JP2022137989A - ハニカム構造体の製造方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022137989000001
【課題】充填材の充填精度のバラつきを低減できるハニカム構造体の製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明によるハニカム構造体の製造方法は、スリット１２を備えるハニカム構造体素体２を準備する準備工程と、ハニカム構造体素体２の外周面２０に充填材１３を供給し、ハニカム構造体素体２の外周面２０の法線２０ａに対して所定角度だけ傾けた当接部材３の先端部分３ａを外周面２０に所定の力で押し当てつつ、ハニカム構造体素体２を回転させて、当接部材３によりスリット１２に充填材１３を充填し、スリット１２に充填材１３が充填されたハニカム構造体を得る充填工程とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハニカム構造体を製造するためのハニカム構造体の製造方法及び装置に関する。
下記の特許文献１には、ハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上するために側面に開口する１本以上のスリットがハニカム構造部に形成されたハニカム構造体が開示されている。また、耐熱衝撃性を維持しつつ、ハニカム構造体を通過するガスが上記スリットからハニカム構造体の外周側に漏れ出さないようにするために、少なくとも１本のスリットに充填材を充填することが提案されている。特許文献１には、充填材をスリットに充填する方法として、シリンジ又はヘラを用いる方法が開示されている。
特開２０１５－１７４０１１号公報
従来、スリットへの充填材の充填は、シリンジによるか又はヘラによるかに拘わらず、作業者の手作業により行われていた。このため、従来のハニカム構造体の製造方法では、作業者により充填材の充填精度にバラつきが生じることがあった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、充填材の充填精度のバラつきを低減できるハニカム構造体の製造方法及び装置を提供することである。
本発明に係るハニカム構造体の製造方法は、外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、周方向に互いに離間して外周壁から径方向内方に延び、外周壁が開口するように設けられた複数のスリットと、各スリットに充填された充填材とを備えるハニカム構造体を製造するためのハニカム構造体の製造方法であって、スリットを備えるハニカム構造体素体を準備する準備工程と、ハニカム構造体素体の外周面に充填材を供給し、ハニカム構造体素体の外周面の法線に対して所定角度だけ傾けた当接部材の先端部分を外周面に所定の力で押し当てつつ、ハニカム構造体素体を回転させて、当接部材によりスリットに充填材を充填し、スリットに充填材が充填されたハニカム構造体を得る充填工程とを含む。
本発明に係るハニカム構造体の製造装置は、外周壁と、外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、周方向に互いに離間して外周壁から径方向内方に延び、外周壁が開口するように設けられた複数のスリットと、各スリットに充填された充填材とを備えるハニカム構造体を製造するためのハニカム構造体の製造装置であって、スリットを備えるハニカム構造体素体を回転自在に支持する素体支持部と、ハニカム構造体素体の外周面の法線に対して所定角度だけ傾けた当接部材の先端部分を外周面に所定の力で押し当てるための当接部材支持部とを備え、ハニカム構造体素体の外周面に充填材を供給した状態で、当接部材支持部により支持された当接部材の先端部分を外周面に押し当てつつ、素体支持部によりハニカム構造体素体を回転させて、当接部材によりスリットに充填材を充填するように構成されている。
本発明のハニカム構造体の製造方法及び装置によれば、ハニカム構造体素体の外周面に充填材を供給し、ハニカム構造体素体の外周面の法線に対して所定角度だけ傾けた当接部材の先端部分を外周面に所定の力で押し当てつつ、ハニカム構造体素体を回転させて、当接部材によりスリットに充填材を充填し、スリットに充填材が充填されたハニカム構造体を得るので、充填材の充填精度のバラつきを低減できる。
本発明の実施の形態によるハニカム構造体の製造方法によって製造されるハニカム構造体を示す斜視図である。 図１のハニカム構造体を製造するためのハニカム構造体の製造方法を示すフローチャートである。 図２の充填工程を示す説明図である。 図３の充填材がスリットに充填される様子を示す説明図である。 図２の充填工程に用いることができるハニカム構造体の製造装置を示す斜視図である。
本発明は各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
図１は、本発明の実施の形態によるハニカム構造体１の製造方法によって製造されるハニカム構造体１を示す斜視図である。図１に示すハニカム構造体１は、セラミックス製の柱状の部材であり、外周壁１０と、外周壁１０の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセル１１ａを区画形成する隔壁１１とを有している。柱状とは、セル１１ａの延在方向（ハニカム構造体１の軸方向）に厚みを有する立体形状と理解できる。ハニカム構造体１の軸方向長さとハニカム構造体１の端面の直径又は幅との比（アスペクト比）は任意である。柱状には、ハニカム構造体１の軸方向長さが端面の直径又は幅よりも短い形状（偏平形状）も含まれていてよい。
ハニカム構造体１の外形は柱状である限り特に限定されず、例えば、端面が円形の柱状（円柱形状）、端面がオーバル形状の柱状、端面が多角形（四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等）の柱状等の他の形状とすることができる。また、ハニカム構造体１の大きさは、耐熱性を高める（外周壁の周方向に入るクラックを抑制する）という理由により、端面の面積が２０００～２００００ｍｍ2であることが好ましく、５０００～１５０００ｍｍ2であることが更に好ましい。
セル１１ａの延在方向に垂直な断面におけるセルの形状に制限はないが、四角形、六角形、八角形、又はこれらの組み合わせであることが好ましい。これ等のなかでも、四角形及び六角形が好ましい。セル形状をこのようにすることにより、ハニカム構造体１に排気ガスを流したときの圧力損失が小さくなり、触媒の浄化性能が優れたものとなる。
セル１１ａを区画形成する隔壁１１の厚みは、０．１～０．３ｍｍであることが好ましく、０．１～０．２ｍｍであることがより好ましい。隔壁１１の厚みが０．１ｍｍ以上であることで、ハニカム構造体１の強度が低下するのを抑制可能である。隔壁１１の厚みが０．３ｍｍ以下であることで、ハニカム構造体１を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排気ガスを流したときの圧力損失が大きくなるのを抑制できる。本発明において、隔壁１１の厚みは、セル１１ａの延在方向に垂直な断面において、隣接するセル１１ａの重心同士を結ぶ線分のうち、隔壁１１を通過する部分の長さとして定義される。
ハニカム構造体１は、セル１１ａの延在方向に垂直な断面において、セル密度が４０～１５０セル／ｃｍ2であることが好ましく、７０～１００セル／ｃｍ2であることが更に好ましい。セル密度をこのような範囲にすることにより、排気ガスを流したときの圧力損失を小さくした状態で、触媒の浄化性能を高くすることができる。セル密度が４０セル／ｃｍ2以上であると、触媒担持面積が十分に確保される。セル密度が１５０セル／ｃｍ2以下であるとハニカム構造体１を触媒担体として用いて、触媒を担持した場合に、排気ガスを流したときの圧力損失が大きくなりすぎることが抑制される。セル密度は、外周壁１０部分を除くハニカム構造体１の一つの端面部分の面積でセル数を除して得られる値である。
ハニカム構造体１の外周壁１０を設けることは、ハニカム構造体１の構造強度を確保し、また、セル１１ａを流れる流体が外周壁１０から漏洩するのを抑制する観点で有用である。具体的には、外周壁１０の厚みは好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１０ｍｍ以上、更により好ましくは０．１５ｍｍ以上である。但し、外周壁１０を厚くしすぎると高強度になりすぎてしまい、隔壁１１との強度バランスが崩れて耐熱衝撃性が低下することから、外周壁１０の厚みは好ましくは１．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．７ｍｍ以下であり、更により好ましくは０．５ｍｍ以下である。ここで、外周壁１０の厚みは、厚みを測定しようとする外周壁１０の箇所をセルの延在方向に垂直な断面で観察したときに、当該測定箇所における外周壁１０の接線に対する法線方向の厚みとして定義される。
ハニカム構造体１は、セラミックス製であり、導電性を有することが好ましい。ハニカム構造体１は、通電してジュール熱により発熱可能である限り、体積抵抗率については特に制限はないが、０．１～２００Ωｃｍであることが好ましく、１～２００Ωｃｍがより好ましい。本発明において、ハニカム構造体１の体積抵抗率は、四端子法により２５℃で測定した値とする。
ハニカム構造体１の材質としては、限定的ではないが、アルミナ、ムライト、ジルコニア及びコージェライト等の酸化物系セラミックス、炭化珪素、窒化珪素及び窒化アルミ等の非酸化物系セラミックスからなる群から選択することができる。また、炭化珪素－金属珪素複合材や炭化珪素／グラファイト複合材等を用いることもできる。これらの中でも、耐熱性と導電性の両立の観点から、ハニカム構造体１の材質は、珪素－炭化珪素複合材又は炭化珪素を主成分とするセラミックスを含有していることが好ましい。ハニカム構造体１の材質が、珪素－炭化珪素複合材を主成分とするものであるというときは、ハニカム構造体１が、珪素－炭化珪素複合材（合計質量）を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。ここで、珪素－炭化珪素複合材は、骨材としての炭化珪素粒子、及び炭化珪素粒子を結合させる結合材としての珪素を含有するものであり、複数の炭化珪素粒子が、炭化珪素粒子間に細孔を形成するようにして、珪素によって結合されていることが好ましい。ハニカム構造体１の材質が、炭化珪素を主成分とするものであるというときは、ハニカム構造体１が、炭化珪素（合計質量）を、全体の９０質量％以上含有していることを意味する。
ハニカム構造体１が、珪素－炭化珪素複合材を含んでいる場合ハニカム構造体１に含有される「骨材としての炭化珪素粒子の質量」と、ハニカム構造体１に含有される「結合材としての珪素の質量」との合計に対する、ハニカム構造体１に含有される「結合材としての珪素の質量」の比率が、１０～４０質量％であることが好ましく、１５～３５質量％であることが更に好ましい。
隔壁１１は多孔質としてもよい。多孔質とする場合、隔壁１１の気孔率は、３５～６０％であることが好ましく、３５～４５％であることが更に好ましい。気孔率は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
ハニカム構造体１の隔壁１１の平均細孔径は、２～１５μｍであることが好ましく、４～８μｍであることが更に好ましい。平均細孔径は、水銀ポロシメータにより測定した値である。
ハニカム構造体１は、周方向に互いに離間して外周壁１０から径方向内方に延び、外周壁１０が開口するように設けられた複数のスリット１２を備えている。スリット１２は、ハニカム構造体１の一方の端面から他方の端面までハニカム構造体１の軸方向に直線状に延在されている。周方向におけるスリット１２の本数としては、２本以上１２本以下であってもよい。スリット１２の深さは、ハニカム構造体１の軸方向に垂直な断面において、ハニカム構造体１の半径の６０％以下であることが好ましく、１％以上２５％以下がより好ましい。スリット１２の幅は、０．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であってもよい。
スリット１２には、充填材１３が充填されている。充填材１３は、スリット１２の空間の少なくとも一部に充填されていることが好ましい。充填材１３は、スリット１２の空間の５０％以上に充填されていることが好ましく、スリット１２の空間の全部に充填されていることがより好ましい。図１に示す態様では、充填材１３は、スリット１２の空間の全部に充填されており、ハニカム構造体１の両方の端面と一体の平面を形成し、ハニカム構造体１の外周壁１０と一体の曲面を形成している。しかしながら、充填材１３は、ハニカム構造体１の端面よりも軸方向の内側の位置まで充填されていてもよく、ハニカム構造体１の外周壁１０よりも径方向又は幅方向の内側の位置まで充填されていてもよい。
充填材１３は、ハニカム構造体１の主成分が炭化珪素、又は金属珪素－炭化珪素複合材である場合、炭化珪素を２０質量％以上含有することが好ましく、２０～７０質量％含有することが更に好ましい。これにより、充填材１３の熱膨張係数を、ハニカム構造体の熱膨張係数に近い値にすることができ、ハニカム構造体の耐熱衝撃性を向上させることができる。充填材１３は、シリカ、アルミナ等を３０質量％以上含有するものであってもよい。
図示はしないが、セル１１ａの延在方向に帯状に延びる一対の電極層がハニカム構造体１の外周面上に設けられ、それらの電極層上に電極端子を設けることができる。これら電極端子及び電極層を通してハニカム構造体１に電圧を印加して、ハニカム構造体１を発熱させることができる。
電極層に電気を流しやすくする観点から、電極層の体積抵抗率は、ハニカム構造体１の電気抵抗率の１／２００以上、１／１０以下であることが好ましい。
電極層の材質は、導電性セラミックス、金属、又は金属及び導電性セラミックスとの複合材（サーメット）を使用することができる。金属としては、例えばＣｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｉ又はＴｉの単体金属又はこれらの金属よりなる群から選択される少なくとも一種の金属を含有する合金が挙げられる。導電性セラミックスとしては、限定的ではないが、炭化珪素（ＳｉＣ）が挙げられ、珪化タンタル（ＴａＳｉ2）及び珪化クロム（ＣｒＳｉ2）等の金属珪化物等の金属化合物が挙げられる。
電極層を有するハニカム構造体１の製造方法としては、まず、ハニカム乾燥体の側面に、セラミックス原料を含有する電極層形成原料を塗布し、乾燥させて、ハニカム乾燥体の中心軸を挟んで、外周壁の外面上において、セル１１ａの延在方向に帯状に延びるように一対の未焼成電極層を形成して、未焼成電極層付きハニカム乾燥体を作製する。次に、未焼成電極層付きハニカム乾燥体を焼成して一対の電極層を有するハニカム焼成体を作製する。これにより、電極層を有するハニカム構造体１が得られる。
次に、図２は図１のハニカム構造体１を製造するためのハニカム構造体１の製造方法を示すフローチャートであり、図３は図２の充填工程（ステップＳ２）を示す説明図であり、図４は図３の充填材１３がスリット１２に充填される様子を示す説明図である。
図２に示すように、本実施の形態のハニカム構造体１の製造方法は、準備工程（ステップＳ１）及び充填工程（ステップＳ２）を含んでいる。
準備工程（ステップＳ１）は、スリット１２を備えるハニカム構造体素体２（図３参照）を準備する工程である。ハニカム構造体素体２の構成は、スリット１２に充填材１３が充填されていない点を除き、上述のハニカム構造体１の構成と同様である。
充填工程（ステップＳ２）は、図３に示すように、ハニカム構造体素体２の外周面２０に充填材１３を供給し、ハニカム構造体素体２の外周面２０の法線２０ａに対して所定角度だけ傾けた当接部材３の先端部分３ａを外周面２０に所定の力で押し当てつつ、ハニカム構造体素体２を回転させて、当接部材３によりスリット１２に充填材１３を充填し、スリット１２に充填材１３が充填されたハニカム構造体１（図１参照）を得る工程である。ハニカム構造体素体２の外周面２０は、外周壁１０の外表面と理解できる。外周面２０の法線２０ａは、当接部材３のハニカム構造体素体２への当接領域（例えば、線接触領域における）における法線である。
充填工程（ステップＳ２）において、ハニカム構造体素体２の軸方向が水平方向に延びるようにハニカム構造体素体２を支持できる。また、ハニカム構造体素体２の軸中心位置を通る直線（ハニカム構造体素体２の端面の径方向又は幅方向に係る中心位置を通るとともにハニカム構造体素体２の軸方向に延びる直線）を中心に回転可能にハニカム構造体素体２を支持することができる。換言すると、充填工程（ステップＳ２）におけるハニカム構造体素体２の回転軸は、ハニカム構造体素体２と同軸とすることができる。ハニカム構造体素体２の支持には、所定の装置を用いることができる。
軸方向が水平方向に延びるようにハニカム構造体素体２を支持した状態で、そのハニカム構造体素体２の上部に充填材１３を供給することができる。充填材１３の供給位置は、軸方向が水平方向に延びるように支持されたハニカム構造体素体２の頂部（鉛直方向に関して最も高い場所に位置する部分）よりもハニカム構造体素体２の回転方向における下流側の位置、頂部よりも上流側の位置又は頂部の位置とすることができる。ハニカム構造体素体２の上部に供給する際の充填材１３の粘度は、１００～１０００Ｐ（１０～１００Ｐａ・ｓ）とすることが好ましい。この範囲の粘度とすることで、ハニカム構造体素体２の上部で充填材１３をより円滑に広げることができるとともに、ハニカム構造体素体２の上部からの充填材１３の垂れを抑えることができる。
当接部材３としては、ブレード形状であることが好ましい。当接部材３は、ヘラと呼ばれる部材であり得る。当接部材３としては、可撓性を有することが好ましく、例えばショアＡ硬度が５０～９８のウレタン製の部材等を使用することができる。当接部材３の外形は任意であるが、ハニカム構造体素体２の外周面２０上に設けられるスリットの軸方向長さ以上の幅３Ｗを有する当接部材３を用いることができる。好ましくは、ハニカム構造体素体２の軸方向長さと等しい幅を有する。ここで、「等しい」という概念には、厳密に等しいことのみならず、実質的に等しいことも含まれていてよい。当接部材３の長さ３Ｌは例えば３０～７０ｍｍ等とすることができ、当接部材３の厚み３Ｔは例えば３～１５ｍｍ等とすることができる。
先端部分３ａを外周面２０に押し当て可能に当接部材３を支持できる。外周面２０に対して先端部分３ａが近づく方向及び離れる方向に進退可能に当接部材３を支持できる。ハニカム構造体素体２の周方向に係る位置を固定できるとともに、法線２０ａに対する傾斜角度及び外周面２０に対する押し当て力が一定となるように、当接部材３を支持できる。「一定」という概念には、変動が無いことのみならず、変動が所定の範囲内であることも含まれていてよい。当接部材３の支持には、所定の装置を用いることができる。
法線２０ａに対する当接部材３の傾斜角度θ（図４参照）は３０°以上かつ７５°以下であることが好ましい。当接部材３は、ハニカム構造体素体２の回転方向における上流側に位置する上流側端面３ｂを有する。傾斜角度θは、軸方向に沿ってハニカム構造体素体２及び当接部材３を見たときに、上流側端面３ｂと法線２０ａとの間の角度と理解できる。傾斜角度θが３０°以上であると、ハニカム構造体素体２の回転に伴い当接部材３が充填材１３に加える力のうち、充填材１３をスリット１２に押し込もうとする力を十分に確保することができる。一方、傾斜角度θが７５°以下であると、当接部材３が充填材１３に加える力のうち、充填材１３を下流側に移動させようとする力を十分に確保することができる。すなわち、傾斜角度を上記範囲内とすることで、スリット１２への充填材１３の押し込みと下流側への充填材１３の移動とを円滑に行うことができる。傾斜角度θは４５°以上かつ６５°以下であることがより好ましい。
外周面２０への当接部材３の先端部分３ａの押し当て力は１Ｎ以上かつ１５０Ｎ以下であることが好ましい。押し当て力は、先端部分３ａが外周面２０に接触する位置に予めセンサをセットし、充填材１３の充填時と同様に当接部材３をセンサに押し付けた時の測定値とすることができる。押し当て力を測定するためのセンサとしては、例えばプッシュプルゲージ等を用いることができる。押し当て力が１Ｎ以上であると、当接部材３により充填材１３を円滑に移動させやすくなる。また、押し当て力が１５０Ｎ以下であると、当接部材３との接触によりハニカム構造体素体２が損傷する虞が抑制される。すなわち、押し当て力を上記範囲内とすることで、充填材１３の円滑な移動を可能としつつ、ハニカム構造体素体２が損傷する虞を低減できる。押し当て力は１００Ｎ以上かつ１３０Ｎ以下であることがより好ましい。
当接部材３の先端部分３ａを外周面２０に押し当てた状態で、ハニカム構造体素体２を１周以上かつ５０周以下だけ回転させることが好ましい。１周以上であると、充填材１３が十分にスリット１２に充填されやすくなる。一方、５０周を超えても、既に十分な充填材１３がスリット１２に充填されており、スリット１２への充填材１３の充填量の増加が見込めない虞が大きい。ハニカム構造体素体２の回転数は、７周以上かつ２０周以下がより好ましい。
充填工程（ステップＳ２）は、３０ＲＨ％以上の調湿環境下で行うことが好ましい。充填材１３の乾燥を抑え、スリット１２に充填材１３を円滑に充填できるようにするためである。充填材１３の充填時に所定のケース内でハニカム構造体素体２を回転可能に支持し、そのケース内を調湿環境としてもよい。充填工程時の調湿環境は、６０ＲＨ％以上がより好ましく、８０ＲＨ％以上がさらに好ましい。上限としては、特に制限はなく、理論上、１００％以下である。また、充填材１３を充填後、必要に応じて乾燥させてもよい。
ハニカム構造体素体２の回転速度は３０ｒｐｍ以上かつ１２０ｒｐｍ以下であることが好ましい。回転速度が３０ｒｐｍ以上であると、ハニカム構造体素体２を所定の回数だけ回転させる時間を所定時間内に抑えられ、途中で充填材１３の乾燥が進む虞を回避できる。回転速度が１２０ｒｐｍ以下であると、充填材１３がスリット１２に入り込みづらくなる虞を抑えることができる。ハニカム構造体素体２の回転速度は、５０ｒｐｍ以上かつ７０ｒｐｍ以下がより好ましい。
次に、図５は、図２の充填工程（ステップＳ２）に用いることができるハニカム構造体１の製造装置４を示す斜視図である。図５に示す製造装置４は、ハニカム構造体素体２及び当接部材３を支持し、当接部材３によりハニカム構造体素体２のスリット１２に充填材１３を充填しハニカム構造体１を得るための装置である。製造装置４を充填材１３の充填装置と呼んでもよい。
以下、製造装置４の幅方向４Ｗ、奥行方向４Ｄ及び高さ方向４Ｈとの用語を用いて製造装置４の各部を説明することがある。これら幅方向４Ｗ、奥行方向４Ｄ及び高さ方向４Ｈは、互いに交わる方向であり、より具体的には互いに直交する方向であり得る。幅方向４Ｗ及び奥行方向４Ｄが水平方向に沿い、高さ方向４Ｈが鉛直方向に沿うことがある。奥行方向４Ｄに関連して奥及び手前との用語を用いることがある。また、高さ方向４Ｈに関連して上方等の用語を用いることがある。
図５に示すように、製造装置４は、投入部４０、素体支持部４１、軸中心位置調整部４２、充填材供給部４３及び当接部材支持部４５を有している。
投入部４０は、奥行方向４Ｄに係る手前側に配置されている。投入部４０は、支持台４０１及び移動機構４０２を有している。支持台４０１は、ハニカム構造体素体２を支持するための台である。支持台４０１は、ハニカム構造体素体２の軸方向が幅方向４Ｗに沿うようにハニカム構造体素体２を支持できる。移動機構４０２は、高さ方向４Ｈ及び奥行方向４Ｄに移動可能に支持台４０１を支持している。移動機構４０２は、セット位置と充填位置との間で支持台４０１及びハニカム構造体素体２を移動させる。セット位置は、作業者等が支持台４０１にハニカム構造体素体２をセットするための位置である。充填位置は、ハニカム構造体素体２のスリット１２に充填材１３を充填するための位置である。充填位置は、セット位置よりも奥かつ上方の位置であり得る。
素体支持部４１は、投入部４０の奥に配置されており、充填位置にハニカム構造体素体２があるとき、そのハニカム構造体素体２を回転自在に支持するための部分である。素体支持部４１は、一対の第１挟持部４１１、一対の第２挟持部４１２及び駆動部４１３を有している。
第１及び第２挟持部４１１，４１２は、それぞれ、幅方向４Ｗに進退可能に設けられているとともに、回転可能に設けられている。第１挟持部４１１は、第２挟持部４１２とは別個に進退可能及び／又は回転可能に設けられていてよい。第１及び第２挟持部４１１，４１２は、充填位置にハニカム構造体素体２があるとき、セル１１ａの延在方向（軸方向）に係る両側から、そのハニカム構造体素体２を挟持することができる。
第１及び第２挟持部４１１，４１２は、互いに同軸に設けられている。第１挟持部４１１は、第２挟持部４１２よりも小径とされており、ハニカム構造体素体２の径方向中央部を挟持する。第２挟持部４１２は、第２挟持部４１２よりも大径とされており、ハニカム構造体素体の径方向外周部を挟持する。本実施の形態の第２挟持部４１２は、ハニカム構造体素体２と同じ外径を有している。第２挟持部４１２は、充填対象となるハニカム構造体素体２に応じて、異なる外径を有する別の第２挟持部４１２と交換可能とされていてよい。
駆動部４１３は、第１及び第２挟持部４１１，４１２に接続されている。駆動部４１３の駆動力により、第１及び第２挟持部４１１，４１２が幅方向４Ｗに進退されるとともに回転駆動され得る。駆動部４１３の制御により、第２挟持部４１２の挟持圧が切り替え可能とされている。後に説明するように、軸中心位置調整部４２により軸中心位置を合わせる際の第２挟持部４１２の挟持圧は、充填材１３を充填する際の第２挟持部４１２の挟持圧よりも低くてよく、その挟持圧の半分程度（例えば４５％等）であってよい。
軸中心位置調整部４２は、径方向外方から第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２を同時に挟み、第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２の軸中心位置を合わせるための部分である。
本実施の形態の軸中心位置調整部４２は、幅方向４Ｗに互いに離間して配置された一対のワークチャック４２０を有している。各ワークチャック４２０は、幅方向４Ｗに関して、第２挟持部４１２に挟持されたハニカム構造体素体２の軸方向両端に位置するように配置されている。各ワークチャック４２０は、高さ方向４Ｈに互いに近づく方向及び離れる方向に変位可能に設けられた上部４２１及び下部４２２を有している。上部４２１及び下部４２２は、第２挟持部４１２の軸中心位置を中心に高さ方向４Ｈに互いに逆方向かつ同じ量だけ変位可能とされている。また、上部４２１及び下部４２２は、幅方向４Ｗに所定の幅を有している。上部４２１及び下部４２２は、互いに近づいた際に第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２の境界をまたがって第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２を同時に挟むことが可能とされている。上部４２１及び下部４２２の挟持前に第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２の軸中心位置がずれているとき、上部４２１及び下部４２２の挟持により軸中心位置が合う位置までハニカム構造体素体２が高さ方向４Ｈに移動される。上述のように軸中心位置調整部４２により軸中心位置を合わせる際の第２挟持部４１２の挟持圧が低くされることで、高さ方向４Ｈのハニカム構造体素体２の移動がより円滑となる。
充填材供給部４３は、充填位置の上方に配置されており、充填位置にハニカム構造体素体２があるとき、そのハニカム構造体素体２の外周面２０に充填材１３を供給するための部分である。充填材供給部４３は、幅方向４Ｗに互いに離間する複数のノズルを有するノズルヘッド４３０を有しており、幅方向４Ｗ又はハニカム構造体素体２の軸方向に所定の広がりを持って充填材１３を供給できる。
当接部材支持部４５は、充填位置の上方かつ充填材供給部４３の奥に配置されており、充填位置にハニカム構造体素体２があるとき、そのハニカム構造体素体２の外周面２０の法線２０ａに対して所定角度だけ傾けた当接部材３の先端部分３ａをハニカム構造体素体２の外周面２０に所定の力で押し当てるための部分である。
当接部材支持部４５は、当接部材３を支持している。当接部材支持部４５は、高さ方向４Ｈに進退可能に設けられており、降下されることで当接部材３の先端部分３ａをハニカム構造体素体２の外周面２０に押し当てることが可能とされている。当接部材支持部４５による外周面２０への先端部分３ａの押し当て力は調整可能とされていてよい。
当接部材支持部４５は、法線２０ａに対する当接部材３の傾きを調整できるように当接部材３を支持できてよい。法線２０ａに対する当接部材３の傾きを調整できるように、当接部材支持部４５が傾動可能に設けられていてもよい。
当接部材支持部４５は、当接部材取付部４５０及び一対の支持体４５１を有している。当接部材取付部４５０は、当接部材３が着脱可能に取り付けられる部材である。当接部材取付部４５０は、当接部材３が挿通可能な下部開口を有するとともに、幅方向４Ｗに所定の幅を有している。例えば、下部開口に挿通された当接部材３を締結部材（ボルト等）により当接部材取付部４５０に固定する等の方法により、当接部材取付部４５０に当接部材３を取り付けることができる。一対の支持体４５１は、幅方向４Ｗに互いに離間した位置で当接部材取付部４５０をそれぞれ支持している。一対の支持体４５１は、当接部材３の長さ方向に進退可能に当接部材取付部４５０を支持してよい。一対の支持体４５１は、当接部材３の先端部分３ａをハニカム構造体素体２の外周面２０に押し当てるように当接部材取付部４５０を付勢する付勢部材（バネ等）を有していてよい。仮にハニカム構造体素体２の外形にバラツキがあったとしても、当接部材取付部４５０が付勢されることで、より確実に当接部材３の先端部分３ａをハニカム構造体素体２の外周面２０に追従させることができる。
次に、製造装置４の動作について説明する。製造装置４の各部の動作は、各部に設けられたセンサからの信号及び／又は所定のインターフェースを介して作業者等により入力される信号等に基づき行われ得る。製造装置４は、上述のハニカム構造体１の製造方法を実施するように動作し得る。
まず、作業者等は、支持台４０１がセット位置にあるとき、その支持台４０１にハニカム構造体素体２をセットする。このとき、ハニカム構造体素体２は、軸方向が幅方向４Ｗに沿う向きとされている。支持台４０１にハニカム構造体素体２をセットされた後、移動機構４０２により支持台４０１及びハニカム構造体素体２が充填位置まで移動される。
支持台４０１及びハニカム構造体素体２が充填位置まで移動された後、第１挟持部４１１がハニカム構造体素体２を挟持する一方で、支持台４０１がセット位置まで戻される。次に、第２挟持部４１２がハニカム構造体素体２を挟持するとともに、軸中心位置調整部４２による軸中心位置合わせが行われる。すなわち、軸中心位置調整部４２により、径方向外方から第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２が同時に挟まれて、第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２の軸中心位置が合わせられる。軸中心位置合わせが完了した後、第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２から軸中心位置調整部４２が離されるとともに、第２挟持部４１２によるハニカム構造体素体２の挟持圧が高められる。
その次に、充填材供給部４３によりハニカム構造体素体２の外周面２０に充填材１３が供給されるとともに、当接部材支持部４５が降下されて、ハニカム構造体素体２の外周面２０の法線２０ａに対して所定角度だけ傾けた当接部材３の先端部分３ａがハニカム構造体素体２の外周面２０に所定の力で押し当てられる。
その次に、第１及び第２挟持部４１１，４１２が回転駆動される。これに伴い、ハニカム構造体素体２が回転されて、当接部材３によりスリット１２に充填材１３が充填され、スリット１２に充填材１３が充填されたハニカム構造体１が得られる。ハニカム構造体１が得られた後、支持台４０１が充填位置まで移動されて、支持台４０１の上にハニカム構造体１が載置される。その後、第１及び第２挟持部４１１，４１２によるハニカム構造体１の挟持が解放され、支持台４０１及びハニカム構造体１がセット位置に戻されて、作業者等がハニカム構造体１を取り出すことが可能とされる。
本実施の形態のようなハニカム構造体１の製造方法及び製造装置４では、ハニカム構造体素体２の外周面２０に充填材１３を供給し、ハニカム構造体素体２の外周面２０の法線２０ａに対して所定角度だけ傾けた当接部材３の先端部分３ａを外周面２０に所定の力で押し当てつつ、ハニカム構造体素体２を回転させて、当接部材３によりスリット１２に充填材１３を充填し、スリット１２に充填材１３が充填されたハニカム構造体１を得るので、充填材１３の充填精度のバラつきを低減できる。
また、法線２０ａに対する当接部材３の傾斜角度θは３０°以上かつ７５°以下であるので、スリット１２への充填材１３の押し込みと下流側への充填材１３の移動とを円滑に行うことができる。
また、外周面２０への当接部材３の先端部分３ａの押し当て力は１Ｎ以上かつ１５０Ｎ以下であるので、充填材１３の円滑な移動を可能としつつ、ハニカム構造体素体２が損傷する虞を低減できる。
当接部材３の先端部分３ａを外周面２０に押し当てた状態で、ハニカム構造体素体２を１周以上かつ５０周以下だけ回転させるので、充填材１３が充填されていないスリット１２が残る虞を低減しつつ、過剰にハニカム構造体素体２を回転させることを回避できる。
また、充填工程（ステップＳ２）は、３０ＲＨ％以上の調湿環境下で行うので、充填材１３の乾燥を抑え、スリット１２に充填材１３を円滑に充填できる。
また、ハニカム構造体素体２の回転速度は３０ｒｐｍ以上かつ１２０ｒｐｍ以下であるので、充填中に充填材１３の乾燥が進んでしまうことを回避しつつ、充填材１３がスリット１２に入り込みづらくなる虞を低減できる。
また、素体支持部４１が一対の第１挟持部４１１と一対の第２挟持部４１２とを有するので、第２挟持部４１２のみで保持している場合はハニカム構造体１との接触抵抗が弱いため、容易に軸中心位置合わせを行うことができる。加えて第１挟持部４１１によりハニカム構造体１を保持することで接触抵抗が大きくなり、充填動作中にハニカム構造体１の軸中心位置がズレることを抑制できる。
また、軸中心位置調整部４２が径方向外方から第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２を同時に挟み、第２挟持部４１２及びハニカム構造体素体２の軸中心位置を合わせるので、第２挟持部４１２によりハニカム構造体素体２を回転させる際のハニカム構造体素体２のブレを抑え、充填材１３の充填精度のバラつきを低減できる。
また、軸中心位置調整部４２により軸中心位置を合わせる際の第２挟持部４１２の挟持圧は、充填材１３を充填する際の第２挟持部４１２の挟持圧よりも低いので、軸中心位置を合わせる際のハニカム構造体素体２の移動をより円滑とすることができる。
１ ：ハニカム構造体
１０ ：外周壁
１１ ：隔壁
１１ａ ：セル
１２ ：スリット
１３ ：充填材
２ ：ハニカム構造体素体
２０ ：外周面
２０ａ ：法線
３ ：当接部材
３ａ ：先端部分
４ ：ハニカム構造体の製造装置
４１ ：素体支持部
４２ ：軸中心位置調整部
４３ ：充填材供給部
４５ ：当接部材支持部
４１１ ：第１挟持部
４１２ ：第２挟持部

Claims (12)

  1. 外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、周方向に互いに離間して前記外周壁から径方向内方に延び、前記外周壁が開口するように設けられた複数のスリットと、各スリットに充填された充填材とを備えるハニカム構造体を製造するためのハニカム構造体の製造方法であって、
    前記スリットを備えるハニカム構造体素体を準備する準備工程と、
    前記ハニカム構造体素体の外周面に前記充填材を供給し、前記ハニカム構造体素体の外周面の法線に対して所定角度だけ傾けた当接部材の先端部分を前記外周面に所定の力で押し当てつつ、前記ハニカム構造体素体を回転させて、前記当接部材により前記スリットに前記充填材を充填し、前記スリットに充填材が充填されたハニカム構造体を得る充填工程と
    を含む、
    ハニカム構造体の製造方法。
  2. 前記法線に対する前記当接部材の傾斜角度は３０°以上かつ７５°以下である、
    請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
  3. 前記外周面への前記当接部材の先端部分の押し当て力は１Ｎ以上かつ１５０Ｎ以下である、
    請求項１又は２に記載のハニカム構造体の製造方法。
  4. 前記当接部材の先端部分を前記外周面に押し当てた状態で、前記ハニカム構造体素体を１周以上かつ５０周以下だけ回転させる、
    請求項１から３までのいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法。
  5. 前記当接部材は、ブレード形状である、請求項１から４までのいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法。
  6. 前記充填工程は、３０ＲＨ％以上の調湿環境下で行う、
    請求項１から５までのいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法。
  7. 前記ハニカム構造体素体の回転速度は３０ｒｐｍ以上かつ１２０ｒｐｍ以下である、
    請求項１から６までのいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法。
  8. 外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、一方の端面から他方の端面まで延びる流路を形成する複数のセルを区画形成する隔壁と、周方向に互いに離間して前記外周壁から径方向内方に延び、前記外周壁が開口するように設けられた複数のスリットと、各スリットに充填された充填材とを備えるハニカム構造体を製造するためのハニカム構造体の製造装置であって、
    前記スリットを備えるハニカム構造体素体を回転自在に支持する素体支持部と、
    前記ハニカム構造体素体の外周面の法線に対して所定角度だけ傾けた当接部材の先端部分を前記外周面に所定の力で押し当てるための当接部材支持部と
    を備え、
    前記ハニカム構造体素体の外周面に前記充填材を供給した状態で、前記当接部材支持部により支持された前記当接部材の先端部分を前記外周面に押し当てつつ、前記素体支持部により前記ハニカム構造体素体を回転させて、前記当接部材により前記スリットに前記充填材を充填するように構成されている、
    ハニカム構造体の製造装置。
  9. 前記素体支持部は、
    前記セルの延在方向に係る両側から前記ハニカム構造体素体の径方向中央部を挟持するための一対の第１挟持部と、
    前記第１挟持部と同軸に設けられ、前記セルの延在方向に係る両側から前記ハニカム構造体素体の径方向外周部を挟持するための一対の第２挟持部と
    を有している、
    請求項８に記載のハニカム構造体の製造装置。
  10. 前記当接部材は、ブレード形状である、請求項８又は９に記載のハニカム構造体の製造装置。
  11. 前記第２挟持部は、前記ハニカム構造体素体と同じ外径を有しており、
    径方向外方から前記第２挟持部及び前記ハニカム構造体素体を同時に挟み、前記第２挟持部及び前記ハニカム構造体素体の軸中心位置を合わせる軸中心位置調整部
    をさらに備える、
    請求項９又は１０に記載のハニカム構造体の製造装置。
  12. 前記第２挟持部の挟持圧は切り替え可能とされており、
    前記軸中心位置調整部により前記軸中心位置を合わせる際の前記第２挟持部の挟持圧は、前記充填材を充填する際の前記第２挟持部の挟持圧よりも低い、
    請求項１１に記載のハニカム構造体の製造装置。
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