(57)【要約】【課題】ウォールフロー型のパティキュレートフィルタを製造するために、隔壁端部を曲げ変形させてハニカム構造における軸線方向空間の端部を閉鎖するパティキュレートフィルタの製造方法において、隔壁端部の曲げ変形を良好なものとして、隔壁の曲げ変形端部の破損等を防止する。【解決手段】多数の軸線方向に延在する隔壁によって細分された多数の軸線方向空間を有するパティキュレートフィルタの製造方法であって、特定の軸線方向空間を形成する各隔壁２の端部を曲げ変形させて寄せ集めることにより特定の軸線方向空間の端部を閉鎖する変形工程（変形治具１０）と、変形工程中における特定の軸線方向空間内の圧力上昇を抑制するために、特定の軸線方向空間内を減圧する減圧工程（貫通穴１０ａ）とを有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の軸線方向に延在する隔壁によって細分された多数の軸線方向空間を有するパティキュレートフィルタの製造方法であって、特定の前記軸線方向空間を形成する各前記隔壁の端部を曲げ変形させて寄せ集めることにより前記特定の軸線方向空間の端部を閉鎖する変形工程と、前記変形工程中における前記特定の軸線方向空間内の圧力上昇を抑制するために、前記特定の軸線方向空間内を減圧する減圧工程とを有することを特徴とするパティキュレートフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記減圧工程は、前記変形工程により曲げ変形される前記各隔壁の先端側から前記特定の軸線方向空間内の気体を吸引することを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記変形工程では前記特定の軸線方向空間を完全には閉鎖せず、曲げ変形されて寄せ集められた前記各隔壁の端部へ充填剤を供給して前記特定の軸線方向空間を完全に閉鎖する充填工程をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載のパティキュレートフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパティキュレートフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関、特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には煤を主成分とするパティキュレートが含まれている。パティキュレートの大気放出量を低減するために、機関排気系にパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタを配置することが提案されている。
【０００３】
一般的なパティキュレートフィルタは、多孔質材料から形成されたハニカム構造をなすウォールフロー型であり、多数の軸線方向に延在する隔壁によって細分された多数の軸線方向空間を有している。隣接する二つの軸線方向空間において、一方は排気下流側で閉鎖され、他方は排気上流側で閉鎖される。こうして、隣接する二つの軸線方向空間の一方は排気ガスの流入通路となり、他方は流出通路となる。それにより、流入通路から流入して流出通路から流出する排気ガスは隔壁を通過し、その際に、排気ガス中のパティキュレートは、隔壁表面及び内部の細孔表面上に衝突して捕集される。
【０００４】
このようなウォールフロー型のパティキュレートフィルタを製造するためには、前述したように、軸線方向空間の排気上流側又は排気下流側での閉鎖が必要であり、この閉鎖には一般的には栓が使用される。しかしながら、この栓詰め作業は容易ではない。
【０００５】
パティキュレートフィルタの隔壁によるハニカム構造は、炭素が含有されたコージライト等により成形され、その後に焼き固められる。この際に、炭素は焼失し、隔壁には細孔が形成される。焼き固められる以前のコージライトは、粘土状であり、栓詰めを省略するために、治具を使用して軸線方向空間を形成する隔壁の端部を曲げ変形により寄せ集めて、軸線方向空間を排気上流側又は排気下流側で閉鎖することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特表平０８−５０６１９９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この隔壁端部の曲げ変形に際して、パティキュレートフィルタのハニカム構造の端部には適当な治具を押し付けることとなるが、この時に、板部材等によってハニカム構造の反対側の端部を支える必要がある。また、ハニカム構造の反対側の端部にも適当な治具を押し付けるようにして、ハニカム構造の隔壁両端部を同時に曲げ変形させるようにしても良い。
【０００８】
いずれにしても、隔壁端部の曲げ変形に際して、ハニカム構造における軸線方向空間は閉ざされて容積が減少することとなるために、軸線方向空間内の圧力が高まって、意図するように隔壁端部を曲げ変形させることができない。それにより、変形させた隔壁端部の肉厚が薄くなったりして、焼き固めた後に、変形させた隔壁端部が強度不足により破損することがある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、ウォールフロー型のパティキュレートフィルタを製造するために、隔壁端部を曲げ変形させてハニカム構造における軸線方向空間の端部を閉鎖するパティキュレートフィルタの製造方法において、隔壁端部の曲げ変形を良好なものとして、隔壁の曲げ変形端部の破損等を防止することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載のパティキュレートフィルタの製造方法は、多数の軸線方向に延在する隔壁によって細分された多数の軸線方向空間を有するパティキュレートフィルタの製造方法であって、特定の前記軸線方向空間を形成する各前記隔壁の端部を曲げ変形させて寄せ集めることにより前記特定の軸線方向空間の端部を閉鎖する変形工程と、前記変形工程中における前記特定の軸線方向空間内の圧力上昇を抑制するために、前記特定の軸線方向空間内を減圧する減圧工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による請求項２に記載のパティキュレートフィルタの製造方法は、請求項１に記載のパティキュレートフィルタの製造方法において、前記減圧工程は、前記変形工程により曲げ変形される前記各隔壁の先端側から前記特定の軸線方向空間内の気体を吸引することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による請求項３に記載のパティキュレートフィルタの製造方法は、請求項１又は２に記載のパティキュレートフィルタの製造方法において、前記変形工程では前記特定の軸線方向空間を完全には閉鎖せず、曲げ変形されて寄せ集められた前記各隔壁の端部へ充填剤を供給して前記特定の軸線方向空間を完全に閉鎖する充填工程をさらに有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明による製造方法により製造されたパティキュレートフィルタを示している。図１はパティキュレートフィルタの正面図であり、図２はパティキュレートフィルタの側面断面図である。これらの図に示すように、パティキュレートフィルタ１は、一般的に円形正面形状を有し、例えば、コージライトのような多孔質材料から形成されたハニカム構造をなすウォールフロー型であり、多数の軸線方向に延在する隔壁２によって細分された多数の軸線方向空間を有している。隣接する二つの軸線方向空間において、一方は排気下流側で閉鎖され、他方は排気上流側で閉鎖される。こうして、隣接する二つの軸線方向空間の一方は排気ガスの流入通路３となり、他方は流出通路４となり、排気ガスは、図２に矢印で示すように、必ず隔壁２を通過する。排気ガス中のパティキュレートは、隔壁２の細孔の大きさに比較して非常に小さいものであるが、隔壁２の排気上流側表面及び隔壁２内の細孔表面上に衝突して捕集される。
【００１４】
このようなウォールフロー型のパティキュレートフィルタ１においては、前述したように、多数の軸線方向空間を排気上流側又は排気下流側において閉鎖することが必要となり、この閉鎖には別体の栓を使用することが一般的であるが、このような栓詰め作業は多大な時間を必要とし、パティキュレートフィルタのコストをかなり高める。本発明を限定するものではないが、本パティキュレートフィルタ１においても、周囲部の軸線方向空間は栓５によって閉鎖されている。この周囲部における数個の栓詰め作業では、パティキュレートフィルタのコストをそれほど高めることはない。
【００１５】
パティキュレートフィルタ１の一般的な製造方法において、炭素等を含むコージライトを押し出し成形して、両端開放の多数の軸線方向空間を有するハニカム構造体を形成し、これを焼き固める。それと同時に炭素は焼失し、各隔壁には細孔が形成される。その後に、軸線方向空間の栓詰め作業が実施されることとなる。焼き固める以前のハニカム構造体は、粘土状であり、変形可能であるために、本発明による製造方法では、この時点において、軸線方向空間を形成する各隔壁の端部を変形させて寄せ集めることにより、軸線方向空間を閉鎖させるのである。
【００１６】
図３は、この変形工程を示すハニカム構造体の端部近傍における拡大断面図である。同図に示すように、流出通路４となる軸線方向空間を形成する各隔壁２の端部は、変形治具１０が押し付けられて、内側に曲げ変形されて寄せ集められる。変形後に各隔壁端部と変形治具１０との剥離を確実なものとするために、変形治具１０の内側表面には剥離剤を塗布したり、又は、変形治具１０の内側表面には隔壁端部が付着し難くするような表面処理を実施したりすることが好ましい。
【００１７】
次いで、流入通路３となる軸線方向空間を形成する各隔壁２の端部には同様な変形治具が押し付けられて、同様に曲げ変形させられる。ところで、この隔壁端部の変形時において、ハニカム構造体の反対側の端面は、変形治具１０の押圧に対向するために、平らな板部材等により支持されていなければならず、隔壁端部が内側に曲げ変形される軸線方向空間の反対側端面は閉じられている。また、二つの変形治具をハニカム構造体の両側端面に同時に押し付けて、流入通路３及び流出通路４の端部を同時に閉鎖する場合においても、軸線方向空間は閉じられることとなる。
【００１８】
それにより、単に、隔壁端部を内側に曲げ変形すると、対応する軸線方向空間の容積が減少して内圧が高まるために、隔壁端部を良好に曲げ変形させることができず、曲げ変形させた隔壁端部の肉厚が薄くなったりして、焼き固めた後に隔壁端部が破損したりすることがある。本実施形態においては、変形治具１０に貫通穴１０ａが形成されている。貫通穴１０ａの中心軸線は、好ましくは、対応する軸線方向空間の中心軸線と一致している。それにより、貫通穴１０ａを使用して、曲げ変形させる隔壁端部の先端側から軸線方向空間内の気体（一般的には空気）の排気が可能となっており、隔壁端部の変形工程中において、対応する軸線方向空間内の圧力上昇が抑制され、すなわち、変形工程と同時に、対応する軸線方向空間内を減圧する減圧工程とが実施される。こうして、隔壁端部の良好な曲げ変形が可能となる。
【００１９】
また、この減圧工程として、貫通穴１０ａに減圧ポンプ等を接続して、強制的に軸線方向空間内の気体を排出させるようにしても良い。しかしながら、例えば、隔壁端部の曲げ変形の完了後においても、減圧ポンプを作動し続けると、軸線方向空間内の圧力が負圧となって、隔壁２の中央部等が内側に変形することがある。これを防止するために、変形治具１０がストッパ１１に衝突して、隔壁端部の曲げ変形が完了した時には、確実に減圧ポンプを停止させることが好ましい。それにより、変形治具１０とストッパ１１との衝突を利用して停止スイッチを作動させるようにし、この停止スイッチによって減圧ポンプを停止させるようにしても良い。また、減圧ポンプを、変形治具１０による隔壁端部の変形開始以前に作動させても意味はなく、変形治具１０に位置センサを配置して、隔壁端部の変形開始時から減圧ポンプを作動するようにしても良い。
【００２０】
ところで、パティキュレートフィルタ１において、流入通路の排気下流側端部を完全に閉鎖すると、全ての排気ガスが必ず隔壁２を通過することとなり、パティキュレートフィルタ１の排気抵抗が比較的高くなり、各隔壁２によって捕集したパティキュレートが、燃焼又は輝炎を発しない酸化等によって良好に除去されないと、パティキュレートフィルタ１の排気抵抗が非常に増大して機関出力を大幅に低下させる。これを防止するために、本実施形態における変形治具１０は、各隔壁端部を曲げ変形させて寄せ集めた際に、各隔壁端部の先端が僅かに開口するようにしており、すなわち、軸線方向空間の端部を完全に閉鎖するのではなく、不完全に閉鎖するようにしている。それにより、この不完全に閉鎖した端部を流入通路の排気下流側端部とすれば、一部の排気ガスは、隔壁を通過せずに、先端開口をそのまま通過するようになり、隔壁２に比較的多くのパティキュレートが捕集されて良好に除去されない場合にも、パティキュレートフィルタ１の排気抵抗が異常に高まることはない。もちろん、変形治具１０による隔壁端部の曲げ変形角度をさらに大きくして、各隔壁端部を曲げ変形させて寄せ集めた際に、各隔壁端部が互いに完全に密着するようにし、軸線方向空間の端部を完全に閉鎖するようにすることもできる。
【００２１】
また、本実施形態にように、軸線方向空間の端部を不完全に閉鎖するようにすると、各隔壁端部の変形中において、軸線方向空間内の圧力上昇を完全に防止することができる。それにより、パティキュレートフィルタ１において軸線方向空間の端部を完全に閉鎖することを必要とする場合においても、本実施形態のように、変形治具１０での隔壁端部の変形では、軸線方向空間の端部を不完全に閉鎖するようにし、その後の充填工程によって、先端開口を完全に閉鎖するようにしても良い。
【００２２】
図４は、この充填工程を示すハニカム構造体の端部近傍における拡大断面図である。同図に示すように、変形させた隔壁端部へ変形治具１０に代えて充填治具１２を当接させ、この充填治具１２を介して充填剤１３を注入して隔壁端部の先端開口を完全に閉鎖するようにする。充填剤１３は、隔壁２と同じ材料とすることが好ましいが、充填剤１３により形成される充填部材は、排気ガスを全く通過させなくても良いために、隔壁端部に良好に接合する任意の材料が選択可能である。もちろん、この充填治具１２は、充填剤１３の注入を、変形治具１０と同様に複数位置において同時に実施するようにしても良い。
【００２３】
こうして、軸線方向空間の端部を完全に閉鎖して、次の焼き固める工程に進んでもよいが、充填部材と隔壁先端とをさらに確実に密着させるために、図５に示すように、充填治具１２に代えて密着治具１４を隔壁端部に当接させ、ピン１５によって充填部材１６を押圧して隔壁先端に密着させるようにしても良い。また、ピン１５を使用することなく圧縮空気等を充填部材１６へ供給し、この圧縮空気等によって充填部材１６を押圧して隔壁先端に密着させるようにしても良い。また、このような充填部材１６の押圧に代えて、又は、加えて、コージライトの水溶液等を充填部材１６と隔壁先端との間の隙間に供給して、充填部材１６と隔壁先端との間の密着性を高めるようにしても良い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によるパティキュレートフィルタの製造方法は、特定の軸線方向空間を形成する各隔壁の端部を曲げ変形させて寄せ集めることにより特定の軸線方向空間の端部を閉鎖する変形工程と、変形工程中における特定の軸線方向空間内の圧力上昇を抑制するために、特定の軸線方向空間内を減圧する減圧工程とを有している。それにより、変形工程中における特定の軸線方向空間内の圧力上昇により隔壁端部の良好な曲げ変形が阻害されて曲げ変形端部が破損すること等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパティキュレートフィルタの製造方法により製造されたパティキュレートフィルタの正面図である。
【図２】図１のパティキュレートフィルタの側面断面図である。
【図３】変形工程を示すハニカム構造体の端部近傍における拡大断面図である。
【図４】充填工程を示すハニカム構造体の端部近傍における拡大断面図である。
【図５】密着工程を示すハニカム構造体の端部近傍における拡大断面図である。
【符号の説明】
１…パティキュレートフィルタ
２…隔壁
３…流入通路
４…流出通路
５…栓
１０…変形治具
１０ａ…貫通穴
１２…充填治具
１４…密着治具
１５…ピン
１６…充填部材
【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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