(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造のセラミックフィルタの端部に流動体の封口剤を注入する注入手段と，
前記注入手段により封口剤が注入されたセラミックフィルタをそのセル方向に振動させて，端部に余盛り状となっている封口剤を平坦化する加振手段とを有することを特徴とするセラミックフィルタの封口装置。
【請求項２】
請求項１に記載するセラミックフィルタの封口装置において，
前記加振手段の振動の振動数が，１６０〜２１０Ｈｚの範囲内にあることを特徴とするセラミックフィルタの封口装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するセラミックフィルタの封口装置において，
前記加振手段の振動をセラミックフィルタに伝達する弾性体のパッド部材を有することを特徴とするセラミックフィルタの封口装置。
【請求項４】
請求項３に記載するセラミックフィルタの封口装置において，
前記パッド部材が，天然ゴムで形成されていることを特徴とするセラミックフィルタの封口装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載するセラミックフィルタの封口装置において，
前記加振手段が，ボールバイブレータであることを特徴とするセラミックフィルタの封口装置。
【請求項６】
ハニカム構造のセラミックフィルタの端部を封口してなるセラミックフィルタの製造方法において，
前記セラミックフィルタの端部の封口するセルに流動体の封口剤を注入し，
封口剤が注入された前記セラミックフィルタをそのセル方向に振動させて，端部に余盛り状となっている封口剤を平坦化し（工程１），
封口剤が平坦化された後の前記セラミックフィルタを焼成することを特徴とするセラミックフィルタの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載するセラミックフィルタの製造方法において，
前記工程１での振動の振動数が，１６０〜２１０Ｈｚの範囲内にあることを特徴とするセラミックフィルタの製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載するセラミックフィルタの製造方法において，
前記工程１の際，弾性体のパッド部材を介して前記セラミックフィルタに振動を伝達することを特徴とするセラミックフィルタの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載するセラミックフィルタの製造方法において，
前記パッド部材として，天然ゴムで形成されたものを用いることを特徴とするセラミックフィルタの製造方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９までのいずれか１つに記載するセラミックフィルタの製造方法において，
前記工程１での振動を，ボールバイブレータにより行うことを特徴とするセラミック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，ディーゼルエンジンの排気系などの，気体から固形物を分離する必要のある箇所に用いられるセラミックフィルタの製造に関する。さらに詳細には，ハニカム状に成形されたセラミックフィルタの端部を，はみ出しなく平坦に封口できるセラミックフィルタの封口装置および製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のハニカム構造のセラミックフィルタは，同じ材質の封口剤で各セルの一方の開口を千鳥状に封口して使用される。このために，セラミックフィルタの製造過程で，ハニカム構造に成形し乾燥させた後，各セルの封口する開口に封口剤を注入する。これにより，各セルの一方の端部が千鳥状に封口される。そしてこれを焼成すると，セラミックフィルタができあがる。
【０００３】
ここにおいて，図７に示すように，セルの開口に注入された封口剤２の一部は，セラミックフィルタ１からはみ出して山状の余盛り３をなしている。これをこのまま焼成したのでは，余盛り３の高さの分だけセラミックフィルタ１の寸法が狂ってしまう。余盛り３の高さは０．５ｍｍ以上あり，セラミックフィルタ１の寸法公差より大きいので不都合である。そこで従来は，図１２に示すように，スポンジ９９で拭いて余盛り３を除去してから焼成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来のやり方では，手作業に頼らざるを得ない。また，セラミックフィルタ１の両方の端面を片面ずつ処理しなければならない。このため著しく非効率である。さらに，スポンジ９９で余分な封口剤２を拭き取る際に，図１３に示すように，拭き取られた封口剤２の一部がとなりのセルに進入して塞いでしまうことがあった。このようなことがあると，そのセラミックフィルタ１は不良品となってしまう。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，セラミックフィルタに注入された封口剤の余盛り部分を効率よく平坦化できるとともに，余剰の封口剤でとなりのセルを塞いでしまうことのないセラミックフィルタの封口装置および製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決のためになされた本発明に係るセラミックフィルタの封口装置（本装置）は，ハニカム構造のセラミックフィルタの端部に流動体の封口剤を注入する注入手段と，封口剤が注入されたセラミックフィルタをそのセル方向に振動させて，端部に余盛り状となっている封口剤を平坦化するボールバイブレータ等の加振手段とを有している。本発明のセラミックフィルタの製造方法では，ハニカム構造のセラミックフィルタの端部の封口するセルに流動体の封口剤が注入され，そして封口剤が注入されたセラミックフィルタがそのセル方向に振動させられて，端部に余盛り状となっている封口剤が平坦化され，封口剤が平坦化された後のセラミックフィルタが焼成されることにより，セラミックフィルタの端部が封口される。
【０００７】
すなわちまず，ハニカム構造に成形されたセラミックフィルタの端部の封口するセルに封口剤が注入される。この時点でのセラミックフィルタは，成形されそして乾燥させられた状態のものであって，焼成はまだされていない。また，封口剤は，セラミックフィルタと同様の材質のものであって，溶剤を多めに含んだ流動体である。この状態では，図７に示したように，セルの開口に注入された封口剤の一部は，セラミックフィルタからはみ出して山状の余盛りをなしている。この状態のセラミックフィルタが本装置のワークホルダで保持され，そして加振手段によりセル方向に振動させられる。
【０００８】
すると，セラミックフィルタの振動が封口剤にも伝達される。しかし封口剤は流動体であるためにセラミックフィルタよりもやや遅れて動く。このため，セラミックフィルタのセルの内面のより奥の部分にまで封口剤が接触する。セラミックフィルタはもともと封口剤と同様の材質のものを乾燥させたものであるため，セラミックフィルタと封口剤との濡れ性はよい。このことと，流動体である封口剤の表面張力とにより，封口剤がセルの内側へと引き込まれ，セラミックフィルタの端部が平坦になる。この後，封口剤を乾燥させ，そしてセラミックフィルタ（および封口剤）を焼成する。
【０００９】
これにより，手作業に頼らないでセラミックフィルタの端部をはみ出しなく平坦に封口できる。また，セラミックフィルタの両側の端部に封口剤を注入しておけば，両側の端面について１回の振動処理で封口でき，作業効率が高い。また，余剰の封口剤でとなりのセルが塞がれて図１３のような不良品となってしまうことがない。なお，セラミックフィルタの振動は，セルと平行な方向の成分を含んでいればよい。他の方向の成分を含んでいてもよい。
【００１０】
ここにおいて，加振手段による振動の振動数が小さすぎる（振動が遅い）と，セラミックフィルタの振動に対する封口剤の振動の遅れが相対的に小さい。このため効果が不十分で，封口剤の余盛りの部分を内側に引き込むことができず，セラミックフィルタの端部が平坦にならない。その一方，振動数が大きすぎる（振動が速い）と，封口剤がセルの内面のより奥の部分に引き込まれる効果が過剰なため，必要以上に封口剤が内側へ引き込まれてしまう。セルの端部に注入されている封口剤の量は有限なので，このような状況では封口剤の中央に孔があいてしまう。したがって振動の振動数は，これらの不具合が生じないように，１６０〜２１０Ｈｚ（より好ましくは１７０〜２００Ｈｚ，さらに好ましくは１８０〜１９０Ｈｚ）の範囲内にあることが好ましい。
【００１１】
ここにおいてさらに，加振手段の振動をセラミックフィルタに伝達する弾性体のパッド部材を備え，このパッド部材がセラミックフィルタに接触するようにすることが好ましい。加振手段によって加振されるセラミックフィルタは，焼成前のものであり，十分に機械的強度があるとはいえないからである。すなわち，加振手段やワークホルダのうちセラミックフィルタに接触する部分が金属その他の剛性の部材であると，接触するときにセラミックフィルタが変形してしまうおそれがあるのである。セラミックフィルタに接触する部分に弾性体のパッド部材を備えることにより，セラミックフィルタを破壊するおそれなく保持し加振できるものである。
【００１２】
さらに，パッド部材としては天然ゴムで形成されたものを用いることが好ましい。天然ゴムを用いると，加振手段の振動をセラミックフィルタに確実に伝達できるからである。すなわち，弾性体ではあっても，ウレタンゴムのようなかなり硬いものでは，セラミックフィルタを保持している状態での密着性が不十分である。ハニカム構造のセラミックフィルタは，乾燥工程で，セル構造を反映した若干の凹凸が外面に生じている場合がある。このため，ウレタンゴムのような比較的硬質で変形しにくいゴムでは，セラミックフィルタとの密着が悪い。このため，加振手段の振動をセラミックフィルタに確実に伝達できないのである。その一方，あまりに柔弱なものを用いるのもよくない。パッド部材があまりに柔弱だと，振動がパッド部材により吸収されてしまい，セラミックフィルタに伝わらないからである。
【００１３】
パッド部材として天然ゴムのようなちょうどよい硬さのものを用いると，セラミックフィルタを保持するときにその外面の凹凸に対応して適度に変形する。このため，セラミックフィルタを保持している状態での密着性が十分ある。その一方で柔弱すぎて振動を吸収してしまうこともない。このため，加振手段の振動がセラミックフィルタに確実に伝達される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。このためまず，本実施の形態で取り扱われるセラミックフィルタ１について簡単に説明する。セラミックフィルタ１は，図１に示すように，正直方体の外形を有している。その全長ｋは１５０ｍｍ程度であり，断面の一辺ｈは３３ｍｍ程度である。そして全長ｋ，一辺ｈとも，その寸法公差は±０．５ｍｍ程度である。このセラミックフィルタ１は，全長ｋと平行な縦および横の内壁を内部に多数有している。これによりセラミックフィルタ１の内部は，全長ｋと平行な多数のセルに区分されている。
【００１５】
このセラミックフィルタ１は，セラミック粉末を溶剤で練ったスラリーを成形しそして乾燥させたものである。この乾燥の際に若干の変形があるため，セラミックフィルタ１の側面は図２に示すように，内部のセル構造に対応した凹凸がある。ただしその凹凸は，寸法公差の範囲内である（図２は誇張して描いている）。本実施の形態に係る封口装置は，このセラミックフィルタ１について，焼成の前に各セルの端部を千鳥状に封口するものである。
【００１６】
本実施の形態に係る封口装置１０は，図３の平面図に示すように，乾燥後の状態のセラミックフィルタ１が搬送されてくるワーク搬送経路１１と，ワーク搬送経路１１上のワークであるセラミックフィルタ１に対し封口剤を注入する注入装置１２，１２と，注入後のセラミックフィルタ１を振動させる加振部１３とを有している。すなわち，セラミックフィルタ１をワーク搬送経路１１に受け入れ，これを図３中下向きに流しつつ，注入装置１２，１２で端部に封口剤を注入し，加振部１３で振動させて端部を平坦化するものである。
【００１７】
図４の正面図に示すように，加振部１３には，振動の駆動源であるボールバイブレータ１５が設けられている。ボールバイブレータ１５は，円筒形状のドラムを内蔵しており，その中に球状のボールを有している。そして，圧縮空気をドラムに吹き込むことによりボールをドラムの中で回転させ，その回転の反動で振動を発生するものである。この圧縮空気の圧力により，振動の程度（振動数など）を調節できる。ボールバイブレータ１５は，その振動にセラミックフィルタ１のセルと平行な方向の成分が含まれる方向に，かつ，ピラー１６に昇降可能に取り付けられている。そしてボールバイブレータ１５とピラー１６との間には，ワイヤロープ防振器１７が設けられており，ボールバイブレータ１５の振動がピラー１６には伝わらないようになっている。
【００１８】
また，ボールバイブレータ１５の下部には，セラミックフィルタ１に振動を伝達するための振動プレート１８が取り付けられている。この振動プレート１８の下面には，図５に示すように，天然ゴム製のゴムパッド１９が２枚貼り付けられている。各ゴムパッド１９は，厚さが３ｍｍ，幅が３３ｍｍ（セラミックフィルタ１の断面の一辺ｈと同じである），長さが３０ｍｍの平板状の部材である。ゴムパッド１９，１９は，セラミックフィルタ１に直接に接触する部材である。ボールバイブレータ１５の振動は，振動プレート１８からゴムパッド１９，１９を介してセラミックフィルタ１に伝達されるようになっている。各ゴムパッド１９は，セラミックフィルタ１の両端に位置するように配置されている。
【００１９】
図４に戻って，ボールバイブレータ１５の下方の両サイドには，セラミックフィルタ１を保持するチャック２０，２０が設けられている。各チャック２０は，図６に示すように，平行に移動して開閉する１対のツメ２１，２１を有している。そしてツメ２１，２１の内面には，ウレタン製のチャックゴム２２，２２が取り付けられている。これにより，未焼成のセラミックフィルタ１を破壊しないで保持できるようになっている。
【００２０】
この封口装置１０は，次の方法によりセラミックフィルタ１の封口を行う。まず，ワーク搬送経路１１を図３中下向きに流されてくる成形および乾燥済みのセラミックフィルタ１に対し，注入装置１２，１２により封口剤の注入を行う。注入される封口剤は，セラミックフィルタ１と同様の材質のセラミック粉末を溶剤で練ったスラリーである。ただし，セラミックフィルタ１を成形するためのスラリーと比較して，溶剤を多めに含んでおり，流動体である。この封口剤の注入は，セラミックフィルタ１の各セルに対して一方の端部に行われる。そして，封口剤が注入される端部は互いに隣接するセル同士で反対側である。この状態を図７に示す。この状態では，セルの開口に注入された封口剤２の一部が，セラミックフィルタ１からはみ出して山状の余盛り３をなしている。
【００２１】
この状態のセラミックフィルタ１に対して，加振部１３により振動が印加される。このため，セラミックフィルタ１がチャック２０，２０により保持される。この保持の際，セラミックフィルタ１に直接に接触するチャック２０，２０側の部材は，図６で説明したウレタン製のチャックゴム２２である。このため，セラミックフィルタ１が破壊されることはない。
【００２２】
そして，チャック２０，２０により保持されているセラミックフィルタ１に対し，上方からボールバイブレータ１５が降りてきて接触する（図４参照）。このとき，セラミックフィルタ１に直接に接触するボールバイブレータ１５側の部材は，図５で説明した天然ゴム製のゴムパッド１９である。このため，セラミックフィルタ１が破壊されることはない。そればかりでなく，天然ゴムの柔軟性のため，セラミックフィルタ１の側面の凹凸（図２参照）に従いゴムパッド１９が縮んで，図８に示すようにセラミックフィルタ１とゴムパッド１９とが密着する。もし，ゴムパッド１９が備えられていなかったり，備えられていたとしてもウレタンのような比較的に硬い材質のものであったりすると，セラミックフィルタ１の側面の凹凸のために隙間ができるか，さもなければセラミックフィルタ１が破壊されることとなる。
【００２３】
この状態で，ボールバイブレータ１５を駆動して振動させる。すると，ボールバイブレータ１５とともに振動プレート１８も振動する。さらにその振動が，ゴムパッド１９を介してセラミックフィルタ１にも伝達される。このとき，セラミックフィルタ１とゴムパッド１９とが密着しているため，セラミックフィルタ１への振動の伝達が確実である。もし，セラミックフィルタ１と振動プレート１８との間に隙間があると，確実な振動の伝達はできない。
【００２４】
このためセラミックフィルタ１も振動する。その振動には，セルの方向と平行な成分が含まれている。この振動により，各セルの端部に注入されている封口剤２に，図９に示される現象が起こる。すなわち，封口剤２は流動体であるために，その動きはセラミックフィルタ１の動きより遅れる。このため，セラミックフィルタ１が図９中左向きに移動した直後には，図９の（ｂ）に示される状態となる。なお図９の（ａ）は，振動を開始する前の状態である。
【００２５】
（ｂ）の状態では，セラミックフィルタ１が左向きに動いたものの封口剤２はまだ動いていないので，封口剤２が少しセラミックフィルタ１の内側よりには入り込んでいる。すると，封口剤２がセラミックフィルタ１と同様の材質であり両者の濡れ性がよいため，セラミックフィルタ１の壁面のより奥の部分まで封口剤２が接触する（図９の（ｃ））。その後セラミックフィルタ１が今度は右向きに動くと，封口剤２の動きの遅れにより図９の（ｄ）の状態となる。この状態では，封口剤２の左右両方の面が曲面である。このため強い表面張力が働き，封口剤２が右側に移動する。すなわちセラミックフィルタ１の内側に引き込まれて図９の（ｅ）の状態となる。かくして余盛り３が消滅する。この現象がセラミックフィルタ１の両方の端部で起こるので，図１０に示すようにセラミックフィルタ１の端部が平坦化される。
【００２６】
なお，セラミックフィルタ１とチャック２０との間には前述のようにチャックゴム２２が介在している。このためセラミックフィルタ１の振動はチャック２０には伝達されない。したがって，セラミックフィルタ１とともにチャック２０も振動してチャック２０に余計な負担がかかることはない。
【００２７】
この振動の振動数は，小さすぎても大きすぎてもいけない。振動数が小さすぎる（振動が遅い）と効果が不十分で，セラミックフィルタ１の端部が平坦にならない。振動数が大きすぎる（振動が速い）と効果が過剰で，必要以上に封口剤２が内側へ引き込まれてしまい，図１１に示すように封口剤２の中央に孔があいてしまう。これらを考慮すると，振動の振動数の好ましい範囲は，１６０〜２１０Ｈｚ（より好ましくは１７０〜２００Ｈｚ，さらに好ましくは１８０〜１９０Ｈｚ）である。また，振動の振幅については，余盛り３の高さより少し大きめの１〜２ｍｍ程度が適当である。また振動時間は，５〜２０秒程度が適当である。
【００２８】
ボールバイブレータ１５として，例えば，エクセン社製の空気式ボールバイブレータＵＨ１３型を用いる場合には，２ｋｇｆ／ｃｍ2 の空気圧で運転すると，約１８７Ｈｚという好ましい振動数が得られる。しかし，３ｋｇｆ／ｃｍ2 の空気圧で運転すると，振動数が約２３０Ｈｚとなってしまい，過剰である。また，１.５ｋｇｆ／ｃｍ2の空気圧で運転すると，約１５０Ｈｚの振動数しか得られず，不足である。したがってこの型式のボールバイブレータ１５を用いる場合には，２ｋｇｆ／ｃｍ2程度の空気圧で運転するとよい。
【００２９】
このようにして，セラミックフィルタ１の両側の端部が平坦化される。その後，封口剤２を乾燥させてから，セラミックフィルタ１の全体（この時点では封口剤２も含まれる）を焼成すればよい。
【００３０】
以上詳細に説明したように本実施の形態に係る封口装置１０では，注入装置１２，１２で封口剤２の注入を受けたセラミックフィルタ１に対し，加振部１３においてボールバイブレータ１５の振動を印加することにより封口剤２の余盛り３の部分を内側に引き込むようにしている。このため，手作業なくして，セラミックフィルタ１の各セルの端部を平坦化した状態で千鳥状に封口することができる。したがって効率よくセラミックフィルタ１の封口処理ができる。また，となりのセルが塞がれてしまうこともなく，不良品が発生しにくい。
【００３１】
ここにおいて，ボールバイブレータ１５の下の振動プレート１８に天然ゴム製のゴムパッド１９を貼り付け，このゴムパッド１９でセラミックフィルタ１に接触するようにしている。このため，乾燥済みでかつ未焼成のセラミックフィルタ１を破壊することなくこれに密着し，ボールバイブレータ１５の振動が確実に伝達される。また，振動の印加に供されるセラミックフィルタ１を保持するチャック２０にチャックゴム２２を設け，このチャックゴム２２でセラミックフィルタ１を保持するするようにしている。このため，セラミックフィルタ１を破壊することなく保持することができる。またセラミックフィルタ１の振動がチャック２０にまで伝達されることはない。
【００３２】
なお，前記実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，加振手段であるボールバイブレータ１５に代えて他の形式の振動発生装置を用いてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，セラミックフィルタに注入された封口剤の余盛り部分を効率よく平坦化できるとともに，余剰の封口剤でとなりのセルを塞いでしまうことのないセラミックフィルタの封口装置および製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミックフィルタの全体図である。
【図２】セラミックフィルタの側面の凹凸を示す図である。
【図３】実施の形態に係る封口装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】実施の形態に係る封口装置の概略構成を示す正面図である。
【図５】ボールバイブレータとセラミックフィルタとの間のゴムパッドを説明する図である。
【図６】セラミックフィルタを保持するチャックを説明する図である。
【図７】セラミックフィルタに封口剤を注入した直後の状態を示す図である。
【図８】柔軟なゴムパッドがセラミックフィルタに密着している状態を示す図である。
【図９】振動により封口剤がセラミックフィルタに引き込まれる様子を示す図である。
【図１０】端部が平坦化された状態のセラミックフィルタを示す図である。
【図１１】封口剤に孔があいた状態を示す図である。
【図１２】封口剤の余盛りをスポンジで拭き取って除去する従来例を示す図である。
【図１３】拭き取られた余剰の封口剤の一部によりセルが塞がった状態を示す図である。
【符号の説明】
１    セラミックフィルタ
１０  封口装置
１５  ボールバイブレータ
１９  ゴムパッド
２０  チャック
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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