JP5407331B2 - セラミックハニカム構造体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

セラミックハニカム構造体の製造方法及び製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、セラミックハニカム構造体の製造方法及び製造装置に関し、詳しくは、セラミックハニカム構造体を所定寸法に切断又は加工する際に発生した切粉や切片を端面及びセルから除去するセラミックハニカム構造体の製造方法及び製造装置に関する。
地域環境や地球環境の保全面から、自動車などのエンジンの排気ガスに含まれる有害物質を削減するため、排気ガス浄化用の触媒コンバータにセラミックハニカム構造体が用いられている。最近は、ディーゼルエンジンからの排気ガスに含まれる黒鉛微粒子などを捕集するために多孔質なセラミックハニカム構造体を用い、このセラミックハニカム構造体のセル開口部の両端を交互に目封じした排気ガス浄化フィルタが使用されてきている。図3(a)及び図3(b)に示すように、セラミックハニカム構造体31は、外周壁36とその内周側に各々直交するセル壁34により形成された多数のセル35を有する。また、自動車の排気ガス中の微粒子を捕集及び浄化するセラミックハニカムフィルタ30は、図3(c)及び図3(d)に示すように、セラミックハニカム構造体31の両端面32a,32bが封止材33a、33bで市松模様に交互に封止してなる。
セラミックハニカム構造体31は、以下のような工程で製造される。(1)セラミック粉末、バインダー等の原料を秤量、混合及び混練を行って坏土を作製する工程、(2)坏土をハニカム形状口金から押し出す工程、(3)押し出した坏土を切断しハニカム構造を有する成形体(以下、単に「成形体」という)を形成する工程、(4)成形体を乾燥及び焼成する工程、(5)成形体の乾燥後、及び／又は成形体の乾燥及び焼成後に、ダイヤモンドカッタやダイヤモンドソー等の研削工具で端面32a，32bを加工して、所定の全長Lを有するセラミックハニカム構造体31を形成する工程、(6)図3(a)に示すセラミックハニカム構造体31の両端面32a，32bのセル35a，35bを各々封止材33a，33bで封止する工程、及び(7)封止材を焼成して図3(c)に示すセラミックハニカムフィルタ30とする工程。なお、封止する工程(6)は、成形体の乾燥後に行っても良いし、成形体の乾燥及び焼成後に行っても良い
セラミックハニカム構造体31を形成する工程(5)において、図4に示すように、端面32a，32bを研削工具で加工したときに切粉や切片40が端面32a，32bと、端面32a，32bの近くのセル壁34に付着してしまう。端面32a，32bやセル35a，35bに付着した切粉や切片は、真空掃除機等を用いて人手によって注意深く除去される。このような人手による方法では、端面から離れたセル内部に付着した切粉や切片は除去することが出来なかった。さらにセラミックハニカム構造体は衝撃に対する強度が比較的低いため、切粉や切片を除去する際に端面のセル壁を損傷させてセル壁が欠損する場合があった。このため、セル壁を損傷させないように細心の注意が必要となり、特に20 cm以上の直径を有する大型のセラミックハニカム構造体31になると、人手による方法では非常に能率が悪かった。
乾燥後のセラミックハニカム構造体のセル内に切粉が残留すると、その後の焼成工程でセル壁と切粉とが固着して、ハニカム構造体の圧力損失が大きくなる。また、焼成後のセラミックハニカム構造体のセル内に切粉が残留すると、その後の触媒担持の際に、触媒を有効に担持させることができない。またセラミックハニカムフィルタとして使用する場合は、その後の封止材を焼成する工程で、セル壁と切粉とが固着して、セラミックハニカムフィルタの圧力損失が大きくなる。
端面32a,32bのセル壁34が損傷してセル壁が欠損すると、セラミックハニカム構造体の強度低下及び信頼性の低下を招く。またセラミックハニカムフィルタとして使用する場合は、封止材をセル内に導入する工程で、封止材が欠損したセル壁を通して隣接するセルにはみ出して、圧力損失が悪化する。
セラミックハニカム構造体の端面に付着した切粉や切片を機械的に除去する方法として、特開平8-117713号は、セラミックハニカム構造体31の端面32aに対向して配置され、端面32aに平行に上下動が可能なブラシ52a付スプレイノズル53aと、端面32aと反対側の端面32bに配置された局所排出集塵ホッパ54aと、セラミックハニカム構造体を載せたテーブルを180°回転が可能にするテーブル台車55aとからなり、ブラシ52a付スプレイノズル53aを上下動させながら、ブラシ52aで端面32aに付着している切粉や切片を浮かせると共にスプレイノズル53aからエアスプレイして切粉や切片を吹き飛ばす機構を有する、図5(a)に示す様なハニカム構造体端面の清掃装置51aを開示している。ここで図5(a)及び後述する図5(b)で、図3とほぼ同一構成のものは同符号で示している。特開平8-117713号は、セラミックハニカム構造体の端面32a(及び32b)に付着した切粉や切片を清掃装置51aにより簡単に除去する事ができ、集塵機54に直結された集塵ホッパ54aにより切粉や切片は外部に飛散することなく回収されるので作業環境の悪化を防止できると記載している。
特開2000-43024号は、図5(b)に示すように、ハニカム構造体31の端面32bのセルにエアーを吹き付けると同時に、端面32aをブラシ52bでブラッシングし、切断により生じた微粉末や端面のバリを除去する切断処理装置51bを開示している。特開2000-43024号は、切断処理装置51bによりハニカム構造体31の端面32aに欠陥等を発生させることなく、端面32aに生じるバリ等を完全に除去できると記載している。
しかしながら、上記特開平8-117713号及び特開2000-43024号に記載の方法では、ハニカム構造体端面32a，32bをエアーブローしながらブラッシングしており、セル壁34が引っ掻かれ損傷してしまうおそれがある。特に近年、排気ガス浄化用の触媒コンバータに用いられる図3(a)に示すようなセラミックハニカム構造体は、コールドスタート時にも触媒の活性化を早めるためにセル壁を0.15 mm以下と薄くして熱容量を小さくしており、また図3(c)に示すようなセラミックハニカムフィルタ30に用いられるセラミックハニカム構造体31は、50〜80％の高い気孔率を有するセル壁34を有している。このような低い熱容量を有するセラミックハニカム構造体や高い気孔率を有するセラミックハニカム構造体のセル壁34は強度が非常に低いため、上記特開平8-117713号及び特開2000-43024号に記載の方法のように、端面32a，32bをブラッシングすると、端面32a，32bのセル壁34が損傷してしまうことがあった。
ブラッシングによる端面近傍のセル壁の損傷を防ぐため、ブラシを使用せずにエアーブローのみで切粉や切片を除去しようとしても、なかなか効率的に除去することができないため、切粉や切片が残留して品質が低下したり、除去するのに長い時間を要するためコスト高になったりするという問題を有していた。
従って本発明の目的は、乾燥後又は焼成後のセラミックハニカム構造体の端面を切断又は研削したときに、端面や端面近傍のセル内に付着した切粉や切片を、端面を損傷させずに効率よく除去することのできるセラミックハニカム構造体の製造方法及び製造装置を提供することにある。
すなわち、セラミックハニカム構造体を製造する本発明の方法は、未焼成又は焼成済みのセラミックハニカム構造体の端面を加工した後、前記端面に対向して設けたスリット幅0.7〜8 mm、スリット長40〜140 mmのスリット状の噴出口を、前記端面に対して相対的に非接触状態で移動しながら、前記噴出口から気体を噴出して端面部に付着している切粉及び／又は切片を清掃する工程を有することを特徴とする。
前記スリット状の噴出口のスリット幅は、前記セラミックハニカム構造体のセルピッチの0.5〜5倍であるのが好ましい。
前記噴出口から圧力(P)0.2〜0.5 MPaの圧縮空気を噴出して清掃するのが好ましい。
前記噴出口と前記端面との間隔(A) は5〜100 mmであるのが好ましい。前記間隔(A) は前記セラミックハニカム構造体の全長(L) の1〜35％であるのが好ましい。
前記噴出口と前記端面との間隔(A)を変更して前記清掃工程を２回以上行うのが好ましい。前記間隔(A)を徐々に短くしながら、前記清掃工程を繰り返すのが好ましい。
前記清掃工程は２回行うのが好ましい。1回目の清掃工程における前記間隔(A)を50〜100 mm、２回目の清掃工程における前記間隔(A)を5〜50 mmであるのが好ましい。
前記セラミックハニカム構造体の一方の端面に気体を噴出して清掃した後、他方の端面に気体を噴出して清掃を行うのが好ましい。
前記端面部に付着している切粉の最大径は1.2 mm以下であるのが好ましい。
前記清掃を行っている端面部とは反対側の端面に対向してフード部を設け、前記フード部から吸引を行いながら清掃を行うのが好ましい。
前記清掃を行っている端面に対向して設けたスリット状の噴出口から噴出する気体の流量Q1(m3/s)と、前記反対側の端面に対向して設けられたフード部から吸引する気体の流量Q2(m3/s)とが、Q1＜Q2の関係を満たすのが好ましい。
前記清掃を行った後、セラミックハニカム構造体の前記セル内に残留する切粉の有無を検査するのが好ましい。
前記未焼成のセラミックハニカム構造体の水分量は0.1〜2％であるのが好ましい。
前記セラミックハニカム構造体の外周面にマスキング部材を配設するのが好ましい。
前記噴出口から噴出される気体の露点温度は10℃以下であるのが好ましい。
前記セラミックハニカム構造体を、ほぼ水平な状態で清掃するのが好ましい。
前記焼成済みのセラミックハニカム構造体の気孔率は50〜80％であるのが好ましい。
本発明のセラミックハニカム構造体の製造装置は、セラミックハニカム構造体の端面に対向して設けたスリット状の噴出口から気体を噴出して前記端面を清掃するセラミックハニカム構造体の製造装置であって、前記セラミックハニカム構造体の両端面を開放すると共に前記セラミックハニカム構造体の外周を把持する取付具と、前記セラミックハニカム構造体の一方の端面に所定の間隔(A)で対向するスリット幅0.7〜8 mm、スリット長40〜140 mmのスリット状の噴出口と、前記噴出口への気体の供給源と、前記噴出口を前記セラミックハニカム構造体の端面に対して相対的に非接触状態で移動できる噴出口移動手段とを備えることを特徴とする。
前記製造装置は、前記噴出口と前記端面との間隔(A)を5〜100 mmに設定できる機構を有するのが好ましい。前記製造装置は、前記噴出口から圧力(P)0.2〜0.5 MPaの圧縮空気を噴出できる機構を有するのが好ましい。
前記製造装置は、前記噴出口のスリット幅が、前記セラミックハニカム構造体のセルピッチの0.5〜5倍であるのが好ましい。前記噴出口のスリット長が前記セラミックハニカム構造体の外径の0.2〜0.5倍であるのが好ましい。
前記製造装置は、前記噴出口と前記端面との間隔(A)を複数段階設定できるのが好ましい。
前記製造装置は、前記ハニカム構造体の一方の端面を清掃した後に他方の端面が清掃できるように、前記ハニカム構造体を180°回転することのできる機構を有するのが好ましい。
前記製造装置は、前記ハニカム構造体の外周面をマスキングする部材を有するのが好ましい。
前記製造装置は、前記噴出口から露点温度が10℃以下の気体を噴出することができるのが好ましい。
前記製造装置は、前記清掃を行う側の端面部とは反対側の端面に対向してフード部を有するのが好ましい。
本発明の方法及び装置により、乾燥後又は焼成後のセラミックハニカム構造体の端面に損傷を与えずに、セル内の切粉や切片を有効に除去することができるので、セラミックハニカム構造体の製造効率を飛躍的に向上させることができるとともに、高い信頼性を有するセラミックハニカムフィルタを製造することができる。
セラミックハニカム構造体の端面の清掃装置を示す模式平面図である。 セラミックハニカム構造体の端面の清掃装置を示す模式正面図である。 図1(b)のB-B断面図である。 スリット状噴出口とセラミックハニカム構造体との関係を示す斜視図である。 スリット状噴出口の移動軌跡の一例を示す正面図である。 スリット状噴出口の移動軌跡の他の一例を示す正面図である。 スリット状噴出口とセラミックハニカム構造体との関係を示す側面図である。 ハニカム構造体の一例を示す正面図である。 ハニカム構造体の一例を示す部分断面図である。 セラミックハニカムフィルタの一例を示す正面図である。 セラミックハニカムフィルタの一例を示す部分断面図である。 研削加工後のハニカム構造体の端面に切粉や切片が付着している様子を示す正面図である 特開平8-117713号に記載のセラミックハニカム構造体端面の清掃装置を示す側面図である。 特開2000-43024号に記載の切断処理装置を示す側面図である。
[1] 製造方法
セラミックハニカム構造体を製造する本発明の方法において、スリット状の噴出口とセラミックハニカム構造体の端面とに所定の間隔(A)を設け非接触状態で噴出口から気体を噴出することにより、噴出口から噴出された気体は、周囲の雰囲気を巻き込んでその流量を増す。その結果、セラミックハニカム構造体の端面からセル内へ流入する気体の流量が増加する。そのため、セラミックハニカム構造体の端面に損傷を生じることなく、端面やセル内に付着した切粉及び／又は切片を確実に除去することが可能となる。また噴出口を端面に対して相対的に移動させながら清掃することで、端面全域に気体を流入させることが可能となる。
特に、セラミックハニカム構造体のセルピッチが狭くなるほど、噴出口から噴出された気体は、セラミックハニカム構造体の端面からセル内へ流入し難くなり、端面やセル内にある切粉や切片が吐き出され難くなるが、本発明の方法により、セラミックハニカム構造体の端面やセル全長にわたって確実に切粉や切片を除去することが可能となる。
焼成されたセラミックハニカム構造体の場合、セル壁は細孔を有するので、噴出口から噴出されセラミックハニカム構造体の端面からセル内へ流入した気体は、セル壁の細孔を通して隣接するセルに流通してしまい、セル内にある切粉や切片が吐き出され難くなる。特に、セル壁の気孔率が50〜80％と高気孔率になるほど顕著となる。しかし、本発明の方法により、セラミックハニカム構造体の端面やセル全長にわたって確実に切粉や切片を除去することが可能となる。
さらに、セラミックハニカム構造体の両方の端面を加工し、両端面部に切粉が付着した状態で、一方の端面に対向して設けた噴出口から気体を噴出することで、一方の端面部に付着していた切粉がセル内を通過して、他方の端面部に付着している切粉に衝突することで、他方の端面部に付着している切粉を効率よく除去することができる。
前記噴出口をスリット幅0.7〜8 mm、スリット長40〜140 mmのスリット状に形成することで、スリット状の噴出口から噴出された気体は、確実にセラミックハニカム構造体の端面からセル内へ流入することができ、端面やセル内にある切粉や切片を効率よく除去することが可能となる。
端面やセル内にある切粉や切片を確実に除去するためには、スリット状の噴出口のスリット幅はセラミックハニカム構造体のセルピッチの0.5〜5倍であるのが好ましく、スリット長はセラミックハニカム構造体の外径の0.2〜0.5倍であるのが好ましい。スリット幅がセラミックハニカム構造体のセルピッチの0.5倍未満、又はスリット長がセラミックハニカム構造体の外径の0.2倍未満であると、気体が噴射される領域がセラミックハニカム構造体の端面に対して狭すぎるため、端面全域を清掃するのに多くの工数及び時間を要する。一方、スリット幅がハニカム構造体のセルピッチの5倍、又はスリット長がハニカム構造体の外径の0.5倍を超えると、噴出口から噴出された気体が周囲の空気を巻き込んで気体の流量を増加させる効果が小さくなる。さらに好ましくは、スリット幅がハニカム構造体のセルピッチの0.8〜3倍、及びスリット長がハニカム構造体の外径の0.25〜0.45倍である。
噴出口から噴出された気体が、周囲の雰囲気を巻き込んで気体の流量を増加させ、セラミックハニカム構造体の端面からセル内へ流入する気体の流量が増加し、確実に端面やセル内にある切粉や切片を除去するためには、噴出口とセラミックハニカム構造体の端面との間隔(A)を5〜100 mmに設定し、噴出口から圧力(P)0.2〜0.5 MPaの圧縮空気を噴出するのが好ましい。前記間隔(A)が5 mm未満の場合、噴出口から噴出された気体は、周囲の雰囲気をほとんど巻き込まないため気体の流量が増加せず、端面やセル内にある切粉や切片が完全に除去されない。一方、前記間隔(A)が100 mmを超えると、噴出口から噴出された気体の流量がセラミックハニカム構造体の端面に到達するまでに低下してしまい、端面やセル内にある切粉や切片が完全に除去されない。気体の圧力が0.2 MPa未満の場合、噴出口から噴出された気体の流量が少ないため、セラミックハニカム構造体の端面やセル内にある切粉や切片が完全に除去されない。一方、0.5 MPaを超える場合、気体の圧力が大き過ぎるためセル壁が破損してしまう場合がある。
噴出口から噴出された気体が、周囲の雰囲気を巻き込んで気体の流量を増加させ、確実に端面やセル内にある切粉や切片を除去するためには、噴出口とセラミックハニカム構造体の端面との間隔(A)がセラミックハニカム構造体の全長(L)の1〜35％であり、噴出口から圧力(P)0.2〜0.5 MPaの圧縮空気を噴出するのが好ましい。前記間隔(A)がセラミックハニカム構造体の全長(L)の1％未満の場合、噴出口から噴出された気体は、周囲の雰囲気をほとんど巻き込まないため気体の流量が増加せず、端面やセル内にある切粉や切片が十分に除去されない。一方、前記間隔(A)がセラミックハニカム構造体の全長(L)の35％を超えると、噴出口から噴出された気体の流量がセラミックハニカム構造体の端面に到達するまでに低下してしまい、端面やセル内にある切粉や切片が完全に除去されない。気体の圧力が0.2 MPa未満の場合、噴出口から噴出された気体の流量が少ないため、セラミックハニカム構造体の端面やセル内にある切粉や切片が完全に除去されない。一方、0.5 MPaを超える場合、気体の圧力が大き過ぎるためセル壁が破損してしまう場合がある。
前記噴出口と前記端面との間隔(A)を変更して、前記端面を複数回清掃することにより、セラミックハニカム構造体の端面やセル内にある切粉や切片が完全に除去することが好ましい。前述したように、噴出口とセラミックハニカム構造体の端面とに所定の間隔(A)を設けることで、噴出口から噴出された気体が周囲の雰囲気を巻き込んで気体の流量を増加させるが、前記間隔(A)の大きさによりセラミックハニカム構造体の端面からセル内へ流入する気体の流量が変化する。従って前記間隔(A)を様々な距離に設定することで、セラミックハニカム構造体の端面からセル内へ流入する気体の流量を変更することができる。つまり、セラミックハニカム構造体の端面に付着した切粉や切片を重点的に除去する場合には、前記間隔(A)を比較的大きく設定しセル内へ流入する気体の流量を少なくし、セル内部に付着した切粉や切片を重点的に除去する場合には、前記間隔(A)を比較的小さく設定しセル内へ流入する気体の流量を多くする。このように間隔(A)を変更して複数回の清掃を行うことで、端面やセル内にある切粉や切片をより効率よく除去することができる。
前記間隔(A)は徐々に短くしながら、複数回の清掃を行うのが好ましい。つまり１回目の清掃時に設定した間隔(A1)、２回目の清掃時に設定した間隔(A2)、３回目の清掃時に設定した間隔(A3)、・・・及びn回目の清掃時に設定した間隔(An)は、A1＞A2＞A3＞・・・＞Anの関係を満たすのが好ましい。特に、製造効率を考慮した場合、前記間隔(A)を変更して２回清掃を行うのが好ましい。このとき、１回目の清掃工程に於ける間隔(A1)は、２回目の清掃工程に於ける間隔(A2)よりも広い（A1＞A2）のが好ましい。１回目の清掃工程で前記間隔(A)を比較的大きく設定することで、端面への流量を増加させ、端面に付着した切粉や切片を除去する粗清掃を行い、２回目の清掃工程で前記間隔(A)を比較的小さく設定しセル内へ流入する気体の流量を多くしてセル内部に付着した切粉や切片を重点的に除去する。このように間隔(A)を変更して複数回の清掃を行うことで、端面やセル内にある切粉や切片をより効率よく除去することができ、仕上げ清掃とすることができる。３回以上の清掃工程を有する場合も同様に、徐々に間隔(A)を狭めながら清掃工程を繰り返すことにより、より効率よく切粉や切片を除去することができる。
前記１回目の清掃時の噴出口と端面との間隔を50〜100 mm、及び前記２回目の間隔を5〜50 mmに設定するのが好ましい。前記1回目の間隔が50 mm未満の場合、噴出口から噴出された気体が、周囲の雰囲気を巻き込んで気体の流量を増加させる効果が小さいので、端面にある切粉や切片を吐き出す効果が小さくなる。一方、1回目の間隔が100 mmを超えると、噴出口から噴出された気体がセラミックハニカム構造体の端面に到達するまでに気体の流量が低下してしまい、端面にある切粉や切片が十分に除去されない。２回目の間隔が5 mm未満の場合、噴出口から噴出された気体は、周囲の雰囲気を巻き込まないため気体の流量が増加せず、セラミックハニカム構造体の端面からセル内へ流入する気体の流量が増加せず、端面やセル内にある切粉や切片を効率よく除去できない。一方、２回目の間隔が50 mmを超えると、端面やセル内に残った微小な切粉や切片が完全に除去しきれず仕上げ清掃とならない。
前記セラミックハニカム構造体の一方の端面に気体を噴出して清掃した後、他方の端面に気体を噴出して清掃を行うのが好ましい。一方の端面を清掃したときに、端面に付着していた切粉や切片がセル内へ流入してセル内に残存した場合でも、その後に他方の端面に気体を噴出させて清掃を行うことにより、セル内に残った切粉を確実に吐き出すことができる。
前記セラミックハニカム構造体内に残留する切粉の有無を検査する工程を有するのが好ましい。セラミックハニカム構造体内に残留する切粉の有無を検査することで、セル内から切粉が確実に除去されたことを確認することができる。セラミックハニカム構造体内に残留する切粉の有無の検査は、例えば、特開2005-274179号等に記載された方法で行うことができる。すなわち、セラミックハニカム構造体の一方の端面から光をあて、他方の端面からセラミックハニカム構造体を透過する光を観察する光透過検査法で行うことができる。セラミックハニカム構造体を透過する光は、直接目視で確認することもできるが、透過した光をカメラで撮影し、その映像でセル内の詰まり等を確認するのが好ましい。撮影した映像から、光が透過していないセル数をカウントして、全セル数に対して光が透過していないセル数の割合で残留する切粉を評価する。この検査においてセラミックハニカム構造体内に切粉が残留していることが確認された場合は、再度清掃を行い、必要に応じて再びセラミックハニカム構造体内に残留する切粉の有無を検査するのが好ましい。
セラミックハニカム構造体中の水分量は0.1％以上であるのが好ましい。水分量が0.1％以上であることで、セラミックハニカム構造体の端面を加工した際、発生した切粉はセラミックハニカム構造体の一方の端面から他方の端面へセル内を通過してセル外へ排出され易くなる。水分量が0.1％未満である場合、セラミックハニカム構造体の端面を加工した際カケが生じ易くなり好ましくない。水分量が1.5％を超えると、切粉が大きくなりやすく、セル内を流通せずセル外へ排出されなくなる。又はセル内に引っかかってセル外へ排出されなくなる可能性もある。セラミックハニカム構造体中の水分量は、さらに好ましくは、0.3〜1.1％である。
一方の端面に対向して設けたスリット状噴出口から気体を噴出し清掃を行う際に、他方の端面に対向してフード部を設け、前記フード部から吸引を行うのが好ましい。前記スリット状噴出口から噴出する気体の流量Q1(m3/s)と、前記フード部の気体の流量Q2(m3/s)が、Q1＜Q2の関係を満たすのが好ましい。前記流量Q1及びQ2が、Q1＜Q2の関係を満たすことで、一方の端面部に付着していた切粉がセル内を通過して、他方の端面部に付着している切粉に衝突し、切粉をセル外部に押し出す効果が大きくなり、他方の端面部に付着している切粉をより効率よく除去することができる。Q2/Q1≧1.1の関係を満たすのがより好ましく、Q2/Q1≧1.3の関係を満たすのがさらに好ましい。
前記端面部に付着している切粉の最大径は1.2 mm以下であるのが好ましい。セラミックハニカム構造体の端面を加工して付着した切粉は、本発明における清掃を行う際、セラミックハニカム構造体の一方の端面から他方の端面へセル内を通過してセル外へ排出される。切粉の最大径がセル内寸法よりも大きい場合、セル内を流通せずセル外へ排出されなくなり、切粉の最大径がセル内寸法と同程度の場合、セル内に引っかかってセル外へ排出されなくなる可能性がある。セル寸法にも依存するが、切粉の最大径が1.2 mm以下であればセラミックハニカム構造体の一方の端面から他方の端面へセル内を通過してセル外へ排出される。切粉の最大径を1.2 mm以下にするためには、加工に使用する砥石の粒度が#200又は#400であるのが好ましい。切粉の最大径は、0.05 mm以上であるのが好ましい。0.05 mm以上の径を有する切粉は、セル内を通過して他方の端面部に付着している切粉に衝突したときに、他方の端面部に付着している切粉をセル外へ排出する効果が大きい。
前記セラミックハニカム構造体の外周面にマスキング部材を配設するのが好ましい。焼成されたセラミックハニカム構造体の外周壁36aは細孔を有するので、外周壁36aのすぐ内側のセル35a，35bでは、この外周壁36aの細孔からエアーが抜けて噴出力が減少してしまう。また、押出し成形後のセラミックハニカム構造体の外周壁近傍に生じるセルの潰れや変形を除去するために、外周壁とその近傍のセル壁を除去加工し、焼成されたセラミックハニカム構造体では、外周部36bのセルの細孔からエアーが抜けて噴出力が減少する。従って、セラミックハニカム構造体の外周面36にマスキング部材を配設することで、外周壁36aや外周部36bのセルの細孔からエアーが抜けて噴出力が減少することを防止して、外周壁近傍のセルを含めて切粉や切片を有効に除去することができる。噴出力の減少を防止するためには、セラミックハニカム構造体の外周面36の60％以上をマスキング部材で覆うのが好ましく、80％以上を覆うのがさらに好ましい。また、マスキング部材がセラミックハニカム構造体に当接した際にセラミックハニカム構造体が欠けたり、傷が付いたりすることを防止するために、マスキング部材がセラミックハニカム構造体と接する部位に、クッション材を配設するのが好ましい。クッション材としては、スポンジ、ウレタン、ゴム等を用いることができる。
噴出口から噴出される気体の露点温度は10℃以下であるのが好ましい。端面からセル内へ流入する気体の水分量が多い場合、気体に含まれる水分によって、端面やセル内にある切粉や切片がセル内に付着しやすくなり、切粉や切片が端面やセル内に残留してしまう。露点温度が10℃以下の気体を用いることで、端面やセル内にある切粉や切片を確実に除去することができる。前記気体の水分含有率は好ましくは0.6％以下（絶対湿度）である。
セラミックハニカム構造体は、ほぼ水平な状態で清掃するのが好ましい。セラミックハニカム構造体をほぼ水平な状態にするためには、ハニカム構造体を外周面で把持するので、端面全体に気体を噴出させることができる。ハニカム構造体をほぼ垂直な状態で清掃するためには、ハニカム構造体を一方の端面で把持する必要があり、ハニカム構造体を載置する際に端面が傷ついたり欠けたりするおそれがある。
セラミックハニカム構造体の端面を清掃した後、セラミックハニカム構造体の端面やセル内に残留する切粉や切片の量は10g以下であるのが好ましい。10g以下であることにより、焼成工程でセル壁と切粉とが固着して、ハニカム構造体の圧力損失が大きくなるのを防ぐ。また触媒を有効に担持させることが可能となる。さらに、セラミックハニカムフィルタとして使用する場合、封止材を焼成する工程で、セル壁と切粉とが固着してセラミックハニカムフィルタの圧力損失が大きくなることを防ぐ。残留する切粉や切片の量は5g以下であるのが好ましい。
本発明の製造方法により、乾燥後又は焼成後のセラミックハニカム構造体の端面の損傷を与えずに、セル内の切粉や切片を効率よく除去することが可能となるが、特にセル壁の厚さが0.15 mm以下のセラミックハニカム構造体や気孔率が50〜80％と大きなセラミックハニカム構造体の場合は、端面のセル壁が損傷しやすいため、本発明の方法を用いることにより大きな効果が得られる。
[2] 製造装置
セラミックハニカム構造体を製造する本発明の装置は、セラミックハニカム構造体の端面に対向して設けたスリット状の噴出口から気体を噴出して前記端面を清掃するセラミックハニカム構造体の製造装置であって、前記セラミックハニカム構造体の両端面を開放すると共に前記セラミックハニカム構造体の外周を把持する取付具と、前記セラミックハニカム構造体の一方の端面に所定の間隔(A)で対向するスリット幅0.7〜8 mm、スリット長40〜140 mmのスリット状の噴出口と、前記噴出口への気体の供給源と、前記噴出口を前記セラミックハニカム構造体の端面に対して相対的に非接触状態で移動できる噴出口移動手段とを備えることを特徴とする。スリット状に形成した噴出口から気体を噴出することで、ハニカム構造体の端面からセル内へ確実に流入することができ、端面やセル内にある切粉や切片を確実に除去することができる。噴出口とセラミックハニカム構造体の端面とに所定の間隔(A)を設けることで、噴出口から噴出された気体は、周囲の雰囲気を巻き込んで気体の流量を増加させ、端面からセル内へ流入する気体の流量が増加する。そのため、端面に損傷を与えることなく端面やセル内にある切粉や切片を除去することが可能となる。また噴出口を端面に対して相対的に移動することで、端面全域に気体を流入させることが可能となる。
端面やセル内にある切粉や切片を除去するのに十分な圧力を維持するためには、噴出口のスリット幅はハニカム構造体のセルピッチの0.5〜5倍であるのが好ましく、スリット長はハニカム構造体の外径の0.2〜0.5倍であるのが好ましい。スリット幅がセラミックハニカム構造体のセルピッチの0.5倍未満、又はスリット長がセラミックハニカム構造体の外径の0.2倍未満であると、気体が噴射される領域がセラミックハニカム構造体の端面に対して狭すぎるため、端面全域を清掃するのに多くの工数及び時間を要する。一方、スリット幅がハニカム構造体のセルピッチの5倍、又はスリット長がハニカム構造体の外径の0.5倍を超えると、噴出口から噴出された気体が周囲の空気を巻き込んで気体の流量を増加させる効果が小さくなる。さらに好ましくは、スリット幅がハニカム構造体のセルピッチの0.8〜3倍、及びスリット長がハニカム構造体の外径の0.25〜0.45倍である。
[3] セラミックハニカム構造体
セラミックハニカム構造体の材質はどのようなものでも良い。コーディエライト、アルミナ、ムライト、窒化珪素、サイアロン、炭化珪素、チタン酸アルミニウム、窒化アルミニウム、LAS等の少なくとも1種以上を含むものが好ましく、2種以上を複合化しても良い。中でも気孔率が50〜80％であるコーディエライトを主結晶とするセラミックハニカム構造体は多孔質であるために強度が弱く、本発明の方法や装置が特に有効である。
[4] 実施の態様
以下、本発明の実施の態様を図面に基づき詳細に説明する。
図1(a)〜図1(c)に、ハニカム構造体の端面を清掃するための本発明の製造装置(以下、単に「装置」という)10を示す。装置10は、セラミックハニカム構造体31の両方の端面32a，32bを開放すると共に外周壁36の外周面を把持する取付具11と、把持したセラミックハニカム構造体31の端面32aに所定の間隔Aで対向するスリット幅0.7〜8 mm、スリット長40〜140 mmのスリット状の噴出口12と、この噴出口12への圧縮空気Pの供給源13と、噴出口12をセラミックハニカム構造体31の端面32aに対して相対的に移動できる噴出口移動手段14と、噴出口12の反対側に設けた集塵装置15とを備えている。噴出口12は端面32aに対して相対的に移動手段14で移動しつつ噴出口12から気体を噴出することができる。
取付具11は、装置10の架台11a上に設けられ、取り外し及び取り付け時は原位置にセラミックハニカム構造体31を後退させ、清掃時はセラミックハニカム構造体31を前進できるようにしたスライド11bと、このスライド11b上に設けられ、一方の端面32aと他方の端面32bの双方を反転して清掃できるようにしたロータリーアクチェータ11cと、このロータリーアクチェータ11c上に設けられ、セラミックハニカム構造体31の双方の端面32a，32bを開放すると共に外周面36を把持する空圧シリンダ11dとを備えている。セラミックハニカム構造体31の外周面36は上下のクランプ11g，11hで把持される。クランプ11g，11hは、セラミックハニカム構造体31の下側に位置する2箇所のクランプ11hと、上側に位置する1箇所のクランプ11gとからなる。クランプ11g，11hがセラミックハニカム構造体に接する面は、クランプ力がセラミックハニカム構造体の外周面に局部的に作用することを避けるために、セラミックハニカム構造体の外周面に合わせた半円弧状の形状を有している。なお、各クランプ11g，11hにマスキング部材11e，11fを設置して、マスキング部材11e，11fを介してクランプ11g，11hにより把持することもできる。ここで、マスキング部材11eは上側クランプ11gに、マスキング部材11fは下側クランプ11hにそれぞれ固定された金属製で、セラミックハニカム構造体の外周面に合わせた半円弧状の形状を有している。マスキング部材11eと11fはセラミックハニカム構造体の外周面の80％を覆っている。図示はしないが、マスキング部材11e，11fがセラミックハニカム構造体の外周面と接する部位にはスポンジを配設している。
噴出口12は、箱体12aの一端にスリット幅0.7〜8 mm、スリット長40〜140 mmのスリット状に形成され、噴出口12と端面32aとの間隔(A)を5〜100 mmに設定することが可能である。
噴出口12と端面32aとの間隔(A)は、2段階に設定し、図2(d)に示すように1段階目の間隔(A1)を50〜100 mm、2段階目の間隔(A2)を5〜50 mmとなるよう、後述する噴出口移動手段14によって高精度に位置決めすることができる。なお、噴出口12と端面32aとの間隔(A1、A2)は、2段階に限らず、必要に応じて3段階以上にも設定できる。
図1(c)に示すように、噴出口12はセラミックハニカム構造体31のセルピッチpの0.5〜5倍のスリット幅Wx、及び端面32a(32b)の外径Dの0.2〜0.5倍のスリット長Wyを有することができる。
噴出口12への気体の供給源13で、圧力Pが0.2〜0.5 MPaの圧縮空気を空気圧縮機で発生させ、配管を介して箱体12aに供給する。箱体12aに接続される配管にはミストセパレータ(図示せず)が設けられており、供給する気体の露点温度を4℃以下に設定している。
図1(a)及び図1(b)に示すように、噴出口移動手段14は、装置10の架台14a上に設けられ、端面32aに対して噴出口12をZ軸方向に移動できるようにしたサーボアクチュエータ14zと、サーボアクチュエータ14z上から張り出して設けられ、端面32aに対して噴出口12をY軸方向に移動できるようにしたラックピニオンギヤモータ14yと、ラックピニオンギヤモータ14yのラック上部に設けられ、端面32aに対して噴出口12をX軸方向に移動できるようにしたサーボアクチュエータ14xとを備えている。サーボアクチュエータ14xは±0.05 mm以下の位置繰り返し精度を有し、噴出口12と端面32a(32b)との間隔(A)を高精度に決めることができる。
集塵装置15は、噴出口12の反対側の端面32bを覆って設けられたフード15aと、このフード15aに接続される排気ブロア(図示せず)とを備えている。フード15aは、清掃時に前進し、セラミックハニカム構造体31を取り外し及び取り付け時に後退する空圧シリンダ15bを備えている。
セラミックハニカム構造体31の端面32aの清掃は、図1(a)〜図1(c)に示す装置10により以下のようにして行なわれる。
(1)取付具11へのセラミックハニカム構造体31の取り外し及び取り付け
取付具11が原位置に後退し、マスキング部材11eが固定された上側クランプ11gが上昇した位置で、セラミックハニカム構造体31の取り外し及び取り付けを行う。次に起動押釦を操作して、以下(2)〜(4)により自動的に清掃を行う。
(2) 取付具11の清掃位置への前進
取付具11が清掃位置に前進して停止した後、集塵装置15のフード15aが図1(a)及び図1(b)で左方に前進し、セラミックハニカム構造体31の端面32bを覆った後、排気ブロア(図示せず)が作動する。
(3) セラミックハニカム構造体11の端面の清掃
噴出口12を、セラミックハニカム構造体31の一方の端面32aに対してX軸、Y軸、及びZ軸方向に移動しつつ気体を噴出して端面32aの清掃を行う。図1のサーボアクチュエータ14zが作動すると、噴出口12と端面32aとの図2(d)に示す第1段階目の間隔(A1)が50〜100 mmとなるように移動する。噴出口12は、セラミックハニカム構造体の直径DをY軸方向に複数分割(図2では4分割)した1番目の範囲である位置に移動する。ここで、セラミックハニカム構造体の直径DをY軸方向に何分割の範囲とするかは、噴出口12の長さWyに応じて決める。次に、噴出口12から圧力P1の圧縮空気の噴出を開始する。同時に、図1のサーボアクチュエータ14xが作動し、噴出口12を図2(b)に示すように、上記1番目の範囲をX1方向に移動しつつ、切粉や切片を吹き飛ばす。切粉や切片はセル内を通過して反対側の端面から集塵装置15で集塵される。次に、図1のラックピニオンギヤモータ14yを作動させて噴出口12を2番目の範囲であるY1方向に早送りした後、再び図1のサーボアクチュエータ14xを作動させ、噴出口12をX2方向に移動させる。同様にして噴出口12をX2→Y2(3番目の範囲)→X3→Y3(4番目の範囲)→X4→Y4と移動させる。これにより、端面32aとセル35a，35bの全体が粗く清掃される。ロータリーアクチェータ11cを作動させてセラミックハニカム構造体31を反転させ、他方の端面32bに対しても同様に清掃を行う。
(4) セラミックハニカム構造体11の端面の仕上げ清掃
噴出口12を、噴出口12と端面32aとの図2(d)に示す第2段階目の間隔(A2)が5〜50 mmとなるように移動し、噴出口12から圧力P1の圧縮空気の噴出を開始して、噴出口12を、図2(b)に示すX1→Y1→X2→Y2→X3→Y3→X4→Y4と移動させる。これにより、外周壁31a近傍のセルを含めて、端面32aとセル35a(35b)の全体が、切粉や切片が残ることなく仕上げ清掃される。次にロータリーアクチェータ11cを作動させてセラミックハニカム構造体31を反転させ、他方の端面32bに対しても同様に清掃を行う。
参考例1
カオリン、タルク、シリカ、アルミナ等の粉末を調整して、得られた質量比で、48〜52％のSiO2、33〜37％のAl2O3、12〜15％MgOを含むようなコージェライト生成原料粉末に、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のバインダー、潤滑剤、造孔材としてグラファイトを添加し、乾式で十分混合し、水を添加し混練を行って可塑化したセラミック杯土を作製した。この坏土を押出し成形しハニカム状の成形体を得た。この成形体は、焼成後、コージェライト質となり、外径260 mm、隔壁厚0.3 mm、気孔率65％、平均細孔径20μm、セルピッチ1.5 mmのセラミックハニカム構造体となるものである。この成形体を乾燥させ、端面32aと端面32b間の全長(L)が320 mmとなるように、ダイヤモンドカッタで研削加工し、乾燥後のセラミックハニカム構造体を得た。研削加工後の端面32a，32bとセル35a，35bには切粉や切片がたくさん付着していた。
図1に示したセラミックハニカム構造体の端面を清掃する装置10で、乾燥後のセラミックハニカム構造体31の端面とセル内に付着した切粉や切片の清掃を行った。装置10の噴出口12を直径6 mmの円形に変更し、噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A)を表1に示すように設定した。乾燥後のセラミックハニカム構造体31の一方の端面32aに、噴出口12から0.5 MPa及び露点温度が4℃の圧縮空気を噴出すると同時に、反対側の端面から集塵装置15で集塵して清掃を行った。噴出口12は、まず端面の直径DをY軸方向に7分割したうちの1番目の範囲を、端面に対してX軸方向に相対的に移動させて清掃し、次いで噴出口を2番目の範囲に移動させて同様に清掃し、7番目の範囲まで同様にして清掃を行った。次に、乾燥後のセラミックハニカム構造体31を反転させて他方の端面32bにおいても同様に清掃を行った。噴出口から噴出する気体の流量Q1(m3/s)に対するフード部から吸引する気体の流量Q2(m3/s)の比Q2/Q1は1.0であった。
清掃後、[I]端面32a,32bとセル35a,35b内の切粉と切片の付着状況、及び[II]端面32a,32bの損傷状況を評価した。なお、[I]の切粉と切片の付着状況は、光透過検査により切粉が残留したセル数をカウントし以下の基準で評価した。
◎・・・切粉が残留したセル数が全セルの0.05％以下
○・・・切粉が残留したセル数が全セルの0.05％超0.1％以下
△・・・切粉が残留したセル数が全セルの0.1％超0.015％以下
×・・・切粉が残留したセル数が全セルの0.15％超
また、[II]の端面の損傷状況は、以下の基準で評価した。
◎・・・セル壁にカケや損傷がない
○・・・セル壁に微小なカケや損傷はあるが実使用上問題のない
△・・・セル壁にカケや損傷はあるが実使用上問題のない
×・・・セル壁にカケや損傷があり使用できない
その結果を表2に示す。
参考例2
乾燥後のセラミックハニカム構造体をダイヤモンドカッタで研削加工する代わりに、粒度#200の砥石で研削加工した以外は参考例1と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
参考例3
粒度#200の砥石の代わりに粒度#400の砥石で研削加工し、噴出口の気体の流量に対するフード部の気体の流量の比Q2/Q1を表1に示すように変更した以外は参考例2と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す
参考例4及び参考例5
噴出口12の直径及び噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A)を表1に示すように変更した以外は参考例3と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例6
噴出口12の形状を、スリット幅Wx 0.7 mm及びスリット長Wy 40 mmのスリット状に変更し、噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A)を15 mm(成形体の全長の5％) とした以外は実施例1と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例7
乾燥後のセラミックハニカム構造体をダイヤモンドカッタで研削加工する代わりに、粒度#200の砥石で研削加工し、噴出口の気体の流量に対するフード部の気体の流量の比Q2/Q1を表1に示すように変更した以外は実施例6と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例8〜実施例11
粒度#200の砥石の代わりに粒度#400の砥石で研削加工し、噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A)、噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力、及び噴出口の気体の流量に対するフード部の気体の流量の比Q2/Q1を表1に示すように変更した以外は実施例6と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例12
噴出口12の形状を、スリット幅Wx 3.0 mm及びスリット長Wy 80 mmのスリット状に変更し、噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更し、端面の直径DをY軸方向に4分割して清掃した以外は実施例11と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例13
噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A1)を45 mmで１回目の清掃を行った後、間隔(A2)を5 mmに変更し２回目の清掃を行った以外は実施例12と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例14
噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A1)及び噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表１に示すように変更した以外は実施例12と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例15〜実施例17
１回目の清掃と２回目の清掃の、噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A1，A2)、及び噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更した以外は実施例13と同様にしてセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例18
参考例1と同様に成形したハニカム状の成形体を乾燥後、コージェライト質となるよう1420℃で焼成を行い、外径260 mm、隔壁厚0.3 mm、気孔率65％、平均細孔径20μm及びセルピッチ1.5 mmのセラミックハニカム構造体を得た。焼成後のセラミックハニカム構造体の端面32aと端面32b間の全長(L)が320 mmとなるように、粒度#200の砥石で研削加工した。加工後の端面32a，32bとセル35a，35bには切粉や切片がたくさん付着していた。
噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を0.3 MPaとした以外は実施例7と同様にして、セラミックハニカム構造体の清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例19
セラミックハニカム構造体を粒度#400の砥石で研削加工した以外は実施例18と同様に焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例20
セラミックハニカム構造体を粒度#600の砥石で研削加工した以外は実施例18と同様に焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例21
セラミックハニカム構造体の外周面36を把持するクランプに、セラミックハニカム構造体の外周の80%を覆う金属製で内周にスポンジを配設したマスキング部材を配した以外は、実施例19と同様に焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例22
噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A)を表1に示すように変更した以外は実施例20と同様にして焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例23
噴出口12の形状を、スリット幅Wx 3.0 mm及びスリット長Wy 80 mmのスリット状に変更し、噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更し、端面の直径DをY軸方向に4分割して清掃した以外は実施例22と同様にして焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例24
噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A1)を45 mmで１回目の清掃を行った後、間隔(A2)を5 mmに変更し２回目の清掃を行った以外は実施例23と同様にして焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例25
セラミックハニカム構造体の外周面36を把持するクランプに、セラミックハニカム構造体の外周の80%を覆う金属製で内周にスポンジを配設したマスキング部材を配し、噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更した以外は、実施例24と同様に焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例26
噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A1)、及び噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更した以外は実施例23と同様にして焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例27
噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A1)、及び噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更した以外は実施例24と同様にして焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例28
セラミックハニカム構造体の外周面36を把持するクランプに、セラミックハニカム構造体の外周の80%を覆う金属製で内周にスポンジを配設したマスキング部材を配し、噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更した以外は、実施例27と同様に焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例29
セラミックハニカム構造体の外周面36を把持するクランプに、セラミックハニカム構造体の外周の80%を覆う金属製で内周にスポンジを配設したマスキング部材を配し、噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更した以外は、実施例26と同様に焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例30
噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更した以外は、実施例28と同様に焼成済みセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例31
参考例1と同様に成形したハニカム状の成形体を乾燥後、外周壁とその近傍のセル壁を除去加工し、コージェライト質となるよう1420℃で焼成を行い、外径250mm、隔壁厚0.3mm、気孔率65%、平均細孔径20μm及びセルピッチ1.5mmで、外周部にほぼ軸方向に延びる凹溝を有するセラミックハニカム構造体31を得た。このセラミックハニカム構造体31の端面32aと端面32bを、その間の全長(L)が320mmとなるように、粒度#200の砥石で研削加工した。加工後の端面32a，32bとセル35a，35bには切粉や切片がたくさん付着していた。
得られた加工済みのセラミックハニカム構造体31の清掃を実施例18と同様にして行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例32
セラミックハニカム構造体の外周面36を把持するクランプに、セラミックハニカム構造体の外周の80%を覆う金属製で内周にスポンジを配設したマスキング部材を配した以外は、実施例31と同様に加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例33
噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A)を表1に示すように変更した以外は実施例32と同様にして加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例34
噴出口12の形状を、スリット幅Wx 3.0 mm及びスリット長Wy 80 mmのスリット状に変更し、噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更し、端面の直径DをY軸方向に4分割して清掃した以外は実施例33と同様にして加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例35
噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A1)を45 mmで１回目の清掃を行った後、間隔(A2)を5 mmに変更し２回目の清掃を行った以外は実施例34と同様にして加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例36〜実施例42
セラミックハニカム構造体の外周面36を把持するクランプに、セラミックハニカム構造体の外周の80%を覆う金属製で内周にスポンジを配設したマスキング部材を配し、間隔(A1)、間隔(A2)、及び噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力P1及びP2を表1に示すように変更した以外は、実施例35と同様に加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例43
噴出口12の形状を、スリット幅Wx 8.0 mm及びスリット長Wy 140 mmのスリット状に変更し、噴出口12と端面32a，32bとの間隔(A)、及び噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力を表1に示すように変更し、端面の直径DをY軸方向に2分割して清掃した以外は実施例32と同様にして加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例44
噴出口12の形状を、スリット幅Wx 1.0 mm及びスリット長Wy 70 mmのスリット状に変更し、間隔(A1)、間隔(A2)、及び噴出口12から噴出する圧縮空気の圧力P1及びP2を表1に示すように変更した以外は実施例36と同様にして加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
実施例45
噴出口12の形状を、スリット幅Wx 5.0 mm及びスリット長Wy 110 mmのスリット状に変更した以外は実施例44と同様にして加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
比較例1
噴出口12の形状を、スリット幅Wx 0.7 mm及びスリット長Wy 40 mmのスリット状に変更し、噴出口に長さ20 mm及び直径0.5 mmの樹脂製のブラシを付け、噴出口の気体の流量に対するフード部の気体の流量の比Q2/Q1を表1に示すように変更した以外は実施例31と同様にして加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行い、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
比較例2
図5(a)に示すような、特開平8-117713号に記載のブラシ52a付きスプレイノズル53a及び局所排出集塵ホッパ54aを用いた以外は比較例1と同様にして加工済みのセラミックハニカム構造体の作製及び清掃を行った。ブラシ52a付きスプレイノズル53aは、セラミックハニカム構造体31の端面32aに対向して配置され、かつ端面32aに平行に上下動が可能な機構を有し、ブラシ52aは長さ30 mm及び直径0.1 mmの樹脂製であり、スプレイノズル53aは幅10 mm及び長さ260 mmであった。ブラシ52a付きスプレイノズル53aは本発明の噴出口12の代わりに取り付け、局所排出集塵ホッパ54aは端面32aの反対側に本発明の集塵装置15の代わりに取り付けた。ブラシ52a付スプレイノズル53aを上下動させ、ブラシ52aで端面32aに付着している切粉や切片を浮かせると共にスプレイノズル53aからエアスプレイして清掃を行った。清掃後、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
比較例3
実施例31と同様にして作製した加工済みのセラミックハニカム構造体31を特開2000-43024号に記載の方法［図5(b)］により清掃した。この方法では、外径260 mmのブロワーからハニカム構造体31の端面32bに空気を噴射すると同時に、長さ20 mm及び直径0.5 mmの樹脂製のブラシ52bで端面32aをブラッシングした。清掃後、参考例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
Figure 0005407331
 注*：噴出口の直径
表1（続き）
Figure 0005407331
注*：噴出口の直径
表1（続き）
Figure 0005407331
表1（続き）
Figure 0005407331
表1から明らかなように、本発明の参考例1〜5及び実施例6〜45では、セラミックハニカム構造体の端面を損傷することなく、端面やセル内の切粉や切片を除去できた。中でも実施例12、13、20、21、26〜29では、噴出口12と端面32aとの間隔(A)を2段階に設定し、1段目の間隔(A1)を50〜100mmとし、2段目の間隔(A2)を5〜50mmとしたので、端面32aの損傷が防止され、また外周壁の内側近傍のセルを含めて切粉や切片を有効に除去できた。一方、比較例1〜比較例3では、噴出口にブラシを付けているため、端面が損傷した。

Claims (20)

  1. 未焼成又は焼成済みのセラミックハニカム構造体の端面を加工した後、前記端面に対向して設けたスリット幅0.7〜8 mm、スリット長40〜140 mmのスリット状の噴出口を、前記端面に対して相対的に非接触状態で移動しながら、前記噴出口から気体を噴出して端面部に付着している切粉及び／又は切片を清掃する工程を有することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  2. 請求項１に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記スリット状の噴出口のスリット幅が、前記セラミックハニカム構造体のセルピッチの0.5〜5倍であることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  3. 請求項１又は２に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記噴出口と前記端面との間隔(A)が5〜100 mmであることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記噴出口から圧力(P)0.2〜0.5 MPaの圧縮空気を噴出して清掃することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記噴出口と前記端面との間隔(A)が前記セラミックハニカム構造体の全長(L)の1〜35％であることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記噴出口と前記端面との間隔(A)を変更して前記清掃工程を２回以上行うことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  7. 請求項６に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記間隔(A)を徐々に短くしながら、前記清掃工程を繰り返すことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  8. 請求項６又は７に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記清掃工程を2回行うことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  9. 請求項８に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、1回目の清掃工程における前記間隔(A)が50〜100 mm、２回目の清掃工程における前記間隔(A)が5〜50 mmであることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  10. 請求項１〜９のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記セラミックハニカム構造体の一方の端面に気体を噴出して清掃した後、他方の端面に気体を噴出して清掃を行うことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記端面部に付着している切粉の最大径が1.2 mm以下であることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記清掃を行っている端面部とは反対側の端面に対向してフード部を設け、前記フード部から吸引を行いながら清掃を行うことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  13. 請求項１２に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記スリット状の噴出口から噴出する気体の流量Q1(m3/s)と、前記フード部から吸引する気体の流量Q2(m3/s)とが、Q1＜Q2の関係を満たすことを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記清掃を行った後、セラミックハニカム構造体の前記セル内に残留する切粉の有無を検査する工程を有することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  15. 請求項１〜１４のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記未焼成のセラミックハニカム構造体の水分量が0.1〜2％であることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  16. 請求項１〜１５のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記セラミックハニカム構造体の外周面にマスキング部材を配設することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  17. 請求項１〜１６のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記噴出口から噴出される気体の露点温度が10℃以下であることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  18. 請求項１〜１７のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記セラミックハニカム構造体を、ほぼ水平な状態で清掃することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  19. 請求項１〜１８のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法において、前記焼成済みのセラミックハニカム構造体の気孔率が50〜80％であることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
  20. セラミックハニカム構造体の端面に対向して設けたスリット状の噴出口から気体を噴出して前記端面を清掃するセラミックハニカム構造体の製造装置であって、前記セラミックハニカム構造体の両端面を開放すると共に前記セラミックハニカム構造体の外周を把持する取付具と、前記セラミックハニカム構造体の一方の端面に所定の間隔(A)で対向するスリット幅0.7〜8 mm、スリット長40〜140 mmのスリット状の噴出口と、前記噴出口への気体の供給源と、前記噴出口を前記セラミックハニカム構造体の端面に対して相対的に非接触状態で移動できる噴出口移動手段とを備えることを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造装置。
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