JP2012000693A - 研削加工装置及び研削加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム構造の格子表面を破損することなく、ハニカム構造の格子内部を研削加工することが可能となる。
【解決手段】使用済みのハニカム構造型成形体１０を固定ユニット３０で固定し、集塵部６０で気体を減圧吸引すると、混合室４０で混合された研削材８０を含む空気が貫通孔１２の内部を高速の乱流に乗って、不規則な軌跡を描きながら貫通孔１２を通過する。このとき、研削材８０が貫通孔１２の内壁面を研削加工し、付着物１４を除去する。こうすることにより、使用済みのハニカム構造型成形体１０の格子表面を破損することなく、貫通孔１２の内壁面を研削加工することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削加工装置及び研削加工方法に関し、特に、ハニカム構造を有するセラミック成形体の格子形状の内壁にコーティング等で形成された層の剥離除去、内壁に付着した異物の除去又は内壁の変質層の研削加工を行う装置及びこの装置を用いた研削加工方法に関する。

近年、資源循環型社会及び省エネルギー社会の実現に向けて、使用済の製品を回収して再利用する事業が盛んに行われつつある。しかしながら、使用済の製品の中には、その製品の構造上、回収しても現在は再利用できない（又は、非常に再利用が困難な）製品も存在する。このような製品として、例えば、自動車用コンバータのセラミックハニカム廃触媒、火力発電所で脱硝酸触媒等として用いられるセラミックハニカム構造を有するセラミックス成形体、ゴミ焼却炉等で用いられるダイオキシン分解触媒として用いられるセラミックハニカム構造を有するセラミック成形体等があげられる。このため、現在このような製品から、ハニカム触媒を再生したり、貴金属触媒成分を含むコート層を分離したハニカム触媒担体の再生をしたりすることで、これらの製品を再利用可能にする装置及びそのための方法の開発が切望されている。

これらの製品を再生利用可能にする方法としては、化学薬品による化学的な洗浄方法や高圧圧縮エアを使用したエアガンからのエアブロー、高水圧を用いたガンノズルからのブロー、エアと研磨材とを混合した混合物の噴射又はエアと研磨材と水とを混合した混合物の噴射等による物理的な洗浄方法が考えられる。

例えば、高圧圧縮エアによるエアブローを用いた場合には、高圧圧縮エアがハニカム内部まで十分な洗浄力を保ったまま到達することができず、ハニカム構造の内壁面に付着した付着物を除去するに十分な力を得ることができない。また、ハニカム構造の内壁面に付着した付着物を除去するに十分な高水圧を利用したガンからのブローを用いた場合には、ハニカム構造を破壊してしまうため、再利用することはできない。更に、サウンドブラスト法を用いて再利用可能にする方法が考えられるが、乾式法・湿式法のいずれの方法を用いた場合であっても、格子内部まで研削加工することができないため、再利用することができない。

例えば、特許文献１に記載の劣化触媒再生用の投射装置では、触媒パックに備えられた複数の貫通孔にそれぞれの位置に対応する多数のノズルを挿入し、それぞれのノズルから空気と共に研磨材を流出することにより、触媒パックに備えられた貫通孔に研磨材を流入させ、空気の流れによって貫通孔の表面を研磨している。こうすることにより、研磨材が貫通孔の格子表面に衝突し、触媒の表面を破損することなく、触媒を再生することができる。

特開２０００−３２５８０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の劣化触媒再生用の投射装置では、触媒パックに備えられた複数の貫通孔のそれぞれにノズルを挿入する必要があるため、貫通孔の断面が小さな格子状の貫通孔を有する触媒パック（例えば、ハニカム構造の格子を有する触媒パック）に対して使用することは、非常に困難であるという問題点がある。

また、研磨材を触媒パックの一端側から噴射して流入しているため、触媒パックの長さが長くなれば長くなるほど、研磨材の研磨力は低下することになり、触媒パックが長い場合には、劣化触媒再生用の投射装置を取り付けた側に近い部分しか、十分に研削することができないという問題点がある。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ハニカム構造を有する研削対象物の長さやハニカムの大きさにかかわらず、ハニカム構造の格子表面を破損することなく、ハニカム構造の格子内部を十分に研削加工することができる研削加工装置及び研削加工方法を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の研削加工装置は、
対象物に設けられた複数の貫通孔の内壁面に付着した付着物を研削加工する研削加工装置であって、
前記付着物を研削する研削材と気体とを混合する混合部と、
前記対象物の上方端部の側面を覆った状態で上方に固定する管状の上方固定部材と、前記対象物の下方端部の側面を覆った状態で下方に固定する管状の下方固定部材と、を有する固定部と、
前記貫通孔から離脱した前記付着物と前記研削材とを分離する分級部と、
前記分級部を介して前記気体を吸引する集塵部と、
前記上方固定部材と前記分級部、前記下方固定部材と前記混合部、前記分級部と前記集塵部のそれぞれを連結する連結部材と、
を備えている。

この研削加工装置は、内壁面に付着物が付着した複数の貫通孔を有する対象物を上方固定部材で上方端部の側面を覆った状態で上方に、下方固定部材で下方端部の側面を覆った状態で下方に、それぞれ管状の固定部材で固定する。集塵部と分級部、分級部と上方固定部材、下方固定部材と混合部、とはそれぞれ連結部材で連結されているため、集塵部で気体を減圧吸引すると、連結する混合部で混合された研削材を含む気体が吸引され、この研削材を含む気体が固定部に固定された対象物の貫通孔を通過する際に、貫通孔の内壁面を研削加工することになる。こうすれば、複数の貫通孔を有する対象物（例えば、ハニカム構造を有する対象物）の格子表面を破損することなく、貫通孔の内壁面を研削加工することが可能となる。なお、ここで「管状」とは、内部に空間を有する形状を意味し、断面積が略円形である筒状だけでなく、断面積が多角形形状のものも含む概念である。

本発明の研削加工装置において、前記下方固定部材の上端部は、前記下方固定部材の下端部の内径よりも大きな内径を有する管状の部材としてもよい。こうすれば、下方固定部材の下端部側から搬入された気体の流速は、下端部より内径の大きな上端部で減速されることになる。こうすれば、上端部と下端部とが同一の内径を有する場合と比較して、気体が高速で下方固定部材の上端部を通過する可能性を低減することができる。このため、固定部に固定された対象物の格子表面を破損する可能性を低減しつつ、貫通孔の内壁面を研削加工することができる。なお、ここで「内径」とは、管の内部の太さを意味し、管の断面が円形であれば直径を、管の断面が楕円形であれば長径を、管の断面が多角形であれば最も遠い位置の２つの頂点を結んだ直線を、それぞれ意味する。

本発明の研削加工装置において、前記下方固定部材は、下端側から上端側に移動するに伴って内径が大きくなる管状の部材としてもよい。こうすれば、下方固定部材の下端部側から搬入された気体の流速は、下方固定部材の内径が大きくなるに伴って遅くなる。こうすることにより、研削材と気体とが再度拡散混合されることになり、下方固定部材の内径が同一である場合と比較して、研削材がより均一に拡散混合された気体を貫通孔に搬入することができる。言い換えると、貫通孔の内壁面をより均一に研削加工することができる。

本発明の研削加工装置において、前記上方固定部材は、下端側から上端側に移動するに伴って内径が小さくなる管状の部材としてもよい。こうすれば、内径の小さい貫通孔から内径の大きな上方固定部材に搬出されることで低下した気体の速度が、気体が下端側から上端側に移動する際に上方固定部材の内径が徐々に小さくなるため、徐々に増加する。こうすることにより、上方固定部材の内径が下端側と上端側とが同一である場合と比較して、上方固定部材から搬出される気体の速度を増加させることができる。言い換えると、気体が研削材を運搬する能力をより増加させ、より確実に研削材を分級部に搬送させることができる。同時に、固定部に固定された対象物の上面に研削材又は付着物が堆積する可能性を未然に低減することができる。

本発明の研削加工装置において、前記下方固定部材と前記混合部とを連結する連結部材の内径は、前記下方固定部材の上端側の内径より小さくてもよい。こうすれば、研削材を含む気体の流速は、下方固定部材と混合部とを連結する連結材内よりも下方固定部材内の方が遅くなる。こうすることにより、下方固定部材の上端側の内径が連結部材の内径と同等又はより小さい場合と比較して、研削材が高速で下方固定部材を通過して固定部材に固定された対象物の格子表面に衝突し、格子表面を破損する可能性を未然に低減することができる。

本発明の研削加工装置において、前記上方固定部材の下端部は、前記下方固定部材の上端部の内径よりも小さい内径を有する管状の部材としてもよい。気体が固定部の下方固定部材側から搬入される際、固定部に固定された対象物を気体が通過する際に生じる圧力損失により、気体の速度が低下するが、上方固定部材の下端部の内径を下方固定部材の上端側の内径より小さな内径とすることで、上方固定部材の下端部の内径と下方固定部材の上端部の内径とが同一の場合と比較して、気体の速度低下量を低減することができる。言い換えると、気体が研削材を運搬する運搬能力の低下量を低減することができるため、より確実に研削材を分級部に運搬することができる。

本発明の研削加工装置は、前記混合部に前記研削材を含む気体を供給するブラストガンと、前記ブラストガンに圧縮気体を供給するコンプレッサと、を備えてもよい。こうすれば、ブラストガンを用いない場合と比較して、研削材と気体とをより均一に混合することができる。

本発明の研削加工装置において、前記対象物は、使用済みのハニカム廃触媒としても良い。使用済みのハニカム廃触媒を再利用するためには、ハニカム状の貫通孔の内壁面の洗浄又は研削加工を行う必要となるが、この内壁面の洗浄又は研削加工には、多大な労力が必要となる。本発明を使用済みのハニカム廃触媒に適用することで、このような使用済みのハニカム廃触媒の貫通孔の内壁面を研削加工し再利用が可能になるため、本発明を適用することによる意義が大きい。

本発明の研削加工方法は、
対象物に設けられた複数の貫通孔の内壁面に付着した付着物を研削加工する研削加工装置であって、前記対象物の上方端部の側面を覆った状態で上方に固定する管状の上方固定部材と、前記対象物の下方端部の側面を覆った状態で下方に固定する管状の下方固定部材と、を有する固定部と、前記付着物を研削する研削材と気体とを混合する混合部と、前記貫通孔から離脱した前記付着物と前記研削材とを分離する分級部と、前記分級部を介して前記気体を吸引する集塵部と、前記上方固定部材と前記分級部、前記下方固定部材と前記混合部、前記分級部と前記集塵部のそれぞれを連結する連結部材と、を備えた、研削加工装置を用いて前記貫通孔の内壁面を研削加工する研削加工方法において、
ａ）前記対象物を前記固定部材に固定する固定ステップと、
ｂ）前記混合部で前記研削材と気体とを混合する混合ステップと、
ｃ）前記集塵部が前記分級部を介して前記気体を吸引する吸引ステップと、
ｄ）前記吸引ステップにおける前記気体の吸引に伴い、前記混合ステップで混合された前記研削材を前記貫通孔の内部を通過させ、前記貫通孔の内壁面を研削加工する研削加工ステップと、
を含むものである。

本発明の研削加工方法では、対象物に設けられた複数の貫通孔の内壁面に付着した付着物を上方固定部材で上方端部の側面を覆った状態で上方に、下方固定部材で下方端部の側面を覆った状態で下方に、それぞれ固定する。集塵部と分級部、分級部と上方固定部材、下方固定部材と混合部、とはそれぞれ連結部材で連結されているため、集塵部で気体を減圧吸引すると、連結する混合部で混合された研削材を含む気体が吸引され、この研削材を含む気体が固定部に固定された対象物の貫通孔を通過する際に、貫通孔の内壁面を研削加工することになる。こうすれば、複数の貫通孔を有する対象物（例えば、ハニカム構造を有する対象物）の格子表面を破損することなく、貫通孔の内壁面を研削加工することが可能となる。なお、本発明の研削加工方法において、上述したいずれかの研削加工装置の機能を実現するようなステップを追加しても良い。

図１は、内壁研削加工装置２０の構成の概略を示す概略図である。 図２は、固定ユニット３０の構成の概略を示す概略図である。 図３は、ハニカム構造型成形体１０の概略を示す概略図である。 図４は、研削加工前のハニカム構造型成形体１０の格子表面を示す写真図である。 図５は、研削加工後のハニカム構造型成形体１０ｃの格子表面を示す写真図である。 図６は、研削加工後のハニカム構造型成形体１０ｃの中心部の切断面を示す写真図である。 図７は、ハニカム構造型成形体１０の格子表面（Ａ）とハニカム構造型成形体１０ｃの格子表面（Ｂ）とを比較した比較写真図である。

ここで、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明するにあたり、本発明の実施の形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施の形態の内壁研削加工装置２０が本発明の研削加工装置に相当し、ハニカム構造型成形体１０が対象物に相当し、貫通孔１２が貫通孔に相当し、付着物１４が付着物に相当し、上方固定部材３４が上方固定部材に相当し、下方固定部材３２が下方固定部材に相当し、固定ユニット３０が固定部に相当し、研削材８０が研削材に相当し、混合室４０が混合部に相当し、サイクロンセパレータ５０が分級部に相当し、集塵部６０が集塵部に相当し、搬送パイプ７２、搬送パイプ７４及び搬送パイプ７６が連結部材に相当し、サンドブラストガン４４がブラストガンに相当し、コンプレッサ４９がコンプレッサに相当する。なお、内壁研削加工装置２０の使用方法を説明することにより、本発明の研削加工方法の一例も明らかにしている。

本実施の形態の内壁研削加工装置２０は、図１に示すように、ハニカム構造型成形体１０を固定する固定ユニット３０と、空気と研削材８０とを混合する混合室４０と、研削材８０とハニカム構造型成形体１０から研削された付着物１４とを分離するサイクロンセパレータ５０と、内壁研削加工装置２０内の空気を吸引し付着物１４を分離回収する集塵部６０と、サンドブラストガン４４にエアレギュレータ４６で圧力を調節した圧縮空気を供給するコンプレッサ４９と、を備えている。また、固定ユニット３０と混合室４０は搬送パイプ７２によって、固定ユニット３０とサイクロンセパレータ５０は搬送パイプ７４によって、サイクロンセパレータ５０と集塵部６０は搬送パイプ７６によって、それぞれ密閉された状態で連結されている。なお、図１中の研削材８０及び貫通孔１２より離脱した付着物１４は、いずれも説明のために模式的に記載したものであり、いずれも実際の大きさより大きく記載されている。また、本明細書において、「内壁面」とは、貫通孔１２の壁面部を意味し、「格子表面」とは、ハニカム構造型成形体１０の上端側又は下端側を意味するものとする。

ハニカム構造型成形体１０は、図３に示すように、ハニカム構造を有する略楕円柱形状であり、略楕円柱の高さ方向に貫通する複数の貫通孔１２が格子状に配置されている。このハニカム構造型成形体１０は、使用済みの車のコンバータから取り出されたものである。また、これらの貫通孔１２は略四角柱形状であり、貫通孔１２の内壁面には、全体にわたって図示しない触媒層が設けられている。また、ハニカム構造型成形体１０は自動車排気ガスの浄化に使用されたものであるため、図示しない触媒層の表面には、触媒と排気ガスとの化学反応によって生じた化合物やエンジンの不完全燃焼によって生じた煤等の付着物１４が不均一に付着している。なお、ここで、図３は、ハニカム構造型成形体１０の構成の概略を示す概略図であり、説明のため、貫通孔１２は実物よりも大きく記載し、付着物１４は貫通孔１２の内壁面に付着する様子を概念的に記載したものであり、実物に付着する状態は個々の使用状態によって異なるものである。

固定ユニット３０は、図１及び図２に示すように、ハニカム構造型成形体１０の下方端部を固定する下方固定部材３２と、ハニカム構造型成形体１０の上方端部を固定する上方固定部材３４と、からなり、下方固定部材３２と上方固定部材３４とでハニカム構造型成形体１０を固定する。下方固定部材３２は、上方側である上端部３２ａでハニカム構造型成形体１０の下端側を側面側から覆うようにして固定しており、下方側である下端部３２ｂは搬送パイプ７２と密閉した状態で連結されている。この下方固定部材３２は、下端部３２ｂの内径が上端部３２ａの内径よりも小さく、下端部３２ｂから上端部３２ａに向かってなだらかな傾斜を有している。同様に、上方固定部材３４は、下方側である下端部３４ａでハニカム構造型成形体１０の上端側を側面側から覆うように固定しており、上方側である上端部３４ｂは搬送パイプ７４と密閉した状態で連結されている。この上方固定部材３４は、下端部３４ａの内径が上端部３４ｂの内径よりも大きく、下端部３４ａから上端部３４ｂに向かってなだらかな傾斜を有している。このように構成された固定ユニット３０により、ハニカム構造型成形体１０が固定ユニット３０に固定された際には、貫通孔１２が下方固定部材３２及び上方固定部材３４を介して搬送パイプ７２及び搬送パイプ７４と連通され、研削材８０を含む空気が貫通孔１２を通過することができる。

混合室４０は、図１に示すように、中央部に略漏斗形状の空間を有し、上方に外部の空気を吸入する外気吸入口４２を有する。また略漏斗形状の空間の下部は密閉した状態で搬送パイプ７２と連結されている。また、不二製作所製のＦ２−４型ガンユニットであるサンドブラストガン４４が内部に４台備えられており、サンドブラストガン４４の噴射口は略漏斗状の下部の斜面方向にそれぞれ向けられている。このサンドブラストガン４４は、エアレギュレータ４６を介してコンプレッサ４９と、研削材ホース４８を介してサイクロンセパレータ５０と、それぞれ接続されている。このため、サンドブラストガン４４を作動させると、コンプレッサ４９から供給された圧縮空気がエアレギュレータ４６で所望の圧力に調整され、サンドブラストガン４４に供給される。こうすることにより、エジェクター効果が生じ、サイクロンセパレータ５０から研削材８０が供給される。サンドブラストガン４４の内部で研削材８０と圧縮空気とが均一に混合された状態で混合室４０の内部に噴射され、噴射された研削材８０を含む圧縮空気は、外気吸入口４２から吸入された外気と混合されて搬送パイプ７２を介して固定ユニット３０に取り付けられたハニカム構造型成形体１０の内部に搬送されることになる。なお、必要な場合には、エアレギュレータ４６を調節することにより、サンドブラストガン４４に供給される圧縮空気の圧力を調節し、エジェクター効果を変化させることで、サンドブラストガン４４から噴射される研削材８０の量を調節することができる。

サイクロンセパレータ５０は、公知のサイクロン分級器であり、混合室４０よりも高い位置に配置されている。このサイクロンセパレータ５０は、搬送パイプ７４を介して上方固定部材３４と、搬送パイプ７６を介して集塵部６０と、研削材ホース４８を介してサンドブラストガン４４と、それぞれ密閉した状態で連結されている。搬送パイプ７４を介してサイクロンセパレータ５０に搬送された研削材８０及び付着物１４は、サイクロンセパレータ５０によって、研削材８０と付着物１４を含む空気とに分離される。分離された研削材８０は、自重によりサイクロンセパレータ５０の下部に落下堆積し、研削材ホース４８を介して再度サンドブラストガン４４に供給されることになる。このとき、研削材ホース４８のサイクロンセパレータ５０側は研削材ホース４８のサンドブラストガン４４側よりも高い位置にあるため、サンドブラストガン４４に研削材８０を供給する際、コンプレッサ４９からの圧縮空気の圧力が小さくてもエジェクター効果を十分に利用することができる。なお、この研削材ホース４８は、可能な限り短く、弛みがない状態で取り付けることが好ましい。こうすることにより、エジェクター効果をより有効に活用することができる。

集塵部６０は、公知の集塵装置であり、例えば、アマノ株式会社製のＭｉ−３０６を使用することができる。この集塵部６０は、搬送パイプ７６を介してサイクロンセパレータ５０と密閉した状態で連結されている。この集塵部６０の内部にはカートリッジフィルタ６２と回転数の変更が可能な図示しないブロワモータが設けられており、空気中に含まれる付着物１４を捕集することができる。また、カートリッジフィルタ６２に捕集された付着物１４は定期的にパルスジェットによって払い落とされ、下部に設けられている貯蔵部６４に貯蔵されるため、所望のタイミングで付着物１４を回収することができる。一方、カートリッジフィルタ６２を通過した清浄な空気は、排気ダクト６６より大気中に排出される。

研削材８０は、ＩＫＫショット株式会社製のＴＧＥ−３０であり、焼き入れされた硬度の高いスチールグリットである。また、平均粒子径は約０．３ｍｍであり、その形状は同一ではないが、少なくとも１つの鋭角を有している。

次に、こうして構成された本実施の形態の内壁研削加工装置２０により、ハニカム構造型成形体１０の貫通孔１２の内壁面を研削加工し、付着物１４を除去する方法について、詳しく説明する。

まず、固定ユニット３０に固定するハニカム構造型成形体１０の下洗浄を行った。具体的には、ハニカム構造型成形体１０を解体された廃車のコンバータから破損しないように取り外し、超音波洗浄機（シャープマニファクチャリングシステム株式会社製のＵＣ−６００Ａ）を用いて、超音波出力６００Ｗ、水温４５℃で約３０分間の超音波洗浄を行った。次に、エアブローガン（株式会社ベッセル社製、ＡＤ−２ １００Ｎ−ＰＢ）を用いて、０．５メガパスカルの圧力で約３分間エアブローを行った。

上述した手法で下洗浄を２回行って、ハニカム構造型成形体１０の汚れをある程度洗浄した後、株式会社東洋製作所製の大型送風低温乾燥機（型式：ＤＲＬ８２３ＷＡ、ヒータ容量：６ＫＷ）を用いて、９０℃で８時間乾燥させた。こうすることにより、長径約１４２．７ｍｍ、短径約９８．０ｍｍ、長さ約１４９．５ｍｍであって、重さが約９３８ｇのハニカム構造型成形体１０を得た。このときのハニカム構造型成形体１０の格子表面を撮影し、この写真の拡大写真を付着物除去前のハニカム構造型成形体１０の格子表面を示す写真図として図４に示す。なお、図４中のゲージは、１目盛りが０．０５ｍｍのゲージである。図４に示すように、貫通孔１２の内壁面に付着物１４が不規則に付着していることが、目視でも確認することができる。

次に、このハニカム構造型成形体１０を固定ユニット３０に固定した。具体的には、ハニカム構造型成形体１０の下方端部の側面を下方固定部材３２の上端部３２ａで覆い、ハニカム構造型成形体１０の上方端部の側面を上方固定部材３４の下端部３４ａで覆った（図２参照）。下方固定部材３２の下端部３２ｂ及び上方固定部材３４の上端部３４ｂは、それぞれ搬送パイプ７２及び搬送パイプ７４と密閉した状態で連結されているため、搬送パイプ７４側の空気を吸引すると、搬送パイプ７２内の空気は貫通孔１２を通過して搬送パイプ７４に移動することになる。このとき、上方固定部材３４の下端部３４ａの内径が、下方固定部材３２の上端部３２ａの内径よりも小さい。研削材８０を含む空気が下方固定部材３２側から固定ユニット３０を通過する際に生じる圧力損失により空気の速度が低下することになるが、上方固定部材３４側の内径を小さくすることで、内径の大きさが同一の場合と比較して、空気の速度低下量を低減することができる。

下方固定部材３２は、下端部３２ｂから上端部３２ａに向かって傾斜状に内径が大きくなっているため、研削材８０と空気とが混合された状態で下方固定部材３２に到達すると、下方固定部材３２の上端部３２ａに近づくに伴って、空気の流速が低下することになる。こうすることにより、研削材８０がハニカム構造型成形体１０に到達する直前で速度が低下し、高速の研削材８０の衝突により、ハニカム構造型成形体１０の格子表面が破損する可能性を低減することができる。このとき、下端部３２ｂから上端部３２ａに向かって徐々に内径が大きくなっているため、研削材８０を含む空気の速度も徐々に遅くなる。こうすることにより、空気と研削材８０とが再度混合されることになり、内径が同一の場合と比較して、より均一な状態で混合された研削材８０を含む空気を貫通孔１２に搬送することができる。また、搬送パイプ７２の内径が下方固定部材３２の上端部３２ａの内径よりも小さいため、搬送パイプ７２内よりも下方固定部材３２の上端部３２ａを通過する際の流速が低下し、同様に、ハニカム構造型成形体１０の格子表面を破損する可能性を低減することができる。

一方、上方固定部材３４は、下端部３４ａから上端部３４ｂに向かって傾斜状に内径が小さくなっているため、狭い貫通孔１２から広い上方固定部材３４に搬送されることで低下した流速が、内径が徐々に小さくなることにより、再度流速が徐々に上昇することになる。こうすることにより、内径が同一の場合と比較して、より気体の速度を増加させることができる。言い換えると、空気の流れに伴ってより確実に研削材８０をサイクロンセパレータ５０に搬送することができる。

続いて、サンドブラストガン４４から毎分３．０Ｋｇの研削材８０が供給される圧力にエアレギュレータ４６の圧力を調節し、サンドブラストガン４４から研削材８０を噴射した。このとき、サンドブラストガン４４の噴射口は混合室４０の下部に設けられた略漏斗状の斜面に向けられており、なお、混合室４０内に配置されている４本のサンドブラストガン４４のうち、２本のみを今回は使用して噴射した。更に集塵部６０の図示しないブロアモータの回転数を上方固定部材３４の下端部３４ａ付近の風速が平均毎秒１０メートル（実測値：１０．６メートル）となるように設定し、１５分間かけて貫通孔１２の内壁面を研削加工した。なお、このときの下方固定部材３２の上端部３２ａと上方固定部材３４の下端部３４ａとの圧力損失を測定したところ、上方固定部材３４の下端部３４ａの方が１．５９キロパスカル低かった。

貫通孔１２の内壁面を研削加工したハニカム構造型成形体１０を固定ユニット３０より取り外し、エアブローガン（株式会社ベッセル社製、ＡＤ−２ １００Ｎ−ＰＢ）を用いて、０．５メガパスカルの圧力で約３分間エアブローを行ってハニカム構造型成形体１０の表面及び貫通孔１２の内壁面に残留する残滓を除去した後、ハニカム構造型成形体１０の質量を測定したところ、８４９ｇであった。こうすることにより、１回目の研削加工済みハニカム構造型成形体１０ａを得た。

次に、ハニカム構造型成形体１０の場合と同様にして、ハニカム構造型成形体１０ａの研削加工及びエアブローを行い、２回目の研削加工済みハニカム構造型成形体１０ｂを得た。このハニカム構造型成形体１０ｂの質量を測定したところ、８２６ｇであった。

最後に、ハニカム構造型成形体１０の場合と同様にして、ハニカム構造型成形体１０ｂの研削加工及びエアブローを行い、３回目の研削加工済みハニカム構造型成形体１０ｃを得た。このハニカム構造型成形体１０ｃの質量を測定したところ、７８９ｇであった。このハニカム構造型成形体１０ｃの質量は、ハニカム構造型成形体１０の質量よりも１４９ｇ減少しており、研削加工により貫通孔１２の内壁面に付着した付着物１４を除去することができたと言える。

こうして得られた３回目の研削加工済みハニカム構造型成形体１０ｃについて、更に詳しく観察した。まず、３回目の研削加工済みハニカム構造型成形体１０ｃの格子表面及び中心部付近について、それぞれ写真撮影を行い、図５及び図６として示す。ここで、図５は、付着物除去後のハニカム構造型成形体１０ｃの格子表面を示す写真であり、図６は、付着物除去後のハニカム構造型成形体１０ｃの中心部の切断面を示す写真である。また、図５及び図６中のゲージは、１目盛りが０．０５ｍｍのゲージである。これらの写真から明らかなように、格子表面及び中心付近のいずれの写真においても、貫通孔１２の内壁面に付着物１４をほとんど視認することができなかった。このことは、貫通孔１２の内壁面を研削加工したことにより、ハニカム構造型成形体１０の質量が付着物除去前後で１４９ｇ減少しているという結果と矛盾しない。よって、このことからも、内壁研削加工装置２０によって付着物１４が除去されたことは、明らかである。

次に、３回目の研削加工済みハニカム構造型成形体１０ｃの格子表面について研削加工前のハニカム構造型成形体１０と比較した。ここで、図７は、研削加工前後のハニカム構造型成形体１０の格子表面を比較した比較写真図であり、（Ａ）が研削加工前のハニカム構造型成形体１０を、（Ｂ）が３回目の研削加工済みハニカム構造型成形体１０ｃをそれぞれ撮影したものである。図７から明らかなように、３回目の研削加工済みハニカム構造型成形体１０ｃの格子表面を表す写真図（（Ｂ）参照）でも格子表面に目立った損傷は確認できなかった。このことから、内壁研削加工装置２０を用いて３回の研削加工を行っても、ハニカム構造型成形体１０の格子表面がほとんど損傷しなかったことは明らかである。

以上詳述した本実施の形態の研削加工装置によれば、使用済みのハニカム構造型成形体１０の上端部の側面を上方固定部材３４で、下端部の側面を下方固定部材３２で、それぞれ固定し、集塵部６０で空気を減圧吸引することで、混合室４０で混合された研削材８０を含む空気が貫通孔１２の内部を高速の乱流に乗って、不規則な軌跡を描きながら通過する。このとき、研削材８０が貫通孔１２の内壁面を研削加工し、付着物１４を除去する。こうすることにより、使用済みのハニカム構造型成形体１０の格子表面を破損することなく、貫通孔１２の内壁面を研削加工することができる。

また、下方固定部材３２の上端部３２ａは、下端部３２ｂの内径よりも大きな内径を有する管状の部材であるため、下方固定部材３２に下端部３２ｂ側から搬入された研削材８０を含む空気が下方固定部材３２から搬出する際に減速することになる。こうすることにより、下方固定部材３２の内径が同一である場合と比較して、下方固定部材３２の上端部３２ａに固定されたハニカム構造型成形体１０の格子表面に高速の研削材８０が衝突し、ハニカム構造型成形体１０の格子表面が破損する可能性をより低減することができる。

更に、下方固定部材３２は、下端部３２ｂから上端部３２ａの方向に移動するに伴って、内径が大きくなる管状の部材であるため、下方固定部材３２に下端部３２ｂ側から搬入された研削材８０を含む空気は、下方固定部材３２の内部で徐々に減速することになる。こうすることにより、研削材８０と空気とが再度拡散混合されることになり、下方固定部材３２の内径が同一である場合と比較して、研削材８０がより均一に拡散混合された状態の空気を搬入することができる。言い換えると、貫通孔１２の内壁面を、より均一に研削加工することができる。

更にまた、上方固定部材３４は、下端部３４ａ側から上端部３４ｂ側に移動するに伴って内径が小さくなる管状の部材であるため、上方固定部材３４に下端部３４ａ側から搬入された空気は、上方固定部材３４の内部を通過するに伴って徐々に加速することになる。こうすることにより、通過面積の小さな貫通孔１２から上方固定部材３４に搬入されたことによって減速した空気が再加速され、上方固定部材３４の内径が同一である場合と比較して、より確実に研削材８０をサイクロンセパレータ５０に搬送することができる。

そしてまた、搬送パイプ７２の内径は、下方固定部材３２の上端部３２ａの内径よりも小さいため、研削材８０を含む圧縮空気が下方固定部材３２に搬入された際、搬送パイプ７２内の速度よりも減速されることになる。こうすることにより、搬送パイプ７２の内径が下方固定部材３２の上端部３２ａの内径と同等又はより大きい場合と比較して、研削材８０が高速でハニカム構造型成形体１０の下端部に衝突し、格子表面を破損する可能性をより低減することができる。

そして更にまた、上方固定部材３４の下端部３４ａの内径は、下方固定部材３２の上端部３２ａの内径よりも小さいため、固定ユニット３０への搬入する際よりも固定ユニット３０から搬出される際の空気の速度が大きくなる。空気が下方固定部材３２側から固定ユニット３０に搬入される際、ハニカム構造型成形体１０を通過する際に生じる圧力損失により、空気の速度が低下するが、上方固定部材３４の内径と下方固定部材３２との内径が同一の場合と比較して、この空気の速度低下量を低減することができる。言い換えると、空気が研削材８０を運搬する運搬能力の低下量を低減することができるため、より確実に研削材８０をサイクロンセパレータ５０に運搬することができる。

加えて、混合室４０において、コンプレッサ４９からエアレギュレータ４６を介して供給された圧縮空気と研削材８０とをサンドブラストガン４４を用いて混合しているため、サンドブラストガン４４を用いない場合と比較して、より空気と研削材８０とを均一に混合することができる。このとき、サンドブラストガン４４から噴出される研削材８０の噴出量は、エアレギュレータ４６による圧縮空気の圧力を調整することで微調整が可能なため、研削加工に必要な研削材８０の量をコントロールしてハニカム構造型成形体１０に供給することができる。

加えてまた、使用済みハニカム構造型成形体１０は貫通孔１２を有しており、使用済みハニカム構造型成形体１０を再利用するために必要な貫通孔１２の内壁面を洗浄又は研削加工するためには多大な労力が必要となるため、内壁研削加工装置２０を用いて研削加工する意義が大きい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施の形態では、ハニカム構造型成形体１０は、使用済みの車のコンバータから取り出された使用済みのコージェライト質セラミック触媒であるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、火力発電所や各種ボイラー、燃焼炉等の脱硝触媒として用いられるハニカム構造を有するセラミックス製触媒であってもよいし、ゴミ焼却炉等のダイオキシン分解触媒として用いられるハニカム構造を有するセラミックス製触媒であってもよい。ハニカム構造型成形体１０の使用目的にかかわらず、再利用する場合には、貫通孔１２の内壁面を研削加工する必要があるものであれば、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態では、貫通孔１２の内壁面には、全体にわたって図示しない触媒層が設けられているものとしたが、ハニカム構造型成形体１０自体が触媒の材料で形成されるものであってもよい。この場合であっても、貫通孔１２の内壁面に位置する触媒表面を研削加工することで、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態では、セラミックス製で略楕円柱形状のハニカム構造型成形体１０であるとしたが、材質がセラミックス製に限定されるものではなく、例えば、鉄、アルミ合金、ステンレス鋼、チタン合金等の金属製であってもよく、例えば、フェノール樹脂やポリエステル樹脂等の樹脂製であってもよい。また、形状も略楕円柱状に限定されるものではなく、円柱状であってもよいし、例えば、四角柱や五角柱や六角柱等の角柱状であってもよい。更に、貫通孔１２の形状も略四角柱状に限定されるものではなく、五角柱や六角柱等の角柱状であってもよいし、円柱状や楕円柱状であってもよい。いずれの場合も、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態では、混合室４０の内部に４台のサンドブラストガン４４が備えられているとしたが、配置されるサンドブラストガンの数は４台に限定されるものではなく、例えば、１〜１０台であっても良いし、３〜７台であっても良い。貫通孔１２の内壁面に付着している付着物１４の量や、貫通孔１２の内径の大きさ、集塵部６０の吸引性能等からハニカム構造型成形体１０の内部に供給する研削材８０の量に応じて、サンドブラストガンの数は適宜選択することができる。

上述した実施の形態では、サンドブラストガン４４から毎分３．０Ｋｇの研削材８０が供給される圧力にエアレギュレータ４６の圧力を調節するものとしたが、サンドブラストガン４４から研削材８０が噴射される圧力はこれに限定されるものではなく、サンドブラストガン４４が研削材８０を噴出可能な圧力であればよい。このような場合であっても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態では、コンプレッサ４９がエアレギュレータ４６を介してサンドブラストガン４４に圧縮空気を供給するとしたが、公知のレシーバータンクを介してコンプレッサ４９がエアレギュレータ４６に圧縮空気を供給しても良い。こうすれば、エアレギュレータ４６に供給される空気の圧力が安定するため、レシーバータンクを用いない場合と比較して、よりエアレギュレータ４６による圧縮空気の圧力の微調整が容易になる。言い換えると、サンドブラストガン４４に供給される空気の圧力が安定するため、レシーバータンクを用いない場合と比較して、サンドブラストガン４４から射出される研削材８０を含む圧縮空気も安定した状態で射出することができる。

上述した実施の形態では、下方固定部材３２及び上方固定部材３４でハニカム構造型成形体１０の端部の側面側から覆うように固定するものとしたが、下方固定部材３２及び上方固定部材３４がハニカム構造型成形体１０の側面に当接する位置に、例えば、柔軟性及び耐摩耗性の高い硬度５０前後のウレタンのような緩衝材を備えていても良い。こうすれば、ハニカム構造型成形体１０を固定ユニット３０に固定する際にハニカム構造型成形体１０と下方固定部材３２、ハニカム構造型成形体１０と上方固定部材３４のそれぞれの間に緩衝材が挟まれることになるため、ハニカム構造型成形体１０が破損する可能性を低減することができる。

上述した実施の形態では、下方固定部材３２及び上方固定部材３４でハニカム構造型成形体１０を固定するものとしたが、ハニカム構造型成形体１０の中央部側面側を保持する保持部材を有していても良い。こうすれば、ハニカム構造型成形体１０の上端及び下端のみでは固定できないハニカム構造型成形体１０であっても、所望の位置に固定することができる。

上述した実施の形態では、下方固定部材３２の下端部３２ｂと搬送パイプ７２が密封された状態で連結されるとしたが、この搬送パイプ７２は、貫通孔１２の方向と同一方向に長く配設することが好ましく、少なくとも１メートル以上配設されていることがより好ましい。こうすれば、貫通孔１２内に空気が搬送される際、研削材８０と空気が混合した状態で長く直線移動することになるため、搬送パイプ７２が下方固定部材３２と接続される直前で湾曲している場合と比較して、貫通孔１２に空気と研削材８０とがより均一に混合された状態で搬送することができる。言い換えると、貫通孔１２の内壁面をより均一に研削加工することができる。

上述した実施の形態では、研削材８０としてＩＫＫショット株式会社製のＴＧＥ−３０を用いたが、研削加工するハニカム構造型成形体１０の材質及び付着物１４よりも高い硬度を有する材料であって、鋭角を有する形状のものであればこれに限定されるものではなく、例えば、金属系のスチールグリット、スチールカットワイヤー、セラミックス系のアルミナ、アルミナ・ジルコニア、炭化ケイ素、ジルコングリット、シリカサンド等を用いても良い。これらを用いても、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

上述した実施の形態では、研削材８０は少なくとも１つの鋭角を有するとしたが、研削材８０の形状は、鋭角を多く有していても良い。鋭角の数が多くなれば、鋭角が少ない場合と比較して、より貫通孔１２の内壁面に鋭角が衝突する可能性が増加し、研削加工する研削力を向上することができる。

上述した実施の形態では、研削材８０の平均粒子径が約０．３ミリメートルであるとしたが、研削材８０の平均粒子径は、研削加工するハニカム構造型成形体１０の格子の目開きによって適宜選択することができる。このとき、研削材８０の平均粒子径は、格子の目開きに対して、目開きの大きさを１とした場合に、０．０５〜０．５が好ましく、０．１〜０．３がより好ましい。粒度が０．０５よりも小さい場合には、研削材８０の有する研削力が小さくなりすぎて貫通孔１２の内壁面を十分に研削加工することができない可能性があるため好ましくなく、粒度が０．５より大きい場合には、貫通孔１２の内部で研削材８０同士が絡まりあり、貫通孔１２が目詰まりを起こす可能性が高くなるため、好ましくない。

上述した実施の形態では、集塵部６０の図示しないブロアモータの回転数を上方固定部材３４の上端部３４ｂ付近の風速が平均毎秒１０メートル（実測値１０．６メートル）となるように設定したが、秒速５．０メートル以上であればこれに限定されるものではなく、例えば、秒速８．０メートル〜秒速３０．０メートルであっても良い。風速が秒速５．０メートルより遅い場合には、研削材８０が空気の流れに乗れず、下方固定部材３２まで到達できない可能性があるため好ましくなく、風速が秒速３０．０メートルより速い場合には、ハニカム構造型成形体１０の格子表面に研削材８０が衝突し、格子表面を破損する可能性があるため好ましくない。

上述した実施の形態では、集塵部６０として、アマノ株式会社製のＭｉ−３０６を使用したが、研削加工に必要な風量及び静圧を有し、かつ、極微粉の捕集が可能なタイプであればこれに限定するものではなく、公知の種々の集塵装置を用いることができる。ここで、極微粉とは、粒子径が約１０マイクロメートル以下のものを意味する。

上述した実施の形態では、空気を用いて研削材８０を搬送するものとしたが、使用する気体は空気に限定されるものではなく、例えば、アルゴン又は窒素等の不活性ガスやオゾンガスや炭酸ガス等を用いてもよい。例えば、不活性ガスを用いた場合には、ハニカム構造型成形体１０又は付着物１４が空気との反応性が高い成分を含む場合にも使用することができ、炭酸ガスを用いた場合には、付着物１４が可燃性成分を含む場合でも使用することができる。このように、付着物１４に含まれる成分によって使用する気体を適宜変更することにより、内壁研削加工装置２０を様々なハニカム構造型成形体１０に使用することができる。

上述した実施の形態で示すように、使用済みハニカムの再利用分野、特に、ハニカム構造を有するセラミック成形体の有する格子形状の内壁にコーティング等で形成された層の剥離除去、内壁に付着した異物の除去又は内壁の変質層の研削除去に利用することができる。

１０…ハニカム構造型成形体、１０ａ…ハニカム構造型成形体、１０ｂ…ハニカム構造型成形体、１０ｃ…ハニカム構造型成形体、１２…貫通孔、１４…付着物、２０…内壁研削加工装置、３０…固定ユニット、３２…下方固定部材、３２ａ…上端部、３２ｂ…下端部、３４…上方固定部材、３４ａ…下端部、３４ｂ…上端部、４０…混合室、４２…外気吸入口、４４…サンドブラストガン、４６…エアレギュレータ、４８…研削材ホース、４９…コンプレッサ、５０…サイクロンセパレータ、６０…集塵部、６２…カートリッジフィルタ、６４…貯蔵部、６６…排気ダクト、７２…搬送パイプ、７４…搬送パイプ、７６…搬送パイプ、８０…研削材。

Claims (9)

1. 対象物に設けられた複数の貫通孔の内壁面に付着した付着物を研削加工する研削加工装置であって、
   前記付着物を研削する研削材と気体とを混合する混合部と、
   前記対象物の上方端部の側面を覆った状態で上方に固定する管状の上方固定部材と、前記対象物の下方端部の側面を覆った状態で下方に固定する管状の下方固定部材と、を有する固定部と、
   前記貫通孔から離脱した前記付着物と前記研削材とを分離する分級部と、
   前記分級部を介して前記気体を吸引する集塵部と、
   前記上方固定部材と前記分級部、前記下方固定部材と前記混合部、前記分級部と前記集塵部のそれぞれを連結する連結部材と、
   を備えた、研削加工装置。
2. 前記下方固定部材の下端部は、前記下方固定部材の上端部の内径よりも小さい内径を有する管状の部材である、
   請求項１に記載の研削加工装置。
3. 前記下方固定部材は、下端側から上端側に移動するに伴って内径が大きくなる管状の部材である、
   請求項１又は２に記載の研削加工装置。
4. 前記上方固定部材は、下端側から上端側に移動するに伴って内径が小さくなる管状の部材である、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の研削加工装置。
5. 前記下方固定部材と前記混合部とを連結する連結部材の内径は、前記下方固定部材の上端側の内径より小さい、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の研削加工装置。
6. 前記上方固定部材の下端部は、前記下方固定部材の上端部の内径よりも小さな内径を有する管状の部材である、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の研削加工装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の研削加工装置において、
   前記混合部に前記研削材を含む気体を供給するブラストガンと、
   前記ブラストガンに圧縮気体を供給するコンプレッサと、
   を備えた、
   研削加工装置。
8. 前記対象物は、使用済みのハニカム廃触媒である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の研削加工装置。
9. 対象物に設けられた複数の貫通孔の内壁面に付着した付着物を研削加工する研削加工装置であって、前記付着物を研削する研削材と気体とを混合する混合部と、前記対象物の上方端部の側面を覆った状態で上方に固定する管状の上方固定部材と、前記対象物の下方端部の側面を覆った状態で下方に固定する管状の下方固定部材と、を有する固定部と、前記貫通孔から離脱した前記付着物と前記研削材とを分離する分級部と、前記分級部を介して前記気体を吸引する集塵部と、前記上方固定部材と前記分級部、前記下方固定部材と前記混合部、前記分級部と前記集塵部のそれぞれを連結する連結部材と、を備えた、研削加工装置を用いて前記貫通孔の内壁面を研削加工する研削加工方法において、
   ａ）前記対象物を前記固定部材に固定する固定ステップと、
   ｂ）前記混合部で前記研削材と気体とを混合する混合ステップと、
   ｃ）前記集塵部が前記分級部を介して前記気体を吸引する吸引ステップと、
   ｄ）前記吸引ステップにおける前記気体の吸引に伴い、前記混合ステップで混合された前記研削材を前記貫通孔の内部を通過させ、前記貫通孔の内壁面を研削加工する研削加工ステップと、
   を含む、研削加工方法。