JP5014440B2 - 角状体のシール装置 - Google Patents

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Description

本発明は、角状体の外周をシールすることができる角状体のシール装置に関するものであり、特に断面が角型のハニカム構造体の外周をシールするに適した角状体のシール装置に関するものである。
自動車等の排気ガス中に含まれる微粒子や有害成分を捕集除去するための排ガスフィルターとして、セラミック製のハニカム構造体が広く用いられている。このフィルターは多孔質の隔壁により区画された多数のガス流通孔を入側端面と出側端面とで互い違いに目封じした構造とし、フィルター内部に導入した排ガスを多孔質の隔壁を通過させ、微粒子を捕集したり隔壁に担持させた触媒により有害成分を分解除去したりするものである。
上記の機能を達成するためには、隔壁がハニカム構造体の内部において欠損していないことが重要である。もし隔壁に欠損部分が存在すると、微粒子や有害成分を含む排ガスが流動抵抗の小さい欠損部分を通じてそのまま排出されてしまうこととなる。しかし隔壁間のピッチは微細であるうえに長手方向の寸法が大きいため、製造工場において外部から隔壁欠損の有無を検査することは容易ではない。
そこで本出願人は、ハニカム構造体を垂直に保持してその下端面から煙を流入させるとともに、ハニカム構造体の上端面と平行にレーザ光線を照射し、ハニカム構造体の上端面から立ち上る煙の濃度をレーザ光線の反射強度によって検出する方法を先に開発した。この検査を行う場合には、ハニカム構造体の内部にのみ煙を流入させ、その他の部分を確実にシールして煙の漏洩を確実に防止することが、検査精度を高めるうえで重要である。
そこで、検査しようとするハニカム構造体と同径のＯリングを流通孔が開口する端面に配設した後、ハニカム構造体を把持した連結金具をボルト等で検査装置の支持体に締め付け、ハニカム構造体をＯリングを介して検査装置の支持体に圧着するシール装置が用いられていた。ところがこの従来のシール装置には、次のような問題があった。
第１にこの従来のシール装置では、Ｏリングとそれを配設するハニカム構造体の端面との寸法ずれの許容範囲が狭く、ハニカム構造体の製品寸法バラツキによっても適正なシールができない場合があった。第２にこの従来のシール装置では、検査速度の向上に対応できなかった。すなわち、セラミックス製のハニカム構造体はその用途の特性上、局所的な高温にさらされるものが多く、熱応力の増大によるクラックの発生を防止するために、複数の角型のセグメントに分割することが行われている。このため検査すべきセグメント数も飛躍的に増加しており、ボルトを締めたり取り外したりしてハニカム構造体を着脱していたのでは作業者の負担が大きいのみならず、検査工程の速度が生産工程の速度に対応することができない。第３に、このようなセグメントは断面が角型であるため、Ｏリングによるシールが容易ではなかった。
さらに本出願人は、ハニカム構造体の周囲を弾性チューブによってシールする装置を開発して特許出願し、特許文献１として公開されている。この特許文献１のシール装置はＯリングの代わりに弾性チューブを用い、空気圧により弾性チューブを膨らませてハニカム構造体に密着させるものである。ところがこのシール装置は角型のハニカム構造体にも対応可能であるが、細長い弾性チューブをハニカム構造体の周囲で膨らませて密着させる構造であるから、シールに時間がかかるうえに、ハニカム構造体と接触する弾性チューブが損傷した場合の交換が容易ではないという問題を残していた。
特開２００３−１８５０３１号公報
したがって本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、角型のハニカム構造体に代表される角状体の外周を、製品寸法バラツキがあっても確実にシールすることができ、しかもシールを迅速に行うことができるうえ、構造が簡単で弾性チューブが損傷した場合の交換を容易に行うことができる角状体のシール装置を提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明の角状体のシール装置は、シール対象物である角状体が挿入される枠体の内周に、角状体の外周長よりも短い内周長を持つ弾性体チューブを配置し、枠体には弾性体チューブの裏面への通気孔を形成するとともにこの通気孔に真空源を接続し、通気孔を通じて弾性体チューブを枠体側に吸着することにより、弾性体チューブの内径を拡大可能としたことを特徴とするものである。なお本発明においては、請求項２のように枠体の通気孔に真空源と加圧空気源とを接続した構造とすることが好ましい。
また本発明においては、請求項３のように枠体がその長手方向の両端にそれぞれ開口部付きの端面板を備えたものであり、請求項４のように弾性体チューブの長手方向の両端部が枠体の両端部で外側に折り返され、折り返し部を端面板により拘束した構造とすることが好ましい。また請求項５のように、端面板の開口部に、角状体の挿入をガイドする傾斜面を形成した構造とすることが好ましい。
さらに請求項６のように、枠体の凹部内面にパンチングメタルが張設されていることが好ましく、請求項７のように、シール対象物である角状体が、セラミック製のハニカム構造体であることが好ましい。
本発明の角状体のシール装置は、枠体の内周に角状体の外周長よりも短い内周長を持つ弾性体チューブを配置し、枠体に形成された通気孔を通じて弾性体チューブを枠体側に吸着することにより、弾性体チューブの内径を拡大可能としたものである。このため角状体を弾性体チューブの内部に挿入したうえで真空を解除すれば、弾性体チューブは復元して角状体の外周に密着してシールを行うことができる。この場合、製品寸法バラツキがあっても確実にシールすることができ、しかもシール速度は迅速である。そのうえ、単一の弾性体チューブを用いているだけであるから構造が簡単で、弾性体チューブの交換も容易に行うことができる。
また請求項２のように枠体の通気孔に真空源と加圧空気源とを接続した構造とすれば、弾性体チューブを空気圧により角状体の外周に強く押し付けることが可能となり、シール性をより高めることができる。また請求項３のように枠体がその長手方向の両端にそれぞれ開口部付きの端面板を備えたものとし、請求項４のように弾性体チューブの長手方向の両端部が枠体の両端部で外側に折り返され、折り返し部を端面板により拘束した構造としておけば、端面板を取り外すだけで弾性体チューブの交換作業を容易に行うことが可能となる。また請求項５のように端面板の開口部に、角状体の挿入をガイドする傾斜面を形成した構造としておけば、角状体の挿入が容易になって作業速度が向上する。さらに請求項６のように、枠体の凹部内面にパンチングメタルを張設しておけば、弾性体チューブの吸着を広い面積で行うことができ、弾性体チューブをより確実に拡大させることが可能となる。
本発明の実施形態を示す縦断面図である。 枠体の概念的な平面図である。 非シール状態における要部の拡大断面図である。 シール状態における要部の拡大断面図である。 本発明のシール装置を角型のハニカム構造体の隔壁検査に用いた例を示す断面図である。 角型のハニカム構造体の上端面の画像を示すイメージ図である。
符号の説明
Ｗ 角状体
１ 枠体
２ 端面板
３ 端面板
４ 開口部
５ 開口部
６ 傾斜面
７ 傾斜面
８ ボルト
９ 基板
１０ 弾性体チューブ
１１ 折り返し部
１２ 折り返し部
１３ 通気孔
１４ 凹部
１５ パンチングメタル
１６ 電磁弁
１７ 真空源
１８ 加圧空気源
１９ 開口
２０ 金網
２１ レーザ光線照射器
２２ カメラ
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態を示す縦断面図であり、図２はその平面図である。これらの図においてＷはシールの対象物である角状体であり、この実施形態ではセラミック製のハニカム構造体のセグメントである。前述したように、このハニカム構造体は多孔質の隔壁により区画された多数のガス流通孔を、入側端面と出側端面とで互い違いに目封じした構造を備えたものである。
１はこのシール対象物である角状体Ｗを挿入することができる大きさの角型の枠体であり、この実施形態では平面視したときに略正方形の枠体である。この枠体１の上下にはそれぞれ端面板２、３が配置されている。これらの端面板２、３は角状体Ｗを挿入できる開口部４、５を備えた平板であり、図１に示されるようにその内周面は角状体Ｗの挿入をガイドする傾斜面６、７となっている。これらの端面板２、３はボルト８によって枠体１と一体化され、基板９上に取り付けられている。
枠体１の内周には、弾性体チューブ１０が配置されている。この弾性体チューブ１０は厚みが例えば１ｍｍ程度の肉薄のもので、図２に示されるように外力が加えられていない状態における内周長は、角状体Ｗの外周長よりも短いものである。具体例を挙げれば、角状体Ｗが３７ｍｍ×３７ｍｍであってその外周長が１４８ｍｍの場合、弾性体チューブ１０を内径４４ｍｍの円筒状とすればその内径は約１３８ｍｍとなり、上記の条件を満たすこととなる。なお、端面板２、３の開口寸法と枠体1の内寸法は、製品挿入で枠体内面に吸着拡大された弾性体チューブ１０と接触しないように十分な寸法差が設定されている。
図１、図３、図４に示されるように、弾性体チューブ１０の長手方向の両端部は、枠体１の上下の両端部で外側に折り返され、折り返し部１１、１２を端面板２，３により挟み付けて拘束している。この拘束はボルト８を緩めて端面板２、３を枠体１から分解することによって解除できるので、弾性体チューブ１０の交換を容易に行うことができる。
図３、図４に拡大して示したように、枠体１には弾性体チューブ１０の裏面への通気孔１３が形成されている。この実施形態では、枠体１の内周面には凹部１４が形成されるとともに、その内面にパンチングメタル１５が張設されている。通気孔１３はこの凹部１４に連通している。図１に示されるように、この通気孔１３には電磁弁１６を介して真空源１７が接続されており、凹部１４及びパンチングメタル１５を通じて弾性体チューブ１０の裏面の空気を吸引することができるようになっている。これにより弾性体チューブ１０は枠体１側に吸着されて図１、図３、図４の状態となる。このようにパンチングメタル１５を用いれば、より広い面積で弾性体チューブ１０を枠体１側に吸着することができる。
角状体Ｗはこのように弾性体チューブ１０の内径が拡大された状態で、枠体１の内部に挿入される。なお前記したように、端面板２、３の開口寸法と、製品挿入で枠体内面に吸着拡大された弾性体チューブ１０の内寸とは、接触しないように十分な寸法差が設定されているため、挿入される角状体Ｗにより、弾性体チューブ１０が損傷することがない。
しかし電磁弁１６を操作して真空を解除すると、内周長が角状体Ｗの外周長よりも短い弾性体チューブ１０はそれ自体の復元力により瞬時に収縮し、図４のように角状体Ｗの周面にぴたりと密着して外周をシールする。通気孔１３に接続された加圧空気源１８から加圧空気を弾性体チューブ１０の裏面に供給すると、空気圧により弾性体チューブ１０は強く角状体の周面に密着され、さらに好ましいシール効果を得ることができる。なお角状体Ｗの製品寸法バラツキがあっても確実にシールすることができる。
図５は本発明のシール装置を角型のハニカム構造体の隔壁検査に用いた例を示す断面図である。この場合には基板９に開口１９を形成してその上面に金網２０を張り、角状体Ｗであるハニカム構造体を金網２０上に垂直に保持する。そして前記のようにハニカム構造体の下部外周をシールしたうえ、金網２０を通じてハニカム構造体の下端面から煙を流入させるとともに、ハニカム構造体の上端に配置したレーザ光線照射器２１によってレーザ光線をハニカム構造体の上端と平行に照射する。
ハニカム構造体の上端面から立ち上る煙の濃度によりレーザ光線の反射強度が変化するため、上方に設置したカメラ２２によってその画像を撮影すると例えば図６のようになる。図６において明るい点はハニカム構造体の隔壁が破損されていることを示すので、隔壁の欠損を容易に検査することが可能となる。しかも本発明のシール装置はシールを瞬時に行うことができ、シールの解除も瞬時に行うことができるので、多数のハニカム構造体を迅速に検査することが可能である。特に電磁弁１６を用いれば自動シールが可能となり、作業員に負担を掛けることなくハニカム構造体の検査を行うことができる。
なお、硬質のハニカム構造体との接触を繰り返すことによって弾性体チューブ１０が損傷する可能性があるが、ボルト８を緩めることによって枠体１から端面板２、３を容易に分離することができるので、枠体１から弾性体チューブ１０を取り外して交換することができる。
以上に説明した本発明の利点を要約すると次のとおりである。
(1)ハニカム構造体のような角状体の外周を、製品寸法バラツキがあっても確実にシールすることができる。
(2)シール及びシール解除を迅速に行うことができるので、高速検査にも対応できる。
(3)単一の弾性チューブを用いているので、構造が簡単である。
(4) 弾性チューブが損傷した場合の交換を容易に行うことができる。

Claims (7)

  1. シール対象物である角状体が挿入される枠体の内周に、角状体の外周長よりも短い内周長を持つ弾性体チューブを配置し、枠体には弾性体チューブの裏面への通気孔を形成するとともにこの通気孔に真空源を接続し、通気孔を通じて弾性体チューブを枠体側に吸着することにより、弾性体チューブの内径を拡大可能としたことを特徴とする角状体のシール装置。
  2. 枠体の通気孔に真空源と加圧空気源とを接続したことを特徴とする請求項１記載の角状体のシール装置。
  3. 枠体がその長手方向の両端にそれぞれ開口部付きの端面板を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の角状体のシール装置。
  4. 弾性体チューブの長手方向の両端部が枠体の両端部で外側に折り返され、折り返し部を端面板により拘束したことを特徴とする請求項３記載の角状体のシール装置。
  5. 端面板の開口部に、角状体の挿入をガイドする傾斜面を形成したことを特徴とする請求項３記載の角状体のシール装置。
  6. 枠体の凹部内面に、パンチングメタルが張設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の角状体のシール装置。
  7. シール対象物である角状体が、セラミック製のハニカム構造体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の角状体のシール装置。
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