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、凹部２０ｄ及び凹部２０ｄの内面に開口する連通路１０ｅを有する本体部１０と、凹部２０ｄを覆うように本体部１０に固定された弾性板２０と、本体部１０に固定された加振機１４０と、を備える。加振機１４０は、回転軸１４２を有するモータ１４１と、回転軸１４２に連結された偏心錘１４７と、を有する。
【解決手段】 封口装置１００は、凹部２０ｄ及び凹部２０ｄの内面に開口する連通路１０ｅを有する本体部１０と、凹部２０ｄを覆うように本体部１０に固定された弾性板２０と、本体部１０に固定された加振機１４０と、を備える。加振機１４０は、回転軸１４２を有するモータ１４１と、回転軸１４２に連結された偏心錘１４７と、を有する。
【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 particulatefilter）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、凹部を覆うように前記本体部に配置された弾性板と、前記本体部に固定された加振機と、を備える封口装置である。そして、加振機は、回転軸を有するモータと、回転軸に連結された偏心錘と、を有する。
【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、弾性板の凹部内に封口材を供給する。続いて、偏心錘を有する加振機により封口材に振動を与え、これによって、封口材を凹部内の全域にわたって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、弾性板は、ゴム板であることが好ましい。これにより、弾性板の変形が容易に行なえる。
【００１０】
また、弾性板上に配置され、複数の貫通孔を有するマスクをさらに備えることが好ましい。
【００１１】
これにより、ハニカム構造体の所望の貫通孔群に対して封口材を供給することが容易となる。
【００１２】
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、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であって、
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、
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、
前記弾性板の凹部内に封口材を供給する工程、
前記弾性板の凹部内の封口材に振動を与える工程、
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、及び
前記振動を与える工程の後に、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を有する。
そして、前記振動を与える工程では、偏心錘が連結された回転軸を回転させることにより前記封口材に振動を与える。
【００１３】
これによれば、偏心錘の回転に伴う振動によって、封口材を凹部内の全域にわたって広がらせると共に、厚みの均一性を高めることができる。
【００１４】
ここで、前記弾性板の移動工程の後に、
前記弾性板を、前記一端面に向かって突出させることにより前記弾性板と前記一端面とを引き離す工程をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
これによれば、封口剤の充填によって板とハニカム構造体の一端面とが近接した状態となった後、板の一部が一端面に向かって突出するので、板からハニカム構造体を引き離すことが容易となる。したがって、生産効率に優れる。
【００１６】
また、前記弾性板の移動工程では、前記一端面と前記弾性板との間にマスクを介在させ、前記マスクは、前記ハニカム構造体の複数の貫通孔の内の一部のみと連通する貫通孔を有することも好ましい、これによれば、一部の貫通孔の一端を封口することが容易である。
【発明の効果】
【００１７】
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】
【００１８】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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５０、保持部８０、及び、加振機１４０を備える。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
連通路１０ｅには、接続パイプ１４を介してポンプ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、接続パイプ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】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
加振機１４０は、本体部１０に固定されている。具体的には、加振機１４０は、モータ１４１を有している。モータ１４１は、鉛直方向に配置された回転軸１４２を有し、この回転軸１４２を回転させる。回転軸１４２には、偏心錘１４７が固定されている。
【００４６】
偏心錘１４７は、回転軸１４２の軸方向から見て、回転軸１４２の中心と、偏心錘１４７の重心とが不一致となるような構造を有する。中心と重心との距離である偏心距離ｒは、例えば、５〜３０ｍｍとすることができる。偏心錘１４７の重量ｍは、例えば、０．５〜２ｋｇとすることができる。また、回転軸１４２の回転数は、例えば、１００〜４００ｒｐｍとすることができる。これらのパラメータは、加振機１４０により発生させる加振力（ｍｒω２、ここでωは角速度）や振幅が、それぞれ、５〜２０Ｎ、５〜３０ｍｍとなるように設定することが好ましい。
【００４７】
さらに、加振機１４０は、本体部１０の側面に固定された台座１４４、モータ１４１と台座１４４とを固定する固定具１４３、回転軸１４２におけるモータ１４１と偏心錘との間の部分を回転自在に支持するベアリング１４６、及び、ベアリング１４６を台座１４４に固定する固定具１４５を備えている。
【００４８】
なお、モータ１４１は、回転軸１４２の回転速度を調節するためのギア等を有することができる。
【００４９】
（使用方法）
つづいて、上述の封口装置１００の使用方法及び、封口されたハニカム構造体の製造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。
【００５０】
続いて、弾性板２０の凹部２０ｄ内に封口材１３０を供給する。
【００５１】
（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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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おいて、２３℃で５〜５０Ｐａ・ｓである。
【００５５】
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。
【００５６】
そこで、加振機１４０のモータ１４１を駆動し、回転軸１４２を回転させる。回転軸１４２には、偏心錘１４７が固定されているので、回転軸１４２が回転すると回転軸１４２には振動が発生する。本実施形態では、回転軸１４２が鉛直に配置されているので、振動方向は水平面内方向である。この振動は、ベアリング１４６、固定具１４５、１４３等を介して本体部１０に伝達され、弾性板２０上の封口材１３０に伝達され、封口材１３０が水平方向に加振される。これにより、図５の（ｂ）に示すように、封口材１３０が凹部２０ｄ内に全体に広が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。
【００５７】
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。
【００５８】
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をマスク１７０に向かって移動させる。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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
本発明によれば、偏心錘１４７を有する加振機１４０による振動を弾性板２０上の封口材１３０に付与しているので、封口材１３０を凹部２０ｄ内に全体に行き渡らせることが可能である。これにより、封口部７０ｐの封口長さの均一性を高めることができる。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
また、上述では、連通路１０ｅが、本体部１０及び接続パイプ１４により形成されているが、接続パイプ１４を有さずに本体部１０に直接ポンプ５０が接続されていてもよい。
【００６７】
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。
【００６８】
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、底面１０ｃ上に、凹凸を有しても良い。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、加振機１４０の構成も、モータ１４１の回転軸１４２に偏心錘１４７が連結している物であれば特に限定されない。例えば、上記実施形態では、回転軸１４２が鉛直方向に配置されているが、回転軸が水平方向や、鉛直方向及び水平方向に対して斜めに配置されていても実施は可能である。また、加振機１４０を、本体部１０に対して複数配置してもよい。例えば、回転軸１４２を水平に配置する場合には、二つの回転軸１４２を直交するように配置してもよい。また、本体部１０への固定方法も特に限定されず、上記実施例では、モータ１４１とは別に設けられたベアリング１４６を利用して、回転軸１４２を本体部１０に固定しているが、回転軸１４２の長さが短い場合等には、ベアリング１４６が無くても実施可能である。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
また、上記実施形態では、本体部１０の底面１０ｃが水平であり、凹部１０ｄの開口が上方に向けられているが、これに限られず、例えば、底面１０ｃが水平面に対して傾斜し凹部１０ｄの開口が斜め上方に向けられていても良いし、底面１０ｃが垂直面であり凹部１０ｄの開口が水平方向に向けられていてもよい。このように底面１０ｃが傾斜面あるいは垂直面となった封口装置は、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、偏芯錘の回転に伴う力に加えて、重力によっても封口材のペーストを凹部１０ｄ内に拡げる効果を与えることができる。
このような場合でも、回転軸１４２は、底面１０ｃに対して垂直でもよく、傾斜していてもよく、底面と平行に配置されていてもよい。また、回転軸が底面と平行である場合には、二つの回転軸を直交するように配置してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０…本体部、１０ｅ…連通路、２０…弾性板、３０…凹部、５０…ポンプ、７０…ハニカム構造体、８０…保持部、１００…封口装置、１４０…加振機、１４２…回転軸、１４７…偏心錘、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 particulatefilter）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、凹部を覆うように前記本体部に配置された弾性板と、前記本体部に固定された加振機と、を備える封口装置である。そして、加振機は、回転軸を有するモータと、回転軸に連結された偏心錘と、を有する。
【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、弾性板の凹部内に封口材を供給する。続いて、偏心錘を有する加振機により封口材に振動を与え、これによって、封口材を凹部内の全域にわたって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、弾性板は、ゴム板であることが好ましい。これにより、弾性板の変形が容易に行なえる。
【００１０】
また、弾性板上に配置され、複数の貫通孔を有するマスクをさらに備えることが好ましい。
【００１１】
これにより、ハニカム構造体の所望の貫通孔群に対して封口材を供給することが容易となる。
【００１２】
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、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であって、
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、
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、
前記弾性板の凹部内に封口材を供給する工程、
前記弾性板の凹部内の封口材に振動を与える工程、
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、及び
前記振動を与える工程の後に、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を有する。
そして、前記振動を与える工程では、偏心錘が連結された回転軸を回転させることにより前記封口材に振動を与える。
【００１３】
これによれば、偏心錘の回転に伴う振動によって、封口材を凹部内の全域にわたって広がらせると共に、厚みの均一性を高めることができる。
【００１４】
ここで、前記弾性板の移動工程の後に、
前記弾性板を、前記一端面に向かって突出させることにより前記弾性板と前記一端面とを引き離す工程をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
これによれば、封口剤の充填によって板とハニカム構造体の一端面とが近接した状態となった後、板の一部が一端面に向かって突出するので、板からハニカム構造体を引き離すことが容易となる。したがって、生産効率に優れる。
【００１６】
また、前記弾性板の移動工程では、前記一端面と前記弾性板との間にマスクを介在させ、前記マスクは、前記ハニカム構造体の複数の貫通孔の内の一部のみと連通する貫通孔を有することも好ましい、これによれば、一部の貫通孔の一端を封口することが容易である。
【発明の効果】
【００１７】
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】
【００１８】
【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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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５０、保持部８０、及び、加振機１４０を備える。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
連通路１０ｅには、接続パイプ１４を介してポンプ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、接続パイプ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】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
加振機１４０は、本体部１０に固定されている。具体的には、加振機１４０は、モータ１４１を有している。モータ１４１は、鉛直方向に配置された回転軸１４２を有し、この回転軸１４２を回転させる。回転軸１４２には、偏心錘１４７が固定されている。
【００４６】
偏心錘１４７は、回転軸１４２の軸方向から見て、回転軸１４２の中心と、偏心錘１４７の重心とが不一致となるような構造を有する。中心と重心との距離である偏心距離ｒは、例えば、５〜３０ｍｍとすることができる。偏心錘１４７の重量ｍは、例えば、０．５〜２ｋｇとすることができる。また、回転軸１４２の回転数は、例えば、１００〜４００ｒｐｍとすることができる。これらのパラメータは、加振機１４０により発生させる加振力（ｍｒω２、ここでωは角速度）や振幅が、それぞれ、５〜２０Ｎ、５〜３０ｍｍとなるように設定することが好ましい。
【００４７】
さらに、加振機１４０は、本体部１０の側面に固定された台座１４４、モータ１４１と台座１４４とを固定する固定具１４３、回転軸１４２におけるモータ１４１と偏心錘との間の部分を回転自在に支持するベアリング１４６、及び、ベアリング１４６を台座１４４に固定する固定具１４５を備えている。
【００４８】
なお、モータ１４１は、回転軸１４２の回転速度を調節するためのギア等を有することができる。
【００４９】
（使用方法）
つづいて、上述の封口装置１００の使用方法及び、封口されたハニカム構造体の製造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。
【００５０】
続いて、弾性板２０の凹部２０ｄ内に封口材１３０を供給する。
【００５１】
（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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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おいて、２３℃で５〜５０Ｐａ・ｓである。
【００５５】
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。
【００５６】
そこで、加振機１４０のモータ１４１を駆動し、回転軸１４２を回転させる。回転軸１４２には、偏心錘１４７が固定されているので、回転軸１４２が回転すると回転軸１４２には振動が発生する。本実施形態では、回転軸１４２が鉛直に配置されているので、振動方向は水平面内方向である。この振動は、ベアリング１４６、固定具１４５、１４３等を介して本体部１０に伝達され、弾性板２０上の封口材１３０に伝達され、封口材１３０が水平方向に加振される。これにより、図５の（ｂ）に示すように、封口材１３０が凹部２０ｄ内に全体に広が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。
【００５７】
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。
【００５８】
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をマスク１７０に向かって移動させる。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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
本発明によれば、偏心錘１４７を有する加振機１４０による振動を弾性板２０上の封口材１３０に付与しているので、封口材１３０を凹部２０ｄ内に全体に行き渡らせることが可能である。これにより、封口部７０ｐの封口長さの均一性を高めることができる。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
また、上述では、連通路１０ｅが、本体部１０及び接続パイプ１４により形成されているが、接続パイプ１４を有さずに本体部１０に直接ポンプ５０が接続されていてもよい。
【００６７】
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。
【００６８】
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、底面１０ｃ上に、凹凸を有しても良い。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、加振機１４０の構成も、モータ１４１の回転軸１４２に偏心錘１４７が連結している物であれば特に限定されない。例えば、上記実施形態では、回転軸１４２が鉛直方向に配置されているが、回転軸が水平方向や、鉛直方向及び水平方向に対して斜めに配置されていても実施は可能である。また、加振機１４０を、本体部１０に対して複数配置してもよい。例えば、回転軸１４２を水平に配置する場合には、二つの回転軸１４２を直交するように配置してもよい。また、本体部１０への固定方法も特に限定されず、上記実施例では、モータ１４１とは別に設けられたベアリング１４６を利用して、回転軸１４２を本体部１０に固定しているが、回転軸１４２の長さが短い場合等には、ベアリング１４６が無くても実施可能である。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
また、上記実施形態では、本体部１０の底面１０ｃが水平であり、凹部１０ｄの開口が上方に向けられているが、これに限られず、例えば、底面１０ｃが水平面に対して傾斜し凹部１０ｄの開口が斜め上方に向けられていても良いし、底面１０ｃが垂直面であり凹部１０ｄの開口が水平方向に向けられていてもよい。このように底面１０ｃが傾斜面あるいは垂直面となった封口装置は、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、偏芯錘の回転に伴う力に加えて、重力によっても封口材のペーストを凹部１０ｄ内に拡げる効果を与えることができる。
このような場合でも、回転軸１４２は、底面１０ｃに対して垂直でもよく、傾斜していてもよく、底面と平行に配置されていてもよい。また、回転軸が底面と平行である場合には、二つの回転軸を直交するように配置してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０…本体部、１０ｅ…連通路、２０…弾性板、３０…凹部、５０…ポンプ、７０…ハニカム構造体、８０…保持部、１００…封口装置、１４０…加振機、１４２…回転軸、１４７…偏心錘、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設けられた弾性板と、
前記本体部に固定された加振機と、を備え、
前記加振機は、回転軸を有するモータと、前記回転軸に連結された偏心錘と、を有する封口装置。
【請求項２】
前記弾性板は、ゴム板である請求項１記載の封口装置。
【請求項３】
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、
前記弾性板の凹部内の封口材に振動を与える工程と、
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、
前記振動を与える工程の後に、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、
前記振動を与える工程では、偏心錘が連結された回転軸を回転させることにより前記封口材に振動を与える、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設けられた弾性板と、
前記本体部に固定された加振機と、を備え、
前記加振機は、回転軸を有するモータと、前記回転軸に連結された偏心錘と、を有する封口装置。
【請求項２】
前記弾性板は、ゴム板である請求項１記載の封口装置。
【請求項３】
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、
前記弾性板の凹部内の封口材に振動を与える工程と、
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、
前記振動を与える工程の後に、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、
前記振動を与える工程では、偏心錘が連結された回転軸を回転させることにより前記封口材に振動を与える、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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８４１５９（Ｐ２０１２−１８４１５９Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３１９６５（Ｐ２０１２−３１９６５）
【出願日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【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９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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