JP4178871B2 - 排気浄化材用基材の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は排気浄化材用基材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧縮自着火式のディーゼル内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ(以下、単に、フィルタと称す)が、特表平8−508199号公報に開示されている。当該公報に記載のフィルタは多孔質材料からなる複数の隔壁によって画成された複数の通路を有するハニカム構造の基材からなる。この基材では、隣接する2つの通路のうち一方の通路では一方のフィルタ端面側の開口が閉塞され、他方の通路では他方のフィルタ端面側の開口が閉塞されるようにして、各通路の開口が閉塞されている。したがって、フィルタに到来した排気ガスは一部の通路に流入し、その後、隔壁を通って残りの通路に流入する。
【0003】
ところで、上記公報では、四角錐状の突起を複数個有する成形器具を、閉塞されるべき通路ではない通路内に各突起が挿入されるように、ハニカム構造の基材の端面に押し付け、これにより、閉塞されるべき通路を画成する隔壁の端部を互いに寄せ集めてこれら隔壁の端部を接続することによって、各通路の開口を閉塞している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報において、基材の端面に押し付けられる成形器具の押付面の面積が基材の端面の面積よりも小さい場合、成形器具を押し付ける領域をずらしながら成形器具を何回も基材の端面に押し付ける必要がある。この場合において、各通路の開口を所望通りの閉塞するためには、成形器具を基材の端面に押し付ける工程毎に成形器具を基材の端面に対して正確に位置決する必要がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、複数の隔壁によって画成された複数の通路を有する基材において、通路を画成する隔壁の端部を互いに寄せ集めてこれら隔壁の端部を接続することによって、通路の開口を確実に所望通りに閉塞することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、1番目の発明では、隔壁によって画成される複数の通路を有する基材であって、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化材に用いられる基材を、該基材の端面の面積よりも小さい作用面積を有し且つ複数の突起を有する成形器具を用いて製造する方法であって、閉塞されるべき通路に隣接する通路内に各突起が挿入されるように成形器具を基材の端面に押し付け、閉塞されるべき通路の開口を画成する隔壁の端部を成形器具の各突起によって互いに寄せ集めて接続する押付工程を、基材の端面に対する成形器具の押付け位置をずらしながら複数回行うことによって、基材を製造する方法において、最初の押付工程では基材の端面の予め定められた領域に成形器具が押し付けられ、残りの各押付工程では成形器具の一部の突起が先の押付工程にて既に突起が挿入された通路内に挿入されるように基材の端面に成形器具が押し付けられる。
【0007】
2番目の発明では、1番目の発明において、残りの各押付工程では、先の押付工程にて既に成形器具が挿入された通路であって既に成形器具が押し付けられた領域の境界線近傍にある通路内に成形器具の一部の突起が挿入されるように基材の端面に成形器具が押し付けられる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図1は、本発明の基材製造方法によって製造される基材を示している。図1において、(A)は基材の端面図であり、(B)はその縦断面図である。基材1は、内燃機関の排気通路内に配置され、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化材、例えば、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタ、或いは、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)を還元浄化するためのNOx触媒の基材として利用される。
【0009】
以下、図1(B)に示したように、図中左側から基材内に排気ガスが流入するものとして、基材の構成について説明する。基材1は、概して、ハニカム構造を有し、複数の隔壁2によって画成される複数の通路3,4を有する。これら通路3,4は互いに平行に延びる。これら通路のうち一部の通路3では、その下流端の開口(以下、出口と称す)がテーパ状の壁(以下、下流側テーパ壁と称す)5によって完全に閉塞されている。一方、残りの通路4では、その上流端の開口(以下、入口と称す)がテーパ状の壁(以下、上流側テーパ壁と称す)6によって完全に閉塞されている。詳細には、これら通路のうち一部の通路3ではその出口が下流側テーパ壁5によって完全に閉塞され、残りの通路4ではその入口が上流側テーパ壁6によって完全に閉塞されている。さらに、詳細には、隣り合う2つの通路のうち一方の通路3ではその出口が下流側テーパ壁5によって完全に閉塞され、他方の通路4ではその入口が上流側テーパ壁6によって完全に閉塞されている。
【0010】
そして、その出口がテーパ壁によって閉塞されている通路を排気ガス流入通路と称し、その入口がテーパ壁によって閉塞されている通路を排気ガス流出通路と称した場合、各排気ガス流入通路3周りには4つの排気ガス流出通路4が配置されており、各排気ガス流出通路4周りには4つの排気ガス流入通路3が配置されている。
【0011】
基材1はコージェライトのような多孔質材料から形成されている。したがって、排気ガス流入通路3内に流入した排気ガスは、図1(B)において矢印で示したように、隔壁2を通って隣接する排気ガス流出通路4に流入する。もちろん、テーパ壁5,6も隔壁2と同じ多孔質の材料から形成されているので、排気ガスは、図2(A)の矢印で示したように、上流側テーパ壁6を通って排気ガス流出通路4に流入し、また、図2(B)の矢印で示したように、下流側テーパ壁5を通って排気ガス流入通路3から流出することもできる。
【0012】
ところで、上流側テーパ壁6は、排気ガス流出通路4の流路断面積が上流へ向かって徐々に小さくなるように、四角錐状に狭まる形状をしている。したがって、4つの上流側テーパ壁6により囲まれて形成される排気ガス流入通路3の入口は、その流路断面積が上流へ向かって徐々に大きくなるように、四角錐状に広がる形状をしている。これによれば、図3(A)に示したように、排気ガス流入通路の入口が構成されている場合に比べて、排気ガスは基材1にスムーズに流入する。
【0013】
すなわち、図3(A)に示した基材では、排気ガス流出通路24の入口が栓26により閉塞される。この場合、30で示したように排気ガスの一部が栓26に衝突するので、基材の圧損が大きくなる。また、栓26近傍から排気ガス流入通路23に流入する排気ガスは、31で示したように入口近傍にて乱流となるので、排気ガスは排気ガス流入通路23に流入しづらくなる。一方、本発明では、図2(A)に示したように、排気ガスは乱流となることなく、排気ガス流入通路3にスムーズに流入する。こうした理由からも、本発明では、基材の圧損は低くなっていると言える。
【0014】
一方、下流側テーパ壁5は、排気ガス流入通路3の流路断面積が下流へ向かって徐々に小さくなるように、四角錐状に狭まる形状をしている。したがって、4つの下流側テーパ壁5により囲まれて形成される排気ガス流出通路4の出口は、その流路断面積が下流へ向かって徐々に大きくなるように、四角錐状に広がる形状をしている。これによれば、図3(B)に示したように、排気ガス流出通路の出口が構成されている場合に比べて、排気ガスは基材1からスムーズに流出する。
【0015】
すなわち、図3(B)に示した基材では、排気ガス流入通路24の出口が栓25により閉塞され、排気ガス流出通路24はその出口まで直線的に延びる。この場合、排気ガス流出通路24の出口から流出した排気ガスの一部が栓24の下流端面に沿って流れるので、排気ガス流出通路24の出口近傍に乱流32が形成される。このように乱流32が形成されると、排気ガスは排気ガス流出通路24から流出しづらくなる。一方、本発明の基材1では、図2(B)に示したように、排気ガスは乱流となることなく、排気ガス流出通路4からスムーズに流出することができる。このため、基材の圧損は低い。
【0016】
なお、本発明のテーパ壁5,6は基材の外側に向かって徐々に狭まる形状であれば、四角錐状以外の形状、例えば、円錐状、または、六角錐状であってもよい。
【0017】
次に、本発明の基材製造方法について説明する。本発明では、始めに、コージェライトなどの多孔質材料から、図4に示したような円筒形のハニカム構造をなす成形体10が押出成形される。成形体10は複数の隔壁2によって画成された断面が略正方形の複数の通路3,4を有する。
【0018】
次いで、本発明では、図5(A)および図5(B)に示した成形器具7が成形体10の端面に押し付けられる。ここで、成形器具7は略四角錐状の突起8を複数個(本実施形態では、4つ)有する。成形器具7は、閉塞されるべき開口を有する通路ではない通路内に、すなわち、開口を閉塞されるべき通路に隣接して該通路を包囲する4つの通路内に各突起8が挿入されるように、成形体10の端面に押し付けられる。このとき、開口を閉塞されるべき通路を画成する隔壁2の端部が突起8によって互いに寄せ集められるようにして変形せしめられ、これら隔壁2の端部同志が接続され、これによって、テーパ壁が形成され、このテーパ壁によって通路の端部の開口が完全に閉塞される。もちろん、こうした工程は、成形体10の両端面に関して行われる。
【0019】
ところで、成形体10の端面に押し付けられる成形器具7の作用面積は、基材1の端面の面積よりも小さい。したがって、本発明では、基材1の端面に対する成形器具7の押付け位置をずらしながら成形器具7を基材1に複数回押し付けることによって、閉塞されるべき全ての通路の開口をテーパ壁によって閉塞するようにしている。
【0020】
すなわち、本発明では、先に、図6で一点鎖線Aで示した成形体10の端面領域に成形器具7を押し付けた場合には、次に、図6で鎖線Bで示した成形体10の端面領域に成形器具7を押し付けるようにしている。すなわち、図7を参照して説明すると、先に図7(A)に示したように成形体10の端面に成形器具7を押し付けた場合には、次に図7(B)に示したように一部の突起8が先の押付工程にて既に突起8が挿入された通路内に挿入されるように成形体10の端面に成形器具7を押し付けるようにしている。
【0021】
詳細には、後の押付工程では、先の押付工程にて既に成形器具7が挿入された通路であって、先の押付工程にて既に成形器具7が押し付けられた領域の境界線近傍にある通路内に一部の突起8が挿入されるように、成形器具7を成形体10の端面に押し付けるようにしている。
【0022】
広く言えば、本発明では、各押付工程にて成形器具7が押し付けられる領域同志が部分的に重なり合うように、成形体10の端面に対する成形器具7の押付け位置をずらしつつ、成形器具7を成形体10の端面に押し付けるようにしている。
【0023】
そして、本発明では、こうした押付工程を繰り返すことによって、閉塞されるべき全ての通路の開口をテーパ壁によって閉塞するようにしている。
【0024】
これによれば、閉塞されるべき通路の開口が確実に閉塞されることとなる。特に、図8に示したように成形器具7を成形体10の端面に押し付ける場合に比べて、本発明によれば、閉塞されるべき通路の開口が確実に閉塞されることとなる。すなわち、図8に示した例では、先に図8(A)に示したように成形体10の端面に成形器具7が押し付けられ、次に図8(B)に示したように成形体10の端面に成形器具7が押し付けられる。ここで、図8に示した例では、各押付工程にて成形器具7が押し付けられる領域同志が重なり合っておらず、単に、隣接しているだけである。したがって、各押付工程において成形器具7の外周部分にて変形せしめられる隔壁2の端部同志が十分に寄せ集められず、図8(B)でXで示したように、通路の閉塞が不十分となる可能性がある。こうしたことから、本発明によれば、図8に示したように成形器具を基材の端面に押し付ける場合に比べて、閉塞されるべき通路の開口が確実に閉塞されることとなる。
【0025】
なお、本発明では、上述した押付工程が繰り返されてテーパ壁によって閉塞されるべき通路の開口全てが閉塞された後、成形体10が乾燥せしめられ、さらに、このように乾燥せしめられた成形体10が焼成せしめられる。斯くして、最終的な基材1が得られる。
【0026】
なお、成形器具を成形体(すなわち、基材)の端面に押し付ける工程は、成形体が乾燥せしめられた後に実行されてもよい。あるいは、成形体が焼成された後に成形体の端部分を軟化し、その後、この軟化せしめられた端部分に成形器具を押し付けるようにしてもよい。なお、この場合には、その後、成形体の端部分が再び焼成される。また、4個の突起を有する成形器具を例にとって説明したが、基材の端面の面積よりも小さい作用面積を有する成形器具であれば、突起の数は4個に限定されない。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、通路を画成する隔壁の端部が十分に互いに寄せ集められてこれら隔壁の端部が接続されるので、基材の通路が確実に所望通りに閉塞される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の基材の端面図であり、(B)はこの基材の縦断面図である。
【図2】(A)は本発明の基材の上流端の拡大図であり、(B)はこの基材の下流端の拡大図である。
【図3】(A)は本発明とは異なる構成の基材の上流端の拡大図であり、(B)は本発明とは異なる構成の基材の下流端の拡大図である。
【図4】(A)は本発明の基材を製造するために用意されるハニカム構造の成形体の端面図であり、(B)はこの成形体の縦断面図である。
【図5】(A)は本発明の基材製造方法にて用いられる成形器具の平面図であり、(B)はこの成形器具の斜視図である。
【図6】本発明の基材製造方法を説明するために用いられる図であり、成形体の端面を示す図である。
【図7】(A)は本発明の基材製造方法において先の成形器具押付工程を示す図であり、(B)は後の成形器具押付工程を示す図である。
【図8】(A)は本発明とは異なる基材製造方法において先の成形器具押付工程を示す図であり、(B)は後の成形器具押付工程を示す図である。
【符号の説明】
1…基材
2…隔壁
3,4…通路
5,6…テーパ壁
7…成形器具
8…突起
10…成形体
Claims (2)
- 隔壁によって画成される複数の通路を有する基材であって、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガス中の成分を浄化するための排気浄化材に用いられる基材を、該基材の端面の面積よりも小さい作用面積を有し且つ複数の突起を有する成形器具を用いて製造する方法であって、閉塞されるべき通路に隣接する通路内に各突起が挿入されるように成形器具を基材の端面に押し付け、閉塞されるべき通路の開口を画成する隔壁の端部を成形器具の各突起によって互いに寄せ集めて接続する押付工程を、基材の端面に対する成形器具の押付け位置をずらしながら複数回行うことによって、基材を製造する方法において、最初の押付工程では基材の端面の予め定められた領域に成形器具が押し付けられ、残りの各押付工程では成形器具の一部の突起が先の押付工程にて既に突起が挿入された通路内に挿入されるように基材の端面に成形器具が押し付けられることを特徴とする製造方法。
- 残りの各押付工程では、先の押付工程にて既に成形器具が挿入された通路であって既に成形器具が押し付けられた領域の境界線近傍にある通路内に成形器具の一部の突起が挿入されるように基材の端面に成形器具が押し付けられることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
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