ハニカム構造体の製造方法
【課題】ハニカム構造体を製造するに際し、原料粉末を水と混練する混練工程において、原料粉末の練りを確保しつつ、完成品内部の気孔のサイズを確保する。
【解決手段】シリンダ７０内に２本のスクリュー５０、６０を設置し、各スクリュー５０、６０に端面が楕円形状のパドル５２、６２を固定する。そして、各パドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面との間に形成される隙間のうちパドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面とがもっとも近づいた隙間部分と、各スクリュー５０、６０においてそれぞれ対向する各パドル５２、６２がもっとも近づいたときの隙間部分とで原料粉末を練る。
【解決手段】シリンダ７０内に２本のスクリュー５０、６０を設置し、各スクリュー５０、６０に端面が楕円形状のパドル５２、６２を固定する。そして、各パドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面との間に形成される隙間のうちパドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面とがもっとも近づいた隙間部分と、各スクリュー５０、６０においてそれぞれ対向する各パドル５２、６２がもっとも近づいたときの隙間部分とで原料粉末を練る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関し、特にハニカム構造体をかたどったワークを成形するためのセラミック材料の粘土を用意する混練工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セラミックハニカム成形体を製造する方法が、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、カーボンやタルク等の粉末材料が混合された原料粉末と水とを混練したセラミック材料を用意する混練工程を行い、混練工程で得られた粘土状のセラミック材料を成形型から押し出すことで柱状のハニカム成形体を成形する押出工程を実施することにより、セラミックハニカム成形体を製造する方法が提案されている。
【０００３】
具体的に、混練工程では、まず、複数の粉末材料を混合して加湿した原料粉末を製造装置のシリンダ内に挿入する。次に、シリンダ内に配置した押込スクリューを当該押込スクリューの長軸を中心に回転させる。そして、シリンダの内壁面と押込スクリューとの間で原料粉末を押しつぶすことで混練し、粘土質のセラミック材料を製造する。
【０００４】
この後、混練工程で得られた粘土質のセラミック材料をスクリュー室に供給し、スクリュー室内に配置された押出スクリューによりセラミック材料を成形型から押し出すことで、ハニカム成形体を成形することができる。
【特許文献１】特開２００１−２６０１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、混練工程において、原料粉末がシリンダ内の押込スクリューに衝突することや、シリンダの内壁面と押込スクリューとの間で原料粉末が押しつぶされること等により、原料粉末を構成する粒子の多くがせん断され破砕されてしまう。これにより、粒子が細かく破砕されたセラミック材料に基づいてハニカム成形体を成形して焼成した場合、完成したハニカム構造体に設けられる多数の気孔のサイズが低下してしまう。これに伴い、気孔率も低下してしまう。
【０００６】
ここで、気孔とはハニカム構造体の内部に形成される微少な空間であり、気孔率とはハニカム構造体の断面の単位面積当たりに含まれる気孔の割合である。すなわち、粒子が細かく破砕されることで、原料粉末における粒子と粒子との隙間が塞がれてしまい、気孔が形成されにくくなってしまう。
【０００７】
例えば、ハニカム構造体を車両の排ガス浄化フィルタとして用いる場合、エンジンから排出される排気ガスがハニカム構造体の気孔を介してハニカム構造体の壁を通過することで排気ガスに含まれる有害物質が取り除かれる。しかし、ハニカム構造体の気孔のサイズが低下してしまうことで、排気ガスがハニカム構造体の壁を通過しにくくなり、エンジン性能を確保できない可能性がある。
【０００８】
そこで、混練工程において原料粉末の練りを抑制し、完成品における気孔のサイズを確保することが考えられる。しかし、原料粉末の練りが不十分である場合、完成品が壊れやすくなってしまうため、原料粉末の練りを抑制することはできない。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、ハニカム構造体を製造するに際し、原料粉末を水と混練する混練工程において、原料粉末の練りを確保しつつ、完成品内部の気孔のサイズを確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、ハニカム構造体を製造する上で、複数の粉末材料を混ぜ合わせた原料粉末を用意した後、当該原料粉末を水と混練することで原料粉末を粘土にする混練工程を行うに際し、一端側から他端側に原料粉末を送り出すフィードスクリュー（５１、６１）と、原料粉末を練る複数のパドル（５２、６２）と、をそれぞれ備えた第１スクリュー（５０）、第２スクリュー（６０）と、各スクリューを並べて収納すると共に、各スクリューに対応した円形状の断面によりまゆ型の断面形状をなすシリンダ（７０）と、を備えた混練装置（１０）を用意する。
【００１１】
このような混練装置において、各スクリューに備えられた複数のパドルの端面は非円形状をなしていると共に、当該複数のパドルが原料粉末を各スクリューの他端側に送るように各スクリューにそれぞれ固定されている。
【００１２】
そして、シリンダ内で各スクリューを互いに逆方向に回転させ、各フィードスクリューによって原料粉末を各スクリューの各他端側に送る。このとき、複数のパドルとシリンダの内壁面との間に形成される隙間のうちパドルとシリンダの内壁面とがもっとも近づいた隙間部分（１２０、１４０、２３０、２４０、３２０、３４０）で原料粉末を練る。
【００１３】
このように、シリンダの円形断面とパドルの端面の非円形状とが異なることにより、パドルとシリンダの内壁面とがもっとも近づいた隙間部分よりも大きい隙間部分に原料粉末が逃げ込む空間を形成することができる。これにより、原料粉末を適度に練ることができ、かつ、原料粉末を過度に押しつぶさないように練ることができる。したがって、原料粉末を破砕しきらないようにすることができるので、完成品における断面の気孔のサイズを確保することができる。
【００１４】
このような場合、混練工程では、各スクリューとして、シリンダ内の原料粉末が各スクリューの一端側から他端側に移動するように、複数のパドルの姿勢の方向をそれぞれ一定角度で回転させて固定したものを用いることができる。これにより、シリンダ内において原料粉末を練りつつ移動させることができる。
【００１５】
また、混練工程では、複数のパドルとして端面が楕円形状のものを用いることができる。これにより、断面が円形状のシリンダの内壁面とパドルとの間に、狭い隙間と広い隙間を設けることができ、狭い隙間で原料粉末を破砕して練ることができる。また、広い隙間に原料粉末を逃がすことができ、原料粉末を過度に練らないようにすることができる。
【００１６】
シリンダ内の原料粉末の移動について、各スクリューの一端側から他端側への原料粉末の移動を順送り、各スクリューの他端側から一端側への原料粉末の移動を逆送りと定義する。そして、混練工程では、各スクリューとして、当該各スクリューのうちフィードスクリュー側にそれぞれ固定された各パドルが原料粉末を順送りするように配置されると共に、各スクリューの他端側に固定された各パドル（５４、６４）が原料粉末を逆送りするように配置されたものを用いることができる。
【００１７】
このように、各スクリューに原料粉末を順送りする部分と逆送りする部分とを設け、シリンダ内を移動する原料粉末に逆送りの力を加えることで、シリンダ内で原料粉末の停滞を生じさせることができる。これにより、順送りされる原料粉末の混練を促進することができる。
【００１８】
また、混練工程では、各スクリューにおいてそれぞれ対向する各パドルがもっとも近づいたときの隙間部分（１３０、３３０）で原料粉末を練ることもできる。このとき、各スクリューにおいて対向する各パドルがもっとも近づいたときの隙間部分の間隔を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
【００１９】
ここで、各パドルの隙間部分が１ｍｍ未満であるとシリンダ内における原料粉末の流れが悪くなってしまうため下限を１ｍｍ以上としている。また、各パドルの隙間部分が１０ｍｍよりも大きい場合では原料粉末の混練が不十分となってしまうため上限を１０ｍｍ以下としている。
【００２０】
さらに、混練工程終了後、押出工程を行うことにより、混練装置に備えられた押出用スクリューにて、シリンダ内で練られた材料を成形型から押し出すことでハニカム成形体を成形することができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
本実施形態では、ハニカム構造体として排ガス浄化フィルタについて説明する。この排ガス浄化フィルタ（いわゆるＤＰＦ）は、例えば車両のエンジンから排出される排気ガスに含まれる汚染物質を浄化して大気に排出させるものとして用いられる。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化フィルタの斜視図である。この図に示されるように、排ガス浄化フィルタ１は、円柱形状を有しており、例えばセラミックスの焼結品をなしている。
【００２５】
また、排ガス浄化フィルタ１の内部は蜂の巣構造（以下、ハニカム構造という）になっており、円柱の軸方向に両端面２、３を貫通する多数の孔４を有している。各孔４は、当該各孔４を分離する壁５を介してそれぞれが隣接しており、各孔４が円柱の軸に垂直な方向に配列されることでそれぞれが独立した通路をなしている。言い換えると、壁５が格子状をなすことで、多数の孔４が構成される。上記壁５には図示しない気孔が多数設けられている。
【００２６】
そして、排ガス浄化フィルタ１の一方の端面２において、各孔４の一部には当該各孔４の開口部を栓詰めするための栓材６が設けられている。本実施形態では、栓材６は各孔４に千鳥状に設けられている。すなわち、栓材６が設けられた孔４の隣の孔４は栓材６が設けられていない状態になっており、開口した状態になっている。
【００２７】
さらに、排ガス浄化フィルタ１の他方の端面３の各孔４の一部にも上記一方の端面２と同様に栓材６が千鳥状に設けられている。この場合、端面３の各孔４に千鳥状に栓詰めされた各栓材６は、端面２側で栓詰めされていない各孔４の開口部に千鳥状に設けられている。以上が、本実施形態に係る排ガス浄化フィルタ１の構成である。
【００２８】
次に、上記排ガス浄化フィルタ１の製造方法について説明する。まず、ハニカム構造体をかたどったワークを成形するための原料粉末を用意する混合工程を行う。本実施形態では、シリカ、タルク、アルミナの各粉末材料、造孔材および有機バインダを規定量ずつ混ぜ合わせてコージェライト化材料を用意する。
【００２９】
なお、造孔材は、排ガス浄化フィルタ１の内部に気孔を形成するためのものであり、例えばカーボンや樹脂等が採用される。このような造孔材はこの後の焼成工程によって焼き飛ばされるため、排ガス浄化フィルタ１内には残らないようになっている。また、有機バインダは化学結合により原料粒子同士を強固に結びつけるものであり、例えばメチルセルロース等が採用される。
【００３０】
この後、上記混合工程にて用意した原料粉末を水と混練することで原料粉末を粘土化する混練工程を行う。本実施形態では、混練装置を用いて混練工程を実施する。図２は、混練装置の概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。なお、図２では混練装置１０の内部を透視図で示してある。図２（ａ）に示されるように、混練装置１０は、混練部２０と、押出部３０と、を備えて構成されている。
【００３１】
混練部２０は、加湿された原料粉末（加湿粉）を混練するものである。このような混練部２０は、当該混練部２０に加湿粉を入れるための挿入口４０と、加湿粉を混練するための第１スクリュー５０、第２スクリュー６０と、これら各スクリュー５０、６０を収納する円筒形状のシリンダ７０と、を備えている。なお、各スクリュー５０、６０を駆動する部分は省略してある。
【００３２】
本実施形態では、シリンダ７０は各スクリュー５０、６０を並べて収納すると共に、各スクリュー５０、６０に対応した円形状の断面によりまゆ型の断面形状をなしている。すなわち、各スクリュー５０、６０に対応した円形状の断面において各円の一部が重なった形状をなすことでシリンダ７０の断面がまゆ型形状になっている（後述する図４参照）。
【００３３】
各スクリュー５０、６０は、一端部分に加湿粉を送り出すフィードスクリュー５１、６１と、中間部分に加湿粉を練るための複数のパドル５２、６２と、他端部分に加湿粉をフィードスクリュー５１、６１側に逆送りするリバーススクリュー５３、６３と、を備えている。
【００３４】
なお、本実施形態では、各スクリュー５０、６０の一端側から他端側への原料粉末の移動を順送り、各スクリュー５０、６０の他端側から一端側への原料粉末の移動を逆送りと定義する。
【００３５】
そして、各スクリュー５０、６０は、互いに逆方向に回転するようになっている。すなわち、混練装置１０は、２本の第１、第２スクリュー５０、６０に備えられた各パドル５２、６２は各スクリュー５０、６０が回転することによって加湿粉を混練するパドル式のものである。
【００３６】
図３は、各スクリュー５０、６０に取り付けられた各パドル５２、６２の組み付け立体イメージを示したものである。この図に示されるように、各パドル５２、６２は板状のもので構成され、その端面が非円形状になっている。本実施形態では、各パドル５２、６２の端面は楕円形状になっている。そして、各パドル５２、６２の姿勢の方向をそれぞれ一定角度で回転させて各スクリュー５０、６０にそれぞれ取り付けてある。
【００３７】
本実施形態では、パドル５２、６２は各スクリュー５０、６０の各フィードスクリュー５１、６１と各リバーススクリュー５３、６３との間にそれぞれ２１枚取り付けられている。２１枚のパドル５２、６２うち１３枚が順送り用のものとしてフィードスクリュー５１、６１側に取り付けられており、３枚が押出部３０への排出用のものとしてリバーススクリュー５３、６３側に取り付けられている。そして、４枚が逆送り用のパドル５４、６４として順送り用のものと排出用のものとの間に取り付けられている。さらに、順送り用のものと逆送り用のものとの間に、バッファ用として１枚が取り付けられている。
【００３８】
そして、各スクリュー５０、６０が回転することによって、混練部２０において加湿粉は図２（ａ）、（ｂ）に示される矢印の方向に進んでいくこととなる。本実施形態では、上述のように、各スクリュー５０、６０に逆送り用のパドル５４、６４が取り付けられているので、加湿粉は逆送り側のパドル５４、６４によってフィードスクリュー５１、６１側に送られるが、順送り用のパドル５２、６２によって加湿粉がリバーススクリュー５３、６３側に押される力が大きいため、加湿粉はフィードスクリュー５１、６１側にかかる力を受けつつ、リバーススクリュー５３、６３側に進んでいくこととなる。
【００３９】
また、各スクリュー５０、６０に取り付けられている各パドル５２、６２は、各スクリュー５０、６０がそれぞれ回転することに伴って回転するが、その様子を図４に示す。図４は、図２（ａ）に示される各スクリュー５０、６０に取り付けられた各パドル５２、６２の断面図を示したものであり、（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図４に示される各図は、各スクリュー５０、６０が回転する際、それぞれ同時刻の断面を示している。
【００４０】
図４（ａ）では、第１スクリュー５０に取り付けられたパドル５２の長軸が水平方向を向いており、第２スクリュー６０に取り付けられたパドル６２の長軸が鉛直方向を向いており、各長軸が垂直の関係になっている。また、第１スクリュー５０のパドル５２の長軸の一端部分が第２スクリュー６０のパドル６２の曲面にもっとも近づいている。
【００４１】
本実施形態では、図４（ａ）に示される各パドル５２、６２の配置状態において、各パドル５２、６２の間隔は１ｍｍ〜１０ｍｍになっている。すなわち、間隔を１ｍｍ未満とすると材料を練りすぎてしまうことや、逆に各パドル５２、６２に材料による圧力がかかって練りが悪くなり生産性が低下してしまうため、下限を１ｍｍ以上としている。また、練りが不足して粘土として成り立たなくなるため、上限を１０ｍｍ以下としている。
【００４２】
そして、図４（ａ）に示される各パドル５２、６２においてフィードスクリュー５１、６１側の各パドル５２、６２では、図４（ｂ）に示されるように、各長軸がそれぞれ平行の関係になっている。さらに、図４（ｂ）に示される各パドル５２、６２においてフィードスクリュー５１、６１側の各パドル５２、６２では、図４（ｃ）に示されるように、第１スクリュー５０のパドル５２の長軸が鉛直方向を向いており、第２スクリュー６０のパドル６２の長軸が水平方向を向いており、各長軸が垂直の関係になっている。
【００４３】
なお、図４（ｃ）において各パドル５２、６２の間隔は上記図４（ａ）の場合と同様に１ｍｍ〜１０ｍｍとなっている。
【００４４】
また、各パドル５２、６２は、それぞれ同時刻においては図４（ａ）〜（ｃ）に示される配置関係となるが、例えば図４（ａ）に示される各パドル５２、６２は、時間経過と共に図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の順に回転していくこととなる。そして、このような混練部２０で練られた加湿粉は粘土状になって押出部３０に移動していく。
【００４５】
押出部３０は、混練部２０にて混練されたものを型から押し出すものであり、各パドル５２、６２のうち排出用に対応する場所に配置されている。図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、押出部３０は、送り出しパドル３１と、押出用スクリュー３２と、図示しない成形型と、を備えて構成されている。
【００４６】
送り出しパドル３１は、混練部２０で練られたものを押出用スクリュー３２側に送り出すものである。また、押出用スクリュー３２は、送り出しパドル３１から送られてきた粘土を成形型から押し出すものである。以上が、本実施形態に係る混練装置１０の全体構成である。
【００４７】
本実施形態では、上記混練装置１０を用いて混練工程を行う。まず、混合工程で得られたコージェライト化材料の粉末材料を湿らせて加湿粉とする。そして、当該加湿粉を混練装置１０の混練部２０の挿入口４０からシリンダ７０内に入れ、各スクリュー５０、６０を互いに逆方向に回転させる。
【００４８】
これにより、加湿粉材料は各スクリュー５０、６０のフィードスクリュー５１、６１によってリバーススクリュー５３、６３側に送り出されると共に、順送り用の各パドル５２、６２によって練られながらシリンダ７０内を進んでいく。
【００４９】
すなわち、上述のように各パドル５２、６２の端面は楕円形状であり、その長軸が図４（ａ）に示されるようにそれぞれ垂直の配置になっている場合、第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との間に隙間１００ができると共に、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との間に隙間１１０ができるため、材料はこれら隙間１００、１１０を介してシリンダ７０内を進む。これら隙間１００、１１０は、材料が逃げやすい空間であり、当該隙間１００、１１０では材料の練りが抑制される。
【００５０】
また、各パドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面との間に形成される隙間のうちパドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面とがもっとも近づいた隙間部分と、各スクリュー５０、６０においてそれぞれ対向する各パドル５２、６２がもっとも近づいたときの隙間部分とで原料粉末を練る。
【００５１】
具体的に、隙間部分とは、各パドル５２、６２が図４（ａ）に示される配置になっている場合、第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間１２０、第１スクリュー５０のパドル５２と第２スクリュー６０のパドル６２との隙間１３０、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との隙間１４０を指す。これら各隙間１２０〜１４０おいて原料粉末は破砕され練られる。なお、隙間１３０は、上述のように１ｍｍ〜１０ｍｍになっている。
【００５２】
同様に、各パドル５２、６２が図４（ｂ）に示される配置になっている場合、加湿粉は第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間２００、各パドル５２、６２の間の隙間２１０、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との隙間２２０を介してシリンダ７０内を進む。これら隙間２００〜２２０は、上記隙間１００、１１０と同様の機能を果たす。
【００５３】
また、材料は第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間２３０、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との隙間２４０において破砕され練られる。
【００５４】
そして、各パドル５２、６２が図４（ｃ）に示される配置になっている場合、上記図４（ａ）の場合と同様に、加湿粉は第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間３００、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との間の隙間３１０を介してシリンダ７０内を進み、第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間３２０、各スクリュー５０、６０の各パドル５２、６２の隙間３３０、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との隙間３４０において破砕され練られる。上記隙間３００、３１０も、隙間１００、１１０、２００〜２２０と同様の機能を果たす。
【００５５】
このように、本実施形態では、シリンダ７０内におけるパドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面との間に適度に隙間を設けて材料を過度に練らずにシリンダ７０内を進ませるようにしている。これにより、材料を適度に練ることができる。
【００５６】
そして、材料が練られながらシリンダ７０を進んでいくと、逆送り用のパドル５４、６４により、粘土状になった材料がフィードスクリュー５１、６１側に押し戻される。しかし、逆送りよりも順送りのほうが押す力が強いため、粘土状の材料は逆送り用の各パッド５４、６４によってフィードスクリュー５１、６１側に押し戻されつつリバーススクリュー５３、６３側に進んでいく。
【００５７】
このようにして逆送り用の各パッド５４、６４によって粘土状の材料の停滞を起こさせることにより、当該逆送り用の各パッド５４、６４部分で混練を促進することができ、材料の練りを安定させることができる。
【００５８】
この後、粘土状の材料は排出用の各パッド５２、６２を介して押出部３０に移動する。こうして混練工程は終了する。そして、混練工程で得られた粘土を混練装置１０の押出部３０の成形型から押し出すことでハニカム成形体を成形する押出工程を行う。
【００５９】
すなわち、混練装置１０の押出部３０において送り出しパドル３１により混練部２０から粘土を押出用スクリュー３２側に送り、押出用スクリュー３２にて粘土を成形型から押し出すことでハニカム成形体を形成する。
【００６０】
続いて、当該ハニカム成形体を一定の長さに切断する切断工程を行い、排ガス浄化フィルタ１をかたどったハニカム成形体を得る。以下では、切断工程により個々に分割されたハニカム成形体をワークという。なお、ワークのサイズは、例えば径が１６０ｍｍ、高さが１８０ｍｍとなっている。
【００６１】
そして、上記のようにして得られたワークを乾燥させる乾燥工程を行い、ワークの水分を除去する。当該乾燥工程を行うに際し、本実施形態では、ワークをトチで挟み、乾燥装置にてワークを乾燥させる。
【００６２】
この後、ワークの両端面に図示しないマスクテープを貼り付けるマスキング工程を行う。本工程では、マスクテープとして例えばポリエステル系の粘着性を有するシートが採用される。
【００６３】
続いて、マスクテープに穴を開ける穴開け工程を行う。すなわち、排ガス浄化フィルタ１の両端面２、３それぞれを上述のように栓詰めするため、ワークの両端面それぞれに貼り付けたマスクテープにレーザ光を照射して、マスクテープを千鳥状に穴開けする。
【００６４】
なお、本工程では、例えばワークの両端面をそれぞれカメラで撮影し、マスクテープにおいて穴開けすべき場所を演算した後、レーザにて穴開けする方法が採用される。ただし、ワークの両端面の各マスクテープに対する穴開けは、両端面において孔４一つ分だけ千鳥模様がシフトするように行う。
【００６５】
次に、マスクテープに穴開けされた各孔４の開口部に栓材６を設ける栓詰め工程を行う。これは、セラミック液にワークの両端面をそれぞれ浸し、マスクテープが穴開けされた部分の各孔４にこのセラミック液を進入させて栓詰めする。そして、栓詰めがなされたワークの両端面を加熱することで栓材６を形成する。
【００６６】
この後、ワークを台車に載せ、台車を焼成炉に搬入し、ワークを焼成する焼成工程を行う。具体的には、上記ワークが搭載された台車を焼成炉内に搬入し、焼成炉内で各ワークを例えば１５００℃で加熱する。この後、焼成炉内から台車を搬出する。これにより、図１に示される排ガス浄化フィルタ１が完成する。
【００６７】
このようにして製造された排ガス浄化フィルタ１の壁５には、図示しない気孔が多数設けられている。完成品の断面を調べたところ、壁５の断面の単位面積当たりの気孔の割合は６５％〜７０％になっており、気孔の割合が壁５よりも高くなっていた。このことから、気孔のサイズが確保できていることがわかる。
【００６８】
上記排ガス浄化フィルタ１においてエンジンから排出される排気ガスに含まれる汚染物質は以下のようにして取り除かれる。すなわち、エンジンから排出された排気ガスは、まず、排ガス浄化フィルタ１の一方の端面２から各孔４のうち開口した孔４内に導かれる。続いて、排気ガスは、孔４内の通路を端面３側に進むと共に、当該孔４と隣の孔４とを分離する壁５を通過する。これにより、排気ガスに含まれる汚染物質が壁５の内部で取り除かれる。
【００６９】
そして、排気ガスは、排ガス浄化フィルタ１内に進入した孔４の隣の孔４内の通路を通って排ガス浄化フィルタ１の他方の端面３から排出される。このようにして、排ガス浄化フィルタ１にて排気ガスに含まれる汚染物質が除去されるようになっている。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態では、混練装置１０の混練部２０において端面が楕円形状のパドル５２、６２を各スクリュー５０、６０に設け、当該スクリュー５０、６０を回転させることにより、材料を練ることを特徴としている。このように、端面が楕円形状のものをなすことで、円筒形状のシリンダ７０内において材料が逃げやすい隙間１００、１１０、２００〜２２０、３００、３１０を形成することができる。これにより、材料を過度に破砕しないようにすることができ、ひいては完成品における気孔のサイズを確保することができる。
【００７１】
また、混練部２０においてパドル５２、６２を順送りのものと逆送りのものとで構成することが特徴となっている。すなわち、順送り用のパドル５２、６２で材料を練っていき、逆送り用のパドル５２、６２で材料に押し戻すような力を加え、シリンダ７０内で材料の停滞を引き起こすことで、材料の練りを促進することができる。以上のようにして、材料の練りを確保しつつ、完成品の気孔のサイズを確保することができる。
【００７２】
このように、気孔のサイズを確保できるため、上記排ガス浄化フィルタ１を車両に搭載した場合、排気ガスが排ガス浄化フィルタ１の壁５を通過しにくくなることを防止でき、エンジン性能の低下を回避することができる。
【００７３】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、各スクリュー５０、６０において各パッド５２、６２として順送り用のものと逆送り用のものとが組み合わされていたが、順送り用のものだけで各パッド５２、６２を構成しても構わない。すなわち、第１実施形態で設けた逆送り用の各パッド５４、６４は、材料の練りを促進するためのものであり、材料の練りを確保できれば逆送り用のパッド５４、６４を設けなくても良い。
【００７４】
具体的に、逆送り用のパッド５４、６４を用いない場合、各スクリュー５０、６０を第１実施形態の場合よりも長くして順送り用のパッド５２、６２の数を増やす。これにより、順送り用のパッド５２、６２のみを用いた場合であっても、材料を長い距離だけ進ませることで材料の練りを確保することができる。
【００７５】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、円柱形状の排ガス浄化フィルタ１について説明したが、排ガス浄化フィルタ１は円柱形状に限定されるものではなく、角柱等の他の柱形状のものであっても構わない。また、ハニカム構造体に栓材６が設けられていないモノリスを製造する場合であっても、上記方法を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化フィルタの斜視図である。
【図２】混練工程で用いる混練装置の概略図であり、（ａ）は混練装置の平面図、（ｂ）は混練装置の側面図である。
【図３】各スクリューに取り付けられた各パドルの組み付け立体イメージを示した図である。
【図４】図２（ａ）に示される各スクリューに取り付けられた各パドルの断面図であり、（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…排ガス浄化フィルタ、２、３…排ガス浄化フィルタの両端面、４…孔、１０…混練装置、３２…押出用スクリュー、５０…第１スクリュー、６０…第２スクリュー、５１、６１…フィードスクリュー、５２、５４、６２、６４…パドル、７０…シリンダ、１２０、１３０、１４０、２３０、２４０、３２０、３３０、３４０…隙間部分。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関し、特にハニカム構造体をかたどったワークを成形するためのセラミック材料の粘土を用意する混練工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セラミックハニカム成形体を製造する方法が、例えば特許文献１で提案されている。この特許文献１では、カーボンやタルク等の粉末材料が混合された原料粉末と水とを混練したセラミック材料を用意する混練工程を行い、混練工程で得られた粘土状のセラミック材料を成形型から押し出すことで柱状のハニカム成形体を成形する押出工程を実施することにより、セラミックハニカム成形体を製造する方法が提案されている。
【０００３】
具体的に、混練工程では、まず、複数の粉末材料を混合して加湿した原料粉末を製造装置のシリンダ内に挿入する。次に、シリンダ内に配置した押込スクリューを当該押込スクリューの長軸を中心に回転させる。そして、シリンダの内壁面と押込スクリューとの間で原料粉末を押しつぶすことで混練し、粘土質のセラミック材料を製造する。
【０００４】
この後、混練工程で得られた粘土質のセラミック材料をスクリュー室に供給し、スクリュー室内に配置された押出スクリューによりセラミック材料を成形型から押し出すことで、ハニカム成形体を成形することができる。
【特許文献１】特開２００１−２６０１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、混練工程において、原料粉末がシリンダ内の押込スクリューに衝突することや、シリンダの内壁面と押込スクリューとの間で原料粉末が押しつぶされること等により、原料粉末を構成する粒子の多くがせん断され破砕されてしまう。これにより、粒子が細かく破砕されたセラミック材料に基づいてハニカム成形体を成形して焼成した場合、完成したハニカム構造体に設けられる多数の気孔のサイズが低下してしまう。これに伴い、気孔率も低下してしまう。
【０００６】
ここで、気孔とはハニカム構造体の内部に形成される微少な空間であり、気孔率とはハニカム構造体の断面の単位面積当たりに含まれる気孔の割合である。すなわち、粒子が細かく破砕されることで、原料粉末における粒子と粒子との隙間が塞がれてしまい、気孔が形成されにくくなってしまう。
【０００７】
例えば、ハニカム構造体を車両の排ガス浄化フィルタとして用いる場合、エンジンから排出される排気ガスがハニカム構造体の気孔を介してハニカム構造体の壁を通過することで排気ガスに含まれる有害物質が取り除かれる。しかし、ハニカム構造体の気孔のサイズが低下してしまうことで、排気ガスがハニカム構造体の壁を通過しにくくなり、エンジン性能を確保できない可能性がある。
【０００８】
そこで、混練工程において原料粉末の練りを抑制し、完成品における気孔のサイズを確保することが考えられる。しかし、原料粉末の練りが不十分である場合、完成品が壊れやすくなってしまうため、原料粉末の練りを抑制することはできない。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、ハニカム構造体を製造するに際し、原料粉末を水と混練する混練工程において、原料粉末の練りを確保しつつ、完成品内部の気孔のサイズを確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、ハニカム構造体を製造する上で、複数の粉末材料を混ぜ合わせた原料粉末を用意した後、当該原料粉末を水と混練することで原料粉末を粘土にする混練工程を行うに際し、一端側から他端側に原料粉末を送り出すフィードスクリュー（５１、６１）と、原料粉末を練る複数のパドル（５２、６２）と、をそれぞれ備えた第１スクリュー（５０）、第２スクリュー（６０）と、各スクリューを並べて収納すると共に、各スクリューに対応した円形状の断面によりまゆ型の断面形状をなすシリンダ（７０）と、を備えた混練装置（１０）を用意する。
【００１１】
このような混練装置において、各スクリューに備えられた複数のパドルの端面は非円形状をなしていると共に、当該複数のパドルが原料粉末を各スクリューの他端側に送るように各スクリューにそれぞれ固定されている。
【００１２】
そして、シリンダ内で各スクリューを互いに逆方向に回転させ、各フィードスクリューによって原料粉末を各スクリューの各他端側に送る。このとき、複数のパドルとシリンダの内壁面との間に形成される隙間のうちパドルとシリンダの内壁面とがもっとも近づいた隙間部分（１２０、１４０、２３０、２４０、３２０、３４０）で原料粉末を練る。
【００１３】
このように、シリンダの円形断面とパドルの端面の非円形状とが異なることにより、パドルとシリンダの内壁面とがもっとも近づいた隙間部分よりも大きい隙間部分に原料粉末が逃げ込む空間を形成することができる。これにより、原料粉末を適度に練ることができ、かつ、原料粉末を過度に押しつぶさないように練ることができる。したがって、原料粉末を破砕しきらないようにすることができるので、完成品における断面の気孔のサイズを確保することができる。
【００１４】
このような場合、混練工程では、各スクリューとして、シリンダ内の原料粉末が各スクリューの一端側から他端側に移動するように、複数のパドルの姿勢の方向をそれぞれ一定角度で回転させて固定したものを用いることができる。これにより、シリンダ内において原料粉末を練りつつ移動させることができる。
【００１５】
また、混練工程では、複数のパドルとして端面が楕円形状のものを用いることができる。これにより、断面が円形状のシリンダの内壁面とパドルとの間に、狭い隙間と広い隙間を設けることができ、狭い隙間で原料粉末を破砕して練ることができる。また、広い隙間に原料粉末を逃がすことができ、原料粉末を過度に練らないようにすることができる。
【００１６】
シリンダ内の原料粉末の移動について、各スクリューの一端側から他端側への原料粉末の移動を順送り、各スクリューの他端側から一端側への原料粉末の移動を逆送りと定義する。そして、混練工程では、各スクリューとして、当該各スクリューのうちフィードスクリュー側にそれぞれ固定された各パドルが原料粉末を順送りするように配置されると共に、各スクリューの他端側に固定された各パドル（５４、６４）が原料粉末を逆送りするように配置されたものを用いることができる。
【００１７】
このように、各スクリューに原料粉末を順送りする部分と逆送りする部分とを設け、シリンダ内を移動する原料粉末に逆送りの力を加えることで、シリンダ内で原料粉末の停滞を生じさせることができる。これにより、順送りされる原料粉末の混練を促進することができる。
【００１８】
また、混練工程では、各スクリューにおいてそれぞれ対向する各パドルがもっとも近づいたときの隙間部分（１３０、３３０）で原料粉末を練ることもできる。このとき、各スクリューにおいて対向する各パドルがもっとも近づいたときの隙間部分の間隔を１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
【００１９】
ここで、各パドルの隙間部分が１ｍｍ未満であるとシリンダ内における原料粉末の流れが悪くなってしまうため下限を１ｍｍ以上としている。また、各パドルの隙間部分が１０ｍｍよりも大きい場合では原料粉末の混練が不十分となってしまうため上限を１０ｍｍ以下としている。
【００２０】
さらに、混練工程終了後、押出工程を行うことにより、混練装置に備えられた押出用スクリューにて、シリンダ内で練られた材料を成形型から押し出すことでハニカム成形体を成形することができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
本実施形態では、ハニカム構造体として排ガス浄化フィルタについて説明する。この排ガス浄化フィルタ（いわゆるＤＰＦ）は、例えば車両のエンジンから排出される排気ガスに含まれる汚染物質を浄化して大気に排出させるものとして用いられる。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化フィルタの斜視図である。この図に示されるように、排ガス浄化フィルタ１は、円柱形状を有しており、例えばセラミックスの焼結品をなしている。
【００２５】
また、排ガス浄化フィルタ１の内部は蜂の巣構造（以下、ハニカム構造という）になっており、円柱の軸方向に両端面２、３を貫通する多数の孔４を有している。各孔４は、当該各孔４を分離する壁５を介してそれぞれが隣接しており、各孔４が円柱の軸に垂直な方向に配列されることでそれぞれが独立した通路をなしている。言い換えると、壁５が格子状をなすことで、多数の孔４が構成される。上記壁５には図示しない気孔が多数設けられている。
【００２６】
そして、排ガス浄化フィルタ１の一方の端面２において、各孔４の一部には当該各孔４の開口部を栓詰めするための栓材６が設けられている。本実施形態では、栓材６は各孔４に千鳥状に設けられている。すなわち、栓材６が設けられた孔４の隣の孔４は栓材６が設けられていない状態になっており、開口した状態になっている。
【００２７】
さらに、排ガス浄化フィルタ１の他方の端面３の各孔４の一部にも上記一方の端面２と同様に栓材６が千鳥状に設けられている。この場合、端面３の各孔４に千鳥状に栓詰めされた各栓材６は、端面２側で栓詰めされていない各孔４の開口部に千鳥状に設けられている。以上が、本実施形態に係る排ガス浄化フィルタ１の構成である。
【００２８】
次に、上記排ガス浄化フィルタ１の製造方法について説明する。まず、ハニカム構造体をかたどったワークを成形するための原料粉末を用意する混合工程を行う。本実施形態では、シリカ、タルク、アルミナの各粉末材料、造孔材および有機バインダを規定量ずつ混ぜ合わせてコージェライト化材料を用意する。
【００２９】
なお、造孔材は、排ガス浄化フィルタ１の内部に気孔を形成するためのものであり、例えばカーボンや樹脂等が採用される。このような造孔材はこの後の焼成工程によって焼き飛ばされるため、排ガス浄化フィルタ１内には残らないようになっている。また、有機バインダは化学結合により原料粒子同士を強固に結びつけるものであり、例えばメチルセルロース等が採用される。
【００３０】
この後、上記混合工程にて用意した原料粉末を水と混練することで原料粉末を粘土化する混練工程を行う。本実施形態では、混練装置を用いて混練工程を実施する。図２は、混練装置の概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。なお、図２では混練装置１０の内部を透視図で示してある。図２（ａ）に示されるように、混練装置１０は、混練部２０と、押出部３０と、を備えて構成されている。
【００３１】
混練部２０は、加湿された原料粉末（加湿粉）を混練するものである。このような混練部２０は、当該混練部２０に加湿粉を入れるための挿入口４０と、加湿粉を混練するための第１スクリュー５０、第２スクリュー６０と、これら各スクリュー５０、６０を収納する円筒形状のシリンダ７０と、を備えている。なお、各スクリュー５０、６０を駆動する部分は省略してある。
【００３２】
本実施形態では、シリンダ７０は各スクリュー５０、６０を並べて収納すると共に、各スクリュー５０、６０に対応した円形状の断面によりまゆ型の断面形状をなしている。すなわち、各スクリュー５０、６０に対応した円形状の断面において各円の一部が重なった形状をなすことでシリンダ７０の断面がまゆ型形状になっている（後述する図４参照）。
【００３３】
各スクリュー５０、６０は、一端部分に加湿粉を送り出すフィードスクリュー５１、６１と、中間部分に加湿粉を練るための複数のパドル５２、６２と、他端部分に加湿粉をフィードスクリュー５１、６１側に逆送りするリバーススクリュー５３、６３と、を備えている。
【００３４】
なお、本実施形態では、各スクリュー５０、６０の一端側から他端側への原料粉末の移動を順送り、各スクリュー５０、６０の他端側から一端側への原料粉末の移動を逆送りと定義する。
【００３５】
そして、各スクリュー５０、６０は、互いに逆方向に回転するようになっている。すなわち、混練装置１０は、２本の第１、第２スクリュー５０、６０に備えられた各パドル５２、６２は各スクリュー５０、６０が回転することによって加湿粉を混練するパドル式のものである。
【００３６】
図３は、各スクリュー５０、６０に取り付けられた各パドル５２、６２の組み付け立体イメージを示したものである。この図に示されるように、各パドル５２、６２は板状のもので構成され、その端面が非円形状になっている。本実施形態では、各パドル５２、６２の端面は楕円形状になっている。そして、各パドル５２、６２の姿勢の方向をそれぞれ一定角度で回転させて各スクリュー５０、６０にそれぞれ取り付けてある。
【００３７】
本実施形態では、パドル５２、６２は各スクリュー５０、６０の各フィードスクリュー５１、６１と各リバーススクリュー５３、６３との間にそれぞれ２１枚取り付けられている。２１枚のパドル５２、６２うち１３枚が順送り用のものとしてフィードスクリュー５１、６１側に取り付けられており、３枚が押出部３０への排出用のものとしてリバーススクリュー５３、６３側に取り付けられている。そして、４枚が逆送り用のパドル５４、６４として順送り用のものと排出用のものとの間に取り付けられている。さらに、順送り用のものと逆送り用のものとの間に、バッファ用として１枚が取り付けられている。
【００３８】
そして、各スクリュー５０、６０が回転することによって、混練部２０において加湿粉は図２（ａ）、（ｂ）に示される矢印の方向に進んでいくこととなる。本実施形態では、上述のように、各スクリュー５０、６０に逆送り用のパドル５４、６４が取り付けられているので、加湿粉は逆送り側のパドル５４、６４によってフィードスクリュー５１、６１側に送られるが、順送り用のパドル５２、６２によって加湿粉がリバーススクリュー５３、６３側に押される力が大きいため、加湿粉はフィードスクリュー５１、６１側にかかる力を受けつつ、リバーススクリュー５３、６３側に進んでいくこととなる。
【００３９】
また、各スクリュー５０、６０に取り付けられている各パドル５２、６２は、各スクリュー５０、６０がそれぞれ回転することに伴って回転するが、その様子を図４に示す。図４は、図２（ａ）に示される各スクリュー５０、６０に取り付けられた各パドル５２、６２の断面図を示したものであり、（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図４に示される各図は、各スクリュー５０、６０が回転する際、それぞれ同時刻の断面を示している。
【００４０】
図４（ａ）では、第１スクリュー５０に取り付けられたパドル５２の長軸が水平方向を向いており、第２スクリュー６０に取り付けられたパドル６２の長軸が鉛直方向を向いており、各長軸が垂直の関係になっている。また、第１スクリュー５０のパドル５２の長軸の一端部分が第２スクリュー６０のパドル６２の曲面にもっとも近づいている。
【００４１】
本実施形態では、図４（ａ）に示される各パドル５２、６２の配置状態において、各パドル５２、６２の間隔は１ｍｍ〜１０ｍｍになっている。すなわち、間隔を１ｍｍ未満とすると材料を練りすぎてしまうことや、逆に各パドル５２、６２に材料による圧力がかかって練りが悪くなり生産性が低下してしまうため、下限を１ｍｍ以上としている。また、練りが不足して粘土として成り立たなくなるため、上限を１０ｍｍ以下としている。
【００４２】
そして、図４（ａ）に示される各パドル５２、６２においてフィードスクリュー５１、６１側の各パドル５２、６２では、図４（ｂ）に示されるように、各長軸がそれぞれ平行の関係になっている。さらに、図４（ｂ）に示される各パドル５２、６２においてフィードスクリュー５１、６１側の各パドル５２、６２では、図４（ｃ）に示されるように、第１スクリュー５０のパドル５２の長軸が鉛直方向を向いており、第２スクリュー６０のパドル６２の長軸が水平方向を向いており、各長軸が垂直の関係になっている。
【００４３】
なお、図４（ｃ）において各パドル５２、６２の間隔は上記図４（ａ）の場合と同様に１ｍｍ〜１０ｍｍとなっている。
【００４４】
また、各パドル５２、６２は、それぞれ同時刻においては図４（ａ）〜（ｃ）に示される配置関係となるが、例えば図４（ａ）に示される各パドル５２、６２は、時間経過と共に図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の順に回転していくこととなる。そして、このような混練部２０で練られた加湿粉は粘土状になって押出部３０に移動していく。
【００４５】
押出部３０は、混練部２０にて混練されたものを型から押し出すものであり、各パドル５２、６２のうち排出用に対応する場所に配置されている。図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、押出部３０は、送り出しパドル３１と、押出用スクリュー３２と、図示しない成形型と、を備えて構成されている。
【００４６】
送り出しパドル３１は、混練部２０で練られたものを押出用スクリュー３２側に送り出すものである。また、押出用スクリュー３２は、送り出しパドル３１から送られてきた粘土を成形型から押し出すものである。以上が、本実施形態に係る混練装置１０の全体構成である。
【００４７】
本実施形態では、上記混練装置１０を用いて混練工程を行う。まず、混合工程で得られたコージェライト化材料の粉末材料を湿らせて加湿粉とする。そして、当該加湿粉を混練装置１０の混練部２０の挿入口４０からシリンダ７０内に入れ、各スクリュー５０、６０を互いに逆方向に回転させる。
【００４８】
これにより、加湿粉材料は各スクリュー５０、６０のフィードスクリュー５１、６１によってリバーススクリュー５３、６３側に送り出されると共に、順送り用の各パドル５２、６２によって練られながらシリンダ７０内を進んでいく。
【００４９】
すなわち、上述のように各パドル５２、６２の端面は楕円形状であり、その長軸が図４（ａ）に示されるようにそれぞれ垂直の配置になっている場合、第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との間に隙間１００ができると共に、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との間に隙間１１０ができるため、材料はこれら隙間１００、１１０を介してシリンダ７０内を進む。これら隙間１００、１１０は、材料が逃げやすい空間であり、当該隙間１００、１１０では材料の練りが抑制される。
【００５０】
また、各パドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面との間に形成される隙間のうちパドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面とがもっとも近づいた隙間部分と、各スクリュー５０、６０においてそれぞれ対向する各パドル５２、６２がもっとも近づいたときの隙間部分とで原料粉末を練る。
【００５１】
具体的に、隙間部分とは、各パドル５２、６２が図４（ａ）に示される配置になっている場合、第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間１２０、第１スクリュー５０のパドル５２と第２スクリュー６０のパドル６２との隙間１３０、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との隙間１４０を指す。これら各隙間１２０〜１４０おいて原料粉末は破砕され練られる。なお、隙間１３０は、上述のように１ｍｍ〜１０ｍｍになっている。
【００５２】
同様に、各パドル５２、６２が図４（ｂ）に示される配置になっている場合、加湿粉は第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間２００、各パドル５２、６２の間の隙間２１０、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との隙間２２０を介してシリンダ７０内を進む。これら隙間２００〜２２０は、上記隙間１００、１１０と同様の機能を果たす。
【００５３】
また、材料は第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間２３０、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との隙間２４０において破砕され練られる。
【００５４】
そして、各パドル５２、６２が図４（ｃ）に示される配置になっている場合、上記図４（ａ）の場合と同様に、加湿粉は第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間３００、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との間の隙間３１０を介してシリンダ７０内を進み、第１スクリュー５０のパドル５２とシリンダ７０の内壁面との隙間３２０、各スクリュー５０、６０の各パドル５２、６２の隙間３３０、第２スクリュー６０のパドル６２とシリンダ７０の内壁面との隙間３４０において破砕され練られる。上記隙間３００、３１０も、隙間１００、１１０、２００〜２２０と同様の機能を果たす。
【００５５】
このように、本実施形態では、シリンダ７０内におけるパドル５２、６２とシリンダ７０の内壁面との間に適度に隙間を設けて材料を過度に練らずにシリンダ７０内を進ませるようにしている。これにより、材料を適度に練ることができる。
【００５６】
そして、材料が練られながらシリンダ７０を進んでいくと、逆送り用のパドル５４、６４により、粘土状になった材料がフィードスクリュー５１、６１側に押し戻される。しかし、逆送りよりも順送りのほうが押す力が強いため、粘土状の材料は逆送り用の各パッド５４、６４によってフィードスクリュー５１、６１側に押し戻されつつリバーススクリュー５３、６３側に進んでいく。
【００５７】
このようにして逆送り用の各パッド５４、６４によって粘土状の材料の停滞を起こさせることにより、当該逆送り用の各パッド５４、６４部分で混練を促進することができ、材料の練りを安定させることができる。
【００５８】
この後、粘土状の材料は排出用の各パッド５２、６２を介して押出部３０に移動する。こうして混練工程は終了する。そして、混練工程で得られた粘土を混練装置１０の押出部３０の成形型から押し出すことでハニカム成形体を成形する押出工程を行う。
【００５９】
すなわち、混練装置１０の押出部３０において送り出しパドル３１により混練部２０から粘土を押出用スクリュー３２側に送り、押出用スクリュー３２にて粘土を成形型から押し出すことでハニカム成形体を形成する。
【００６０】
続いて、当該ハニカム成形体を一定の長さに切断する切断工程を行い、排ガス浄化フィルタ１をかたどったハニカム成形体を得る。以下では、切断工程により個々に分割されたハニカム成形体をワークという。なお、ワークのサイズは、例えば径が１６０ｍｍ、高さが１８０ｍｍとなっている。
【００６１】
そして、上記のようにして得られたワークを乾燥させる乾燥工程を行い、ワークの水分を除去する。当該乾燥工程を行うに際し、本実施形態では、ワークをトチで挟み、乾燥装置にてワークを乾燥させる。
【００６２】
この後、ワークの両端面に図示しないマスクテープを貼り付けるマスキング工程を行う。本工程では、マスクテープとして例えばポリエステル系の粘着性を有するシートが採用される。
【００６３】
続いて、マスクテープに穴を開ける穴開け工程を行う。すなわち、排ガス浄化フィルタ１の両端面２、３それぞれを上述のように栓詰めするため、ワークの両端面それぞれに貼り付けたマスクテープにレーザ光を照射して、マスクテープを千鳥状に穴開けする。
【００６４】
なお、本工程では、例えばワークの両端面をそれぞれカメラで撮影し、マスクテープにおいて穴開けすべき場所を演算した後、レーザにて穴開けする方法が採用される。ただし、ワークの両端面の各マスクテープに対する穴開けは、両端面において孔４一つ分だけ千鳥模様がシフトするように行う。
【００６５】
次に、マスクテープに穴開けされた各孔４の開口部に栓材６を設ける栓詰め工程を行う。これは、セラミック液にワークの両端面をそれぞれ浸し、マスクテープが穴開けされた部分の各孔４にこのセラミック液を進入させて栓詰めする。そして、栓詰めがなされたワークの両端面を加熱することで栓材６を形成する。
【００６６】
この後、ワークを台車に載せ、台車を焼成炉に搬入し、ワークを焼成する焼成工程を行う。具体的には、上記ワークが搭載された台車を焼成炉内に搬入し、焼成炉内で各ワークを例えば１５００℃で加熱する。この後、焼成炉内から台車を搬出する。これにより、図１に示される排ガス浄化フィルタ１が完成する。
【００６７】
このようにして製造された排ガス浄化フィルタ１の壁５には、図示しない気孔が多数設けられている。完成品の断面を調べたところ、壁５の断面の単位面積当たりの気孔の割合は６５％〜７０％になっており、気孔の割合が壁５よりも高くなっていた。このことから、気孔のサイズが確保できていることがわかる。
【００６８】
上記排ガス浄化フィルタ１においてエンジンから排出される排気ガスに含まれる汚染物質は以下のようにして取り除かれる。すなわち、エンジンから排出された排気ガスは、まず、排ガス浄化フィルタ１の一方の端面２から各孔４のうち開口した孔４内に導かれる。続いて、排気ガスは、孔４内の通路を端面３側に進むと共に、当該孔４と隣の孔４とを分離する壁５を通過する。これにより、排気ガスに含まれる汚染物質が壁５の内部で取り除かれる。
【００６９】
そして、排気ガスは、排ガス浄化フィルタ１内に進入した孔４の隣の孔４内の通路を通って排ガス浄化フィルタ１の他方の端面３から排出される。このようにして、排ガス浄化フィルタ１にて排気ガスに含まれる汚染物質が除去されるようになっている。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態では、混練装置１０の混練部２０において端面が楕円形状のパドル５２、６２を各スクリュー５０、６０に設け、当該スクリュー５０、６０を回転させることにより、材料を練ることを特徴としている。このように、端面が楕円形状のものをなすことで、円筒形状のシリンダ７０内において材料が逃げやすい隙間１００、１１０、２００〜２２０、３００、３１０を形成することができる。これにより、材料を過度に破砕しないようにすることができ、ひいては完成品における気孔のサイズを確保することができる。
【００７１】
また、混練部２０においてパドル５２、６２を順送りのものと逆送りのものとで構成することが特徴となっている。すなわち、順送り用のパドル５２、６２で材料を練っていき、逆送り用のパドル５２、６２で材料に押し戻すような力を加え、シリンダ７０内で材料の停滞を引き起こすことで、材料の練りを促進することができる。以上のようにして、材料の練りを確保しつつ、完成品の気孔のサイズを確保することができる。
【００７２】
このように、気孔のサイズを確保できるため、上記排ガス浄化フィルタ１を車両に搭載した場合、排気ガスが排ガス浄化フィルタ１の壁５を通過しにくくなることを防止でき、エンジン性能の低下を回避することができる。
【００７３】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、各スクリュー５０、６０において各パッド５２、６２として順送り用のものと逆送り用のものとが組み合わされていたが、順送り用のものだけで各パッド５２、６２を構成しても構わない。すなわち、第１実施形態で設けた逆送り用の各パッド５４、６４は、材料の練りを促進するためのものであり、材料の練りを確保できれば逆送り用のパッド５４、６４を設けなくても良い。
【００７４】
具体的に、逆送り用のパッド５４、６４を用いない場合、各スクリュー５０、６０を第１実施形態の場合よりも長くして順送り用のパッド５２、６２の数を増やす。これにより、順送り用のパッド５２、６２のみを用いた場合であっても、材料を長い距離だけ進ませることで材料の練りを確保することができる。
【００７５】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、円柱形状の排ガス浄化フィルタ１について説明したが、排ガス浄化フィルタ１は円柱形状に限定されるものではなく、角柱等の他の柱形状のものであっても構わない。また、ハニカム構造体に栓材６が設けられていないモノリスを製造する場合であっても、上記方法を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化フィルタの斜視図である。
【図２】混練工程で用いる混練装置の概略図であり、（ａ）は混練装置の平面図、（ｂ）は混練装置の側面図である。
【図３】各スクリューに取り付けられた各パドルの組み付け立体イメージを示した図である。
【図４】図２（ａ）に示される各スクリューに取り付けられた各パドルの断面図であり、（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…排ガス浄化フィルタ、２、３…排ガス浄化フィルタの両端面、４…孔、１０…混練装置、３２…押出用スクリュー、５０…第１スクリュー、６０…第２スクリュー、５１、６１…フィードスクリュー、５２、５４、６２、６４…パドル、７０…シリンダ、１２０、１３０、１４０、２３０、２４０、３２０、３３０、３４０…隙間部分。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱形状であって、当該柱形状の軸方向に前記柱形状の両端面（２、３）を貫通する複数の孔（４）を有して構成されるハニカム構造体の製造方法であって、
複数の粉末材料を混ぜ合わせた原料粉末を用意した後、当該原料粉末を水と混練することで前記原料粉末を粘土にする混練工程を含んでおり、
前記混練工程では、
一端側から他端側に前記原料粉末を送り出すフィードスクリュー（５１、６１）と、前記原料粉末を練る複数のパドル（５２、６２）と、をそれぞれ有する第１スクリュー（５０）、第２スクリュー（６０）と、
前記各スクリューを並べて収納すると共に、前記各スクリューに対応した円形状の断面によりまゆ型の断面形状をなすシリンダ（７０）と、を備え、
前記複数のパドルの端面は非円形状をなしていると共に、当該複数のパドルは前記原料粉末を前記各スクリューの他端側に送るように前記各スクリューにそれぞれ固定された混練装置（１０）を用意し、
前記各スクリューを互いに逆方向に回転させて前記複数のパドルで前記原料粉末を練るに際し、前記各フィードスクリューによって前記原料粉末を前記各スクリューの各他端側に送り、前記複数のパドルと前記シリンダの内壁面との間に形成される隙間のうち前記パドルと前記シリンダの内壁面とがもっとも近づいた隙間部分（１２０、１４０、２３０、２４０、３２０、３４０）で前記原料粉末を練ることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
前記混練工程では、前記各スクリューとして、前記各スクリューを互いに逆方向に回転させたとき、前記原料粉末が前記各スクリューの他端側に移動するように、前記複数のパドルの姿勢の方向をそれぞれ一定角度で回転させてそれぞれ前記各スクリューに固定したものを用いることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】
前記混練工程では、前記複数のパドルとして端面が楕円形状のものを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
前記シリンダ内において、前記各スクリューの一端側から他端側への前記原料粉末の移動を順送り、前記各スクリューの他端側から一端側への前記原料粉末の移動を逆送りと定義したとき、
前記混練工程では、前記各スクリューとして、当該各スクリューのうち前記フィードスクリュー側にそれぞれ固定された各パドルが前記原料粉末を順送りするように配置されると共に、前記各スクリューの他端側に固定された各パドル（５４、６４）が前記原料粉末を逆送りするように配置されたものを用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つの記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
前記混練工程では、前記各スクリューにおいてそれぞれ対向する各パドルがもっとも近づいたときの隙間部分（１３０、３３０）で前記原料粉末を練ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項６】
前記混練工程では、前記対向する各パドルがもっとも近づいたときの前記隙間部分の間隔は１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項７】
前記混練装置は、前記シリンダ内で練られた材料を成形型から押し出す押出用スクリュー（３２）を備えており、前記混練工程が終了した後、当該混練工程で得られた粘土状の材料を前記押出用スクリューにて前記成形型から押し出すことでハニカム成形体を成形する押出工程を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項１】
柱形状であって、当該柱形状の軸方向に前記柱形状の両端面（２、３）を貫通する複数の孔（４）を有して構成されるハニカム構造体の製造方法であって、
複数の粉末材料を混ぜ合わせた原料粉末を用意した後、当該原料粉末を水と混練することで前記原料粉末を粘土にする混練工程を含んでおり、
前記混練工程では、
一端側から他端側に前記原料粉末を送り出すフィードスクリュー（５１、６１）と、前記原料粉末を練る複数のパドル（５２、６２）と、をそれぞれ有する第１スクリュー（５０）、第２スクリュー（６０）と、
前記各スクリューを並べて収納すると共に、前記各スクリューに対応した円形状の断面によりまゆ型の断面形状をなすシリンダ（７０）と、を備え、
前記複数のパドルの端面は非円形状をなしていると共に、当該複数のパドルは前記原料粉末を前記各スクリューの他端側に送るように前記各スクリューにそれぞれ固定された混練装置（１０）を用意し、
前記各スクリューを互いに逆方向に回転させて前記複数のパドルで前記原料粉末を練るに際し、前記各フィードスクリューによって前記原料粉末を前記各スクリューの各他端側に送り、前記複数のパドルと前記シリンダの内壁面との間に形成される隙間のうち前記パドルと前記シリンダの内壁面とがもっとも近づいた隙間部分（１２０、１４０、２３０、２４０、３２０、３４０）で前記原料粉末を練ることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
前記混練工程では、前記各スクリューとして、前記各スクリューを互いに逆方向に回転させたとき、前記原料粉末が前記各スクリューの他端側に移動するように、前記複数のパドルの姿勢の方向をそれぞれ一定角度で回転させてそれぞれ前記各スクリューに固定したものを用いることを特徴とする請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】
前記混練工程では、前記複数のパドルとして端面が楕円形状のものを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
前記シリンダ内において、前記各スクリューの一端側から他端側への前記原料粉末の移動を順送り、前記各スクリューの他端側から一端側への前記原料粉末の移動を逆送りと定義したとき、
前記混練工程では、前記各スクリューとして、当該各スクリューのうち前記フィードスクリュー側にそれぞれ固定された各パドルが前記原料粉末を順送りするように配置されると共に、前記各スクリューの他端側に固定された各パドル（５４、６４）が前記原料粉末を逆送りするように配置されたものを用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つの記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
前記混練工程では、前記各スクリューにおいてそれぞれ対向する各パドルがもっとも近づいたときの隙間部分（１３０、３３０）で前記原料粉末を練ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項６】
前記混練工程では、前記対向する各パドルがもっとも近づいたときの前記隙間部分の間隔は１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項７】
前記混練装置は、前記シリンダ内で練られた材料を成形型から押し出す押出用スクリュー（３２）を備えており、前記混練工程が終了した後、当該混練工程で得られた粘土状の材料を前記押出用スクリューにて前記成形型から押し出すことでハニカム成形体を成形する押出工程を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の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２００８−１３７１６７（Ｐ２００８−１３７１６７Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２２９０９（Ｐ２００６−３２２９０９）
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]