JP6155139B2 - ハニカム構造体の製造方法、治具及びハニカム構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ハニカム構造体の製造方法、治具及びハニカム構造体に関し、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、治具及びハニカム構造体に関する。

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、四角錘状の突起を複数個有する封口用治具の突起それぞれをグリーンハニカム成形体の貫通孔の一部に挿入し、貫通孔を区画する隔壁の端部同士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、貫通孔を封口している。

特表平８−５０８１９９号公報

しかしながら、グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔は不均一な形状であり、小さな形状であるため、当該外周部の位置に、グリーンハニカム成形体の中央に挿入する封口用治具をそのまま利用して封口することはできない。よって、グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔の形状に対応する封口用治具を別途作成する必要がある。しかし、上述のように外周部の貫通孔の形状は、不均一であるため、外周部の貫通孔の形状に合わせて治具を作成する場合、作成作業が煩雑となる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔の形状に合わせた治具を用いることなく、グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔を封口することができる、ハニカム構造体の製造方法、治具、及びハニカム構造体を提供することを目的とする。

本発明は、柱体の端面に複数の孔が開口したハニカム構造体の製造方法であって、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たグリーンハニカム成形体における、端面の中央部の複数の貫通孔の一部に中央部封口用治具を挿入し、隔壁同士を接合して、端面の中央部の貫通孔を封口する中央部封口工程と、一端から他端に至るにつれて内径が連続して減少する内周面を有する筒状の治具である外周部封口用治具により、グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔を封口する際、端面の外周部を内周面で押圧し、外周部の貫通孔を押しつぶすことにより、端面の外周部の貫通孔を封口する外周部封口工程と、を備えたハニカム構造体の製造方法である。

この構成によれば、グリーンハニカム成形体の端面外周部に対して、内周面がテーパ状である外周部封口用治具を用いて押圧するので、端面外周部に含まれる不均一な貫通孔を封口することができる。

この場合、中央部封口用治具を抜き出す中央部封口用治具抜出工程と、中央部封口用治具抜出工程の後に、外周部封口用治具を抜き出す外周部封口用治具抜出工程と、をさらに備えることが好適である。

この構成によれば、外周部封口用治具がグリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧した状態で、中央部封口用治具を抜き出すので、中央部封口用治具を抜くことが容易になる。また、中央部封口用治具を抜き出す際に、グリーンハニカム成形体の端面の外周部が変形してしまうことを防止することができる。

また、中央部封口工程と、外周部封口工程とが同時に行われることが好適である。

この構成によれば、中央部封口用治具を貫通孔の位置に正確に挿入しつつ、外周部封口用治具により、グリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧することができる。

また、本発明は、柱体の端面に複数の孔が開口したグリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧し、端面の外周部の貫通孔を封口する筒状の治具であって、一端から他端に至るにつれて内径が連続して減少する内周面を有し、グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔を封口する際、内周面がグリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧し、外周部の貫通孔を押しつぶすことにより、端面の外周部の貫通孔を封口する、治具である。

この構成によれば、治具をグリーンハニカム成形体の端面へ押圧することにより、グリーンハニカム成形体の端面の外周部における不均一な貫通孔を封口させることができる。

また、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たグリーンハニカム成形体における、端面の中央部の複数の貫通孔の一部に挿入可能な中央部封口部と、柱体の端面に複数の孔が開口したグリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧し、端面の外周部の貫通孔を封口する外周部封口部と、を備える治具であって、中央部封口部は、グリーンハニカム成形体の端面の中央部の複数の貫通孔の一部に挿入されることにより隔壁同士を接合させて、端面の中央部の貫通孔を封口し、外周部封口部は、一端から他端に至るにつれて内径が連続して減少する内周面を有し、グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔を封口する際、内周面がグリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧し、外周部の貫通孔を押しつぶすことにより、端面の外周部の貫通孔を封口する治具である。

また、本発明は、柱体の端面に複数の孔が開口したハニカム構造体であって、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における、端面の中央部の複数の貫通孔の一部が封口され、端面の外周部は、端面に至るにつれて外径が連続して減少する面取部を有すると共に、端面の外周部の貫通孔が封口され、グリーンハニカム成形体が焼成されたハニカム構造体である。

本発明のハニカム構造体の製造方法、治具及びハニカム構造体によれば、グリーンハニカム成形体の端面外周部に対して、内周面がテーパ状である治具を用いて押圧するので、端面外周部に含まれる不均一な貫通孔を封口することができる。

封口前の六角形のセルを有するグリーンハニカム成形体の斜視図及び部分拡大図である。 実施形態に係るグリーンハニカム成形体の封口装置を示す斜視図である。 実施形態に係る六角形のセルを有するグリーンハニカム成形体の封口用治具の部分断面図である。 図３の部分Ａを拡大した斜視図である。 図３の部分Ａを拡大した平面図である。 図３の部分Ａを拡大した断面図である。 実施形態に係る六角形のセルを有するグリーンハニカム成形体の入口側の封口工程の初期の状態を示す部分断面図である。 図７のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線による断面図である。 図７の封口工程の中期の状態を示す部分断面図である。 図９のＸ−Ｘ線による断面図である。 図７の封口工程の終期の状態を示す部分断面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線による断面図である。 実施形態に係る六角形のセルを有するグリーンハニカム成形体の抜出し工程を示す部分断面図である。 実施形態に係る六角形のセルを有するグリーンハニカム成形体の出口側用の封口用治具の図３の部分Ａに対応する部位を拡大した斜視図である。 実施形態に係る六角形のセルを有するグリーンハニカム成形体の出口側用の封口用治具の図３の部分Ａに対応する部位を拡大した平面図である。 実施形態に係る出口側の封口工程における図７のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線による断面に対応した断面図である。 実施形態に係る出口側の封口工程における図９のＸ−Ｘ線による断面に対応した断面図である。 実施形態に係る出口側の封口工程における図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線による断面に対応した断面図である。 ハニカム構造体の斜視図である。 （ａ）は入口側の六角形のセルの上面図であり、（ｂ）は入口側の六角形のセルの断面図である。 （ａ）は出口側の六角形のセルの上面図であり、（ｂ）は出口側の六角形のセルの断面図である。

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。

（グリーンハニカム成形体（六角形セル））
まず、本発明の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及び下面７１ｂを有し、上面７１ａ及び下面７１ｂに複数の六角形状の貫通孔である六角形セルが略平行に配置された円柱体である。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クス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の入口側六角形セル７０Ｈｉｎ及び出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔ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とすることができる。

入口側六角形セル７０Ｈｉｎ及び出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔのそれぞれは、グリーンハニカム成形体７０の中心軸に略平行に延びる隔壁７０Ｗによって隔てられている。隔壁７０Ｗの厚さとしては、０．８ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましく、０．１ｍｍ以上が好ましい。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、ハニカム構造体が円柱体である場合について説明する。また、本実施形態では例として異なる大きさの六角形状の貫通孔である入口側六角形セル７０Ｈｉｎ及び出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔを有するグリーンハニカム成形体７０を挙げるが、正六角形状を有する貫通孔であるセルを有するグリーンハニカム成形体７０でも良い。

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、外周部封口用治具３５０、及び中央部封口用治具４００を備える。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３２０から供給された超音波振動の振幅を増幅する。中央部封口用治具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。

（中央部封口用治具及び外周部封口用治具）
以下、本実施形態の中央部封口用治具４００及び外周部封口用治具３５０について説明する。本実施形態の中央部封口用治具４００は、六角形セルを有するグリーンハニカム成形体７０の両端面（上面７１ａ及び下面７１ｂ）の中央部でそれぞれ異なる態様で六角形セルの封口を行う治具である。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、本実施形態の中央部封口用治具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を有している。封口面４０１ａには、六角形セルの一部に対応した位置に配置され、六角形セルの一部にそれぞれ挿入されることにより、隔壁７０Ｗ同士を溶着（接合）させて六角形セルを封口するための複数の封口用突起４１０ａを備えている。

本実施形態の外周部封口用治具３５０は、グリーンハニカム成形体７０の両端面の外周部の六角形セルの封口を行う治具である。外周部封口用治具３５０は、端面の外周部の六角セルを封口する際、グリーンハニカム成形体７０の両端面の外周部を押圧し、グリーンハニカム成形体７０の両端面の外周部の六角セルを封口する筒状の治具である。具体的には、外周部封口用治具３５０は、図２に示すように両端面（上端面３５１ａ及び下端面３５１ｂ）を貫通する開口部を有する円柱体である。外周部封口用治具３５０は、図２及び図３に示すように一端（下端面３５１ｂ）から他端（上端面３５１ａ）に至るにつれて内径が連続して減少する内周面３５２を有する。

すなわち、外周部封口用治具３５０の内周面３５２は、グリーンハニカム成形体７０の端面の外周部を押圧し易いように、下端面３５１ｂから上端面３５１ａへ向かうほど外周部封口用治具３５０の内径が狭まるような傾斜面である。なお、グリーンハニカム成形体７０が円柱体ではなく、楕円柱や多角柱である場合、外周部封口用治具３５０の開口部形状は、そのグリーンハニカム成形体７０の端面形状に合わせればよく、一端から他端に至るにつれて、その開口部面積が連続して減少する内周面３５２を形成していればよい。

なお、上記内径が狭まる量は、後述するグリーンハニカム成形体７０の面取量（例えば、１〜１０ｍｍ）より大きく定められる。傾斜面の角度は、グリーンハニカム成形体７０の面取角度（グリーンハニカム成形体７０の側面と面取した面とがなす角度）に基づいて定められ、例えば、１０〜８０度である。なお、本実施形態では、中央部封口用治具４００と外周部封口用治具３５０とは、一体化及び分離が自在であってもよい。

続いて、中央部封口用治具４００の封口用突起４１０ａについて説明する。図３の部分Ａを拡大した図４〜図６に示すように、封口用突起４１０ａは、三角錐状基部４１１と円錐状先端部４１２とを有している。三角錐状基部４１１は、封口用突起４１０ａの基部に位置し、封口面４０１ａから突出している。三角錐状基部４１１は、円錐状先端部４１２よりも頂角が大きい三角錐から相似に縮小した三角錐を取り除いた三角錐台状をなす。円錐状先端部４１２は、封口用突起４１０ａの先端部であって三角錐状基部４１１の上部に位置する。円錐状先端部４１２は、三角錐状基部４１１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、三角錐状基部４１１の三角錐台の側辺がなす頂角よりも小さい。

三角錐状基部４１１は、三角錐台の側面の三角錐側面部４１３と三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、三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４１０ａの三角錐状基部４１１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４１０ａ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の複数の六角形セルの内の１つの出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔを中心としてその周囲にそれぞれ隣接する６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎに対応した位置となるように配置されている。また、封口用突起４１０ａそれぞれは、その三角錐状基部４１１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。三角錐状基部４１１それぞれの大きさは、丸み面取り側辺部４１５を封口面４０１ａの直上から封口面４０１ａ上に投影した長さが、グリーンハニカム成形体７０の隣接する六角形セル同士の中心間の長さよりも短い長さとなるようにしている。

（入口側封口工程）
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（中央部封口工程、外周部封口工程）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７に示すように、グリーンハニカム成形体７０の上面７１ａ側の端部に対して、超音波封口機３００の中央部封口用治具４００を挿入すると同時に、外周部封口用治具３５０を挿入する。中央部封口用治具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４０１ａの封口用突起４１０ａの先端が六角形セルの一部に挿入される。図８に示すように、１つの出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔを中心としてその周囲にそれぞれ隣接する６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎに対して、封口面４０１ａの円錐状先端部４１２が挿入される。また、外周部封口用治具３５０の内周面３５２は、グリーンハニカム成形体７０の上面７１ａの外周部に当接する。

図９に示すように、封口用突起４１０ａがさらに入口側六角形セル７０Ｈｉｎに挿入されると、図１０に示すように、封口用突起４１０ａの三角錐状基部４１１が入口側六角形セル７０Ｈｉｎに挿入される。三角錐状基部４１１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４１０ａ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４１０ａを挿入された６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎの中心の封口用突起４１０ａを挿入されていない出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔを封口するように押し付けられる。また、外周部封口用治具３５０の内周面３５２は、複数の貫通孔を含む上面７１ａの外周部を押圧し、上面７１ａの外周部の貫通孔を押しつぶし、面取部７４を形成し、上面７１ａの外周部の貫通孔を封口する。

図１１に示すように、封口用突起４１０ａがさらに入口側六角形セル７０Ｈｉｎに挿入されると、図１２に示すように、三角錐状基部４１１の丸み面取り側辺部４１５及び三角錐側面部４１３により液状化されつつ六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４０１ａ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、その周囲をそれぞれ隣接する６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎに囲まれた１つの出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔが封口される。

（抜出工程）
続いて、中央部封口用治具４００及び外周部封口用治具３５０をグリーンハニカム成形体７０から抜き出す工程（中央部封口用治具抜出工程、外周部封口用治具抜出工程）について説明する。図１３に示すように、上面７１ａを封口した後、中央部封口用治具４００を先に抜出し、さらに外周部封口用治具３５０を抜き出す。このように、外周部封口用治具３５０を取り付けた状態で中央部封口用治具４００を抜き出すことにより、中央部封口用治具４００を抜き出す際に、グリーンハニカム成形体７０の形状を変えてしまうことなく、抜き出すことができる。なお、外周部封口用治具３５０を抜き出してから中央部封口用治具４００を抜き出すようにしてもよいし、中央部封口用治具４００と外周部封口用治具３５０とを同時に抜き出すようにしてもよい。

（出口側の封口用治具）
次に、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を封口する治具について説明する。

最初に、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を封口するための中央部封口用治具４００について説明する。上面７１ａを封口する中央部封口用治具４００とは、封口面のみが異なるので、下面７１ｂを封口するための封口面４０１ｂの説明をして、中央部封口用治具４００の他の部分については、説明を省略する。また、外周部封口用治具３５０は、上面７１ａを封口する外周部封口用治具３５０と同様であるため、説明を省略する。図１４に示すように、下面７１ｂを封口するための封口面４０１ｂには、六角錐台状の封口用突起４１０ｆを備えている。個々の封口用突起４１０ｆは、六角錐台状先端部４３２、六角錐台状側面４３３及び六角錐台状側辺部４３５を有する。なお、六角錐台状の封口用突起４１０ｆは、六角錐台状先端部４３２を有さない六角錐状をなしていても良い。

図１５に示すように、封口用突起４１０ｆそれぞれは、その頂部それぞれが、グリーンハニカム成形体７０の複数の六角形セル内で、その周囲をそれぞれ隣接する６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎに囲まれた１つの出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔに対応した位置となるように配置されている。封口用突起４１０ｆの六角錐台状側辺部４３５それぞれは、六角形セルの隔壁７０Ｗそれぞれと対向するように配置されている。この封口用突起４１０ｆが対応した位置にある１つの出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔは、上面７１ａにおいて封口用突起４１０ａが対応した位置にある隣接した６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎに周囲を囲まれた１つの六角形セルである。

上面７１ａでは、１つの出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔを中心としてその周囲にそれぞれ隣接する６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎに対して封口用突起４１０ａが挿入され、下面７１ｂでは、上面７１ａで封口用突起４１０ａを挿入された隣接した６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎに周囲を囲まれた１つの出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔに対して封口用突起４１０ｆが挿入される。封口用突起４１０ｆそれぞれは、その底部において六角錐台状側面４３３同士が互いに接するように配置されている。したがって、封口用突起４１０ｆの谷間には、平面の領域が形成されない。

封口用突起４１０ｆそれぞれの大きさは、六角錐台状先端部４３２がグリーンハニカム成形体７０の出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔよりも小さくされている。封口用突起４１０ｆそれぞれの底部における対向する六角錐台状側面４３３同士の間の長さが、隣接する２つの封口用突起４１０ｆがそれぞれ挿入される出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔの中心同士の距離と同じくされている。本実施形態の封口用突起４１０ｆそれぞれは、工具鋼等の金属や合成樹脂から形成される。本実施形態の封口用突起４１０ｆそれぞれは、放電加工等で製造することができる。

以下、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（中央部封口工程、外周部封口工程）について説明する。図７、９及び１１を用いて説明した上面７１ａの封口工程とは、挿入する端面が異なり、外周部封口用治具３５０及び中央部封口用治具４００の動作については、同一である。図７に示すように、グリーンハニカム成形体７０の下面７１ｂ側の端部に対して、超音波封口機３００の中央部封口用治具４００を挿入すると共に、外周部封口用治具３５０を挿入する。中央部封口用治具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４０１ｂの封口用突起４１０ｆの先端が六角形セルの一部に挿入される。図１６に示すように、隣接した６つの入口側六角形セル７０Ｈｉｎに周囲を囲まれた１つの出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔに対して、封口用突起４１０ｆが挿入される。このとき、封口用突起４１０ｆの六角錐台状側辺部４３５それぞれは、六角形セルの隔壁７０Ｗそれぞれと対向する。上述したように、下面７１ｂにおいて封口用突起４１０ｆが挿入される出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔは、上面７１ａにおいて封口用突起４１０ａが挿入されなかった入口側六角形セル７０Ｈｉｎである。

図９に示すように、封口用突起４１０ｆがさらに出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔに挿入されると、図１６に示すように、封口用突起４１０ｆの六角錐台状側辺部４３５それぞれは、隔壁７０Ｗに当接させられる。封口用突起４１０ｆ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４１０ｆを挿入された六角形セルの中間の封口用突起４１０ｆを挿入されていない六角形セルを封口するように押し付けられる。このとき、封口される六角形セルの隔壁７０Ｗは、互いに隣接する３つの封口用突起４１０ｆの谷間に押し込まれる。

図１１に示すように、封口用突起４１０ｆがさらに出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔに挿入されると、図１７に示すように、封口用突起４１０ｆの六角錐台状側辺部４３５により液状化されつつ押圧された隔壁７０Ｗ同士は、互いに隣接する３つの封口用突起４１０ｆの谷間において、一体に溶着され、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、上面７１ａで封口された１つの六角形セルの周囲にそれぞれ隣接する６つの六角形セルが封口される。上面７１ａと同様にして抜出工程が行われる。このようにして、上面７１ａ及び下面７１ｂでの封口が終了した後に、抜出工程、乾燥工程及び焼成工程を経て、ハニカム構造体が製造される。

本実施形態では、排ガスの排気側（出口側）となる下面７１ｂの封口において、六角錐台状の封口用突起４１０ｆを用いて封口が行われる。そして、グリーンハニカム成形体７０の下面７１ｂ側の封口がなされていない六角形セルは、図１８に示すように、封口工程前と相似の六角形状に拡大されるため、円形状に拡大される場合と比べて、滑らかに封口を行うことができる。

また、本実施形態では、封口用突起４１０ｆが互いに密集して配置されているため、溶着された隔壁７０Ｗの端部を薄く小さなものとできる。そのため、封口された部分の面積が狭くなるため、出口側での圧損をより小さなものとできる。なお、入口側端面を封口する処理と出口側端面を封口する処理とを、それぞれ別々に実施してもよいし、入口側端面を封口する処理と出口側端面を封口する処理とを同時に実施してもよい。

（ハニカム構造体）
上述の製造工程により製造されたハニカム構造体を図１９に示す。図１９に示すように、ハニカム構造体は、端面に至るにつれて外径が連続して減少する面取部７４を有する。ハニカム構造体の面取部における面取量（面取前のハニカム構造体の端面の半径と、面取後の端面（例えば、上面７１ａ）の半径との差分値）は、１〜１０ｍｍであり、好ましくは、２〜３ｍｍである。そして、面取角度（ハニカム構造体の側面と面取部７４とがなす角度）は、１０〜８０度であり、好ましくは、３０〜６０度である。

続いて、封口工程後の上面７１ａを図２０に示す。上面７１ａを図２０（ａ）に示し、図２０（ｂ）に上面７１ａの断面を示す。図２１（ｂ）に示すように、外周部封口用治具３５０により、面取部７４を形成し、上面７１ａの外周部（端面外周部）を封口しているので、外周部周辺の貫通孔をふさいでいる。封口工程後の下面７１ｂを図２１に示す。下面７１ｂを図２１（ａ）に示し、図２１（ｂ）に下面７１ｂの断面を示す。図２１（ｂ）に示すように、外周部封口用治具３５０により、面取部７４を形成し、下面７１ｂの外周部を封口しているので、外周部周辺の貫通孔をふさいでいる。

このように、外周部封口用治具３５０によりグリーンハニカム成形体７０の端面の外周部の貫通孔が封口されているので、端面の外周部の不均一な貫通孔に対して、気体・液体を通過させることがない。また、端面の外周部に面取部を有するので、使用しやすい形状（装置に取り付けやすい形状）を保つことができる。

本実施形態では、ハニカム構造体の製造方法であって、柱体の端面（上面７１ａ又は下面７１ｂ）に互いに隔壁７０Ｗで区画された複数の六角形セル（入口側六角形セル７０Ｈｉｎ及び出口側六角形セル７０Ｈｏｕｔ）が開口したグリーンハニカム成形体７０における、端面の中央部の複数の六角形セルの一部に中央部封口用治具４００を挿入し、当該中央部封口用治具４００を用いて隔壁７０Ｗ同士を接合して、端面の中央部の六角形セルを封口し、一方の下端面３５１ｂから他方の上端面３５１ａに至るにつれて内径が連続して減少する内周面を有する筒状の外周部封口用治具３５０により、グリーンハニカム成形体７０の複数の六角形セルを含む端面の外周部を押圧し、端面の外周部の六角形セルを押しつぶすことにより、端面の外周部の六角形セルを封口する。

この場合、グリーンハニカム成形体７０の端面外周部に対して、内周面がテーパ状である治具を用いて押圧するので、端面外周部に含まれる不均一な貫通孔を封口することができる。また、端面外周部に対して、内周面がテーパ状である治具を用いて押圧するので、外周部の不均一な六角形セルに合わせて、封口用治具の調整が不要となる。

さらに、グリーンハニカム成形体７０の端面外周部に対して、内周面がテーパ状である治具を用いて押圧するので、グリーンハニカム成形体７０の切断時に生じた外周部の凹みを修正することができる。

さらに、グリーンハニカム成形体７０の端面外周部に対して、内周面がテーパ状である治具を用いて押圧するので、成形・封口後の焼成時に発生しやすい端面外周部付近の欠けを防止することができる。

また、本実施形態では、中央部封口用治具４００を抜出した後に、外周部封口用治具３５０を抜き出す。この場合、外周部封口用治具３５０が端面の外周部を押圧した状態で、中央部封口用治具４００を抜き出すので、中央部封口用治具４００を抜くことが容易になる。また、中央部封口用治具４００を抜き出す際に、端面の外周部が変形してしまうことを防止することができる。

また、本実施形態では、中央部封口用治具４００の挿入と、外周部封口用治具３５０によるグリーンハニカム成形体７０の端面の外周部への押圧とを同時に行う。この場合、中央部封口用治具４００を六角形セルの位置に正確に挿入しつつ、外周部封口用治具３５０により、端面の外周部を押圧することができる。

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、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、隔壁７０Ｗ同士が圧着されることにより封口されものも含まれる。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、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、封口されたものも含まれる。

上記実施形態では、グリーンハニカム成形体７０の各端面の中央部及び外周部に対して、封口処理を１度のみ行う場合について述べたが、端面の中央部及び外周部の封口処理を必要に応じて複数回繰り返してもよい。これにより、隔壁７０Ｗの変形、溶着性を高めることができる。また、上記実施形態では述べなかったが、封口用治具挿入前のセルに対して、封口用ペーストを添加してもよいし、グリーンハニカム成形体７０の乾燥後や焼成後に、封口箇所へ該封口用ペーストを追加で塗布してもよい。

また、上記実施形態では、貫通孔を六角形状にて記載しているが、貫通孔のセル形状は六角形状に限定されるものではなく、その他、多角形状（例えば、四角形や八角形など）でも、それらを複数組み合わせてもよい。さらに、封口治具についても、セル形状に合わせて、多角錐形状や多角錐台形状でも可能であり、入口側と出口側で治具の形状を異なるものにしても、同じものにしてもよい。

上記実施形態において、グリーンハニカム成形体７０の端面の外周部を封口する際、中央部封口用治具４００の最外周に位置する封口用突起が外周部封口用治具３５０に接触する場合は、外周部封口用治具３５０に接触する封口用突起の部分を研磨、切削等の加工処理により除去してもよいし、外周部封口用治具３５０に接触する封口用突起自体を中央部封口用治具４００から取り除いてもよい。

上述の実施形態では、中央部封口用治具４００と外周部封口用治具３５０とを分ける場合について記載しているが、中央部封口用治具４００と外周部封口用治具３５０とを初めから一体とした治具としてもよい。この場合、治具は、図７の中央部封口用治具４００と外周部封口用治具３５０とが一体化された構造を有し、封口工程及び抜出工程は、中央部封口用治具４００及び外周部封口用治具３５０で同時に行われる。

７０…グリーンハニカム成形体、７１ａ…上面、７１ｂ…下面、７０Ｈｉｎ…入口側六角形セル、７０Ｈｏｕｔ…出口側六角形セル、７０Ｗ…隔壁、７３…丸み隔壁接合端部、７４…面取部、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、３５０…外周部封口用治具、３５１ａ…上端面、３５１ｂ…下端面、３５２…内周面、４００…中央部封口用治具、４０１ａ，４０１ｂ…封口面、４１０ａ，４１０ｆ…封口用突起、４１１…三角錐状基部、４１２…円錐状先端部、４１３…三角錐側面部、４１４…丸み面取り谷間部、４１５…丸み面取り側辺部、４３２…六角錐台状先端部、４３３…六角錐台状側面、４３５…六角錐台状側辺部。

Claims (6)

1. 柱体の端面に複数の孔が開口したハニカム構造体の製造方法であって、
   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たグリーンハニカム成形体における、前記端面の中央部の複数の貫通孔の一部に中央部封口用治具を挿入し、前記隔壁同士を接合して、前記端面の中央部の貫通孔を封口する中央部封口工程と、
   一端から他端に至るにつれて内径が連続して減少する内周面を有する筒状の治具である外周部封口用治具により、前記グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔を封口する際、前記端面の外周部を前記内周面で押圧し、外周部の貫通孔を押しつぶすことにより、前記端面の外周部の貫通孔を封口する外周部封口工程と、
   を備えたハニカム構造体の製造方法。
2. 前記中央部封口用治具を抜き出す中央部封口用治具抜出工程と、
   前記中央部封口用治具抜出工程の後に、前記外周部封口用治具を抜き出す外周部封口用治具抜出工程と、をさらに備える、請求項１に記載のハニカム構造体の製造方法。
3. 前記中央部封口工程と、前記外周部封口工程とが同時に行われる、請求項１又は２に記載のハニカム構造体の製造方法。
4. 柱体の端面に複数の孔が開口したグリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧し、前記端面の外周部の貫通孔を封口する筒状の治具であって、
   一端から他端に至るにつれて内径が連続して減少する内周面を有し、
   前記グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔を封口する際、前記内周面が前記グリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧し、外周部の貫通孔を押しつぶすことにより、前記端面の外周部の貫通孔を封口する、治具。
5. 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たグリーンハニカム成形体における、前記端面の中央部の複数の貫通孔の一部に挿入可能な中央部封口部と、
   柱体の端面に複数の孔が開口したグリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧し、前記端面の外周部の貫通孔を封口する外周部封口部と、
   を備える治具であって、
   前記中央部封口部は、前記グリーンハニカム成形体の端面の中央部の複数の貫通孔の一部に挿入されることにより前記隔壁同士を接合させて、前記端面の中央部の貫通孔を封口し、
   前記外周部封口部は、一端から他端に至るにつれて内径が連続して減少する内周面を有し、
   前記グリーンハニカム成形体の端面の外周部の貫通孔を封口する際、前記内周面が前記グリーンハニカム成形体の端面の外周部を押圧し、外周部の貫通孔を押しつぶすことにより、前記端面の外周部の貫通孔を封口する治具。
6. 柱体の端面に複数の孔が開口したハニカム構造体であって、
   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における、前記端面の中央部の複数の貫通孔の一部が封口され、
   前記端面の外周部は、前記端面に至るにつれて外径が連続して減少する面取部を有すると共に、前記端面の外周部の貫通孔が封口され、
   前記端面の中央部の貫通孔は、前記隔壁同士が接合することによって封口されている、
   前記グリーンハニカム成形体が焼成されたハニカム構造体。

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