(57)【要約】【課題】非破壊、簡便且つ短時間で、セラミック構造体の内部欠陥の位置や大きさが分かるだけでなく、内部欠陥の正確な位置や形状及び大きさも把握することができるセラミック構造体の検査方法を提供する。【解決手段】セラミック構造体の全周辺に沿ってＸ線を照射しつつ、透過するＸ線をセラミック構造体の全周を走査して、断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定するにあたり、Ｘ線を照射するＸ線管の管電圧が、４００〜８０ｋＶで、且つＸ線管の管電流が、２〜４００ｍＡである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック構造体の全周辺に沿ってＸ線を照射しつつ、透過するＸ線を前記セラミック構造体の全周を走査して、断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定するにあたり、Ｘ線を照射するＸ線管の管電圧が、４００〜８０ｋＶで、且つ前記Ｘ線管の管電流が、２〜４００ｍＡであるセラミック構造体の検査方法。
【請求項２】
前記Ｘ線管の管電圧が、１３５〜８０ｋＶで、且つ前記Ｘ線管の管電流が１０〜４００ｍＡである請求項１に記載のセラミック構造体の検査方法。
【請求項３】
前記Ｘ線管の管電圧が、１２０〜８０ｋＶで、且つ前記Ｘ線管の管電流が１００〜２００ｍＡである請求項１に記載のセラミック構造体の検査方法。
【請求項４】
セラミック構造体の全周辺に沿ってＸ線を照射しつつ、透過するＸ線を前記セラミック構造体の全周を走査して、断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定した後、得られたＸ線吸収係数（ＣＴ値）からセラミック構造体の気孔率を測定する請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミック構造体の検査方法。
【請求項５】
セラミック構造体の全周辺に沿って螺旋状に連続的にＸ線を照射しつつ、透過するＸ線を前記セラミック構造体の全周を螺旋状に渡って走査して、各断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定する請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック構造体の検査方法。
【請求項６】
セラミック構造体が、ハニカム構造体である請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミック構造体の検査方法。
【請求項７】
ハニカム構造体が、多孔質の隔壁により仕切られた軸方向に貫通する複数の流通孔を有し、目封部によって、所定の流通孔の一方の端部を封じ、残余の流通孔については前記所定の流通孔とは反対側の他方の端部を封じたものである請求項６に記載のセラミック構造体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック構造体の全周辺に沿ってＸ線を照射しつつ、透過するＸ線をセラミック構造体の全周を走査して、断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定するセラミック構造体の検査方法に係り、特に、密度分解能に優れたＸ線ＣＴを用いたセラミック構造体の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック構造体（例えば、ハニカム構造体）は、フィルターや触媒担体などに多く用いられており、例えば内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置、液体燃料又は気体燃料の改質装置、上下水の浄化処理装置等に用いられている。特に、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（以後、ＤＰＦと略す）や高温ガス集塵装置として好適に用いられている。
【０００３】
このような目的で使用されるセラミック構造体は、多孔質の隔壁の細孔中を被処理流体が通過する際に、不要な粒子状物質を捕集除去したり、多孔質の隔壁表面や細孔中に触媒を担持させ、触媒と被処理流体とを接触させたりする働き等をする。
【０００４】
従って、多孔質の隔壁を貫通する大きな穴があるとセラミック構造体の濾過性能や触媒担体としての性能を発揮できず欠陥となるため、このような大きな孔を検出することは重要である。また、フィルター等として用いる場合に、隔壁を貫通する細孔の大きさや数を検査することもフィルターの性能を判断するうえで重要であった。
【０００５】
このような構造のフィルターの欠陥を検査する方法として、一定粒径の粉体を用い、排出された粉体をパーティクルカウンターにより検出することにより隔壁中のピンホールを検査する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしこの方法では、使用された粉体がフィルター中に残存するためこれを取り除かなければならない。また、この粉体はピンホールがなければフィルターから排出されないため、フィルターの細孔径を検査するためには使用することができなかった。
【０００６】
また、微粒子を披検体内へ導入し、排出される微粒子にレーザー光を照射して、微粒子を可視化検出することにより、被検体の欠陥を検出する方法（ＬＳ）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法は、断面方向での欠陥発生位置の特定には効果的であるが、欠陥の形状や大きさを検査することは困難であった。
【０００７】
更に、このような構造のフィルターの欠陥を検査する方法としては、特に、内部欠陥の場合、古くは製品自体の破壊が必要であった。このような破壊検査は、手間と時間を要する上、精度もあまり高くなく、また破壊検査に用いたワークについては、その後、強度試験等のワーク全体についての試験を行うことができなくなるため、不便な場合があった。
【０００８】
以上の問題点を解消するため、構造体の欠陥を検査する方法として、Ｘ線を用いた非破壊検査が用いられ始めており、例えば、産業用Ｘ線ＣＴ装置を用いることにより、従来のＸ線透視検査では検出できなかった内部の破損や欠陥等を検出することができ、また被写体の３次元構造の研究、解析を行うことができる。
【０００９】
しかしながら、この方法は、Ｘ線管の管電圧を上げることにより、（どこまで細かいところまで表示できるかといった）空間分解能を高めることが主に行われており、（被写体内の隣接した材料の密度差をどこまで微細に表示できるかといった）密度分解能については考慮されていなかった。このため、特に、セラミック構造体の場合、セラミックの密度評価を十分に行うことができなかったので、内部欠陥と内部構造との境界が不鮮明となり、内部欠陥の正確な位置や形状及び大きさを把握することが困難であった。
【特許文献１】特開２０００−１９３５８２号公報（特許請求の範囲、第１５段落）
【特許文献２】国際公開第０２／０８２０３５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、非破壊、簡便且つ短時間で、セラミック構造体の内部欠陥の位置や大きさが分かるだけでなく、内部欠陥の正確な位置や形状及び大きさも把握することができるセラミック構造体の検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明は、以下のセラミック構造体の検査方法を提供するものである。
【００１２】
［１］  セラミック構造体の全周辺に沿ってＸ線を照射しつつ、透過するＸ線を前記セラミック構造体の全周を走査して、断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定するにあたり、Ｘ線を照射するＸ線管の管電圧が、４００〜８０ｋＶで、且つ前記Ｘ線管の管電流が、２〜４００ｍＡであるセラミック構造体の検査方法。
【００１３】
［２］  Ｘ線管の管電圧が、１３５〜８０ｋＶで、且つＸ線管の管電流が１０〜４００ｍＡである［１］に記載のセラミック構造体の検査方法。
【００１４】
［３］  Ｘ線管の管電圧が、１２０〜８０ｋＶで、且つＸ線管の管電流が１００〜２００ｍＡである［１］に記載のセラミック構造体の検査方法。
【００１５】
［４］  セラミック構造体の全周辺に沿ってＸ線を照射しつつ、透過するＸ線を前記セラミック構造体の全周を走査して、断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定した後、得られたＸ線吸収係数（ＣＴ値）からセラミック構造体の気孔率を測定する［１］〜［３］のいずれかに記載のセラミック構造体の検査方法。
【００１６】
［５］  セラミック構造体の全周辺に沿って螺旋状に連続的にＸ線を照射しつつ、透過するＸ線を前記セラミック構造体の全周を螺旋状に渡って走査して、各断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定する［１］〜［４］のいずれかに記載のセラミック構造体の検査方法。
【００１７】
［６］  セラミック構造体が、ハニカム構造体である［１］〜［５］のいずれかに記載のセラミック構造体の検査方法。
【００１８】
［７］  ハニカム構造体が、多孔質の隔壁により仕切られた軸方向に貫通する複数の流通孔を有し、目封部によって、所定の流通孔の一方の端部を封じ、残余の流通孔については前記所定の流通孔とは反対側の他方の端部を封じたものである［６］に記載のセラミック構造体の検査方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のセラミック構造体の検査方法は、非破壊、簡便且つ短時間で、セラミック構造体の内部欠陥の位置や形状及び大きさが三次元的に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のセラミック構造体の検査方法について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２１】
本発明に係るセラミック構造体の検査方法の主な特徴は、セラミック構造体の全周辺に沿ってＸ線を照射しつつ、透過するＸ線をセラミック構造体の全周を走査して、断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定するにあたり、Ｘ線を照射するＸ線管の管電圧を４００〜８０ｋＶで、且つＸ線管の管電流を２〜４００ｍＡにすることにある。
【００２２】
このとき、本発明では、Ｘ線管の管電圧が、１３５〜８０ｋＶ（より好ましくは、１２０〜８０ｋＶ）で、且つＸ線管の管電流が１０〜４００ｍＡ（より好ましくは、１００〜２００ｍＡ）にすることが好ましい。
【００２３】
これにより、本発明では、上記のように密度分解能に優れた条件でＸ線ＣＴを用いることにより、非破壊で、ハニカム構造体におけるセラミック又はセラミック原料の密度評価を十分に行うことができるため、内部欠陥と内部構造との境界を鮮明にすることができ、内部欠陥の正確な位置及び小さい（例えば、１ｍｍ程度）サイズの内部欠陥であっても確実に把握することができる。
【００２４】
尚、Ｘ線管の管電圧が４００ｋＶを超過する場合、密度分解能が十分でないため、セラミック構造体におけるセラミック又はセラミック原料の密度評価を十分に行うことができず、内部欠陥と内部構造との境界が不鮮明となり、小さい（例えば、１ｍｍ程度）サイズの内部欠陥を検出することが困難となってしまう。また、Ｘ線管の管電圧が８０ｋＶ未満の場合、セラミック構造体のＸ線吸収特性に十分なＸ線照射を得ることができないため、正確な測定が困難となる。
【００２５】
また、本発明のセラミック構造体の検査方法の主な特徴は、セラミック構造体の全周辺に沿ってＸ線を照射しつつ、透過するＸ線を前記セラミック構造体の全周を走査して、断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定した後、得られたＸ線吸収係数（ＣＴ値）からセラミック構造体の気孔率を測定することにある。
【００２６】
ここで、本発明では、ＣＴ値が、水銀圧入式ポロシメータで測定した気孔率との間で直線（比例）関係にあることにあることが重要である（図１参照）。
【００２７】
これにより、従来の破壊検査で行われるアルキメデス法や水銀圧入式ポロシメータ等の測定方法を要することなく、非破壊検査であるため、客先への出荷製品そのものの気孔率及び内部欠陥検査を行うことができるので、不良品の流出を未然に防ぐことができる。尚、検量線は、セラミック構造体（例えば、ハニカム構造体）の気孔率、セル構造、隔壁厚、外壁厚などの変更に応じて、適宜作成する。
【００２８】
ここで、ＣＴ値とは、断層像（ＣＴ断面）の各画素に関連する平均Ｘ線減弱を表すために用いる数値であり、物質のＸ線減弱係数（Ｘ線吸収係数）の値を水を基準として表したものである。例えば、水を基準の０として空気を−１０００とし、その間の比重とＣＴ値が直線関係になるように設定されたものである。
【００２９】
更に、本発明のセラミック構造体の検査方法の主な特徴は、セラミック構造体の全周辺に沿って螺旋状に連続的にＸ線を照射しつつ、透過するＸ線を前記セラミック構造体の全周を螺旋状に渡って走査して、各断層面のＸ線吸収係数（ＣＴ値）の分布を測定する螺旋ＣＴ（ヘリカルＣＴ、スパイラルＣＴとも呼ばれる）を用いることにある。
【００３０】
これにより、本発明のセラミック構造体の検査方法では、セラミック構造体を短時間に広範囲のスキャンするとともに、多断面のデータ採取が連続して可能である。また、得られたデータは連続性を持っており、３次元的位置情報（３Ｄ透視図）が得られるとともに、任意の断層面の画像再構成を行うことができるため、内部欠陥の３次元的な位置や形状及び大きさを把握することができる。
【００３１】
次に、本発明で用いるＸ線ＣＴの基本原理について詳細に説明する。Ｘ線ＣＴは、通常のＸ線写真が被写体に一方向からＸ線を照射して、透過してきたＸ線の強度分布を直接画像化しているのと異なり、被写体に多方向からＸ線を照射し、透過してきたＸ線強度分布を検出器で測定し、得られたデータから計算によって被写体内部のＸ線の透しやすさの分布を３次元的に再構成する技術である。１９７１年に発明された当時は、Ｘ線を細いビームにして機械的に走査しながら照射し、計算も逐次近似法という方法が用いられていた。しかし、現在は撮影時間を短くするため、扇状のビーム（ファンビーム）を用いている。計算法も膨大な計算を短時間に行うため、逐次近似法ではなく、フィルター補正逆投影法を用いるのが一般的である。更に、多数の断面を短時間に撮影するために、ファンビームの走査を連続させて螺旋状に行ったり（螺旋ＣＴ）、円錐状のビーム（コーンビーム）を用いる方法が行われている。
【００３２】
また、本発明で適用されるセラミック構造体は、特に限定されないが、ハニカム構造体、また多孔質の隔壁により仕切られた軸方向に貫通する複数の流通孔を有し、目封部によって、所定の流通孔の一方の端部を封じ、残余の流通孔については所定の流通孔とは反対側の他方の端部を封じてなるハニカム構造体（ＤＰＦ）であってもよい。また、セラミック材料としては、コージライト、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックに適用でき、これらの多孔質材であってもよい。
【００３３】
更に、本発明のハニカム構造体の検査方法は、例えば、ＤＰＦや大型担体が内蔵されたコンバータごと、そのまま分解することなく非破壊検査することができるため、非常に簡便且つ合理的である。
【００３４】
以上、本発明に係るセラミック構造体の検査方法は、密度分解能に優れた条件でＸ線ＣＴを用いることにより、（１）セラミック原料の均一混合性、（２）押出成形用坏土の密度分布及びスクリュー回転時の材料圧着不足による形骸、凝集物の検出、（３）ハニカム成形体、ハニカム焼成体及びＤＰＦについて、連続のリブ切れ、リブ交点の４５゜交点クラック、φ０．５ｍｍ以上等の内部欠陥の検出、ＣＴ値による密度（気孔率）測定及び触媒の濃度分布の把握、（４）ＤＰＦの目封じ部の深さバラツキの検査、（５）ＤＰＦの実使用時におけるＤＰＦの溶損部等の内部欠陥の検出や未燃焼のオイル又は燃料添加剤アッシュやパーティクルの検出及び分布の把握、（６）予め、坏土、成形体、焼成体のＣＴ値を測定し、同一原料での検量線を作成することで、上工程の坏土のＣＴ値を測定することにより、焼成体の気孔率を予測し、坏土の段階で、気孔率不良を検出する等の用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１及び実施例２）
（１）ハニカム準備
焼成後の気孔率が、５０％、６０％、６５％になるように、コージライト組成粉末を調合し、結合材と水を添加し、混練後土練を施し、成形用坏土を作製した。次に、セル形状４角、セル密度３００セル/ｉｎ2、リブ厚１２ミル、開口率６２．８％（実施例１）、また、セル形状４角、セル密度１００セル/ｉｎ2、リブ厚１７ミル、開口率６８．９％（実施例２）の成形口金を用い、前記３種類の成形、乾燥を行い、ハニカム乾燥体を作製した。乾燥体の両端面を切断し、平滑面を形成し、仕上品にフィルムを貼り、レーザーにより市松模様の穴を開けた。次いで、コージライト組成のスラリーを調製し、ハニカム担体にスラリーを圧入し、目封じ乾燥体を得た。１４３０℃×５時間の焼成を行い、φ１６０ｍｍ×２００ｍｍＬのＤＰＦ（焼成体）を得た。尚、ｉｎはインチであり、ＳＩ単位系で２．５４ｃｍ、また、ミルはＳＩ単位系で約０．０２５４ｍｍである。
【００３７】
（２）密度測定
東芝メディカルシステムズ株式会社製の医療用Ｘ線ＣＴを用い、管電圧：１２０ｋＶ、管電流：２００ｍＡ、照射時間：０．５秒／回転、スライス厚：０．５ｍｍの条件で、ヘリカルスキャンにより、焼成体６個の撮影を行った。焼成体の密度は、非常に均一であり、密度の指標であるＣＴ値の分布は殆ど無かった。ＣＴ値の平均値を表に示す。更に、Ｘ線ＣＴを撮影した同一サンプルを切断し、島津製の水銀圧入式のポロシメータにより焼成体の気孔率を測定した。結果を表１に示すとともに、表１のデータに基づいて図１を作成した。
【００３８】
【表１】
2005283547.tif 000002
【００３９】
（３）考察
図１に示すように、島津製の水銀圧入式のポロシメータで測定した気孔率とＸ線ＣＴにより測定した密度の指標であるＣＴ値は強い相関関係を示し、Ｘ線ＣＴでＤＰＦの気孔率を測定できた。また、セル構造に対応する開口率との関係も認められ、開口率の大きい方が低密度であることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のセラミック構造体の検査方法は、（１）セラミック原料の均一混合性、（２）押出成形用坏土の密度分布及びスクリュー回転時の材料圧着不足による形骸、凝集物の検出、（３）ハニカム成形体、ハニカム焼成体及びＤＰＦについて、連続のリブ切れ、リブ交点の４５゜交点クラック及びφ０．５ｍｍ以上等の内部欠陥の検出、ＣＴ値による密度（気孔率）測定及び触媒の濃度分布の把握、（４）ＤＰＦの目封じ部の深さバラツキの検査、（５）ＤＰＦの実使用時におけるＤＰＦの溶損部等の内部欠陥の検出や未燃焼のオイル又は燃料添加剤アッシュやパーティクルの検出及び分布の把握、（６）予め、坏土、成形体及び焼成体のＣＴ値を測定し、同一原料での検量線を作成することで、上工程の坏土のＣＴ値を測定することにより、焼成体の気孔率を予測し、坏土の段階で、気孔率不良を検出する等の用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例におけるＤＰＦのポロシメータで測定した気孔率（％）とＣＴ値との関係を示すグラフである。
【図１】
2005283547.tif 000003