(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記柱体の他端面における各前記第2流路の断面積は、前記軸方向の中央部における各前記第2流路の断面積に比べて大きく、かつ、各前記第1流路は、前記他端面において閉じられ、
少なくとも1つの前記第2流路の軸方向の中央部において、前記第2流路を形成し、隣接する一対の前記隔壁間に形成される隅部は、前記第2流路内に向かって突出しかつ前記軸方向に延びる第2突出部を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカムフィルタ。
少なくとも1つの前記第1流路の軸方向の中央部において、少なくとも1つの前記隔壁は、前記第1流路内又は前記第2流路に向かって突出しかつ前記隔壁の中央部を前記軸方向に延びる第3突出部を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のハニカムフィルタ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特定の貫通孔を封口する方法として、封口しない貫通孔の断面積を大きくなるように隔壁を変形させて、封口すべき貫通孔側で隔壁同士を圧着させて封口する方法が考えられる。
【0005】
しかしながら、この方法では、上記の変形をさせる際に、流路を隔てる隔壁に亀裂が生じ、隔壁同士を圧着させても亀裂が残る場合があった。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、亀裂の発生しにくいハニカムフィルタ及びその製造方法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】
【0007】
本発明に係るハニカムフィルタは、軸方向に延びる複数の第1流路及び複数の第2流路、並びに、隣接する前記流路間を仕切る隔壁を有する柱体を備える。
【0008】
前記柱体の一端面における各前記第1流路の断面積は、前記軸方向の中央部における各前記第1流路の断面積に比べて大きく、かつ、各前記第2流路は、前記一端面において閉じられている。
【0009】
少なくとも1つの前記第1流路の軸方向の中央部において、前記第1流路を形成し、隣接する一対の前記隔壁間に形成される隅部は、前記第1流路内に向かって突出しかつ前記軸方向に延びる第1突出部を有する。
【0010】
本発明のハニカムフィルタは、一対の隔壁間に第1突出部を有するハニカム成形体を成形し、一端側においてその成形体の第1流路の断面積を拡大するように隔壁を変形させて第2流路側で隔壁同士を圧着させて第2流路を封口し、その後焼成することによって得ることができる。第1突出部により隔壁変形の際に亀裂が入ることが抑制される。したがって、亀裂の少ないハニカムフィルタが得られる。
【0011】
ここで、前記隅部を形成する前記一対の前記隔壁の一方は、前記第1流路と前記第2流路とを隔てることができる。第1流路と第2流路とを隔てる隔壁は出口側流路と入口側流路とを隔てる隔壁を意味し、この隔壁は封口の際に変形されるため隅部に応力が掛かりやすい。したがって、本発明の効果が高い。
【0012】
また、前記柱体の他端面における各前記第2流路の断面積は、前記軸方向の中央部における各前記第2流路の断面積に比べて大きく、かつ、各前記第1流路は、前記他端面において閉じられ、少なくとも1つの前記第2流路の軸方向の中央部において、前記第2流路を形成し、隣接する一対の前記隔壁間に形成される隅部は、前記第2流路内に向かって突出しかつ前記軸方向に延びる第2突出部を有することができる。
【0013】
このハニカムフィルタは、さらに、焼成前に、他端側においてその成形体の第2流路の断面積を拡大するように隔壁を変形させ、第1流路側で隔壁同士を圧着させて第1流路を封口することによって得ることができる。第2突出部によりさらなる隔壁変形の際に亀裂が入ることも抑制される。
【0014】
また、前記柱体の軸方向中央部において、前記第1流路は、3つの前記第2流路及び3つの前記第1流路と隣接し、前記第2流路は、6つの前記第1流路と隣接することができる。
【0015】
また、前記柱体の軸方向中央部において、前記第1流路は、2つの前記第2流路及び4つの前記第1流路と隣接し、前記第2流路は、6つの前記第1流路と隣接することができる。
【0016】
また、前記柱体の軸方向中央部において、前記第1流路は、4つの前記第2流路及び4つの前記第1流路と隣接し、前記第2流路は、4つの前記第1流路と隣接することもできる。
【0017】
また、少なくとも1つの前記第1流路の軸方向の中央部において、少なくとも1つの前記隔壁は、前記第1流路内又は前記第2流路に向かって突出しかつ前記隔壁の中央部を前記軸方向に延びる第3突出部を有することができる。
【0018】
この場合、隔壁中央部が変形する際の亀裂を抑制できる。
【0019】
本発明に係るハニカムフィルタの製造方法は、軸方向に延びる複数の第1流路及び複数の第2流路、並びに、隣接する前記流路間を仕切る隔壁を有する柱体を備え、少なくとも1つの前記第1流路の軸方向の中央部において、前記第1流路を形成し、隣接する一対の前記隔壁間に形成される隅部は、前記第1流路内に向かって突出する第1突出部を有する、ハニカム成形体を準備する工程と、
前記ハニカム成形体の各前記第1流路内に治具を挿入して断面積を拡大させ、各前記第2流路側で隔壁同士を圧着させて各前記第2流路を封口する工程と、を備える。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、亀裂の発生しにくいハニカムフィルタ及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図面を参照しながら本発明の第1実施形態について説明する。
(第1実施形態)
本実施形態に係るハニカムフィルタ100は、
図1に示すような円柱体10を備える。円柱体10は、入口側端面10E
in及び出口側端面10E
outを有する。
【0023】
図2は、円柱体10の軸方向の中央部CPの断面である。円柱体10は、多数の入口側流路70H
in及び多数の出口側流路70H
outを有する。本実施形態では、1つの入口側流路70H
inが3つの他の入口側流路70H
inと隣接し、かつ、3つの出口側流路70H
outと隣接するように、入口側流路70H
in及び出口側流路70H
outが規則的に配置されている。1つの出口側流路70H
outは6つの入口側流路70H
inと隣接し、他の出口側流路70H
outとは隣接しない。各流路は、合計6つの流路とそれぞれ隔壁を介して隣接している。
【0024】
図3は
図2の拡大図である。隣接する流路間にはこれらを仕切るそれぞれ隔壁Wが設けられており、隔壁Wの集合体が円柱体10を構成する。
【0025】
出口側流路70H
outは、6つの隔壁Wにより形成され、その断面形状は略六角形である。入口側流路70H
inは、6つの隔壁Wにより形成されている。入口側流路70H
inにおいて、隣接する一対の隔壁W間にできる隅部Cには、それぞれ、入口側流路70H
in内に向かって突出する突出部(第1突出部)WPが形成されている。したがって、入口側流路70H
inの断面形状は、六角形の各頂点を内部に向かって突出させた形状を有する。各突出部WPは、円柱体10(流路)の軸方向に延びている。
【0026】
突出部WPの高さは特に限定されないが、例えば、突出部WPの底部両端を結ぶ線L1からの突出高さHTが0.04〜0.20mmであることができる。また、一対の隔壁Wの突出部以外の部分を結んでできる点Q、入口側流路70H
inの重心G、点Qと重心Gとを結ぶ線L2と突出部WPの最外部との交点Sを定めたとき、点Qと交点Sとの距離は、0.1〜0.3mmとすることができる。
【0027】
次に、
図4の(a)及び(b)を参照して、入口側の構造を示す。入口側(一端側)端面10E
inにおいては軸方向の中央部に比べて、入口側流路70H
inの断面積が大きくされている。その一方、出口側(他端側)流路70H
outの断面積は0となり、閉じられている。具体的には、
図2のように軸方向中央部で略六角形であった入口側流路70H
inの断面形状がそれぞれ三角形になるように拡大され、各三角形の頂点が出口側流路70H
outの中心に到達し、これにより、出口側流路70H
outが封口されている。言い換えると、入口側流路70H
inは、入口側端面10E
inにおいて、入口側端面10E
inに向かうほど断面積が大きくなるテーパー部を有している。
【0028】
次に、
図5の(a)及び(b)を参照して、出口側の構造を示す。出口側端面10E
outにおいては軸方向の中央部に比べて、出口側流路70H
outの断面積が大きくされている。その一方、入口側流路70H
inの断面積は0とされ、閉じられている。具体的には、
図2のように軸方向中央部で略六角形であった出口側流路70H
outの断面形状がそれぞれ辺の部分が角になるような六角形に拡大され、各六角形の頂点が入口側流路70H
inの中心に到達し、これにより、入口側流路70H
inが封口されている。言い換えると、出口側流路70H
outは、出口側端面10E
outにおいて、出口側端面10E
outに向かうほど断面積が大きくなるテーパー部を有している。
【0029】
円柱体の材料は多孔質セラミックである。セラミックの例は、チタン酸アルミニウム、炭化ケイ素、コージェライトである。チタン酸アルミニウムは、マグネシウムやケイ素などを含むことができる。
【0030】
このようなハニカムフィルタは以下の方法により製造出来る。まず、セラミック原料を押出成形機により押出成形して、
図2のような断面形状を有するハニカム成形体を製造する。このハニカム成形体は、未封口の入口側流路70H
in及び未封口の出口側流路70H
outをそれぞれ貫通した状態で有し、未封口の入口側流路70H
inに突出部70WPを有する。
【0031】
セラミック原料の組成は、焼成後に多孔質のセラミックを与える物であればよい。例えば、セラミック原料と、有機バインダと、造孔剤と、溶媒と、必要に応じて添加される添加物を含むことができる。
【0032】
セラミック原料は、セラミクスを構成する元素を含有する粉末である。バインダは、有機バインダであることができ、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類;ポリビニルアルコールなどのアルコール類;リグニンスルホン酸塩を例示できる。添加物としては、例えば、潤滑剤および可塑剤、分散剤が挙げられる。
【0033】
続いて、
図6に示すように、得られた未焼成のハニカム成形体100’の入口側端面10E
inにおいて、出口側流路70H
outを封口する。具体的には、三角錐形状の多数の突起410aを有する封口用治具400を用意する。そして、各突起410aが入口側流路70H
in内に入るように、封口用治具400を移動させる。これにより、
図7に示すように、入口側流路70H
inの隔壁が変形され、流路の断面積が拡大される一方、出口側流路70H
outの断面積が縮小される。そして、最終的には、
図4の(a)及び(b)に示すように、入口側流路70H
inの断面形状は三角形となり、出口側流路70H
outで隔壁同士が完全に圧着し、出口側流路70H
outは封止される。すなわち、出口側流路70Houtは入口側端面10E
inにおいて閉じられる。なお、封口用治具400に対して振動や超音波を与えても良い。
【0034】
次に、同様に、出口側端面10E
outの入口側流路70H
inを別の封口用治具で封口する。出口側流路70H
outに挿入する封口用治具の突起は、六角錐形状とすることができる。その後、必要に応じて乾燥した後、両端面を封口済のハニカム成形体100’を焼成することにより、本実施形態に係るハニカムフィルタ100が得られる。
【0035】
本実施形態によれば、入口側流路70H
inの一対の隔壁W間に突出部WPが設けられている。このため、入口側流路70H
inの断面積を拡大するように隔壁を変形して出口側流路70H
outを閉鎖する際に、隔壁W、特に変形前の隅部に亀裂が入りにくくなる。したがって、欠陥の少ないハニカムフィルタを製造することができる。
【0036】
(第2実施形態)
続いて、
図8〜
図10を参照して、第2実施形態に係るハニカムフィルタ102について説明する。第1実施形態と同じ点は説明を省略する。
図8は、本実施形態に係るハニカムフィルタ102の軸方向中央部における断面を示す。第1実施形態に係るハニカムフィルタ100とは異なり、本実施形態では、1つの入口側流路70H
inが4つの他の入口側流路70H
inと隣接し、かつ、2つの出口側流路70H
outと隣接するように、入口側流路70H
in及び出口側流路70H
outが規則的に配置されている。1つの出口側流路70H
outは6つの入口側流路70H
inと隣接し、他の出口側流路70H
outとは隣接しない。従って、各流路は合計6つの流路に隣接している。
【0037】
入口側流路70H
inにおいて、一対の隔壁W間にできる隅部には、それぞれ、入口側流路70H
in内に向かって突出する突出部WPが形成されている。ここで、本実施形態においては、入口側流路70H
inと入口側流路70H
inとを隔てる隔壁Wiiと、入口側流路70H
inと出口側流路70H
outとを隔てる隔壁Wioとの間の隅部に突出部WPが設けられ、隔壁Wiiと隔壁Wiiとの間の隅部には突出部WPは設けられていない。したがって、入口側流路70H
inの断面形状は、対向する2つの頂点以外の4つの頂点を内部に向かって突出させた形状を有する。
【0038】
次に、
図9を参照して、入口側の構造を示す。入口側端面10E
inにおいては軸方向の中央部に比べて、入口側流路70H
inの断面積が大きくされている。その一方、出口側流路70H
outの断面積は0とされている。具体的には、軸方向中央部における入口側流路70H
inの断面形状である略六角形が、その対向する2辺が拡げられてそれぞれ略菱形になるように拡大され、各菱形の頂点は出口側流路70H
outの中心上に到達し、これにより、出口側流路70H
outが封口されている。
【0039】
次に、
図10を参照して、出口側の構造を示す。出口側端面10E
outにおいては軸方向の中央部に比べて、出口側流路70H
outの断面積が大きくされている。その一方、入口側流路70H
inの断面積は0とされている。具体的には、軸方向中央部における出口側流路70H
outの断面形状である六角形がそのまま拡大され、各六角形の頂点は入口側流路70H
inの中心上に到達し、これにより、入口側流路70H
inが封口されている。
【0040】
このようなハニカムフィルタは、
図8のような形状の突出部WPを有するハニカム成形体を成型した後に、第1実施形態と同様に封口すればよい。
【0041】
本実施形態においても、突出部WPにより、亀裂の発生を抑制できる。
【0042】
(第3実施形態)
続いて、
図11を参照して、第3実施形態に係るハニカムフィルタ104について説明する。第1実施形態と同じ点は説明を省略する。
図11は、本実施形態に係るハニカムフィルタ104の軸方向中央部における断面を示す。第1実施形態に係るハニカムフィルタ100とは異なり、本実施形態では、1つの入口側流路70H
inが4つの他の入口側流路70H
inと隣接し、かつ、4つの出口側流路70H
outと隣接するように、入口側流路70H
in及び出口側流路70H
outが規則的に配置されている。1つの出口側流路70H
outは4つの入口側流路70H
inと隣接し、他の出口側流路70H
outとは隣接しない。
【0043】
出口側流路70H
outは、4つの隔壁Wにより形成され、その断面形状は略四角形である。入口側流路70H
inは、8つの隔壁Wにより形成されている。入口側流路70H
inにおいて、一対の隔壁W間にできる隅部Cには、それぞれ、入口側流路70H
in内に向かって突出する突出部WPが形成されている。したがって、入口側流路70H
inの断面形状は、八角形の各頂点を内部に向かって突出させた形状を有する。
【0044】
図示は省略するが、入口側端面においては、出口側流路70H
outの断面積が、入口側流路70H
inを閉鎖するように、4つの入口側流路70H
in内に頂点がそれぞれある四角形に拡大される。また、出口側端面においては、入口側流路70H
inの断面積が、出口側流路70H
outを閉鎖するように、4つの出口側流路70H
out内に頂点がそれぞれある四角形に拡大される。
【0045】
本実施形態においても、突出部WPにより、亀裂の発生を抑制できる。
【0046】
(第4実施形態)
続いて、
図12を参照して、第4実施形態に係るハニカムフィルタ105について説明する。第1実施形態と同じ点は説明を省略する。
図12は、本実施形態に係るハニカムフィルタ105の軸方向中央部における拡大断面を示す。第1実施形態に係るハニカムフィルタ100とは異なり、本実施形態では、隔壁Wが平板状でなく、入口側流路70H
in側の面の断面形状が波板である。隣接する一対の隔壁W間にできる隅部Cには、突出部WPa又は突出部WPbが設けられている。突出部WPaの底部両端を結ぶ線からの突出高さHTa、及び、突出部WPbの底部両端を結ぶ線からの突出高さHTbは、それぞれ、0.04〜0.20mmであることができ、互いに異なることができる。これらの突出部WPa及び突出部WPbは入口側流路70H
in内に向かって突出し、それぞれ軸方向に伸びている。また、隔壁Wは、入口側流路70H
in内に向かって突出しかつ隔壁Wの中央部を軸方向に延びる突出部WP3(第3突出部)を有する。
【0047】
本実施形態においても、突出部WPa及び突出部WPbにより、亀裂の発生を抑制できる。
【0048】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。
例えば、突出部WPの配置は適宜変更することができる。突出部WPは、出口側流路70H
outと入口側流路70H
inとを隔てる隔壁と、他の隔壁(例えば、出口側流路70H
outと入口側流路70H
inとを隔てる隔壁、出口側流路70H
out同士を隔てる隔壁、及び、入口側流路70H
in同士を隔てる隔壁の内のいずれでもよい)との間に形成される隅部に設けられることが好ましい。出口側流路70H
outと入口側流路70H
inとを隔てる隔壁は封口の際に変形されるため、隅部に応力が掛かりやすいからである。
【0049】
また、上記実施形態では、入口側流路70H
in内にのみ突出部WPが設けられていたが、例えば、
図3及び
図11にて点線で示すように、出口側流路70H
out内の隔壁間の隅部に出口側流路70H
out内に突出し軸方向に延びる突出部(第2突出部)WP2が設けられていても良い。この場合、出口側流路70H
outを変形して入口側流路70H
inを封口する際に、亀裂の抑制が可能となる。
【0050】
また、
図3、
図8、
図11、及び
図12に示すように、少なくとも1つの入口側流路(第1流路)の軸方向の中央部において、少なくとも1つの隔壁Wが、入口側流路内又は出口側流路(第2流路)に向かって突出しかつ隔壁Wの中央部を軸方向に延びる突出部WP3(第3突出部)を有することもできる。この場合、隔壁の中央部が変形する場合の亀裂の抑制が可能である。
【0051】
また、入口側流路及び出口側流路の配置、すなわち各流路に隣接する流路の数も、上記実施形態に限定されない。なお、本明細書において、「2つの流路が隣接する」ことは、2つの流路が1つの隔壁を介して隔壁の厚み方向に隔てられることを意味することができる。いわゆるスクエア流路配置において斜めの関係に位置する2つの流路は互いに隣接する流路ではない。
【0052】
また、流路の断面形状も特に上記実施形態に限定されず隅部のある形状であればよい。また、突出部の断面形状も、円の一部すなわち円弧を有する形状に限定されず、三角形、四角形等の多角形の一部を有する形状でも良いし、楕円の一部を有する形状であってもよい。
【0053】
さらに、フィルタの外形形状も円柱体でなくても良く、例えば、四角柱でもよい。セル密度は、例えば、200〜400cpsiとすることができる。