(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを有するハニカム形状に形成したセラミックハニカム体の両端面にシートを貼付し、前記シートの、前記セルの開口部に対応した位置に孔を穿設し、前記孔を介して前記セラミックハニカム体の両端面における前記セルの開口部に封止用スラリーを充填した後、焼成して、前記セルの開口部が交互に封止されたセラミックハニカム構造体を製造する方法であって、
前記セラミックハニカム体を、他の前記セルとは端面における開口部の形状が異なる、少なくとも一の基準セルを有する形状に成形し、前記基準セルを基準点として、前記シートの、前記基準セル及び他の前記セルの開口部に対応した位置に前記孔を穿設することを特徴とするセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項２】
前記シートを貼付した前記セラミックハニカム体の端面を撮像し、撮像した画像を画像処理することで、前記シートの、前記基準セルの開口部に対応する位置を特定し、前記基準セルを基準点として前記孔を穿設する請求項１に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項３】
前記孔を、レーザーマーカーを用いて穿設する請求項１又は２に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項４】
前記孔を、一本の針又は前記セルの開口部のピッチ間隔に対応した剣山状の針を用いて穿設する請求項１又は２に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項５】
前記基準セルの開口部の隅部の形状を、他の前記セルの開口幅に対して０．２５〜１．０倍の曲率半径を有する湾曲形状に成形する請求項１〜４のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項６】
前記セラミックハニカム体の隣接する四個の前記基準セルの対向する隅部を湾曲形状に成形し、四個の前記基準セルを基準点として前記孔を穿設する請求項５に記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項７】
前記セラミックハニカム体を、前記基準セルの開口部の形状を有する口金から押出成形して成形する請求項１〜６のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項８】
他の前記セルを、前記基準セルを含むように複数のブロックに分割し、各前記ブロック毎に前記孔を穿設する請求項１〜７のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項９】
各前記孔の開口面積の、他の各前記セルの端面における開口部の面積に対する割合が３０〜７０％である請求項１〜８のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のセラミックハニカム構造体の製造方法によって製造されたセラミックハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体に関する。さらに詳しくは、複数のセルを有するセラミックハニカム体の端面に貼付したシートに孔を穿設するに際し、他のセルとは端面における開口部の形状が異なる基準セルを基準点とすることによって、孔の位置決めを容易にするとともに、セラミックハニカム体の穿設工程において、迅速に孔の位置決めが行え、得られるセラミックハニカム構造体を安価なものとすることができるセラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数のセルを有するハニカム形状に形成したセラミックハニカム体の両端面のセルを交互に封止して形成するセラミックハニカム構造体については、種々の製造方法が知られている。例えば、セルの開口部に対応した位置に孔を穿設したマスクを用いて、セラミックハニカム体の端面におけるセルの開口部に封止用スラリーを充填し、焼成して形成するセラミックハニカム構造体の製造方法が提案されている。具体的には、図８（ａ）に示すように、セラミックハニカム体２１の端面における封止するセル２２の開口部に対応した位置に孔２３を穿設したゴム又は、柔軟樹脂製のマスク２４、２５を作製し、このマスク２４、２５を手作業でセラミックハニカム体２１の各端面に設置する。その際、セラミックハニカム構造体を、セラミックハニカム体２１の両端面においてセル２２を交互に封止した形状、即ち、各セル２２の片方の端面側の開口部のみを封止した形状に形成するために、マスク２４とマスク２５とを、穿設された孔２３が正反対に配列するように形成する。
【０００３】
次に、図８（ｂ）に示すように、マスク２４を設置したセラミックハニカム体２１の一方の端面を、封止用スラリー２６中に浸漬し、他方の端面側から加圧することによって、孔２３（図８（ａ）参照）を介してセル２２（図８（ａ）参照）の開口部に封止用スラリー２６を圧入充填する。セラミックハニカム体２１の他方の端面についても、同様にマスク２５（図８（ａ）参照）を設置し、セル２２（図８（ａ）参照）の開口部に封止用スラリー２６を充填する。以上の工程で、図８（ｃ）に示すように、セラミックハニカム体２１の両端面における、封止すべきセル２２の開口部に封止用スラリー２６を充填した後、焼成することによって目的とするセラミックハニカム構造体を製造することができる。
【０００４】
しかしながら、上述したセラミックハニカム構造体の製造方法では、図８（ａ）に示すように、セル２２の開口部に対応した位置に孔２３を有するマスク２４、２５を作製すること、及びマスク２４、２５をセラミックハニカム体２１の各端面に正確に設置することが困難であるという不都合があった。特に、近年要望の高い直径３００ｍｍ程度の大型品や、セル密度の高いセラミックハニカム構造体では、端面におけるセル２２の開口部の数が数万個にも達し、さらに上述したマスク２４、２５の設置を難しくしていた。また、マスク２４、２５をセラミックハニカム体２１の各端面に手作業で設置しているため、作業者の熟練が必要となり、時間が掛かるとともに、自動化に対応できないという不都合があった。さらに、マスク２４、２５を再利用するためには、作業終了後に清掃が必要であるが、上述したように、マスク２４、２５には膨大な数の孔が穿設されているために、清掃が大変で、時間が掛かるという不都合もあった。
【０００５】
このような事情に鑑み、特開２００１−３００９２２公報においては、複数のセルを有するハニカム形状に形成したセラミックハニカム体の両端面にシートを貼付し、シートの、セルの開口部に対応した位置に孔を穿設し、孔を介してセラミックハニカム体の両端面におけるセルの開口部に封止用スラリーを充填した後、焼成して、セルの開口部が交互に封止されたセラミックハニカム構造体を製造する方法が開示されている。
【０００６】
このように構成されたセラミックハニカム構造体は、使い捨てのシートをセラミックハニカム体の端面に貼付し、このシートに孔を穿設したものをマスクの替わりとして用いているために、マスクを用いたセラミックハニカム構造体の製造方法に比して、マスクの代用となるシートをセラミックハニカム体に設置することが容易となるとともに、製造工程の自動化にも対応し易くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したセラミックハニカム構造体の製造方法においては、大型のセラミックハニカム構造体を製造する際に、セラミックハニカム構造体の数万個というセルの開口部に対して、シートに穿設する孔の位置決めが極めて困難であるという問題があった。また、孔の位置決めが正確にされなった場合は、両端面で同一セルに孔を穿設してしまい、交互に封止する目的が達成できない問題もあった。また、セラミックハニカム体が少しでも湾曲変形している場合は、上述した問題をさらに困難なものとしていた。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、複数のセルを有するセラミックハニカム体の端面に貼付したシートに孔を穿設するに際し、他のセルとは端面における開口部の形状が異なる基準セルを基準点とすることによって、孔の位置決めを容易にするとともに、セラミックハニカム体の穿設工程において、迅速に孔の位置決めが行え、得られるセラミックハニカム構造体を安価なものとすることができるセラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、複数のセルを有するハニカム形状に形成したセラミックハニカム体の両端面にシートを貼付し、前記シートの、前記セルの開口部に対応した位置に孔を穿設し、前記孔を介して前記セラミックハニカム体の両端面における前記セルの開口部に封止用スラリーを充填した後、焼成して、前記セルの開口部が交互に封止されたセラミックハニカム構造体を製造する方法であって、前記セラミックハニカム体を、他の前記セルとは端面における開口部の形状が異なる、少なくとも一の基準セルを有する形状に成形し、前記基準セルを基準点として、前記シートの、前記基準セル及び他の前記セルの開口部に対応した位置に前記孔を穿設することを特徴とする。
【００１０】
このように複数のセルを有するセラミックハニカム体の端面に貼付したシートに孔を穿設するに際し、他のセルとは端面における開口部の形状が異なる基準セルを基準点とすることによって、孔の位置決めを容易にするとともに、セラミックハニカム体の穿設工程において、迅速に孔の位置決めが行え、得られるセラミックハニカム構造体を安価なものとすることができる。
【００１１】
また、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、前記シートを貼付した前記セラミックハニカム体の端面を撮像し、撮像した画像を画像処理することで、前記シートの、前記基準セルの開口部に対応する位置を特定し、前記基準セルを基準点として前記孔を穿設することが好ましい。このように構成することによって、製造工程の自動化にも対応することができる。
【００１２】
また、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、前記孔を、レーザーマーカーを用いて穿設することが好ましく、前記孔を、一本の針又は前記セルの開口部のピッチ間隔に対応した剣山状の針を用いて穿設するすることも好ましい。
【００１３】
本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、前記基準セルの開口部の隅部の形状を、他の前記セルの開口幅に対して０．２５〜１．０倍の曲率半径を有する湾曲形状に成形することが好ましい。この際、前記セラミックハニカム体の、隣接する四個の前記基準セルの対向する隅部を湾曲形状に成形し、四個の前記基準セルを基準点として前記孔を穿設することが好ましい。このように構成することによって、基準セルの基準点としての判別がさらに容易になる。
【００１４】
また、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、前記セラミックハニカム体を、前記基準セルの開口部の形状を有する口金から押出成形して成形することが好ましい。このように構成することによって、基準セルを有するセラミックハニカム体を、殊更、特別な工程を経ずに形成することができる。
【００１５】
また、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、他の前記セルを、前記基準セルを含むように複数のブロックに分割し、各前記ブロック毎に前記孔を穿設することが好ましい。このようにブロックに分割することによって、この領域内のセルの形状やセルピッチの間隔の変形が少ないため、シートへの孔の穿設工程が容易になる。
【００１６】
さらに、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、各前記孔の開口面積の、他の各前記セルの端面における開口部の面積に対する割合が３０〜７０％であることが好ましい。このように構成することによって、各セルを区画するセル壁や隣接するセルにまたがって孔を穿設することを有効に防止することができる。
【００１７】
一方、本発明のセラミックハニカム構造体は、前述した本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法のいずれかによって製造方法されることが好ましい。このように構成された製造方法を用いることによって、製造工程を簡略化するとともに、歩留まりを向上させ、得られるセラミックハニカム構造体を安価なものとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法及びセラミックハニカム構造体の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１９】
本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法は、複数のセルを有するハニカム形状に形成したセラミックハニカム体の両端面にシートを貼付し、シートの、セルの開口部に対応した位置に孔を穿設し、孔を介してセラミックハニカム体の両端面におけるセルの開口部に封止用スラリーを充填した後、焼成して、セルの開口部が交互に封止されたセラミックハニカム構造体を製造する方法であって、セラミックハニカム体を、他のセルとは端面における開口部の形状が異なる、少なくとも一の基準セルを有する形状に成形し、基準セルを基準点として、シートの、基準セル及び他のセルの開口部に対応した位置に孔を穿設することを特徴とする。
【００２０】
図１に示すように、本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態に用いられる未焼成セラミックハニカム成形体１としては、コージェライトを原料として、セル３と基準セル１０との開口部の形状を有する口金９を用いて、押出成形によって形成することができる。本実施の形態においては、基準セル１０の開口部の形状を、図２に示すように、未焼成セラミックハニカム成形体１を、他のセル３の開口幅に対して０．２５〜１．０倍の曲率半径を有する湾曲形状に成形し、近接する四個の基準セル１０の、互いに対向する隅部１１を湾曲形状に成形することが好ましい。このように構成することによって、基準セル１０の基準点としての判別がさらに容易になる。
【００２１】
このように構成された未焼成セラミックハニカム成形体１を、図３に示すように、一端面をカメラ２で撮像し、撮像した画像を画像処理することで、端面における基準セル１０の開口部の位置を特定する。次に、図４（ａ）に示すように、未焼成セラミックハニカム成形体１の端面とほぼ同じ形状のシート４を、図４（ｂ）に示すように、未焼成セラミックハニカム成形体１の一方の端面にシート４を貼付する。シート４としては市販の粘着シートを用いることができる。
【００２２】
次に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、セル３を未焼成セラミックハニカム成形体１の外径やセルピッチ等の諸仕様毎に複数のブロックに分割する。この際、画像処理により特定した基準セル１０の開口部の位置が基準点となるように、各ブロックに少なくとも一の基準セルを含むように分割する。この後、未焼成セラミックハニカム成形体１を載せたＸＹＺθステージを用いて、シート４に孔を穿設する位置を決め、レーザーマーカーを用いてブロックに分割した領域毎に、セル３及び基準セル１０の開口部に対応した位置に孔５を穿設する。
【００２３】
この孔５の口径は、セル３の端面における開口部の面積に対する割合の３０〜７０％が好ましく、５０％程度がさらに好ましい。また、本実施の形態においては、孔５の形状は円形であり、セル３の開口形状（四角形）や、外周部の開口形状（三角形）と同一形状である必要はない。このため、端面において多少のセルの開口部の間隔に変動があっても、セル３の開口部に対して孔５の口径が小さいので、セル３を構成するセル壁や隣接するセル３にまたがって孔５を穿設することを有効に防止することができる。なお、孔５の口径の大きさは、セル３の開口部を封止する封止用スラリーの粘性によって適宜選択する。例えば、粘性が低いときは小さくし、粘性が高いときは大きくする。
【００２４】
このように構成することによって、ブロックに分割した領域内において、セル３の開口部の形状及びピッチ間隔の変形が少ないため、正確に孔５を穿設することができる。
【００２５】
また、本発明においては、上述したようにセルをブロックに分割せずに、セラミックハニカム体の端面全体に対して一度に孔を穿設することもできる。この場合は、複数の基準セルを画像処理により特定させ、セラミックハニカム体の端面全体に対し、複数の基準点を用いて穿設位置を決定すれば、一度に正確に孔を穿設することができ、従来のセラミックハニカム構造体の製造方法にあったような、セルの開口部の形状及びピッチ間隔の変形による穿設位置の補正に時間が掛かり過ぎるということも防止することができる。
【００２６】
次に、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、シート４の孔５を介して、未焼成又は焼成セラミックハニカム体１の端面におけるセル３の開口部に封止用スラリー６を充填する。まず、図６（ａ）に示すように、孔５を穿設したシート４を貼付したセラミックハニカム体１の一方の端面を、容器７内の封止用スラリー６の中に浸漬する。次に、図６（ｂ）に示すように、押圧手段８を利用してセラミックハニカム体１を押圧することで、封止用スラリー６を、シート４の孔５を介してセル３の開口部に圧入して充填する。その後、図６（ｃ）に示すように、シート４を、セラミックハニカム体１の一方の端面から剥がす。ただし、シート４を剥がさず、焼成で燃焼させてもよい。
【００２７】
その後、図６（ａ）〜（ｃ）と同様にして、セラミックハニカム体の他の端面のセル３の開口部に対しても封止用スラリー６を充填する。この際、セラミックハニカム体１の両端面でセル３の開口部を交互に封止するように、他の端面に貼付したシートに穿設する孔は、一方の端面において孔が穿設されていないセル３に対して行う。本実施の形態に用いられたセラミックハニカム体１は、基準セルの開口部の形状を有する口金から押出成形して形成されているために、基準セルは各端面において、その位置がずれることがなく、信頼性の高い基準点となる。
【００２８】
このような、セル３の開口部に封止用スラリー６を充填したセラミックハニカム体１を焼成することによって、両端面でセルの開口部が交互に封止された構造のセラミックハニカム構造体を得ることができる。このように構成された製造方法を用いることによって、製造工程を簡略化するとともに、歩留まりを向上させ、得られる本発明のセラミックハニカム構造体を安価なものとすることができる。主に、このようにして製造されたセラミックハニカム構造体は、ディーゼルエンジンの黒鉛等を除去するために使用されるディーゼル・パティキュレート・フィルタ（ＤＰＦ）として有効に利用される。
【００２９】
なお、上述した実施の形態においては、レーザーマーカーを用いて、セラミックハニカム体の端面に貼付したシートに孔を穿設しているが、一本の針又はセラミックハニカム体のセルの開口部のピッチ間隔に対応した剣山状の針を用いて穿設することができる。この際、針を加熱することによって、孔を容易に穿設することができる。
【００３０】
また、図７に示すように、セラミックハニカム体の端面に、隣接する四個の基準セル１０の対向する隅部１１を湾曲形状に成形し、四個の基準セル１０から構成される基準点１２ａ、１２ｂを二箇所又はそれ以上有する場合、任意の位置にセラミックハニカム体を配置しても穿設位置を特定することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、複数のセルを有するセラミックハニカム体の端面に貼付したシートに孔を穿設するに際し、他のセルとは端面における開口部の形状が異なる基準セルを基準点とすることによって、孔の位置決めを容易にするとともに、セラミックハニカム体の穿設工程において、迅速に孔の位置決めが行え、得られるセラミックハニカム構造体を安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、セラミックハニカム体を形成する工程を示す斜視図である。
【図２】  本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態に用いられる、セラミックハニカム体の端面を模式的に示す平面図である。
【図３】  本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、セラミックハニカム体の端面の画像処理を行う工程を示す平面図である。
【図４】  本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、セラミックハニカム体の端面に、シートを貼付する工程を工程順に示す斜視図（ａ）及び（ｂ）である。
【図５】  本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、シートに孔を穿設する工程を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】  本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法の一の実施の形態における、セラミックハニカム体を構成するセルに、封止用スラリーを充填する工程を工程順に示す断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図７】  本発明のセラミックハニカム構造体の製造方法の他の実施の形態を示す平面図である。
【図８】  従来のセラミックハニカム構造体の製造方法を工程順に示す説明図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）及び（ｃ）は断面図である。
【符号の説明】
１…セラミックハニカム体（未焼成セラミックハニカム成形体）、２…カメラ、３…セル、４…シート、５…孔、６…封止用スラリー、７…容器、８…押圧手段、９…口金、１０…基準セル、１１…隅部、１２ａ，１２ｂ…基準点、２１…セラミックハニカム体、２２…セル、２３…孔、２４，２５…マスク、２６…封止用スラリー。
【図１】
0004097971.tif 000002
【図２】
0004097971.tif 000003
【図３】
0004097971.tif 000004
【図４】
0004097971.tif 000005
【図５】
0004097971.tif 000006
【図６】
0004097971.tif 000007
【図７】
0004097971.tif 000008
【図８】
0004097971.tif 000009