(57)【要約】【課題】短時間での検査が可能な、ハニカムフィルタの欠陥を検査する方法、及び、ハニカムフィルタの欠陥の検査装置を提供する。【解決手段】一端面１００ｂから他端面１００ｔに向かう複数の流路１１０を形成する隔壁１１２、及び、複数の流路１１０のいずれか一端を閉鎖する封口部１１４を有するハニカムフィルタ１００の一端面１００ｂにガスを供給する工程と、ハニカムフィルタ１００の他端面１００ｔから排出されるガスを、他端面１００ｔと対向するように配置され、かつ、加熱された、ガス受け部材１０に供給する工程と、ガス受け部材１０の温度分布を測定する工程と、を備えるハニカムフィルタの欠陥の検査方法である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁、及び、前記各流路のいずれか一端を閉鎖する封口部を有するハニカムフィルタの前記一端面にガスを供給する工程と、
前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスを、前記他端面と対向するように配置され、かつ、加熱された、ガス受け部材に供給する工程と、
前記ガス受け部材の温度分布を測定する工程と、を備えるハニカムフィルタの欠陥の検査方法。
【請求項２】
前記ガス受け部材の温度分布を赤外線カメラにより測定する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガス受け部材は複数の孔を有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ガス受け部材は、金属網、金属多孔板、又は、金属多孔質板である請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
ハニカムフィルタの一端面に供給するガスは５０℃以下のガスである請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁、及び、前記各流路のいずれか一端を閉鎖する封口部を有するハニカムフィルタの一端面にガスを供給する供給部と、
前記ハニカムフィルタの他端面と対向するように配置されたガス受け部材と、
前記ガス受け部材を加熱するヒータと、
前記ガス受け部材の温度分布を測定する温度測定部と、を備えるハニカムフィルタの欠陥の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカムフィルタの欠陥の検査方法、及び、ハニカムフィルタの欠陥の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルパティキュレートフィルタとして用いられるハニカムフィルタの欠陥検査方法が知られている。例えば、特許文献１には、１４０℃程度の高温のガス流をハニカムフィルタの入口端面に供給し、ハニカムフィルタの出口端面の温度を赤外線カメラで測定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５８１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、以下のような問題点があった。すなわち、ハニカムフィルタはセラミクス製であるので熱伝導性が悪く、入口端面にガスを供給し始めてからハニカムフィルタの出口端面の温度が変化するまでに数十秒以上の時間を要してしまう。さらに、測定後にハニカムフィルタが高温になっているため、後工程を行う前に加熱されたハニカムフィルタを冷却するための時間も長時間必要となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、短時間での検査が可能な、ハニカムフィルタの欠陥を検査する方法、及び、ハニカムフィルタの欠陥の検査装置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】
【０００６】
本発明に係るハニカムフィルタの欠陥の検査方法は、
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁、及び、前記各流路のいずれか一端を閉鎖する封口部を有するハニカムフィルタの前記一端面にガスを供給する工程と、
前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスを、前記他端面と対向するように配置され、かつ、加熱された、ガス受け部材に供給する工程と、
前記ガス受け部材の温度分布を測定する工程と、を備える。
【０００７】
本発明に係るハニカムフィルタの欠陥の検査装置は、
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁、及び、前記各流路のいずれか一端を閉鎖する封口部を有するハニカムフィルタの一端面にガスを供給する供給部と、
前記ハニカムフィルタの他端面と対向するように配置されたガス受け部材と、
前記ガス受け部材を加熱するヒータと、
前記ガス受け部材の温度分布を測定する温度測定部と、を備える。
【０００８】
本発明によれば、隔壁欠損等の欠陥部位がある流路からは、他の正常部位にくらべて多量のガスが流出するため、ガス受け部材の内、当該部位に対向する部分の温度が他の部分に比べて下がる。従って、ガス受け部材の温度低下部を検知することによって、ハニカムフィルタの欠陥を迅速に測定することができ、ハニカムフィルタが不必要に加熱されることもない。
【０００９】
ここで、前記ガス受け部材の温度分布を赤外線カメラにより測定することが好ましい。これによれば、温度分布を簡単に測定できる。
【００１０】
また、前記ガス受け部材は、ガスを透過させるべく複数の孔を有することが好ましく、特に、金属網、金属多孔板、又は、金属多孔質板であることが好ましい。
【００１１】
また、ハニカムフィルタの一端面に供給するガスは５０℃以下のガスであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、短時間での検査が可能な、ハニカムフィルタの欠陥を検査する方法、及び、ハニカムフィルタの欠陥の検査装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１の（ａ）は検査対象となるハニカムフィルタ１００の斜視図、図１の（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視図である。
【図２】図２は、ハニカムフィルタ１００の欠陥の検査装置４００の概略断面図である。
【図３】図３は、図２の装置４００のガス流検知部５０の一形態を示す上面図である。
【図４】図４は、図２の装置４００のガス流検知部５０の他の形態を示す上面図である。
【図５】図５は、図２の装置４００のガス流検知部５０の他の形態を示す上面図である。
【図６】図６の（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図２の装置４００の赤外線カメラが測定したガス受け部材の温度分布画像の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して、発明の実施形態について説明する。まず、本実施形態で検査対象となるハニカムフィルタ１００について説明する。このハニカムフィルタ１００は、例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタとして用いることのできるものである。
【００１５】
本実施形態において対象となるハニカムフィルタ１００は、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、一端面１００ｂから他端面１００ｔに向かい互いに平行に伸びる複数の流路１１０を形成する隔壁１１２、及び、複数の流路１１０の内の一部の一端（図１の（ｂ）の左端）、及び、複数の流路１１０の内の残部の他端（図１の（ｂ）の右端）を閉鎖する封口部１１４を有する円柱体である。
【００１６】
ハニカムフィルタ１００の流路１１０が延びる方向の長さは特に限定されないが、例えば、３０〜５００ｍｍとすることができる。また、ハニカムフィルタ１００の外径も特に限定されないが、例えば、３０〜５００ｍｍとすることできる。流路１１０の断面のサイズは、例えば、正方形の場合一辺０．５〜２．５ｍｍとすることができる。隔壁１１２の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍとすることができる。
【００１７】
ハニカムフィルタ１００の隔壁１１２の材質は、多孔性セラミクス（焼成体）である。セラミクスは特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、コーディエライト、ガラス、チタン酸アルミニウム等の酸化物、シリコンカーバイド、窒化珪素、金属等が挙げられる。なお、チタン酸アルミニウムは、さらに、マグネシウム及び／又はケイ素を含むことができる。
【００１８】
封口部１１４の材質としては、ハニカムフィルタ１００と同様のセラミクス材料を用いることができる。上述の「複数の流路１１０のうちの一部」と「複数の流路１１０のうちの残部」とは、好ましくは、図１の（ａ）に示すように、それぞれ、端面側から見て行列状に配列された複数の流路の内の、縦方向及び横方向それぞれ１つおきに選択された流路の組合せである。
【００１９】
図１の（ｂ）に示すように、このようなハニカムフィルタ１００に対して流路１１０の左端から供給されたガスは、隔壁１１２を通過して隣の流路１１０に到達し、流路１１０の右端から排出される。このとき、流入したガス中の粒子が、隔壁１１２によって除去されてフィルタとして機能する。
【００２０】
このようなハニカムフィルタ１００は例えば以下のようにして製造することができる。
【００２１】
まず、無機化合物源粉末と、有機バインダと、造孔剤と、溶媒と、必要に応じて添加される添加物を用意する。そして、これらを混練機等により混合して原料混合物を得、得られた原料混合物を隔壁の形状に対応する出口開口を有する押出機から押し出し、所望の長さに切断後、公知の方法で乾燥することにより、グリーンハニカム成形体を得る。そして、グリーンハニカム成形体の流路の端部を公知の方法によって封口材で封口してから焼成する、または、グリーンハニカム成形体を焼成してから公知の方法によって流路の端部を封口すればよい。
【００２２】
続いて、図２及び図３を参照して、ハニカムフィルタ１００の検査装置について説明する。
【００２３】
この検査装置４００は、空気を提供するブロア１４、ブロア１４から供給される空気をハニカムフィルタ１００の一端面（以下、下端面と呼ぶことがある）１００ｂに導く空気供給部５６と、ガス流検知部５０、赤外線カメラ２２０と、を備える。
【００２４】
空気供給部５６は、ブロア１４に接続された配管５４、配管５４の先端に接続されたフィルタ接続部５３を有している。フィルタ接続部５３は、ハニカムフィルタ１００の下端部を外側から包囲してシールする筒状シール部５１と、下端面１００ｂと対向する部分に空間Ｖを形成する空間形成部５２とを有する。ハニカムフィルタ１００に対して供給する空気の流量は特に限定されないが、例えば、１００〜５００Ｌ／ｍｉｎとすることができる。流入側の流路の開口面における平均線速度が、０．０１〜１０ｍ／ｓとなるようにすることができる。
【００２５】
ガス流検知部５０は、ガス受け部材１０、ガス受け部材１０を平面状態に保持する枠部材２０、及び、ガス受け部材１０を加熱するヒータ３０を有する。
【００２６】
ガス流検知部５０は、ガス受け部材１０が、ハニカムフィルタ１００の他端面（以下、上端面と呼ぶことがある）１００ｔと対向する位置に配置され、上端面１００ｔから排出されるガスがガス受け部材１０に当たるように、ハニカムフィルタ１００に対して保持されている。ガス受け部材１０と、ハニカムフィルタ１００の上端面１００ｔとの距離は特に限定されないが、欠陥検出精度を高めるべく、１〜５０ｍｍとすることが好ましい。
【００２７】
ガス受け部材１０の材料は、熱伝導性に優れることが好ましく、ステンレス、真鍮等の金属が好ましい。
ガス受け部材１０は、ガスを通過可能とさせるべく、複数の孔を有することが好ましい。ガス受け部材１０の孔は、ガス受け部材１０の孔でない部分が、ハニカムフィルタ１００の他端面１００ｔに開放された各流路１１０の開口と対向していることが好ましい。
【００２８】
具体的には、ガス受け部材１０として、金属網、金属多孔板、金属多孔質板が好ましいい。金属網とは、金属ワイヤを編んだものであり、ワイヤ間に所定の大きさの複数の開口（目）を有する。開口率は、例えば、２０〜８０％である。例えば、図３に示すように、縦ワイヤ１１ａ及び横ワイヤ１１ｂとを編んだ金属網１１を使用することができる。金属網の目開きは、例えば、３７〜２８３０μｍとすることができる。メッシュ数で言えば、４００メッシュ〜７メッシュとすることができる。
【００２９】
金属網１１を用いる場合には、図３に示すように、縦ワイヤ１１ａと横ワイヤ１１ｂとの交点１１ｃが、それぞれ開放されている流路１１０と対向して配置されることが好ましい。なお、網の交点１１ｃが、封口部１１４と対向する必要はない。また、開放されている流路１１０以外の部分と交点１１ｃが対向していてもかまわない。
【００３０】
金属多孔板とは、金属板に、表裏を直線的に貫く複数の貫通孔が、正方配列や、千鳥配列等により形成された板であり、パンチング、エッチング、エレクトロフォーミング等の方法により貫通孔を形成できる。貫通孔の径は、０．１〜２．５ｍｍとすることができる。開口率は、例えば、２０〜８０％である。貫通孔の形状、大きさ、および、配置は、図４に示すように、少なくとも、開放されている流路１１０と対向する部分に、それぞれ貫通孔ではない部分１２ｃが位置するようにすることが好ましい。本実施例では、流路の１１０の開口の形状及び大きさと同じ貫通孔１２ａが、流路１１０のピッチと同じピッチで配置されている。
【００３１】
金属多孔質板とは、図５に示すように、表裏を連通する複数の細孔１３ａが形成されたスポンジ状の金属板であり、発泡金属板とも呼ばれる。細孔の径は、例えば、１〜１００μｍとすることができる。気孔率は、１０〜９９％が好ましい。
【００３２】
なお、図３や図４とは異なり、金属網の開口や金属多孔板の貫通孔の径、及びこれらのピッチが、ハニカムフィルタの流路の径やピッチよりも十分小さく、これによってハニカムフィルタ１００の開放された流路１１０それぞれと対向して、ガス受け部材１０の複数の開口や貫通孔が配置される態様も可能である。
【００３３】
ハニカムフィルタ１００の流路の断面形状や、ガス受け部材１０の孔の断面形状が円でない場合には、径とは、断面積を円に換算した径で定義できる。
【００３４】
ガス受け部材１０の厚みは特に限定されないが、例えば、０．０１〜３０ｍｍ程度とすることができる。
【００３５】
ガス受け部材１０の外形形状は、ハニカムフィルタ１００の上端面を覆うことができる大きさであれば特に限定されず、円形、矩形等特に制限されない。本実施形態では、図３〜５に示すように円形としている。
【００３６】
枠部材２０は、ガス受け部材１０を保持できれば形状や構造は特に限定されない。特に図２、３等に示すように、ガス受け部材１０の外周部を挟むように配置されたリング状であることが好ましい。枠部材２０は、ヒータからの熱をガス受け部材１０に良好に伝えるべく、金属製であることが好ましい。
【００３７】
ヒータ３０は、枠部材２０の外周を取り囲むように配置されている。ヒータ３０の種類は特に限定されず、リボンヒータ、フレキシブルヒータ等の電力制御により容易に加熱量や温度制御可能なヒータが好ましい。ヒータ３０は、ガス受け部材１０を均一に所定の温度に維持するように配置、制御を行うことが好ましい。
【００３８】
赤外線カメラ（温度測定部）２２０は、ガス受け部材１０の上面に対向配置され、ガス受け部材１０から出射する赤外線の強さを検知し、ガス受け部材１０の温度分布画像を取得する。このような赤外線カメラは、サーモグラフィー装置とも呼ばれる。赤外線カメラ２２０には、画像処理を行うコンピュータ２３０が接続されている。コンピュータ２３０は、赤外線カメラ２２０が撮影した画像を画像解析し、温度が相対的に低い部分を検出する。例えば、画像から所定のしきい値に比べて温度が低い部分を抽出し、この部分を欠陥がある場所とすればよい。コンピュータは、必要に応じて、この部分の座標を取得し、出力する。
【００３９】
続いて、上述の検査装置４００を使用したハニカムフィルタ１００の検査方法について説明する。
【００４０】
ここでは、一例として、図２に示すように、ハニカムフィルタ１００の隔壁１１２には、欠陥として、上端が封口された流路１１０ｘと、下端が封口された流路１１０ｙとを連通させる孔ｈがあるものとする。
【００４１】
まず、フィルタ接続部５３をハニカムフィルタ１００の下部に装着する。また、ヒータ３０を駆動して、ガス受け部材１０を加熱する。加熱温度は特に限定されないが、１００〜５００℃とすることが好ましく、２００〜４００℃とすることが好ましい。このとき、ハニカムフィルタ１００の上端面１００ｔの近傍においては、雰囲気ガスの流れが殆ど無い状態、例えば、流速１ｍ／ｓ以下としておくことが好ましい。また、実験の容易さから、雰囲気ガスの温度は０〜３０℃であることが好ましい。雰囲気ガスは空気であることが好ましい。
【００４２】
次に、ブロア１４を駆動して、常温の空気を、空気供給部５６を介してハニカムフィルタ１００の下端面１００ｂに供給する（供給工程）。供給する空気の温度は０〜５０℃であることが好ましく、０〜３０℃であることがより好ましい。
【００４３】
これにより、ハニカムフィルタ１００の上端面１００ｔからガスが流出する。そして、流路１１０間に図２に示すような孔ｈが存在する場合、流路１１０ｘ、孔ｈ、及び、流路１１０ｙによって上端面１００ｔと下端面１００ｂとを結ぶ直通流路が形成されるため、矢印Ｇに示すように、当該欠陥がある流路１１０ｙの上端から、空気が他の流路１１０に比べて高い流量や流速で集中的に流出する。封口部１１４が欠落している場合や、封口部１１４と流路１１０との間に隙間が生じている等の欠陥がある場合も同様に空気が集中的に流出する。
【００４４】
そして、ハニカムフィルタ１００の上端面１００ｔから流出するガスはガス受け部材１０を通過して流れることとなるが、ガス受け部材１０におけるガスの流量や流速の高い部分の温度が他の部分に比べて強く冷却されることになる。これによって、ガス受け部材１０に温度ムラができることとなる。そしてこの温度ムラを、赤外線カメラ２２０によって検出することができる（温度分布検出工程）。
【００４５】
このとき、図６の（ａ）に示すように、ハニカムフィルタ１００に欠陥がない場合には、赤外線カメラの画像において、ガス受け部材１０に対応する領域Ａに温度ムラはほとんど見られないが、ハニカムフィルタ１００に孔ｈがある場合には、図６の（ｂ）に示すように、ガス受け部材１０に対応する領域Ａ中に、温度の低い領域Ｂが観察され、したがって、欠陥の有無及びその場所の特定が可能となる。欠陥の有無の判定や場所の特定は、コンピュータ２３０により公知の画像処理方法を用いて自動化することもできる。なお、図６では、色が濃いほど温度が高いことを示す。
【００４６】
本発明によれば、欠陥がある流路では、正常な流路に比べてガスの量が増えるので、ガス受け部材１０が他の部分に比べて強く冷却されガス受け部材に温度ムラを生じる。そして、ガス受け部材の温度分布を検出することにより、流路の欠陥の有無や場所を容易に検出できる。また、ハニカムフィルタ１００を加熱する必要がなく、ハニカムフィルタ１００を検査後に冷却する必要もないので、検査を迅速に行える。
【００４７】
さらに、ガス受け部材１０として金属を用いると、熱伝導性が高いので、ガス受け部材１０の加熱を迅速に行える上に、ハニカムフィルタ１００の欠陥部位に基づくガス受け部材１０の冷却も迅速に行われる。したがって、より迅速な検査が可能である。
【００４８】
また、ガス受け部材１０として、複数の穴が開いた板を用いると、ガスを透過させることができるので、欠陥部位の位置検出精度も向上する。
【００４９】
本発明は上記実施形態に限定されずさまざまな変形態様が可能である。
例えば、上記実施形態では、ハニカムフィルタ１００に供給するガスは空気であるが空気以外のガス、例えば、窒素等を用いても実施可能である。
【００５０】
また、ガス受け部材１０として、金属ワイヤを編んだ網でなく、一方向に互いに平行に延びるワイヤ群の上に、他方向に互いに平行に延びるワイヤ群を重ねて配置したものや、一方向に互いに平行に延びるワイヤ群のみを有する物でも実施は可能である。
【００５１】
また、上記実施形態では、ガス受け部材１０として、複数の穴が開いた部材を用いているが、穴の開いていない板を用いても実施は可能である。
【００５２】
また、ガス受け部材１０が十分な強度を有する場合などには、枠部材２０を使用しなくてもよい。
【００５３】
また、ヒータ３０は、枠部材２０を介してではなく、直接ガス受け部材１０に接触してガス受け部材を加熱してもよい。また、例えば、網のワイヤ自体に通電してこれを加熱するヒータを用いることも可能である。
【００５４】
また、上記実施形態では、赤外線カメラによりガス受け部材の温度分布を非接触に測定しているが、例えば、熱電対等の温度センサをガス受け部材に配置して温度分布を測定しても実施は可能である。
【００５５】
また、上記実施形態では、ガス受け部材１０を所定温度に加熱してから、ガス受け部材１０にハニカムフィルタ１００からのガスを当てているが、これに限定されず、ハニカムフィルタ１００からのガスをガス受け部材１０に当てている状態で、ガス受け部材１０の加熱を初めても実施は可能であり、これらを同時に開始しても実施は可能である。
【００５６】
また、上記実施形態では、ハニカムフィルタは、隔壁が多孔質である焼成体であるが、焼成前でありかつ封口済みの非多孔質のグリーン体でも実施は可能である。この場合、欠陥の無い流路からのガスの流出は無い。
【００５７】
また、上記実施形態では、雰囲気ガスが空気であるが、他のガスを雰囲気ガスとしてもよいことは言うまでも無い。
【００５８】
また、上記実施形態では、ハニカムフィルタ１００の流路１１０が上下方向に配置されているが、水平方向等、いずれの方向を向いても実施可能である。
【００５９】
また、上記実施形態では、流路１１０の断面形状は、略正方形であるがこれに限定されず、矩形、円形、楕円形、３角形、６角形、８角形等にすることができる。また、流路１１０には、径の異なるもの、断面形状の異なるものが混在してもよい。また、流路の配置も、図１では正方形配置であるが、これに限定されず、断面において流路の中心軸が正三角形の頂点に配置される正三角形配置、千鳥配置等にすることができる。さらに、ハニカムフィルタの外形も、円柱に限られず、例えば３角柱、４角柱、６角柱、８角柱等とすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…ガス受け部材、１１…金属網、１２…金属多孔板、１３…金属多孔質板、３０…ヒータ、５３…供給部、１００…ハニカムフィルタ、１００ｔ…ハニカムフィルタの他端面、１００ｂ…ハニカムフィルタの一端面、１１０…流路、１１２…隔壁、１１４…封口部、２２０…赤外線カメラ（温度測定部）、４００…検査装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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