(57)【要約】【課題】モノリス触媒コーティング工程において、異なる大きさの基材を把持することのできるモノリス触媒の製造装置を提供する。【解決手段】排ガス浄化用のモノリス触媒の製造装置１は、触媒担体としての基材２０を保持する把持具１０を備えている。把持具１０は、ゴム材料で形成され、基材２０と接触することで基材を保持するゴム枠１２と、ゴム枠１２を支持している外枠１１と、ゴム枠１２と外枠１１との間に設けられた密閉空間Ａと、密閉空間Ａ内の空気圧を変更する圧力変換部（イジェクタ１３）と、を有している。ゴム枠１２は、圧力変換部が作動を停止し密閉空間Ａ内の圧力を常圧の状態としたときに、基材２０と接触して基材２０を保持するとともに、圧力変換部が密閉空間Ａ内の圧力を減少させたときに、基材の保持を解除する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス浄化用のモノリス触媒の製造装置であって、
触媒担体としての基材を保持する把持具を備え、
該把持具は、
弾性材料で形成され、前記基材と接触することで前記基材を保持する基材保持部と、
前記基材保持部を支持している枠部材と、
前記基材保持部と前記枠部材との間に設けられた空間と、
前記空間内の空気圧を変更する圧力変換部と、
を有しており、
前記基材保持部は、前記圧力変換部が前記空間内の圧力を常圧の状態としたときに、前記基材と接触して該基材を保持するとともに、前記圧力変換部が前記空間内の圧力を減少させたときに、前記基材の保持を解除することを特徴とする製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用のモノリス触媒の製造装置において、基材に対して触媒をコーティングする際に用いられる基材保持用の把持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両内燃機関から排出される排ガスを浄化するための排ガス浄化用触媒として、筒状の基材（触媒担体）の表面に触媒成分を含むスラリーをコーティングしたモノリス触媒が知られている。
【０００３】
このモノリス触媒の製造プロセスにおいては、例えば、特許文献１に開示されているように、基材に対してスラリーをコーティングした後、余剰のスラリーを吸引して除去するという工程が含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０２３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなモノリス触媒の製造に使用される装置においては、スラリーのコーティング工程から余剰スラリーの吸引除去工程に至るまでの間、筒状の基材を保持して固定するための器具が必要とされる。そこで、例えば、図６に示すような基材を保持するための把持具（下治具とも呼ばれる）が使用される。
【０００６】
図６に示す把持具１００は、筒状の基材（図示せず）の周囲を取り囲むように形成された金属製の外枠１０１と、外枠１０１の内周面に取り付けられたゴム枠１０２とを備えている。外枠１０１は、内部に基材を挿入して把持できるように、製造される基材の形状に合わせて基材の径よりやや大きな内径を有する環状の形状をしている。ゴム枠１０２は、クロロプレンゴム（ネオプレン（登録商標）ともいう）などの弾性を有するゴム材料で形成されている。ゴム枠１０２は、断面が略Ｕ字形状となるように上端部１０２ａと下端部１０２ｂとがそれぞれ外側に折り曲げられており、上端部１０２ａと下端部１０２ｂとの間の中央部分が基材と接触して基材を保持する保持部１０２ｃとなっている。そして、ゴム枠１０２の上端部１０２ａ及び下端部１０２ｂが、外枠１０１の上側部材１０１ａ及び下側部材１０１ｂとそれぞれ密着するように取り付けられている。
【０００７】
上記のように、外枠１０１に対してゴム枠１０２の上端部１０２ａ及び下端部１０２ｂが密着するように取り付けられることで、環状の外枠１０１の内周面１０１ｃとゴム枠１０２のＵ字形状の底面との間で密閉空間Ａが形成される。この密閉空間Ａは、圧縮空気を利用して減圧を行うイジェクタ１０３に連通するように接続されており、イジェクタ１０３を介してポンプから送り込まれる圧縮空気によって空間の内部を減圧させることができる。
【０００８】
ここで、図７を参照しながら把持具１００を用いて基材２０を保持する機構について説明する。先ず、図７の（ａ）に示すように、基材２０を把持具１００にセットする際には、圧力変換部は作動させず（イジェクタ１０３をＯＦＦ状態として）圧力を開放した状態とする。この状態では、ゴム枠１０２は外枠１０１に近接し、環状のゴム枠１０２内の領域の径は最大値Ｌａとなっているため、環状の外枠１０１の内部に基材２０を挿入することができる。その後、圧力変換部を作動させて（イジェクタ１０３をＯＮ状態として）密閉空間Ａを減圧させることで、図７の（ｂ）に示すように内側方向（矢印で示す方向）にゴム枠１０２を拡張させる。このような動作により、環状のゴム枠１０２内の領域の径は最小値Ｌｂとなり、把持具１００に基材２０が保持される。
【０００９】
しかしながら、上記のような構成の把持具１００では、製造される基材の径が変わった場合に対応できないという問題がある。つまり、従来の把持具１００では、ゴム枠１０２の内径を変化させているため、該内径の最大値Ｌａと最小値Ｌｂとの間の差を大きく取ることができない。そのため、８０〜１２９ｍｍの間で種々の幅を有する全てのサイズの基材に対して１つの把持具を使用することは不可能であり、現状では１種類の基材径に対して１種類の把持具を用いている。このことから、従来の把持具１００では、基材径が変わるたびに異なるサイズの把持具への取替えが必要となり、器具の取替えに時間を要してしまうことになる。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、異なる大きさの基材を保持することのできる把持具を備えたモノリス触媒の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の排ガス触媒用のモノリス触媒の製造装置は、上記の課題を解決するために、触媒担体としての基材を保持する把持具を備え、該把持具は、弾性材料で形成され、前記基材と接触することで前記基材を保持する基材保持部と、前記基材保持部を支持している枠部材と、前記基材保持部と前記枠部材との間に設けられた空間と、前記空間内の空気圧を変更する圧力変換部と、を有しており、前記基材保持部は、前記圧力変換部が前記空間内の圧力を常圧の状態としたときに、前記基材と接触して該基材を保持するとともに、前記圧力変換部が前記空間内の圧力を減少させたときに、前記基材の保持を解除することを特徴とする。
【００１２】
本発明のモノリス触媒の製造装置は、触媒成分を含むスラリーのコーティング工程及び余剰スラリーの吸引除去工程などの工程を含むモノリス触媒の製造プロセスに用いられるものである。本発明の製造装置には、上記のようなモノリス触媒の製造プロセスにおいて、触媒担体である基材を保持して固定するための把持具が備えられている。
【００１３】
前記把持具は、ゴム材料などの弾性材料で形成され、その弾性力によって基材と接触して基材を保持する基材保持部を備えている。前記基材保持部は枠部材によって支持されており、基材保持部と枠部材との間には、圧力変換部によって内部の圧力が制御される空間が設けられている。
【００１４】
そして、前記圧力変換部が前記空間内の圧力を常圧の状態（すなわち、圧力変換部が空間に対して圧力を付加していない状態）としたときに、前記基材保持部は前記基材と接触して該基材を保持することができる。一方、前記圧力変換部が前記空間内の圧力を減少させたときに、前記基材の保持を解除し、該基材を把持具から取り外すことができる。
【００１５】
上記のように、本発明の製造装置に設けられた把持具においては、空間の圧力を減少させた状態で基材の取り付け及び取り外しを行うとともに、空間の圧力を常圧にした状態で、基材保持部の弾性力によって基材の保持を行っている。そのため、ゴム材料を加圧膨張させて基材を把持する従来の把持具と比較して、空間の容積を大きく変化させることができ、それに伴って基材が保持される領域の最大径と最小径との差を大きく取ることが可能となる。
【００１６】
したがって、本発明の構成によれば、より幅広い大きさの基材を保持することが可能となる。そのため、基材の大きさが変わっても、一つの把持具を用いて基材の把持を行うことが可能である。本発明によれば、製造する基材の径が変わるたびに把持具を取り替える必要がなくなり、把持具の取替えに要する時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基材（触媒担体）の把持具の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す把持具を備えたモノリス触媒製造装置を用いて触媒の製造を行う工程を説明するための図である。
【図３】図１に示す把持具を備えたモノリス触媒製造装置を用いて触媒の製造を行う工程を説明するための図である。図３は、図２に示す工程の続きを示すものである。
【図４】図１に示す把持具を備えたモノリス触媒製造装置を用いて触媒の製造を行う工程を説明するための図である。図４は、図３に示す工程の続きを示すものである。
【図５】本発明の基材の把持具と従来の基材の把持具との間で把持可能な基材径を比較した結果を示す図である。
【図６】従来の基材の把持具の構成を示す断面図である。
【図７】（ａ）は圧力を開放した状態の従来の把持具を示す断面図であり、（ｂ）は圧力を加えた状態の従来の把持具を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態では、モノリス触媒の製造プロセスに用いられる製造装置１について説明する。図１には、製造装置１に備えられた基材（触媒担体）の把持具１０の構成を示す。
【００１９】
図１に示すように、把持具１０は、筒状の基材（図示せず）の周囲を取り囲むように形成された金属製の外枠１１（枠部材）と、外枠１１の内周面に取り付けられたゴム枠１２（基材保持部）と、外枠１１とゴム枠１２との間に形成される密閉空間Ａ（空間）に連通可能に接続されたイジェクタ１３とを備えている。本実施形態においては、イジェクタ１３は圧縮空気を利用して密閉空間Ａの減圧を行うものであり、圧力変換部としての機能を果たす。
【００２０】
外枠１１は、内部に基材を挿入して把持できるように、製造される基材の形状に合わせて基材の径より大きな内径を有する環状の形状を有している。ゴム枠１２は、クロロプレンゴム（ネオプレン（登録商標）ともいう）などの弾性を有するゴム材料で形成されている。図１に示すように、ゴム枠１２は、上端部１２ａ、下端部１２ｂ、及び基材保持部１２ｃで構成されている。ゴム枠１２の上端部１２ａは、外枠１１の上部に設けられた挟み込み部材１１ａによって挟み込まれた状態で外枠１１に取り付けられている。ゴム枠１２の下端部１２ｂは、外枠１１の下部に設けられた挟み込み部材１１ｂによって挟み込まれた状態で外枠１１に取り付けられている。図１に示すように、ゴム枠１２の基材保持部１２ｃは、その中央部に近づくにしたがって徐々に外枠１１から遠ざかるような形状、すなわち、略Ｖ字状の断面形状を有している。
【００２１】
上記のように、外枠１１に対してゴム枠１２の上端部１２ａ及び下端部１２ｂが取り付けられることで、環状の外枠１１の内周面１１ｃとゴム枠１２のＶ字形状に窪んだ部分との間に密閉空間Ａが形成される。この密閉空間Ａは、イジェクタ１３を介して連通するように接続されている。イジェクタ１３の作用により密閉空間Ａ内を減圧することで、密閉空間Ａ内を収縮させることができる。
【００２２】
本実施形態の把持具１０は、ゴム枠１２が弾性を有するゴム材料で形成されていることで、環状のゴム枠１２内に挿入された基材２０の外周に対して弾性力が働き、基材２０の外周に対してゴム枠１２が密着して、基材２０を保持することができる。
【００２３】
続いて、図１及び図２〜図４を参照しながら、モノリス触媒の製造プロセスにおいて、把持具１０を用いて基材２０を保持する機構について説明する。図２〜図４では、モノリス触媒の製造プロセスを工程順に（１）〜（１１）として示している。
【００２４】
なお、以下の説明では、圧力変換部（イジェクタ１３）が作動していない状態（すなわち、密閉空間Ａ内に圧力（正圧及び負圧を含む）が加えられておらず、空間内が大気圧と同じ常圧の状態）を、減圧開放状態と称する。また、圧力変換部が作動し、密閉空間Ａ内の空気が吸引されている状態を減圧状態と称する。
【００２５】
図２の（１）に示すように、モノリス触媒の製造装置１は、上述した構成を有する把持具１０、触媒成分を含むスラリーを放出するノズル３１、ノズル３１から放出されたスラリーを基材２０の方へ送り出すファンネル３２、及び、基材２０の上部を把持して固定する上座チャック３３を、主な構成部材として備えている。
【００２６】
図２の（１）に示す製造装置１において、圧力変換部は作動しておらず把持具１０は減圧開放状態となっている。図１においても、減圧開放状態の把持具１０を示している。この状態では、ゴム枠１２の基材保持部１２ｃの先端部１２ｄは、内側に向かって突出した形状となっており、対向する先端部同士の間隔Ｌ２は最小値となっている。
【００２７】
把持具１０に対して基材２０をセットする場合には、圧力変換部を作動させて把持具１０を減圧状態とする。把持具１０を減圧状態とすると、密閉空間Ａ内の空気が吸引されるため、弾性材料で形成されたゴム枠１２の基材保持部１２ｃには図１の矢印で示す外側方向への力が働く。これにより、ゴム枠１２は、図２の（２）に示すように、外枠１１の挟み込み部材１１ａ・１１ｂ及び内周面１１ｃによって形成された凹部へ嵌りこむ。このとき、環状のゴム枠１２内の領域の径は、外枠１１の形状に応じて決定される最大値Ｌ１となる。この最大値Ｌ１は、基材２０の径よりも十分に大きい値に設定されているため、把持具１０に対して基材２０をセットすることができる。
【００２８】
なお、減圧状態における圧力変換部の吸引圧力の数値は、特に限定はされないが、例えば、３０ｋＰａとすることができる。また、減圧状態を維持する時間は、基材２０の把持具１０へのセットに要する時間に応じて適宜変更すればよいが、例えば、１〜２秒間とすることができる。
【００２９】
次に、図２の（３）に示すように、把持具１０に基材２０をセットした状態で圧力変換部の作動を停止し、再び減圧開放状態とする。把持具１０を減圧開放状態とすると、ゴム枠１２内に挿入された基材２０の外周に対してゴム材料による弾性力が働き、基材２０の外周に対してゴム枠１２が密着して、基材２０が保持される。
【００３０】
続いて、図２の（４）に示すように、把持具１０が矢印方向に上昇し、ノズル３１に近づく。その後、図３の（５）に示すように、上座チャック３３が矢印方向に動作し、基材２０の上部外周面を挟み込む。これにより、基材２０がより安定して固定される。
【００３１】
次に、図３の（６）に示すように、ノズル３１から基材２０に対してスラリーが注入され、図３の（７）に示すように、基材２０の上端部においてスラリーが保持される。その後、図３の（８）に示すように、基材２０の下端部側から余剰スラリーの吸引が行われる。以上のような工程により、基材２０に対するスラリーのコーティングが行われる。
【００３２】
スラリーのコーティングが終了した基材２０は、図４の（９）〜（１１）に示す一連の工程によって製造装置１から取り外される。具体的には、図４の（９）に示すように、上座チャック３３による基材２０の挟み込みが解除され、把持具１０は矢印方向に下降する。その後、圧力変換部を作動させて把持具１０を減圧状態とする。これにより、図４の（１０）に示すように、ゴム枠１２が外枠１１の挟み込み部材１１ａ・１１ｂ及び内周面１１ｃによって形成された凹部へ嵌り込み、ゴム枠１２による基材２０の保持が解除される。そして、把持具１０から基材２０が取り出される。最後に、図４の（１１）に示すように、圧力変換部の作動が停止し、把持具１０は減圧開放状態となる。
【００３３】
本実施形態の把持具１０は、以上のような機構により、基材２０を固定して保持することができる。上記したように、本実施形態の把持具１０では、減圧開放状態においてゴム枠１２の基材保持部１２ｃの先端部１２ｄが、環状の枠の内側に向かって張り出すような形状となっており、対向する先端部同士の間隔Ｌ２は最小値となっている。そして、このような構成の把持具１０を減圧状態とすると、図２の（２）に示すように、枠の内側に向かって張り出していたゴム枠１２の基材保持部１２ｃを外枠１１に設けられた凹部に収納することができる。このとき、環状のゴム枠１２内の領域の径を最大値Ｌ１とすることができる。そのため、本実施形態の把持具１０では、最大径Ｌ１よりも径が小さく、かつ、最小径Ｌ２よりも径の大きな基材を保持することができる。
【００３４】
本実施形態の把持具１０によれば、ゴム枠１０２を膨張させて基材２０を把持する従来の把持具１００と比較して、環状のゴム枠１２内の領域の最大径Ｌ１と最小径Ｌ２との差を大きく取ることが可能となる。そのため、より幅広いサイズの基材を保持することが可能となる。
【００３５】
図５には、本実施形態の把持具１０と従来の把持具１００との間で、保持可能な基材２０の径の幅を比較して示す。従来の把持具１００では、例えばΦ８０ｍｍ（Ｒ−０５）の基材用に使用される場合には、把持可能な基材の径の幅は、８０±２．０ｍｍであり、チャッキング可能幅は４ｍｍとなる。一方、本実施形態の把持具１０では、チャッキング可能幅は５３ｍｍである。すなわち、本実施形態の把持具１０では、把持可能な基材の径の幅は、１０４．５±２６．５ｍｍであり、Φ８０ｍｍの基材（Ｒ−０５）からΦ１２９ｍｍの基材（Ｒ−１３）という幅広いサイズの基材を１つの把持具１０で把持することが可能となる。
【００３６】
そのため、本実施形態の把持具１０によれば、より多くの種類のサイズの基材を把持することができ、製造する基材のサイズが変わった場合にも把持具のサイズを変更する作業を省略することができる。
【００３７】
また、本実施形態の把持具１０のように、ゴム枠１２の断面形状を、図１に示すようなＶ字形状とし、該Ｖ字の頂点に相当する先端部１２ｄが基材２０を把持する際に接触するような構成とすることで、スラリー吸引時の外力の付加に対する耐性をより向上させることができる。本実施形態の把持具１０は、例えば、最大で６０ｋＰａの吸引力に耐え得る。
【００３８】
以上のように、本発明のモノリス触媒の製造装置によれば、製造する基材２０の大きさを変更する際にも、同一の把持具を使用してモノリス触媒の製造を行うことができる。したがって、基材径を変更する際の把持具の取替え等の装置の準備作業に要する時間を低減させることができる。例えば、本実施形態の把持具１０を使用した場合には、従来の把持具１００を使用した場合と比較して、基材径変更時の作業時間を９０秒程度低減させることができる。
【００３９】
本実施形態では、外枠１１及びゴム枠１２は、筒状の基材の周囲を取り囲むようにして把持することができるように環状の形状を有している。この構成によれば、把持具１０のゴム枠１２が円筒形状の基材２０の周囲全体と接触することになるため、図３の（８）に示す余剰スラリーを吸引する工程において、基材２０に対して矢印方向の吸引力が働いた場合にも、ゴム枠１２と基材２０の外周との間からのエアー漏れを抑えることができる。したがって、スラリーの吸引効率の低下を抑えることができる。
【００４０】
しかし、本発明の把持具は、このような形状には限定されない。例えば、少なくとも２つの保持部材によって基材を挟み込んで把持するような構成を有する把持具に本発明を適用することもできる。この場合、保持部材の少なくとも１つにおいて、本実施形態のような外枠とゴム枠とが設けられていればよい。そして、外枠とゴム枠との間に形成された空間が減圧され、ゴム枠が収縮した状態で基材がセットされた後に、減圧状態を解除することで基材を固定して保持するような構成とすればよい。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は上述したような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々な態様で実施し得る。
【符号の説明】
【００４２】
１…モノリス触媒製造装置（製造装置）、１０…把持具、１１…外枠（枠部材）、１１ａ…挟み込み部材、１１ｂ…挟み込み部材、１２…ゴム枠（基材保持部）、１２ａ…上端部、１２ｂ…下端部、１２ｃ…基材保持部、１２ｄ…（基材保持部の）先端部、１３…イジェクタ（圧力変換部）、２０…基材、３１…ノズル、３２…ファンネル、３３…上座チャック
１００…（従来の）把持具、１０１…外枠、１０２…ゴム枠、１０３…イジェクタ
【図５】
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【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６】
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【図７】
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