JP2004141709A

JP2004141709A - 柱状構造体の外周面コーティング装置及び柱状構造体の外周面コーティング方法

Info

Publication number: JP2004141709A
Application number: JP2002306709A
Authority: JP
Inventors: Takashi Noro; 野呂　貴志; Takahisa Kaneko; 金子　隆久
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20
Also published as: EP1555070A4; DE60330487D1; US20060102070A1; PL206669B1; AU2003273067A1; US7501160B2; EP1555070A1; WO2004037440A1; PL374736A1; KR20050056261A; EP1555070B1; KR100676441B1

Abstract

【課題】コーティング後の乾燥時にコーティング部のクラックの発生を防止し、欠陥のない外周面コーティングを形成することが可能な柱状構造体の外周面コーティング装置及び柱状構造体の外周面コーティング方法を提供する。
【解決手段】柱状構造体１の外周面１ａに、ノズル１２ｂからコーティング材を供給・塗布し、均し手段１０で均しながらコーティングする柱状構造体１の外周面コーティング装置において、ノズル１２ｂの開口部１２ｃを、その上端部の位置が柱状構造体１の上端部１ｅと略同位置となるように、かつ略鉛直方向に配置し、その開口部１２ｃの長手方向の長さを柱状構造体１の両端面間の長さより短く形成する。このような柱状構造体の外周面コーティング装置５０を使用して柱状構造体１の外周面１ａをコーティングする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、柱状構造体の外周面コーティング装置及び柱状構造体の外周面コーティング方法に関する。更に詳しくは、柱状構造体の外周面コーティング後の乾燥時のクラックの発生を防止し欠陥のない外周面コーティングを形成することが可能な柱状構造体の外周面コーティング装置及び柱状構造体の外周面コーティング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、円柱状や楕円柱状等の外周面が曲面の柱状構造体の外周面に、コーティングを施す場合、作業者の手作業で行われることが多く、非効率的であった。そこで、本発明者等は、セラミックハニカム構造体（柱状構造体）の外周面にコーティングを施す外周面コーティング装置を提案した（特許文献１参照）。この装置によれば、予め外周部を加工により除去されたセラミックハニカム構造体の外周面にスラリーをコーティングして外壁部を形成することによって、たとい周縁部（外周面）に変形セルが存在するようなハニカム焼成体であっても、これから、充分な強度を持った製品を得ることができた。しかし、この外周面コーティング装置では、外周面の両端部付近のコート洩れや、コーティング後の製品の取り出し難さ及びコーティング材による装置の汚れが発生し、品質及び作業性の両面で不具合が生じることがあった。
【０００３】更に、本発明者等は、柱状体（柱状構造体）の外周面コーティング装置を提案した（特許文献２参照）。この装置は、柱状体を保持する第１のパレットと、その第１のパレットの中心軸を軸として回転する機構と、柱状体の外周と所定のクリアランスを保って設けられた均し板とを備えることを特徴とするものである。この装置によれば、第１のパレットの上に載せて回転する柱状体に、ノズル（供給・塗布手段）からコーティング材が供給・塗布され、コーティング材が均し板により均され、手塗り方法に比べて、短時間に寸法精度の高い柱状体のコーティング品が得られた。しかし、この柱状体の外周面コーティング装置では、柱状構造体の中心軸方向を略鉛直方向とし、外周面の両端部間に渡って（上部側から下部側までの全体に渡って）ノズルを配置してコーティング材を供給するため、均し板によって掻き取られたコーティング材がノズルを伝って下方（外周面の下部側）に流れ、ノズルの下部側に溜まり、それが外周面に付着することにより、外周面の下部側が厚くコーティングされるという問題があった。そのため、コーティング後の乾燥時に、コーティングが厚くなり過ぎた外周面の下部側のコーティング部にクラックが入るという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−６４７６８号公報
【特許文献２】
特開平８−３２３７２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、中心軸方向を略鉛直方向に保持した柱状構造体の外周面の上部側にコーティング材を供給・塗布し、柱状構造体の両端面間の長さ以上の長さを有する均し手段と外周面との間で塗布面をならすことにより、コーティング材が柱状構造体の外周に均一にコーティングされ、部分的（外周面の下部側）に厚くなることが防止されるため、コーティング後の乾燥時にコーティング部のクラックの発生を防止することが可能な柱状構造体の外周面コーティング装置及び柱状構造体の外周面コーティング方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明によって以下の柱状構造体の外周面コーティング装置及び柱状構造体の外周面コーティング方法が提供される。
［１］　柱状構造体を略鉛直方向に保持し、保持した前記柱状構造体と一体となって略鉛直方向の軸を共通の回転軸として自転する保持手段と、前記柱状構造体の外周面に対して所定の位置に配置され、自転する前記柱状構造体の外周面にコーティング材を供給、塗布する供給・塗布手段と、前記外周面に供給、塗布されたコーティング材の塗布面を均す板状の均し手段と、を備えた柱状構造体の外周面コーティング装置であって、前記供給・塗布手段が、前記コーティング材を前記外周面に向けて供給、塗布するスリット状に開口した開口部が形成されたノズルを有してなり、前記ノズルの開口部が、その上端部の位置が前記柱状構造体の上端部と略同位置となるように、かつ略鉛直方向に配置されてなるとともに、その長手方向の長さが前記柱状構造体の両端面間の長さより短く形成されてなり、前記均し手段が、前記柱状構造体の両端面間の長さ以上の、長手方向の長さを有するとともに、前記外周面に対して所定間隔を保持した状態で又は前記外周面に接触した状態で略鉛直方向に配置されてなり、前記ノズルの開口部から前記柱状構造体の外周面の上部側に前記コーティング材を供給、塗布するとともに、供給、塗布された前記コーティング材を前記外周面と前記均し手段の長手側端部との間で塗布面を均して、前記柱状構造体の外周面の全体に渡って均一な塗布面を形成することが可能なことを特徴とする柱状構造体の外周面コーティング装置。
［２］　前記ノズルの開口部の長手方向の長さが、前記柱状構造体の両端面間の長さの３０〜８０％である［１］に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［３］　前記保持手段が、前記鉛直方向の柱状構造体を一方の前記端面を下向きにして載せて保持する台座を、有してなる［１］又は［２］に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［４］　前記保持手段が、前記台座に載せて保持した前記柱状構造体の他方の前記端面を上方から下方に押さえるとともに、前記略鉛直方向の軸を前記共通の回転軸として自転するカムを、更に有してなる［３］に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［５］　前記台座と前記カムとのそれぞれの外周形状が略同一である［４］に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［６］　前記柱状構造体と、前記台座及び／又は前記カムと、を所定の位置関係に保持する芯出し手段を更に備えた［３］〜［５］のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［７］　前記均し手段を前記柱状構造体の外周に対して所定の位置に配置させるように、前記均し手段を前記台座及び／又は前記カムの外周にならい駆動させる、ならい手段を更に備えた［３］〜［６］のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［８］　前記ならい手段が、前記供給・塗布手段及び前記均し手段と一体となって、前記カムの外周に接触しながら前記カムの外周にならって前後に移動する、互いに所定の間隔で配置された第１及び第２のならいローラを有するとともに、前記第１及び第２のならいローラが、それぞれの中心間を結ぶ線分と前記均し手段とが形成する角度が所定の角度となるように配置された［７］に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［９］　前記ならい手段が、前記供給・塗布手段及び前記均し手段と一体となって、前記台座の外周に接触しながら前記台座の外周にならって前後に移動する、第３及び第４のならいローラを更に有するとともに、前記第３のならいローラと前記第１のならいローラとの回転軸が共通であり、前記第４のならいローラと前記第２のならいローラとの回転軸が共通である［８］に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［１０］　前記台座及び／又は前記カムの外周がステンレス鋼又はセラミックから構成されてなる［３］〜［９］のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［１１］　前記均し手段が、ステンレス鋼又は耐摩耗セラミックから構成されてなる［１］〜［１０］のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［１２］　前記柱状構造体の中心軸方向に垂直な平面で切断した断面の形状が、円形又は楕円形である［１］〜［１１］のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［１３］　前記柱状構造体が、流体の流路となる複数のセルからなるハニカム構造体である［１］〜［１２］のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［１４］　前記供給・塗布手段と前記均し手段とが一体となって、前記柱状構造体の外周に沿って回転することが可能な［１］〜［１３］のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
［１５］　前記［１］〜［１４］のいずれかに記載された柱状構造体の外周面コーティング装置を使用して、前記柱状構造体を前記保持手段で保持し、前記略鉛直方向の軸を共通の回転軸として自転させながら、前記供給・塗布手段から前記柱状構造体の前記外周面の上部側に前記コーティング材を供給・塗布し、供給・塗布された前記コーティング材の塗布面を、前記外周面と前記均し手段の長手側端部との間で均すことを特徴とする柱状構造体の外周面コーティング方法。
【０００７】このように、本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置は、供給・塗布手段が、スリット状に開口した開口部が形成されたノズルを有してなり、その開口部が、その上端部の位置が柱状構造体の上端部と略同位置となるように、かつ略鉛直方向に配置されてなるとともに、その長手方向の長さが柱状構造体の両端面間の長さより短く形成されてなり、ノズルの開口部から柱状構造体の外周面の上部側にコーティング材を供給、塗布するとともに、供給、塗布されたコーティング材を外周面と均し手段の長手側端部との間で均すため、均し板によって掻き取られたコーティング材がノズルを伝って下方（外周面の下部側）に流れて外周面の下部側が厚くコーティングされることなく、柱状構造体の外周面の全体に渡って均一な塗布面を形成することが可能になる。これにより、コーティング後の乾燥時にコーティング部のクラックの発生が防止される。また、本発明の柱状構造体の外周面コーティング方法は、本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置を使用して、コーティング材を柱状構造体の外周に塗布し、塗布面を均すため、コーティング後の乾燥時にコーティング部のクラックの発生が防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【０００９】図１は、本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の一の実施の形態を模式的に示す正面図である。
【００１０】図１に示すように、本実施の形態における柱状構造体の外周面コーティング装置５０は、台座３及びカム２から構成される保持手段４が、フレーム７の中央部付近に、鉛直方向の軸を回転軸として自転可能に装着され、均し手段１０及び供給・塗布手段１２が一体となって、前後動作用ベース１５、アーム回転部１６及びアーム１７，１８を介してフレーム上部７ａに装着されている。
【００１１】保持手段４を構成する台座３は、円盤状でその中心軸が鉛直方向を向くようにしてフレーム下部７ｂに上下動可能に装着されている。そして台座３にはシャフト６ａを介して台座用モーター６が装着されており、台座３の中心軸を回転中心にして自転するようになっている。また、保持手段４を構成するカム２は、厚さが厚い円盤状（高さの低い円柱状）でその中心軸が台座３の中心軸と略一致するようにフレーム上部７ａに上下動可能に装着されている。そしてカム２にはシャフト５ａを介してカム用モーター５が装着されており、カム２の中心軸を中心にして自転するようになっている。台座３の自転及びカム２の自転は同期するようになっている。このように構成された保持手段４で柱状構造体１を保持するときは、柱状構造体１を、中心軸が台座３の中心軸と略一致するようにして（一方の端面１ｂを下向きにして）、台座３の上に載せ、カム２を柱状構造体１の他方（上側）の端面１ｃ側に配置し、柱状構造体１を台座３とカム２とで狭持（保持）する。このように保持された柱状構造体１は、台座３とカム２とが同期して自転するのに伴い、中心軸を共通（カム２及び台座３の中心軸と共通）の回転軸として自転することができる。ここで、カム２及び台座３は、その外周形状が、柱状構造体１の外周形状と略同一となるように形成されている。
【００１２】柱状構造体１を台座３に載せるときには、柱状構造体１は、図１及び図６に示す移載パレット３０に載せられ、柱状構造体１を載せた移載パレット３０が台座３の上部空間まで移動する。このとき移載パレット３０は、サポートシャフト３１及びスイングアーム３２を介してスイングモーター３３により回転移動する。そして、図６に示すように、台座３の中央部に設けられた上昇可能な突き上げ板４２が上昇し、柱状構造体１をその上に載せ、移載パレット３０が元の位置に移動した後に突き上げ板４２が下降し、台座３に納まる（台座３の上面と突き上げ板４２の上面とが同一面上に配置される）。これにより、柱状構造体１が台座３上に配置される。そして、図１及び図６に示す芯出し板２１，２１により、柱状構造体１は、その中心軸がカム２及び台座３の中心軸と略一致するように配置される。図１に示すように、２つの芯出し板２１，２１は、略同一直線上に配設された２つのレール２０，２０上にそれぞれ配置される。この２つの芯出し板２１，２１が、レール２０，２０上をカム２及び台座３の中心軸の方向に移動し、２つの芯出し板２１，２１のそれぞれからカム２及び台座３の中心軸までの距離が等距離で、かつ２つの芯出し板２１，２１間の距離が柱状構造体１の外径と略同一となる位置で止まり、柱状構造体１を対向する２つの芯出し板２１，２１で挟むようにして、柱状構造体１の中心軸をカム２及び台座３の中心軸と略一致させるようにしている。芯出し板２１の外周面１ａと接する部分は、外周面１ａの形状に沿う形状が好ましく、例えば、円柱状の柱状構造体の場合には、図６に示すような円弧に沿う形状が好ましい。
【００１３】台座３上に配置された柱状構造体１は、台座３が一対のガイドレール（図示せず）に沿って上昇することにより、その上端面がカム２に接触し、カム２と台座３との間で狭持される（カム２が柱状構造体１の上端面側に配置される）。これにより、柱状構造体１は保持手段４によって保持された状態となる。ここで、台座３及びカム２の対向するそれぞれの面（柱状構造体１の端面１ｂ及び１ｃと接触する面）には、柱状構造体１の破損等を防止するために、ゴム、スポンジ等のクッション性のシートが装着されることが好ましい。
【００１４】図２に示すように、供給・塗布手段１２は、、スリット状に開口した開口部１２ｃが形成されたノズル１２ｂが、その長手方向が供給管１２ａの長手方向に沿うように、供給管１２ａに形成されてなり、供給管１２ａには、ノズル１２ｂの開口部１２ｃ（空間部分）と連通するように長手方向に沿ってスリット状の孔が形成されている。そして図１に示すように、供給・塗布手段１２は、ノズル１２ｂの開口部１２ｃの上端部の位置が柱状構造体１の上端部１ｅと略同位置（鉛直方向で略同じ高さ）となるように、かつ略鉛直方向に配置されている。更に、ノズル１２ｂの開口部１２ｃは、その長手方向の長さが柱状構造体１の両端面間の長さより短く形成されている。ノズル１２ｂの開口部１２ｃの長手方向の長さは、柱状構造体１の両端面間の長さの３０〜８０％であることが好ましい。３０％より小さいと、長手方向長さが短くなるため、柱状構造体１の外周面１ａの全体に渡って均一なコーティング材による塗布面を形成し難くなる。８０％より大きいと、長手方向長さが長くなるため、コーティング材がノズル１２ｂの下部側に溜まり、それが外周面１ａに付着することにより、外周面１ａの下部側が厚くなることがある。
【００１５】供給・塗布手段１２は、ノズル１２ｂの開口部１２ｃが柱状構造体１側を向き、供給管１２ａの中心軸（ノズル１２ｂの長手方向）が柱状構造体１の中心軸方向を向くように配置されている。そして、配管１３は供給管１２ａの上側の端部に繋がれ、配管１３を通じて供給されたコーティング材が供給管１２ａを経由してノズル１２ｂの開口部１２ｃから柱状構造体１の外周面１ａに供給・塗布されるようになっている。
【００１６】図１に示すように、均し手段１０は、その長手方向と柱状構造体１の中心軸方向とが一致するように配置されている。均し手段１０は、均し板１０ａを含んでなり、均し板１０ａは図１に示すように長方形状の板である。均し板１０ａと柱状構造体１の外周面１ａとの間隔は、所望の外周面コーティングを形成するように調節することができるが、２．０ｍｍ以下が好ましく、柱状構造体１の外周面１ａに接する場合もあり得る。２．０ｍｍより大きいと、コーティング材が均一な塗膜を形成することができる厚さを超えるため、均し板１０ａで塗膜を均すことができないことがある。
【００１７】図２に示すように、供給・塗布手段１２と均し手段１０とは、供給・塗布手段１２のノズル１２ｂの向く方向が均し手段１０の一方の長手側端部の方向を向くようにして、一体となるように形成されている。そして、一体となった供給・塗布手段１２と均し手段１０とは、ノズル１２ｂの開口部１２ｃが柱状構造体１側を向いて、外周面１ａに沿うように配置されている。
【００１８】図１に示すように、アーム回転部１６の下部には、ならい手段として略円柱状のならいローラ１４が配設されており、アーム１７，１８及びアーム回転部１６を介して、供給・塗布手段１２及び均し手段１０と一体となって略水平移動するように形成されている。水平移動は、アーム回転部１６が前後動作用ベース１５に取り付けられ、前後動作用ベース１５が略水平にスライド移動することによって行われる。ならいローラ１４は、カム２に接したときに、鉛直方向の軸を中心にして、カム２の自転する力により、カム２に接しながら自在に自転するように形成されている。
【００１９】図３は、ならいローラ１４がカム２の外周面に接触し、均し手段１０の均し板１０ａが柱状構造体１の外周面１ａと所定の間隔を開けて配置された状態を示す。この状態は、図１に示す状態から、外周面１ａのコーティングを行うために、一体となって移動する供給・塗布手段１２、均し手段１０、ならいローラ１４及び前後動作用ベース１５を、前後動作用ベース１５のスライド移動により柱状構造体１側に移動させたものである。この移動は、水平移動であるため、供給・塗布手段１２の供給管１２ａ（及びノズル１２ｂ）の長手方向、均し手段１０（均し板１０ａ）の長手方向及びならいローラ１４の回転軸は、いずれも柱状構造体１の中心軸と略平行（鉛直方向）の状態を維持している。
【００２０】図３に示すように、均し手段１０を構成する均し板１０ａは、柱状構造体１の両端面１ｂ，１ｃ間に渡って、柱状構造体１の外周面１ａと所定の間隔を開けて配置されており、図４に示すように、供給・塗布手段１２のノズル１２ｂは、その開口部１２ｃを柱状構造体１側を向けながら、柱状構造体１の外周面１ａと所定の間隔を開けて配置されている。そして、配管１３（図３参照）を経由して供給されたコーティング材を、ノズル１２ｂから、自転する柱状構造体１の外周面１ａの上部側に供給・塗布し、その直後に、均し手段１０（均し板１０ａ）と外周面１ａとの間で、コーティング材の塗布面を均す（均し板１０ａにより塗布面を均す）ことにより、柱状構造体１の外周面１ａの全体に渡って均一な塗布面が形成される。
【００２１】このように、供給・塗布手段１２のノズル１２ｂの開口部１２ｃが、その上端部の位置が柱状構造体１の上端部１ｅと略同位置となるように配置し、その長手方向の長さが柱状構造体１の両端面間の長さより短く形成されているため、外周面１ａの上部側に供給されたコーティング材が、均し板１０ａを伝って下方に流れることがないため、柱状構造体１の外周面１ａの全体に渡って均一な塗布面を形成することが可能になる。これにより、コーティング後の乾燥時にコーティング部のクラックの発生が防止される。
【００２２】本実施の形態において、供給・塗布手段１２及び均し手段１０を柱状構造体１の外周形状にならって移動させるための、ならい手段として使用されるならいローラ１４は、図４に示すように、第１のならいローラ１４ａと第２のならいローラ１４ｂとから構成され、２つは略同一水平面上に位置している。２つのならいローラ１４（第１のならいローラ１４ａ及び第２のならいローラ１４ｂ）は、ばね（図示せず）の力によりカム２の外周面に僅かに押しつけられながら柱状構造体１が自転するときに、その外周形状に沿って一定方向に平行移動するようになっている。この２つのならいローラ１４（第１のならいローラ１４ａ及び第２のならいローラ１４ｂ）が、カム２の外周面にならって移動するときに、ならいローラ１４と供給・塗布手段１２及び均し手段１０とが一体となって移動するため、供給・塗布手段１２及び均し手段１０と柱状構造体１の外周面１ａとの間の距離を一定に保つことができる。このとき、柱状構造体１の外径はカム２及び台座３の外径より、柱状構造体１に施すコーティングの厚さ分だけ小さいことが好ましい。この径の差により柱状構造体１の外周面１ａのコーティング部の厚さが調節できる。また、第１のならいローラ１４ａと第２のならいローラ１４ｂのそれぞれの中心軸間の間隔は、柱状構造体１の中心軸に垂直な平面で切断した断面形状が円形の場合にはその円の半径、その断面形状が円形以外の「周囲が滑らかな曲線（直線を含んでもよい）の形状（楕円等）」の場合には曲率半径が最も小さい部分のその曲率半径、の１０〜１７０％が好ましい。１０％より小さいと、ならいローラ１４の動きが安定しないため、供給・塗布手段１２及び均し手段１０の外周面１ａに対する向き（角度）が変化して、安定したコーティングが妨げられることがある。１７０％より大きいと、ならい手段１４と、水平面に投影した位置における、供給・塗布手段１２及び均し手段１０との位置関係が離れた状態になるため、ならい手段１４が外周面１ａと接する部分と、均し手段１０が外周面１ａと接する部分の、凹凸が異なることがある。
【００２３】供給・塗布手段１２及び均し手段１０を、ならいローラ１４により、より安定的に動作させるために、第１のならいローラ１４ａ及び第２のならいローラ１４ｂと一体となって移動する、第３のならいローラ１４ｃ及び第４のならいローラ１４ｄを台座３の外周面にならうように配置してもよい。その場合、第３のならいローラ１４ｃと第１のならいローラ１４ａとの回転軸が共通であり、第４のならいローラ１４ｄと第２のならいローラ１４ｂとの回転軸が共通であることが動作の安定上好ましい。
【００２４】図５に示す、ならいローラ１４ａ及び１４ｂのそれぞれの中心を通る直線と均し手段１０の先端部分とが形成する角度Ａが２０〜６０度であることが好ましい。２０度より小さいと余分なコーティング材を除去する力が小さくなり所定の寸法より大きく仕上がることがあり、６０度より大きいと柱状構造体の外周面を強く押さえることになり必要以上にコーティング材を掻き取ることがある。ここで、上記角度Ａとは、ならいローラ１４ａ及び１４ｂのそれぞれの中心を通る直線上において柱状構造体１の回転方向Ｒ側を向く「方向ｘ」と、均し手段１０の先端部分の延長線上において、柱状構造体１側に延びる「方向ｙ」との間に形成される角度Ａをいう。
【００２５】本実施の形態で使用する、カム２、台座３及び均し板１０の材質は、特に限定されるものではないが、それぞれの外表面がステンレス鋼又は耐摩耗性セラミックであることが好ましい。耐摩耗性セラミックとしては、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＰＺＴ、ＳｉＣ又はＡｌ_２Ｏ_３が好ましい。
【００２６】本実施の形態の柱状構造体の外周面コーティング装置５０（図１参照）は、外周面をコーティングする柱状構造体１の、中心軸方向に垂直な平面で切断した断面の形状が、円形又は楕円形である場合に好ましく適用でき、更に断面形状が円形や楕円形でなくても、外周面が滑らかな曲面で形成される柱状構造体にも好ましく適用できる。
【００２７】また、本実施の形態の柱状構造体の外周面コーティング装置５０（図１参照）は、柱状構造体１が、流体の流路となる複数のセルからなるハニカム構造体である場合に好ましく適用できる。ハニカム構造体の材質としては、セラミック製のものを好適例として挙げることができる。
【００２８】本実施の形態の柱状構造体の外周面コーティング装置の使用の際に使用されるコーティング材は、柱状構造体の外周面のコーティングに適していれば特に限定されるものではなく、例えば、無機繊維、無機バインダー、無機粒子及び有機バインダー等を含有するペースト状のコーティング材が使用できる。無機繊維としては、シリカアルミナ、ムライト、アルミナ、シリカ等のセラミックファイバーが挙げられる。無機バインダーとしては、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。無機粒子としては、粉末炭化珪素、粉末窒化珪素、粉末窒化硼素、ウィスカー等が挙げられる。有機バインダーとしては、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシセルロース等が挙げられる。また、コーティング材には無機繊維、無機バインダー、無機粒子及び有機バインダー等の他に、水、アセトン、アルコール等の溶剤等が含有される。これらの溶剤により、ペースト状のコーティング材の粘度が調節され、柱状構造体の外周面にコーティングするのに適した状態になる。コーティング材の粘度は１５〜５０Ｐａ・ｓが好ましい。１５Ｐａ・ｓより小さいと、粘度が低いため、コーティングの厚さが薄くなり過ぎることがあり、５０Ｐａ・ｓより大きいと、粘度が高いため、外周面に薄く、均一にコーティングし難くなることがある。
【００２９】本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の他の実施の形態は、保持手段４が、台座３を有しカム２を有しないものである。柱状構造体１をその中心軸を台座３の中心軸と略一致させて台座３の上に載せて、均し手段１０の均し板１０ａが、柱状構造体１の外周面１ａと所定の間隔で配置され、供給・塗布手段１２のノズル１２ｂから柱状構造体１の外周面１ａに供給・塗布されたコーティング材の塗布面が、外周面１ａと均し手段１０（均し板１０ａ）との間で均されるものである。この場合には、ならい手段として使用するならいローラ１４は、保持手段４がカム２を有しないため、台座３の外周にならう第３のならいローラ１４ｃと第４のならいローラ１４ｄの２つとなる。
【００３０】本実施の形態は、保持手段４が台座３を有しカム２を有しない点と、ならい手段１４が台座３の外周にならう第３のならいローラ１４ｃと第４のならいローラ１４ｄの２つとなること以外は、図１に示した上述の実施の形態の場合と同様である。
【００３１】本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の更に他の実施の形態は、供給・塗布手段１２と均し手段１０とが一体となって、柱状構造体１の外周面１ａに沿って回転するものである。この場合、柱状構造体１の中心軸を回転中心として、供給・塗布手段１２、均し手段１０及びならい手段１４が一体となって柱状構造体１の外周面１ａに沿って回転しながら、供給・塗布手段１２からコーティング材を供給・塗布し、均し手段１０によって塗布面を均すものである。
【００３２】本実施の形態は、柱状構造体１の中心軸を回転中心として、供給・塗布手段１２、均し手段１０及びならい手段１４が一体となって柱状構造体１の外周面１ａに沿って回転すること以外は、図１に示した上述の実施の形態の場合と同様である。
【００３３】次に、本発明の柱状構造体の外周面コーティング方法について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の柱状構造体の外周面コーティング方法は、上述した本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置５０（図１参照）を使用して、柱状構造体１を保持手段４で保持し、略鉛直方向の軸を共通の回転軸として自転させながら、供給・塗布手段１２から柱状構造体１の外周面１ａにコーティング材を供給・塗布し、供給・塗布されたコーティング材の塗布面を、外周面１ａと均し手段１０（均し板１０ａ）との間で均すことを特徴とするものである。
【００３４】本実施の形態では、まず、柱状構造体１を、図１及び図６に示す移載パレット３０に載せ、移載パレット３０を台座３の上部空間まで移動させる。その後、台座３の中央部に設けられた上昇可能な突き上げ板４２（図６参照）を上昇させて柱状構造体１をその上に載せ、移載パレット３０を元の位置に移動させた後に、突き上げ板４２を下降させ、台座３に納める（台座３の上面と突き上げ板４２の上面とが同一面上に配置される）ことにより、柱状構造体１を台座３上に配置させる。そして、図１及び図６に示す芯出し板２１，２１を使用して、柱状構造体１は、その中心軸がカム２及び台座３の中心軸と略一致するように配置する。
【００３５】台座３上に配置した柱状構造体１の上端面１ｃを、台座３を上昇させることにより、カム２に接触させ、カム２と台座３との間に狭持させる（カム２が柱状構造体１の上端面側に配置される）。これにより、柱状構造体１は保持手段４によって保持された状態となる。
【００３６】次にスラリー状のコーティング材を、図６に示すタンク４１に供給する。そして、供給・塗布手段１２、均し手段１０及びならい手段１４を、図３に示すように、均し手段１０の均し板１０ａと柱状構造体１の外周面１ａとの間隔が所定の間隔になり、ならい手段１４がカム２の外周面に接触するように移動させる（図１の状態から図３の状態にする）。このとき、均し板１０ａの上側の端部は柱状構造体１の上端部１ｅより上側に、均し板１０ａの下側の端部は柱状構造体１の下端部１ｄより下側に配置されるようにする。次に、カム用モーター５及び台座用モーター６を起動し、カム２、台座３及び柱状構造体１を所定の回転数で自転させる。この状態で、コーティング材供給用ポンプ（図示せず）により、コーティング材を配管１３を通して供給管１２ａに送り、ノズル１２ｂの開口部１２ｃから柱状構造体１の外周面１ａの上部側に供給・塗布する。そして、柱状構造体１の外周面１ａの上部側に塗布されたコーティング材は重力により下方に移動しながら均し手段１０の均し板１０ａにより均され、柱状構造体１の外周面１ａの全体に渡って均一な塗布面のコーティングが完了する。
【００３７】柱状構造体１の外周面１ａのコーティングが完了した後に、カム２及び台座３の自転を停止し、台座３を下降させる。その後、突き上げ板４２（図６参照）で柱状構造体１を突き上げ、柱状構造体１の端面１ｂを持ち上げ、端面１ｂの下部に移載パレット３０を移動させる。そして、突き上げ板４２を下降させ、柱状構造体１を移載パレット３０に載せ、乾燥機台（図示せず）に移す。ここで、供給・塗布手段１２により供給された後、余剰となったコーティング材は、均し手段１０の下に設けてあるスラリー受け容器４０に回収し、ポンプ（図示せず）によりタンク４１（図６参照）に回収するようにする。
【００３８】このように、本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置を使用して、柱状構造体の外周面をコーティングしたので、供給・塗布手段１２のノズル１２ｂの開口部１２ｃが、その上端部の位置が柱状構造体１の上端部１ｅと略同位置となるように配置され、その開口部１２ｃの長手方向の長さが柱状構造体１の両端面間の長さより短く形成されているため、外周面１ａの上部側に供給されたコーティング材が、均し板１０ａを伝って下方に流れることがないため、外周面１ａの下部側のコーティングが厚くなることなく、柱状構造体１の外周面１ａの全体に渡って均一な塗布面を形成することが可能になる。これにより、コーティング後の乾燥時にコーティング部のクラックの発生が防止される。
【００３９】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４０】図１に示す柱状構造体の外周面のコーティング装置を使用して、以下に示すようにして、柱状構造体の外周面をコーティングした。
【００４１】
（柱状構造体及びコーティング材）
使用した柱状構造体は、流体の流路となる複数のセルからなる円柱状のハニカム構造体であり、中心軸方向の高さが２５０ｍｍと３００ｍｍの２種類のハニカム構造体を使用して試験を行った。２種類のハニカム構造体はいずれも、材質がコージェライトであり、外周面が研削加工されて加工後の外径が１４３ｍｍであり、リブ厚が０．１７５ｍｍ、セル密度が４００セル／（インチ）^２であった。カム２及び台座３の中心軸に垂直な断面の径（円の直径）は、ハニカム構造体の中心軸に垂直な断面の径（円の直径）と略同じである。
【００４２】使用したスラリー状のコーティング材は、組成はコーティングセメント（ＳｉＯ_２：６０．０、Ａｌ_２Ｏ_３：３９．２、Ｎａ_２Ｏ：０．４、ＭｇＯ：０．３、他の無機質：０．１、不凍液入）が７５質量％、コージェライト粉末（平均粒径２μｍ）が２５質量％そして、粘度は２０〜３７Ｐａ・ｓのものを使用した。
【００４３】
（柱状構造体の外周面のコーティング方法）
柱状構造体（ハニカム構造体）１を、図１に示す移載パレット３０に載せ、移載パレット３０を台座３の上部空間まで移動させた。その後、台座３の中央部に設けられた上昇可能な突き上げ板４２（図６参照）を上昇させて柱状構造体（ハニカム構造体）１をその上に載せ、移載パレット３０が元の位置に移動した後に、突き上げ板４２を下降させて柱状構造体（ハニカム構造体）１を台座３上に配置した。そして、図１に示す芯出し板２１，２１により、柱状構造体（ハニカム構造体）１を、その中心軸がカム２及び台座３の中心軸と略一致するように配置した。
【００４４】台座３上に配置された柱状構造体（ハニカム構造体）１は、台座３を上昇させることにより、その上端面をカム２に接触させ、カム２と台座３との間で狭持した。これにより、柱状構造体（ハニカム構造体）１は保持手段４によって保持された状態となる。
【００４５】次にスラリー状のコーティング材を、図６に示すタンク４１に供給した。そして、供給・塗布手段１２、均し手段１０及びならい手段１４を、図３に示すように、均し手段１０の均し板１０ａが柱状構造体（ハニカム構造体）１の外周面１ａに沿い、ならい手段１４がカム２の外周面に接触するように移動させた（図１の状態から図３の状態にした）。このとき、均し板１０ａの柱状構造体（ハニカム構造体）１側の端部と柱状構造体（ハニカム構造体）１の外周面との距離が０．５ｍｍとなるようにした。また、図５に示す角度Ａ（ならいローラ１４ａ及び１４ｂのそれぞれの中心を通る直線（ｘ方向）と、均し手段１０（均し板１０ａ）の先端部分の延長線（ｙ方向）との間に形成される角度）を４５度とした。この状態で、コーティング材供給用ポンプ（図示せず）により、コーティング材を配管１３を通して供給管１２ａに送り、ノズル１２ｂの開口部１２ｃから柱状構造体（ハニカム構造体）１の外周面１ａの上部側に供給・塗布した。柱状構造体１（ハニカム構造体）の外周面１ａに塗布されたコーティング材を均し手段１０の均し板１０ａにより均すことにより、柱状構造体（ハニカム構造体）１の外周面１ａのコーティングが完了した。このとき、カム２及び台座３の回転（自転）数は、供給・塗布時には１０ｒｐｍで３周とし、その後は塗布面を均すために１０ｒｐｍで１周回転（自転）させた。均し板１０ａの材質は、ステンレスであり、先端に弾性体（ゴム）を有したものとした。
【００４６】
（塗りむら及び乾燥クラックの評価）
上述の、柱状構造体の外周面のコーティング方法において、ハニカム構造体の中心軸方向の高さ（製品長）が２５０ｍｍのものについてノズルの長手方向長さ（ノズル長）を１２０，１７０，２２０ｍｍに変化させ（実施例１〜３）、ハニカム構造体の中心軸方向の高さが３００ｍｍのものについてノズルの長手方向長さを１２０，１７０，２２０，２７０，３２０に変化させて（実施例４〜７、比較例１）、柱状構造体（ハニカム構造体）１の外周面のコーティングの、塗りむら又は乾燥クラックの発生を評価した。塗りむら及び乾燥クラックは目視で判断し、「塗りむら又は乾燥クラックなし」の場合の評価結果を○、「塗りむら又は乾燥クラックの比率０〜５０％」の場合の評価結果を△、「塗りむら又は乾燥クラックの比率５０％超」の場合の評価結果を×とした。ここで、塗りむらとは目視でコーティング材の塗布厚さが厚くなっている部分をいい、乾燥クラックとは乾燥時にクラックの発生した部分をいう。そして、「塗りむら又は乾燥クラックの比率」とは、ハニカム構造体の外周面全体の面積に対する、塗りむら又は乾燥クラックの発生した部分の面積の比率をいう。製品長、ノズル長、製品長に対するノズル長の比率（ノズル長／製品長）、及び評価結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】表１に示すように、柱状構造体の両端面間の距離に対するノズルの長手方向長さの比率が小さいものが塗りむら又は乾燥クラックの発生が少ないことが分かる。
【００４９】
【発明の効果】上述したように、本発明の柱状構造体の外周面のコーティング装置によれば、供給・塗布手段が、スリット状に開口した開口部が形成されたノズルを有してなり、その開口部が、その上端部の位置が柱状構造体の上端部と略同位置となるように、かつ略鉛直方向に配置されてなるとともに、その長手方向の長さが柱状構造体の両端面間の長さより短く形成されてなり、ノズルの開口部から柱状構造体の外周面の上部側にコーティング材を供給、塗布するとともに、供給、塗布されたコーティング材を外周面と均し手段の長手側端部との間で均すため、均し板によって掻き取られたコーティング材がノズルを伝って下方（外周面の下部側）に流れてノズルの下部側に溜まり、それが外周面に付着することにより外周面の下部側が厚くコーティングされること、を防止でき、柱状構造体の外周面の全体に渡って均一な塗布面を形成することが可能になる。これにより、コーティング後の乾燥時にコーティング部のクラックの発生が防止され、欠陥のない外周面コーティングが形成される。また、本発明の柱状構造体の外周面コーティング方法は、本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置を使用して、コーティング材を柱状構造体の外周に塗布し、塗布面を均すため、コーティング後の乾燥時にコーティング部のクラックの発生が防止され、欠陥のない外周面コーティングが形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の一の実施の形態を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の一の実施の形態に使用する、均し手段と供給・塗布手段とを拡大して模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の一の実施の形態であって、供給・塗布手段等を柱状構造体側に移動させた状態を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の一の実施の形態に使用する、均し手段、供給・塗布手段及びならい手段の相互の位置関係を示す断面図である。
【図５】本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の一の実施の形態に使用する、均し手段、供給・塗布手段及びならい手段の相互の位置関係を示す断面図である。
【図６】本発明の柱状構造体の外周面コーティング装置の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１…柱状構造体、１ａ…外周面、１ｂ…端面、１ｃ…端面、１ｄ…下端部、１ｅ…上端部、２…カム、３…台座、４…保持手段、５…カム用モーター、５ａ…シャフト、６…台座用モーター、６ａ…シャフト、７…フレーム、７ａ…フレーム上部、７ｂ…フレーム下部、１０…均し手段、１０ａ…均し板、１２…供給・塗布手段、１２ａ…供給管、１２ｂ…ノズル、１２ｃ…開口部、１３…配管、１４…ならいローラ、１４ａ…第１のならいローラ、１４ｂ…第２のならいローラ、１４ｃ…第３のならいローラ、１４ｄ…第４のならいローラ、１５…前後動作用ベース、１６…アーム回転部、１７…アーム、１８…アーム、２０…レール、２１…芯出し板、３０…移載パレット、３１…サポートシャフト、３２…スイングアーム、３３…スイングモーター、４０…スラリー受け容器、４１…タンク、４２…突き上げ板、５０…柱状構造体の外周面コーティング装置、Ｒ…回転方向、Ａ…角度。

Claims

柱状構造体を略鉛直方向に保持し、保持した前記柱状構造体と一体となって略鉛直方向の軸を共通の回転軸として自転する保持手段と、前記柱状構造体の外周面に対して所定の位置に配置され、自転する前記柱状構造体の外周面にコーティング材を供給、塗布する供給・塗布手段と、前記外周面に供給、塗布されたコーティング材の塗布面を均す板状の均し手段と、を備えた柱状構造体の外周面コーティング装置であって、
前記供給・塗布手段が、前記コーティング材を前記外周面に向けて供給、塗布するスリット状に開口した開口部が形成されたノズルを有してなり、前記ノズルの開口部が、その上端部の位置が前記柱状構造体の上端部と略同位置となるように、かつ略鉛直方向に配置されてなるとともに、その長手方向の長さが前記柱状構造体の両端面間の長さより短く形成されてなり、
前記均し手段が、前記柱状構造体の両端面間の長さ以上の、長手方向の長さを有するとともに、前記外周面に対して所定間隔を保持した状態で又は前記外周面に接触した状態で略鉛直方向に配置されてなり、
前記ノズルの開口部から前記柱状構造体の外周面の上部側に前記コーティング材を供給、塗布するとともに、供給、塗布された前記コーティング材を前記外周面と前記均し手段の長手側端部との間で塗布面を均して、前記柱状構造体の外周面の全体に渡って均一な塗布面を形成することが可能なことを特徴とする柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記ノズルの開口部の長手方向の長さが、前記柱状構造体の両端面間の長さの３０〜８０％である請求項１に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記保持手段が、前記鉛直方向の柱状構造体を一方の前記端面を下向きにして載せて保持する台座を、有してなる請求項１又は２に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記保持手段が、前記台座に載せて保持した前記柱状構造体の他方の前記端面を上方から下方に押さえるとともに、前記略鉛直方向の軸を前記共通の回転軸として自転するカムを、更に有してなる請求項３に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記台座と前記カムとのそれぞれの外周形状が略同一である請求項４に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記柱状構造体と、前記台座及び／又は前記カムと、を所定の位置関係に保持する芯出し手段を更に備えた請求項３〜５のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記均し手段を前記柱状構造体の外周に対して所定の位置に配置させるように、前記均し手段を前記台座及び／又は前記カムの外周にならい駆動させる、ならい手段を更に備えた請求項３〜６のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記ならい手段が、前記供給・塗布手段及び前記均し手段と一体となって、前記カムの外周に接触しながら前記カムの外周にならって前後に移動する、互いに所定の間隔で配置された第１及び第２のならいローラを有するとともに、前記第１及び第２のならいローラが、それぞれの中心間を結ぶ線分と前記均し手段とが形成する角度が所定の角度となるように配置された請求項７に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記ならい手段が、前記供給・塗布手段及び前記均し手段と一体となって、前記台座の外周に接触しながら前記台座の外周にならって前後に移動する、第３及び第４のならいローラを更に有するとともに、前記第３のならいローラと前記第１のならいローラとの回転軸が共通であり、前記第４のならいローラと前記第２のならいローラとの回転軸が共通である請求項８に記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記台座及び／又は前記カムの外周がステンレス鋼又はセラミックから構成されてなる請求項３〜９のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記均し手段が、ステンレス鋼又は耐摩耗セラミックから構成されてなる請求項１〜１０のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記柱状構造体の中心軸方向に垂直な平面で切断した断面の形状が、円形又は楕円形である請求項１〜１１のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記柱状構造体が、流体の流路となる複数のセルからなるハニカム構造体である請求項１〜１２のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記供給・塗布手段と前記均し手段とが一体となって、前記柱状構造体の外周に沿って回転することが可能な請求項１〜１３のいずれかに記載の柱状構造体の外周面コーティング装置。
前記請求項１〜１４のいずれかに記載された柱状構造体の外周面コーティング装置を使用して、前記柱状構造体を前記保持手段で保持し、前記略鉛直方向の軸を共通の回転軸として自転させながら、前記供給・塗布手段から前記柱状構造体の前記外周面の上部側に前記コーティング材を供給・塗布し、供給・塗布された前記コーティング材の塗布面を、前記外周面と前記均し手段の長手側端部との間で均すことを特徴とする柱状構造体の外周面コーティング方法。