封口装置、及び、ハニカム構造体の製造方法
【課題】封口長さの均一性に優れた封口装置及びハニカムフィルタの製造方法を提供する。
【解決手段】封口装置１００は、上方に向かって開口する凹部１０ｄ及び凹部１０ｄの内面に開口する連通路１０ｅを有する本体部１０と、凹部１０ｄを覆うように本体部１０に配置された弾性板２０と、本体部１０を軸周りに回転可能に支持する軸受６０と、本体部１０を軸周りに回転させる回転駆動部４０と、を備える。
【解決手段】封口装置１００は、上方に向かって開口する凹部１０ｄ及び凹部１０ｄの内面に開口する連通路１０ｅを有する本体部１０と、凹部１０ｄを覆うように本体部１０に配置された弾性板２０と、本体部１０を軸周りに回転可能に支持する軸受６０と、本体部１０を軸周りに回転させる回転駆動部４０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は封口装置、及び、ハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハニカムフィルタ構造体が、DPF（Diesel particulate filter）用等として広く知られている。このハニカムフィルタ構造体は、多数の貫通孔を有するハニカム構造体の一部の貫通孔の一端側を封口材で封じると共に、残りの貫通孔の他端側を封口材で封じた構造を有する。そして、特許文献１には、このようなハニカムフィルタ構造体を製造する方法が開示されている。特許文献１では、シリンダ７内に配置したハニカム構造体１の一端に対して、ピストン８により封口材を押圧することにより、ハニカム構造体の貫通孔の端部に封口材を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６３−２４７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、各貫通孔における封口材の封口長さの均一性が十分でなかった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、封口長さの均一性に優れた封口装置及びハニカムフィルタ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】
【０００６】
本発明に係る封口装置は、凹部及び前記凹部の内面に開口する連通路を有する本体部と、前記凹部を覆うように前記本体部に配置された弾性板と、前記本体部を軸周りに回転可能に支持する軸受と、前記本体部を軸周りに回転させる回転駆動部と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、次の手順によりハニカム構造体の貫通孔に封口材を供給することが出来る。まず、連通路を介して本体部の凹部内の流体を排出することにより弾性板を本体部の凹部に沿うように変形させ、弾性板の凹部を形成する。次に、弾性体の凹部内に封口材を供給する。続いて、回転駆動部により、本体部を軸周りに回転させる。これにより、封口材を凹部内に広がらせることができる。続いて、凹部と対向する位置に、ハニカム構造体の一端面を配置する。続いて、連通路を介して本体部と弾性板との間に流体を供給することにより弾性板をハニカム構造体の一端面に向かって移動させる。これにより、弾性板の凹部内の封口材がハニカム構造体の貫通孔内に供給される。
【０００８】
その後、連通路を介して本体部と弾性板との間にさらに流体を供給することにより、弾性板を本体部の凹部とは逆方向に凸状に変形させることもできる。これにより、本体部から容易にハニカム構造体を引き離すことが出来る。
【０００９】
ここで、前記軸は鉛直軸であることが好ましい。この場合、封口材の粘度が低い場合、好適に封口材を凹部内に広がらせることができる。
【００１０】
また、前記軸は鉛直に対して傾斜する軸又は水平軸であることも好ましい。封口材の粘度が高い場合、傾斜する軸又は水平軸とすることにより、重力の効果も利用することができ、より好適に封口材を凹部内に広がらせることができる。
【００１１】
また、前記軸は前記凹部の底面と交差することが好ましく、前記軸は前記凹部の底面の中央部と交差することがより好ましい。
また、前記軸は前記凹部の底面と直交していることが好ましい。
【００１２】
ここで、前記軸に沿って延び、前記連通路と接続された管をさらに備え、前記軸受は、前記管に接続された回転継手であることが好ましい。
これによれば、この管を軸として回転させることができ、さらに、この管と回転継手を介して外部と接続できるので、連通路を介した流体の出し入れが容易である。この場合、特に、前記回転継手に接続され、前記連通路を介して前記凹部に流体を供給し、かつ、前記連通路を介して前記凹部内の流体を排出する流体供給排出部をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
また、前記本体部に固定され、前記本体部を前記軸周りに回転可能に支持する補助軸受をさらに備えることが好ましい。この場合、本体部をよりスムーズに回転させることができる。
【００１４】
また、前記弾性板は、ゴム板であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る、端部が封口された複数の貫通孔を有するハニカム構造体の製造方法は、
凹部及び前記凹部の内面に開口する連通路を有する本体部に対して、前記凹部を覆うように配置された弾性板を準備する工程と、
前記連通路を介して前記凹部内の流体を排出することにより前記弾性板の凹部を形成する工程と、
前記弾性板の凹部内に封口材を供給する工程と、
前記封口材が供給された本体部を軸周りに回転させる工程と、
前記凹部と対向する位置に、複数の貫通孔を有するハニカム構造体の一端面を配置する工程と、
前記回転させる工程の後に、前記連通路を介して前記本体部と前記弾性板との間に流体を供給することにより、前記ハニカム構造体の一端面に向かって前記弾性板を移動させる工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、封口長さの均一性に優れた封口装置等が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る封口装置の概略断面図である。
【図２】図２は、図１の封口装置のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図３の（ａ）は、図１の封口装置で用いるハニカム構造体の斜視図、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）の部分拡大図である。
【図４】図４の（ａ）は、図１のマスクの斜視図、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の部分拡大図である。
【図５】図５の（ａ）は、図１の封口装置の動作を説明する部分断面図であり、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に続く部分断面図である。
【図６】図６の（ａ）は、図５の（ｂ）に続く部分断面図であり、図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に続く部分断面図である。
【図７】図７の（ａ）は、図６の（ｂ）に続く部分断面図であり、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）に続く部分断面図である。
【図８】図８の（ａ）は、図７の（ｂ）に続く部分断面図であり、図８の（ｂ）は、図７の（ａ）に続く部分断面図である。
【図９】図９の（ａ）は、封口装置の他の態様の概略断面図であり、図９の（ｂ）は、封口装置のさらに他の態様の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る封口装置の好適な実施形態について、図面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。
【００１９】
図１は、本実施形態の一例に係る封口装置１００の概略断面図である。本実施形態に係る封口装置１００は、主として、本体部１０、弾性板２０、ポンプ（流体供給排出制御部）５０、回転継手（軸受）６０、クロスローラベアリング（補助軸受）９０、保持部８０、及び、回転駆動部４０を備える。
【００２０】
本体部１０は、剛性材料から形成されている。剛性材料としては、ステンレス等の金属や、繊維強化プラスチック等のポリマー材料が挙げられる。本体部１０の上面１０ａには、凹部１０ｄが形成されている。本実施形態では、凹部１０ｄの形状は、図１及び図２に示すように、円柱状とされている。そして、本体部１０の上面１０ａに対して、凹部１０ｄの側面１０ｂが垂直、かつ、底面１０ｃが平行とされている。凹部１０ｄの直径は、例えば、１００〜３２０ｍｍとすることができる。凹部１０ｄの深さは、例えば、０．２〜２０ｍｍとすることができる。本体部の外周面には、後述するベルト４４を掛けるための溝１０ｓが周方向に形成されている。
【００２１】
弾性板２０は、凹部１０ｄの開口面を覆うように、本体部１０の上面１０ａ上に、配置されている。弾性板２０は、弾性を有し、容易に変形しうる。弾性板２０としては、ゴム板が好ましい。ゴムとしては、天然ゴムや、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ふっ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムが挙げられる。弾性板２０の厚みは特に限定されないが、例えば、０．３〜３．０ｍｍとすることができる。
【００２２】
弾性板２０は、リング部材２５、及び、ボルト３１により本体部１０に固定されている。リング部材２５は、本体部１０の凹部１０ｄに対応する位置に開口２５ａを有し、これにより環状形状をなしている。そして、リング部材２５は、弾性板２０における中央部（凹部１０ｄとの対向部）が露出するように弾性板２０上に配置されている。これにより、弾性板２０の周辺部が、本体部１０とリング部材２５とにより挟まれている。リング部材２５及び弾性板２０には貫通孔ｈがそれぞれ形成され、本体部１０には、これら貫通孔ｈに対応するねじ孔ｊが形成されており、ボルト３１がこれらの貫通孔ｈを貫通して配置され、ねじ孔ｊにねじ込まれて固定されることにより、本体部１０の上面１０ａにおける凹部１０ｄのまわりの部分に、弾性板２０の周辺部が密着して固定されている。
【００２３】
図１及び図２に示すように、リング部材２５の開口２５ａの内径は、本体部１０の凹部１０ｄの内径よりも大きくされていることが好ましい。
【００２４】
本体部１０は、さらに、凹部１０ｄの底面１０ｃに開口する連通路１０ｅを有している。なお、本実施形態では、連通路１０ｅは凹部１０ｄの底面１０ｃに開口しているが、凹部１０ｄの内面に開口していれば良く、例えば、凹部１０ｄの側面１０ｂに開口していてもよい。また、連通路１０ｅの開口の形状や数も特に限定されない。
【００２５】
本体部１０には、鉛直下方に延びる接続管１４が設けられている。接続管１４は、連通路１０ｅと連通している。接続管（管）１４の位置は、上から見て、凹部１０ｄの中央であることが好ましい。
【００２６】
接続管１４の下端には、回転継手６０（軸受）が設けられている。これにより、本体部１０を、接続管１４の軸、すなわち、鉛直軸ａｘ周りに回転可能に支持される。鉛直軸ａｘは鉛直方向Ｚに延びている。回転継手６０は、内筒６１、外筒６２、ベアリング６３、及びパッキン６４を主として有する。この鉛直軸ａｘは、凹部１０ｄの底面１０ｃと交差する。好ましくは、鉛直軸ａｘは、凹部１０ｄの底面１０ｃの中央部を通る。鉛直軸ａｘは、底面１０ｃと直交することが好ましい。
内筒６１は、接続管１４の下端部を形成する。外筒６２は、内筒６１を外から取り囲むように配置される。ベアリング６３は、内筒６１及び外筒６２の間に配置され、これらを互いに鉛直軸周りに相対的に回転可能とする。パッキン６４は、内筒６１と外筒６３との間をシールし、流体の漏れ等を抑制する。外筒６２には、ポンプ５０が接続されている。
【００２７】
ポンプ５０は、シリンダ５１、シリンダ５１内に配置されたピストン５３、及び、ピストン５３に接続されたピストンロッド５４を備える。ピストンロッド５４には、ピストンロッド５４を軸方向に往復移動させるモータ５５が接続されている。なお、ピストンロッド５４を手動で動かしてもよい。
【００２８】
本実施形態では、弾性板２０と、ピストン５３と、の間には、本体部１０、接続管１４、及び、シリンダ５１により形成される閉鎖空間Ｖが形成され、閉鎖空間Ｖ内には、流体ＦＬが充填されている。流体ＦＬは、特に限定されないが、液体が好ましく、特に、スピンドルオイル等が好ましい。なお、流体ＦＬは、空気等のガスでもよい。そして、ピストン５３を移動させることにより、本体部１０の凹部１０ｄ内から流体ＦＬを排出することができ、また、凹部１０ｄ内に流体ＦＬを供給することが出来る。
【００２９】
本体部１０の上には、保持部８０が設けられている。保持部８０は、ハニカム構造体７０を保持する保持具８１、及び保持具８１が接続された空気圧シリンダ８２を有する。
【００３０】
保持具８１は、ハニカム構造体７０を、図１に示すように、貫通孔７０ａの一方側の開口面が弾性板２０及び凹部１０ｄと対向するように保持する。
【００３１】
空気圧シリンダ８２は、上下方向に延びるシリンダ８２ａと、シリンダ８２ａ内に設けられたピストン８２ｂとを有し、外部からの供給する圧力を調整することによりピストン８２ｂの上下両側での圧力を調節可能となっている。そして、これにより空気圧シリンダ８２は、保持具８１を、ハニカム構造体７０と弾性板２０とが近づく方向及びこれらが互いに離れる方向にそれぞれ移動可能である。また、空気圧シリンダ８２は、ピストン８２ｂの前後のガスの供給圧力に応じて保持具８１を下方に所定の力で押圧することにより、ハニカム構造体７０を後述するマスク１７０に対して密着させることができる。さらに、空気圧シリンダ８２は、ピストンの前後の圧力を開放することにより、保持具８１が上下方向に自由に移動することを許可することもできる。すなわち、保持部８０は、保持具８１が保持したハニカム構造体７０を上方向に自由に移動可能とする状態と、ハニカム構造体７０を本体部１０に対して固定する状態とを切替え可能である。
【００３２】
回転駆動部４０は、回転軸４２を有するモータ４１、回転軸４２に固定されたプーリ４３、プーリ４３と本体部１０の溝１０ｓとの間に掛け渡されたベルト４４とを有する。モータ４１の回転により、本体部１０を、接続管１４の軸、すなわち、鉛直軸周りに回転可能である。
本体部１０の回転速度は特に限定されないが、３０〜３００ｒｐｍ程度が好ましい。回転時間も特に限定されないが、３〜２０秒程度が好ましい。
【００３３】
本体部１０は、さらに、本体部１０が接続管１４の鉛直軸周りに回転するのを補助すべく、クロスローラベアリング９０（軸受）を有している。クロスローラベアリング９０は、図示しない架台等に固定される外輪９１、本体部１０に固定される内輪９２、及び、外輪９１と内輪９２との間に配置される複数の円筒ローラ９３を有する。
【００３４】
本実施形態で用いる一例のハニカム構造体７０は、図３の（ａ）に示すように、多数の貫通孔７０ａが略平行に配置された円柱体である。貫通孔７０ａの断面形状は、図３の（ｂ）に示すように正方形である。これらの複数の貫通孔７０ａは、ハニカム構造体７０において、端面から見て、正方形配置、すなわち、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。貫通孔７０ａの断面の正方形のサイズは、例えば、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。
【００３５】
また、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａが延びる方向の長さ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、ハニカム構造体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。
【００３６】
ハニカム構造体７０の材料は特に限定されないが、高温耐性の観点から、セラミクス材料が好ましい。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。このような、ハニカム構造体７０は通常多孔質である。
【００３７】
また、ハニカム構造体７０は、後で焼成することにより上述のようなセラミック材料となるグリーン成形体（未焼成成形体）であってもよい。グリーン成形体は、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。
【００３８】
例えば、チタン酸アルミニウムのグリーン成形体の場合、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を含み、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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などが挙げられる。
【００４３】
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、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどの界面活性剤などが挙げられる。
【００４４】
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。
【００４５】
マスク１７０は、弾性板２０上におけるリング部材２５の開口２５ａ内に配置されるものである。マスク１７０の材料は特に限定されず、例えば、金属や樹脂が挙げられる。
【００４６】
図４の（ａ）に、本実施形態で用いるマスク１７０の一例を示す。マスク１７０は、円形の板状部材であり、厚み方向に伸びる多数の貫通孔１７０ａを有する。貫通孔１７０ａの断面形状は、図４の（ｂ）に示すように、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａ（図３の（ｂ）参照）に対応する正方形である。これらの複数の貫通孔１７０ａは、図４の（ｂ）に示すように、千鳥配置されており、各貫通孔１７０ａは、図３の（ｂ）の正方配置された複数の貫通孔７０ａのうち、互いに上下左右に隣接しない関係にある複数の貫通孔７０ａｉのみに対向して配置される。なお、マスク１７０の貫通孔１７０ａの位置決めを容易にすべく、マスク１７０には、オリエンテーションフラット１７０ｂが形成され、これに対応してリング部材２５にもオリエンテーションフラットに対応する突起２５ｂを設けてもよい。図１に示すように、マスク１７０の外径は、本体部１０の凹部１０ｄの内径よりも大きくされていることが好ましい。
【００４７】
なお、本体部１０には、超音波振動器等の加振器１４０が設けられていてもよい。
【００４８】
（使用方法）
つづいて、上述の封口装置１００の使用方法について説明する。まず、図１の状態から、予め、空気圧シリンダ８２を駆動して、ハニカム構造体７０を保持する保持具８１上方に引き上げておくと共に、マスク１７０を弾性板２０上から外し、本体部１０に対して弾性板２０が凹部１０ｄを覆うように配置された状態とする。次に、ポンプ５０のピストン５３を下方に引くことにより、本体部１０の凹部１０ｄから流体ＦＬを下方に排出させる。これにより、図５の（ａ）に示すように、弾性板２０が変形して凹部１０ｄの側面１０ｂ及び底面１０ｃに密着し、これによって、弾性板２０の凹部２０ｄが形成する。
【００４９】
続いて、弾性板２０の凹部２０ｄ内に封口材１３０を供給する。
【００５０】
（封口材）
封口材１３０は、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａの端部を閉鎖できるものであれば特に限定されないが、液状であることが好ましい。例えば、封口材として、セラミクス材料又はセラミクス原料と、バインダと、好ましくは潤滑剤と、溶媒とを含むスラリーが例示できる。セラミクス材料としては、上述のハニカム構造体の構成材料や、その原料が挙げられる。
【００５１】
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等の有機バインダを例示できる。バインダの使用量は、封口材を１００質量％とした時、例えば、０．１〜１０質量％とすることができる。
【００５２】
潤滑剤としては、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、アラギン酸、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等のステアリン酸金属塩などが挙げられる。潤滑剤の添加量は、封口材の１００質量％に対して、通常、０〜１０質量％であり、好ましくは１〜１０質量％、より好ましくは１〜５質量％である。
【００５３】
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、封口材を１００質量％とした時、例えば、１５〜４０質量％とすることができる。
封口材の粘度は、好ましくは、回転粘度計による共軸二重円筒法による測定において、２３℃で５〜５０Ｐａ・ｓである。
【００５４】
このような封口材１３０を凹部２０ｄ内に供給すると、通常、図５の（ａ）に示すように、凹部２０ｄ内において水平方向にあまり広がらず、厚みが不均一となりやすい。これは、溶媒濃度を下げ、封口材の乾燥工程を迅速に行おうとするとより一層顕在化する。このまま封口工程を行うと、封口部の長さが不均一となったり、封口不良が出やすくなったりする。
【００５５】
そこで、回転駆動部４０のモータ４１を駆動し、本体部１０を回転させる。これにより、図５の（ｂ）に示すように、封口材１３０に水平方向に遠心力がかかり、封口材１３０が凹部２０ｄ内に全体に行き渡らせることができる。また、封口材１３０の表面の平坦性も高められる。
【００５６】
続いて、図６の（ａ）に示すように、本体部１０の凹部１０ｄを覆うように弾性板２０上にマスク１７０をセットし、次いで、空気圧シリンダ８２により保持具８１を下方に移動させてハニカム構造体７０をマスク１７０に接触させることにより、ハニカム構造体７０の一部の貫通孔７０ａと、マスク１７０の貫通孔１７０ａとを連通させ、さらに、空気圧シリンダ８２により保持具８１を下方に押圧し、ハニカム構造体７０をマスク１７０及び本体部１０に対して固定する。
【００５７】
次いで、ポンプ５０のピストンを上方に移動させることにより、連通路１０ｅを介して凹部１０ｄと弾性板２０との間に流体ＦＬを供給し、これによって、図６の（ｂ）に示すように、弾性板２０がマスク１７０に向かって移動する。この工程は、図７の（ａ）に示すように、弾性板２０がマスク１７０に接触し、弾性板２０の変形が解消するまで行なうことが好ましい。
【００５８】
これにより、封口材１３０がマスク１７０の貫通孔１７０ａを介して、ハニカム構造体７０の一部の貫通孔７０ａ内に供給され、封口部７０ｐが形成する。
【００５９】
続いて、空気圧シリンダ８２によるハニカム構造体７０の下方向への押圧を停止してハニカム構造体７０が上方に自由に移動できるようした後、ピストン５３をさらに上昇させ弾性板２０と本体部１０との間にさらに流体ＦＬを供給する。これにより、図７の（ｂ）に示すように、弾性板２０は、上方向に凸状に変形し、マスク１７０及びハニカム構造体７０が上方に移動する。このとき、凸状に変形する弾性板２０の周辺部はマスク１７０から離れるので、これにより、マスク１７０及びハニカム構造体７０を、本体部１０から容易に引き離すことが出来る。この場合、生産効率を高めることができ、封口されたハニカム構造体を低コスト化で製造することが可能となる。
【００６０】
続いて、ハニカム構造体７０を保持具８１から外した後、天地をひっくり返したうえで再びハニカム構造体７０を保持具８１に保持する。次いで、マスク１７０と貫通孔１７０ａの配置が正反対の千鳥配置とされたマスク１７０’を用いて、同様の操作を行なう。これにより、図８の（ａ）に示すように、残りの貫通孔７０ａの他端側が封口材で封口され、封口部７０ｐが形成する。続いて、上述と同様にして弾性板２０を上に凸状に変形させることにより、マスク１７０’及びハニカム構造体７０を容易に本体部１０及び弾性板２０から引き離すことが出来る。
【００６１】
そしてこのようにして、貫通孔７０ａの両端が封口されたハニカム構造体７０を乾燥、焼成等することにより、ハニカムフィルタを製造することが出来る。
【００６２】
本発明によれば、回転継手６０及び回転駆動部４０により、本体部１０を回転させることができる。したがって、弾性板２０の凹部１０ｄ内に供給した封口材１３０を凹部１０ｄ内の全域にわたって広がらせることができる。したがって、封口後におけるハニカム構造体７０の各貫通孔７０ａにおける封口材１７０ａの封口長さの均一性を高めることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、接続管１４に回転継手６０を設けているので、本体部１０の回転の前後において、流体を供給排出する管の脱着等の作業をする必要がない。従って、作業時間を少なくできる。
【００６４】
さらに、本実施形態では、補助軸受としてのクロスローラベアリング９０を有しているので、本体部１０の重量が大きい場合でも、安定して回転が可能である。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、様々な変形態様が可能である。
【００６６】
例えば、上記実施形態では、弾性板２０が、リング部材２５、及び、ボルト３１により、本体部１０に対して固定されているが、固定方法は特に限定されない。例えば、弾性板２０が接着剤によって、本体部１０の上面１０ａに固定されていてもよい。また、封口装置１００が、弾性板２０を容易に交換可能な構造でもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、回転継手６０及びクロスローラベアリング９０が、それぞれ、本体部１０を鉛直軸周りに回転可能に支持する軸受として機能するが、これに限定されず、例えば、回転継手６０のみを有していてもよく、クロスローラベアリング９０のみを有していてもよい。回転継手６０を有さない場合には、例えば、凹部１０ｄから流体を排出した後に、連通路１０ｅを閉鎖して減圧を維持すると共に、連通路とポンプ等とを切り離し、回転終了後に、再び、連通路１０ｅとポンプとを接続すればよい。
【００６８】
また、回転継手６０やクロスローラベアリング９０の構造は上述の構造に限定されない。また、回転継手６０及びクロスローラベアリング９０以外の軸受を用いてもよいことは言うまでもない。
【００６９】
また、回転駆動部４０の構成も、上述の物に限定されず、種々の形態が可能である。
【００７０】
また、上記実施形態では、ポンプ５０として、シリンダ５１、ピストン５３、及び、ピストンロッド５４を備えたピストンポンプを採用しているが、凹部１０ｄ内への流体の供給及び排出を制御できるものであれば他のものでもよい。例えば、圧力源と接続され、圧力源からの流体の供給を制御可能なバルブ、及び、真空ポンプ等の真空源と接続され、真空源への流体の排出を制御可能なバルブを有するものでもよい。
【００７１】
また、凹部１０ｄの形状は特に限定されず、封口対象となるハニカム構造体７０にあわせて適宜設定できる。
例えば、凹部１０ｄを上から見た平面形状は、円形以外に楕円形、矩形、正方形等とすることもできる。この場合、矩形や正方形の場合の大きさは、例えば、一辺５０〜３００ｍｍとすることができる。また、本体部１０の上面１０ａに対して、側面１０ｂが垂直、かつ、底面１０ｃが平行である必要は無く、例えば、斜面であったり曲面であってもよい。
また、上記実施形態では、底面１０ｃが水平な平面であるが、凹凸面や溝などを有する面など平面でなくても良い。
【００７２】
また、上記実施形態では、保持部８０は空気圧シリンダ８２を備えるがこれに限られず、たとえば、歯車機構等の種々の機構に代替することが出来る。
【００７３】
また、保持部８０は必ずしも必須ではない。例えば、封口材を供給するときには錘をハニカム構造体７０の上に載せることによりハニカム構造体を本体部１０に対して固定し、ハニカム構造体７０を本体部から離れさせる際には、錘を除去してハニカム構造体を移動可能としてもよい。また、ハニカム構造体がある程度の重量を有する場合には、自重によって固定されるので特段の固定手段を有さない態様も可能である。
【００７４】
ハニカム構造体７０の形状や構造も上述に限定されない。例えば、ハニカム構造体７０の外形形状も円柱でなくてもよく、例えば、四角柱等の角柱でもよい。また、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａの断面形状は、正方形でなくてもよく、例えば、長方形、三角形、多角形、円形等でも構わない。さらに、貫通孔７０ａの配置も、正方形配置でなくてもよく、例えば、３角配置、千鳥配置等でも構わない。
【００７５】
また、上記実施形態では、多数の貫通孔を有する板状のマスク１７０を採用しているが、マスクにより遮蔽する場所も任意である。さらに、このようなマスク１７０を用いなくても実施可能である。例えば、封口処理の前に、ハニカム構造体７０の一部の貫通孔７０ａ内に加熱すると分解する材料により栓をしておき、封口後に栓を熱分解等すればよい。本発明では、マスクを使用しない場合であっても、封口処理後に凸状に変形する弾性板２０によって、ハニカム構造体７０を本体部１０や弾性板２０から容易に引き離すことが出来るという効果がある。
【００７６】
また、上記実施形態（図１参照）では、軸受６０が本体部１０を鉛直軸ａｘ周りに回転可能に支持し、回転部駆動部４０が本体部１０を鉛直軸ａｘ周りに回転させているが、これに限られない。例えば、図９の（ａ）に示すように、軸受９０が、本体部１０を鉛直軸Ｚに対して傾斜（９０°未満）する軸ａｘ周りに回転可能に支持し、回転部駆動部４０が本体部１０をこの傾斜軸ａｘ周りに回転させてもよい。また、例えば、図９の（ｂ）に示すように、軸受９０が、本体部１０を水平軸ａｘ周りに回転可能に支持し、回転部駆動部４０が本体部１０をこの水平軸ａｘ周りに回転させてもよい。
図９の（ａ）（ｂ）の形態は、図１の態様の封口装置１００（凹部の底面１０ｃや上面１０ｃが水平面）の全体を傾斜させており、図９の（ａ）では凹部の底面１０ｃや上面１０ａが傾斜面となり、図９の（ｂ）では凹部の底面１０ｃや上面１０ａが鉛直面となっている。
このような傾斜軸あるいは水平軸を用いる封口装置は、特に、粘度の高い、例えば、１０〜５０Ｐａ・ｓ程度の封口材を用いる場合に好適であり、遠心力に加えて、重力によっても封口材のペーストを凹部内に拡げる効果を与えることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０…本体部、１０ｅ…連通路、１４…接続管（管）、２０…弾性板、３０…凹部、５０…ポンプ（流体供給排出制御部）、６０…回転継手（軸受）、７０…ハニカム構造体、８０…保持部、９０…クロスローラベアリング（軸受）、１００…封口装置、１７０…マスク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は封口装置、及び、ハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハニカムフィルタ構造体が、DPF（Diesel particulate filter）用等として広く知られている。このハニカムフィルタ構造体は、多数の貫通孔を有するハニカム構造体の一部の貫通孔の一端側を封口材で封じると共に、残りの貫通孔の他端側を封口材で封じた構造を有する。そして、特許文献１には、このようなハニカムフィルタ構造体を製造する方法が開示されている。特許文献１では、シリンダ７内に配置したハニカム構造体１の一端に対して、ピストン８により封口材を押圧することにより、ハニカム構造体の貫通孔の端部に封口材を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６３−２４７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、各貫通孔における封口材の封口長さの均一性が十分でなかった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、封口長さの均一性に優れた封口装置及びハニカムフィルタ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】
【０００６】
本発明に係る封口装置は、凹部及び前記凹部の内面に開口する連通路を有する本体部と、前記凹部を覆うように前記本体部に配置された弾性板と、前記本体部を軸周りに回転可能に支持する軸受と、前記本体部を軸周りに回転させる回転駆動部と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、次の手順によりハニカム構造体の貫通孔に封口材を供給することが出来る。まず、連通路を介して本体部の凹部内の流体を排出することにより弾性板を本体部の凹部に沿うように変形させ、弾性板の凹部を形成する。次に、弾性体の凹部内に封口材を供給する。続いて、回転駆動部により、本体部を軸周りに回転させる。これにより、封口材を凹部内に広がらせることができる。続いて、凹部と対向する位置に、ハニカム構造体の一端面を配置する。続いて、連通路を介して本体部と弾性板との間に流体を供給することにより弾性板をハニカム構造体の一端面に向かって移動させる。これにより、弾性板の凹部内の封口材がハニカム構造体の貫通孔内に供給される。
【０００８】
その後、連通路を介して本体部と弾性板との間にさらに流体を供給することにより、弾性板を本体部の凹部とは逆方向に凸状に変形させることもできる。これにより、本体部から容易にハニカム構造体を引き離すことが出来る。
【０００９】
ここで、前記軸は鉛直軸であることが好ましい。この場合、封口材の粘度が低い場合、好適に封口材を凹部内に広がらせることができる。
【００１０】
また、前記軸は鉛直に対して傾斜する軸又は水平軸であることも好ましい。封口材の粘度が高い場合、傾斜する軸又は水平軸とすることにより、重力の効果も利用することができ、より好適に封口材を凹部内に広がらせることができる。
【００１１】
また、前記軸は前記凹部の底面と交差することが好ましく、前記軸は前記凹部の底面の中央部と交差することがより好ましい。
また、前記軸は前記凹部の底面と直交していることが好ましい。
【００１２】
ここで、前記軸に沿って延び、前記連通路と接続された管をさらに備え、前記軸受は、前記管に接続された回転継手であることが好ましい。
これによれば、この管を軸として回転させることができ、さらに、この管と回転継手を介して外部と接続できるので、連通路を介した流体の出し入れが容易である。この場合、特に、前記回転継手に接続され、前記連通路を介して前記凹部に流体を供給し、かつ、前記連通路を介して前記凹部内の流体を排出する流体供給排出部をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
また、前記本体部に固定され、前記本体部を前記軸周りに回転可能に支持する補助軸受をさらに備えることが好ましい。この場合、本体部をよりスムーズに回転させることができる。
【００１４】
また、前記弾性板は、ゴム板であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る、端部が封口された複数の貫通孔を有するハニカム構造体の製造方法は、
凹部及び前記凹部の内面に開口する連通路を有する本体部に対して、前記凹部を覆うように配置された弾性板を準備する工程と、
前記連通路を介して前記凹部内の流体を排出することにより前記弾性板の凹部を形成する工程と、
前記弾性板の凹部内に封口材を供給する工程と、
前記封口材が供給された本体部を軸周りに回転させる工程と、
前記凹部と対向する位置に、複数の貫通孔を有するハニカム構造体の一端面を配置する工程と、
前記回転させる工程の後に、前記連通路を介して前記本体部と前記弾性板との間に流体を供給することにより、前記ハニカム構造体の一端面に向かって前記弾性板を移動させる工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、封口長さの均一性に優れた封口装置等が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る封口装置の概略断面図である。
【図２】図２は、図１の封口装置のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図３の（ａ）は、図１の封口装置で用いるハニカム構造体の斜視図、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）の部分拡大図である。
【図４】図４の（ａ）は、図１のマスクの斜視図、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の部分拡大図である。
【図５】図５の（ａ）は、図１の封口装置の動作を説明する部分断面図であり、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に続く部分断面図である。
【図６】図６の（ａ）は、図５の（ｂ）に続く部分断面図であり、図６の（ｂ）は、図６の（ａ）に続く部分断面図である。
【図７】図７の（ａ）は、図６の（ｂ）に続く部分断面図であり、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）に続く部分断面図である。
【図８】図８の（ａ）は、図７の（ｂ）に続く部分断面図であり、図８の（ｂ）は、図７の（ａ）に続く部分断面図である。
【図９】図９の（ａ）は、封口装置の他の態様の概略断面図であり、図９の（ｂ）は、封口装置のさらに他の態様の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る封口装置の好適な実施形態について、図面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。
【００１９】
図１は、本実施形態の一例に係る封口装置１００の概略断面図である。本実施形態に係る封口装置１００は、主として、本体部１０、弾性板２０、ポンプ（流体供給排出制御部）５０、回転継手（軸受）６０、クロスローラベアリング（補助軸受）９０、保持部８０、及び、回転駆動部４０を備える。
【００２０】
本体部１０は、剛性材料から形成されている。剛性材料としては、ステンレス等の金属や、繊維強化プラスチック等のポリマー材料が挙げられる。本体部１０の上面１０ａには、凹部１０ｄが形成されている。本実施形態では、凹部１０ｄの形状は、図１及び図２に示すように、円柱状とされている。そして、本体部１０の上面１０ａに対して、凹部１０ｄの側面１０ｂが垂直、かつ、底面１０ｃが平行とされている。凹部１０ｄの直径は、例えば、１００〜３２０ｍｍとすることができる。凹部１０ｄの深さは、例えば、０．２〜２０ｍｍとすることができる。本体部の外周面には、後述するベルト４４を掛けるための溝１０ｓが周方向に形成されている。
【００２１】
弾性板２０は、凹部１０ｄの開口面を覆うように、本体部１０の上面１０ａ上に、配置されている。弾性板２０は、弾性を有し、容易に変形しうる。弾性板２０としては、ゴム板が好ましい。ゴムとしては、天然ゴムや、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ふっ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムが挙げられる。弾性板２０の厚みは特に限定されないが、例えば、０．３〜３．０ｍｍとすることができる。
【００２２】
弾性板２０は、リング部材２５、及び、ボルト３１により本体部１０に固定されている。リング部材２５は、本体部１０の凹部１０ｄに対応する位置に開口２５ａを有し、これにより環状形状をなしている。そして、リング部材２５は、弾性板２０における中央部（凹部１０ｄとの対向部）が露出するように弾性板２０上に配置されている。これにより、弾性板２０の周辺部が、本体部１０とリング部材２５とにより挟まれている。リング部材２５及び弾性板２０には貫通孔ｈがそれぞれ形成され、本体部１０には、これら貫通孔ｈに対応するねじ孔ｊが形成されており、ボルト３１がこれらの貫通孔ｈを貫通して配置され、ねじ孔ｊにねじ込まれて固定されることにより、本体部１０の上面１０ａにおける凹部１０ｄのまわりの部分に、弾性板２０の周辺部が密着して固定されている。
【００２３】
図１及び図２に示すように、リング部材２５の開口２５ａの内径は、本体部１０の凹部１０ｄの内径よりも大きくされていることが好ましい。
【００２４】
本体部１０は、さらに、凹部１０ｄの底面１０ｃに開口する連通路１０ｅを有している。なお、本実施形態では、連通路１０ｅは凹部１０ｄの底面１０ｃに開口しているが、凹部１０ｄの内面に開口していれば良く、例えば、凹部１０ｄの側面１０ｂに開口していてもよい。また、連通路１０ｅの開口の形状や数も特に限定されない。
【００２５】
本体部１０には、鉛直下方に延びる接続管１４が設けられている。接続管１４は、連通路１０ｅと連通している。接続管（管）１４の位置は、上から見て、凹部１０ｄの中央であることが好ましい。
【００２６】
接続管１４の下端には、回転継手６０（軸受）が設けられている。これにより、本体部１０を、接続管１４の軸、すなわち、鉛直軸ａｘ周りに回転可能に支持される。鉛直軸ａｘは鉛直方向Ｚに延びている。回転継手６０は、内筒６１、外筒６２、ベアリング６３、及びパッキン６４を主として有する。この鉛直軸ａｘは、凹部１０ｄの底面１０ｃと交差する。好ましくは、鉛直軸ａｘは、凹部１０ｄの底面１０ｃの中央部を通る。鉛直軸ａｘは、底面１０ｃと直交することが好ましい。
内筒６１は、接続管１４の下端部を形成する。外筒６２は、内筒６１を外から取り囲むように配置される。ベアリング６３は、内筒６１及び外筒６２の間に配置され、これらを互いに鉛直軸周りに相対的に回転可能とする。パッキン６４は、内筒６１と外筒６３との間をシールし、流体の漏れ等を抑制する。外筒６２には、ポンプ５０が接続されている。
【００２７】
ポンプ５０は、シリンダ５１、シリンダ５１内に配置されたピストン５３、及び、ピストン５３に接続されたピストンロッド５４を備える。ピストンロッド５４には、ピストンロッド５４を軸方向に往復移動させるモータ５５が接続されている。なお、ピストンロッド５４を手動で動かしてもよい。
【００２８】
本実施形態では、弾性板２０と、ピストン５３と、の間には、本体部１０、接続管１４、及び、シリンダ５１により形成される閉鎖空間Ｖが形成され、閉鎖空間Ｖ内には、流体ＦＬが充填されている。流体ＦＬは、特に限定されないが、液体が好ましく、特に、スピンドルオイル等が好ましい。なお、流体ＦＬは、空気等のガスでもよい。そして、ピストン５３を移動させることにより、本体部１０の凹部１０ｄ内から流体ＦＬを排出することができ、また、凹部１０ｄ内に流体ＦＬを供給することが出来る。
【００２９】
本体部１０の上には、保持部８０が設けられている。保持部８０は、ハニカム構造体７０を保持する保持具８１、及び保持具８１が接続された空気圧シリンダ８２を有する。
【００３０】
保持具８１は、ハニカム構造体７０を、図１に示すように、貫通孔７０ａの一方側の開口面が弾性板２０及び凹部１０ｄと対向するように保持する。
【００３１】
空気圧シリンダ８２は、上下方向に延びるシリンダ８２ａと、シリンダ８２ａ内に設けられたピストン８２ｂとを有し、外部からの供給する圧力を調整することによりピストン８２ｂの上下両側での圧力を調節可能となっている。そして、これにより空気圧シリンダ８２は、保持具８１を、ハニカム構造体７０と弾性板２０とが近づく方向及びこれらが互いに離れる方向にそれぞれ移動可能である。また、空気圧シリンダ８２は、ピストン８２ｂの前後のガスの供給圧力に応じて保持具８１を下方に所定の力で押圧することにより、ハニカム構造体７０を後述するマスク１７０に対して密着させることができる。さらに、空気圧シリンダ８２は、ピストンの前後の圧力を開放することにより、保持具８１が上下方向に自由に移動することを許可することもできる。すなわち、保持部８０は、保持具８１が保持したハニカム構造体７０を上方向に自由に移動可能とする状態と、ハニカム構造体７０を本体部１０に対して固定する状態とを切替え可能である。
【００３２】
回転駆動部４０は、回転軸４２を有するモータ４１、回転軸４２に固定されたプーリ４３、プーリ４３と本体部１０の溝１０ｓとの間に掛け渡されたベルト４４とを有する。モータ４１の回転により、本体部１０を、接続管１４の軸、すなわち、鉛直軸周りに回転可能である。
本体部１０の回転速度は特に限定されないが、３０〜３００ｒｐｍ程度が好ましい。回転時間も特に限定されないが、３〜２０秒程度が好ましい。
【００３３】
本体部１０は、さらに、本体部１０が接続管１４の鉛直軸周りに回転するのを補助すべく、クロスローラベアリング９０（軸受）を有している。クロスローラベアリング９０は、図示しない架台等に固定される外輪９１、本体部１０に固定される内輪９２、及び、外輪９１と内輪９２との間に配置される複数の円筒ローラ９３を有する。
【００３４】
本実施形態で用いる一例のハニカム構造体７０は、図３の（ａ）に示すように、多数の貫通孔７０ａが略平行に配置された円柱体である。貫通孔７０ａの断面形状は、図３の（ｂ）に示すように正方形である。これらの複数の貫通孔７０ａは、ハニカム構造体７０において、端面から見て、正方形配置、すなわち、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。貫通孔７０ａの断面の正方形のサイズは、例えば、一辺０．８〜２．５ｍｍとすることができる。
【００３５】
また、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａが延びる方向の長さ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、ハニカム構造体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。
【００３６】
ハニカム構造体７０の材料は特に限定されないが、高温耐性の観点から、セラミクス材料が好ましい。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。このような、ハニカム構造体７０は通常多孔質である。
【００３７】
また、ハニカム構造体７０は、後で焼成することにより上述のようなセラミック材料となるグリーン成形体（未焼成成形体）であってもよい。グリーン成形体は、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。
【００３８】
例えば、チタン酸アルミニウムのグリーン成形体の場合、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を含み、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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などが挙げられる。
【００４３】
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、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどの界面活性剤などが挙げられる。
【００４４】
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。
【００４５】
マスク１７０は、弾性板２０上におけるリング部材２５の開口２５ａ内に配置されるものである。マスク１７０の材料は特に限定されず、例えば、金属や樹脂が挙げられる。
【００４６】
図４の（ａ）に、本実施形態で用いるマスク１７０の一例を示す。マスク１７０は、円形の板状部材であり、厚み方向に伸びる多数の貫通孔１７０ａを有する。貫通孔１７０ａの断面形状は、図４の（ｂ）に示すように、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａ（図３の（ｂ）参照）に対応する正方形である。これらの複数の貫通孔１７０ａは、図４の（ｂ）に示すように、千鳥配置されており、各貫通孔１７０ａは、図３の（ｂ）の正方配置された複数の貫通孔７０ａのうち、互いに上下左右に隣接しない関係にある複数の貫通孔７０ａｉのみに対向して配置される。なお、マスク１７０の貫通孔１７０ａの位置決めを容易にすべく、マスク１７０には、オリエンテーションフラット１７０ｂが形成され、これに対応してリング部材２５にもオリエンテーションフラットに対応する突起２５ｂを設けてもよい。図１に示すように、マスク１７０の外径は、本体部１０の凹部１０ｄの内径よりも大きくされていることが好ましい。
【００４７】
なお、本体部１０には、超音波振動器等の加振器１４０が設けられていてもよい。
【００４８】
（使用方法）
つづいて、上述の封口装置１００の使用方法について説明する。まず、図１の状態から、予め、空気圧シリンダ８２を駆動して、ハニカム構造体７０を保持する保持具８１上方に引き上げておくと共に、マスク１７０を弾性板２０上から外し、本体部１０に対して弾性板２０が凹部１０ｄを覆うように配置された状態とする。次に、ポンプ５０のピストン５３を下方に引くことにより、本体部１０の凹部１０ｄから流体ＦＬを下方に排出させる。これにより、図５の（ａ）に示すように、弾性板２０が変形して凹部１０ｄの側面１０ｂ及び底面１０ｃに密着し、これによって、弾性板２０の凹部２０ｄが形成する。
【００４９】
続いて、弾性板２０の凹部２０ｄ内に封口材１３０を供給する。
【００５０】
（封口材）
封口材１３０は、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａの端部を閉鎖できるものであれば特に限定されないが、液状であることが好ましい。例えば、封口材として、セラミクス材料又はセラミクス原料と、バインダと、好ましくは潤滑剤と、溶媒とを含むスラリーが例示できる。セラミクス材料としては、上述のハニカム構造体の構成材料や、その原料が挙げられる。
【００５１】
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等の有機バインダを例示できる。バインダの使用量は、封口材を１００質量％とした時、例えば、０．１〜１０質量％とすることができる。
【００５２】
潤滑剤としては、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、アラギン酸、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等のステアリン酸金属塩などが挙げられる。潤滑剤の添加量は、封口材の１００質量％に対して、通常、０〜１０質量％であり、好ましくは１〜１０質量％、より好ましくは１〜５質量％である。
【００５３】
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、封口材を１００質量％とした時、例えば、１５〜４０質量％とすることができる。
封口材の粘度は、好ましくは、回転粘度計による共軸二重円筒法による測定において、２３℃で５〜５０Ｐａ・ｓである。
【００５４】
このような封口材１３０を凹部２０ｄ内に供給すると、通常、図５の（ａ）に示すように、凹部２０ｄ内において水平方向にあまり広がらず、厚みが不均一となりやすい。これは、溶媒濃度を下げ、封口材の乾燥工程を迅速に行おうとするとより一層顕在化する。このまま封口工程を行うと、封口部の長さが不均一となったり、封口不良が出やすくなったりする。
【００５５】
そこで、回転駆動部４０のモータ４１を駆動し、本体部１０を回転させる。これにより、図５の（ｂ）に示すように、封口材１３０に水平方向に遠心力がかかり、封口材１３０が凹部２０ｄ内に全体に行き渡らせることができる。また、封口材１３０の表面の平坦性も高められる。
【００５６】
続いて、図６の（ａ）に示すように、本体部１０の凹部１０ｄを覆うように弾性板２０上にマスク１７０をセットし、次いで、空気圧シリンダ８２により保持具８１を下方に移動させてハニカム構造体７０をマスク１７０に接触させることにより、ハニカム構造体７０の一部の貫通孔７０ａと、マスク１７０の貫通孔１７０ａとを連通させ、さらに、空気圧シリンダ８２により保持具８１を下方に押圧し、ハニカム構造体７０をマスク１７０及び本体部１０に対して固定する。
【００５７】
次いで、ポンプ５０のピストンを上方に移動させることにより、連通路１０ｅを介して凹部１０ｄと弾性板２０との間に流体ＦＬを供給し、これによって、図６の（ｂ）に示すように、弾性板２０がマスク１７０に向かって移動する。この工程は、図７の（ａ）に示すように、弾性板２０がマスク１７０に接触し、弾性板２０の変形が解消するまで行なうことが好ましい。
【００５８】
これにより、封口材１３０がマスク１７０の貫通孔１７０ａを介して、ハニカム構造体７０の一部の貫通孔７０ａ内に供給され、封口部７０ｐが形成する。
【００５９】
続いて、空気圧シリンダ８２によるハニカム構造体７０の下方向への押圧を停止してハニカム構造体７０が上方に自由に移動できるようした後、ピストン５３をさらに上昇させ弾性板２０と本体部１０との間にさらに流体ＦＬを供給する。これにより、図７の（ｂ）に示すように、弾性板２０は、上方向に凸状に変形し、マスク１７０及びハニカム構造体７０が上方に移動する。このとき、凸状に変形する弾性板２０の周辺部はマスク１７０から離れるので、これにより、マスク１７０及びハニカム構造体７０を、本体部１０から容易に引き離すことが出来る。この場合、生産効率を高めることができ、封口されたハニカム構造体を低コスト化で製造することが可能となる。
【００６０】
続いて、ハニカム構造体７０を保持具８１から外した後、天地をひっくり返したうえで再びハニカム構造体７０を保持具８１に保持する。次いで、マスク１７０と貫通孔１７０ａの配置が正反対の千鳥配置とされたマスク１７０’を用いて、同様の操作を行なう。これにより、図８の（ａ）に示すように、残りの貫通孔７０ａの他端側が封口材で封口され、封口部７０ｐが形成する。続いて、上述と同様にして弾性板２０を上に凸状に変形させることにより、マスク１７０’及びハニカム構造体７０を容易に本体部１０及び弾性板２０から引き離すことが出来る。
【００６１】
そしてこのようにして、貫通孔７０ａの両端が封口されたハニカム構造体７０を乾燥、焼成等することにより、ハニカムフィルタを製造することが出来る。
【００６２】
本発明によれば、回転継手６０及び回転駆動部４０により、本体部１０を回転させることができる。したがって、弾性板２０の凹部１０ｄ内に供給した封口材１３０を凹部１０ｄ内の全域にわたって広がらせることができる。したがって、封口後におけるハニカム構造体７０の各貫通孔７０ａにおける封口材１７０ａの封口長さの均一性を高めることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、接続管１４に回転継手６０を設けているので、本体部１０の回転の前後において、流体を供給排出する管の脱着等の作業をする必要がない。従って、作業時間を少なくできる。
【００６４】
さらに、本実施形態では、補助軸受としてのクロスローラベアリング９０を有しているので、本体部１０の重量が大きい場合でも、安定して回転が可能である。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、様々な変形態様が可能である。
【００６６】
例えば、上記実施形態では、弾性板２０が、リング部材２５、及び、ボルト３１により、本体部１０に対して固定されているが、固定方法は特に限定されない。例えば、弾性板２０が接着剤によって、本体部１０の上面１０ａに固定されていてもよい。また、封口装置１００が、弾性板２０を容易に交換可能な構造でもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、回転継手６０及びクロスローラベアリング９０が、それぞれ、本体部１０を鉛直軸周りに回転可能に支持する軸受として機能するが、これに限定されず、例えば、回転継手６０のみを有していてもよく、クロスローラベアリング９０のみを有していてもよい。回転継手６０を有さない場合には、例えば、凹部１０ｄから流体を排出した後に、連通路１０ｅを閉鎖して減圧を維持すると共に、連通路とポンプ等とを切り離し、回転終了後に、再び、連通路１０ｅとポンプとを接続すればよい。
【００６８】
また、回転継手６０やクロスローラベアリング９０の構造は上述の構造に限定されない。また、回転継手６０及びクロスローラベアリング９０以外の軸受を用いてもよいことは言うまでもない。
【００６９】
また、回転駆動部４０の構成も、上述の物に限定されず、種々の形態が可能である。
【００７０】
また、上記実施形態では、ポンプ５０として、シリンダ５１、ピストン５３、及び、ピストンロッド５４を備えたピストンポンプを採用しているが、凹部１０ｄ内への流体の供給及び排出を制御できるものであれば他のものでもよい。例えば、圧力源と接続され、圧力源からの流体の供給を制御可能なバルブ、及び、真空ポンプ等の真空源と接続され、真空源への流体の排出を制御可能なバルブを有するものでもよい。
【００７１】
また、凹部１０ｄの形状は特に限定されず、封口対象となるハニカム構造体７０にあわせて適宜設定できる。
例えば、凹部１０ｄを上から見た平面形状は、円形以外に楕円形、矩形、正方形等とすることもできる。この場合、矩形や正方形の場合の大きさは、例えば、一辺５０〜３００ｍｍとすることができる。また、本体部１０の上面１０ａに対して、側面１０ｂが垂直、かつ、底面１０ｃが平行である必要は無く、例えば、斜面であったり曲面であってもよい。
また、上記実施形態では、底面１０ｃが水平な平面であるが、凹凸面や溝などを有する面など平面でなくても良い。
【００７２】
また、上記実施形態では、保持部８０は空気圧シリンダ８２を備えるがこれに限られず、たとえば、歯車機構等の種々の機構に代替することが出来る。
【００７３】
また、保持部８０は必ずしも必須ではない。例えば、封口材を供給するときには錘をハニカム構造体７０の上に載せることによりハニカム構造体を本体部１０に対して固定し、ハニカム構造体７０を本体部から離れさせる際には、錘を除去してハニカム構造体を移動可能としてもよい。また、ハニカム構造体がある程度の重量を有する場合には、自重によって固定されるので特段の固定手段を有さない態様も可能である。
【００７４】
ハニカム構造体７０の形状や構造も上述に限定されない。例えば、ハニカム構造体７０の外形形状も円柱でなくてもよく、例えば、四角柱等の角柱でもよい。また、ハニカム構造体７０の貫通孔７０ａの断面形状は、正方形でなくてもよく、例えば、長方形、三角形、多角形、円形等でも構わない。さらに、貫通孔７０ａの配置も、正方形配置でなくてもよく、例えば、３角配置、千鳥配置等でも構わない。
【００７５】
また、上記実施形態では、多数の貫通孔を有する板状のマスク１７０を採用しているが、マスクにより遮蔽する場所も任意である。さらに、このようなマスク１７０を用いなくても実施可能である。例えば、封口処理の前に、ハニカム構造体７０の一部の貫通孔７０ａ内に加熱すると分解する材料により栓をしておき、封口後に栓を熱分解等すればよい。本発明では、マスクを使用しない場合であっても、封口処理後に凸状に変形する弾性板２０によって、ハニカム構造体７０を本体部１０や弾性板２０から容易に引き離すことが出来るという効果がある。
【００７６】
また、上記実施形態（図１参照）では、軸受６０が本体部１０を鉛直軸ａｘ周りに回転可能に支持し、回転部駆動部４０が本体部１０を鉛直軸ａｘ周りに回転させているが、これに限られない。例えば、図９の（ａ）に示すように、軸受９０が、本体部１０を鉛直軸Ｚに対して傾斜（９０°未満）する軸ａｘ周りに回転可能に支持し、回転部駆動部４０が本体部１０をこの傾斜軸ａｘ周りに回転させてもよい。また、例えば、図９の（ｂ）に示すように、軸受９０が、本体部１０を水平軸ａｘ周りに回転可能に支持し、回転部駆動部４０が本体部１０をこの水平軸ａｘ周りに回転させてもよい。
図９の（ａ）（ｂ）の形態は、図１の態様の封口装置１００（凹部の底面１０ｃや上面１０ｃが水平面）の全体を傾斜させており、図９の（ａ）では凹部の底面１０ｃや上面１０ａが傾斜面となり、図９の（ｂ）では凹部の底面１０ｃや上面１０ａが鉛直面となっている。
このような傾斜軸あるいは水平軸を用いる封口装置は、特に、粘度の高い、例えば、１０〜５０Ｐａ・ｓ程度の封口材を用いる場合に好適であり、遠心力に加えて、重力によっても封口材のペーストを凹部内に拡げる効果を与えることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０…本体部、１０ｅ…連通路、１４…接続管（管）、２０…弾性板、３０…凹部、５０…ポンプ（流体供給排出制御部）、６０…回転継手（軸受）、７０…ハニカム構造体、８０…保持部、９０…クロスローラベアリング（軸受）、１００…封口装置、１７０…マスク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部及び前記凹部の内面に開口する連通路を有する本体部と、
前記凹部を覆うように前記本体部に配置された弾性板と、
前記本体部を軸周りに回転可能に支持する軸受と、
前記本体部を前記軸周りに回転させる回転駆動部と、を備えた封口装置。
【請求項２】
前記軸は鉛直軸である請求項１記載の封口装置。
【請求項３】
前記軸は鉛直に対して傾斜する軸又は水平軸である請求項１記載の封口装置。
【請求項４】
前記軸は前記凹部の底面と交差する請求項１〜３のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項５】
前記軸は前記凹部の底面の中央部と交差する請求項１〜３のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項６】
前記軸は前記凹部の底面と直交している請求項４又は５記載の封口装置。
【請求項７】
前記軸に沿って延び、前記連通路と接続された管をさらに備え、
前記軸受は、前記管に接続された回転継手である請求項１〜６のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項８】
前記回転継手に接続され、前記管及び連通路を介した前記凹部への流体の供給及び前記凹部からの流体の排出を制御する流体供給排出制御部をさらに備える請求項７記載の封口装置。
【請求項９】
前記本体部に固定され、前記本体部を前記軸周りに回転可能に支持する補助軸受をさらに備える請求項１〜８のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項１０】
前記弾性板は、ゴム板である請求項１〜９のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項１１】
凹部及び前記凹部の内面に開口する連通路を有する本体部に対して、前記凹部を覆うように配置された弾性板を準備する工程と、
前記連通路を介して前記凹部内の流体を排出することにより前記弾性板の凹部を形成する工程と、
前記弾性板の凹部内に封口材を供給する工程と、
前記封口材が供給された本体部を軸周りに回転させる工程と、
前記凹部と対向する位置に、複数の貫通孔を有するハニカム構造体の一端面を配置する工程と、
前記回転させる工程の後に、前記連通路を介して前記本体部と前記弾性板との間に流体を供給することにより、前記ハニカム構造体の一端面に向かって前記弾性板を移動させる工程と、
を備える、端部が封口された複数の貫通孔を有するハニカム構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記軸は鉛直軸である請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記軸は鉛直に対して傾斜する軸又は水平軸である請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記軸は前記凹部の底面と交差する請求項１１〜１３のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
前記軸は前記凹部の底面の中央部と交差する請求項１１〜１４のいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
前記軸は前記凹部の底面と直交している請求項１４又は１５記載の方法。
【請求項１】
凹部及び前記凹部の内面に開口する連通路を有する本体部と、
前記凹部を覆うように前記本体部に配置された弾性板と、
前記本体部を軸周りに回転可能に支持する軸受と、
前記本体部を前記軸周りに回転させる回転駆動部と、を備えた封口装置。
【請求項２】
前記軸は鉛直軸である請求項１記載の封口装置。
【請求項３】
前記軸は鉛直に対して傾斜する軸又は水平軸である請求項１記載の封口装置。
【請求項４】
前記軸は前記凹部の底面と交差する請求項１〜３のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項５】
前記軸は前記凹部の底面の中央部と交差する請求項１〜３のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項６】
前記軸は前記凹部の底面と直交している請求項４又は５記載の封口装置。
【請求項７】
前記軸に沿って延び、前記連通路と接続された管をさらに備え、
前記軸受は、前記管に接続された回転継手である請求項１〜６のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項８】
前記回転継手に接続され、前記管及び連通路を介した前記凹部への流体の供給及び前記凹部からの流体の排出を制御する流体供給排出制御部をさらに備える請求項７記載の封口装置。
【請求項９】
前記本体部に固定され、前記本体部を前記軸周りに回転可能に支持する補助軸受をさらに備える請求項１〜８のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項１０】
前記弾性板は、ゴム板である請求項１〜９のいずれか一項記載の封口装置。
【請求項１１】
凹部及び前記凹部の内面に開口する連通路を有する本体部に対して、前記凹部を覆うように配置された弾性板を準備する工程と、
前記連通路を介して前記凹部内の流体を排出することにより前記弾性板の凹部を形成する工程と、
前記弾性板の凹部内に封口材を供給する工程と、
前記封口材が供給された本体部を軸周りに回転させる工程と、
前記凹部と対向する位置に、複数の貫通孔を有するハニカム構造体の一端面を配置する工程と、
前記回転させる工程の後に、前記連通路を介して前記本体部と前記弾性板との間に流体を供給することにより、前記ハニカム構造体の一端面に向かって前記弾性板を移動させる工程と、
を備える、端部が封口された複数の貫通孔を有するハニカム構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記軸は鉛直軸である請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記軸は鉛直に対して傾斜する軸又は水平軸である請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記軸は前記凹部の底面と交差する請求項１１〜１３のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
前記軸は前記凹部の底面の中央部と交差する請求項１１〜１４のいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
前記軸は前記凹部の底面と直交している請求項１４又は１５記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６６５４５（Ｐ２０１２−１６６５４５Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７２７５（Ｐ２０１２−７２７５）
【出願日】平成２４年１月１７日（２０１２．１．１７）
【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９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１７日（２０１２．１．１７）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]