JPS5874117A - ハニカム構造のセル内に流動性材料を選択的に充填する方法およびその方法を実施するのに使用する装置 - Google Patents

ハニカム構造のセル内に流動性材料を選択的に充填する方法およびその方法を実施するのに使用する装置

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JPS5874117A
JPS5874117A JP57123745A JP12374582A JPS5874117A JP S5874117 A JPS5874117 A JP S5874117A JP 57123745 A JP57123745 A JP 57123745A JP 12374582 A JP12374582 A JP 12374582A JP S5874117 A JPS5874117 A JP S5874117A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はハネ−カム構造の選択されたセル内に流動性材
料を充填する方法およびその方法を実施するのに使用さ
れる装置、さらに詳しくはハネ−カム構造のセルを選択
的に閉鎖してフィルター等゛を製造する方法およびその
方法を実施するのに使用される装置に関するものである
横断面のセル密度が0.1〜100セル/cIrL2の
ハネ−カム構造、特にセラミック材料で形成したものに
は幾つかの用途がある。例えば固体粒子フィルターある
いは固定熱交換器として使用できるが、これ等の場合に
はそのハネ−カム構造の多数のセルの一部の一端または
両端を栓をしたり、シールしたりして選択的に閉鎖する
必要がある。
相対向する両端面間を格子状に縦横に延びる多数の薄い
多孔質の壁によって仕切られた、その両端面間に延び、
その両端面において開口した多数の通路乃至セルを有す
るノ・ネーカム構造を使用して固体粒子フィルターを製
造できることが知られている。フィルターを製造する際
には多数のセルの一部をハネ−カム構造の一方の端面側
で閉鎖し、残りのセルを他方の端面側で閉鎖する。この
ようなフィルターはどちらの端面を入口としてもよい。
汚染された流体は圧をかけられて入口側の端面に持ち来
たらされ、入口側の端面に開口しているセル内罠入る。
入口側の端面に開口しているセルは出口側の端面−では
閉鎖されているから、その汚染された流体は薄い多孔質
の仕切壁を通って、入口側の端面では閉鎖され、出口側
の端面では開口している隣のセル内に□ 入る。このと
き、その流体内の汚染固体粒子は大きいために仕切壁内
の気孔を通過することができず、その場合に残され、清
浄にされた流体が出口側の端面で一口しているセルを一 通って出て行(0 1980年7月3日出願の米国特許出願Net165.
646  (「フィルターおよび関連装置(FILTE
RAND  RELATED APPARATUS)J
発明者Rodney Frost  とIrwin L
achman )にはハネ−カム構造から形成した極め
て効果的な固体粒子フィルターが記載されている。その
フィルターを形成するのに使用されるハネ−カム構造は
横断面1cIrL2あたり約1〜100個の密度でセル
を有しており、各セルの横断面形状は30’未満の内角
を持たない形状例えば正方形、長方形、正三角形、円、
楕円にされている。さらに、そのハネ−カム構造におい
ては、セルは互いに平行な列をなすように縦横に並べら
れる。そのノ・ネーカム構造は一方の端面において、市
松模様乃至チェッカー盤の模様をなすように一つおきの
セルの一端が閉鎖され、他方の端面において残りのセル
の一端が前記−去の端面の市松模様と逆の市松模様をな
丁よらに閉鎖される。このように−一1゜ して形成されたフィルターはどちらの端面を入口とし、
どちらの端面を出口としても差し支えない。またこのフ
ィルターにおいては、各導入セル(入口側の端面で開口
し、出口側の端面で閉鎖されているセル)と仕切壁を挾
んで隣接するのは全て排出セル(出口側の端面で開口し
、入口側の端面で閉鎖されているセル)であり、逆に各
排出セルと仕切壁を挾んで隣接するのは全て導入セルで
ある。なお、セルの断面形状および各端面においてセル
を閉鎖をするパターンが上述のものと異なるものであっ
ても、効率は上述のものに比べて低下するであろうが、
フィルターとして使用することができる。
このようなフィルターを大量生産する際には、選択され
たセルの端部なできるだけ短時間で、かつできるだけ安
価に閉鎖することができるのが望ましい。前述の米国特
許出願No。
165.646においては、セルの閉鎖は単一ノズルで
空気力駆動される手持式シールガンで行なわれる。しか
しながら閉鎖すべきセルが数十個もあるようなノ・ネー
カム構造の場合には極めて時間のかかる作業であり、商
業的に実用するのには適していない。前記米国特許出願
には複数のノズルを並べて選択されたセルの一部乃至全
部に一度にシーラントを注入する方法も示唆されてはい
るが、セル密度の高いハネ−カム構造にその方法を実施
できるような実用モデルはまだ知られていない。
本出願人の米国特許出願No、283,732(198
1年7月15日出願)にはハネ−カム構造の端面に閉鎖
すべきセルと一致する複数の開口を備えたマスクを被せ
てセルを選択的に閉鎖する方法が開示されている。その
方法ではそのマスクの外端面側から閉鎖材料をその開口
を通して各開口と整列しているセル内に押し込む。その
マスクは例えばそのマスクをハネ−カム構造の端面に被
せたときに選択されたセルの開口端とそれぞれ整列する
ように配列された複数の開口を有する剛体グレートであ
るが、この剛体プレー)を使用してセルを選択的に閉鎖
するのがうま゛(行くかどうかは、そのマスクの面と密
着するような端面を有するノ・ネーカム構造が製造し、
得るかどうか、および選択されたセルをマスクの各開口
と正確に整列させることができるように所定のセル配列
通りのノ・ネーカム構造を製造し得るかどうかにかかつ
ている。マスクの面とハネ−カム構造の端面の間に間隙
が生じるとその間隙から閉鎖材料が閉鎖すべきでないセ
ル内に侵入してしまうおそれがあるし、セル配列がゆが
んでいると、所定のセルとマスクの開口が整列しな(な
ってしまってやはり閉鎖すべきでないセルに閉鎖材料が
侵入してしまうおそれが生じる。
米国特許第4,410,591号には固定熱交換器のよ
うな複数の流路を有する部材の製造方法が記載されてい
る。その方法は両端面に開口した複数のセルを有する)
・□ネーカム構造の一〇 方の端面を、流動性のあごレジスト材料中に浸漬し、選
択された列内のセルから、その列内の互いに隣接するセ
ル間の仕切壁とともに切り取ることによって、そのレジ
スト材料を除去し、さらにその端面をセメントスラリー
中に浸漬してその選択された列に一端が閉鎖されたチャ
ネルを形成し、しかる後、残っているレジスト材料全加
熱によって除去するものであるハネ−カム構造の前記一
方の端面をレジスト材料中に浸漬する前に、その端面に
おいて、選択された列内のセル間の仕切壁を切り取り、
その後にその端面をレジスト材料に浸漬し、その仕切壁
を切り取られている列内に圧縮空気を吹き込んでその列
内のレジスト材料を除去してもよい。例えばフィルター
の効率を良くするために、ノ・ネーカム構造の断面のセ
ル密度を大きくするにつれて、上記の方法においてセル
間の仕切壁を除去する際の誤差に対する要求は厳しくな
る。現在のセラミックの押出技術ではセルが完全に平行
な列をなすように並”桐だノ・ネーカム構造は製造でき
ないため、と−″問題はセラミックの押出によって形成
されたハネ−カム構造あるいはセラミックペースのハネ
−カム構造を使用するときには特に大きな問題となる。
さらに上述の方法は、セル間の仕切壁を破壊する必要が
あるため、交互のセルの端部が閉鎖されているフィルタ
ーの製゛造には全く不適当である。
このような事情に鑑みて本発明はノ・ネーカム構造の充
填すべきセルがどのよりなノ(ターンで配列されていて
も、一度に多数のセルに選択的に流動性材料を充填する
ことのできる方法全提供することを目的とするものであ
る。
さらに本発明は流動性材料を選択された多数のセルに一
度に充填する際にその流動性材料がこぼれることの少な
い方法を提供することを目的とするものである。
さらに本発明は固体粒子フィルターを製造する際に・・
ネーカム構造を安価かつ短時間に選択的に閉鎖し得る方
法を提供することを目的とするものである。
さらに本発明は上記方法を実施するのに使用する装置を
提供することを目的とするものである。
以下図面(−参照して本発明?更に詳細に説明する。
本発明は前記米国特許A 165646に記載されてい
る固体粒子フィルターを製造するのに特に適している。
第1,18図はそのような固体粒子フィルターの一例を
、示すものである。そのフィルターは多数の互いに隣接
したセル11を有するハネ−カム構造10t−備えてい
る。製造されたフィルター内の背圧を減少するためにセ
ル11は、ハネ−カム構造10全体に亘って互いに略平
行に延びているのが普通である。各セル22はハネ−カ
ム構造10の両端面12゜13にそれぞれ開口している
。セル、11は両端面12.13の間に縦横に延びる多
数の仕切壁14によって形成されている\。フィルター
を形成する際には仕切壁14は多孔質である必要があり
、また厚みが略一定であるのが望ましい。しかしながら
厚みが一定でなくとも、効率が低下しはするが、差し支
えない。
またハネ−カム構造10は、その両端面12゜13の間
でセルの周囲全敗り巻く外被15’(j備えていても差
し支えない。
固体粒子フィルター等を製造するのに使用されるハネ−
カム構造は、セラミック、ガラスセラミック、金属、サ
ーメット、樹脂、有機ポリマー、紙、網織布(充填剤が
入っていても入っていなくともよい)、あるいはこれら
を組合せた材料と種々の材料で製造することができ、ま
たその製造方法も材料に応じて種々のものを用いること
ができる、固体粒子フィルターを製造するための薄い多
孔質の仕切壁を有するハネ−カム構造は、塑性変形可能
で焼結可能な微粉砕された粒子や焼成して多孔質の焼結
された材計としうる物質の短い繊維、特に金属、セラミ
ック、ガラスセラミック、サーメットある。、1.吟は
他のセラミックペースの混合物で製造するのが望ましい
。前述の米国特許出願A 165646には、適度な高
温化(1000℃以上)で固体粒子を濾過するのにシラ
イト材料の押し出しによって形成する方法が記載されて
いる。また、形成された薄い仕切壁の多孔性が異なるい
くつかのコージライト組成物も開示されている。
そのフィルターはハネ−カム構造の一方の端面において
1つおきのセルの開口端を閉鎖し、他方の端面において
残りのセルの開口端を閉鎖することによって作られる。
第1+1a図において、ハネ−カム構造10のセル11
は閉鎖されたセルと開口しているセルが市松模様をなす
ように栓16によって交互に閉鎖されている。端面12
側の市松模様と端面13側の市松模様は互いに裏返しに
なっている。
そのフィルターの使用方法および作用については前記米
国i許出願A 165646に詳細に記載されている。
栓16はハネ−カム構造の材\ 料の組成およびフィルターとしての使用に適した材料で
形成される。前述のようなコージライトハネ−カム構造
によってフィルターを作る際にはコージライトセメント
によって栓16を形成するのが望ましい。特に望ましい
発泡形のコージライトセメントが1・980年7月3日
出願の米国特許出願A 165647に記載されている
。ナトリウムイオンを多量に含°む排気ガスを・濾過す
るのに特に適した発泡形コージライトセメントの組成が
前記米国特許出願4165646に記載されている。そ
の特許出願に記載されている多孔性の仕切壁を備えたノ
1ネーカム構造に使用することのできる非発泡形のコー
ジライトセメント組成物が米国特許出願& 295,6
12 (1981年8月24日出願)に記載されている
第2図には端面12,13間に延びる多数の薄い仕切壁
14によって形成された多数のセル11を有するノ1ネ
ーカム構造10と本発明の一実施例の20が示されてい
る。本実施例のマスク20は外端面22と内端面23と
を有する剛体のほぼプv−)状の本体部21を備えてい
る。その本体部21は両端面22゜23間を延びる複数
の開口21a’i備えており、その各開口21aには内
端面23からニップルのように突出する中空のチューブ
24が装着されている。このマスク20は矢印25で示
すようにハネ−カム構造10の端面12もしくは13に
内端面23を向けて被せられる。このとき第3図に示す
ようにその内端面23がハネ−カム構造10の端面12
,13と密着するようにするのが望ましい。チューブ2
4はマスク20がハネ−カム構造10の端面に被せられ
たときに選択されたセルの開口端と一致するように本体
部21上に配列されており、またそのセルの開口端内に
挿入し得るような大きさになっている。上述のセラミッ
クセメントのような適当な流動性材料がマスク20の外
端面22に向かって押圧され、第4図に矢印26で示す
ように各チューブ24を通さ些る。各チューブ24の肉
厚は先端に向かって薄くなり、セルの開口端に挿入し易
いように先端の断面積が小さくなっている。
また各チューブ24の基部は選択されたセルの開口端に
密着するような充分な太さを備えておシ、流動性の閉鎖
材料が、そのセルの開口端から溢れ出て、チューブ24
が挿入されていないセル内に侵入するのを防止するよう
になっている。マスク20は前述のように金属部品から
組み立ててもよいし、キャステイグによって一体的に形
成してもよいし、あるいは成形可能な材料もしくは工作
可能な剛性材料で一体的に形成してもよい。また後述す
るような方法で、柔軟な、もしくは弾性のあるポリマー
材料によって一体的に形成することもできる。
第5図は前記実施例のマスク20を使用してハネ−カム
構造の選択されたセルの端部内に塑性変形可能なセメン
ト・等の粘稠性材料を充填するためのプレス装置:の−
例を示すものである゛。第5図においてプレ、ス装置3
0はピストン32を収容したプレスヘッド31i備えて
いる。そのピストン32はそのプレスヘッド31の外面
31aに開口した孔33内で往復動せしめられる。プレ
ス装置3oはその孔33内でピストン32を往復動させ
るための手動式のねじ35等の手段を支持するフレーム
部材34を備えて諭る。ハネ−カム構造lOのセルを選
択的に閉鎖する際には、まずヒストン312を後退させ
て、そのピストン32のヘッド32aとプレスヘッド3
1の外面31aとの間にキャビティを形成する。そのキ
ャビティ内に、ハネ−カマ構造1oの選択されたセル内
に充填すべきセラミックセメント等の材料を充填する。
マスク20i被せたハネ−力ぞ構造10iマスク2oを
下にシテその材料上に載置する。そのハネ−カム構造1
0およびマスク20iプレスヘツド31内に設けられた
ねじ・穴38に螺入されるボルト37に押さえられ゛す
る。パー36等の適当な手段でそ。位置に保持す6゜次
よねじ35によってピストン32をマスク2oに向かっ
て前進サセ、チューブ24′ft:通してそのチューブ
24が挿入されているセル内にキャビティ内の材料を押
し込み、栓16を形成する。なお、第5図において、ノ
1ネーカム構造10の端面13側の栓16aは同様の方
法によって形成したものである。このようにして、両端
面12゜13においてセル11の端部に栓16.16a
を形成した後、・・ネーカム構造10をプレス装置30
から外し、前述のコージライトセメントの場合には栓1
6.16aを焼結によってその位置に固定“し、またそ
れ以外の材料の場合には乾燥したり、硬化させたりして
その位置に固定す□る。  ′ 、6c図は本発明の他の 実施例を示すものである。第6図において、予備成形さ
れた栓部材40がセル11の開口端に挿入されてそのセ
ル11を閉鎖する。複数の栓部材40t−1柔軟なワイ
ヤー等の細長い連結部材41の所定の位置に予め結合し
ておくと便利である。その連結部材41は材料を充填す
べきセルにかかつてそのセルを材料の充填に支障を来た
す程塞いでしまうことのないように巾が充分小さい(°
栓部材40に直角な方向の巾がセルの巾より小さい)必
要がある。その連結部材41が柔軟であることによって
セル11の配列のゆがみをある程度許容することができ
る。、また連結部材41によって、栓部材40をセル1
1に挿入する際に各栓部材40を挿入すべきセルの近く
に位置させることができ、さらに選択されたセルへの充
填が終った後に、栓部材40を手速く取り外すことがで
きる。各栓部材40はセル11の開口端内に挿入できる
ような径の小さい本体部40aと、セル11の横断面の
最小径乃至巾より大きい径を備えた頭部40bとを備え
ている。その頭部40bは栓部材40を挿入されたセル
内に材料が侵入するのを防止するとともにその栓部材4
0がセル内に完全に押し込まれてしまうのを防止する。
ハネ−カム構造lOの端面12において、縦横の列をな
すように配列されたセルを前述の市松模様をなすように
1つおきに閉鎖(栓部材4oを挿入する)するためには
、複数の栓部材4゜を取り付けた複数の連結部材41を
使用して第6c図に示すように互いに平行な1列おきの
対角線に沿ってセル内に栓部材40i挿入して行けばよ
い。端面13側において端面12の市松模様と裏返しの
市松模様をなすようにセルを閉鎖するときには、端面1
2における前記1列おきの対角線の間の対角線に浦って
セル内に栓部材40を挿入して行けばよい。
連結部材41をハネ−カム構造10の端面からはみ出す
ように長いものとし、そのはみ出た部分を、閉鎖材料の
充填方法に応じて適当な手段42によってハネ−カム構
造IOの側壁15に固定するようにしてもよい。例えば
第5図のプレス装置30′ft使用する場合には、ハネ
−カム構造の端面の外)径より小さい内径を有するネオ
プレ/リングのような現状のカラーを引き伸ばして連結
部材41の両端の上から・・ネーカム構造10の側壁1
5に装着すレバよい。調節自在のクランプ、テープ等ヲ
使用して、連結部材41の両端をハネ−カム構造10の
側壁15上に押さえ付けてもよい。
本実施例の実用モデルは例えば細い銅線の所定の位置に
小さな銅のリベットヲはんだ付けすることに、よって作
ることができる。第1図に示すように市松模様をなすよ
うにセルが閉鎖された固体粒子フィルター全製造するた
めには、第6c図に示すように対角線に沿って栓部材4
0i挿入して行くようにするのが望ましいが、連結部材
41上の栓部材40間の間隔を変えて他の方向に沿って
栓部材を挿入するようにしても差し支えない。
第7v 7 a + 7 b図は本発明の他の実施例の
マスクを示すも・のである。なお本実施例のマスクは1
981牟゛・□7月15日出願の本出願人の米国特許出
願ム:zs3.’y34に詳細に記載されている。本実
施例ア=スク5oは外端面53と内端面54を有するプ
レート状の弾性のある本体部51を備えている。この本
体部51は前記両端面53.54間を貫通する複数の開
+l 52 f備えている。さらにその本体部51の前
記内端面54から複数の突起55がほぼ軸方向に延びて
いる。その開口52と突起551d、マスク50がハネ
−カム構造10の端面12乃至13上に被せられたとき
にそのノ・ネーカム構造10のセルの1つとそれぞれ一
致するように配列されている。第7a図はその開口52
と突起55の一部を示すマスク50の内端面54側から
見た図である。開口52と突起55は第7a図の1w5
6に平行な列および直角な列に沿って交互に配されてお
り、ノ・ネーカム構造10の端面12(または13)に
縦横の列をなすように配列された交互6セルと一致する
ようになっている。マスク50は第7図に矢印57で示
すようにノ1ネーカム構造10の端面12(13)に、
その内端面54が第7b図に示すようにセル11の開口
端と面一になるように被せられる。突起55は弾性を有
しているのが望ましく、またその基部が七への開口端の
断面の最小径に等しいかそれより僅かに大きい径を有し
、その基部から先端に向かって細くなっているのが望ま
しい。
突起55は前記開口52が閉鎖材料等の流動性材料を充
填すべきセルと一致するようにマスク50をハネ−カム
構造10の端面に対して位置させるのを助けるとともに
その突起55を挿入されたセル内にその材料、が侵入し
ないようにそのセルを一時的に閉鎖する。このようなマ
スク5 ・=0 ?ハネーカム構造の端面に装着するた
めの望ましい方法については1981年7月15日出願
の本出願人の米国特許出願筒283 、735号に詳細
に記載されている。
なお、第5図に示すプレス装置においては、第2〜4図
のマスク20t−使用して塑性変形可能な材料乃至粘性
の大きい材料を選択されたセル内に充填するようになっ
ているが、マスク20は閉鎖用セメントスラリー等の粘
性の小さいも料金選択されたセル内に充填するのにも使
用することができる。この場合には、例えばハネ−カム
構造10をその両端面12゜13が垂直になるように寝
かせておいて充填すればよい。そのハネ−カム構造10
の選択されたセル内に前記チューブ24が挿入されるよ
うにしてマスク20を被せる。そのマスク20をゆっく
りとノ1ネーカム構造10の端面から引き抜きながら、
セメントスラリーをマスク20の外端面22側からチュ
ーブ24全通してセル11の開口端内に注入する。その
際スラリーがセル11の開口端内につまって行く速さと
ほぼ同じ速度でマスク20を引き抜く。またチューブ2
4′がノ1ネーカム構造10の端面から外れる直前にス
ラリーの供給を停止する。また、スラリーがセルの断面
全体に行き渡るようにノ・ネーカム構造10を転がした
り、揺ったりしてもよい。また前述の米国特許出願16
283.734パに記載さ・れているように第6〜6C
図の実施例における栓部材40も第7〜7b図の実施例
における突起55と同様に柔軟な材料乃至弾性のある材
料で形成し、セルの開口端を一時的に閉鎖するようにテ
ーパーを持たしてもよい。
第8図は第12図に示すようにセル127を市松模様を
なすように選択的に閉鎖してなる固体粒子フィルターを
形成するのに使用されるハネ−カム構造121と本発明
の他の実施例のマスク120を示している。マスク12
0は通常子らな外端面123と内端面124(第9〜1
1図)を有する本体部122を備えている。複数の開口
125が本体部122の両端面123 、124間を貫
通して設けられており、複数の突起126が内端面12
4から突出している。各開口125および各突起126
の中心軸は通常は内端面124に垂直とされるが、開口
125および突起126は内端ffi’l 24に対し
て一定方向に傾いていてもよ<、′またその方が望まし
い場合もある。そのマスク120はハネ−カム構造12
1の端面128または129上に被せられ、各開口12
5全通して閉鎖材料等の流動性材料がその開口125に
対向し丁いるセル127内に充填される。
ハネ−カム構造121の多数のセル127はその両端面
128,129間を互いにほぼ平行に延びている。両端
面128 、129は通常はセル127の長手方向中心
軸に対してほぼ垂直とされるが、必要に応じて傾いてい
てもよい。後者の場合には、前記突起126は端面12
8,129の傾きに応じて、セルに密着し得るように、
またマスク120の内端面124がセルの開口端と面一
になれるように傾いている必要がある。さらに、マスク
120がハネ−カム構造121の端面128(129)
と密着し易いようにし、またセル127の断面全体に材
料が均一に行き渡るようにするために材料が開口125
から直接セル121内に入り得るようにセル127の中
心軸が開口125の中心軸および突起126の中心軸と
ほぼ整するようにするのが望ましい。セル127は両端
面128,129間を格子状に縦横に延びる多数の薄い
仕切壁130によって形成されている。固体粒子フィル
ターを製造するためには仕切壁130は多孔性である必
要があり、また各端面内および両端面12”8,129
間で連続していなければならなり0さらに、ハネ−カム
構造121は両端面128,129間でセル127を取
り巻く外被131t−備えていてもよい。
ハネ−カム構造121は金属、セラミック、ガラス、紙
、布、天然あるいは人工の有機コンパウンド等あるいは
これらの組合わせを含む種々の材料で、またその材料に
合わせた方法で形成することができる。固体粒子フイを
ターを製造するための多孔性の壁を有するハネ−カム構
造は、例えば米国特許第3,919゜384号および同
第4,008,003号に記載されているようにして焼
結可能な混合物の押し出しによって製造することができ
る。多孔度の異なる、熱的に安定したハネ−カム構造を
形成するのに適した種々のコージライト組成物が前述の
米国特許出願16165.646に開示されている。し
かしながら、本発明のマスクは、それ以外の材料や方法
で形成されたハネ−カム構造にも使用することができる
セル127は正方形の断面形状を有し、両端面128,
129において互いに平行な縦列および互いに平行な横
列をなすように配列されている。ハネ−カム構造121
の製造上の限界から、その縦列および横列は正確に平行
でなくとも差し支えなく、またその縦列と横列とが互い
に正確に直角をなしていなくても差し支えない。セルの
このような縦横の配列および正方形の断面形状は単なる
例であって、他の配列および他の断面形状であっても差
し支えない。マスク120種々のセル配列、セルの断面
形状、さらには種々の充填パターンに合わせて製造する
仔とができる。
マスク120の開口125と突起126はハネ−カム構
造121のセル127の配列に合わせて配列される。開
口125はマスク120をハネ−カム構造121の端面
上に正しく被せたときに、流動性材料を充填すべきセル
の開口端と整列するように配列される(第1’1図)。
開口125は充填すべきセルの開口端を充填に充分なだ
け開くが、他のセルの開口端にはかからないような大き
さにするのが適当であるが、必要に応じて1個の開口1
25が数個のセルの開口端をカバーするような大きさと
してもよい。
突起126は充填すべきでないセルと一致するように配
列され、またセルを閉鎖し得るような大きさとされる。
突起126は弾性を有しているのが望ましく、また根本
の部分においてセルの開口端の断面の最小径に等しいか
それより僅かに大きい径を有しており、そ’、’、’、
1.ll: の根本の部分j:::、a+先端に向かってテーパして
前記最小径よりム〈なっているのが望ましい。
第8〜11図に示すよう表光端が円錐状になった円筒形
の突起は他の回転体の形状、例え  。
ば円錐、ドーム、先端がドーム状になった円筒、弾丸形
、のものと同様に形成し易い。突起126の先端はその
突起126をセル127に挿入する際に位置の多少の誤
差は許容し得るようにテーパーしているのが望ましいが
、゛  かならずしも突起126が全長に亘ってテーパ
ーしている必要はない。突起126の先端付近の側面1
33がなすテーパー角T(第11図)は90°以下でな
ければならず、約10〜50°であるのが望ましい。
マスク120は充填すべき流動性材料を通さない、かつ
その材料と反応性のない柔軟な材料で形成される。マス
ク120が柔軟性を有することによってセル配列のゆが
みやセル分布の不均一をある程度許容することができる
。従来の製造技術によってゆがみや変形のないセラミッ
クのノ1ネーカム構造を一定して製造する゛ことは不可
能であるから、この□特性は重要である。ノ・ネーカム
構造のゆがみや変形の問題はセル密度が大きくなり、端
面□の面積が大きくなり、また製造中のノ1ネーカム構
造の剛性が小さくなるにつれて著しくなり、前述の米国
特許出願16165.646に記載されているディーゼ
ル用固体粒子フィルターのよう□なセラミックベースの
固体粒子フィルターを大量生産する際に比較的大きな問
題となる。
マスクはその突起も含めて弾性を有するのが望ましいに
のようなマスクは幾つかのエラス・トマー(すなわちエ
ラスチックポリマー)を使用して後述するような方法で
注型乃至射出成形によって一体的に形成するのが最適で
ある。弾性のあるマスクは、もちろんこれだけに限られ
るものではないが、シリコン類やウレタン類で形成する
のが、良い。マスク120および突起126が弾性を有
することによってセル間隔のゆがみを許容することがで
き、さらにテーパーした突起126が弾性を有すること
によってセル127を損傷することなくセル127の開
口端を密に閉鎖することができる。柔軟なマスクはシリ
コン、ウレタン成形可能な重合性樹脂で、ショアA型硬
度が約10〜7Q(ASTM標準D−1706参照)、
ヤング率(E)が約30,000 psi (約211
0kl?/d)以下のもので形成される。前述のセラミ
ックベースのハネ−カム構造から固体粒子フィルターを
製造する場合にはヤング率は約500〜3000  p
si (約35〜211 kp/cd’)の範囲内であ
るのが望ましい。
図示のマスク120はハネーカム構121の端面128
(129)を完全に被うような大きさになっている。、
突起126は材料を充填すべきでないセルの仕切壁と密
着するようになっている。なお、充填すべきでないセル
全部に対して突起126を必らず設ける必要はなく、第
8〜11図のマスク120の突起126のうちの相当数
を除去しても差し支えない。実際問題として、バネ−カ
ム構造の端面の周辺付近のセルの断面積は小さくなって
いて、そめためにフルサイズの突起を挿入するのが困難
もしくは不可能である場合があり、マスクの面積全ハネ
−カム構造の端面の面積より小さくして周辺部のセルは
全て充填されるようにした方が望ましいこともあるし、
それができないときにはマスクの周辺部付近の突起をと
ってしまった方が良いこともある。
同様疼、マスクのある部分で開口を除いて、2個乃至数
個の隣接するセルを開いたままにしておく方が良いこと
もある。
マスクを製造する際に収縮を考慮することに注意しなけ
ればならない。重合性の樹脂を使用する場合には、その
成分の割合および硬化させる条件によって異なる割合で
収縮するのが普通である。寸法が合っていないと、ノ1
ネーカム構造の端面の装着が困難になるから、マスクを
精度良く製造するのが望ましい。マスクの突起と開口の
間の間隔がセル間隔に対して過度に小さか′またシ、大
きかったシすると、マスクをハネ−カム構造の端面に押
し付けたときに突起がセルから弾じき出されてしまい、
装着不可能となる。長さ約0.125インチ(3m)、
太さ約0.0フインチ(1,8m)の突起と径約0.0
86インチ(2−)の開口とを有する、厚さが約0゜1
25インチ(3wa )でヤング率が約3000psi
 (約211kp/cd)以下のマスクをセル密度が約
100セル/平方インチ(約15.5セル/cd”)で
あるノ・ネーカム構造に被せるときに、マス゛りの寸法
不足に対してはある程度の許容度が認められた。
すなわち、上記のようなマスクとハネ−カム構造の場合
に、ハネ−カム構造の端面の径が約0.5インチ(1,
27(FIN)と極め□て小さいときには約8〜10チ
の寸法不足が・許容され、端面の径が約4インチ(10
,1・6傭)のトキには約4チの寸法不足が許容され、
端面の径が約6インチ(15,24C1l )のときに
は約1%の寸法不足が許容された。1%以下のような極
めて小さな寸法過大は許容されるであろうが、マスクの
寸法過大の場合には殆ど許容度が認められなかった。ノ
1ネーカム構造の端面の径が6インチであるとき、他の
マスク(ヤング率が約10,000psi (ip) 
703 kg/ di )までのもの)の場合にも約1
%の寸法不足は許容されると考えられる。マスクがハネ
−カム構造に対して寸法不足になっている場合が第14
f図に示されている。突起126の中心線163とセル
127の中心線164に注目されたい。
第9図は第8図のマスク120の内端面124上の開口
125と突起126の一部を示している。ハネ−カム構
造121の端面128.129のセル127の縦列およ
び横列にそれぞれ一致する、第9図の10−10線に平
行な横列と垂直な縦列に沿って開口12罎と突起126
が交互に配されている。
その開口125と突起126はマスク120が端面12
8または129上に被せられると1個のセル127とそ
れぞれ対向して位置するように配されている。マスク1
20はノ1ネーカム構造121の断面正方形のセルを開
口125全通して露出したセルと突起126によって閉
鎖されたセルとが市松模様をなすように選択的に閉鎖す
るように構成されており、10a線には突起126のみ
が並んでいる。
その10a線の両側には開口125のみが並んだ列と突
起126のみが並んだ列が互いに平行に交互になってい
る。この突起1260列と開口125の列は対角線方向
に並んだセル127の列と一致する。このマスク120
をハネ−カム構造121の端面t28,129に被せて
開口125全通してセル127に閉鎖材料を充填すると
第12.12a図に示すように閉鎖材料を充填されたセ
ルと充填されなかったセルとが市松模様をなす。
マスク120は第1θ図に示すようにして端面128(
129)に午で装着することができる。まずマスク12
′0の周辺付近の突起126をハネ−カム構造め端面の
周辺付近の対応するセル内に挿入する。そのマスク12
0を僅かに横方向に動かしたり、回転させたりして1個
乃至数個のセルと係合させることができる。残りの突起
126はその最初に係合し六突起を中心として放射状に
次々と対応するセルに係合して行く。マスクが寸法不足
であるときには、マスクを引張りながら、ハネ−カム構
造の端面に平行な面内で前後に僅かに揺すると、突起1
26がセルにうまく係合する。このようにして、ある突
起が対応するセルと整列したら、マスク120の外端面
123iハネ−カム構造の端面に向かって押し、その突
起をそのセル内に押し込む。この作業を全ての突起12
6が対応するセル内に押し込まれてマスク120の内端
面12475Eハネ−カム構造の端面と全面に亘って密
着するまで続ける。
ハネ−カム構造121の一方の端面128において〜ス
クj、720/)開口125を通して1つおきのセル:
d・、一部に閉鎖材料を充填し、マスク120i外し、
そのマスクまたは同様なマスクを他方の端面129に被
せて残りのセルのその端面129側の端部に充填すると
とによって固体粒子フィルターを製造することができる
。この閉鎖材料を充填したハネ−カム構造を必要に応じ
て焼結したり、硬化させたりして差し支えない。前述の
コージライト・・ネーカム構造に適するとともに本発明
のマスクによって充填することのできる発泡形コージラ
イトセメントが1989.年7月3日出願の米国特許出
願4165.647に記載されている。またそのような
セメントの望ましい組成が前述の米−特許出願1616
5.646に記載されている。本発明のマスクは種々の
目的でハネ−カム構造のセル内に種々の粘度の流動性材
料を選択的に充填するのに使用することができる。
第8〜11図に示したマスクおよび・・ネーカム構造に
よって形成された固体粒子フィルターが第12図に示さ
れている。第12図のフィルターにおいては両端面にお
いて互いに裏返しの市松模様をなすようにセルが選択的
に閉鎖されている。第12a図はこのフィルター内の流
体の流れを示している。汚染された流体は矢印134で
示すように左側の(導入側の)端面128からその端面
128に開口した導入セル内に入り、薄い多孔性の仕切
壁130を通って隣接する、右側の(排出側の)端面1
29に開口した排出セル内に入る。
こ7のとき、その汚染流4体内のその仕切壁130を通
過することのできない大きな汚染物質が導入セル内に取
)残される。充填された閉鎖材料によって形成された栓
132が仕切壁130の多孔度より小さい多孔性を備え
ていてその栓を通って流体が外に出てもフィルターの機
能が損なわれることはない。このフィルターの作用につ
いては前述の米国特許出願4165.646に更に詳細
に記載されている。
第13a図には第8〜11図に示したような柔軟な、も
しくは弾性を有するマスクを製造す2るための装置が示
されている。この装置は通常子らなマスク形成面141
とそのマスク形成面141とほぼ直角に延びる複数の貫
通孔142を有する型140を備えている。
前記マスク形成面141から外方に延びる突部I43に
よってマスクの本体部122を形成するキャビティ14
4が形成されている。
貫通孔142は突起126を形成する部分であり、マス
ク形成面141から離れるにしたがって約10〜500
の角度をなすようにテーパーしているのが望ましい。後
述するようKして注型した後、その注型体を取°抄出し
て第13b図に示すように、突起126の間の所定の位
置に開口125を形成する。この開口125は、ドリル
による穿孔、切断刃による切シ取り、溶融等どのような
方法で形成してもよい。エラスチックポリマーで形成す
る場合には型140から取シ出した注型体を凍らせてお
いてから穿孔する方が容易である。なお、開口125は
マスク120の内端面124に対してほぼ直角にするの
が望ましい。
第14a図にはマスク形成装置の他の例が示されている
。本例の装置は第13a図の装置と同様に複数のテーパ
ーした開口152、マスク形成面151、および〜スフ
の本体部を形成するキャビティ154を形成する突部1
53を有する型150を備えている。この装置はさらに
複数のビン等の開口形成部材155を備えている。各開
口形成部材155の上面は、後述するように完成された
マスクの外端面が平らになるように突部153の上面と
同一平面内に位置するようになっているのが望ましい。
第14a図の装置によって形成されたマスク120は第
14e図に示すように両端面123.124、複数の開
口125、および内端面124から突出する複数の突起
126を備えている。
第13a*14a図に示すような型の簡単な実用モデル
はそ1:の型によって製造されるマスクが被せられる;
1ネーカム構造を使用して製造することができる。第1
3a図の型を製造する場合には、ハネ−カム構造の横断
切断片のセル内にワックスのような容易に除去すること
のできる材料を充填してその切断片をワックスや接着剤
によって支持プレートに固定する。次にその切断片のセ
ルのうちのマスクの突起を形成すべきセル内に充填され
た材料を除去する。次にその切断片の周囲にその切断片
の上面から突出するようにカラーを取り付けることによ
って前記突部143を形成する。第14a図に示す型t
−製造するためには更にその切断片の選択されたセル内
にピンを挿入すればよい。このような型によって実際に
注型ができるかどうかを確かめるためにConap社の
ATU−65のウレタンを使用して注型を行なった。室
温で約18時間硬化させた後、硬化したマスクを型から
取り出し、オープン内で約16時間約2000F (9
30C)に加熱して完全に硬化させた。形成されるマス
クの寸法精度を良くするためには金属等の剛い工作可能
な材料で型を形成するのが望ましい。第13a、14a
図の型はマスク形成面141(151)と貫通孔142
(152)と備えた(第14a図の型の場合には更に開
口形成部材155を備えた)グレートと、そのプレート
に取り付けられる、中央に大きな開口を有する東部14
3(153)t−形成する部材とのツーピース構造にし
てもよい。
型150によってマスクを成形す、、aときには、アセ
トン、キシレン等で型150をきれいにした後、キャビ
ティ154と貫通孔152の内面に離型剤、例えばメチ
レンクロライドとジョンソンペーストワックス20:1
(重量)溶液を塗布する。適箔な重合性樹脂(ポリマー
)を混合して真空チャンバ等の装置で脱気する。その脱
気されたポリマー156.を型150の上に載せ、それ
をへら、パテナイフ等の適当な道具157でキャビティ
154および貫通孔152内に押し込む(第14&図)
。型150t−テーブルバイブレータ−158上に載置
したり、貫通孔152のマスク形成面151と反対側の
端部に真源源159を接続して貫通孔152およびキャ
ビディ154内にポリマーを密に充填するようKしても
よい。また貫通孔152およびキャビティ154内にポ
リマーを密に充填するのに超音波源のような装置を使用
してもよい。ポリマーの上面を突部153および開口形
成部材155の上面と平らになるように均らす。型15
0の下面161において全ての貫通孔゛152からポリ
マーが押し出されて来るようになればキャビティ154
および貫通孔152内にポリマーが完全に充填されてい
る。次に開口形成部材155の上面のポリマーを第14
b図に示すように、かみそりのような鋭い刃160でか
き落とし、ポリマーの上面を滑らかにする。次に、使用
されたポリマーに適した方法でそのポリマーを硬化させ
る。多くのポリマーの硬化は第141、・9図に示すよ
うに焼(ことによって促進することができる。焼いた後
、型150および硬化したポリマーをオーブンから取り
出し、自然冷却させる。型150が触われるような温度
まで冷えたら、貫通孔154の底面から突出しているポ
リマーをかみそり、スクレーパー等の適当な手段162
で切り取る。その後脱型して、必要があれば所望の大き
さに切断する。開口形成部材155の上面をきれいにす
る点を除けば同様な方法で第13a図の型140を使用
した注型も可能である。
マスクを成型する型の他の例が第15a。
15b図に示されている。本例の型は第1゜第2.第3
のピース165,167.168からなっている。第1
のピース165は複数の開口形成部材166を備えてお
り、第2のピース167はマスクの突起を形成するため
のものであり、また第13のピース168は第1、第2
のピーそ165,167間に配され、成形されたマス、
り、、、!脱型するのに使用される。
この複合型によれば第13a図の型および第14a図の
型のいずれよりも容易かつ短時間でマスクを成形するこ
とができる。第1のピース165はほぼ平らな底面16
9を備えており、その底面169からマスク120の開
口125を形成するための複数の開口形成部材166、
例えばピン、管等が突出している。
第2のピース167は開口形成部材166の下端と密着
する上面170を備えている。使い易さの点から言えば
開口形成部材166の下端面が平らで同一面内に位置し
ており、第2のピース167の上面170が平らである
のが望ましい。第2のピース167はさらに複数の貫通
孔171を備えている。この貫通孔171はマスク12
0の突起126を形成するためのものであり、その貫通
孔171の内壁は僅かの間、上面170に対して直角に
延びた後、内方にテーパーしている。このテーパーの角
度は前述のように約lθ〜50@であるのが望ましい。
第30ピース168はほぼ平らであり、開口形成部材1
66が第2のピース167の上面170上に位置せしめ
られたときに第1.第2のピース165,167内に形
成されるキャビティ172内に配される(第15b図)
。第30ピース168は開口形成部材166と同数の開
口173を備えている。その開口173はその各開口内
に開口形成部材166がそれぞれ挿入されるように配戸
れており、また第3のピース168がその開口形成部材
166に沿って上下に摺動し得るような大きさになって
いる。開口173と開口形成部材166との間の間隙内
にポリマーが入り込んでパリができないように開口17
3の内壁が開口形成部材166に密着しているのが望ま
しい。しかしながら、例えパリが出てもウォータージェ
ットや磨き仕上げによって取ることができる。第3のピ
ース168の下面174と第2のピース167の上面1
70の間でマスクが成形される。
本例の型の場合にも前述の型の場合と同じ様にしてマス
クを成形することができる。第1〜第3のピース165
,167.168をまずきれいにしてからマスクを形成
する面に離型剤を塗布する。適当なポリマーを混合して
脱気し、第2のピース167の上面170上に載置し、
各開口171内に押し込む。このときその上面170上
からポリマーがはみ出ないよ5に第2のピース167に
突9175を設けてもよい。次に、第3のピース168
と組み合わせた第10ピース165を第2のピース16
7の上面忙向かってポリマーの上から押圧し、ポリマー
が硬化するまで、フラングやボルトとナツトのような適
当な手段176によってその位置に固定する。第2のピ
ース167に突部175を設ける場合には、余分のポリ
マーをキャビティ172の外に押し出すための1個乃至
数個の狭いギャップ177がキャビティ172の周囲に
形成できる程度の高さとしなければならない。第3のピ
ース168はポリマーによって第1のピース165の下
面169に押し付けられている。
ポリマーの硬化後、貫通孔171から突出しているポリ
マーを第14d図と同様にして取り除く。次忙第1〜第
3のピース165゜167.168を互に固定している
手段176を外して第2のピース167を第1.第3の
ピース165,168から外す。形成されたマλり12
0は、第3のピース168の下面174から突出して開
口形部材166に摩擦力によって保持されている。1第
3のピース168の下面174は前述の2つの型の場合
に必要なマスクの上面を平らにする工程を不要にする。
このようにして形成されたマスク120は第3のピース
168を開口形成部材166に沿って第1のピース16
5から離れるように摺動させることによって脱型するこ
とができる。必要に応じて、脱型されたマスクを所望の
形状に切断してもよい。
第15a、15b図に示すのと同様な型をマスクを射出
成形するのに使用することかで′1゜ きる。その場合には例えば前記ギャップ177からキャ
ビティ172内にポリマー等の流動性材料を充填する手
段が設けられる。
前記マスクが被せられる焼結されたハネ−カム構造は乾
燥、焼結工程中に、組成および乾燥焼結条件に応じて程
度は異なるが、収縮するのが普通である。ポリマーの組
成や硬化条件を変えることによって製造するマスクの収
縮、したがってその寸法を制御することができる。この
ようにして、単一の型によって、収縮率が僅かに異なる
ハネーカム構造管許容することのできる異なる寸法のマ
スクを製造Iすることができる。ハネ−カム構造とマス
クの寸法がぴったり一致しているのが望ましいのは言う
迄もないが、それは不可能であり、前述のようにマスク
が寸法不足になっている方が寸法過大になっているより
望ましい。真ちゅうのグレートζスチールの開口形成部
材を使用して第14a図のような型をつ(す、数種類の
′シリコンコンパウンドでマスク【成形した。各コンパ
ランドは混合し、約28インチ(71,1cm)水銀柱
の減圧下で約20分間脱気した後、注型し、約240℃
〜260℃に約8〜10分間加熱して硬化を促進した。
冷却して脱型した後、あるものは約16時間約230℃
〜250℃に加熱して後硬化させた。この場合、後硬化
による余分の収縮が認められた。うま(成型することの
できたシリコンコンパウンドと、前述のオープン内に硬
化による線収縮を以下の表に示す。また後硬化させたも
のはそれによる余分の収縮と全収縮も示した。(なおチ
は特に断りのない限り容量チである。) 硬化による 後硬化による計 ポ  リ  マ  −   収縮(qb)  収縮(%
) (%)1、ダウコーニングQ3−9595 シリコン樹脂 (’A成分50チとB成分50% 混合)3.0〜3.3  0.5〜0.8 3.8〜4
.02、ダウコーニングQa −9590 シリコン樹脂 (A成分50チとB成分50チ 混合)2.3〜2.6  1.4〜1.7  約4.0
収縮率を更に太き(するためにシリコン樹脂にシリコン
オイルを加えた。各樹脂において混合したシリコン樹脂
にシリコンオイルを混合した後、脱気、注型し、型中で
前述の硬化条件と同じ条件(230℃〜260℃で8〜
10   −分間)加熱した後、約4時間約230”O
に加熱し、後硬化させた。このときの収縮率は次の通り
である。(特に断りのない限りチは容量チである。) 
□ 硬化による 後硬化による計 4.6 ;、5 他の混合比、他の硬化条件でもある範囲の収縮が起きる
と考えられる。少な(とも1種のシリコン樹脂、例えば
ダウコーニング184、は真ちゅうとの相互作用のため
に前述の型では注型できなかった。型の材料およびポリ
、マーによってはこのような問題が発生するおそれがあ
る。
第16図にはハネ−カム構造のセル内に本発明のマスク
を使屏して流動性材料を充填するためのプレス装置の一
例が示されている。
第16図において、マスク120がハネ−カム構造12
1の一方の端面128に被せられている。マスク120
が僅かに寸法不足になっていることKよってマスク12
0は装着するだiで・・ネーカム構造121に固定され
る。
ネオプレン等の適当な材料で形成された柔軟な環状カラ
ー181がマスク120の周面とハネ−カム構造121
の端面128の近(の側−131上に弾性的に嵌着され
、マスク120をハネ−カム構造121に更にしっかり
と固定するとともに〕−ネーカム構造121をプレスヘ
ッド186の上面194上のオリフィス183に密着さ
せている。調節自在の゛′柔軟なりランプ182がカラ
ー181の周囲に被せられ、そのカラー181を更にし
っかりとハネ−カム構造121およびマスク120に固
定している。プレス装置180はフレーム188に支持
されたプレスヘッド186を備えている。プレスヘッド
186は開口185内に摺動自在に取り付けられた、セ
メントをオリスイス183から押し出すためのピストン
184を備えている。ハネ−カム構造121内にセメン
トを充填する際には、ピストン184か上面194から
後退せしめられて、そのピストン184の上にチャンバ
ーが形成され、そのチャンバー内にオリフィス183か
ら適当量のセラミックセメント、例えば前述の発泡形セ
ラミックセメントが充填される。
前記カラー181とクランプ182を被せられたハネ−
カム構造121とマスク120がオリフィス183上に
位置せしめられ、ハネ−カム構造121の他方の端面1
29上に載置され、プレスヘッド186のねじ穴191
内に、螺着されるポル)190によって下方に押1ν石
けられるバー189によってその位置に保持される。次
にピストン184が手動のねじ187によってオ、す゛
アイス183に向かって前進せしめられて、セメントを
マスク120に押圧する。これによってセメントはマス
ク120の開口125を通ってその開口125に対向し
たセル127の開口端内に充填され、セメントの栓19
2を形成する。このとき、前記カラー181はセメント
が洩れないようにオリアイス1830周縁をシールする
。なお、第16図においてはマスク120の突起126
が挿入されそい名セルの端面129側の端部に既にセメ
ントの栓193が形成されている。これは同様の工程に
よって前に形成したものである。次に′ハネーカム構造
121をダンス装置180から外して、カラー181お
よびマスク120を取り外し、必要があれば焼いて栓1
92,193およびハネ−カム構造121を焼結する。
1981年7月15日出願の米国特許出願NO,283
,732Kはハネ−カム構造の両端面に一度に充填する
ことのできるダブルヘッドのダンス装置が開示されてい
る。このプレス装置においてはハネ−カム構造の両端面
にマスクを軽く接着するなどして装着して、おいてから
そのハネ−カム構造をプレス装置にかける。
第17図に示す゛よ5にプレスヘッド200を有するプ
レス装置のオリフィス、201の前面にマスク120を
固定しておき、そのマスク120にハネ−カム構造を浩
てがってセメントを充填するようにしてもよい。マスク
120は例えば環状プルレート203とカラー202に
よってプレスヘッド200に固定される。そのカラー2
02は例えば螺条204によってオリフィス201の前
面に固定される。セメントは例えば供給管207によっ
てピストン205とマスク120の外端面123の間の
キャビティ206内に供給される。ピストン205が矢
izogで示すように前進せしめられて、セメントを′
マスク120に向かって押圧し、マスク125の開口1
25を通してその開口125に対向したセル内に押し込
む。第17図に示すようなプレスヘッドを2つ設けてI
・ネーカム構造の両端面に一度に充填することもできる
次に第18〜27図を参′照して本発明のマスクをハネ
−カム構造に自動的、に装着する方法を説明する。
本発明においては、マスク311は矢印322で示すよ
うにハネ−カム構造310の端面312上に載置された
後、その突起315がセル316と係合するまでその端
面312の中心の周囲に急速に振動せしめられる。第1
8図において、ハネ−カム構造310が、機械的振動源
の表面323上忙載置されている。その表面323は回
転振動をするものであるのが望ましい。市販の回転振動
パーツフィーダーのベースにフィーダーボウルの替りに
平らなグレートを取り付けることによって適切な装置を
作ることができる。そのプレートの表面はその中心の周
囲に小さな角度で振動する。その運動は一方の方向へは
急激であり、逆の方向へは比較的ゆつ(すしている。
そのグV−)の表面はトータル的には結局回転しないが
、その上に載せられた充分軽いものは、例えばマスクと
ハネ−カム構造は、回転軸からずれた位置に載せれば、
その回転軸の周囲に少しずつ回転して行(。そのグレー
トの振動の振巾を制御し、それによってマスクとハネ−
カム構造の回転速度を制御する手段を設けるのが望まし
い。前述のパーツフィーダーの振動の振巾は加減抵抗器
によって制御される。実験は約60ヘルツの周波数で行
なったが、約30〜200ヘルツあるいはそれ以上の広
い範囲の周波数を使用することができる。また場合によ
っては他の範囲の周波数が望ましいこともある。前記表
面323から・・ネーカム構造310’i介してその端
面312上のマスク311に回転振動が伝達される。)
・ネーカム構造310はノ・ネーカム構造310とマス
ク311の横方向への運動を小さくするために表面32
3の回転軸に中心を合わせて載置するのが冑ましい。ま
たマスク311に直接振動源を接触させてもよい。
さらに、マスク311を突起が上を向(よ5に面320
を下にして表面323上に載置し、その上にハネ−カム
構造310を載せてもよい。ランダムな直線的乃至軌道
的(振動面が回転しない平面的な軌道を描く運動)振動
を使用して差し支えないが、マスク311を端面3゛1
2内で着実に回転させてマスク311の端面312に対
する横方向の位置と角度的な位置を合わせ易(するため
には回転振動を使用するのが望ましい。ランダムな直線
的乃至軌道的な振動を使用する場合には何等かの方法で
マスクをハネ−カム構造の端面に対して回転させなけれ
ばならない。表面323からの振動がマスク311によ
り良(伝達されるよ5にハネ−カム構造310を表面3
23クラ?グ、表面323から突出してハネ−カム構造
310のセル内に挿入されるビン等の適当な手段を用い
ることができる。カラー324がハネ−カム構造310
の側壁318に前記端面゛312の上方に突出するよう
に取り付けられ、マスク311はそのカラー324内に
閉じ込められるよう罠なっている゛。これによってマス
ク311の中心の端面312に対する横方向への運動が
端[312の中心付近の限られた領域Fi3に制限され
る上5になっている。マスク3tiの一面319,32
0 の大きさによってマスク311の中心がf4細31
2の中心に対して動ける前詰領域の大きさを決定するよ
うに丁右ことができる。なお、このように力5’−32
4のような手段を用いずに軌道的な振動のみで4スク3
11と)・ネーカム構造310の端面の位置を合わせる
こともできる。マスク311とノ・ネーカム構造310
間の横方向へあ運動を制限する他の手段にらいては後述
する。       □  □固体粒子フィルター32
5(第20図)を製造する際にはマスク311はその開
口314−カム構造310の端面312上に被せられる
。同様なマスクがハネ−カム構造310の他方の端面3
13上にその開口が第2の組のセルと=致するよ5にし
て被せられる。第1゜第2の組のセル316にはそのセ
ルと御飯している開口を通して適当な材料が充填される
こめとき、一方め端面にマスクを被せてその一方の端面
の充填を行なってから、他方の端面にマスタ□を被せて
その端面の充填を行なうようにしてもよいし、最初に両
端面にマスクを被せておいて、次々と充填を行なっても
よいし、両端面に一度に充填を行なうようにしてもよい
。第20.21図に示すフィルター325は第i s”
、 19図のハネ−カム構造310の両端面312,3
13においてセル316の開自端を市松模様をなすよう
に閉鎖して(栓326を形成して)なるものである。
第21図から明らかなように両端面312,313にお
ける市松模様は互いに裏返しになっている。このような
市松模様をなすように選択さ   ゛れたセル内に閉鎖
材料を充填するのに使用されるマスク311においては
開口314はマスク面全体に互いに平行な縦列と横列を
なすように配列されており、突起315はその開口31
4の間に開口314と整列している以外の全てまたは殆
ど全てのセルと係合するように配列される。なお、フィ
ルター以外の用途の場合には、両端を閉鎖しなげればな
らないセルがあったり、両端を開口したままにして−お
かなければならないセルがbつたりすることも考えられ
る。また図示の市松模様以外のパターンでセルを閉鎖す
ることもできる。
しかしながら、いずれの場曾にも一方の端面の閉鎖パタ
ーンは他方の端面の閉鎖パターンのtt t’t−裏返
しになる。フィルター325の流体の流れが矢印328
でボされている。
前記・・ネーカム構造の端面のよ5なノ・ネーカ・面に
〜ヘクを位置−□合おせて装着するのは自動化すること
ができる。固体粒子フィルタ、を製造する際には、ノ・
ネーカム構造の両端面において所定のセルが露出される
ような特定のハネ−カム構造とマスクを使用することK
よって自動化が容易になる。
例えば中心軸が正方・形のセルの1つの断面方向中央に
あるようなハネ−カム構造が使用される。このとき、突
起と開口の配列が逆になつ苑一対のマスクが使用される
。すなわち、この一対のマスクをハネ−カム構造の端面
の同じ位置に被せると、一方のマスクのときに開口31
4によって露出されるセルは他方のマスクのときには閉
鎖されることになる。第22図は端面312(313)
の中央のセル329付近のセル316の配列を示すもの
である。セル316゛はX組と0組に分けられており、
例えば一方のマスクの突起がX組のセルに挿入される1
10組のセルは開口と対向すると、他方のマメ゛りを同
じ位置に被せるとX組のセルは開口と4向し、0組のセ
ル内に突起が挿入される。しかしながら、前述のように
材料を充填すべきでない、すなわちマスクによって閉鎖
されるべき、セルの全てに対して突起を必らず設けなけ
ればならない分けではな(、そのように幾つかのセルに
対して突起が設けられていないとき罠は、「セル内に突
起が挿入される」とはそのセ□ルが「マスクによって閉
鎖される」と解釈されたい。両マスクはその中心と端面
の中心とを大体合わせて(すなわちその中心軸が中央の
′轡ル以外とは突起の太さのために整列し□得ないよう
に前記カラー等によってマスクの位置を制限し)、端面
上に載置され、振動によって正しく端面と整列せしめら
れる。マスクの中心軸の最初の位置をある領域内に制限
すべきその領域は中央のセル329の中心を中心として
定められ、セル316の大きさがほぼ均一であるときに
は、その最大径は少な(ともセルピッチ(縦列または横
□列丙で隣接する2”らの゛セルの中心間距離“)に等
しくてよく、突起の先端の□ 径によってはそれより幾分大きくても差し支エナいが、
セルピッチの2倍以上になってはならない。最大径がセ
ルピッチの2倍以上になるとマスクの中心が中央のセル
以外のセル上に位置してしま5おそれがあるからである
各マスクは端面に対して整列せしめられたときに、中央
の七”ル329を中心として90’ずつ回転した4つの
位置゛をとる可能性がある。
前記X組のセルと突起が係合す゛るようになっているマ
スクの場合に、中央のセル329と係合する突起以外め
マスクの中心軸に最も近い4つの突起は対角線a、b、
c、’d上の中央のセル329に最も近い4つ゛のセル
と必らず係合する。□また0組のセルは必らず開口によ
って露出される。また、その突起□が0組のセルと係合
するようになっている他方のマスク□の場合には、□そ
のマスクの中心軸に最も近い4つの突起は縦横の線et
fpgvh上の中央のセル329に最も近い4つのセル
と常に係合する。また−のときX組のセ°ルは必らず露
出ざ−れる。             次に、′端面
の中心が+゛ル゛間薄い仕切壁上にあるハネ−カム構造
の両端面に同一の一対のマスクを被せる場合について説
明する。
一方の例では端面312 (313,)の中心は第23
図に点330で示すように仕切壁317上の隣接する2
つの仕切壁317と332の交点のほぼ中央にあり、他
方の例では点331で示すように仕切壁317と332
の交点上にある。前記一対の同一のマスクは第24図に
示すように第23図のセルの縦列および横列に対応する
縦列および横列内に交互に配された開口314と突起3
15’ii備えている。
端面の中心が点330にあるときには、中心が点333
で示すように隣接する突起と開口の間にあるマスクが使
用され、端面の中心が点331にあるときには隣接する
突起と突起(あるいは開口と開口)の間の中央に点33
4で示すように中心があ粂、コスタが使用される。
中心が点333上にある場合には、端面に対して正しく
位置せしめられたときに1000回転した2つの位置を
取る可能性がある。その各位置において露出されるセル
は異なる。すなわち一方の位置においてX組のセルが露
出されるとすれば他方の位置に0組のセルが露出される
。中心が点334上にあるマスクのと、きには、端rI
7JK対して正しく位置せしめられたときには90°回
転した4つの位置をとる可能性がある。このとき100
0回転した2つの位置において露出されるセルの組は同
じであるが、隣接した2つの位置(90°回転した位置
)において露出1.されるセルの組は異なる。
いずれの場合においても前述の場合と同様にマスクの中
心を端面の中心を中心とする一定領域内に常に存在させ
るようにしてマスクを端面上に載置して振動をかげるこ
とによってマスクの中心と端面の中心を一致させること
ができる。前記一定領域の径は突起の先端の径に応じて
セルゼツチの2倍よりやや小さく”□・)。
なければならないが、突起の先端の径に関係な(セルピ
ッチに等しくとも差し支えない。
場合によっては、所望の角度位置に近い位置でマスクを
端面上に載置して振動させることによって所定の角度位
置でマスクを端面に整列させるようにしてもよい。ある
いは各端面においてマスクが所望の角度位置で端面と整
列したかどうかを自動的に確認する゛よ5にすることも
できる。例えば、各7スクに何らかの方法で、例えば周
面に印をっけ、両マスクの相対的な角度位置を適当な検
出手段で比較して1、所望の相対的角度位置が得られた
ときに信号を出すようにすることができる。また一方の
端面内のセルの選択的充填が終了しており、他方の端面
にマスクが被せられているとき、および両端面にマスク
が被せられているときには、光が両端面を通過するかど
うかを光学的に見るようにしてもよい。両端面において
セルが交互に閉鎖されるべきときには、マスクが両端面
において正しく位置せしめられていれば光はI・ネーカ
ム構造を軸方向に通過することはできない。マスクが両
端面において正しく位置せしめられているかと′5かを
示す信号を発生するようにすることもできる。
弾性を有するマスクを自動的にハネ−カム構造に装着す
る場合には弾性のある突起を完全にセル内に挿入するた
めにマスクを端面に押圧する手段が必要となるであろう
以上、円形のマスクを、端面の形状が円形であり、セル
の断面形状が正方形であるハネ−カム構造に装着する場
合について説明したが、本発明は他の形状の端面および
他の断面形状のセルを有するハネ−カム構造にも応用す
ることができる。端面の形状は楕円でもよいし、競技用
トラック状でもよい。セルの断面形状は円形、楕円形、
三角形、六角形、平行四辺形、他の多角形等種々のもの
とすることができる。このよ5な場合にマスクの端面上
での位置を制限する部材を設けるときにはマスクが端面
上で360°回転し得るように円形としてもよい。この
場合にはマスクと端面の中心は、ハネ−カム構造がその
中で360’回転し得る最小円の中心、すなわちマスク
乃至端面の最大寸法横断軸(端面の形状が正方。
形乃至長方形であるときには対角線)の中央、に位置す
る。なお、マスクの端面上での位置を制限する部材を円
形とせずに、非円形のマスクの回転範囲を制限し、マス
クが特定の角度位、置もしくは制限された数の角度位置
のうちの1つで端面に整列するようにしてもよい。
また前記マスクの位置を制限する部材は前述のようにハ
ネ−カム構造に固定されている必要はな(、他の固定さ
れた部材あるいは振動源に固定してもよい。
さらに、端面に対するマスクの横方向および回転方向(
角度位置)の位置決めは他のセルと大きさや形状の異な
るセルおよび、マスクと端面の異なる位置に設けられた
突起によって、より制限された横方向や回転方向の位置
でしかマスクと端面が正しく整列しナイヨうにすること
もできる。
マスクもしくはハネ−カム構造の周囲に配される部材を
使用してマスクとノ・ネーカム面の間の相対的な横方向
への運動および回転運動を制限することができる。例え
ばピン等の剛性部材をマスクとI・ネーカム構造の端面
に通して振動を加えるときに両者の横方向への相対運動
を制限するようにしてもよい。第25図において、互い
に裏返しの突起と開口の配列パターンを有する一対のマ
スクのうちの一方のマスク311の中央の開口341に
ピン340が通されている。そのピン340を備えたマ
スク311は矢印342で示すようにピン340が端面
312の中央のセル329内に挿入されるようにしてノ
ヘネーカム構造310の端面312上に載置される。こ
こでマスク311に振動が加えられる。このときマスク
311は回転は自由にできるが、その中心軸の横方向ト
の運動は制限される。マスク311が端面3′12に対
して正しく位置せしめられるピン340は抜かれ、セメ
ントはその中央の開口341を通して中央のセル329
に充填される。第26.26a図に示す例においては、
中実のロッド343が中央のセル329内に深く挿入さ
れている。第26図においてはハネ−カム構造310の
一方の4面312からロッド343が突出しており、互
いに裏返しのパターンを有する一対のマスクのうちの一
方のマスク311がその中央の開口341内にロッド3
43が挿入されるようにして位置せしめられ、振動せし
められる。
次にノ・ネーカム構造310を第26&図に示すように
倒置してロッド343を他方の端面313から突出させ
る。前記一対のマスクの他方のマスク311a(このマ
スクも中央に開口341aを有している)をその開口3
41a内にロッド343が挿入されるようにして端面3
13上に載置して振動を加える。次にロッド343を取
り外して両端面にセメントを充填するが、本来突起があ
るべきところに中央開口341あるいは341・aが設
けられて〜)るマスクの場合にはその中央開口を仮に塞
(1でおいてからセメントの充填を行なってその中央開
口に対向したセル内にセメントが侵入しないようにする
。第27図に示すように2本乃至それ以上の剛性部材3
44をマスク311と端面312に通してマスク311
と端面31.2の間の相対的な横方向への運動と回転運
動の両方を制限するようにしてもよい。その剛性部材3
44はマスク311のどの開口345に通してもよい。
な・お、マスクとハネ−カム構造の間の横方向への相対
的運動は両者に通される部材によってだけではな(、両
者のうちの一方と固定された部材の間に延びるピン等に
よっても制限することができる。例えばマスクの外端面
から突出するようにピンを配し、フレームに固定された
管を使用し、そのピンの横方向への運動をその管の内径
内に制限することによってマスクの横方向への運動を制
限してもよいO゛
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の方法および装置によって製造した固体
衣ジイルターの一例の斜視図、第1a図はその1a−1
a線断面図、 第2図は本発明の一実施例のマスクとハネ−カム構造を
示す斜視図、 第3図はそのマスクをそのハネ−カム構造に装着した状
態を示す一部破断断面図、第4図は第2,3図のマスク
のチューブを通して流動性材料をセル内に充填する状態
を示す図、 第5図はセル内に流動性材料を充填するのに使用するプ
レス装置の一例の断面図、第6図は本発明の他の実施例
のマスクをハネ−カム構造の端面に装着した状態を示す
斜視図、 第6・図は第6図の”v二jlりの一部の拡大斜視図、 第6b図は電6図の一部の拡大図、 第6C図は第6図の一部の拡大端面図、第7図は本発明
の他の実施例のマスクをハネ−カム構造とともに示す斜
視図、 第7a図は第7図のマスクの7a−7a線方向から見た
図、 第7b図は第7図の7b−7b線断面図、第8図は本発
明の更に他の実施例のマスクとハネ−カム構造の斜視図
、 第9図は第8図のマスクの内端面側から見た概略端面図
、 第10図は第8図のマスクをハネ−カム構造に被せる手
順を説明するための断面図、第11図は第8図のマスク
をハネ−カム構造に被せた状態を示す拡大断面図、 第12図は第8図のマスクとハネ−カム構造によって製
造された固体粒子フィルターの斜視図、 第12a図は第、」、2図の12a−12・線断面図、 第13a図は第8図のマスクを製造づ−るのに使用する
型の一例の断面図、 第13b図は第13a図の型から取り出された成型体に
穴を穿けて第8図のマスクとする工程を示す図、 第14a〜14d図は他の例の型によって第8図のマス
クを製造する工程を示す図、第14e図は脱型されたマ
スクの断面図、第14f図はマスクがハネ−カム構造の
セルに対して寸法不足になっている状態を示す断面図、 第15a図は・第8図のマスクを製造する型の他の例の
分解斜視図、 第15b図はその組み立てた状態の断面図、第16図は
本発明のマスクを使用して塑性変形可能な材料をセル内
に充填するプレス装置の一例の断面図、 第17図は他の例のプレス装置のプレスヘッド部の断面
図、 第18図は本発明のマスクをノ1ネーカム構造の端面上
で位置決めする装置の一例の斜視図、 第19図は第18図の装置によってマスクをハネ−カム
構造の端面に装着した状態を示す断面図、 第20図は本発明によって製造されるフィルクーの一例
の斜視図、 第21図は第20図の21−21線断面図、第22図は
互いに裏返しのパターンで突起と開口を有する一対のマ
スクを中央のセルに中心を有するハネ−カム構造に対し
て位置決めする方法を説明するための図、 第23図は同じマスクを仕切壁土に中心を有するハネ−
カム構造に対して異なる組のセルが露出されるように位
置決めする方法を説明するための図、 第24図は第23図のセh配列に対して使用されるマス
クの中央部付近の突起と開口の配列を示す図、 第25〜27図はマスクと端面間の相対的な横方向への
運動や回転運動を制限する種々の方法を説明するための
図である。 10・・・・・・ハネ−カム構造  11・・・・・・
セ    ル12,13・・・端   面 14・・・
・・・仕 切 壁20・・・・・・マ ス り  24
・・・・・・チューブ52・・・・・・開   口  
55・・・・・・突   起、、、i7”屈、。 1   ・[ F勺、6c −F勾、13b −山rQ、 14C F’υ、14f −二r勾、tsb −r勾J9 −−−Fζ、22 一≦r酸、24 第1頁の続き。 優先権主張 01981年7月15日■米国(US)■
283735 @1981年8月24日■米国(US)■295610 o発 明 者 マックス・ロミー・モンティールス アメリカ合衆国ニューヨーク州 一ド・アールディー1 0発 明 者 ロイ・トーマス・ボンゾアメリカ合衆国
ニューヨーク州 ペインテッドポスト・ミーグ・ クリーク・ロード255 手続補正書(方式) 昭和57年11月25日 特許庁長官殿 1、事件の表示 ゛ 昭和57年特許願第123745号事件との関係 
   特許出願人 名  称 (氏名)   ″−゛ンググラス ワーク84代理人 5、補正命令の日付 昭和57年10月7日 (発送日 昭和57年10月2
6日)6 補正により増加する発明の数    な  
し7補正の対象      明 細 書 8 補正の内容   手書き明細書をタイプ浄書に袖正
します。 111(内容に変更なし)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 両端面間に格子状に延びる多数の薄(%仕切壁によって
    仕切られた、両端が前記両端面に開口した多数のセルを
    有する)・ネーカム構造の、前記多数のセルのうちの選
    択された複数のセルに流動性材料を充填するのに使用さ
    れるマスクにおいて、 前記ノ・ネーカム構造の端面上に位置せしめられる少な
    くとも1個のベース部材、 そのベース部材から同一方向に延び、前記多数のセルの
    1つ内に挿入されるように配された複数の突出部材、お
    よび 前記選択されたセルの開口端を前記流動性材料に対して
    開放するように前記I・ネーカム構造の前記端面′側に
    配されたセル露出手段力・らなることを特徴とするマス
    ク。
JP57123745A 1981-07-15 1982-07-15 ハニカム構造のセル内に流動性材料を選択的に充填する方法およびその方法を実施するのに使用する装置 Granted JPS5874117A (ja)

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