(57)【要約】【課題】本発明は、流路の中間に目封止部を有するハニカムフィルタにおいて、所望の位置に精度よく形成された目封止部を有するハニカムフィルタを製造できる製造装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明の一態様は、隔壁で仕切られた多数の流路を備えたハニカム構造体と前記ハニカム構造体の端面から離れた位置に形成された目封止部とを有するハニカムフィルタの製造装置であって、前記流路の方向が略水平な状態に前記ハニカム構造体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持されたハニカム構造体の流路の方向に沿い所定の流路に相対的に挿入可能に配設されるとともに目封止材を吐出する管状部材とを有するハニカムフィルタの製造装置である。【選択図】図１
2006231103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁で仕切られた多数の流路を備えたハニカム構造体と前記ハニカム構造体の端面から離れた位置に形成された目封止部とを有するハニカムフィルタの製造装置であって、前記流路の方向が略水平な状態に前記ハニカム構造体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持されたハニカム構造体の流路の方向に沿い所定の流路に相対的に挿入可能に配設されるとともに目封止材を吐出する管状部材とを有するハニカムフィルタの製造装置。
【請求項２】
隔壁で仕切られた多数の流路を備えたハニカム構造体と前記ハニカム構造体の端面から離れた位置に形成された目封止部とを有するハニカムフィルタの製造方法であって、前記流路の方向が略水平な状態に前記ハニカム構造体を支持し、前記流路に水平方向から管状部材を挿入し、前記管状部材から目封止材を注入するハニカムフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタの製造装置および製造方法に係り、特に自動車エンジンの排気ガス浄化装置、例えばディーゼルエンジンからの排気ガス中の微粒子を除去するための浄化装置での使用に適したハニカムフィルタの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公害の防止や地球環境の保全を目的とし、近年、特にディーゼルエンジンを搭載した自動車から排出される排気ガスに含まれる微粒子（いわゆるパーティクルマターである。）の排出量の法的規制が強化されている。その規制に対応し、排気ガス中の微粒子を排気系において除去するディーゼルパティキュラーフィルタ（いわゆるＤＰＦである。）の開発が進められている。このＤＰＦには、一般的に、ハニカムフィルタと呼ばれる微粒子を除去するためのハニカム構造を有するフィルタが内蔵されている。
【０００３】
図８に、従来構造のハニカムフィルタ（以下フィルタと称する場合がある。）を模式的に表した断面図を示す。従来構造のフィルタ８は、多孔質のコージュライト質で主としてなる隔壁８１１と該隔壁８１１で区画された多数の流路８１２とを有するハニカム構造体８１と、流路８１２の一方端部に市松状に配設された一方の目封止部８２と、該一方の目封止部８２の存しない流路８１２の他方端部に市松状に配設された他方の目封止部８３とを有している。該目封止部８２、８３は、通常、流路８１２の所定個所にセラミックスラリーを充填し、乾燥および焼成して形成される。
【０００４】
かかるフィルタ８では、微粒子を含む排気ガスは、流路８１２の一方端において開口した排気ガス流入部８４から流路８１２へ流入し、多孔質な隔壁８１１を通過し、隣接した流路８１２を経て、流路８１２の他方端において開口した排気ガス流出部８５から排出される。このとき、排気ガス中に含まれる微粒子が隔壁８１１に形成された細孔に捕捉され、その結果、排気ガスは浄化される。ここで、隔壁８１１に微粒子が捕捉され続けると、隔壁８１１の細孔に目詰まりが生じＤＰＦの浄化性能が大幅に低下するとともに、圧力損失が大きくなるためエンジン出力が低下するという問題が生じる。そこで、一般的に、電気ヒータ、バーナー又はマイクロ波などでフィルタ８に堆積した微粒子を燃焼させたり、フィルタ８に担持した触媒物質で微粒子を燃焼させたりすることにより、フィルタ８の浄化性能を回復させることが行われている。
【０００５】
一方、隔壁８１１の目詰まりの発生を抑制しＤＰＦの浄化性能の安定化を図るために、図７に示すような改善されたフィルタ９が提案されている。このフィルタ９は、基本的には図８のフィルタ８と同様であるが、一方の目封止部９２（以下第２の目封止部という。）が流路９１２の中間にハニカム構造体９１の一方端から所定距離だけ離れた位置に配設されている点で異なっている。かかるフィルタ９によれば、その流路９１２の中間に配設された第２の目封止部９２の一方側の開口部に微粒子が堆積し易く、もって、余剰の微粒子が流路９１２に流れ込まず隔壁９１１の目詰まりが防止され、ＤＰＦの浄化性能を長時間安定して保持することが可能となる。
【０００６】
その改善されたフィルタ９の流路９１２の中間にセラミックスラリーを充填し、目封止部９１２を製造する製造装置の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１の製造装置は、図５に示すように、前記ハニカム構造体９１の流路９１２に挿入可能でスラリー９２ａが先端から吐出される下方に伸びた管状部材９３と、該管状部材９３にスラリー９２ａを供給する回転容量式のスラリー供給体（不図示）を備えている。
【０００７】
この製造装置の動作について図５を参照して説明する。まず、図５（ａ）に示すように、ハニカム構造体９１の上端面から所定の位置まで流路９１２に上方から管状部材９３を挿入する。次に、図５（ｂ）に示すように、管状部材９３の先端が所定位置に達した後管状部材９３の挿入を停止し、スラリー９２ａの吐出を開始する。次いで、図５（ｃ）に示すように、スラリー９２ａを吐出しながら管状部材９３を所定速度で上方に引き上げる。図５（ｄ）に示すように、規定量のスラリー９２ａを吐出した後にスラリー９２ａの吐出を停止し、管状部材９３を上方に退避する。
【０００８】
この特許文献１の製造装置によれば、流路９１２の中間に目封止部を形成できるという利点がある。しかしながら、この製造装置では、ハニカム構造体９１を垂直に立て管状部材９３の先端を下方に向けて流路９１２に挿入しスラリー９２ａを流路９１２の中間に充填するため、特にスラリー９２ａの粘性の低い場合などにはスラリー９２ａが下方に細長く伸びたりしてスラリー９２ａの隔壁９１１に接するまでのスラリー９２ａの形状が一定しない。そのため、吐出されたスラリー９２ａと隔壁９１１との接する位置を制御できず、複数の目封止部９２の位置が不均一となるという問題がある。これにより生じたフィルタ９における排気ガスの通気抵抗の不均一性は、エンジンの負荷性能に影響を及ぼす可能性が大きい。
【特許文献１】特開平５−２３５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来の技術の問題を鑑みて成されたものであり、流路の中間に目封止部を有するハニカムフィルタにおいて、所望の位置に精度よく形成された目封止部を有するハニカムフィルタを製造できる製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、隔壁で仕切られた多数の流路を備えたハニカム構造体と前記ハニカム構造体の端面から離れた位置に形成された目封止部とを有するハニカムフィルタの製造装置であって、前記流路の方向が略水平な状態に前記ハニカム構造体を支持する支持手段と、前記支持手段に支持されたハニカム構造体の流路の方向に沿い所定の流路に相対的に挿入可能に配設されるとともに目封止材を吐出する管状部材とを有するハニカムフィルタの製造装置である。
【００１１】
本発明の別の態様は、隔壁で仕切られた多数の流路を備えたハニカム構造体と前記ハニカム構造体の端面から離れた位置に形成された目封止部とを有するハニカムフィルタの製造方法であって、前記流路の方向が略水平な状態に前記ハニカム構造体を支持し、前記流路に水平方向から管状部材を挿入し、前記管状部材から目封止材を注入するハニカムフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記のように水平な状態で支持されたハニカム構造体の流路に対して略水平な方向から挿入した管状部材を流路において所定の位置に位置決めをし、該管状部材から目封止材を吐出することにより、該目封止材は重力の作用により下方に流下しハニカム構造体の隔壁に接する。もって、目封止材が充填される位置は目封止材が管状部材から吐出される位置と略同一となる。したがって、流路における管状部材の位置を制御することにより、充填された目封止材からなる目封止部は所望の位置に精度よく形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について、その実施態様に基づき図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一態様に係るフィルタの製造装置の概略構成図、図２は図１の矢視ａから見た側面図、図3は図１の製造装置の動作を説明する図、図４は図１の製造装置の実験例を説明する図、図６は図１の製造装置の対象となるフィルタの構成を示す断面図である。なお、以下の説明において、「Ｘ軸」とは図１に示すように紙面において水平方向に沿う軸をいい、「Ｚ軸」とは該Ｘ軸に直行し紙面において鉛直方向に沿う軸をいい、「Ｙ軸」とは該Ｘ軸およびＺ軸に共に直行する紙面に直行する方向に沿う軸と定義する。
【００１４】
本発明の対象となるフィルタ１は、基本的には図７で説明したフィルタ９と同様な構成を有し、図６に示すように、隔壁１１１と該隔壁１１１で区画された流路１１２からなるハニカム構造体１１と、図においてハニカム構造体１１の右方端部に配設され該流路１１２を市松状に封止する第1の目封止部１３と、第1の目封止部１３の配設されていない該流路１１２の中間であってハニカム構造体１１の左側端面からＬだけ離れた位置に市松状に配設された厚みがｈの第２の目封止部１２とを有している。このフィルタ１の隔壁１１１はコーディエライトを主成分とし、成形および焼成してなる長さが３１０ｍｍ、外径が２８０ｍｍ、隔壁１１１の厚さが０.３ｍｍ、隔壁１１１のピッチが１.５ｍｍ、流路１１２の幅が１.２ｍｍのハニカム構造体１１の該流路１１２に、第1および第２の目封止部１２，１３を形成するコーディエライトを主成分とする目封止材であるスラリーを充填し、該スラリーを乾燥および焼成してフィルタ１は完成する。
【００１５】
上記フィルタ１の第２の目封止部１２を形成するためスラリーを流路１１２の中間に充填する、本発明に係る一実施態様の製造装置は、図１に示すように、流路１１２の方向がＸ軸に沿うように略水平な状態でハニカム構造体１１を支持するハニカム構造体支持手段３と、該支持手段３に支持されたハニカム構造体１１の流路１１２の方向に沿い所定の流路１１２に相対的に挿入可能に配設されるとともに目封止材を吐出する管状部材２３を備えた目封止材吐出手段２とを有し、さらに、自動化のために好ましい構成としてハニカム構造体移動手段４とを備えている。以下、ハニカム構造体支持手段３、ハニカム構造体移動手段４及び目封止材吐出手段２について詳細に説明する。  
【００１６】
［ハニカム構造体支持手段］
ハニカム構造体支持手段３は、ハニカム構造体１１が水平な姿勢となるよう載置する支持部３２と、支持台３２に載置されたハニカム構造体１１の頂部の一部を上方から適度な力で押圧して支持台３２との間でハニカム構造体１１を固定する押圧部３１とを有している。本態様の支持部３２は、図２に示すように、円柱状のハニカム構造体１１の位置決めが容易になされるようにＶブロック状をなすテーブルである。また、押圧部材３１は、例えば空気式、油圧式若しくは機械式シリンダなど周知の機構を使用して構成できる。支持部３２及び押圧部３１のハニカム構造体１１と接触する部分には、ハニカム構造体１１を損傷させないように樹脂やゴムなどを使用することが好ましい。なお、支持部３２の大きさが十分に大きく、支持部３２でのみハニカム構造体１１の水平な姿勢が保持される場合には、押圧部３１は必ずしも必要ではない。さらに、ハニカム構造体支持手段３は、次述するハニカム構造体移動手段４に取り付けられた例えばチャック付の面板等であってもよく、ハニカム構造体１１は該面板のチャックで固定され水平な姿勢で支持される。
【００１７】
［ハニカム構造体移動手段］
ハニカム構造体移動手段４は、ハニカム構造体１１を支持する支持手段３をＺ軸方向に移動させる上下移動部４１と、該上下移動部４１をＹ軸方向に移動させる水平移動部４２と、該水平移動部４２を紙面に対して直行する平面内で回転させる回転部４３とを有している。上下移動部４１及び水平移動部４２は具体的にはサーボモータで駆動される一軸テーブルであり、また、回転部４３はサーボモータで駆動される回転テーブルである。これらには、位置及び移動速度の制御のため不図示の制御部が接続されており、ハニカム構造体１１をＺ軸及びＹ軸方向の所望の位置に位置決め可能になされている。
【００１８】
［目封止材吐出手段］
目封止材吐出手段２は、管状部材２３と、目封止材であるセラミックスを主体としたスラリーを収納するとともにスラリー供給用配管２２を介して管状部材２３に接続されたスラリータンク２１と、前記支持手段３に水平状態に支持されたハニカム構造体１１の流路１１２に対して所定の長さだけ挿入するため管状部材２３をＸ軸に沿い水平に移動させる管状部材移動部２５を有している。
【００１９】
管状部材２３は流路１１２よりも外径が小さなパイプ状のものであり、目封止部１２を形成すべきハニカム構造体１１の端面から目封止部１２の端面までの長さＬ以上の長さを有している。なお、管状部材２３の形状等は特に限定されるものではないが、流路１１２に挿入したときに隔壁１１１に損傷を発生させないように断面形状は略円環状とすることが好ましく、また、その材質は比較的柔らかい樹脂等を用いることが望ましい。さらに、流路１１２に相対する管状部材２３の先端部の外周は傾斜面を有していることが、流路１１２の損傷を防止する点から好ましい。さらに、多数の流路１１２について効率的にスラリーを充填するためには、図示するように複数の管状部材２３を有していることが望ましい。
【００２０】
スラリータンク１には、圧縮空気供給用配管２７を介して圧縮空気供給部２６が接続されており、該圧縮空気供給部２６から供給される圧縮空気の圧力によりスラリーを管状部材２３へ供給する。なお、スラリーが固液分離しやすい場合には、スラリータンク２１の内部にスラリーを攪拌する撹拌機構を設けておいてもよい。このスラリーの吐出量は、圧縮空気供給用配管２７に設けられた電磁弁の開閉時間等により制御されている。
【００２１】
前記管状部材２３の一端部が固定されている管状部材移動部２５は、具体的にはサーボモータ等で駆動される一軸テーブルであり、位置及び移動速度を制御するため不図示の制御部が接続されている。該管状部材移動部２５によれば、管状部材２３は速度制御されつつＸ軸方向に移動可能であるとともにＸ軸方向において所望の位置に位置決めされる。
【００２２】
なお、本態様の目封止材吐出手段２には、より精度良く目封止材を充填するため管状部材支持部２４と管状部材清掃部２８とが組込まれている。管状部材支持部２４は、支持手段３に支持されたハニカム構造体１１の流路１１２の位置に対応し配設された、管状部材２３が挿入可能な支持孔２４１を有するものであり、図示のように、流路１１２に挿入される管状部材２３が該支持孔２４１に挿通され、支持孔２４１で支持される。この管状部材支持部２４を組込むことにより、特に管状部材２３が長尺の場合でも撓みを少なくすることができ、所定の流路１１２に管状部材２３を精度よく挿入することができる。
【００２３】
管状部材清掃部２８は、スラリーを吐出した後に管状部材２３の先端部に付着したスラリーを除去するものである。本態様の管状部材清掃部２８はスポンジを主として構成されたものであり、前記管状部材支持部２４のハニカム構造体１１の側に固定されている。かかる管状部材清掃部２８によれば、管状部材２３を流路１１２に挿入しスラリーを吐出した後に、管状部材２３を引き戻す過程において管状部材２３の先端部が管状部材清掃部２８であるスポンジに接触させることにより、管状部材２３の先端部に付着したスラリーを除去することが可能となる。その結果、管状部材２３の先端部にスラリーが残存している場合に生じるスラリーの吐出開始時におけるスラリー形状の不安定さの問題や、管状部材２３の挿入過程において意図しない位置にスラリーが付着する問題を解消できる。なお、管状部材清掃部２８は上記説明に限定されず、例えばスポンジの代わりに布等を使用してもよく、またエアや洗滌液等で管状部材２３を洗浄して清掃するものであってもよい。
【００２４】
上記製造装置の動作について図１および３を参照し説明する。図１に示すように、支持手段３で、流路１１２がＸ軸に沿いハニカム構造体１１が略水平な状態となるように支持する。次いで、図３（ａ）に示すように、管状部材移動部２５で管状部材２３を所定の速度でＸ軸方向に沿い前進させ、水平状態に支持されたハニカム構造体１１の流路１１２に管状部材２３を挿入する。このとき、管状部材２３は、管状部材支持部２４で支持されているので撓んで流路１１２の開口部や隔壁１１１に接触することがない。
【００２５】
次いで、図３（ｂ）に示すように、管状部材２３の先端が流路１１２の開口端より距離Ｌ位置に達した後、管状部材２３の水平移動を停止させ、目封止材吐出手段２を作動させて管状部材２３の先端部からスラリー１２ａを吐出させる。次いで、図３（ｃ）に示すように、吐出されたスラリー１２ａが管状部材２３の先端から垂れて隔壁１１１に接する所定の時間経過後に、スラリー１２ａを吐出させつつ管状部材２３を所定の速度で後退させる。ここで、水平状態にある管状部材２３の先端部から吐出されたスラリー１２ａは重力により垂れて下方の隔壁１１１に接触するので、該管状部材２３の先端部の位置とほぼ同じ位置でスラリー１２ａは隔壁１１１に接することとなる。もって、管状部材２３の先端部の位置を制御することによりスラリー１２ａの充填される位置（すなわち第２の目封止部１２の位置）を任意に精度よく定めることができる。
【００２６】
次いで（ｄ）に示すように、第２の目封止部１２の厚みｈに対応する所定量のスラリー１２ａを吐出した後スラリー１２ａの吐出を停止し、図１に示す管状部材２３を元の位置に退避させる。その後、ハニカム構造体１１をハニカム構造体移動手段４でＺ軸またはＹ軸方向に適宜移動し、図３（ａ）〜（ｄ）の動作を繰り返すことにより所望の流路１１２にスラリーが充填される。
【００２７】
全ての所望の流路１１２にスラリーが充填されたハニカム構造体１１を乾燥焼結することにより、端面からの位置が揃った第２の目封止部１２を有するフィルタ１を得ることができる。なお、上記製造装置は、端面からの位置が大略同一の第２の目封止部を有するハニカムフィルタの製造に限らず、流路ごとに位置が異なった第２の目封止部を有するハニカムフィルタの製造にも適用できる。
【００２８】
［実験例］
上記製造装置によりコーディエライトを主成分とする目封止材であるスラリーをハニカム構造体１１の流路１１２に充填し、その後乾燥、焼成をして第２の目封止部１２を形成した場合の、流路１１２の端面からの距離Ｌと第２の目封止部１２の位置のバラツキの相関を図４に実線で示す。なお、比較のために、図５で説明した従来の製造方法（スラリーを下方に吐出した場合）についても同一のスラリーで確認し、形成された目封止部９２の位置のバラツキを図中において点線で示している。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一態様に係るフィルタの製造装置の概略構成図である。
【図２】図１の矢視ａから見た側面図である。
【図３】図1の製造装置の動作を説明する図である。
【図４】図１の製造装置の実験例を説明する図である。
【図５】従来の製造装置の動作を説明する図である。
【図６】図1の製造装置の対象となるフィルタの構成を示す断面図である。
【図７】従来の製造装置の対象となるフィルタの構成を示す断面図である。
【図８】両端に目封止部を持つフィルタ断面図の模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：ハニカムフィルタ
１１：ハニカム構造体
１１１：隔壁
１１２：流路
１２：第２の目封止部
１３：第１の目封止部
１４：排気ガス流入部
１５：排気ガス流出部
２：目封止材吐出手段
２１：スラリータンク
２２：スラリー供給用配管
２３：管状部材
２４：管状部材支持部
２５：管状部材移動部
２６：圧縮空気供給部
２７：圧縮空気供給用配管
２８：管状部材清掃部
３：ハニカム構造体支持手段
３１：押圧部
３２：支持部
４：ハニカム構造体移動手段
４１：上下移動部
４２：水平移動部
４３：回転部
９：従来のハニカムフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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