(57)【要約】【課題】  簡単な構成でシール性を確実にし、容易に確実にサンプルの圧損を測定可能なセラミックスハニカムフィルターの圧損測定方法及び測定装置の提供を目的とする。【解決手段】  サンプルの圧損測定用ガスのガス源と、前記ガスが流通するガス孔１２が形成されたサンプルホルダー３と、前記ガス源と前記ガス孔１２とを接続するガス管１０と、前記ガスの流量を検出する流量測定装置２と、前記ガス孔１２を流通するガスの圧力を検出する圧力測定装置６と、前記ガス孔１２の周囲に配設した弾性材からなるシール材４とを具備した。【選択図】      図１
2007071081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルの圧損測定用ガスのガス源と、前記ガスが流通するガス孔が形成されたサンプルホルダーと、前記ガス源と前記ガス孔とを接続するガス管と、前記ガスの流量を検出する流量測定装置と、前記ガス孔を流通するガスの圧力を検出する圧力測定装置と、前記ガス孔の周囲に配設した弾性材からなるシール材とを具備したことを特徴とするセラミックスハニカムフィルターの圧損測定装置。
【請求項２】
前記ガス孔の開口面積は、前記サンプルのハニカム端面の面積より小さい請求項１に記載のセラミックスハニカムフィルターの圧損測定装置。
【請求項３】
前記ガス孔の周囲に、前記シール材のストッパを、前記サンプルホルダーから突出させて設けた請求項１又は２に記載のセラミックスハニカムフィルターの圧損測定装置。
【請求項４】
前記サンプルのハニカム端面を、前記シール材を介して前記サンプルホルダーに押し付けて該サンプルを保持する請求項１〜３のいずれかに記載の圧損測定装置を用いたセラミックスハニカムフィルターの圧損測定方法。
【請求項５】
前記サンプルのハニカム端面に対する前記ガス孔の位置を変えて測定を行う請求項２に記載の圧損測定装置を用いたセラミックスハニカムフィルターの圧損測定方法。
【請求項６】
前記サンプルの前記シール材押し付け部分以外は、大気に露出した状態で測定を行う請求項４又は５に記載のセラミックスハニカムフィルターの圧損測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックスハニカムフィルターの圧損測定装置およびその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
主にディーゼルエンジンから排出される排ガスには未燃カーボンやＳＯＦ（可溶有機成分）などの未燃成分（スート）が含まれ、近年その有害性が指摘されてきた。このため、環境規制が近年厳しくなり、ディーゼルエンジン車には排出基準が設けられるようになった。この未燃成分を減らす方法として、エンジンの燃料改善に加えて主にセラミックス製フィルターを排気管内部に設置し、未燃成分を物理的に除去する方法が一般に採用されてきている。このセラミックスフィルターはディーゼルパーティキュレートフィルター（ＤＰＦ）と呼ばれ、一般にはハニカム形状で、複数のガス流路を上流と下流側で互い違いに封止することによりフィルター機能を付与させている。ＤＰＦはそれを構成する材質の特性から、円筒状の一体品の場合と、より耐久性を向上させた分割品（セグメント）を接着した接合品が用いられている。
【０００３】
従来、このセラミックスハニカムフィルターの圧損を計測する方法としては、フィルターの外面を配管内にシールして配置し、所定量のガスを流したときのＤＰＦ上流と下流の圧力差を測定している。（非特許文献１参照）
【０００４】
図４に従来の圧損計測の方法を示す。
円筒状のサンプル２７は、蓋付きのサンプルホルダー２３内に装填される。シール材２５はサンプル２７とサンプルホルダー２３間のシールとサンプルホルダー２３とその蓋２４の間のシールの二種が必要になる。
【０００５】
リークがあると、サンプル２７を通過しない空気が計測されるため、真の圧損値に比べ低い圧損値が計測されることになる。したがって、正確な計測を行うにはサンプル２７とシール材２５，２６が密着した状態にしなければならないが、リークの有無を外部から確認しづらい。また、サンプル２７の大きさが異なるとその都度適正なシール性を得るためにシール材を交換するなどの調整が必要になる。また、サンプル２７の大きさが異なる場合は、単位体積あたり或いは単位ろ過面積あたりの空気量を合わせる必要があり、その都度サンプル２７の大きさを測定した上で空気量を調整する必要がある。
【０００６】
従来の圧損測定装置は、前述のようにフィルターを測定の都度、配管内のホルダーにセットする、あるいはフィルターの外周をシールしながらセットすることが求められ、手間がかかった。また、一般にはそのシールは、ゴムやスポンジなどの有機性シール材を用いるが、配管内に収納されるため、シールが確実になされているか目視で確認することができず、シールが不完全の場合には、シール部からのガスのリークによって圧損の測定結果に誤差が含まれることがあった。特に角柱状のセグメントの場合、円筒状の一体品に比較してシールすることが難しく、リークすることが多かった。さらにシールは、前述のようにフィルター外面と配管内面の間のシールと、フィルターを配管内に出し入れするための配管内外のシールの両方を行うことが求められ、構造的に難しい。
【０００７】
さらに、特に製造過程において、圧損の確認を品質管理の手段として実施する場合、セグメント或いは一体品の寸法が製造条件のばらつきや製造の都合により変化することがあり、その場合は、寸法の異なるサンプル間の比較のためにはサンプルの単位体積あたりの流量、或いは単位ろ過面積あたりの流量など、すなわち単位流量を一致させる必要があり、サンプルの大きさをあらかじめ測定した後に流量を計算する必要があり手間がかかった。
【０００８】
さらに、セラミックスフィルターはその製造方法から、場所による不均一が生じやすく、サンプルの場所による圧力損失のばらつきも多い。従来技術の場合、サンプルの場所による圧損の違いは測定できず、全体平均としての圧損が得られるのみであった。
【０００９】
【非特許文献１】N. Taoka, et, al. “Effect of SiC-DPF with High Cell Density for Pressure Loss and Regeneration “SAE Paper 2001-01-0191
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、これらの従来技術の問題点を解決しようとするもので、サンプルのセットを簡便にすることにあり、他の目的はシールの不確実性による誤差を減らすことにあり、また他の目的は、サンプルの大きさによる流量設定の手間を軽減することにあり、さらに他の目的は、サンプルの場所による圧損の値を測定することによってサンプルの場所による品質のばらつきを把握できるようにすることにある。
【００１１】
したがって、本発明は簡単な構成でシール性を確実にし、容易に確実にサンプルの圧損を測定可能なセラミックスハニカムフィルターの圧損測定方法及び測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、サンプルの圧損測定用ガスのガス源と、前記ガスが流通するガス孔が形成されたサンプルホルダーと、前記ガス源と前記ガス孔とを接続するガス管と、前記ガスの流量を検出する流量測定装置と、前記ガス孔を流通するガスの圧力を検出する圧力測定装置と、前記ガス孔の周囲に配設した弾性材からなるシール材とを具備したことを特徴とするセラミックスハニカムフィルターの圧損測定装置を提供する。
【００１３】
請求項２の発明は、前記ガス孔の開口面積は、前記サンプルのハニカム端面の面積より小さいことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、前記ガス孔の周囲に、前記シール材のストッパを、前記サンプルホルダーから突出させて設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、前記サンプルのハニカム端面を、前記シール材を介して前記サンプルホルダーに押し付けて該サンプルを保持することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、前記サンプルのハニカム端面に対する前記ガス孔の位置を変えて測定を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、前記サンプルの前記シール材押し付け部分以外は、大気に露出した状態で測定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、サンプルを簡便にセットできる、すなわち簡便に圧損を測定することができる。またサンプルのホルダーへのセットの際、目視確認できるので確実にシールすることができ、測定の精度を上げることができる。またガスが流れる範囲は、シール材により隔てられた部分であるため、予め範囲は規定できる。すなわち流量は一定値を流せばよく、あらかじめサンプルの大きさを計測した上で、流量を設定する必要がなく、簡便に測定ができる。また、測定するサンプルの範囲をサンプルの面積に対して予め狭くしておけば、同一サンプルの中で異なる位置での圧損測定をすることができ、サンプルの場所による圧損のばらつきを測定することができる。また、サンプルの外側を配管内にセットする必要がなく、サンプルホルダーとサンプルを押し付けることにより測定が開始できるので、設備が簡便で小型にすることができ、機器の製作費用を大幅に削減することができる。またサンプルホルダーが小型であるため、フィルターの設置場所など現場でも簡便に圧損を計測することができる。
【００１９】
請求項１の発明によれば、サンプルホルダーにシール材を介してサンプルを取付けるため、簡単な構成で容易にサンプルを測定装置に装着できる。また、サンプルに対するガス供給部は、サンプルホルダーのガス孔部分のみであるため、このガス孔周囲をシール材で囲むことにより確実なシールができる。また、サンプルの大きさにかかわらず、ガス孔を通して一定流量のガスを流せばよいため、サンプルの大きさに応じて流量を設定する必要がなくなり、容易に測定可能になる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、前記ガス孔の開口面積がハニカム端面の面積より小さいため、ハニカム端面内でガス孔の位置を変えることにより、サンプルの場所による品質のばらつきを容易に判別できる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、サンプルをサンプルホルダーに押し付けたときに、ガス孔内部方向へのシール材の弾性変形がストッパにより規制されるため、ガス孔の開口面積は常に一定に保たれ、測定の信頼性が高まる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、ハニカム端面をサンプルホルダー側に押圧してサンプルを保持するだけで簡単にサンプルをセットできる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、ハニカム端面に対するガス孔の位置を変えてガスを流して測定することにより、サンプルの局部的な品質を容易に識別できる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、ガス孔周囲以外はシールの必要がないため、サンプルのセットが簡単にできるとともに、シール性が確実になり、またシールの確認も容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のガス源としては、一般にはブロアーやコンプレッサで昇圧した空気を用いるが、ボンベなどによる空気或いは窒素などのガスでもかまわない。ガス源とサンプルホルダーの接続する配管はいわゆるガス管でもよく、またフレキシブルなホースなどでもよい。ガスの流量を測る手段としては配管の途中に、オリフィスやノズル或いは流量検定された通気抵抗を持つワイヤーメッシュなどの抵抗体による流量計或いは、電磁流量計などのものでもかまわない。これらの流量計で測定される流量を定められた流量に制御するために配管内にバルブを設け調整する。また一定流量を流すための装置として、いわゆるマスフローコントローラーを用いれば、ガス源の条件が多少変動しても一定流量を流すことができ簡便である。
【００２６】
さらにサンプルホルダーは測定するサンプルの形状や用途により決定されるが、ＤＰＦの場合は、一般に平面の押し当て面を持ち、その中央に前記配管によるガス孔が形成されているものがよい。押し当てる範囲を規定し、外部へのリークを防ぐために、該ガス孔の周囲にはスポンジやゴムによるシール材を貼り付ける。シール材の厚みは、薄すぎるとサンプルの面粗さを吸収することができずガスがリークする可能性があり、またあまり厚すぎると圧着したときにシール材がつぶれ、ガスが流れる範囲が狭められるおそれがあるので、一般には０．５ｍｍから１０ｍｍ程度、好ましくは１ｍｍから３ｍｍがよい。また、サンプルの測定面は必ずしも平面とは限らない。
【００２７】
例えば、円筒状のフィルターの外面から部分的な圧損を測る場合には、その局面に合わせてサンプルホルダーおよびシール材を製作すればよい。ガス圧を測定する方法としては、サンプルホルダーに接続する配管に圧力を測定するための測定座を分岐し、そこからマノメーターやブルドン式圧力計などの圧力計をつなげればよい。
【００２８】
サンプルホルダーは定置させてもよく、或いは手持ちできるようにすれば固定された大きなサンプルホルダーを押し付けて任意の場所の圧損を計測することができるので、フィルターの設置現場でも手軽に圧損を計測することができる。
【００２９】
圧損測定の手順は、まず予め規定された流量のガスを流し、シール面にセラミックスフィルターの測定面を押し付ける。ハニカム状のセラミックスフィルターでは、交互に封止したセルの開口面（ハニカム端面）に押し付ける。フィルターの通過圧損により通過流量が減少し設定値より下回ることがあるので、改めて流量を規定流量流す操作を行う。マスフローコントローラーや予め一定流量を流すように流量制御されている場合はこの必要はない。押し付けた状態でシール面からガスがリークしていないかどうか音や気流で確認の上、圧力を計測する。圧力は一般的にはマノメータやブルドン管式などの直読式、又はひずみゲージ式など電気的に圧力が変換されて表示されるものを用いる。圧損値が安定してところで圧損値を読取る。
【００３０】
以下に本発明の実施例を説明する。
図１に本発明の実施例の全体構成を示す。
サンプルホルダー３に設置されたシール材４にサンプル５を押し付け、マスフローコントローラー２で規定された空気量を流すことにより、シール材４により規定されるサンプル５の面積に所定量の空気が流れる。このときの圧損をマノメータ６により計測することができる。
【００３１】
セラミックスハニカムフィルターからなるサンプル５は両端にハニカム端面５Ａ，５Ｂを有し、一方のハニカム端面５Ａがシール材４を介してサンプルホルダー３上に装着される。サンプルホルダー３上には、位置決めストッパ９が設けられる。位置決めストッパ９は、例えば平面視でＶ字状または直角屈曲形状に形成され、円柱状または四角柱状のサンプルを押し当てて位置決めする。
セラミックスハニカムフィルターは、例えばＳｉ３Ｎ４，ＳｉＣあるいはコージライトなどの焼結体により形成される。
【００３２】
図２に本発明によるサンプルホルダーとサンプルの関係をより詳細に説明する。サンプル５は、本例では一辺５７ｍｍ、長さ１５２ｍｍの四角柱のハニカム構造である。ハニカムが開口する面（ハニカム端面）は、連通するセルの片方を目封じ１４で封止し、その隣のセルは、セルの長手方向で逆側の開口部を封止している。サンプルホルダーは内径約２５ｍｍの鉄製のガス管１０に外径約８０ｍｍのフランジ（円板）を取付けたものである。フランジの配管側に差圧を計るための分岐管１３を取付けてあり、差圧計（マノメーター）に樹脂製ホース（不図示）で接続されている。シール材４は独立気泡の弾力性のあるゴム製スポンジであり、内径２４．５ｍｍ、外径４０ｍｍ、厚みは３ｍｍである。サンプルを手で保持しシール材４に押し付ける。測定時には、マスフローコントローラー２から１１．８ｍ３／ｈの空気を送風することにより、気流Ｆで示すように軸方向に流れた空気が壁面を通過し隣接するセルに流れ、ハニカム反対側から流出する。
【００３３】
サンプルホルダー３の中央部にガス孔１２が形成され、このガス孔１２を通してガス管１０が固着される。ガス管１０の上端部はサンプルホルダー３の上面に突出して、シール材４に対するストッパ１１を形成する。このストッパ１１により、サンプル５をサンプルホルダー３側に押し付けたときに、ガス孔１２の内部方向へのシール材４の弾性変形が規制される。したがって、ガス孔１２の開口面積は常に一定に保たれる。
【００３４】
図３は本発明の測定方法を示す。
サンプル５に対する測定部（ガス孔１２を通してガスを吹付ける部分）をＣ０〜Ｃ５まで移動させて、それぞれ圧力を測定する。これにより、（Ｂ）に示すように、場所による局所的な品質のばらつきが判別できる。
【００３５】
このように、本発明によれば計測位置による圧損のばらつき、すなわち品質のばらつきを調べることができる。実施例の装置により、直径１４３．６ｍｍ、長さ１５２ｍｍのハニカムによるセラミックスフィルターの圧損を計測した。計測の範囲は、φ２６ｍｍで、中心を計測した場合と中心から１０ｍｍずつ外周に向かって測定位置をずらした場合のそれぞれの圧損をしめす。この結果、このセラミックスフィルターの場合、外周側に行くにしたがって徐々に圧損が上昇する傾向が読み取れた。これにより、セラミックスフィルターの場所による性能の不均一性が明らかになった。このような事例のように、場所による圧損の違いを調べたい場合は、測定の範囲を小さくすればよい。逆にその必要がない場合は、測定の範囲を大きくすることにより、ほぼ全体を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ＤＰＦ製造時に製品の品質を検査するための測定手段として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例の全体構成図。
【図２】本発明の実施例の要部構成図。
【図３】本発明に係る測定方法の説明図。
【図４】従来の圧損測定装置の構成図。
【符号の説明】
【００３８】
１：減圧弁、２：マスフローコントローラ、３：サンプルホルダー、４：シール材、５：サンプル、５Ａ，５Ｂ：ハニカム端面、６：差圧計、９：位置決めストッパ、１０：ガス管、１１：ストッパ、１２：ガス孔、１３：分岐管、１４：目封じ。
【図１】
2007071081.tif 000003
【図２】
2007071081.tif 000004
【図３】
2007071081.tif 000005
【図４】
2007071081.tif 000006