(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に形成された多数の貫通孔を有する円筒状のセラミックハニカム構造体と、前記セラミックハニカム構造体の外周壁周辺は異形の貫通孔であり、前記各貫通孔の一端部に形成された封止体と、を備えたセラミックハニカムフィルタの製造方法であって、前記セラミックハニカム構造体の一端面に前記貫通孔に対応する複数の開口部を有するマスクを当接させるマスク当接工程と、前記開口部を介して前記貫通孔に封止材を導入する封止材導入工程と、前記マスクの材料をステンレスあるいは銅とし、前記マスクの開口面積を前記貫通孔の面積の５０〜８０％とし、封止材導入の後前記セラミックハニカム構造体の外周壁周辺の前記異形の貫通孔からオーバーフローした封止材を取り除いて乾燥し、セラミックハニカム構造体の端面における封止体が市松模様状に形成されている、を備えたことを特徴とするセラミックハニカムフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記開口部が前記セラミックハニカム構造体との当接側に絞り部を有することを特徴とする請求項１に記載のセラミックハニカム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、ディーゼル機関等の燃焼機関から排出される排ガスの浄化に用いられるセラミックハニカムフィルタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関から排出される黒煙等の排ガス中の浮遊微粒子除去を目的として、触媒を担持したハニカム構造のセラミックからなるセラミックハニカムフィルタが用いられている。
【０００３】
以下に、このような従来のセラミックハニカムフィルタの構造を図３及び図４を用いて説明する。
【０００４】
図３は従来のセラミックハニカムフィルタの断面図であり、図４は従来のセラミックハニカムフィルタの上面図である。
【０００５】
図３及び図４において、１４は貫通孔、１５は貫通孔隔壁、１６は封止体、１７は外周壁である。図３に示したように、セラミックハニカムフィルタは外周壁１７と一体に形成された貫通孔隔壁１５によって仕切られた多数の貫通孔１４を有し、各貫通孔１４は一方の端部のみが封止体１６により目封じされている。貫通孔隔壁１５には微小な空孔（図示せず）が形成されており、封止体１６は図４に示したように市松模様状に形成されている。
【０００６】
このような構成を有するセラミックハニカムフィルタにおいて、矢印で示したように開放されている貫通孔１４から流入した排ガスは、貫通孔隔壁１５に形成された空孔を介して他の貫通孔１４との間で流入・流出が可能であり、この際排ガス中の浮遊微粒子が捕集される。この後、排ガスは流入時とは反対側の端面の開放されている貫通孔１４より流出する。
【０００７】
以上のようにセラミックハニカムフィルタは直線状の貫通孔１４を均一かつ多数有することから、排ガスの流出時における圧力損失が小さく、かつ単位体積当たりの浮遊微粒子の捕集面積が大きいという利点を有している。一方、排ガス中の浮遊微粒子を効率良く捕集するためには、封止体１６の部分で排ガスがリークしないように、封止体１６が完全に貫通孔隔壁１５と接合されていなければならない。
【０００８】
このような封止体の形成方法としては、特開昭５７−７２１５号公報に開示された以下のような方法が広く知られている。まず、多数の貫通孔を有するセラミックハニカム構造体を成形した後、その端面に樹脂を含浸させた紙、又は有機高分子の材質からなるフィルムを貼って、そのフィルムの所定の部分に針治具で穴をあけるか、所定の部分に穴のあいた上記フィルムをセラミックハニカム構造体の端面に貼る。次に、フィルムの穴より貫通孔の端部に、圧入、振動、又はディッピング法により市松模様状に封止材を導入した後、焼成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のセラミックハニカムフィルタの製造方法は以下のような問題点を有していた。
（１）フィルムに貫通孔の開口面積と同等又は若干小さい確実な穴あけを所定の箇所に全数必要とする。
（２）フィルムに開けられた穴が極端に小さい場合は貫通孔の開口部を充分に封止できず、排ガスがリークして捕集効率を著しく低下させる。
（３）フィルムに開けられた穴が貫通孔の開口面積より大きい場合は、封止を必要としない貫通孔の開口部にも封止材が導入され、圧力損失を増大させる。
（４）針治具によりフィルムに穴を開ける作業は、多孔質で厚みが薄く、機械的強度が弱い貫通孔隔壁を傷付け易く、貫通孔の開口面積に適した穴あけを迅速に行うことは困難である。
（５）セラミックハニカムフィルタの外周壁と貫通孔隔壁で形成される異形の貫通孔に対応する穴をフィルムに開けることは困難で、このような異形の貫通孔については別途に目封じする必要がある。
【００１０】
すなわち、従来のセラミックハニカムフィルタの製造方法は、封止材の導入における作業性や作業効率が著しく悪く、また貫通穴を確実にかつ正確に目封じできないという問題があった。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、少ない作業工程数で精度良くかつ確実に貫通孔の端部に封止材を導入することができるセラミックハニカムフィルタの製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、直線状に形成された多数の貫通孔を有する円筒状のセラミックハニカム構造体と、前記セラミックハニカム構造体の外周壁周辺は異形の貫通孔であり、各貫通孔の一端部に形成された封止体と、を備えたセラミックハニカムフィルタの製造方法であって、セラミックハニカム構造体の一端面に貫通孔に対応する複数の開口部を有するマスクを当接させるマスク当接工程と、開口部を介して貫通孔に封止材を導入する封止材導入工程と、前記マスクの材料をステンレスあるいは銅とし、前記マスクの開口面積を前記貫通孔の面積の５０〜８０％とし、封止材導入の後前記セラミックハニカム構造体の外周壁周辺の前記異形の貫通孔からオーバーフローした封止材を取り除いて乾燥し、セラミックハニカム構造体の端面における封止体が市松模様状に形成されている、を備えた構成よりなる。
【００１３】
この構成により、少ない作業工程数で精度良くかつ確実に貫通孔の端部に封止材を導入することができるセラミックハニカムフィルタの製造方法を提供することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、直線状に形成された多数の貫通孔を有する円筒状のセラミックハニカム構造体と、前記セラミックハニカム構造体の外周壁周辺は異形の貫通孔であり、各貫通孔の一端部に形成された封止体と、を備えたセラミックハニカムフィルタの製造方法であって、セラミックハニカム構造体の一端面に貫通孔に対応する複数の開口部を有するマスクを当接させるマスク当接工程と、開口部を介して貫通孔に封止材を導入する封止材導入工程と、前記マスクの材料をステンレスあるいは銅とし、前記マスクの開口面積を前記貫通孔の面積の５０〜８０％とし、封止材導入の後前記セラミックハニカム構造体の外周壁周辺の前記異形の貫通孔からオーバーフローした封止材を取り除いて乾燥し、セラミックハニカム構造体の端面における封止体が市松模様状に形成されている、を備えたこととしたものであり、少ない作業工程数で精度良くかつ確実に貫通孔の端部に封止材を導入することができるという作用を有する。
【００１５】
マスクの材料としては、ステンレスや銅等が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、開口部がセラミックハニカム構造体との当接側に絞り部を有することとしたものであり、封止材導入工程において、目的とする貫通孔への封止材の導入をより確実に行うことができるという作用を有する。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態の具体例を説明する。
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるセラミックハニカムフィルタの製造方法に用いる目封じ装置の要部断面図であり、図２は本発明の一実施の形態によるセラミックハニカムフィルタの製造方法に用いるマスクの上面図である。
【００１８】
図１及び図２において、１はセラミックハニカム構造体、２は貫通孔、３は貫通孔隔壁、４は封止材、５はマスク、６はマスクプレート、７はテーブル、８はベース、９はポスト、１０はピストン、１１はシリンダ、１２はパイロット穴、１３は開口部、１３ａは絞り部である。
【００１９】
図３に示したように、本発明の一実施の形態によるセラミックハニカムフィルタの製造方法に用いる目封じ装置は、ベース８と、ベース８上に配設されたポスト９と、ポスト９に支持されたマスクプレート６と、ポスト９に取付可能なシリンダ１１と、シリンダ１１内に配設されたピストン１０と、上下にスライド可能なテーブル７と、を備えた構成を有している。
【００２０】
次に、図１及び図２を用いて本実施の形態によるセラミックハニカムフィルタの製造方法を説明する。
【００２１】
まず、図１に示したような貫通孔隔壁２によって仕切られた多数の貫通孔１を有するセラミックハニカム構造体１を公知の方法により作製する。例えば、アルミナ、ムライト、あるいはコージェライト等のセラミック材料に、有機バインダー、可塑材、造孔材等を加えて混練した組成物を調製し、この組成物をハニカム構造となるように押し出し成形法により成形した後に乾燥する。このように乾燥した状態でのセラミックハニカム構造体１をグリーン体とし、このグリーン体を焼成したものを焼結体とする。本実施の形態におけるセラミックハニカム構造体１としては、このようなグリーン体又は焼結体のいずれを用いてもよい。
【００２２】
このセラミックハニカム構造体１をテーブル７の上に載せる。この時、テーブル７とセラミックハニカム構造体１との間に、セラミックハニカム構造体１の損傷を避けるためのウレタン等の緩衝材を設けてもよい。次に、ポスト９にマスク５に形成されたパイロット穴１２を貫通させて、マスクプレート６上にマスク５をセットする。マスク５としては、厚みは１ｍｍ以下、より詳細には０．２〜０．５ｍｍ程度のステンレス等が用いられる。また、マスク５は、セラミックハニカム構造体１の貫通孔２に対応し、かつ貫通孔２の開口面積の５０〜８０％の面積となるように形成された開口部１３を有しており、一部の開口部１３にはセラミックハニカム構造体との当接側に絞り部１３ａが形成されている。尚、マスク５の表面から絞り部１３ａの先端までの絞り部１３ａの長さは、マスク５の厚みと同程度であればよい。
【００２３】
次に、セラミックハニカム構造体１をテーブル７上で、Ｘ軸、Ｙ軸、θ、およびＺ軸方向に移動させ、またテーブル７を上下に移動させることによって、マスク５の開口部１３とセラミックハニカム構造体１の貫通孔２を位置合わせした後、所定の固定用治具（図示せず）により、テーブル７上にセラミックハニカム構造体１を固定する。
【００２４】
次に、シリンダ１１内に封止材４を充填した後、シリンダ１１内にピストン１０をセットしてから、ピストン１０を下方に加圧することによりマスク５を介して、貫通孔２に封止材４を導入する。ここで、封止材４としては、セラミックハニカム構造体１と同様に、アルミナ、ムライトあるいはコージェライト等のセラミック材料に、有機バインダーや可塑材等を加えて混練した組成物が用いられる。このような組成物にコージェライトを用いる場合の一例として、コージェライト粉末１００重量部に対して、有機バインダーとしてメチルセルロース１〜３重量部と、可塑材としてダイナマイトグリセリン５〜１０重量部と、水３０〜５０重量部を加えた後、ニーダー等の混練機で混練した組成物が挙げられる。また、封止材４を導入する深さの制御は、シリンダ１１内に充填する封止材４の量や、ピストン１０の加圧により行うことができる。
【００２５】
貫通孔２に封止材４を導入されたセラミックハニカム構造体１は、一旦テーブル７から外して、セラミックハニカム構造体１の外周壁付近の異形の貫通孔（図示せず）からオーバーフローした封止材４が取り除かれた後、乾燥される。この後、セラミックハニカム構造体１の他端面の貫通孔２にも上記と同様に封止材４を導入する。このようにしてセラミックハニカム構造体１の両端面の所定の位置の貫通孔２に封止材４を導入し、乾燥した後、セラミックハニカム構造体１を焼成して、図３及び図４に示したような貫通孔の一方の端部のみが封止材からなる封止体により目封じされ、かつ端面における封止体が市松模様状に形成されているセラミックハニカムフィルタが得られる。
【００２６】
以上のように本実施の形態によれば、貫通孔２に対応した開口部１３が形成されたマスク５を用いて封止材４を貫通孔２に導入することにより、少ない作業工程数で精度良くかつ確実に貫通孔２の端部に封止材４を導入することができる。
【００２７】
以下に、本発明を実施例を用いてより詳細に説明する。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
コージェライト、有機バインダ、造孔剤、水からなる組成物をハニカム状に成形後、乾燥して、直径５．６６インチ、長さ６インチの円筒状のセラミックハニカム構造体を得た。このセラミックハニカム構造体における貫通孔の形状は正方形で、貫通孔隔壁の厚みは約０．３ｍｍであり、１平方インチ当たりの貫通孔数は約１００であった。封止材には、コージェライト粉末１００重量部に対して、メチルセルロース１．５重量部と、ダイナマイトグリセリン８重量部と、水４０重量部を加え、ニーダーで素練りした後、３本ロールで仕上げた組成物を用いた。また、マスクとしては、厚み０．２ｍｍのＳＵＳ３０４材にセラミックハニカム構造体の貫通孔に対応した開口部を形成したものを用いた。尚、開口部の面積は貫通孔の開口面積の７０％として、絞り部の長さは０．３ｍｍとした。
【００２９】
上記のセラミックハニカム構造体、封止材、マスクを用いて、第１実施の形態と同様な方法により、セラミックハニカム構造体の貫通孔に封止材を深さ約１０ｍｍまで導入した。尚、この時のピストンによる封止材の加圧は、約１０ｋｇ／ｃｍ2で行った。
【００３０】
封止材導入の後、セラミックハニカム構造体の外周壁周辺の異形の貫通孔からオーバーフローした封止材を取り除いて乾燥した。尚、上記の封止材の導入は、セラミックハニカム構造体の他端面についても同様に行った。このようにして両端面に封止材が導入されたセラミックハニカム構造体を約１４００℃で４時間焼成し、セラミックハニカムフィルタを得た。
【００３１】
本実施例１により作製したセラミックハニカムフィルタにシール材を巻いて金属製のシェル内に収納して、スモークメーターによる排ガスのリークテストを行った結果、封止体からの排ガスのリークは認められなかった。
【００３２】
（実施例２）
コージェライト、有機バインダ、造孔剤、水からなる組成物をハニカム状に成形後、乾燥して、直径５．６６インチ、長さ６インチの円筒状のセラミックハニカム構造体を得た。このセラミックハニカム構造体における貫通孔の形状は正方形で、貫通孔隔壁の厚みは約０．３ｍｍであり、１平方インチ当たりの貫通孔数は約１００であった。封止材には、コージェライト粉末１００重量部に対して、メチルセルロース１重量部と、ダイナマイトグリセリン６重量部と、水３０重量部を加え、ニーダーで素練りした後、３本ロールで仕上げた組成物を用いた。また、マスクとしては、厚み０．３ｍｍのＳＵＳ３０４材にセラミックハニカム構造体の貫通孔に対応した開口部を形成したものを用いた。尚、開口部の面積は貫通孔の開口面積の６０％として、絞り部の長さは０．２ｍｍとした。
【００３３】
上記のセラミックハニカム構造体、封止材、マスクを用いて、実施の形態と同様な方法により、セラミックハニカム構造体の貫通孔に封止材を深さ約１０ｍｍまで導入した。尚、この時のピストンによる封止材の加圧は、約２０ｋｇ／ｃｍ2で行った。
【００３４】
封止材導入の後、セラミックハニカム構造体の外周壁周辺の異形の貫通孔からオーバーフローした封止材を取り除いて乾燥した。尚、上記の封止材の導入は、セラミックハニカム構造体の他端面についても同様に行った。このようにして両端面に封止材が導入されたセラミックハニカム構造体を約１４００℃で２時間焼成し、セラミックハニカムフィルタを得た。
【００３５】
本実施例により作製したセラミックハニカムフィルタにシール材を巻いて金属製のシェル内に収納して、スモークメーターによる排ガスのリークテストを行った結果、封止体からの排ガスのリークは認められなかった。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、貫通孔に対応した開口部が形成されたマスクを用いて封止材を貫通孔に導入することにより、少ない作業工程数で精度良くかつ確実に貫通孔の端部に封止体を形成できることから、封止体の形成における作業性や作業効率が著しく向上させることができるという優れた効果を有する。また、封止体部分における密閉性が向上するという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるセラミックハニカムフィルタの製造方法に用いる目封じ装置の要部断面図
【図２】本発明の一実施の形態によるセラミックハニカムフィルタの製造方法に用いるマスクの上面図
【図３】従来のセラミックハニカムフィルタの断面図
【図４】従来のセラミックハニカムフィルタの上面図
【符号の説明】
１  セラミックハニカム構造体
２  貫通孔
３  貫通孔隔壁
４  封止材
５  マスク
６  マスクプレート
７  テーブル
８  ベース
９  ポスト
１０  ピストン
１１  シリンダ
１２  パイロット穴
１３  開口部
１３ａ  絞り部
１４  貫通孔
１５  貫通孔隔壁
１６  封止体
１７  外周壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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