チタニウム源粉末
表１に示される平均粒子径を有するルチル型チタニア粉末 ４２．０重量部
（３）マグネシウム源粉末
表１に示される平均粒子径を有するマグネシアスピネル粉末 １５．７重量部
（４）ケイ素源粉末
表１に示される平均粒子径を有するガラスフリット（タカラスタンダード社製「ＣＫ０８３２」） ３．４重量部
【００６７】
アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末からなる混合物に、造孔剤として表１に示される平均粒子径を有するコーンスターチを１４．３重量部、有機バインダとしてメチルセルロース（商品名：メトローズ ９０ＳＨ−３００００）５．５重量部、可塑剤としてポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル（商品名：ユニルーブ５０ＭＢ−７２、２０℃における粘度が１０２０ｍＰａ・ｓ）４．６重量部、ならびに、潤滑剤としてグリセリン０．３重量部を加え、さらに、分散媒（溶媒）として水２７重量部を加えた後、混練機を用いて２５℃で混練することにより、坏土（成形用原料混合物）を調製した。
【００６８】
ついで、この坏土を押出成形することにより、グリーンハニカム成形体を５本作製した。グリーンハニカム成形体７０は円柱状であり、直径は１６３ｍｍ、長さは２４０ｍｍとした。貫通孔７０ａの断面形状は一辺１．４３ｍｍの正方形であり、隔壁の厚みが０．３２ｍｍとなるようにマトリクス状に正方形配置した。
【００６９】
【表１】
【００７０】
これらのグリーンハニカム成形体を、上述の図１及び図２の乾燥装置で乾燥させた。
【００７１】
乾燥条件は以下のようにした。
２つの気体分散板４２のスペック：材料：アルミナ、厚み：４０ｍｍ、孔の平面形状は１辺５．２ｍｍの正方形、壁の厚み１．１ｍｍ
グリーンハニカム成形体間の距離Ｄ：６５ｍｍ
マイクロ波の周波数は、２．４５ＧＨｚ、成形体１個あたりのマイクロ波の出力は、乾燥時間０〜７．５分まで５ｋＷ、７．５〜１０．５分まで３ｋＷ、１０．５〜１３．０分まで１．５ｋＷとし、１３分以降は０ｋＷとした。なお、乾燥率は、重量基準の値である。
【００７２】
供給気体は空気、供給気体の加熱温度は９０℃とした。気体の供給量は、気体分散板４２直上での気体分散板の面積平均の気体の風速が１ｍ／秒となるように設定した。水蒸気の温度は１２０℃、供給量は０．５ｋｇ／分とした。マイクロ波の照射時間は時刻０〜１３分まで、水蒸気の供給時間は時刻０〜１３分まで、加熱気体の供給は時刻０〜２５分まで行った。
【００７３】
（比較例）
一方の気体分散板４２のみの上にグリーンハニカム成形体７０を全部で一本のみ載置した以外は実施例と同様にした。なお、一方の気体分散板４２の上面は板でふさいで気体が出ないようにした。なお、マイクロ波の出力及び加熱気体の供給は、グリーンハニカム成形体一本あたりのワット数及び供給量が同じとなるように調節した。
【００７４】
実施例の乾燥速度を図４のＡに白丸及び黒丸で、比較例の乾燥速度を図４のＢに白三角で示す。ここで、相対水分とは、乾燥時間０秒におけるグリーンハニカム成形体７０の水分の重量を１とした場合の残存水分重量割合のことである。実施例のグリーンハニカム成形体に変形や割れは見られなかった。比較例のグリーンハニカム成形体にも変形や割れが見られなかった。乾燥速度は、実施例の方が大きかった。つまり、比較例よりも実施例の方が乾燥速度は速かった。具体的には、１２０〜３６０秒までの乾燥速度は、実施例が−０．３４２重量％／秒、比較例が−０．２６９重量％／秒であった。
【符号の説明】
【００７５】
１０…容器、１０ｃ…水蒸気供給口、２０…マイクロ波源、３０…加熱気体源、４２…気体分散板（気体出口）、７０…グリーンハニカム成形体、７０ａ…貫通孔、７０ｄ…端面、１００…乾燥装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリーンハニカム成形体の乾燥装置及びグリーンハニカム成形体の乾燥方法、並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の貫通孔を有するセラミクスハニカム構造体は、セラミクス原料粉及び溶媒を含むグリーンハニカム成形体を成形し、乾燥し、焼成することにより製造される。
【０００３】
そして、グリーンハニカム成形体の乾燥方法として、マイクロ波及び加熱気体を用いる方法が例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−５０３１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の乾燥方法では、乾燥時にグリーンハニカム成形体が変形したり割れたりすることがあった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、乾燥時のグリーンハニカム成形体の変形や割れを抑制できるグリーンハニカム成形体の乾燥装置及び乾燥方法、並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる乾燥方法は、複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体の乾燥方法である。この乾燥方法は、複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下で、各グリーンハニカム成形体の各貫通孔に気体を供給すると共に各グリーンハニカム成形体にマイクロ波を照射する工程を備えている。マイクロ波を照射する工程では、隣接する２つのグリーンハニカム成形体間の距離を、すべてマイクロ波の波長の１／２を超える距離とする。
【０００８】
本発明にかかる乾燥装置は、複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体の乾燥装置である。この乾燥装置は、容器と、容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波源と、容器内に気体を供給する気体源と、容器内に蒸気を供給する蒸気供給口と、容器内において、複数のグリーンハニカム成形体の複数の貫通孔の開口が設けられた各端面に対して、気体源から供給される気体を供給する、複数の気体出口と、を備えている。複数の気体出口は、隣接する２つのグリーンハニカム成形体間の距離が、すべてマイクロ波の波長の１／２を超えるように配置されている。
【０００９】
本発明にかかるセラミクスハニカム構造体の製造方法は、複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体を乾燥させてセラミクスハニカム構造体を製造する製造方法である。この製造方法は、セラミクス原料である無機化合物、有機バインダ及び溶媒を少なくとも混合して原料混合物を用意する工程と、原料混合物を隔壁の断面形状に対応する出口開口を有する押出機から押し出すと共に所定の長さに切断して複数のグリーンハニカム成形体を取得する工程と、複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下で、各グリーンハニカム成形体の各貫通孔に気体を供給すると共に各グリーンハニカム成形体にマイクロ波を照射する工程と、を備えている。マイクロ波を照射する工程では、隣接する２つのグリーンハニカム成形体間の距離を、すべてマイクロ波の波長の１／２を超える距離とする。
【００１０】
本発明によれば、グリーンハニカム成形体７０の間隔がマイクロ波の波長の１／２超とされているので、マイクロ波が十分にグリーンハニカム成形体７０間に回り込むことができる。また、加熱気体の供給及びマイクロ波の照射中にグリーンハニカム成形体の周りが水蒸気などの蒸気雰囲気とされることにより、グリーンハニカム成形体の外面が中央部よりも先に過度に乾燥することが抑制される。これらにより、複数のグリーンハニカム成形体の乾燥速度のムラを低減でき、従って、乾燥に伴うグリーンハニカム成形体の変形や、外周壁の割れを抑制し、歩留まりを向上できる。
【００１１】
ここで、上記乾燥方法又は製造方法は、各グリーンハニカム成形体の複数の貫通孔の開口が設けられた端面に対して気体分散板を接触させる工程を備え、マイクロ波を照射する工程では、気体分散板を介して各貫通孔に気体を供給することが好ましい。
【００１２】
また、上記乾燥装置では、各気体出口は、グリーンハニカム成形体の端面をそれぞれ載置可能な面を有する気体分散板であることが好ましい。
【００１３】
これらによれば、気体分散板を介して加熱気体などの気体をグリーンハニカム成形体の各貫通孔に供給しているので、各貫通孔に流れる気体の量の不均一性を抑制できる。これにより、より一層、グリーンハニカム成形体の変形や、外周壁の割れを抑制することができ、歩留まりを向上できる。
【００１４】
上記の乾燥方法又は製造方法は、複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下となるように、複数のグリーンハニカム成形体の周りに水蒸気を連続的に供給する工程を更に備えるようにしてもよい。
【００１５】
上記の乾燥方法又は製造方法では、マイクロ波を照射する工程において、複数のグリーンハニカム成形体の乾燥時間の進行に応じて、照射するマイクロ波の出力を下げるようにしてもよい。
【００１６】
上記の乾燥方法又は製造方法では、マイクロ波を照射する工程において、所定の乾燥時間が経過した後、マイクロ波の照射を停止すると共に複数の貫通孔への気体の供給を継続するようにしてもよい。
【００１７】
上記の製造方法は、マイクロ波を照射する工程で乾燥が行われた複数のグリーンハニカム成形体の端部を封口する工程を更に備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、乾燥時のグリーンハニカム成形体の変形や割れを抑制できるグリーンハニカム成形体の乾燥装置及び乾燥方法並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる乾燥装置の概略断面図である。
【図２】図２は、図１の乾燥装置の載置台４０の上面図である。
【図３】図３の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、他の実施形態にかかる乾燥装置の載置台４０の上面図である。
【図４】図４は、実施例及び比較例の乾燥速度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
グリーンハニカム成形体の乾燥装置及びその乾燥方法、並びにセラミクスハニカム構造体の製造方法の好適な実施形態について、図１を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２１】
（グリーンハニカム成形体）
まず、乾燥対象となるグリーンハニカム成形体７０について説明する。本実施形態に係るグリーンハニカム成形体７０は、図１に示すように、それぞれ、Ｚ軸方向に延びる多数の貫通孔７０ａを有する柱体である。グリーンハニカム成形体７０の外形形状は特に限定されないが、例えば、円柱、楕円柱、角柱（例えば、正三角柱、正方形柱、正六角柱、正八角柱等の正多角柱や、正多角柱以外の、３角柱、４角柱、６角柱、８角柱等）等である。また、各貫通孔７０ａの断面形状も特に限定されず、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、六角形等の多角形等が挙げられる。貫通孔７０ａには、径の異なるもの、断面形状の異なるものが混在してもよい。
【００２２】
グリーンハニカム成形体７０のＺ軸方向の端面から見た場合の、貫通孔７０ａの配置の形態も特に限定されず、たとえば、貫通孔７０ａの中心軸が正方形の頂点にそれぞれ位置するように配置されている正方形配置、貫通孔７０ａの中心軸が正三角形の頂点に配置される正三角形配置等が挙げられる。貫通孔７０ａの径も特に限定されず、例えば、断面が正方形の場合、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。貫通孔７０ａ同士を隔てる隔壁の厚みは、例えば、０．１５〜０．７６ｍｍとすることができる。
【００２３】
また、グリーンハニカム成形体７０の貫通孔７０ａが延びる方向の長さ（Ｚ方向の全長）は特に限定されないが、例えば、４０〜３５０ｍｍとすることができる。また、グリーンハニカム成形体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１００〜３２０ｍｍとすることできる。
【００２４】
グリーンハニカム成形体７０は、後で焼成することによりセラミクスとなるグリーン（未焼成体）であり、特に、多孔性セラミクスとなるグリーンであることが好ましい。具体的には、グリーンハニカム成形体７０は、セラミクス原料を含む。セラミクスは特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素、金属等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、さらに、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。
【００２５】
グリーンハニカム成形体７０は、好ましくは、セラミクス原料である無機化合物源粉末、及び、メチルセルロース等の有機バインダ、及び、必要に応じて添加される添加剤を含む。
【００２６】
例えば、セラミクスがチタン酸アルミニウムの場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末、及び／又は、チタン酸アルミニウム粉末を含む。無機化合物源粉末は、必要に応じて、さらに、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末、及び／又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。
【００２７】
有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩を例示できる。有機バインダの量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、２０重量部以下であることが好ましく、より好ましくは１５重量部以下、さらに好ましくは６重量部である。また、有機バインダの下限量は、０．１重量部であることが好ましく、より好ましくは３重量部である。
【００２８】
添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤および可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。
【００２９】
造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料；氷；およびドライアイス等などが挙げられる。造孔剤の添加量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、０〜４０重量部であることが好ましく、より好ましくは０〜２５重量部である。
【００３０】
潤滑剤および可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸Ａｌなどのステアリン酸金属塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどが挙げられる。潤滑剤及び可塑剤の添加量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、０〜１０重量部であることが好ましく、より好ましくは０．１〜５重量部である。
【００３１】
分散剤としては、たとえば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウムなどの界面活性剤などが挙げられる。分散剤の添加量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、０〜２０重量部であることが好ましく、より好ましくは２〜８重量部である。
【００３２】
溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類；および水などを用いることができる。なかでも、水が好ましく、不純物が少ない点で、より好ましくはイオン交換水が用いられる。溶媒の使用量は、無機化合物源粉末の１００重量部に対して、１０重量部〜１００重量部であることが好ましく、より好ましくは２０重量部〜８０重量部である。また、成形体全体の重量に対する溶媒の重量は特に限定されないが、１０〜３０重量％が好ましく、１５〜２０重量％がより好ましい。
【００３３】
このようなグリーンハニカム成形体７０は、例えば以下のようにして製造することができる。
【００３４】
まず、無機化合物源粉末と、有機バインダと、溶媒と、必要に応じて添加される添加物を用意する。そして、これらを混練機等により混合して原料混合物を得、得られた原料混合物を隔壁の断面形状に対応する出口開口を有する押出機から押し出し、所望の長さに切ることにより、グリーンハニカム成形体７０を得ることができる。
【００３５】
（乾燥装置）
次に、グリーンハニカム成形体７０を乾燥させる乾燥装置１００について説明する。本実施形態にかかるグリーンハニカム成形体の乾燥装置１００は、複数のグリーンハニカム成形体７０を乾燥させるものであり、主として、容器１０と、容器１０内にマイクロ波を供給するマイクロ波源２０と、容器１０内に配置された載置台４０と、載置台４０の各気体分散板４２を介して容器１０内に加熱気体を供給する加熱気体源３０と、を備える。気体分散板（気体出口）４２は、複数のグリーンハニカム成形体７０の複数の貫通孔７０ａの開口が設けられた各端面（下端面）７０ｄに対して、加熱気体源３０から供給される加熱気体を供給する。以下、各部材を詳細に説明する。
【００３６】
（容器）
容器１０は、グリーンハニカム成形体７０、載置台４０、及び、管路３６の出口部３６ａを収容可能である。容器１０は、マイクロ波を遮蔽する観点から、金属製が好ましい。容器１０には、容器１０内の気体を外部に排出する排出口１０ｂが設けられている。また、容器１０は、マイクロ波源２０から供給されるマイクロ波を受け入れる導波管１０ａを有する。
【００３７】
（マイクロ波源）
マイクロ波源２０は、グリーンハニカム成形体７０中を加熱するためのマイクロ波を発生する。マイクロ波の波長は、グリーンハニカム成形体７０を加熱できるものであれば特に限定されない。マイクロ波の好ましい波長は、８９５〜９４０ＭＨｚ、又は、２４００〜２５００ＭＨｚである。マイクロ波源２０は、マイクロ波の出力を、乾燥にしたがって低下させることができるものであることが好ましい。マイクロ波の出力は特に限定されないが、グリーンハニカム成形体１個あたり、例えば、１〜１０ｋＷとすることができる。
【００３８】
（載置台）
載置台４０は、容器１０内に配置され、その上面にグリーンハニカム成形体７０を載せ置く台である。載置台４０は、２つの気体分散板（気体出口）４２と、２つの気体分散板４２の側面を取り囲む通気性のないリング部材４４とを備え、外形形状は円板状である。２つのグリーンハニカム成形体７０は、その複数の貫通孔７０ａの開口が設けられた一端面（下面）７０ｄが、各気体分散板４２の上面と接触するように気体分散板４２上に載置される。各気体分散板４２の上面の大きさは、グリーンハニカム成形体７０の端面７０ｄの大きさと同等とされている。２つの気体分散板４２は、これらの気体分散板４２上に載置されたグリーンハニカム成形体７０間の距離Ｄが、マイクロ波源２０が供給するマイクロ波の波長をλとしたときに、１／２λ（０．５λ）を超えるように載置台４０において配置されている。なお、距離Ｄの上限は特にはないが、５００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
気体分散板４２は、表裏に連通する複数の孔を有する板であり、下方から供給される気体を、上方に通過させる際に、面内方向における気体の流れを均一にさせる。
【００４０】
気体分散板４２としては、表裏を直線的に貫く孔が多数形成されたいわゆる多孔板（例えばグリーンハニカム成形体と同様のハニカム格子形状）がよいが、表裏を連通しかつ屈曲した細孔を多数有するいわゆる多孔質板でも実施可能である。
【００４１】
気体分散板４２の材質も特に限定されないが、アルミナ、コージェライト等のセラミクスが挙げられる。気体分散板４２の厚みは、たとえば、１０〜１００ｍｍとすることができる。
【００４２】
気体分散板４２が多孔板の場合の孔の平面形状も限定されず、例えば、正方形、円形、六角形、八角形とすることができる。孔の径は、例えば、形状が正方形の場合、例えば、一辺の長さ０．７〜１０ｍｍとすることができる。また、孔間の壁の厚みは、例えば、０．０３〜３．０ｍｍとすることができる。一方、気体分散板４２が多孔質板の場合の平均細孔径は特に限定されないが、０．１〜１００μｍが好ましい。平均細孔径は、水銀圧入法により測定できる。また、気孔率は、１０〜９０％が好ましい。なお、多孔質板から構成された多孔板でもよい。
【００４３】
リング部材４４は、各気体分散板４２の側面を取り囲んでおり、各気体分散板４２の側面からの気体の漏れを防いでいる。
【００４４】
載置台４０の中央下面には鉛直軸５２が設けられ、鉛直軸５２はモータ５０によって回転可能とされている。これにより、容器１０内で、載置台４０を鉛直軸周りに回転させることができる。回転数は特に限定されないが、１〜６０ｒｐｍとすることができる。
【００４５】
（加熱気体源）
加熱気体源３０は、容器１０の外に配置されたブロア３２と、ブロア３２からの気体を気体分散板４２の下面に導く管路３６と、管路３６に設けられて管路３６を流れる気体を加熱するヒータ３４とを備える。気体の加熱温度は特に限定されないが、５０〜２００℃が好ましく、７０〜１２０℃がより好ましい。気体も特に限定されないが、経済的観点から、空気が好ましい。気体の供給量も特に限定されないが、気体分散板４２直上での気体分散板の面積平均の気体の風速が０．１〜１０ｍ／秒であることが好ましく、０．５〜５ｍ／秒であることがより好ましい。
【００４６】
管路３６の出口部３６ａには、図１及び図２に示すように、上方に面し、上から見てリング状となる開口３６ａｂが設けられている。出口部３６ａの先端３６ａｅは、図１に示すようにリング部材４４の下面と接触している。出口部３６ａが、このような上方に面したリング状の開口３６ａｂを有することにより、回転運動する載置台４０がどの回転位置にあっても、加熱気体を、気体出口となる気体分散板４２を介してグリーンハニカム成形体７０の各貫通孔７０ａに供給可能となっている。出口部３６ａの先端３６ａｅはリング部材４４の下面と摺動しつつ接触することができるようにされており、気体のシールが可能である。
【００４７】
（水蒸気供給口）
容器１０の壁には、水蒸気供給口１０ｃが形成されている。水蒸気供給口１０ｃには、水蒸気供給ラインＬ１を介して水蒸気供給源ＳＴＭが接続されており、容器１０内に水蒸気を供給し、各グリーンハニカム成形体の周りを水蒸気が存在する雰囲気下に維持することができる。水蒸気の供給条件も特に限定されないが、例えば、温度は１００〜２００℃、供給量は０．１〜５．０ｋｇ／分とすることが好ましい。
【００４８】
（乾燥方法）
続いて、本実施形態にかかるグリーンハニカム成形体の乾燥方法について説明する。
【００４９】
まず、容器１０の各気体分散板４２の上面に、端面７０ｄが接触するように２つのグリーンハニカム成形体７０をそれぞれ載せる。
【００５０】
続いて、ブロア３２を起動するとともに、ヒータ３４を起動する。さらに、マイクロ波源２０からマイクロ波を容器１０内に供給する。また、水蒸気供給口１０ｃから容器１０内に水蒸気を連続的に供給し、各グリーンハニカム成形体７０の周りを水蒸気が存在する雰囲気とする。さらに、モータ５０を駆動して載置台４０を回転させる。これにより、載置台４０上で、グリーンハニカム成形体７０が回転する。
【００５１】
そうすると、各グリーンハニカム成形体７０の周りが水蒸気存在雰囲気とされた状態で、加熱された気体が、管路３６を通って各気体分散板４２の下面に供給され、さらに、各気体分散板４２を通過して、グリーンハニカム成形体７０の各貫通孔７０ａを通過して各グリーンハニカム成形体７０の上端面７０ｕから排出される。その後、排出された気体は、容器１０の排出口１０ｂから排出される。また、各グリーンハニカム成形体７０にマイクロ波が照射される。
【００５２】
このような加熱及び気体の供給により、各グリーンハニカム成形体７０の溶媒成分が除去され、乾燥が進む。ここで、乾燥が進むにつれて、マイクロ波源２０から供給するマイクロ波の出力を下げることが好ましい。これにより、過乾燥による局所的な温度上昇による暴走（発火）を抑制するという効果がある。
【００５３】
水蒸気雰囲気下での加熱気体及びマイクロ波の供給による乾燥により到達する、成形体の最終的な乾燥の程度は特に限定されないが、マイクロ波及び水蒸気の供給を止める時点で、成形体の乾燥率、すなわち、成形体の乾燥前の溶媒質量に対する乾燥により除去された溶媒質量の比を８０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることがより好ましく、９５％以上とすることがさらに好ましい。なお、マイクロ波及び水蒸気の供給を止めた後に、加熱気体のみを流すことによって、より乾燥をすすめることも好ましい。
【００５４】
そして、本実施形態によれば、グリーンハニカム成形体７０の間隔Ｄがマイクロ波の波長λの１／２超とされているので、マイクロ波が十分にグリーンハニカム成形体７０間に回り込むことができる。また、加熱気体の供給及びマイクロ波の照射中に各グリーンハニカム成形体７０の周りが水蒸気雰囲気とされることにより、各グリーンハニカム成形体７０の外面近傍が中央部よりも先に過度に乾燥することが抑制される。これらにより、各グリーンハニカム成形体の乾燥速度のムラを低減でき、従って、乾燥に伴うグリーンハニカム成形体７０の変形や、外周壁の割れを抑制し、歩留まりを向上できる。なお、乾燥の抑制のために水蒸気を用いることが好ましい態様のひとつであるが、グリーンハニカム成形体７０の乾燥を抑制できるのであれば、水蒸気に代えて、その他の蒸気を用いて、グリーンハニカム成形体７０の周りをその蒸気雰囲気として、上述した乾燥を行ってもよい。また、乾燥に用いる気体は、加熱気体が好ましい態様のひとつではあるが、加熱気体に限定されるわけではなく、常温の気体をそのまま用いてもよい。
【００５５】
また、気体分散板４２を介して加熱気体をグリーンハニカム成形体７０の各貫通孔７０ａに供給しているので、各貫通孔７０ａに流れる気体の量の不均一性を抑制できる。これにより、よりいっそうグリーンハニカム成形体７０の変形や、外周壁の割れを抑制することができ、歩留まりを向上できる。
【００５６】
さらに、このような乾燥装置において複数のグリーンハニカム成形体７０を一度に乾燥する場合、マイクロ波を効率よく利用できることから、グリーンハニカム成形体７０一つあたりのマイクロ波の出力や加熱気体の供給量を同じとした場合、単独で乾燥する場合に比して乾燥時間を短縮することも可能である。
【００５７】
このようにして乾燥したグリーンハニカム成形体７０の貫通孔７０ａの端部を必要に応じて封口し、その後、焼成することにより、セラミクスハニカム構造体が得られる。このようなセラミクスハニカム構造体は、ディーゼルパティキュレートフィルタや、排ガス処理装置の触媒担体として利用可能である。
【００５８】
本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。たとえば、上記実施形態では、載置台４０上に気体分散板４２を２つ設け、これらの気体分散板４２上に２つのグリーンハニカム成形体７０を載置し、これらの成形体を一度に乾燥しているが、３つ以上のグリーンハニカム成形体７０を一度に乾燥するようにしてもよい。たとえば、図３の（ａ）のように、各グリーンハニカム成形体７０の中心軸が正三角形の頂点に配置されるように３つの気体分散板４２を載置台４０の配置することにより、３つのグリーンハニカム成形体７０を互いに距離Ｄ離間させて配置することができる。
【００５９】
また、たとえば、図３の（ｂ）のように、各グリーンハニカム成形体７０の中心軸が正方形の頂点に配置されるように４つの気体分散板４２を配置することにより、４つのグリーンハニカム成形体７０を互いに距離Ｄ離間させて配置することができる。３つ以上のグリーンハニカム成形体７０を一度に乾燥させる場合には、すべてのグリーンハニカム成形体７０間の距離Ｄを上述のように設定する必要がある。
【００６０】
また、気体分散板４２の配置方法も上記には特に限定されず、隣接する２つのグリーンハニカム成形体７０間の距離Ｄが、すべてマイクロ波の波長の１／２を超える距離離間するように配置できるものであればよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、気体分散板４２の表面が水平に配置されており、気体分散板４２の上面にグリーンハニカム成形体７０を載せることでグリーンハニカム成形体７０が保持されるがこれには限定されない。たとえば、気体分散板４２の表面を垂直に配置し、グリーンハニカム成形体７０の端面７０ｄがこの垂直表面に接触するように、他の保持部材によりグリーンハニカム成形体７０を保持してもよい。
【００６２】
また、気体分散板４２上にトチと呼ばれる、グリーンハニカム成形体７０と同一の組成および貫通孔構造を有する焼成台を設け、その上にグリーンハニカム成形体７０を載せてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、複数のグリーンハニカム成形体７０の各端面７０ｄに対して加熱気体を供給する複数の気体出口として、気体分散板４２を用いているが、貫通孔７０ａの径が大きい場合等には、気体分散板４２を設けずに、管路３６の出口部３６ａの開口から直接２つの端面７０ｄに加熱気体を供給してもよい。
【実施例】
【００６４】
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【００６５】
（ハニカム成形体の製造方法）
無機化合物源粉末として以下のものを用いて、グリーンハニカム成形体を得た。無機化合物源粉末の仕込み組成は、アルミナ〔Ａｌ２Ｏ３〕、チタニア〔ＴｉＯ２〕、マグネシア〔ＭｇＯ〕およびシリカ〔ＳｉＯ２〕換算のモル百分率で、〔Ａｌ２Ｏ３〕／〔ＴｉＯ２〕／〔ＭｇＯ〕／〔ＳｉＯ２〕＝３５．１％／５１．３％／９．６％／４．０％であった。
【００６６】
アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末の合計量中のケイ素源粉末の含有率は、４．０重量％であった。
（１）アルミニウム源粉末
表１に示される平均粒子径を有するα−アルミナ粉末 ２４．６重量部
（２）チタニウム源粉末
表１に示される平均粒子径を有するルチル型チタニア粉末 ４２．０重量部
（３）マグネシウム源粉末
表１に示される平均粒子径を有するマグネシアスピネル粉末 １５．７重量部
（４）ケイ素源粉末
表１に示される平均粒子径を有するガラスフリット（タカラスタンダード社製「ＣＫ０８３２」） ３．４重量部
【００６７】
アルミニウム源粉末、チタニウム源粉末、マグネシウム源粉末およびケイ素源粉末からなる混合物に、造孔剤として表１に示される平均粒子径を有するコーンスターチを１４．３重量部、有機バインダとしてメチルセルロース（商品名：メトローズ ９０ＳＨ−３００００）５．５重量部、可塑剤としてポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル（商品名：ユニルーブ５０ＭＢ−７２、２０℃における粘度が１０２０ｍＰａ・ｓ）４．６重量部、ならびに、潤滑剤としてグリセリン０．３重量部を加え、さらに、分散媒（溶媒）として水２７重量部を加えた後、混練機を用いて２５℃で混練することにより、坏土（成形用原料混合物）を調製した。
【００６８】
ついで、この坏土を押出成形することにより、グリーンハニカム成形体を５本作製した。グリーンハニカム成形体７０は円柱状であり、直径は１６３ｍｍ、長さは２４０ｍｍとした。貫通孔７０ａの断面形状は一辺１．４３ｍｍの正方形であり、隔壁の厚みが０．３２ｍｍとなるようにマトリクス状に正方形配置した。
【００６９】
【表１】
【００７０】
これらのグリーンハニカム成形体を、上述の図１及び図２の乾燥装置で乾燥させた。
【００７１】
乾燥条件は以下のようにした。
２つの気体分散板４２のスペック：材料：アルミナ、厚み：４０ｍｍ、孔の平面形状は１辺５．２ｍｍの正方形、壁の厚み１．１ｍｍ
グリーンハニカム成形体間の距離Ｄ：６５ｍｍ
マイクロ波の周波数は、２．４５ＧＨｚ、成形体１個あたりのマイクロ波の出力は、乾燥時間０〜７．５分まで５ｋＷ、７．５〜１０．５分まで３ｋＷ、１０．５〜１３．０分まで１．５ｋＷとし、１３分以降は０ｋＷとした。なお、乾燥率は、重量基準の値である。
【００７２】
供給気体は空気、供給気体の加熱温度は９０℃とした。気体の供給量は、気体分散板４２直上での気体分散板の面積平均の気体の風速が１ｍ／秒となるように設定した。水蒸気の温度は１２０℃、供給量は０．５ｋｇ／分とした。マイクロ波の照射時間は時刻０〜１３分まで、水蒸気の供給時間は時刻０〜１３分まで、加熱気体の供給は時刻０〜２５分まで行った。
【００７３】
（比較例）
一方の気体分散板４２のみの上にグリーンハニカム成形体７０を全部で一本のみ載置した以外は実施例と同様にした。なお、一方の気体分散板４２の上面は板でふさいで気体が出ないようにした。なお、マイクロ波の出力及び加熱気体の供給は、グリーンハニカム成形体一本あたりのワット数及び供給量が同じとなるように調節した。
【００７４】
実施例の乾燥速度を図４のＡに白丸及び黒丸で、比較例の乾燥速度を図４のＢに白三角で示す。ここで、相対水分とは、乾燥時間０秒におけるグリーンハニカム成形体７０の水分の重量を１とした場合の残存水分重量割合のことである。実施例のグリーンハニカム成形体に変形や割れは見られなかった。比較例のグリーンハニカム成形体にも変形や割れが見られなかった。乾燥速度は、実施例の方が大きかった。つまり、比較例よりも実施例の方が乾燥速度は速かった。具体的には、１２０〜３６０秒までの乾燥速度は、実施例が−０．３４２重量％／秒、比較例が−０．２６９重量％／秒であった。
【符号の説明】
【００７５】
１０…容器、１０ｃ…水蒸気供給口、２０…マイクロ波源、３０…加熱気体源、４２…気体分散板（気体出口）、７０…グリーンハニカム成形体、７０ａ…貫通孔、７０ｄ…端面、１００…乾燥装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体の乾燥方法であって、
前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下で、前記各グリーンハニカム成形体の各貫通孔に気体を供給すると共に前記各グリーンハニカム成形体にマイクロ波を照射する工程を備え、
前記マイクロ波を照射する工程では、隣接する２つの前記グリーンハニカム成形体間の距離を、すべて前記マイクロ波の波長の１／２を超える距離とする乾燥方法。
【請求項２】
前記各グリーンハニカム成形体の前記複数の貫通孔の開口が設けられた端面に対して気体分散板を接触させる工程を更に備え、
前記マイクロ波を照射する工程では、前記気体分散板を介して前記各貫通孔に気体を供給する、請求項１に記載の乾燥方法。
【請求項３】
前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下となるように、前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに水蒸気を連続的に供給する工程を更に備える、請求項１又は２に記載の乾燥方法。
【請求項４】
前記マイクロ波を照射する工程において、前記複数のグリーンハニカム成形体の乾燥時間の進行に応じて、前記照射するマイクロ波の出力を下げる、請求項１〜３の何れか一項に記載の乾燥方法。
【請求項５】
前記マイクロ波を照射する工程において、所定の乾燥時間が経過した後、前記マイクロ波の照射を停止すると共に前記複数の貫通孔への気体の供給を継続する、請求項１〜４の何れか一項に記載の乾燥方法。
【請求項６】
複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体の乾燥装置であって、
容器と、
前記容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波源と、
前記容器内に気体を供給する気体源と、
前記容器内に蒸気を供給する蒸気供給口と、
前記容器内において、前記複数のグリーンハニカム成形体の前記複数の貫通孔の開口が設けられた各端面に対して、前記気体源から供給される気体を供給する、複数の気体出口と、を備え、
前記複数の気体出口は、隣接する２つの前記グリーンハニカム成形体間の距離が、すべて前記マイクロ波の波長の１／２を超えるように配置された乾燥装置。
【請求項７】
前記各気体出口は、前記グリーンハニカム成形体の前記端面をそれぞれ載置可能な面を有する気体分散板である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体を乾燥させてセラミクスハニカム構造体を製造する製造方法であって、
セラミクス原料である無機化合物、有機バインダ及び溶媒を少なくとも混合して原料混合物を用意する工程と、
前記原料混合物を隔壁の断面形状に対応する出口開口を有する押出機から押し出すと共に所定の長さに切断して前記複数のグリーンハニカム成形体を取得する工程と、
前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下で、前記各グリーンハニカム成形体の各貫通孔に気体を供給すると共に前記各グリーンハニカム成形体にマイクロ波を照射する工程と、を備え、
前記マイクロ波を照射する工程では、隣接する２つの前記グリーンハニカム成形体間の距離を、すべて前記マイクロ波の波長の１／２を超える距離とする、セラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項９】
前記各グリーンハニカム成形体の前記複数の貫通孔の開口が設けられた端面に対して気体分散板を接触させる工程を更に備え、
前記マイクロ波を照射する工程では、前記気体分散板を介して前記各貫通孔に気体を供給する、請求項８に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下となるように、前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに水蒸気を連続的に供給する工程を更に備える、請求項８又は９に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記マイクロ波を照射する工程において、前記複数のグリーンハニカム成形体の乾燥時間の進行に応じて、前記照射するマイクロ波の出力を下げる、請求項８〜１０の何れか一項に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記マイクロ波を照射する工程において、所定の乾燥時間が経過した後、前記マイクロ波の照射を停止すると共に前記複数の貫通孔への気体の供給を継続する、請求項８〜１１の何れか一項に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記マイクロ波を照射する工程で乾燥が行われた前記複数のグリーンハニカム成形体の端部を封口する工程を更に備える、請求項８〜１２の何れか一項に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１】
複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体の乾燥方法であって、
前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下で、前記各グリーンハニカム成形体の各貫通孔に気体を供給すると共に前記各グリーンハニカム成形体にマイクロ波を照射する工程を備え、
前記マイクロ波を照射する工程では、隣接する２つの前記グリーンハニカム成形体間の距離を、すべて前記マイクロ波の波長の１／２を超える距離とする乾燥方法。
【請求項２】
前記各グリーンハニカム成形体の前記複数の貫通孔の開口が設けられた端面に対して気体分散板を接触させる工程を更に備え、
前記マイクロ波を照射する工程では、前記気体分散板を介して前記各貫通孔に気体を供給する、請求項１に記載の乾燥方法。
【請求項３】
前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下となるように、前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに水蒸気を連続的に供給する工程を更に備える、請求項１又は２に記載の乾燥方法。
【請求項４】
前記マイクロ波を照射する工程において、前記複数のグリーンハニカム成形体の乾燥時間の進行に応じて、前記照射するマイクロ波の出力を下げる、請求項１〜３の何れか一項に記載の乾燥方法。
【請求項５】
前記マイクロ波を照射する工程において、所定の乾燥時間が経過した後、前記マイクロ波の照射を停止すると共に前記複数の貫通孔への気体の供給を継続する、請求項１〜４の何れか一項に記載の乾燥方法。
【請求項６】
複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体の乾燥装置であって、
容器と、
前記容器内にマイクロ波を供給するマイクロ波源と、
前記容器内に気体を供給する気体源と、
前記容器内に蒸気を供給する蒸気供給口と、
前記容器内において、前記複数のグリーンハニカム成形体の前記複数の貫通孔の開口が設けられた各端面に対して、前記気体源から供給される気体を供給する、複数の気体出口と、を備え、
前記複数の気体出口は、隣接する２つの前記グリーンハニカム成形体間の距離が、すべて前記マイクロ波の波長の１／２を超えるように配置された乾燥装置。
【請求項７】
前記各気体出口は、前記グリーンハニカム成形体の前記端面をそれぞれ載置可能な面を有する気体分散板である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
複数の貫通孔を有する複数のグリーンハニカム成形体を乾燥させてセラミクスハニカム構造体を製造する製造方法であって、
セラミクス原料である無機化合物、有機バインダ及び溶媒を少なくとも混合して原料混合物を用意する工程と、
前記原料混合物を隔壁の断面形状に対応する出口開口を有する押出機から押し出すと共に所定の長さに切断して前記複数のグリーンハニカム成形体を取得する工程と、
前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下で、前記各グリーンハニカム成形体の各貫通孔に気体を供給すると共に前記各グリーンハニカム成形体にマイクロ波を照射する工程と、を備え、
前記マイクロ波を照射する工程では、隣接する２つの前記グリーンハニカム成形体間の距離を、すべて前記マイクロ波の波長の１／２を超える距離とする、セラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項９】
前記各グリーンハニカム成形体の前記複数の貫通孔の開口が設けられた端面に対して気体分散板を接触させる工程を更に備え、
前記マイクロ波を照射する工程では、前記気体分散板を介して前記各貫通孔に気体を供給する、請求項８に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに蒸気が存在する雰囲気下となるように、前記複数のグリーンハニカム成形体の周りに水蒸気を連続的に供給する工程を更に備える、請求項８又は９に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記マイクロ波を照射する工程において、前記複数のグリーンハニカム成形体の乾燥時間の進行に応じて、前記照射するマイクロ波の出力を下げる、請求項８〜１０の何れか一項に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記マイクロ波を照射する工程において、所定の乾燥時間が経過した後、前記マイクロ波の照射を停止すると共に前記複数の貫通孔への気体の供給を継続する、請求項８〜１１の何れか一項に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記マイクロ波を照射する工程で乾燥が行われた前記複数のグリーンハニカム成形体の端部を封口する工程を更に備える、請求項８〜１２の何れか一項に記載のセラミクスハニカム構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８６５５８（Ｐ２０１２−８６５５８Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３３６６（Ｐ２０１１−２０３３６６）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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