JP2015009444A - ハニカム構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】封口ペーストが不要で、ハニカム構造体の端部を簡易に封口することが出来る製法とそれにより製造されるハニカム構造体を提供する。【解決手段】柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の貫通孔が開口しているグリーンハニカム成形体７０で、上面７１ａ及び下面７１ｂに隔壁７０Ｗで区画された複数の入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎ及び出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが開口する。１つの入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの周囲に隔壁７０Ｗを介してより小さい開口面積の４つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが隣接する。隔壁７０Ｗ同士を接合して、ディーゼル粒子フィルタの入口側で出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口しつつ入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを開口させ、出口側で入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを封口しつつ出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを開口させることにより、入口側が広くなり、煤が溜まった状態での圧力損失も低減することができる。【選択図】図９
Description
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に関し、特に、グリーンハニカム成形体を焼成することによりハニカム構造体となるハニカム構造体の製造方法に関する。
従来より、例えば、断面多角形の複数の貫通孔を有するセラミック製のハニカム孔構造体が知られている。このようなハニカム構造体は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ディーゼル粒子フィルタ：Diesel particulate filter）等に用いられる。このようなハニカム構造体の製造工程では、セラミック原料粉が押出成形により成形されて、グリーンハニカム成形体が製造される。このグリーンハニカム成形体の貫通孔の一部が端面で封口される。貫通孔を封口されたグリーンハニカム成形体が焼成されることにより、ハニカム構造体が製造される。特許文献１には、このようなハニカムフィルタを製造する方法が開示されている。特許文献１では、シリンダ内に配置したハニカム構造体の一端に対して、ピストン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、貫通孔を封口している。
しかしながら、上記特許文献１の方法では、封口用ペーストのような封口材が必要となる。また、端面部に封口用のマスクを貼り、そのマスクの封口すべき箇所に穴を開けるなど非常に煩雑な工程が必要となる問題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、封口用ペーストが不要で、ハニカム構造体の端部を簡易に封口することが出来る製法とその製法により得られるハニカム構造体を提供することを目的とする。
本発明は、柱体の端面に互いに隔壁で区画された複数の貫通孔が開口しているグリーンハニカム成形体の隔壁同士を端面で接合することにより貫通孔の一部を封口する封口工程を備え、封口工程で貫通孔の一部を封口されるグリーンハニカム成形体は、端面において、１つの第１の貫通孔と、１つの第１の貫通孔の周囲に隔壁を介して隣接した第１の貫通孔よりも小さい開口面積を有する４つの第２の貫通孔とを有するハニカム構造体の製造方法である。
この構成によれば、従来の方法のような封口用ペーストが不要となり、ハニカム構造体の端部を簡易に封口することが出来る。さらに、セル壁同士を溶着させることによりセルを封口するため、ハニカム構造体をディーゼル粒子フィルタに用いた場合に、排ガスを供給する側の端面での排ガスの流れの乱れが少なくなり、圧力損失を低減することができる。
この場合、第１の貫通孔は八角形状であり、第２の貫通孔は四角形状であることが好適である。
この構成によれば、第１の貫通孔は八角形状であり、第２の貫通孔は四角形状である。そのため、例えば、八角形状の貫通孔の一辺置きに四角形状の貫通孔が隣接することにより、端面において、大きさの異なる貫通孔を配列することができる。
また、第１の貫通孔は四角形の角部が丸められた角丸四角形状であり、第２の貫通孔は四角形状であることが好適である。
この構成によれば、第１の貫通孔は四角形の角部が丸められた角丸四角形状であり、第２の貫通孔は四角形状である。そのため、例えば、角丸四角形状の貫通孔の四辺それぞれに四角形状の貫通孔が隣接することにより、端面において、大きさの異なる貫通孔を配列することができる。
また、封口工程では、一方の端面において、第２の貫通孔を封口し、他方の端面において、第１の貫通孔を封口することが好適である。
この構成によれば、封口工程では、一方の端面において、第２の貫通孔を封口し、他方の端面において、第１の貫通孔を封口する。このため、例えばハニカム構造体をディーゼル粒子フィルタに適用した場合に、ディーゼル粒子フィルタの入口側で開口面積の小さい第２の貫通孔を封口しつつ開口面積の大きい第１の貫通孔を開口させ、出口側で開口面積の大きい第１の貫通孔を封口しつつ開口面積の小さい第２の貫通孔を開口させることにより、入口側が広くなり、煤が溜まった状態での圧力損失も低減することができる。
また、封口工程では、グリーンハニカム成形体の複数の貫通孔の一部に封口用治具を挿入することにより、隔壁同士を端面で接合して貫通孔を封口することが好適である。
この構成によれば、封口工程では、グリーンハニカム成形体の複数の貫通孔の一部に封口用治具を挿入することにより、隔壁同士を端面で接合して貫通孔を封口する。これにより、貫通孔の封口を極めて容易に行うことができる。
この場合、封口工程では、第２の貫通孔の封口において、第１の貫通孔に四角錐及び四角錐台のいずれかの形状を含む封口用治具をその側辺が第２の貫通孔に隣接した隔壁それぞれに当接するようにしつつ挿入することにより、第２の貫通孔を封口することが好適である。
この構成によれば、封口工程では、第２の貫通孔の封口において、第１の貫通孔に四角錐及び四角錐台のいずれかの形状を含む封口用治具をその側辺が第２の貫通孔に隣接した隔壁それぞれに当接するようにしつつ挿入することにより、第２の貫通孔を封口する。これにより、第２の貫通孔を容易かつ確実に封口することができる。
また、封口工程では、第１の貫通孔の封口において、第２の貫通孔それぞれに四角錐及び四角錐台のいずれかの形状を含む封口用治具をその側辺が第１の貫通孔に隣接した隔壁に当接するようにしつつ挿入することにより、第１の貫通孔を封口することが好適である。
この構成によれば、封口工程では、第１の貫通孔の封口において、第２の貫通孔それぞれに四角錐及び四角錐台のいずれかの形状を含む封口用治具をその側辺が第１の貫通孔に隣接した隔壁に当接するようにしつつ挿入することにより、第１の貫通孔を封口する。これにより、第１の貫通孔を容易かつ確実に封口することができる。
本発明のハニカム構造体の製造方法によれば、封口ペーストが不要で、ハニカム構造体の端部を簡易に封口することが出来る製法とそれにより製造されるハニカム構造体を提供することが出来る。
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
（グリーンハニカム成形体（八角形セル及び四角形セル））
まず、本発明の第１実施形態において加工の対象となるグリーンハニカム成形体について説明する。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るグリーンハニカム成形体７０は、例えば、上面７１ａ、下面７１ｂ及び側面７１ｃを有し、上面７１ａ及び下面７１ｂに複数の八角形状の貫通孔である入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎと、四角形状の貫通孔である出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが開口している円柱体である。入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎと出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとは、側面７１ｃに沿って上面７１ａから下面７１ｂまで略平行に伸びている。グリーンハニカム成形体７０は、後で焼成することにより多孔質のセラミックとなる未焼成成形体である。また、グリーンハニカム成形体７０の入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎと出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜４００ｍｍとすることができる。また、グリーンハニカム成形体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１０〜３６０ｍｍとすることできる。
（グリーンハニカム成形体（八角形セル及び四角形セル））
まず、本発明の第１実施形態において加工の対象となるグリーンハニカム成形体について説明する。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るグリーンハニカム成形体７０は、例えば、上面７１ａ、下面７１ｂ及び側面７１ｃを有し、上面７１ａ及び下面７１ｂに複数の八角形状の貫通孔である入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎと、四角形状の貫通孔である出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが開口している円柱体である。入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎと出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとは、側面７１ｃに沿って上面７１ａから下面７１ｂまで略平行に伸びている。グリーンハニカム成形体７０は、後で焼成することにより多孔質のセラミックとなる未焼成成形体である。また、グリーンハニカム成形体７０の入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎと出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜４００ｍｍとすることができる。また、グリーンハニカム成形体７０の外径も特に限定されないが、例えば、１０〜３６０ｍｍとすることできる。
図１（ｂ）に示すように、上面７１ａあるいは下面７１ｂにおいて、隔壁７０Ｗにより、大きな開口面積の入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎと、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎよりも小さな開口面積の出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが区画される。入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎは、四角形の角部がさらに直辺により切断された八角形状を有する。１つの入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの周囲には、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの角部を除く４辺を区画する４つの隔壁７０Ｗそれぞれを介して４つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔがそれぞれ隣接している。１つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの周囲には、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの各辺を区画する４つの隔壁７０Ｗを介して４つの入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎがそれぞれ隣接している。なお、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎは正八角形状でなくても良く、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔは正方形状でなくても良い。例えば、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎは一方向に長い八角形状でも良く、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔは長方形状でも良い。また、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎは平行四辺形の角部が直辺で切断された形状の八角形状でも良く、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔは平行四辺形状でも良い。
なお、グリーンハニカム成形体７０の外形形状は円柱体に限定されず、楕円柱、角柱（例えば三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等の正多角柱や、正多角柱以外の三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等）等であっても良いが、本実施形態においては、ハニカム構造体７０が円柱体である場合について説明する。
このようなグリーンハニカム成形体７０は、セラミック組成物を押出成形機により押出成形することにより製造される。この場合、セラミック組成物を調製するために、セラミック原料である無機化合物源粉末と、有機バインダと、溶媒と、必要に応じて添加される添加物を用意する。
無機化合物源粉末は、アルミニウム源粉末、マグネシウム源粉末、ケイ素源粉末およびチタニウム源粉末からなる群から選択される二種以上を含むのもの、又は、炭化ケイ素源粉末、窒化ケイ素源粉末および窒化アルミニウム源粉末のうちいずれか一種以上を含むものが挙げられる。また、製品の耐熱性や機械的強度向上のため、前記無機化合物源粉末に炭素源粉末、ジルコニウム源粉末、モリブデン源粉末およびカルシウム源粉末のうちいずれか一種以上を添加しても良い。特に、アルミニウム源粉末、マグネシウム源粉末、チタニウム源粉末及びケイ素源粉末を含むと耐熱性を向上させることができるので好ましい。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。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。
用意した原料を混練機等により混合して原料混合物を得、得られた原料混合物を隔壁７０Ｗの断面形状に対応する出口開口を有する押出成形機から押し出すことにより、本実施形態に係るグリーンハニカム成形体が製造される。
（超音波封口機）
以下、本実施形態の超音波封口機について説明する。図２に示すように、本実施形態の超音波封口機３００は、超音波信号発信器３１０、超音波振動子部３２０、ホーン部３３０及び封口用治具４００を備える。上記の超音波切断機２００と同様に、超音波信号発信器３１０は、電気的な超音波信号を発信する。超音波振動子部３２０は、超音波信号発信器３１０から供給された電気的な超音波信号を機械的な超音波振動に変換する。ホーン部３３０は、超音波振動子部２２０から供給された超音波振動の振幅を増幅する。封口用治具４００はホーン部３３０から供給された超音波振動により、２０〜４０ｋＨｚ程度の周波数で振動させられる。
以下、本実施形態の超音波封口機について説明する。図２に示すように、本実施形態の超音波封口機３００は、超音波信号発信器３１０、超音波振動子部３２０、ホーン部３３０及び封口用治具４００を備える。上記の超音波切断機２００と同様に、超音波信号発信器３１０は、電気的な超音波信号を発信する。超音波振動子部３２０は、超音波信号発信器３１０から供給された電気的な超音波信号を機械的な超音波振動に変換する。ホーン部３３０は、超音波振動子部２２０から供給された超音波振動の振幅を増幅する。封口用治具４００はホーン部３３０から供給された超音波振動により、２０〜４０ｋＨｚ程度の周波数で振動させられる。
（封口用治具）
以下、本実施形態の封口用治具について説明する。本実施形態では、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎ及び出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを有するグリーンハニカム成形体７０の両端面で同様の態様で封口を行う。まず、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａを封口するための封口用治具について説明する。
以下、本実施形態の封口用治具について説明する。本実施形態では、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎ及び出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを有するグリーンハニカム成形体７０の両端面で同様の態様で封口を行う。まず、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａを封口するための封口用治具について説明する。
図３に示すように、本実施形態の封口用治具４００は、グリーンハニカム成形体７０の封口を行うための封口面４０１ａと、グリーンハニカム成形体７０の端部が嵌合される支持ソケット部４５０を有している。封口面４０１ａには、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに対応した位置に配置され、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎにそれぞれ挿入されることにより、隔壁７０Ｗ同士を溶着させて出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口するための複数の封口用突起４１０ａを備えている。支持ソケット部４５０は、封口するグリーンハニカム成形体７０の直径に対応した円筒状の凹部から成る。支持ソケット４５０の内周面は、グリーンハニカム成形体７０の端部を差し込み易いように、封口面４０１ａから離れるほど支持ソケット部４５０の内径が拡がるような傾斜面４５１が設けられている。
上述した図３の部分Ａに相当する部位を拡大した図４及び図５に示すように、本実施形態の封口用治具４００は、第１実施形態と同様の封口用治具４０の封口面４０１ｃにおいて封口用突起４１０ｃを有する。封口用突起４１０ｃは、四角錐状基部４１６と円錐状先端部４１２とを有している。四角錐状基部４１６は、封口用突起４１０ｃの基部に位置し、封口面４０１ｃから突出している。四角錐状基部４１６は、円錐状先端部４１２よりも頂角が大きい四角錐から相似に縮小した四角錐を取り除いた四角錐台状をなす。円錐状先端部４１２は、封口用突起４１０ｃの先端部であって四角錐状基部４１６の上部に位置する。円錐状先端部４１２は、四角錐状基部４１６の上面に対応した大きさの底面を有する円錐状をなす。円錐状先端部４１２の頂角は、四角錐状基部４１６の四角錐台の側辺がなす頂角よりも小さい。
四角錐状基部４１６は、四角錐台の側面の四角錐側面部４１７と四角錐台の側辺の丸み面取り側辺部４１５を含む。丸み面取り側辺部４１５には、四角錐台の側辺それぞれに対して所定の曲率による丸み面取りがなされている。また、隣接する封口用突起４１０ｃの四角錐状基部４１６同士の谷間には、所定の曲率による丸み面取りがなされた凹部である丸み面取り谷間部４１４を含む。
図５に示すように、封口用突起４１０ｃそれぞれは、その円錐状先端部４１２の頂部それぞれが、グリーンハニカム成形体７０の複数の入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに対応した位置に配置されている。また、封口用突起４１０ｃそれぞれは、その四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５が隔壁７０Ｗに当接する向きに配置されている。四角錐状基部４１６それぞれの大きさは、丸み面取り側辺部４１５を封口面４０１ｃの直上から封口面４０１ｃ上に投影した長さが、グリーンハニカム成形体７０の入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの中心と出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの中心との長さに対応するような大きさとされている。
なお、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂを封口するための封口用治具４００としては、上面７１ａと同様に出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに対応する位置に封口用突起４１０ｃが配置された封口面４０１ｃを有する封口用治具４００が用いられる。
（封口工程）
以下、本実施形態のグリーンハニカム成形体７０の封口工程について説明する。まず、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａの封口工程について説明する。
以下、本実施形態のグリーンハニカム成形体７０の封口工程について説明する。まず、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａの封口工程について説明する。
図６に示すように、グリーンハニカム成形体７０の上面７１ａ側の端部が、超音波封口機３００の封口用治具４００の支持ソケット部４５０に挿入される。封口用治具４００はホーン部３３０からの超音波振動により振動させられる。図７に示すように、封口面４０１ｃの封口用突起４１０ｃの先端が入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに挿入される。入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに対して、封口用突起４０１ｃの円錐状先端部４１２が挿入される。
図８に示すように、封口用突起４１０ｃがさらに入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに挿入されると、図９に示すように、封口用突起４１０ｃの四角錐状基部４１６が入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに挿入される。四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５それぞれは、隔壁７０Ｗに当接させられる。封口用突起４１０ｃは超音波振動により振動させられているため、隔壁７０Ｗは液状化し、それぞれ封口用突起４１０ｃを挿入された４つの入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの中心の封口用突起４１０ｃを挿入されていない出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口するように押し付けられる。
図１０に示すように、封口用突起４１０ｃがさらに入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに挿入されると、図１１に示すように、四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５及び四角錐側面部４１７により液状化されつつ四方向から押圧された隔壁７０Ｗ同士は一体に溶着される。溶着された隔壁７０Ｗの端部は、封口面４０１ｃの丸み面取り谷間部４１４に当接させられ、丸み面取り谷間部４１４の形状に対応した丸み面取りがなされた状態で丸み隔壁接合端部７３が形成され、封口が完了する。これにより、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａでは、その周囲を隔壁７０Ｗを挟んでそれぞれ隣接する４つの入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに囲まれた１つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが封口される。
一方、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂの封口工程については、図１２に示すように、グリーンハニカム成形体７０の下面７１ｂ側の端部が、超音波封口機３００の封口用治具４００の支持ソケット部４５０に挿入される。封口用治具４００はホーン部３３０からの超音波振動により振動させられる。封口面４０１ｃの封口用突起４１０ｃの先端が出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに挿入される。図１３に示すように、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに対して、封口用突起４０１ｃの円錐状先端部４１２が挿入される。
図１４に示すように、封口用突起４１０ｃがさらに出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに挿入されると、図１５に示すように、封口用突起４１０ｃの四角錐状基部４１６が出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに挿入される。四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５それぞれは、隔壁７０Ｗに当接させられる。封口用突起４１０ｃは超音波振動により振動させられているため、隔壁７０Ｗは液状化し、それぞれ封口用突起４１０ｃを挿入された４つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの中心の封口用突起４１０ｃを挿入されていない入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを封口するように押し付けられる。
図１６に示すように、封口用突起４１０ｃがさらに出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに挿入されると、図１７に示すように、四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５及び四角錐側面部４１７により液状化されつつ四方向から押圧された隔壁７０Ｗ同士は一体に溶着される。溶着された隔壁７０Ｗの端部は、封口面４０１ｃの丸み面取り谷間部４１４に当接させられ、丸み面取り谷間部４１４の形状に対応した丸み面取りがなされた状態で丸み隔壁接合端部７３が形成され、封口が完了する。これにより、排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂでは、その周囲を隔壁７０Ｗを挟んでそれぞれ隣接する４つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに囲まれた１つの入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎが封口される。
本実施形態では、ハニカム構造体の製造方法において、柱体の上面７１ａ及び下面７１ｂに互いに隔壁７０Ｗで区画された複数の入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎ及び出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが開口しており、焼成することによりハニカム構造体となるグリーンハニカム成形体７０の隔壁７０Ｗ同士を上面７１ａ及び下面７１ｂで接合することにより入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎ又は出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口する。これにより、隔壁（セル壁）７０Ｗ同士を接合させることによりセルを封口するため、従来の方法のような封口用ペーストが不要となる。さらに、セル壁同士を溶着させることによりセルを封口するため、ハニカム構造体をディーゼル粒子フィルタに用いた場合に、端面における排ガスの流路の入口及び出口を貫通孔の開口面積よりも大きくすることが出来るので、排ガスを供給する側の端面での排ガスの流れの乱れが少なくなり、圧力損失を低減することができる。図１８（ａ）に示すように、従来の封口材７０Ｐにより出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが封口された場合、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａにおいて空気抵抗が大きい欠点がある。一方、図１８（ｂ）に示すように、本実施形態の製造方法により出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが封口された場合、上面７１ａにおけるガスの流路の入口が大きく、封口された隔壁７０Ｗ同士の端部が先端で細くされているため、空気抵抗が極めて低減されるのである。
また、貫通孔の一部を封口されるグリーンハニカム成形体７０は、上面７１ａ又は下面７１ｂにおいて、１つの入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎと、１つの入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの周囲に隔壁７０Ｗを介して隣接した入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎよりも小さい開口面積を有する４つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとを有する。このため、例えばハニカム構造体をディーゼル粒子フィルタに適用した場合に、ディーゼル粒子フィルタの入口側で開口面積の小さい出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口しつつ開口面積の大きい入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを開口させ、出口側で開口面積の大きい入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを封口しつつ開口面積の小さい出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを開口させることにより、入口側が広くなり、煤が溜まった状態での圧力損失も低減することができる。
また、大きい開口面積を有する貫通孔は入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎであり、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの周囲に隣接する小さい開口面積を有する貫通孔は出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔである。そのため、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの一辺置きに出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが隣接することにより、上面７１ａ又は下面７１ｂにおいて、大きさの異なる貫通孔を配列することができる。
また、上面７１ａにおいて、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口し、下面７１ｂにおいて、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを封口する。このため、例えばハニカム構造体をディーゼル粒子フィルタに適用した場合に、ディーゼル粒子フィルタの入口側で開口面積の小さい出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口しつつ開口面積の大きい入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを開口させ、出口側で開口面積の大きい入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを封口しつつ開口面積の小さい出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを開口させることにより、入口側が広くなり、煤が溜まった状態での圧力損失も低減することができる。
また、グリーンハニカム成形体７０の複数の入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎ又は出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに封口用治具４００の封口用突起４１０ｃを挿入することにより、隔壁７０Ｗ同士を上面７１ａ又は下面７１ｂで接合してセルを封口する。これにより、セルの封口を極めて容易に行うことができる。
また、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの封口において、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに四角錐及び四角錐台のいずれかの形状を含む封口用治具４００の封口用突起４１０ｃをその丸み面取り側辺部４１５が丸み面取り側辺部４１５に隣接した隔壁７０Ｗそれぞれに当接するようにしつつ挿入することにより、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口する。これにより、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを容易かつ確実に封口することができる。
また、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎの封口において、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの貫通孔それぞれに四角錐及び四角錐台のいずれかの形状を含む封口用治具４００の封口用突起４１０ｃをその丸み面取り側辺部４１５が入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに隣接した隔壁７０Ｗに当接するようにしつつ挿入することにより、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを封口する。これにより、入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎを容易かつ確実に封口することができる。
〔第２実施形態〕
（グリーンハニカム成形体（角丸四角形セル及び四角形セル））
まず、本発明の第２実施形態において加工の対象となるグリーンハニカム成形体について説明する。図１９（ａ）に示すように、本実施形態に係るグリーンハニカム成形体７０は、例えば、上面７１ａ、下面７１ｂ及び側面７１ｃを有し、上面７１ａ及び下面７１ｂに複数の四角形の角部が丸められた角丸四角形状の貫通孔である入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎと、上記第１実施形態と同様の四角形状の貫通孔である出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが開口している円柱体である。入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎと出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとは、側面７１ｃに沿って上面７１ａから下面７１ｂまで略平行に伸びている。上記第１実施形態と同様に、グリーンハニカム成形体７０は、後で焼成することにより多孔質のセラミックとなる未焼成成形体であり、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎ以外の材質や製法は同様である。また、グリーンハニカム成形体７０の入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎと出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜４００ｍｍとすることができる。
（グリーンハニカム成形体（角丸四角形セル及び四角形セル））
まず、本発明の第２実施形態において加工の対象となるグリーンハニカム成形体について説明する。図１９（ａ）に示すように、本実施形態に係るグリーンハニカム成形体７０は、例えば、上面７１ａ、下面７１ｂ及び側面７１ｃを有し、上面７１ａ及び下面７１ｂに複数の四角形の角部が丸められた角丸四角形状の貫通孔である入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎと、上記第１実施形態と同様の四角形状の貫通孔である出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが開口している円柱体である。入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎと出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとは、側面７１ｃに沿って上面７１ａから下面７１ｂまで略平行に伸びている。上記第１実施形態と同様に、グリーンハニカム成形体７０は、後で焼成することにより多孔質のセラミックとなる未焼成成形体であり、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎ以外の材質や製法は同様である。また、グリーンハニカム成形体７０の入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎと出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、４０〜４００ｍｍとすることができる。
図１９（ｂ）に示すように、上面７１ａあるいは下面７１ｂにおいて、隔壁７０Ｗにより、大きな開口面積の入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎと、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎよりも小さな開口面積の出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔとが区画される。入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎは、四角形の角部が丸面取りを施された角丸四角形状を有する。１つの入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎの周囲には、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎの４辺を区画する４つの隔壁７０Ｗそれぞれを介して４つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔがそれぞれ隣接している。１つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの周囲には、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの各辺を区画する４つの隔壁７０Ｗを介して４つの入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎがそれぞれ隣接している。なお、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎは正方形の角部が丸められたものでなくても良い。例えば、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎは一方向に長い角丸四角形状でも良い。また、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎは平行四辺形の角部が丸められた形状の角丸四角形状でも良い。
（封口工程）
以下、本実施形態のグリーンハニカム成形体７０の封口工程について説明する。本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の封口用治具４００を用いて入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎ及び出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの封口が行われる。まず、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａの封口工程について説明する。
以下、本実施形態のグリーンハニカム成形体７０の封口工程について説明する。本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の封口用治具４００を用いて入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎ及び出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの封口が行われる。まず、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａの封口工程について説明する。
図６に示すように、グリーンハニカム成形体７０の上面７１ａ側の端部が、超音波封口機３００の封口用治具４００の支持ソケット部４５０に挿入される。封口用治具４００はホーン部３３０からの超音波振動により振動させられる。図２０に示すように、封口面４０１ｃの封口用突起４１０ｃの先端が入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎに挿入される。入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎに対して、封口用突起４０１ｃの円錐状先端部４１２が挿入される。
図８に示すように、封口用突起４１０ｃがさらに入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎに挿入されると、図２１に示すように、封口用突起４１０ｃの四角錐状基部４１６が入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎに挿入される。四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５それぞれは、隔壁７０Ｗに当接させられる。封口用突起４１０ｃは超音波振動により振動させられているため、隔壁７０Ｗは液状化し、それぞれ封口用突起４１０ｃを挿入された４つの入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎの中心の封口用突起４１０ｃを挿入されていない出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔを封口するように押し付けられる。
図１０に示すように、封口用突起４１０ｃがさらに入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎに挿入されると、図２２に示すように、四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５及び四角錐側面部４１７により液状化されつつ四方向から押圧された隔壁７０Ｗ同士は一体に溶着される。溶着された隔壁７０Ｗの端部は、封口面４０１ｃの丸み面取り谷間部４１４に当接させられ、丸み面取り谷間部４１４の形状に対応した丸み面取りがなされた状態で丸み隔壁接合端部７３が形成され、封口が完了する。これにより、排ガスの供給側（入口側）となる上面７１ａでは、その周囲を隔壁７０Ｗを挟んでそれぞれ隣接する４つの入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎに囲まれた１つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが封口される。
一方、グリーンハニカム成形体７０を焼成後にディーゼル粒子フィルタとした場合に、排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂの封口工程については、図１２に示すように、グリーンハニカム成形体７０の下面７１ｂ側の端部が、超音波封口機３００の封口用治具４００の支持ソケット部４５０に挿入される。封口用治具４００はホーン部３３０からの超音波振動により振動させられる。封口面４０１ｃの封口用突起４１０ｃの先端が出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに挿入される。図２３に示すように、出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに対して、封口用突起４０１ｃの円錐状先端部４１２が挿入される。
図１４に示すように、封口用突起４１０ｃがさらに出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに挿入されると、図２４に示すように、封口用突起４１０ｃの四角錐状基部４１６が出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに挿入される。四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５それぞれは、隔壁７０Ｗに当接させられる。封口用突起４１０ｃは超音波振動により振動させられているため、隔壁７０Ｗは液状化し、それぞれ封口用突起４１０ｃを挿入された４つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔの中心の封口用突起４１０ｃを挿入されていない入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎを封口するように押し付けられる。
図１６に示すように、封口用突起４１０ｃがさらに入口側八角形セル７０Ｏｃｔｉｎに挿入されると、図２５に示すように、四角錐状基部４１６の丸み面取り側辺部４１５及び四角錐側面部４１７により液状化されつつ四方向から押圧された隔壁７０Ｗ同士は一体に溶着される。溶着された隔壁７０Ｗの端部は、封口面４０１ｃの丸み面取り谷間部４１４に当接させられ、丸み面取り谷間部４１４の形状に対応した丸み面取りがなされた状態で丸み隔壁接合端部７３が形成され、封口が完了する。これにより、排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂでは、その周囲を隔壁７０Ｗを挟んでそれぞれ隣接する４つの出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔに囲まれた１つの入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎが封口される。
本実施形態では、大きい開口面積を有する貫通孔は入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎであり、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎの周囲に隣接する小さい開口面積を有する貫通孔は出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔである。そのため、入口側角丸四角形セル７０ＳＲｉｎの一辺置きに出口側四角形セル７０Ｓｏｕｔが隣接することにより、上面７１ａ又は下面７１ｂにおいて、大きさの異なる貫通孔を配列することができる。
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。例えば、上記実施形態では、封口されたグリーンハニカム成形体７０は、超音波が印加されることにより隔壁７０Ｗ同士が溶着されることにより封口されていたが、本発明の封口されたグリーンハニカム成形体７０は当該態様に限定されない。例えば、本発明の封口されたグリーンハニカム成形体７０は、超音波が印加されることがなく隔壁７０Ｗ同士が圧着されることにより封口されたものも含まれる。また、本発明の封口されたグリーンハニカム成形体７０は、超音波より低い周波数の例えば１ｋＨｚ以下の振動が印加されることにより隔壁７０Ｗ同士が圧着されることにより封口されたものも含まれる。
７０…グリーンハニカム成形体、７１ａ…上面、７１ｂ…下面、７１ｃ…側面、７０Ｏｃｔｉｎ…入口側八角形セル、７０Ｓｏｕｔ…出口側四角形セル、７０ＳＲｉｎ…入口側角丸四角形セル、７０Ｗ…隔壁、７０Ｒ…丸み角部、７３…丸み隔壁接合端部、３００…超音波封口機、３１０…超音波信号発信器、３２０…超音波振動子部、３３０…ホーン部、４００…封口用治具、４０１ｃ…封口面、４１０ｃ，…封口用突起、４１２…円錐状先端部、４１４…丸み面取り谷間部、４１５…丸み面取り側辺部、４１６…四角錐状基部、４１７…四角錐側面部、４５０…支持ソケット部、４５１…傾斜面。
Claims (8)
- 柱体の端面で開口し互いに隔壁で区画された複数の貫通孔の一部が封口されたハニカム構造体の製造方法であって、
グリーンハニカム成形体の前記隔壁同士を前記端面で接合することにより前記貫通孔の一部を封口する封口工程を備え、
前記封口工程で前記貫通孔の一部を封口される前記グリーンハニカム成形体は、
前記端面において、１つの第１の前記貫通孔と、１つの第１の前記貫通孔の周囲に前記隔壁を介して隣接した第１の前記貫通孔よりも小さい開口面積を有する４つの第２の前記貫通孔とを有する、ハニカム構造体の製造方法。 - 第１の前記貫通孔は八角形状であり、第２の前記貫通孔は四角形状である、請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 第１の前記貫通孔は四角形の角部が丸められた角丸四角形状であり、第２の前記貫通孔は四角形状である、請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記封口工程では、一方の前記端面において、第２の前記貫通孔を封口し、他方の前記端面において、第１の前記貫通孔を封口する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記封口工程では、前記グリーンハニカム成形体の複数の前記貫通孔の一部に封口用治具を挿入することにより、前記隔壁同士を前記端面で接合して前記貫通孔を封口する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記封口工程では、第２の前記貫通孔の封口において、第１の前記貫通孔に四角錐及び四角錐台のいずれかの形状を含む前記封口用治具をその側辺が第２の前記貫通孔に隣接した前記隔壁それぞれに当接するようにしつつ挿入することにより、第２の前記貫通孔を封口する、請求項５に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 前記封口工程では、第１の前記貫通孔の封口において、第２の前記貫通孔それぞれに四角錐及び四角錐台のいずれかの形状を含む前記封口用治具をその側辺が第１の前記貫通孔に隣接した前記隔壁に当接するようにしつつ挿入することにより、第１の前記貫通孔を封口する、請求項５又は６に記載のハニカム構造体の製造方法。
- 請求項１〜７のいずれか１項記載の方法により製造されたハニカム構造体。
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