(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックハニカム構造体の複数個の貫通孔のそれぞれの配置とその断面積を認識する第１の工程と、認識した断面積と予め記憶部に記憶させた貫通孔の標準断面積とを比較し標準面積より小さい貫通孔を判定しその配置を認識する第２の工程と、複数個の前記貫通孔の中から所定の貫通孔を指定する第３の工程と、指定された前記貫通孔に封止材を第１の工程により認識されたその断面積に応じて封入する第４の工程とからなることを特徴とするセラミックハニカムフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程においては、前記セラミックハニカム構造体の端面をＴＶカメラで走査して画像処理部に伝送し、前記画像処理部が複数個の前記貫通孔の配置と前記貫通孔の面積を認識することを特徴とする請求項１記載のセラミックハニカムフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程においては、前記貫通孔の複数列を同時に走査することを特徴とする請求項２記載のセラミックハニカムフィルタの製造方法。
【請求項４】
一軸方向に移動可能とされ、セラミックハニカム構造体の貫通孔に封止材を封入する封止材封入ヘッドと、前記セラミックハニカム構造体を固定して自在に可動するスライドテーブルと、前記セラミックハニカム構造体の端面を走査するＴＶカメラと、前記ＴＶカメラからの貫通孔の配置とその断面積の情報を認識する画像処理部と、予め貫通孔の標準面積を記憶する記憶部と、前記画像処理部からの信号によって前記封止材封入ヘッドと前記スライドテーブルとの移動位置を制御するとともに前記封止材封入ヘッドから吐出される封止材の量を貫通孔の断面積に応じて制御する制御部とを備えたことを特徴とするセラミックハニカムフィルタ製造装置。
【請求項５】
前記封止材封入ヘッドの先端が弾性体よりなることを特徴とする請求項４記載のセラミックハニカムフィルタ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関等の燃焼機関から排出される排ガスの浄化に用いられるセラミックハニカムフィルタの製造方法および製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関から排出される黒煙等の排ガス中の浮遊微粒子の除去を目的として、ハニカム構造のセラミック材料から成るセラミックハニカムフィルタが用いられている。
【０００３】
一般的に、このようなセラミックハニカムフィルタの構造体は、外周壁と一体に形成された貫通孔隔壁と、この貫通孔隔壁によって仕切られた多数の貫通孔からなる。さらにこの貫通孔隔壁は多孔質セラミックで構成されることから、その内部には多数の微小な空孔が形成されている。また、それぞれの貫通孔には選択的に交互にどちらかの端部に封止材が封入されていて、各端面は市松模様状に形成され、排ガスが直接貫通孔を通過して外部に排出することができないように構成されている。
【０００４】
このような構成にすることによって、一方の端面の開放されている貫通孔から流入した排ガスは、貫通孔隔壁に形成された多数の微少な空孔を通過して隣接する貫通孔に流入する。このとき、排ガス中の浮遊微粒子が貫通孔隔壁に捕集され、排ガスは流入時とは反対側の端面の開放されている貫通孔より排出される。
【０００５】
以上のように、セラミックハニカムフィルタは多孔質セラミックで構成され、貫通孔を多数有することから、単位体積当たりの浮遊微粒子の捕集数が大きいという利点を有している。
【０００６】
ところで、このセラミックハニカムフィルタは、両端面の貫通孔が封止材によって交互に確実に封止されていることが必要であり、貫通孔の封止が不十分な場合には、排ガスがその貫通孔を容易に通過して外部に排出されるので、排ガス中の浮遊微粒子を効率よく捕集することができないという問題がある。
【０００７】
こうした問題を解決するものとして、たとえば、特開昭５７−７２１５号公報に記載のような技術が提案されている。
【０００８】
すなわち、この技術は、所定の部分に孔を備えた２種類のフィルムを用い、このそれぞれのフィルムの孔に密接するセラミックハニカム構造体の両端面の貫通孔に封止材ノズルを挿入して、圧入、振動、またはディッピング法により選択的に交互に（市松模様状に）封止材を封入しようとするものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５７−７２１５号公報に記載された封止材の封止方法では比較的容易に封止材を封入できるものの、製造時に生じる貫通孔の配列歪や、貫通孔の面積のばらつき等によって、フイルムの孔と貫通孔のそれぞれの面積と位置とを対応して密接させることが困難である。
【００１０】
そのため、前述の技術によれば、封止材ノズルが正確に貫通孔に位置せずに貫通孔隔壁に衝突し、多孔質で厚みの薄い貫通孔隔壁が損傷されるという問題があった。また、貫通孔を選択して確実に交互に封止材を封入することができず、両端部が封止されたり、あるいは両端部とも封止されていない貫通孔が生じるなどの問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、貫通孔の配列歪や、貫通孔の面積のばらつき等に関係なく貫通孔を選択して確実に交互に封止材を封入することができるセラミックハニカムフィルタの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明によるセラミックハニカムフィルタの製造方法は、セラミックハニカム構造体の複数個の貫通孔のそれぞれの配置とその断面積を認識する第１の工程と、認識した断面積と予め記憶部に記憶させた貫通孔の標準断面積とを比較し標準面積より小さい貫通孔を判定しその配置を認識する第２の工程と、複数個の貫通孔の中から所定の貫通孔を指定する第３の工程と、指定された貫通孔に封止材を第１の工程により認識されたその断面積に応じて封入する第４の工程とからなるものである。
【００１３】
これにより、貫通孔の配列歪みや面積のばらつきなどがあっても貫通孔の位置を容易に認識することができ、所定の貫通孔を選択して封止材を正確に交互に封入することができる。
【００１４】
また、本発明によるセラミックハニカムフィルタ製造装置は、一軸方向に移動可能とされ、セラミックハニカム構造体の貫通孔に封止材を封入する封止材封入ヘッドと、セラミックハニカム構造体を固定して自在に可動するスライドテーブルと、セラミックハニカム構造体の端面を走査するＴＶカメラと、ＴＶカメラからの貫通孔の配置とその断面積の情報を認識する画像処理部と、予め貫通孔の標準面積を記憶する記憶部と、画像処理部からの信号によって封止材封入ヘッドとスライドテーブルとの移動位置を制御するとともに封止材封入ヘッドから吐出される封止材の量を貫通孔の断面積に応じて制御する制御部とを備えたものである。
【００１５】
これにより、貫通孔の大きさや形状に関係なく面積と位置を画像によって容易に認識することができ、面積の大きさに応じて封止材の量を制御しつつ貫通孔に正確に交互に封入することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、セラミックハニカム構造体の複数個の貫通孔のそれぞれの配置とその断面積を認識する第１の工程と、認識した断面積と予め記憶部に記憶させた貫通孔の標準断面積とを比較し標準面積より小さい貫通孔を判定しその配置を認識する第２の工程と、複数個の貫通孔の中から所定の貫通孔を指定する第３の工程と、指定された貫通孔に封止材を第１の工程により認識されたその断面積に応じて封入する第４の工程とからなるセラミックハニカムフィルタの製造方法であり、貫通孔の配列歪みや面積のばらつきなどがあっても貫通孔の位置を容易に認識することができるので、所定の貫通孔を選択して、封止材を正確に交互に封入することができるという作用を有する。
【００１７】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１の工程においては、セラミックハニカム構造体の端面をＴＶカメラで走査して画像処理部に伝送し、画像処理部が複数個の貫通孔の配置と貫通孔の面積を認識するセラミックハニカムフィルタの製造方法であり、面積の小さい貫通孔であっても、これを確実に選択して封止材を封止することができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、第１の工程において、貫通孔の複数列を同時に走査するセラミックハニカムフィルタの製造方法であり、第１の工程に要する時間を短縮することができるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、一軸方向に移動可能とされ、セラミックハニカム構造体の貫通孔に封止材を封入する封止材封入ヘッドと、セラミックハニカム構造体を固定して自在に可動するスライドテーブルと、セラミックハニカム構造体の端面を走査するＴＶカメラと、ＴＶカメラからの貫通孔の配置とその断面積の情報を認識する画像処理部と、予め貫通孔の標準面積を記憶する記憶部と、画像処理部からの信号によって封止材封入ヘッドとスライドテーブルとの移動位置を制御するとともに封止材封入ヘッドから吐出される封止材の量を貫通孔の断面積に応じて制御する制御部とを備えたセラミックハニカムフィルタ製造装置であり、貫通孔の大きさや形状に関係なく面積と位置を画像によって容易に認識することができ、面積の大きさに応じて封止材の量を制御しつつこれを貫通孔に正確に交互に封入することができるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、封止材封入ヘッドの先端が弾性体よりなるセラミックハニカムフィルタ製造装置であり、セラミックハニカム構造体への接触が柔軟になって貫通孔隔壁の損傷が防止されるという作用を有する。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。なお、実施の形態を説明する全図において、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態におけるセラミックハニカムフィルタの製造に用いられるセラミックハニカム構造体の端面断面図、図２は図１のセラミックハニカム構造体を封止して得られたセラミックハニカムフィルタの端面断面図、図３は図２のセラミックハニカムフィルタの製造に用いられるセラミックハニカムフィルタ製造装置を示す概略図、図４は図３のセラミックハニカムフィルタ製造装置における封止材封入ヘッドを示す拡大図である。
【００２３】
図１において、セラミックハニカム構造体１はコージェライト、ムライト等のセラミックハニカム材料からなる。このセラミックハニカム構造体１は、外周壁４と一体に形成された多孔質の貫通孔隔壁２によって仕切られた多数の貫通孔３ａ、３ｂを有する。ここで貫通孔３ａは設計時の標準的な面積を有するもので、貫通孔３ｂは外周壁４にかかっているために標準的な貫通孔３ａに比べて面積が小さいものである。
【００２４】
このセラミックハニカム構造体１は、以下の方法によって製造される。すなわち、所定の組成に配合したセラミック材料を媒体とともに混練し、可塑剤を加えて適当な固さに調整した混練物を得、この混練物を押し出し成形法で成形した後、乾燥し、所定の温度で焼成するものである。なお、押し出し成形時におけるセラミックハニカム構造体１の半径方向の成形速度のばらつきや高温焼成時の収縮ばらつき等によって、貫通孔３ａ、３ｂの配列歪（図１の右上部の領域Ａ参照）が生じやすい。特に、標準的な面積のものより小さい貫通孔３ｂは、構造上、このような配列歪が外周壁４の近傍に生じることになる。
【００２５】
つぎに、この焼成されたセラミックハニカム構造体１の貫通孔３ａ、３ｂに封止材を封入して、セラミックハニカムフィルタ５を得る方法について、図２、図３、図４を用いて説明する。
【００２６】
図３において、セラミックハニカムフィルタ製造装置は前記したセラミックハニカム構造体１をＸ軸およびＹ軸方向に自在に移動させるスライドテーブル８を有している。そして、スライドテーブル８に固定されたセラミックハニカム構造体１の上方には、このセラミックハニカム構造体１の端面を走査するＴＶカメラ７が位置している。また、ＴＶカメラ７とセラミックハニカム構造体１との間には、セラミックハニカム構造体１の幅方向にガイドレール１７が延在されている。このガイドレール１７には、セラミックハニカム構造体１の貫通孔３ａ、３ｂに封止材６（図２）を封入する封止材封入ヘッド９が一軸方向に移動自在にはめ込まれており、封止材６を封入するときには実線で示す封入動作位置に、封入しないときには二点鎖線で示す待機位置に移動される。そして、ガイドレール１７の端部には、封止材封入ヘッド９をこのように移動させる制御モータ１０が設置されている。
【００２７】
ＴＶカメラ７には、このＴＶカメラ７からの情報を認識する画像処理部１１が電気的に接続されている。また、画像処理部１１には、この画像処理部１１からの信号によって封止材封入ヘッド９とスライドテーブル８の移動位置を制御するとともに、封止材封入ヘッド９から吐出される封止材６の量を制御する制御部１０が電気的に接続されている。さらに、制御部１０には、セラミックハニカム構造体１の貫通孔の標準面積を記憶してこれを制御部１０に送る記憶部１２ａが電気的に接続されている。
【００２８】
図４に示すように、封止材封入ヘッド９は、封止材６が充填されるシリンジ１４と、シリンジ１４内の封止材６を吐出してこれを貫通孔３ａ、３ｂに封入するニードル１５からなる。封止材封入ヘッド９は基台１３に揺動自在に取り付けられたアーム１６に固定されており、アーム１６によりセラミックハニカム構造体１との距離が調整されるようになっている。
【００２９】
図２に示すセラミックハニカムフィルタ５は、図１に示すセラミックハニカム構造体１を所定の温度で一次焼成し、次に貫通孔３ａ、３ｂに交互に選択的に封止材６を封入して後に二次焼成して得られたものである。
【００３０】
そして、貫通孔３ａ、３ｂへの封止材６の封入は、前述のようなセラミックハニカムフィルタ製造装置を用いて次にようにして行われる。
【００３１】
動作開始に先立って、図３に示すように、セラミックハニカム構造体１をＸ軸、Ｙ軸に自在に可動するスライドテーブル８上にチャック機構等（図示せず）により固定する。
【００３２】
そして、第１の工程で、セラミックハニカム構造体１の複数個の貫通孔３ａ、３ｂのそれぞれの配置とその面積を映像信号などによって認識する。
【００３３】
すなわち、セラミックハニカム構造体１の上方に配設されたＴＶカメラ７により、セラミックハニカム構造体１の上部の端面を走査する。この走査はＴＶカメラ７をＸ−Ｙ方向に移動させてもよいし、ＴＶカメラ７を固定してスライドテーブル８をＸ−Ｙ方向に移動させてもよい。走査時において、封止材封入ヘッド９は二点鎖線で示す待機位置にある。ここでＴＶカメラ７が収集した情報は画像処理部１１に送信され、ここでその情報が認識される。そして、認識される情報が、セラミックハニカム構造体１における貫通孔３ａ、３ｂの配置とそれぞれの面積である。
【００３４】
なお、ここではＴＶカメラ７の撮像管の口径に応じてセラミックハニカム構造体１の貫通孔３ａ、３ｂの複数列を同時に走査するのがよい。こうすれば、第１の工程に要する時間を短縮することができる。
【００３５】
次に、第２工程では、第１の工程で認識した貫通孔３ａ、３ｂの面積と、予め記憶部１２ａに記憶された標準面積とを比較し、標準面積より小さい貫通孔３ｂを判定しその配置を認識する。
【００３６】
すなわち、画像処理部１１から出力された情報は制御部１２に送信され、ここで記憶部１２ａに予め記憶された標準面積と比較され、Ｘ1Ｙ1，Ｘ2Ｙ2・・・ＸnＹmのように座標番号を付与して新たに記憶される。つまり、標準面積より小さい貫通孔３ｂのＸ−Ｙ位置、整列された貫通孔３ａのＸ−Ｙ位置、および不整列な貫通孔３ａのＸ−Ｙ位置が登録される。
【００３７】
そして、第３の工程で、封止材６を封入する貫通孔３ａ、３ｂを指定する。つまり、制御部１２で各貫通孔３ａ、３ｂに付与された座標番号のうちでどの座標番号の貫通孔３ａ、３ｂに封止材６を封入するかを判定して、記憶部１２ａに記憶しておく。
【００３８】
最後に、第４の工程において、指定された貫通孔３ａ、３ｂに封止材６を封入する。
【００３９】
すなわち、封止材封入の信号が制御部１２から封止材封入ヘッド９に送信されると、封止材封入ヘッド９は図３の実線で示す封入動作位置に移動される。このとき、封止材封入ヘッド９のニードル１５はセラミックハニカム構造体１の端面の貫通孔３ａ、３ｂの数ｍｍ程度上部に位置するように制御される。また、制御部１２から、記憶部１２ａに登録された貫通孔３ａ、３ｂのＸ−Ｙ位置がスライドテーブル８に伝送される。
【００４０】
そして、スライドテーブル８が移動してニードル１５の先端位置に封止材６を封入すべき貫通孔３ａ、３ｂが停止すると、制御部１２からの封止材６の封入開始指示によってニードル１５が該貫通孔３ａ、３ｂ内に挿入され、この中に封止材６が圧入して封入される。このとき貫通孔３ａの面積が大きい場合には、その面積に応じて封入する封止材６の量を制御部１２で制御することができるから、封入が不十分で封止が不完全になることが防止される。
【００４１】
なお、封止材６は、焼成時の収縮率や熱膨張係数が等しいセラミックハニカム構造体１と同材質が好ましく、具体的にはコージェライトやムライト等のセラミック材料に有機バインダー、可塑材、水等を加えて混練した組成物などが適当である。また、ニードル１５は、貫通孔３ａ、３ｂに挿入されることから、その材質はテフロン等による樹脂製等の弾性体であるのがよい。こうすると、ニードル１５のセラミックハニカム構造体１への衝突による貫通孔３ａ、３ｂの隔壁２などの破損を防ぐことができる。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、標準面積に等しいか略同じである複数の貫通孔３ａおよび面積が小さい複数の貫通孔３ｂに対して市松模様状に交互に封止材６を封入することができる。
【００４３】
また、図１の領域Ａに示したように貫通孔３ａ、３ｂの配置が不整列である場合にも、ＴＶカメラ７でその配置と面積が認識されるため、たとえ面積の小さい貫通孔３ａ、３ｂであっても、これを確実に選択して封止材６を封止することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のセラミックハニカムフィルタの製造方法によれば、貫通孔の配列歪みや面積のばらつきなどがあっても貫通孔の位置を容易に認識することができるので、所定の貫通孔を選択して、封止材を正確に交互に封入することができるという有効な効果が得られる。
【００４５】
ここで、第１の工程において、セラミックハニカム構造体の端面をＴＶカメラで走査して画像処理部に伝送し、画像処理部が複数個の貫通孔の配置と貫通孔の面積を認識するようにすれば、面積の小さい貫通孔であっても、これを確実に選択して封止材を封止することができるという有効な効果が得られる。
【００４６】
また、第１の工程において、貫通孔の複数列を同時に走査するようにすれば、この第１の工程に要する時間を短縮することができるという有効な効果が得られる。
【００４７】
本発明のセラミックハニカムフィルタ製造装置によれば、すべての貫通孔の面積と位置が画像によって容易に認識されるので、貫通孔の配列歪みや面積のばらつき等に関係なく貫通孔を選択して確実に交互に封止材を封入することができるという有効な効果が得られる。また、面積の大きさに応じて封止材の量を制御しつつこれを貫通孔に正確に交互に封入することができるという有効な効果が得られる。
【００４８】
ここで、封止材封入ヘッドの先端を弾性体で構成すれば、セラミックハニカム構造体への接触が柔軟になるので、貫通孔隔壁の損傷が防止されるという有効な効果が得られる。
【００４９】
したがって、本発明のセラミックハニカムフィルタの製造技術によれば、量産性に優れ、圧力損失が小さく、浮遊微粒子の捕集効率の高いセラミックハニカムフィルタを得ることができるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるセラミックハニカムフィルタの製造に用いられるセラミックハニカム構造体の端面断面図
【図２】図１のセラミックハニカム構造体を封止して得られたセラミックハニカムフィルタの端面断面図
【図３】図２のセラミックハニカムフィルタの製造に用いられるセラミックハニカムフィルタ製造装置を示す概略図
【図４】図３のセラミックハニカムフィルタ製造装置における封止材封入ヘッドを示す拡大図
【符号の説明】
１  セラミックハニカム構造体
３ａ、３ｂ  貫通孔
５  セラミックハニカムフィルタ
６  封止材
７  ＴＶカメラ
８  スライドテーブル
９  封止材封入ヘッド
１１  画像処理部
１２  制御部
１２ａ  記憶部
【図１】
0003687273.tif 000002
【図２】
0003687273.tif 000003
【図３】
0003687273.tif 000004
【図４】
0003687273.tif 000005