JP2009516585A - 微粒子フィルタの施栓方法および装置 - Google Patents

Abstract

ハニカム構造のセルに施栓するための方法および装置が開示されている。第１の方法は、あるセルチャンネルに対向して位置する複数のあるサイズの開口および本体を有するマスクにより、ハニカム構造の端面を覆い、ここで、本体の外縁は端面から半径方向外側に延在している。フイルムも端面の外側に延在し、フイルムに材料の栓が供給される。マスクおよびフイルム材料は互いに封止され、フイルムに力が印加されて、材料をマスクに通してセル中に押し入れる。また、マスクがハニカムの外縁を半径方向に超えて延在する外側部分を有するようにハニカム構造の第１の端面にマスクを付着させ、ある体積の施栓材料を供給し、第１の締め付け部材と第２の締め付け部材との間に外側部分を締め付け、施栓材料をハニカム中に移送する各工程も開示されている。マスクと前施栓チャンバとの間で施栓材料を切断して、そこに実質的に平らな表面を形成するための方法および装置も開示されている。

Description

本発明は、ハニカム構造体の選択されたセルへの流動性材料の充填に関し、より詳しくは、セラミックフィルタ体の製造用のハニカム構造体および他の選択的に封止されたハニカム構造体のセルを選択的にマニホルード化する、すなわち、施栓(plugging)するための方法および装置に関する。

平方センチメートル当たり約１０から１００セル以上の横断面セル密度を有するハニカム構造体には、固体微粒子フィルタ体および据置型熱交換器を含む様々な用途がある。ウォールフロー型微粒子フィルタ用途では、その構造体の選択されたセルを、そのそれぞれの端部の一方または両方で、マニホールド化などにより、封止するまたは施栓する必要がある。「封止された」という用語および他の対応する文法形態、すなわち、封止剤、封止などは、ここでは、セルの開いた横断面積を閉じる多孔質および非多孔質方法を称するために用いられる。

参照番号１０（図１）は概して、一般によく知られている固体微粒子フィルタ体であって、図示した実例において円形断面として設けられた、外壁１５により囲まれた交差する薄い多孔質壁１４のマトリクスにより形成されたハニカム構造１０を用いて製造されるフィルタ体を指す。壁１４は、第１の端面１８と反対の第２の端面２０に亘り、それらの間に延在しており、端面１８，２０の間に延在し、それらの端面で開いている多数の隣接する中空通路すなわちフィルタ体１０のチャンネル２２を形成する。外壁１５（または外皮）は、第１の端面１８と第２の端面２０の両方について外縁１６を画成する。フィルタ１０を形成するために（図２および３）、セル通路２２の各々の一端が封止される。すなわち、セルチャンネル２２の第１のサブセット２４がフィルタ１０の第１の端面１８で封止され、セルチャンネル２２の第２のサブセット２６がフィルタ１０の第２の端面２０で封止される。チャンネル２２の全てが同じサイズである場合、端面１８，２０のいずれを、得られるフィルタ１０の入口面として用いてもよい。

動作において、汚染流体（例えば、排気煤などの粒状物質を含む）が圧力下で入口面に持ってこられ、入口面に開いた端部を有するセルチャンネルを通ってフィルタ１０に進入する。これらのセルチャンネルは反対の端面、すなわち、フィルタの出口面で封止されているので、汚染流体は、薄い多孔質壁１４に押し通され、入口面で封止され出口面で開いている隣接するセルチャンネル中に押し入れられる。大きすぎて壁の多孔質の開口を通過できない、流体中の固体粒状汚染物は後に残され、洗浄された流体が出口セルを通ってフィルタ１０から排出される。

そのようなフィルタおよび熱交換器の大量生産のために、できるだけ迅速かつ安価に、選択されたセル端部を封止できることが非常に望ましい。施栓を行う公知の方法には、固体微粒子フィルタ体の製造においてハニカム構造を選択的にマニホールド化するための中を多数の開口部が延在しているマスクの使用が含まれる（特許文献１から４に示されるような）。こまれで、これらのマスクは、一般に、メチルセルロースなどの水性結合剤、可塑剤および水とセラミック原料を混合することによりペーストに形成される発泡タイプのセメントと共に用いられてきた（例えば、特許文献５を参照のこと）。この発泡タイプのセメントを使用する場合、ハニカム構造の両端は、孔を有する柔軟または剛性プレートにより被覆され、その孔を通して、セメントがセルの端部中に押し込められる。ある特定の用途において、セメントは、サーボ駆動ピストンに基づく施栓装置により関連するマスクに押し通され（特許文献３の図１参照）、ここで、この装置は、セメントの充填物を移動させて、セルチャンネル内に必要な栓を作製する。

この特殊なプロセスには、栓の全長の大きな変動性、それによりセルが施栓されなくなるフィルタ体に関するマスクのずれ、および施用前に新しいセメント中に「剥がれ落ちる」乾燥セメントによる未施栓セルの形成を含む数多くの欠点がある。このプロセスでは一般に、多数のハニカム構造の施栓に再利用される、シリコンから予め形成されたマスクを使用する。再利用されるマスクは、ハニカム構造間の変動に適応できないので、セルの施栓にはそれほど効果的ではないことがある。これらの従来のプロセスに用いられる設備は、レーザ切断されたポリマーマスクに適合していない。何故ならば、関連する施栓装置が部品の取外しのために開いているときに、これらのレーザ切断マスクは、セメントが施された構造体と一緒にいるからである（特許文献４参照）。シリコンマスクに関する別の問題（特許文献２に示されるような）は、それらマスクがフィルタの外縁と整合されるようなサイズであり、それによって、セメントがフィルタの外縁に沿って流動し、そこに付着することである。

実質的に相互に平行な行および実質的に相互に平行な列の中で規則的に間の空いたセルを、選択された行および選択された列に亘りマスキングテープなどの、封止材料が不浸透性の接着基材を持つ柔軟ウェブ片を施すことにより、マニホールド化するためのマスクが形成されてきた。あるいは、これらのセルは、金属ホイルなどの弾性かつ不浸透性の再利用可能な材料の間隔が開けられて被された細長片のマトリクスを提供し、次いで、これらを一緒に接合し、下にあるガスケットの有無にかかわらずに、充填すべきセルチャンネルと反対のマトリクスおよびガスケット位置を通る開口部を有する構造体の開いた面の上に適合することにより形成される。ハニカム構造に、相互に平行な行および相互に平行な列に配列されたセルを提供し、マスキングテープなどの適切な軟質材料の細長片または接合された薄い金属片でセルの交互の列と交互の行を被覆することによって、開いた面に亘り市松模様に配列されたセルのサブセットの半分の開いた端部が露出される。細長片の端部を充填した後、それらの細長片は取り除かれ、残りの交互の列と残りの交互の行を被覆する細長片が施され、それによって、充填のための端面の市松模様のセルのサブセットの残りの半分の開いた端部が露出される。
米国特許第４４１１８５６号明細書 米国特許第４４２７７２８号明細書 米国特許第４５５７６８２号明細書 米国特許第４５５７７７３号明細書 米国特許第４４５５１８０号明細書

これらの実施の形態の両方で、表面高さの変動に対処する融通性が大きくなり、剛性プレートの実施の形態のものよりも、損傷されるかもしれないセル端部を含む、充填すべきではないセル端部がうまくマスキングされる。しかしながら、両方の実施の形態は一般に、各端面に二度適用しなければならない。このことは、時間のかかる作業である、各端面に亘り個々に施さなければならないテープ片に関して著しい制限である。二番目の実施の形態の再利用できるマトリクスおよびガスケットは、より迅速に施せ、取り除けるかもしれないが、剛性プレートの実施の形態のように、端面のセル位置における歪みにはそれほど容易には適用できない。さらに、セル密度が増加すると、そのような手法は実行できなくなってしまう。

それに加え、施栓装置の施栓材料の表面における変動が基体中に移行され、栓の嵌入長さの変動を生じ得る。したがって、実質的に平らであり、得られる栓の全てを同じような長さにできるように均一な力で押し込まれる初期表面を有することが望ましい。嵌入長さは、封止されたチャンネルの良好な閉鎖を確保するのに十分に深いべきであるが、栓の長さが増加すると、多孔質壁の表面積が減少するので、制限されることが望ましい。

ディーゼルエンジンのためのセラミック製粒状物質捕集装置などの、押出ハニカム構造をマニホールド化または施栓する方法であって、既存のセメント組成物およびレオロジーを使用し、レーザ切断されたポリマーマスクとの使用に適合し、栓の長さの変動性が減少しており、栓のし損ないが最小となり、施栓材料が施されるセルチャンネルからの施栓材料のはみ出しをなくす方法が望ましい。その方法は、極めて繰り返し可能かつ精密であり、容易に適用され、ハニカム構造の意図しない変形を減らすべきである。

本発明の実施の形態によれば、ハニカム構造のチャンネルに施栓する方法であって、施栓材料の前施栓チャンバに対して、その端部にマスクを有するハニカム構造を方向付け、流動制御部材の複数の通路をアライメントし、貯留槽から施栓材料の少なくとも一部を前施栓チャンバに移送し、前施栓チャンバ内で施栓材料のパテを形成する各工程を有してなる方法が提供される。流動制御部材が、その中に複数の開口が形成された可動部材と静止部材を備えることが好ましい。可動部材の動きで開口をずらせたり揃えさせたりすることにより、施栓材料の流れを制御する。

本発明の別の態様によれば、マスクの施されたハニカム構造への施栓材料の流れを制御するためのハニカム施栓装置であって、施栓材料の少なくとも一部を保持するための貯留槽、施栓材料のパテを形成するための前施栓チャンバ、および貯留槽と前施栓チャンバとの間にある流動制御部材を備え、流動制御部材がその中に複数の開口が形成された可動部材と複数の開口を有する静止部材を含み、開口をずらすことにより施栓材料の流れが制御される施栓装置が提供される。

本発明の方法および装置は、既存のセメント組成物およびレオロジーが使用でき、レーザ切断されたポリマーマスクと使用するのに適合している。本発明の方法および装置により、栓の長さの変動性が減少し、栓のし損ないが最小となり、施栓材料が施されるセルチャンネルからの施栓材料のはみ出しがなくなることが都合よい。ここに記載された方法および装置は、極めて繰り返し可能かつ精密であり、容易に適用され、ハニカム構造の意図しない変形を減らし、提案された使用に特にうまく適用される。

本発明のこれらと他の利点は、以下の説明、特許請求の範囲および添付の図面を参照することにより、当業者によりさらに理解され認識されるであろう。

ここでの説明目的で、「上方」、「下方」、「右」、「左」、「後方」、「前方」、「垂直」、「水平」という用語、およびその派生語は、図１および４において方向付けられた本発明に関するものとする。しかしながら、本発明では、明白にそうでないときに特定されている場合を除いて、様々な代わりの方向および工程順序も考えられることを理解すべきである。添付の図面に示され、以下の説明に記載された特定の装置およびプロセスは、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の概念の例示の実施の形態であることも理解すべきである。それゆえ、ここに開示された実施の形態に関連する特定の寸法および他の物理的特徴は、請求項が明白にそうではないと記載していない限り、制限と考えるべきではない。

フィルタ体１０などの固体粒状物質フィルタ体、および他の用途のためのハニカム構造体は、セラミック、ガラスセラミック、ガラス、金属を含む様々な材料から、選択された材料による様々な方法によって形成される。固体粒状物質濾過用途のための、必ず均一に形成された薄い多孔質の相互に連結した壁を有するハニカム構造は、焼成後に多孔質の心材を生成して、その心出しを行う、可塑成形でき焼結可能な微細な粒子の物質から製造されることが好ましい。適切な材料としては、金属、セラミック、ガラスセラミック、および他のセラミック系混合物が挙げられる。固体粒状物質濾過用途において好ましい、押出コージエライト材料からそのようなセラミックハニカムモノリスを形成する方法が、本出願人に譲渡された米国特許第５２５８１５０号明細書に記載され、クレームされている。

本発明の実施の形態によれば、第１の端面１８または第２の端面２０のいずれかが、図４に示されたようにマスク２８により被覆されており、ここで、被覆工程は、本出願に譲渡され、ここに全てを引用する特許文献４および米国特許第６６７３３００号明細書に記載されたプロセスにしたがって、マスク２８を形成する工程を含む。図示した実例において、第１の端面１８は、熱可塑性材料、好ましくはポリエステルまたはＰＥＴ材料から形成された、接着基材を持つ感圧性の薄い透明または半透明フイルムを含むマスク２８により被覆されている。しかしながら、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリウレタンなどの他の材料を用いてもよい。開口は、先に挙げた文献に記載されているように、光学画像分析器により制御された開口形成手段（例えば、レーザ）を用いて、セルチャンネル２２の選択された第２のサブセット２６に対応して、マスクを通して形成される。

例示のマスク２８は、外面３４および反対の内面３６を有する中央本体３２を含み、開口３０が外面３４と内面３６との間に延在している。開口３０は、施栓材料を充填すべきセルチャンネル２２の第２のサブセット２６の端部と一致するように、本体３２に配置されている。所望であれば、いくつかの隣接するセルチャンネル２２を露出するために、より大きな開口を設けても差し支えないことに留意すべきである。このマスク２８は、外縁３８および第１の端面１８の外縁１６から半径方向で外側に延在する外周部４０を含む。

マスク２８の本体３２がハニカム構造１０の壁１４の交差するマトリクスに付着せしめられて、マスク２８が適所に保持される。マスクは、アクリル接着剤または任意の同様の接着物質により付着することができ、ある実施の形態において、マスクを構造１０に配置する前に、マスク２８に塗布される。

次の工程は、セルチャンネル２２の選択されたサブセット内に栓を形成する工程を含む。図５に示されたある実施の形態において、ＰＥＴからなることが好ましい薄いフイルム材料４２は、メチルセルロースなどの水性結合剤、可塑剤および水と共にセラミック原料を含むことが好ましい、施栓材料４４の栓、例えば、平らなパテにより被覆されている。フイルム材料４２は、以下に説明するように、それぞれ構造１０の外縁１６から外側に延在する外周部４６および外縁４８を含む。図示されているように、施栓材料４４は、フイルム材料４２の外周部４６に施栓材料４４がないように、フイルム材料４２に対して設置されている。図示した実例において、施栓材料４４は、均一な厚さの平らなパテの形態で供給されているが、様々な厚さを用いてもよい。

その上に施栓材料４４が載せられたフイルム材料４２が、図６および７に示すように、第１の締め付け部材５２および第２の締め付け部材５４を有する締め付けアセンブリ５１により囲まれている好ましくは平らなピストン５０を備えたサーボ駆動ピストンに基づく施栓装置上に置かれている。ピストン５０は、施栓されているハニカム構造に対応するように成形されており、おおよそ部品に見合うサイズのものである。締め付けアセンブリ５１の第１と第２の締め付け部材５２，５４は、マスク２８の外周部４０を、フイルム材料４２の外周部４６で封止するために用いられる。方向の矢印６０により示されるような方向の力が、ピストン５０によりフイルム材料４２に印加され、それによって、施栓材料４４をマスク２８の開口３０に押し通し、ハニカム構造１０のセルチャンネル２２の第２のサブセット２６を充填し（図７）、複数の栓６２を形成する。

図７にもっともよく示されているある実例において、過剰の施栓材料４４が、方向の矢印６４により示される方向に、ハニカム構造１０の第１の端面１８に亘り横に押しのけられ、マスク２８の外周部４０およびフイルム材料４２の外周部４６により画成され、締め付けアセンブリ５１およびピストン５０の間に位置するポケット６６内に保持され、それにより、過剰な施栓材料がハニカム構造１０の外壁１５に沿って塗りつけられるのが防がれる。次いで、ピストン５０はハニカム構造１０の第１の端面１８から引っ込められ、マスク２８とフイルム材料４２がフィルタ体１０の端部から取り除かれる。次いで、フィルタ体１０は、関連する施栓装置内から取り出されてよい。ハニカム構造１０は、垂直および水平を含む、施栓プロセス中の任意の方向に配置されてもよいことに留意すべきである。さらに、第２の端面２０に位置するセルチャンネル２２の第２のサブセット２６を、セルチャンネル２２の第１のサブセット２４と同時に施栓し、それによって、施栓プロセスの全体のサイクル時間を著しく減少させてもよいことに留意すべきである。

本発明の方法は、既存のセメント組成物およびレオロジーを利用でき、レーザ切断されたポリマーマスクに使用するのに適合しており、栓の長さの変動性が減少し、栓のし損ないが最小になり、施栓材料が施されるセルチャンネルから施栓材料が溢れ出すことがなくなる。この方法は、極めて繰り返し可能かつ精密であり、容易に適用され、ハニカム構造の意図しない変形を減らし、提案された使用に特にうまく適用される。

本発明のさらに別の実施の形態を、図８〜１９を参照して説明する。図８に示されている、ハニカム構造１０を施栓するための装置８０を説明する。この装置８０は、その第１の端面１８に透明または半透明マスク２８が付着したそのような基体１０の高速施栓に有用である。それに加え、基体１０は、第２の端面２０に別のマスク（図示せず）を有していても差し支えない。装置８０は、ある体積の施栓材料４４、第１の締め付け部材５２、および第２の締め付け部材５４を備えている。それらの部材５２，５４の内の一方または両方は、マスク２８の外側部分４０を解放可能に締め付けるように動作する。

マスク２８の外側部分４０は、ハニカム構造１０の外縁１６から半径方向に外側に延在している。マスク２８は、マスク２８の一部分が、基体１０に配置（付着）されている間に、外縁１６を超えて半径方向に延在するときに、外縁１６から半径方向に外側に延在している。ある実施の形態において、マスク２８は、基体１０の外縁１６を超えて約１インチ（２．５４ｃｍ）延在するが、外側部分４０を確実に締め付けるのに十分な任意の距離延在しても差し支えない。

装置８０内で、ある体積の施栓材料４４が、前施栓チャンバ８４中に収容されている。この前施栓チャンバ８４は、基体１０の第１の端面１８の形状にほぼ近い形状、例えば、円形または楕円を有している。前施栓チャンバ８４は、ある体積の施栓材料４４を収容しており、少なくともその一部が、基体１０中に栓６２を形成するために供給される（図１１参照）。ある実施の形態において、前施栓チャンバ８４は、施栓材料４４のパテを形成するようなサイズである。前施栓チャンバ８４中の施栓材料４４のパテは、施栓材料４４の圧縮性の影響を最小にするように厚さが実質的に均一である。このことは、基体１０内の均一な深さの栓６２を形成するのに役立つ。

例示の実施の形態において、前施栓チャンバ８４は、約１／２インチ（１．２７ｃｍ）の深さを有する。あるいは、前施栓チャンバ８４は、全断面積が充填されるのに足りる施栓材料４４の流れを確実にするのに十分に大きい任意の深さを有していて差し支えない。また、前施栓チャンバ８４は、基体１０が水平方向で施栓される場合、施栓材料４４のスランピングを最小にするのに十分に小さいべきである。スランピングは、施栓材料４４の液体特性のために生じる。前記装置が、新たな基体１０を装填する間に開かれているときに、施栓材料４４を前施栓チャンバ８４中に保持するものは何もない。したがって、十分な時間があれば、施栓材料４４は、前施栓チャンバ８４から流れ始め、前施栓チャンバ８４中の材料４４の表面８６にスランプが生じるであろう。それゆえ、施栓すべき次の基体のマスク２８は、先に施栓された基体を取り出した後すぐに、締め付け部材５２，５４の間に迅速に封止されるべきであるのが明らかである。

貯留槽４５が前施栓チャンバ８４と接続されていることが好ましく、この貯留槽も施栓材料４４を収容している。動作において、ピストン５０が、より貯留槽４５内の材料４４に、流動制御部材７４において整合された通路７５（図１１参照）を通過させる。このピストン５０の動きにより、施栓材料４４が移行して前施栓チャンバ８４が補充される。前施栓チャンバ８４中に押し入れられた施栓材料４４は付随して、ほぼ同量の施栓材料４４を前施栓チャンバ８４から押し出して、基体１０の選択されるチャンネルを所望の栓深さに充填する。ピストン５０は、例えば、ピストン５０と可動フレーム９４との間に搭載されたアクチュエータ５７により、矢印８１の方向に動く。

貯留槽４５と前施栓チャンバ８４との間の施栓材料４４の流れは、流動制御部材７５の通路７５ａ，７５ｂを整合されたり、ずらせたりすることによって制御される（図１１）。ある実施の形態において、その流動制御部材は、可動シャッタープレートなどの可動部材７６、および静止部材７１、好ましくは前施栓チャンバ８４の壁からなる。流動制御部材７４を通って流動できるようにするために、可動部材７６が第１の位置（図１１）に動かされ、ここで、複数の開口７５ａが、前施栓チャンバ８４の壁に形成された同様の開口７５ｂと実質的に整合される。

ここで図１８を参照すると、ある例示の実施の形態において、可動部材７６および静止部材７１に形成された開口７５ａ，７５ｂは形状が円形である。開口７５ａ，７５ｂは、約５／１６インチ（０．７９ｃｍ）の等間隔「ａ」だけ離されていることが好ましく、約１／４インチ（０．６４ｃｍ）の直径「ｂ」を有する。あるいは、開口７５ａ，７５ｂは、施栓材料４４がその中を流動できるが、ずらされたときに、それでもまだ材料４４の流れを十分に遮れるような任意のサイズ、形状、または空間近接性であってよい。ある好ましい実施の形態において、可動部材７６および静止部材７１に形成された開口７５ａ，７５ｂは、それらの部材の可能な表面の約２５パーセントを占める。ここで、１００パーセントの占有率は、施栓中に施栓材料４４をまったく遮断しないことと同じである。ある実施の形態において、可動部材７６の開口７５ａは、施栓材料４４の貯留槽４５から前施栓チャンバ８４への円滑な移行が可能となるように、静止部材７１の開口と実質的に同じである。

施栓材料４４の前施栓チャンバ８４中への移動を停止させるために、可動部材７６が、可動部材７６の通路７５ａと静止部材７１の通路７５ｂがずらされる第２の位置に動かされる（図８参照）。可動部材７６は、矢印７３の方向に直線摺動可能であり（図１１）、アクチュエータ７７により動く。ある実施の形態において、可動部材７６は、０．５インチ（１．２７ｃｍ）、好ましくは１／４（０．６３ｃｍ）未満しか動かず、遮断を完了するのに１秒未満しかかからない。可動部材７６および静止部材７１の間の複数の通路７５ａ，７５ｂのずらしの後、貯留槽４５に施栓材料４４を補充することができる。

動作において、流動制御部材７４が開かれ、次いで、ピストン５０が基体１０に向かって動く。一旦、ピストン５０が施栓材料４４を基体１０中に押し入れ始めたら、ピストン５０は、栓６２が所望の深さに到達するまで停止しない。これは、均一な深さの栓６２を形成するのに役立つ。

一旦、ピストン５０が、施栓材料４４の所望の部分を基体１０内の所望の深さまで押し入れたら、ピストン５０は停止し、施栓プロセスにより蓄積した圧力を解放できるようにわずかに引っ込められる。ピストン５０は、施栓材料４４によるピストン５０に対する力を測定するセンサ（図示せず）を有する。一旦、施栓材料４４のピストン５０に対する力がゼロ以下に到達したら、ピストン５０を停止させる。この時点で、その圧力は解放され、可動部材７６が作動されて、貯留槽４５と前施栓チャンバ８４との間の通路７５ａ，７５ｂを閉じる（ずらす）。一旦、可動部材７６が通路を閉じたら、ハニカム構造１０は、マスク２８と前施栓チャンバ８４とを最初に分離し、次いで、それらの間で切断することにより、前施栓チャンバ８４から取り外すことができる。一旦、流動制御部材７４が閉じられたら、貯留槽４５に施栓材料４４を補充することができる。貯留槽４５を補充するために、施栓材料４４の加圧供給源４７（図８）が貯留槽４５に連結されている。バルブが開かれると、ピストン５０が引っ込められたときに、施栓材料４４が貯留槽４５に流入できる。

施栓材料４４のハニカム構造１０中への嵌入深さ（すなわち、栓６２の長さ）は多くの変数により制御される。そのような制御の１つは、アクチュエータ５７の速度およびそれにより生じる圧力と流量である。ある実施の形態において、基体１０中への施栓材料４４の均一な流れを得るために、ピストン５０は、２ｍｍ／秒未満の速度で動かされ、それにより、施栓材料４４に約１００および７５０ｐｓｉ（０．６９から５．１７ＭＰａ）の間の圧力が生じる。栓の深さのさらに別の制御は、施栓材料４４の粘度を制御することにより行ってもよい。施栓材料４４の粘度は、基体１０を水平に施栓する場合、スランピングの発生を制御するために制限される。

ここで、図１１を参照すれば、好ましい実施の形態において、第１の締め付け部材５２は、前施栓チャンバ８４の周りに位置し、その外側部分を取り囲む第１の表面５３を含む。同様に、第２の締め付け部材５４は第２の表面５５を含み、この第２の表面５５は、第１の表面５３と略反対であり、それに対して平行であることが好ましい。ある実施の形態において、第２の締め付け部材５４は、マスク２８を締め付けている間の封止を改善するように変形する、エラストマーまたはポリマー材料、好ましくはポリウレタンの軟質面９６を有する。マスク２８を締め付けるために、第１の表面５３がマスク２８の外側部分４０と接触せしめられる。第２の表面５５も同様に、マスク２８の外側部分４０と接触せしめられる。これらの表面が、施栓材料４４を移行させる工程中に、その施栓材料が基体１０の側面に、または表面５３とマスク２８との間から漏れ出すのを妨げるように、前施栓チャンバ８４を封止するのに十分な力でマスク２８を圧縮する。もちろん、第１の表面５３と第２の表面５５は、平らまたは平行である必要はなく、封止が行えるどのような構成を用いてもよい。

図９〜１０に示すある実施の形態において、第２の締め付け部材５４は、基体１０の外周を実質的に取り囲むリングを含む。第２の締め付け部材５４の内周がハニカム構造１０の外縁１６よりも半径方向に大きいことが好ましい。第２の締め付け部材５４の内周と、基体１０の外縁１６との間に形成された間隙８３を制御して、基体１０の外縁１６の近くにある栓６２の嵌入深さを制御することができる。間隙８３が大きいほど、外縁１６近くの栓６２が短くなり、間隙８３が小さいほど、栓６２が長くなる。したがって、ある実例において、間隙８３は、外縁１６近くの栓６２が、他の栓６２と実質的に同じ深さとなるように設定され、基体に亘り栓の深さが均一になる。ある実施の形態において、間隙８３は、０．１インチ（２．５４ｍｍ）および０．５インチ（１２．７ｍｍ）の間であり、約０．２５インチ（６．４ｍｍ）であることが好ましい。

図９および１０に示されるように、第２の締め付け部材５４は、基体１０を内部に配置できるようなある方法で分離できる二片を含むことが好ましい。ある実例において、第２の締め付け部材５４は、ヒンジ９２を用いて開く。別の実例において、第２の締め付け部材５４は、クレビスにおけるように、反対の直線方向に２つの部品を摺動させることにより開く。動作において、部材５４が開かれ、端面１８にマスク２８が付着した基体１０がその中に挿入される。

それに加え、基体１０に施栓する前に、基体は、ある体積の施栓材料４４に対して、位置決め装置９０により垂直方向と横方向に位置決めしなければならない。位置決め装置９０は、伸び縮みする（図８の紙面に対して垂直に）可動フレーム７２上にある。あるいは、位置決め装置９０は、ハニカム構造１０が位置決め装置９０上に配置でき、次いで、施栓のために正確な位置にあるように、静止位置に存在してもよい。

ここで、図１７を参照すると、位置決め装置９０が、移動および施栓の最中に基体１０を固定するための位置決めクランプ９１を備えることが好ましい。クランプ９１は、矢印９９の方向に上下に動いて、基体１０を解放したり固定したりする。ある実施の形態において、位置決めクランプ９１は、基体１０を保護し把持するためのエラストマーまたはポリマー材料の軟質面９６を備え、基体１０の形状に似た輪郭である。ある実施の形態において、位置決め装置９０は、支持フレーム７２に取り付けられたローラ９２を備え、楕円形状の基体１０が重力を利用してそれ自体で回転して心出しできる。別の実施の形態において、位置決め装置９０は、丸形の基体１０を保持するためのＶ字掴み具を備えている。

動作において、位置決めクランプ９１を備えた位置決め装置９０が伸び、位置決めクランプ９１がハニカム構造１０から引っ込められて（図１７参照）、ハニカム構造１０を位置決め装置９０上に配置できる。アクチュエータまたは他の適切な手段を用いて、位置決め装置９０および位置決めクランプ９１を動かしてもよい。一旦、基体１０が位置決め装置９０上に配置されたら、位置決めクランプ９１が閉じられて、位置決め装置９０の動作中に基体１０を固定する。次いで、位置決め装置９０は、基体１０の第１の端面１８が前施栓チャンバ８４と軸整合するように、前施栓チャンバ８４に対してハニカム構造１０を方向付ける。あるいは、手を含む、ある体積の施栓材料４４に対して基体１０を位置決めする任意の適切な方法を実施しても差し支えない。位置決め装置９０による基体１０の動作中、第２の締め付け部材５４が開かれて、基体１０を受け取る。一旦、基体１０が前施栓チャンバ８４と整合されたら、締め付け部材５４が基体１０の周りに閉じる。

再度図８を参照すると、施栓プロセス中にハニカム構造１０の動きを制限するために、装置８０はさらに、引っ込み式であることが好ましいバックアップ部材８８を備えている。支持されていない場合、施栓中に遭遇する高圧により、基体１０が動いてしまう。バックアップ部材８８は、第２の端面２０に対して保護するエラストマーまたはポリマー材料の軟質面８５を備え、第２の端面２０に亘り均一な圧力を与えることにより、基体１０を保護する。アクチュエータ５９３または他の適切な手段を用いて、バックアップ部材８８の位置を方向の矢印９５に沿って動かしたり引っ込めたりしてよい。アクチュエータ９３は、バックアップ部材８８を装置８０の第１のフレーム７０に対して動かし、それによって、基体１０が施栓されているときに、基体１０の第２の端面２０（そこにもマスク２８が付着していてもよい）に接触させるように位置付ける。

装置８０は、矢印９７の方向に動く可動フレーム９４を備えてもよい。可動フレーム９４は、前施栓チャンバ８４、貯留槽４５、流動制御部材７４およびピストン５０を保持する。基体１０に係合するために、可動フレーム９４は、前施栓チャンバ８４を動かしてハニカム基体１０のマスク２８に接触させる。次いで、フレーム９４は、図１１に示されるように、マスクの外側部分４０が、第１の表面５３と第２の表面５５との間に締め付けられるように、基体１０およびマスク２８を押す。締め付け中、マスク２８の外側部分４０の少なくとも一部は、マスク２８の内面３６にある接着剤のために、第２の締め付け部材５４の第２の表面に付着する。一旦、マスク２８が締め付けられたら、第１の締め付け部材５２の表面５３に対して封止され、それにより、前施栓チャンバ８４を封止し、このアセンブリに、施栓材料４４をマスクの開口３０に通して移行させ、図１１に示すように栓６２を形成するのを容易にする。動作において、基体１０が押し戻されて、マスク２８を締め付けたときに、基体１０の第２の端面２０は、バックアップ部材８８と接触するようになる。それに加え、位置決めクランプ９１を開いて、基体１０に位置決め装置９０上を摺動させてもよい。一旦、基体１０が施栓位置に置かれたら、位置決めクランプ９１を動かして、基体１０をもう一度固定する。

図１２に示すように、本発明のさらに別の実施の形態によれば、ハニカム構造１０を施栓する方法は、マスク２８をハニカム構造１０の第１の端面１８に付着させ、ある体積の施栓材料４４を供給し、マスク２８の外側部分４０を締め付け、施栓材料４４の一部をハニカム構造１０中に移送する各工程を有してなる。

本発明の別の態様によれば、図１６にもっともよく示されているように、ハニカム構造１０に施栓する方法が提供される。本発明のこの方法は、ハニカム構造１０を施栓材料４４の前施栓チャンバ８４に隣接するように方向付け、施栓材料４４の少なくともある程度をハニカム構造１０中に移送し、施栓材料４４を切断して、前施栓チャンバ８４中の施栓材料４４に実質的に平らな表面を形成する各工程を有してなる。ある実施の形態において、施栓材料４４を基体中に移送する工程は、図８に示すように、水平に向けられたハニカム基体１０に行われる。

一旦、移送工程が行われ、可動部材７６が貯留槽４５を仕切った後、前施栓チャンバ８４はマスク２８とハニカム構造１０から分離され、それにより、図１４に示すように間隙８９が形成される。可動部材９４は、アクチュエータ７８でフレーム７０に対して動くことにより、分離を行う。分離工程は、後の切断工程のために、施栓材料の準備をする。本発明の実施の形態によれば、分離、すなわち、間隙８９は、切断工程中１／４インチ（６．４ｍｍ）以下であり、約３ｍｍであることが好ましい。

分離工程が完了した後、マスク２８の外面３４に隣接して方向付けられた切断部材９８、好ましくはワイヤが、作動され、施栓材料４４を通して動かされて、それを切断する。あるいは、切断部材９８は、ナイフの形状、または前施栓チャンバ８４中の施栓材料４４の実質的に平らな表面を形成するのに適した任意の他の形状であっても差し支えない。切断部材９８は、２つの取付ブロック８７（図１３）の間に移動可能に取り付けられていることが好ましく、各ブロックはそれぞれのアクチュエータ７９により動かされる。あるいは、切断部材９８は、手作業を含む、任意の適切な様式で施栓材料に亘るように動かされても差し支えない。

アクチュエータ７９が取付ブロック８７を、それゆえ、ワイヤ９８を矢印８２の方向に動かし、そのワイヤを、好ましくは上から下に、第１の表面５３に近接しかつマスク２８に隣接して、施栓材料４４に実質的に完全に通す。ある実例において、切断部材９８は、切断しながら第１の表面５３と接触し、それによって、第１の表面５３と同じ平面にある施栓材料４４の表面８６を確保する。次いで、表面８６は、ハニカム構造１０の別の端部に直接、またはそうでなければ施栓すべき次の基体中に、移送される準備ができている。切断工程は、０．７５ｍｍ／秒と５ｍｍ／秒の間の速度で行われることが好ましい。ある実施の形態において、切断部材９８は、直径が約０．０３２インチ（０．８１ｍｍ）であり、硬化ステンレス鋼ミュージックワイヤ、または施栓材料４４を通る動きに耐えられる適切な引張強度を持つ他の材料から製造される。切断部材９８が施栓材料４４を通過した後、切断部材９８が定位置（図１３）に引っ込められたときに、その部材９８が形成された表面８６と接触しないように、その表面８６から離して動かされる。切断されているときに、施栓された基体１０は、クランプ９１を引っ込め、第２の締め付け部材５４を開き、バックアップ部材８８を引っ込めることにより、位置決め装置９０から取り除かれてもよい。

切断工程により、前施栓チャンバ８４中の施栓材料４４の残りの部分に平らな、すなわち、実質的に平らな表面８６が形成される。これにより、次の基体の施栓動作に前施栓チャンバ８４の準備ができている。「実質的に平ら」という用語は、平均からの表面８６に亘る変動が、切断直後に２ｍｍ以下しか、より好ましくは１ｍｍ未満しか変動しないことを意味する。それに加え、切断工程により、マスク２８の外面３４上にある施栓材料４４は、０．２５インチ（６．４ｍｍ）未満の厚さ「ｔ」しか残らない。

各切断の通過後、切断部材９８を洗浄することが好ましい。洗浄プロセスは、ある実例において、図１３および１５に示されたように、流体５６を含む容器５９中に切断部材９８を通し、切断部材９８を洗浄することにより行われる。流体５６は、水または施栓材料４４を洗い流すかまたは溶解させる任意の他の溶剤であることが好ましい。必要に応じて、洗浄工程は、切断部材９８に高圧の流体流れをさらす様式で、容器５９中への流動、または流体の強制撹拌を含んでもよい。あるいは、洗浄工程は、図１９に示すように、スクレーパ１００などの洗浄部材を用いて行ってもよい。スクレーパ１００は、矢印１０１の方向に動くことにより、切断部材９８の周りに締め付けられる。次いで、スクレーパ１００は、切断部材９８の長手方向に亘り動かされ、それによって、部材９８から施栓材料４４をすくいとる。切断部材９８の取付ブロック８７（図１３）に到達したら、施栓材料４４が吹き落とされるか、または他の様式でスクレーパ１００および切断部材９８から落とされる。

先に説明において、ここに開示された概念から逸脱せずに、ハニカム基体を施栓するための方法および装置に変更を行ってもよいことが当業者には容易に認識されよう。そのような変更は、言語により明白にそうではないと述べられていない限り、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に関して考えられるべきであり、明細書および図面に示され説明された構造と動作の詳細に制限されるものではないと理解される。

複数の開放端セルチャンネルを有する第１の端部を含む押出フィルタ体の斜視図 セルチャンネルの第１のサブセットが施栓され、セルチャンネルの第２のサブセットが開放端である、押出フィルタ体の斜視図 第１のサブセットのセルが開放端であり、第２のサブセットのセルが施栓されている、フィルタ体の第２の端部の側面図 切断されたマスクにより被覆された押出フィルタ体の第１の端部の斜視図 フィルタ体が断面となっている、マスクにより被覆された押出フィルタ体、およびフイルム被覆されたピストンアセンブリ上に位置する薄膜材料と施栓材料のパテにより被覆された施栓装置のピストンの側面図 マスクの周囲縁が薄膜の周囲縁により封止されている、押出フィルタ体の側面図 施栓材料がフィルタ体の選択されたセルチャンネル内に位置している、押出フィルタ体の側面図 本発明による装置の実施の形態の断面側面図 本発明のさらに別の態様による締め付けピストンの実施の形態の部分正面図 本発明のさらに別の態様による締め付けピストンの実施の形態の部分正面図 本発明のさらに別の態様による可動流動制御部材の実施の形態の部分断面側面図 本発明の方法による各工程を示す流れ図 本発明の皿に別の態様による切断装置の実施の形態の正面断面図 本発明の態様による切断操作を示す切断装置の実施の形態の部分断面側面図 本発明の態様による切断操作を示す切断装置の実施の形態の部分断面側面図 例示の実施の形態の方法による各工程を示す流れ図 例示の実施の形態による位置決め装置の断面正面図 例示の実施の形態による可動流動制御部材の正面図 例示の実施の形態による洗浄部材の側面図

符号の説明

１０ ハニカム構造
１４ 多孔質壁
２２ チャンネル
２８ マスク
３０ 開口
４４ 施栓材料
４５ 貯留槽
６２ 栓
７４ 流動制御部材
８０ ハニカム構造を施栓するための装置
８４ 前施栓チャンバ
９０ 位置決め装置
９８ 切断部材

Claims (10)

1. ハニカム構造のチャンネルに施栓する方法であって、
   その端部にマスクを有するハニカム構造を、前施栓チャンバに対して方向付け、
   流動制御部材中の複数の通路を整合させ、
   貯留槽から施栓材料の少なくとも一部を前記流動制御部材中の通路に通して、前記前施栓チャンバ中に移送する、
   各工程を有してなる方法。
2. 前記整合させる工程が、可動部材を静止部材に対して動かす工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記可動部材が０．５インチ（１．２７ｃｍ）未満しか動かないことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記流動制御部材中の複数の通路をずらす工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 前記通路をずらす工程後、前記貯留槽に施栓材料を補充する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記通路をずらす工程後、前記施栓材料への圧力を解放する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
7. 前記複数の通路をずらす工程が、完了するのに１秒未満しかかからないことを特徴とする請求項４記載の方法。
8. マスク付きハニカム構造に施栓するための装置において、
   施栓材料の少なくとも一部を保持するための貯留槽、
   その中に施栓材料のパテを有する前施栓チャンバ、および
   前記貯留槽と前記前施栓チャンバとの間にある流動制御部材であって、
   複数の開口を有する可動部材、および
   複数の開口を有する静止部材、
   を含み、前記開口のずれにより、前記施栓材料の前記マスク付きハニカム構造中への流れを制御するものである流動制御部材、
   を備えた装置。
9. 前記可動部材が第１の位置にあるときに、該可動部材の開口が、前記静止部材の開口と実質的に整合されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 前記可動部材が第２の位置にあるときに、該可動部材の開口が、前記静止部材の開口からずれていることを特徴とする請求項９記載の装置。

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