(57)【要約】【課題】ディーゼルパティキュレートフィルタに用いるセラミックス繊維フェルト等の目付重量を的確に検出することができるフェルト目付重量検出装置を提供する。【解決手段】フェルト２に向けて検査光４を照射する光源部３と、前記光源部３から照射され前記フェルト２を透過した透過光４ａの光量を検出し、該光量に従って検出信号を出力する検出部５と、検出信号に基づいてフェルト目付重量の良否を判定する判定部１０を有するフェルト目付重量検出装置。【効果】フェルトを切断することなくフェルトの目付重量規格外の不良部分を検出することができる。またフェルトの目付重量を適正に管理して、不良部分の発生を回避することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルトの目付重量を検出する装置であって、前記フェルトに向けて検査光を照射する光源部と、前記光源部から照射され前記フェルトを透過した透過光の光量を検出し、該光量に従って検出信号を出力する検出部と、前記検出信号に基づいて目付重量の良否を判定する判定部とを有することを特徴とするフェルト目付重量検出装置。
【請求項２】
前記検出部の出力により、前記フェルトの目付重量の不良部分を修正する手段を有することを特徴とする請求項１記載のフェルト目付重量検出装置。
【請求項３】
前記フェルトはフェルト製造ラインを移動するものであり、少なくとも前記光源部と前記検出部とがフェルト製造ラインに配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフェルト目付重量検出装置。
【請求項４】
前記判定部は、判定結果に従ってフェルト製造ラインの動作を制御する制御信号を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフェルト目付重量検出装置。
【請求項５】
前記制御信号で制御される動作が、フェルト製造速度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフェルト目付重量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェルトの目付重量を検出する装置に関するものであって、特にディーゼルパティキュレートフィルタに用いるセラミックス繊維を素材とするフェルトの目付重量を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼル自動車の排出ガスを処理する装置としてディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という。）が開発されてきた。このＤＰＦにセラミックス繊維を使用することにより、耐久性能を向上させる技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、このＤＰＦに使用するセラミックス繊維フェルトを製造する装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
この製造装置６０は、例えば図７に示すように、堆積部６１、移送部６２、解繊部６３、積層部６４及びエアーパンチング部６５を有して構成される。
堆積部６１では、予備解繊したセラミックス繊維を、ファン（Ｆ）によりダクト６６を通してコントロールタワー６７内にエアー搬送する。搬送されたセラミックス繊維は、スイング板６８とセンサー６９によりコントロールタワー６７内での高さと目付重量が所定量になるように管理される。
【０００４】
移送部６２では、コントロールタワー６７内で所定の高さ及び目付重量に管理されたセラミックス繊維をプレート７０上に備えられた送り出しロール７１とフィードロール７２により所定の厚みで解繊部６３に移送する。
解繊部６３では、移送部６２より移送されたセラミックス繊維を解繊バー７３と回転する解繊シリンダー７４によりフリーニップ状に解繊し、解繊バー７３に備わりファン（Ｆ）と連通するノズルバー（図示せず。）から吐き出す圧縮空気により解繊シリンダ７４から剥がして積層部６４に送る。
積層部６４では、解繊部６３によりフリーニップ状に解繊されたセラミックス繊維を、ファン（Ｆ）によって内部から吸引されつつ回転するケージロール７５の表層に積層して上下１対の取り出しロール７６によりフェルト状マットとしてセラミックス繊維を引き出す。
エアーパンチング部６５では、積層部６４から引き出されたセラミックス繊維のフェルトを、凹部を有するベルト７７、エアーパンチングロール７８及びファンによってエアーパンチングロール７８に備わるスリットから吹き出されるエアーにより、エアーパンチングして、繊維の絡み合いを促進する。
【０００５】
上述のフェルト製造装置６０により製造されたフェルトは所定の大きさに裁断され、ＤＰＦとして使用される。
このＤＰＦの性能はセラミックス繊維フェルトの目付重量により決まる。すなわち、目付重量が低い場合にはフェルトのセラミックス繊維の集積が低く、排出ガス中の粒子状物質（以下、ＰＭとする。）の捕集性能が低下する。また、目付重量が高い場合にはフェルトのセラミックス繊維の集積が高く、排出ガス中のＰＭ捕集性能が高くなるが、逆に捕集量が過多になり再生までの捕集時間が短くなったり、再生時に高温となり溶損等の問題が発生し、不良発生の重要な要因となる。このため、ＤＰＦの排気ガスが通過する面の面積で除した目付重量を、ＰＤＦにおける品質管理上の特性値として捉えて評価し管理している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−５８９２４号公報
【特許文献２】
特開２０００−１９９１６０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述のフェルト製造装置６０では、セラミックス繊維を連続して積層しながら製造していることから、実際に製造されたフェルトは目付重量が部分によって異なってしまう場合がある。しかし、上記した評価方法では、フェルトの全面積で評価するため、フェルトの一部に目付重量の異なる部分が発生してもこれを把握することが困難であり、フェルトの適正な評価を行うことが困難であり、また、フェルトの補修も的確に行うことができないため、製品不良を招くという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、フェルトの各部分の目付重量を検出し、目付重量の良否判定を行うことができるフェルト目付重量検出装置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】
上記課題を解決するため、本発明のフェルト目付重量検出装置のうち請求項１に記載の発明は、フェルトの目付重量を検出する装置であって、前記フェルトに向けて検査光を照射する光源部と、前記光源部から照射され前記フェルトを透過した透過光の光量を検出し、該光量に従って検出信号を出力する検出部と、前記検出信号に基づいて目付重量の良否を判定する判定部とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のフェルト目付重量検出装置は、請求項１記載の発明において、前記検出部の出力により、前記フェルトの目付重量の不良部分を修正する手段を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載のフェルト目付重量検出装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記フェルトはフェルト製造ラインを移動するものであり、少なくとも前記光源部と前記検出部とがフェルト製造ラインに配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載のフェルト目付重量検出装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記判定部は、判定結果に従ってフェルト製造ラインの動作を制御する制御信号を出力することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載のフェルト目付重量検出装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記制御信号で制御される動作が、フェルト製造速度であることを特徴とする。
【００１４】
なお、フェルト目付重量検出装置では、検出部から送信される出力信号により、判定部でフェルト製造装置６０の不良発生個所、大きさ、および件数を把握し、この結果をフェルト製造装置６０のフェルト製造速度等の製造条件の修正信号として利用してフェルトの目付重量を安定させる手段に用いることができる。また、不良発生部を補修するために、不良検出場所をフェルト上に直接表示を行う装置の動作信号として不良検出信号を利用してもよく、また、ＤＰＦを搭載する車両の年式などや黒煙排出レベルに応じたフェルトの目付重量となるよう、フェルト製造速度等の製造条件を自動制御するための信号として利用してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態であるフェルト目付重量検出装置１は、フェルト２に検査光４を照射する光源部３及び、光源部３から照射されフェルト２を透過した透過光４ａの光量を検出する検出部５、検出部５からの信号を受けて目付重量の良否判定を行う判定部１０を有している。判定部１０は、例えば、比較器などの回路やＣＰＵとこれを制御するプログラムなどにより構成することができる。なお、フェルト２は、解繊したセラミックス繊維を積層した不織布である。
【００１６】
上記光源部３は、フェルト２の幅方向に伸張する高周波蛍光管６および反射板７とを有する投光器からなり、フェルト２の所定の箇所に検査光４を照射する。また、検出部５は、光学系８と受光素子９とを備える。光学系８は、検出部５に備わる受光素子９上に透過光４ａを集光させる光学系である。また、受光素子９は、フェルトの幅方向に複数のフォトダイオードを並列して構成され、光学系８により集光された透過光４ａの光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００１７】
光源部３に備わる高周波蛍光管６から放出された光は、反射板７により反射されフェルト２に向けて集光される。フェルト２は解繊したセラミックス繊維を無作為に積層した不織布であるため、フェルト２に照射された光の一部は、フェルト２を透過して検出部５に達する。このフェルト２を透過した透過光４ａは、光学系８により受光素子９上に集光される。受光素子９上に集光された透過光４ａの光エネルギーは、受光素子９により電気エネルギーに変換され、検出部５において電気信号として出力される。
ここで、フェルト２の目付重量と透過光４の光量、及び透過光４の光量と受光素子９により変換され、出力された電気信号にはそれぞれ相関することから、フェルト２の目付重量を検出部５で検出される電圧により検出することができる。
【００１８】
すなわち、判定部１０では、フェルト目付重量検出装置１により、ＤＰＦを所定の性能にするために必要なフェルトの目付重量の下限または上限と下限の電圧を定めておき、検出部５で得られた出力信号値と比較して規格外の不良部分をフェルト２を切断することなく、数１００ミクロン単位で検出することができる。
【００１９】
図２に、検出部５で検出された出力信号の電圧値のオシロスコープ像の一例を示す。ｘ軸は、フェルト製造装置から連続して排出するフェルト２の長手方向検出位置を表し、ＳＴＡＲＴは検出開始位置を、ＥＮＤは検出終了位置を示す。また、ｙ軸は、ｘ軸に示すフェルト２の検出位置における電圧を表し、ＭＡＸはＤＰＦのフェルト目付重量の下限である電圧を、ＭＩＮはＤＰＦのフェルト目付重量の上限となる電圧をそれぞれ示す。ここで、フェルトのＡ位置の電圧値がＭＡＸを超えているため、フェルトのＡ位置に目付重量が不足する不良部分があることが示されている。
【００２０】
なお、フェルト目付重量検出装置１により検出された電圧がＤＰＦの目付重量の規格範囲である電圧範囲を上回る場合は、透過光量が大きくフェルト２の目付重量が低いことを意味しているので、フェルトを重ねて補充して修正するのが望ましい。また、検出電圧が規格電圧範囲を下回る場合は、透過光量が小さくフェルト２の目付重量が高いことを示しているので、フェルト製造時に原料のセラミックス繊維の量を減らすことにより修正する。なお、製造されたフェルトからセラミックス繊維の量を減らすことはできないため、既に製造されたフェルトは例えばフェルトの原料として再利用する。
【００２１】
次に、本発明のフェルト目付重量検出装置をフェルト製造装置６０に組み込んだ形態を図３に示す。なお、従来装置と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
フェルト目付重量検出装置１は、フェルト製造装置６０において、フェルト２が排出されるエアーパンチング部６５の下流側に設置されており、ラインを流れるフェルト２の下方位置に、上方に向けて検査光を照射するように光源部１１が配置され、該光源部３に対応してフェルト２の上方位置に、下方からの透過光を受けるように検出部５が配置されている。検出部５には前記したように判定部１０が接続されている。なお、光源部３と検出部５とは、フェルト２がラインに沿って通過する部分を除いてカバー２０により覆われており、検出部５に透過光以外の光が入射しないようにされている。
【００２２】
前記判定部１０には、図３に示すように不良検出部マーカ１４と、不良検出警報器１５と、エアーブロー用ノズル１６と、フェルト製造装置制御部２１とが接続されている。
なお、図中１７は裏布ローラ、１８は裏布コンベア、１９はフェルトローラである。裏布ローラ１７は、フェルト２に装着する裏布を巻いたローラであり、裏布コンベア１８は、裏布ローラ１７に巻かれた裏布をフェルト２に装着する装置であり、フェルトローラ１９は、裏布を装着したフェルト２を巻き取るローラである。
【００２３】
判定部１０では、検出部５からの出力信号を受けて、ＤＰＦの目付重量の規格範囲である電圧範囲内であるか否かを判断し、セラミックス目付重量の上限を超える場合と下限を下回る場合と適正範囲内にある場合とを区別する判定を行う。
【００２４】
不良検出部マーカ１４は、判定部１０と接続され、該判定部１０からの指示によって目付重量の不良部分に目印を付与するための装置の１つであり、図４（ｂ）に示すように、内部を仕切板３８によって縦方向に沿って２槽に区分したホッパ３１と、切換弁駆動モータ３２と、落下制御弁駆動モータ３３とを有している。図４（ｂ）に示すように、ホッパ３１の下端には切換弁３９が配置されており、その下方側で、下端に粉末落下口４４を有する一時貯槽４０が連結されている。該切換弁３９には、前記切換弁駆動モータ３２が接続され、該モータ３２の動作によって、ホッパ３１の分割槽の何れか一方が下方に開口するように構成されている。例えば、ホッパ３１の分割槽には、粗いＰＭ捕集フェルト用粉末４２と細かいＰＭ捕集フェルト用粉末４３とをそれぞれ収容し、フェルト２の繊維種別により使い分ける。すなわち、前記切換弁３９によって、ホッパ３１内の粉末４２または粉末４３のいずれかを一時貯槽４０に向けて下方に落下させることができる。なお、切換弁駆動モータ３２は、判定部１０と接続された駆動制御部３４によりその駆動が制御される。
【００２５】
一方、一時貯槽４０内には、落下制御弁４１が配置されており、該落下制御弁４１には、前記落下制御弁駆動モータ３３が接続され、該モータ３３の動作によって一時貯槽４０の上方側空間と粉末落下口４４とが連通または遮断されるように構成されている。すなわち、落下制御弁駆動モータ３３により動作する落下制御弁４１によって一時貯槽４０の上方空間と粉末落下口４４とが連通すると、一時貯槽４０に貯められた粉末が下方、すなわちフェルトに向けて落下する。なお、落下制御弁駆動モータ３３は、判定部１０と接続された駆動制御部３５によりその駆動が制御されている。
【００２６】
図４（ｂ）は、切換弁３９、落下制御弁４１がともに閉となっている状態を示す。図４（ｃ）は、切換弁３９がホッパ３１の図示左方側の槽下方を開とし、落下制御弁４０が閉となっている状態を示す。この状態では、粉末４２がホッパ３１内から落下して一時貯槽４１内に収容される。図４（ｄ）は、切換弁３９が閉となり、落下制御弁４０が開となった状態を示している。この状態では、一時貯槽４０内に収容されている粉末が粉末落下口４４を通して下方に落下する。
【００２７】
なお、不良検出部マーカ１４に付設されたエアーブロー用ノズル１６は、マーカ粉末をフェルト内飛散防止のためフェルト内に押込み捕集させるものである。すなわち、セラミックス繊維の目付け重量の不良個所を明示するための粉末をその個所に対して落下させた後、粉である性質上飛散の可能性があるため、ＰＭを捕集する場合と同じ原理で、当該ノズルからのエアー圧力によりこの粉末をセラミックス繊維内に送って捕集させ飛散防止を図るものである。
尚、マーカとしての粉末は、フェルト内に残るがフィルタ再生時にＰＭと一緒に焼却される。また、マーカ粉末に替えて、セラミックス繊維を用いることにより、目付量不足部に直接投下してオンラインで補修することができる。更に、不良検出部マーカ１４、エアーブロー用ノズル１６の下流側に同様な装置をもう１組設備し、セラミックス繊維を投下し、エアーにて押付、付着させるようにしても良い。
また、不良検出警報器１５は、目付重量の不良を告知するための装置の１つであり、判定部１０と接続され、該判定部１０の信号により音や光等による警報を発する。
【００２８】
フェルト製造装置制御部２１は、フェルト製造装置６０の各部を制御するものであり、例えばフェルトの製造速度や、個別には堆積部６１におけるセラミック繊維の供給速度、移送部６２での移送速度、各ローラの回転速度、積層部６４でのファンの風量等を制御する。
【００２９】
次に、当該製造装置の動作について図５を参照しつつ説明する。フェルト製造装置６０では、従来装置と同様に、堆積部６１、移送部６２、解繊部６３、積層部６４及びエアーパンチング部６５を介して所定の製造速度（例えばフェルトの製造速度ｍ／分で規定する）でフェルトの製造を開始する。すると製造ライン上をフェルト２が移動する。
このフェルト２に対しては、フェルト目付重量検出装置１の光源部３から検査光４が照射され、その透過光４ａが検出部５によって受光される。検出部５では、透過光の光量に従って信号が生成されて目付重量が検出される（ステップ１）。該信号は、目付重量の良否を判定するために判定部１０に出力される（ステップ２）。判定部１０では、予め適正な目付重量に相当する適正な出力電圧値の範囲が定められており、上記出力信号との比較がなされる。ここで、出力信号が設定範囲を超える場合には、透過光量が多く、目付重量が不足しているものと判定し（ステップ３）、目付重量不足処理に移行する（ステップ３ａ）。
【００３０】
目付重量不足処理では、例えば、不良検出部マーカ１４を用いてフェルト２に対し、不良マークを付与する。すなわち、上記で説明したように、判定部１０からの制御信号を不良検出部マーカ１４の駆動制御部３４、３５に送り、切換弁駆動モータ３２、落下制御弁駆動モータ３３を制御してホッパ３１から所望の粉末をフェルト２上に落下させる。これにより、図６に示すように、フェルト２の目付重量の不良がある部分２ａにマーキング４５が施される。マーキングがされたフェルト２は、不良部分が比較的小さい場合は、セラミックスの短繊維を投下し、修正されて、そのまま裏布を設けてフェルトローラ１９に巻き取ってもよく、また、不良部が比較的大きい場合は図６に示すようにライン上で修正用フェルト５０を貼り付けてフェルトローラ１９に巻き取ってもよい。なお、修正用フェルト５０は、幅がフェルト２の横手方向幅と同一で、フェルト２の横手方向のいかなる位置に目付重量の不良部分があっても修正可能となっている。また、修正用フェルト５０の長さは、フェルト目付重量検出装置１による検出からマーキングに至るタイムラグを考慮して余裕を持たせるのが望ましい。また、目付重量不足処理としては、警報を発するようにしてもよい。すなわち、判定部１０から不良検出警報器１５に警報指示信号を出力し、操作者に目付不良の発生を告知する。これにより操作者は、必要な処理を速やかに行うことができる。また、引き続き製造されるフェルトにおいて同様の不具合が生じないように製造装置６０を制御することができる。すなわち判定部１０では、フェルト製造装置制御部２１に対し制御信号を出力し、目付重量が増加するように製造装置の動作制御を行う。例えば、堆積部６１において時間当たりのセラミック繊維の供給量（供給速度）を増大させて目付重量の不足を回避したり、フェルトの製造速度を下げて目付重量の不足を回避する。
【００３１】
一方、上記目付重量不足処理を終了した後は、フェルト製造が終了しない限りは、上記処理を繰り返す（ステップ５）。一方、前記ステップ３において検出信号が設定範囲を超えない場合には、検出信号が設定範囲に達していないか否かの判定がなされる（ステップ４）。ここで、検出信号が設定範囲内にあれば、適正な目付重量が得られているものとして、フェルトの製造が終了しない限りは処理が続行される（ステップ５）。一方、ステップ４で、検出信号が設定範囲に達しない場合には、透過光量が小さくて目付重量が過量であると判定される。この判定に基づいて目付重量過量処理がなされる（ステップ４ａ）。
【００３２】
目付の重量が過量である場合、既に製造されたフェルトについては、セラミックス繊維の量を減らすことができないため、そのまま使用するか、フェルトの原料として再利用する。また、引き続き製造されるフェルトにおいて同様の不具合が生じないように製造装置６０を制御することができる。すなわち判定部１０では、フェルト製造装置制御部２１に対し制御信号を出力し、目付重量が減少するように製造装置の動作制御を行う。例えば、堆積部６１において時間当たりのセラミック繊維の供給量（供給速度）を減少させて目付重量の過量を回避したり、フェルトの製造速度を上げて目付重量の過量を回避する。
上記制御の手順によって目付重量が適正に管理されたフェルトを連続して効率よく製造することができる。
【００３３】
以上、本発明のフェルト目付重量検出装置について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のフェルト目付重量検出装置によれば、フェルトの目付重量を検出する装置であって、前記フェルトに向けて検査光を照射する光源部と、前記光源部から照射され前記フェルトを透過した透過光の光量を検出し、該光量に従って検出信号を出力するする検出部と、前記検出信号に基づいて目付重量の良否を判定する判定部とを有するので、フェルトの目付重量を容易かつ確実に良否判定することができ、フェルトを切断することなくフェルトの目付重量規格外の不良部分を検出し、また、フェルトの目付重量を適正に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフェルト目付重量検出装置の一実施形態の説明に供する概略断面図である。
【図２】同じくフェルト目付重量検出装置の検出値の一例を示す図である。
【図３】本発明のフェルト目付重量検出装置の説明に供するフェルト製造装置の概略斜視図である。
【図４】同じく不良検出部マーカの説明に供する図であり、（ａ）は概略構造図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）及び（ｄ）は、動作を示す略線的断面図である。
【図５】同じく、フェルト目付重量検出装置による判定手順を示すフロー図である。
【図６】同じく、不良検出部マーカによるフェルト不良部分修正方法の説明に供する図である。
【図７】従来のフェルト製造装置の一実施形態の説明に供する略線的斜視図である。
【符号の説明】
１    フェルト目付重量検出装置
２    フェルト
３    光源部
４    透過光
５    検出部
６    高周波蛍光管
７    反射板
８    光学系
９    受光素子
１１  投光器
１２  受光器
１３  コントローラ
１４  不良検出部マーカ
１５  不良検出警報器
１６  エアーブロー用ノズル
２０  カバー
２１  フェルト製造装置制御部
３１  ホッパ
３２  切換弁駆動モータ
３３  落下制御弁駆動モータ
３４、３５  駆動制御部
３８  仕切板
３９  切換弁
４０  落下粉末槽
４１  落下制御弁
４２、４３  ＰＭ捕集フェルト用粉末
４４  粉末落下口
５０  修正用フェルト
６０  フェルト製造装置
６１  堆積部
６２  移送部
６３  解繊部
６４  積層部
６５  エアーパンチング部
【図１】
2004346452.tif 000003
【図２】
2004346452.tif 000004
【図３】
2004346452.tif 000005
【図４】
2004346452.tif 000006
【図５】
2004346452.tif 000007
【図６】
2004346452.tif 000008
【図７】
2004346452.tif 000009