特許第6970133号(P6970133)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6970133ハニカム成形体の受台、ハニカム成形体の製造方法及びハニカム焼成体の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6970133
(24)【登録日】2021年11月1日
(45)【発行日】2021年11月24日
(54)【発明の名称】ハニカム成形体の受台、ハニカム成形体の製造方法及びハニカム焼成体の製造方法
(51)【国際特許分類】
   B28B 13/04 20060101AFI20211111BHJP
   B28B 3/20 20060101ALI20211111BHJP
【FI】
   B28B13/04
   B28B3/20 E
【請求項の数】10
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2019-44143(P2019-44143)
(22)【出願日】2019年3月11日
(65)【公開番号】特開2020-146862(P2020-146862A)
(43)【公開日】2020年9月17日
【審査請求日】2020年10月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】中村 浩唯
(72)【発明者】
【氏名】黒木 信行
【審査官】 手島 理
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−040084(JP,A)
【文献】 特開2002−103325(JP,A)
【文献】 特開2014−205594(JP,A)
【文献】 特開2011−079254(JP,A)
【文献】 特開2002−046856(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2010/0219556(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B28B 13/04
B28B 3/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハニカム成形体のセルが延びる方向に平行な側面を支持するための受台であって、
一方向に延びる溝部を有する本体部と、
前記本体部の前記溝部の表面と当接する可撓性シート基材、及び前記可撓性シート基材に接着され且つ前記ハニカム成形体の前記側面と当接する発泡体層を有する支持部と、
前記支持部を前記本体部に固定するための固定部材と
を備え、
前記支持部が、前記本体部に対して非接着状態で設けられている、ハニカム成形体の受台。
【請求項2】
前記固定部材は、前記本体部の上面及び前記支持部の前記可撓性シート基材と接触するL型アングルを含む、請求項1に記載のハニカム成形体の受台。
【請求項3】
前記固定部材は、前記本体部の前記溝部が延びる方向に垂直な2つの端面に設けられた開閉プレートをさらに含む、請求項1又は2に記載のハニカム成形体の受台。
【請求項4】
前記発泡体層は、樹脂発泡体層又はゴム発泡体層である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム成形体の受台。
【請求項5】
前記発泡体層は、連続気泡を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のハニカム成形体の受台。
【請求項6】
前記可撓性シート基材は、可撓性樹脂から形成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカム成形体の受台。
【請求項7】
前記本体部は、硬質樹脂から形成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のハニカム成形体の受台。
【請求項8】
押出成形によって得られたハニカム成形体のセルが延びる方向に平行な側面を、請求項1〜7のいずれか一項に記載のハニカム成形体の受台で支持して搬送する、ハニカム成形体の製造方法。
【請求項9】
前記受台で支持されたハニカム成形体を切断する、請求項8に記載のハニカム成形体の製造方法。
【請求項10】
請求項8又は9に記載のハニカム成形体の製造方法で得られたハニカム成形体を焼成する、ハニカム焼成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハニカム成形体の受台、ハニカム成形体の製造方法及びハニカム焼成体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ハニカム成形体の成形方法として、押出成形法が知られている。押出成形法では、押出方向が水平方向に設定された押出成形機の押出出口に所望の形状の金型(口金)を取り付け、押出成形機に投入されたセラミックス材料を金型(口金)から連続的に押出すことによってハニカム成形体が形成される。このハニカム成形体は、セルが延びる方向に平行な側面を受台によって保持されながら搬送され、切断、乾燥、焼成などの処理が行われることでハニカム構造体となる。
【0003】
従来のハニカム成形体の受台としては、例えば、特許文献1には、ハニカム成形体を当接保持する箇所に発泡体を用いた受台が提案されている。また、特許文献2には、ケミカルウッドなどの多孔質ポリウレタン硬化物素材から形成された支持面を有する受台が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2002−103325号公報
【特許文献2】特開2011−079254号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の受台は、ハニカム成形体を当接支持する箇所(溝部)を発泡体で形成しているが、発泡体の特性上、加工精度が低い。そのため、ハニカム成形体の側面に対応する当接支持面を形成することが難しいという問題があった。また、発泡体は、ハニカム成形体との接触に伴い徐々に劣化するため交換する必要があるが、特許文献1の受台は、溝部を形成した発泡体を作製する必要があるため、交換作業に手間がかかるという問題があった。
【0006】
一方、特許文献2の受台は、加工精度が高い多孔質ポリウレタン樹脂硬化物を用いることによって、ハニカム成形体の側面を変形させることなく保持することを可能にしている。
しかしながら、多孔質ポリウレタン樹脂硬化物は、発泡体に比べてクッション性が低いため、より厳しい加工精度が要求されるが、多孔質ポリウレタン樹脂硬化物の加工精度を高めることには限界がある。特に、ハニカム成形体の側面に対応する当接支持面に仕上げることに要求される加工負担が無視できない。
【0007】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ハニカム成形体の側面を変形させることなく保持することができると共に、ハニカム成形体の側面と当接する支持部の脱着交換が容易なハニカム成形体の受台を提供することを目的とする。
また、本発明は、ハニカム成形体の側面を変形させることなく保持し、生産効率を高めつつ製造コストを低減することが可能なハニカム成形体の製造方法及びハニカム焼成体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】
【0008】
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、一方向に延びる溝部を有する本体部の表面に、可撓性シート基材及び発泡体層を有する支持部を設けることで、ハニカム成形体の側面を保持するのに適した発泡体層の当接支持面を容易に得ることができ、しかも、本体部と支持部(可撓性シート基材)との間を非接着状態とすることで、支持部の脱着交換が容易になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は、ハニカム成形体のセルが延びる方向に平行な側面を支持するための受台であって、
一方向に延びる溝部を有する本体部と、
前記本体部の前記溝部の表面と当接する可撓性シート基材、及び前記可撓性シート基材に接着され且つ前記ハニカム成形体の前記側面と当接する発泡体層を有する支持部と、
前記支持部を前記本体部に固定するための固定部材と
を備え、
前記支持部が、前記本体部に対して非接着状態で設けられている、ハニカム成形体の受台である。
【0010】
また、本発明は、押出成形によって得られたハニカム成形体のセルが延びる方向に平行な側面を、前記ハニカム成形体の受台で支持して搬送する、ハニカム成形体の製造方法である。
さらに、本発明は、前記ハニカム成形体の製造方法で得られたハニカム成形体を焼成する、ハニカム焼成体の製造方法である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、ハニカム成形体の側面を変形させることなく保持することができると共に、ハニカム成形体の側面と当接する支持部の脱着交換が容易なハニカム成形体の受台を提供することができる。
また、本発明によれば、ハニカム成形体の側面を変形させることなく保持し、生産効率を高めつつ製造コストを低減することが可能なハニカム成形体の製造方法及びハニカム焼成体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施形態に係るハニカム成形体の受台の斜視図である。
図2】本発明の一実施形態に係るハニカム成形体の受台に用いられる支持部の斜視図である。
図3】本発明の一実施形態に係るハニカム成形体の受台の固定部材周辺の部分拡大側面図である。
図4】押出成形されたハニカム成形体が受台に受け渡されて運搬される様子を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【0014】
(ハニカム成形体の受台)
図1は、本発明の一実施形態に係るハニカム成形体の受台の斜視図である。
図1に示されるように、本発明の一実施形態に係るハニカム成形体の受台100は、本体部10と、本体部10上に設けられた支持部20と、支持部20を本体部10に固定するための固定部材30とを備える。
【0015】
本体部10は、一方向に延びる溝部11を有する。溝部11の形状は、特に限定されず、保持されるハニカム成形体の形状及び大きさに応じて適宜調整することができる。例えば、本体部10の溝部11は、ハニカム成形体のセルが延びる方向に平行な側面の下半分と略同一の湾曲(孤面)を有する。なお、図1及び2では、ハニカム成形体のセルが延びる方向に垂直な断面が円状である場合の本体部10に形成される溝部11の例を示しているが、断面がオーバル形状、レーストラック形状などの各種形状を有するハニカム成形体にも対応可能である。
【0016】
本体部10は、溝部11の形状の加工精度を高める観点から、硬質材料から形成されていることが好ましい。硬質材料の中でも、軽量化の観点から、本体部10は硬質樹脂から形成されていることが好ましい。
硬質樹脂としては、当該技術分野において公知のものを用いることができるが、多孔質ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。多孔質ポリウレタン樹脂の例としては、ケミカルウッドが挙げられる。ケミカルウッドは、市販されており、RAMPF社製のラクツール(RAKU−TOOL(登録商標))などを用いることができる。
【0017】
硬質樹脂は、ショアD硬度が40〜70HSであることが好ましい。このような範囲のショアD硬度を有する硬質樹脂を用いることにより、所望の輪郭度及び真直度を有し、且つ形状精度のバラツキが少ない溝部11を形成することが可能になる。ショアD硬度が40HS未満であると、材料が柔らかくなりすぎるため、切削加工中に切削部位が変形してしまい、所望の形状精度を有する溝部11を形成することが難しくなる。また、ハニカム成形体の自重によって溝部11の形状が変形してしまうことがある。一方、ショアD硬度が70HSを超えると、材料が硬くなりすぎるため、切削加工に時間を要すると共に、加工冶具の摩耗も大きくなり、加工コストの増大につながるおそれがある。
なお、本明細書において「ショアD硬度」とは、ISO 868に準拠して測定される値を意味する。
【0018】
また、本体部10の密度は、特に限定されないが、0.1g/cm3〜0.65g/cm3であることが好ましい。本体部10の密度を0.1g/cm3以上とすることにより、本体部10の硬さを確保することができるため、所望の形状精度を有する溝部11を形成することが容易になる。一方、本体部10の密度を0.65g/cm3以下とすることにより、本体部10が重くなりすぎることを抑制することができるため、受台100の取扱いが容易になる。
【0019】
本体部10上に設けられた支持部20は、本体部10の溝部11の表面と当接する可撓性シート基材21と、可撓性シート基材21に接着され且つハニカム成形体の側面と当接する発泡体層22とを有する。支持部20は、本体部10の溝部11に倣って湾曲している。
ここで、ハニカム成形体の受台100に用いられる支持部20(ハニカム成形体の受台100に装着される前の状態)の斜視図を図2に示す。
図2に示されるように、支持部20は、可撓性シート基材21上に発泡体層22が設けられた単純な積層シート構造を有する。
支持部20は、本体部10に対して非接着状態で設けられるため、ハニカム成形体の側面と当接する発泡体層22が使用の経過に伴って劣化した際に、単純な積層シート構造を有する支持部20のみを交換することで再利用することが可能になる。
【0020】
支持部20の形状及び大きさは、本体部10の溝部11の形状及び大きさに応じて適宜設定される。例えば、支持部20は、溝部11が延びる方向の長さ(L1)と、溝部11が延びる方向に垂直な溝部11表面の長さ(L2)とを有する四角形のシート状である。
【0021】
発泡体層22は、可撓性シート基材21の全表面に設けていてもよいが、可撓性シート基材21の一部の表面に設けてもよい。例えば、図2に示すように、後述する固定部材30(L型アングル31)によって支持部20を固定し易くする観点から、可撓性シート基材21の一方の両端部(L2の両端部)に発泡体層22が設けられていなくてもよい。
【0022】
可撓性シート基材21としては、本体部10の溝部11に倣って湾曲することが可能なものであれば特に限定されない。可撓性シート基材21の例としては、可撓性を有する樹脂シート基材、グラファイトシート基材などが挙げられるが、コスト面から、可撓性を有する樹脂シート基材を用いることが好ましい。可撓性を有する樹脂シート基材は、可撓性樹脂から形成される。可撓性樹脂としては、PP樹脂、PET樹脂、PC樹脂、アクリル樹脂などが挙げられるが、PP樹脂を用いることが好ましい。
【0023】
可撓性シート基材21の厚さは、可撓性を阻害しない範囲であれば特に限定されないが、好ましくは0.1〜1.0mmである。このような範囲の厚みであれば、本体部10の溝部11に倣って可撓性シート基材21を安定的に湾曲させることができる。
【0024】
発泡体層22としては、可撓性シート基材21と共に、本体部10の溝部11に倣って湾曲することが可能なものであれば特に限定されない。発泡体層22の例としては、樹脂発泡体から形成される層(以下、「樹脂発泡体層」という)、ゴム発泡体から形成される層(以下、「ゴム発泡体層」という)などが挙げられる。樹脂発泡体の例としては、ポリエチレンフォーム、ウレタンフォーム、シリコーンフォーム、アクリルフォーム、ポリ塩化ビニルフォームなどが挙げられる。また、ゴム発泡体としては、ウレタンゴム発泡体、ニトリルゴム発泡体、クロロプレンゴム発泡体、エチレンゴム発泡体、シリコーンゴム発泡体、及びフッ素ゴム発泡体などが挙げられる。これらの発泡体は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0025】
発泡体層22は、連続気泡を有することが好ましい。連続気泡は、独立気泡に比べてクッション性が高いため、ハニカム成形体の側面を変形させることなく保持することが可能になる。
【0026】
発泡体層22の密度は、特に限定されないが、好ましくは10〜40g/cm3、より好ましくは10〜30g/cm3、さらに好ましくは10〜15g/cm3である。発泡体層22の密度を上記の範囲に制御することにより、ハニカム成形体の側面を保持するのに適した柔軟性及び弾性を有する発泡体層22とすることができる。
【0027】
発泡体層22の当接面の25%硬さは、特に限定されないが、好ましくは130N以下、より好ましくは60N以下である。当接面の25%硬さを上記の範囲に制御することにより、ハニカム成形体の側面を保持するのに適した硬さの当接面を有する発泡体層22とすることができる。
ここで、発泡体層22の当接面の25%硬さは、JIS K6401:2011に準拠して測定される25%圧縮時の硬さを意味する。具体的には、発泡体層22の当初の厚さ(元厚)の75%まで1回圧縮し、次に、発泡体層22が元厚に復帰した後、元厚の25%まで発泡体層22を押し込み20秒間維持した時の荷重値(ニュートン)である。
【0028】
発泡体層22の厚さは、特に限定されないが、好ましくは10〜20mmである。発泡体層22の厚さを10mm以上とすることにより、発泡体層22によるクッション性(衝撃吸収力)を十分に確保することができる。一方、発泡体層22の厚さを20mm以下とすることにより、発泡体層22を可撓性シート基材21と共に本体部10の溝部11に倣って湾曲させることができる。
【0029】
可撓性シート基材21と発泡体層22との間は、接着剤又は両面テープを用いて接着される。その中でも、可撓性シート基材21と発泡体層22との間は、両面テープを用いて接着されることが好ましい。これは、接着剤を用いると、発泡体層22の気泡内に接着剤が侵入し、発泡体層22のクッション性が低下する恐れがあるためである。
【0030】
固定部材30は、支持部20を本体部10に固定することが可能な冶具であれば特に限定されない。
ここで、固定部材30周辺の部分拡大側面図(本体部10の溝部11が延びる方向に垂直な端面の部分拡大断面図)を図3に示す。
固定部材30は、例えば、図1及び3に示されるように、本体部10の上面12及び支持部20の可撓性シート基材21と接触するL型アングル31を含むことができる。
L型アングル31は、支持部20が本体部10の溝部11に沿って動くことを防止するために設けられる。L型アングル31は、本体部10の溝部11との間に可撓性シート基材21を挟み、ボルト32aなどで締め付けることによって支持部20を固定することができる。
【0031】
また、固定部材30は、図1及び3に示されるように、本体部10の溝部11が延びる方向に垂直な2つの端面13に設けられた開閉プレート33を含むことができる。
開閉プレート33は、支持部20が、本体部10の溝部11が延びる方向と平行な方向に動くことを防止するために設けられる。開閉プレート33は、図3(a)に示されるように、端面13上をスライドさせて閉じ、ボルト32bなどで固定することにより、2つの端面13の間に支持部20を固定することができる。また、開閉プレート33は、図3(b)に示されるように、ボルト32bを緩め、端面13上をスライドさせて開けることにより、支持部20を端面13側から取り除くことができる。
【0032】
上記のような構造を有するハニカム成形体の受台100は、本体部10の溝部11によってハニカム成形体の側面を保持するための形状を確保し、溝部11上に設けられる支持部20の発泡体層22によってクッション性を確保しているため、ハニカム成形体の側面を変形させることなく保持することができる。また、支持部20は、可撓性シート基材21上に発泡体層22が設けられた単純な積層シート構造を有し、しかも本体部10と支持部20との間は非接着状態であるため、ハニカム成形体の側面と当接する支持部20の発泡体層22が劣化した際には、支持部20を交換するだけでよく、交換作業に手間がかからない。
【0033】
(ハニカム成形体及びハニカム焼成体の製造方法)
本発明の一実施形態に係るハニカム成形体の製造方法は、押出成形によって得られたハニカム成形体のセルが延びる方向に平行な側面を、上記のハニカム成形体の受台100で支持して搬送する。
図4は、押出成形されたハニカム成形体が受台100に受け渡されて運搬される様子を説明するための模式図である。
図4に示されるように、押出成形機40の口金41から押出されたハニカム成形体50は、押出成形機40の押出方向前方に位置する搬送路42上に配置された受台100に受け渡される。このとき、受台100上にハニカム成形体50がスムーズに受け渡されるようにするために、ハニカム成形体50の押出速度と搬送路42の速度とが略同一であることが好ましい。搬送路42は、特に限定されないが、ベルト43及びローラー44を有するコンベア式であることが好ましい。
【0034】
ハニカム成形体50を保持した受台100は、搬送路42上を搬送方向に運搬される。搬送路42の途中には、ハニカム成形体50の切断手段が設けられていてもよい。ハニカム成形体50の切断手段としては、一対のボビン45間に掛けられた線材を有する切断冶具46を用いることができる。例えば、搬送路42の上方に設けられた切断冶具46を下降させることによってハニカム成形体50を切断することができる。
【0035】
切断されたハニカム成形体50は、次に乾燥処理が行われ、さらに必要に応じて目封止などの処理が行われる。その後、ハニカム成形体50は、焼成炉に配置して焼成することによってハニカム焼成体とすることができる。
焼成温度は、ハニカム成形体50の製造に用いた原料に応じて適宜設定される。例えば、コージェライト化原料を用いてハニカム成形体50を製造した場合、焼成温度は、好ましくは1380〜1450℃、より好ましくは1400〜1440℃である。また、焼成温度を保つ焼成時間は、特に限定されないが、一般的に3〜10時間である。
【0036】
押出成形によるハニカム成形体50の製造方法は、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。例えば、セラミックス粉体、バインダー、水などを含む坏土を押出成形機40に投入して押出成形すればよい。
【0037】
セラミックス粉体としては、コージェライト化原料、炭化珪素、ムライト、アルミナ、アルミニウムチタネート、窒化珪素、及びコージェライト−炭化珪素系複合材料、リチウムアルミニウムシリケート、金属珪素、又はこれらの混合物などが挙げられる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、コージェライト化原料とは、焼成によりコージェライトに変換される物質を意味し、例えば、タルク、カオリン、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカなどを、焼成後の組成がコージェライトの理論組成(2MgO・2Al23・5SiO2)となるように混合したものなどが挙げられる。コージェライト化原料は、典型的に、シリカ40〜60質量%、アルミナ15〜45質量%、マグネシア5〜30質量%を含む組成を有する。
【0038】
バインダーとしては、特に限定されないが、寒天、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどの有機バインダーが挙げられる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0039】
押出成形機40によって製造されるハニカム成形体50の形状としては、特に限定されず、使用される用途に応じて適宜設定される。
押出成形機40によって製造されるハニカム成形体50は、押出方向に延びるセルを区画形成する隔壁を有する。ハニカム成形体50のセルが延びる方向に垂直な断面におけるセルの形状は、特に限定されないが、円形、楕円形、三角形〜八角形などの多角形などの各種形状とすることができる。また、ハニカム成形体50のセルが延びる方向に垂直な断面の外形は、特に限定されないが、円状、オーバル形状、レーストラック形状などの各種形状とすることができる。
【0040】
ハニカム成形体50のセルが延びる方向に垂直な断面における1cm2当たりのセル数は、特に限定されないが、好ましくは30〜180個、より好ましくは30〜150個、さらに好ましくは30〜93個、最も好ましくは30〜62個である。
ハニカム成形体50のセルが延びる方向に垂直な断面における隔壁の厚みは、特に限定されないが、好ましくは0.05〜0.30mm、より好ましくは0.05〜0.10mm、さらに好ましくは0.05〜0.08mmである。なお、隔壁厚は、例えば、画像解析装置(ニコン株式会社製、商品名「NEXIV、VMR−1515」)によって測定することができる。
【0041】
ハニカム成形体50のセルが延びる方向に垂直な断面の幅(円状の場合は直径、楕円などの場合は最も長い部分の径)は、特に限定されないが、好ましくは70cm以上、より好ましくは115cm以上、さらに好ましくは170cm以上である。
上記のようなセル数、隔壁及び幅を有するハニカム成形体50は、受台100に接触する際に、ハニカム成形体50の外周の隔壁よりも内側の隔壁において局所的な変形が生じ易い。しかしながら、本発明の一実施形態に係る受台100を用いることで、局所的な変形を抑制することができるため、歩留まりの低下を抑制することができる。
上記のような形状を有するハニカム成形体50は、押出成形機40の先端に設けられた口金41の構造を適宜設定することによって得ることができる。
【0042】
上記のようにして製造されるハニカム成形体50及びハニカム焼成体は、ハニカム成形体50の側面を変形させることなく保持することができると共に、ハニカム成形体50の側面と当接する支持部20の脱着交換が容易なハニカム成形体50の受台100を用いて製造されるため、ハニカム成形体50の側面が変形せず、生産効率を高めつつ製造コストを低減することも可能になる。
また、上記のようにして製造されるハニカム焼成体は、自動車排ガス浄化用触媒担体、ディーゼル微粒子除去フィルタ、ガソリン微粒子除去フィルタ、燃焼装置用蓄熱体などの各種用途で用いることができる。
【符号の説明】
【0043】
10 本体部
11 溝部
12 上面
13 端面
20 支持部
21 可撓性シート基材
22 発泡体層
30 固定部材
31 L型アングル
32a、32b ボルト
33 開閉プレート
40 押出成形機
41 口金
42 搬送路
43 ベルト
44 ローラー
50 ハニカム成形体
100 受台
図1
図2
図3
図4