(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体吹き込み部と、検査用粉体を収納するための粉体収納部と、検査を行う多孔質セラミック部材を装着するためのセラミック部材装着部と、気体中に混入した粉体を検出するための検出部とを備え、更に、検査時に、前記気体吹き込み部から吹き込まれた気体を前記粉体収納部を通過させ、これにより前記検査用粉体を前記気体とともに前記セラミック部材装着部に装着された多孔質セラミック部材に導くとともに、前記セラミック部材装着部の他端から排出された気体を検出部に導くための配管と、検査終了後に、前記気体吹き込み部から吹き込まれた気体を前記セラミック部材装着部の前記他端に導き、前記多孔質セラミック部材に捕捉された前記検査用粉体を気体とともに粉体収納部に戻すための配管とを備えていることを特徴とする多孔質セラミック部材のピンホール検査装置。
【請求項２】
前記検査用粉体は、前記多孔質セラミック部材に形成された気孔を通過せず、かつ、回収可能な大きさの粉体である請求項１記載の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置。
【請求項３】
前記粉体の粒径は、５０〜６０μｍである請求項１又は２記載の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質セラミック部材隔壁のピンホールの検出を行うための検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バス、トラック等の車両や建設機械等の内燃機関から排出される排気ガス中に含有されるパティキュレートが環境や人体に害を及ぼすことが最近問題となっている。
この排気ガスを多孔質セラミックを通過させることにより、排気ガス中のパティキュレートを捕集して排気ガスを浄化するセラミックフィルタが種々提案されている。
【０００３】
多孔質セラミック部材１０は、長手方向に多数の貫通孔１１が並設され、貫通孔１１同士を隔てる隔壁１３がフィルタとして機能するようになっている。
即ち、図１（ｂ）に示すように多孔質セラミック部材１０に形成された貫通孔１１は、排気ガスの入口側又は出口側の端部のいずれかが充填材１２により目封じされ、一の貫通孔１１に流入した排気ガスは、必ず貫通孔１１を隔てる隔壁１３を通過した後、他の貫通孔１１から流出するようになっており、排気ガスがこの隔壁１３を通過する際、パティキュレートが隔壁１３部分で捕捉され、排気ガスが浄化される。
このとき、隔壁１３にピンホール１４が存在すると、パティキュレートがピンホール１４を通過してしまい、このような多孔質セラミック部材１０を用いたセラミックフィルタでは、充分に排気ガスを浄化することができない。
【０００４】
そのため、セラミックフィルタを製造する前に、隔壁１３にピンホール１４が存在しないことを確認しなければならない。
従来、このようなピンホールの有無を確認する方法としては、多孔質セラミック部材１０にＸ線を照射し、該Ｘ線の透過率からピンホールの有無を確認する方法等が用いられていた。
【０００５】
しかしながら、Ｘ線を用いた方法では、図３に示すように隔壁３３の厚さが異なると、Ｘ線の透過率が異なるためピンホール３４の存在に起因する透過率の変化を検出することができなかった。即ち、隔壁３３にピンホール３４が存在する場合でも、ピンホール３４のＸ線照射方向に厚い隔壁部分３３ａが存在すると、ピンホール３４の存在に起因する透過率の増加が、厚い隔壁部分３３ａの存在に起因する透過率の低下により相殺される。その結果、ピンホール３４の存在を検出できないことがあるという問題点があった。
また、図４に示すように、Ｘ線は放射状に広がるため、多孔質セラミック部材４０を構成する隔壁４３の端部と中央部とでは、Ｘ線照射方向の厚さが異り、同一の厚さを有する隔壁４３にもかかわらず、測定される透過率が異なる。そのため、ピンホール４４の検出は、スポット的な部分でしか行うことができず、生産性が悪いという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、多孔質セラミック部材の隔壁のピンホールを精度よく検出できる、上記多孔質セラミック部材の検査装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置は、気体吹き込み部と、検査用粉体を収納するための粉体収納部と、検査を行う多孔質セラミック部材を装着するためのセラミック部材装着部と、気体中に混入した粉体を検出するための検出部とを備え、更に、検査時に、上記気体吹き込み部から吹き込まれた気体を上記粉体収納部を通過させ、これにより上記検査用粉体を上記気体とともに上記セラミック部材装着部に装着された多孔質セラミック部材に導くとともに、上記セラミック部材装着部の他端から排出された気体を検出部に導くための配管と、検査終了後に、上記気体吹き込み部から吹き込まれた気体を上記セラミック部材装着部の上記他端に導き、上記多孔質セラミック部材に捕捉された上記検査用粉体を気体とともに粉体収納部に戻すための配管とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査方法及びピンホール検査装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査方法は、一定粒径の粉体を用いて、多孔質セラミック部材の貫通孔を隔てる隔壁のピンホールの検出を行うピンホール検査方法であって、上記多孔質セラミック部材は、その長手方向に多数の貫通孔が並設され、上記貫通孔の一端部は、市松模様に充填材が充填されており、かつ、他端部は、一端部に充填材が充填されていない貫通孔に充填材が充填されている柱状の多孔質セラミック部材であり、上記隔壁のピンホールの検出は、上記多孔質セラミック部材に形成された気孔を通過せず、かつ、回収可能な大きさの粉体を混合した気体を上記貫通孔の一端部から導入した後、上記他端部から排出された気体中の粉体を検出装置で検出することにより行うことを特徴とするものである。
【００１１】
まず、本発明で検査の対象となる多孔質セラミック部材について、図１（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、上記多孔質セラミック部材の一形態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
上記多孔質セラミック部材は、図１（ａ）に示すように、その長手方向に多数の貫通孔１１が並設され、貫通孔１１の一端部は、市松模様に充填材１２が充填されており、かつ、他端部は、一端部に充填材１２が充填されていない貫通孔１１に充填材１２が充填されている柱状のものである。
上記多孔質セラミック部材の内部は、図１（ｂ）に示すように隔壁１３が形成されている。そのため、一の貫通孔１１に流入した気体は、必ず貫通孔１１を隔てる隔壁１３を通過した後、他の貫通孔１１から流出するようになっており、気体中に粉体等の隔壁１３を通過できない物質が存在している場合、隔壁１３を通過できない物質は、気体がこの隔壁１３を通過する際、隔壁１３部分で捕捉されることとなる。
また、図１（ａ）に示した多孔質セラミック部材１０は、四角柱形状であるが、ピンホール検査の対象となる多孔質セラミック部材の形状は、四角柱形状に限定されず、三角柱や五角柱形状であってもよく、円柱形状であってもよい。
【００１２】
多孔質セラミック部材１０は、例えば、セラミック粉末とバインダーと分散媒液との混合組成物を調製後、得られた混合組成物を押出成形機を用いて成形し、得られた成形体を乾燥し、脱脂し、焼成することにより作製する。
上記セラミック粉末としては特に限定されず、例えば、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化チタン、炭化チタン等の非酸化物系セラミックの粉末；アルミナ、コージェライト、ムライト、シリカ、ジルコニア、チタニア等の酸化物系セラミックの粉末等を挙げることができる。
【００１３】
次に、本発明のピンホール検査方法について図１（ｂ）を参照しながら説明する。
本発明のピンホール検査方法は、粉体１５を混合した気体を貫通孔１１の一端部から導入した後、貫通孔１１の他端部から排出された気体中の粉体１５を検出装置で検出することによりピンホール１４の有無を検査するものである。
【００１４】
即ち、隔壁１３にピンホール１４が存在する場合には、貫通孔１１の一端部から導入された粉体は、ピンホール１４を通過した後、貫通孔１１の他端部から気体とともに排出される（流路α）。従って、この気体中の粉末を検出装置で検出することにより、ピンホールを検出することができる。
【００１５】
一方、隔壁１３にピンホール１４が存在しない場合には、貫通孔１１の一端部から導入された粉体１５は、隔壁１３を通過することができず、そのため、貫通孔１１の他端部から排出された気体中に粉体１５が混入することはない（流路β）。従って、排出された気体を検出装置に導入しても粉体は検出されず、隔壁１３にはピンホール１４が存在しないことがわかる。
上記ピンホール検査方法を実施することにより、多孔質セラミック部材１０の隔壁１３にピンホールが存在するか否かを検査することができる。
【００１６】
粉体１５の材質としては特に限定されず、例えば、ガラス等の無機化合物、樹脂等の有機化合物、金属等を挙げることができる。
粉体１５の粒径は、一定であれば、その大きさは特に限定されず、検査するピンホールの大きさに応じて適宜設定すればよく、例えば、多孔質セラミック部材１０を用いて排気ガスを浄化するセラミックフィルタを作製する場合には、該セラミックフィルタの要求性能を考慮して、５０〜６０μｍの粒径の粉体を使用する。なお、本明細書において、一定粒径の粉体とは、全ての粉体が同一の粒径を有するという意味ではなく、狭い幅の粒径分布を有するという意味であり、このような粉体としては、例えば、ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１に記載のガラスビーズや白色溶融アルミナ等からなるＪＩＳ試験用粉体II等を挙げることができる。
【００１７】
上記検出装置としては、粉体の有無を判別できるものであれば特に限定されないが、容易に、精度よく粉体の有無を判別できる点からパーティクルカウンターが好ましい。
このパーティクルカウンターは、狭い空間を通過する微粒子を含む気体と、レーザ等の光を交差させ、その際に発生する微粒子による散乱光の強度を測定する、いわゆる光散乱方式を用いて微粒子の数や大きさを測定する装置であり、微粒子が浮遊する気体をパーティクルカウンターに導入することにより、連続的に微粒子の数等を測定することができるため、即時応答性に優れる。
そのため、隔壁１３を通過した後に排出された気体を、直接、パーティクルカウンターに導くことにより、気体中に粉末が混入しているか検査することができ、ピンホールの有無を判別することができる。
【００１８】
本発明のピンホールの検査方法は、上記のように、多孔質セラミック部材を粉体が通過した否かにより、ピンホールの存在の有無を判別するため、破壊検査と異なり全数検査ができる、短時間で測定できるため生産性が高い、整備コストが安価である、検査用粉体は再利用できる等の利点を有する。
【００１９】
次に、本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置について、図２を参照しながら説明する。
本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置は、気体吹き込み部と、検査用粉体を収納するための粉体収納部と、検査を行う多孔質セラミック部材を装着するためのセラミック部材装着部と、気体中に混入した粉体を検出するための検出部とを備え、更に、検査時に、上記気体吹き込み部から吹き込まれた気体を上記粉体収納部を通過させ、これにより上記検査用粉体を上記気体とともに上記セラミック部材装着部に装着された多孔質セラミック部材に導くとともに、上記セラミック部材装着部の他端から排出された気体を検出部に導くための配管と、検査終了後に、上記気体吹き込み部から吹き込まれた気体を上記セラミック部材装着部の上記他端に導き、上記多孔質セラミック部材に捕捉された上記検査用粉体を気体とともに粉体収納部に戻すための配管とを備えている。
【００２０】
図２は、本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置の一実施形態を示した説明図である。
本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置において検査の対象となる多孔質セラミック部材のピンホールは、上記本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査方法において説明したものと同様である。
図２に示したように、本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置２０は、気体吹き込み部２１と、検査用粉体を収納するための粉体収納部２２と、検査を行う多孔質セラミック部材を装着するためのセラミック部材装着部２３と、気体中に混入した粉体を検出するための検出部２４とを備えている。
【００２１】
気体吹き込み部２１としては、気体を吹き込めるものであれば特に限定されず、例えば、エアーポンプ等を挙げることができる。また、吹き込む気体も特に限定されないが、通常は、エアー（乾燥エアー）を用いる。
気体吹き込み部２１から送り込む気体の量は特に限定されず、検査対象である多孔質セラミック部材の形状等に応じて設定すればよく、通常、２０〜４０l／ｍｉｎに設定するのが好ましい。
【００２２】
粉体収納部２２は、検査用粉体を収納するための部材で、取り外し可能なようになっており、この中に検査用粉体を収納した後、装着すればよい。
また、粉体収納部２２は、検査時に検査用粉体を収納するだけでなく、検査終了後に上記検査用粉体を再利用するために捕集する役割を有している。従って、通常は、検査を行った後、検査用粉体を回収することにより、同一の検査用粉体を用いて何度でも検査を行うことができる。
【００２３】
従って、後述する検査用粉体の回収時に、検査用粉体を捕集することができるように、粉体収納部２２のバルブ２５側端部にフィルタ（図示せず）が設けられている。このフィルタは、検出用粉体の粒度より小さい目開きで、粉体が詰まりにくいように構成されたものであれば、特に限定されない。
【００２４】
セラミック部材装着部２３は、本発明の検査対象である多孔質セラミック部材１０を検査時に装着する部分である。
セラミック部材装着部２３は、検査対象となる多孔質セラミック部材１０を装着することにより、多孔質セラミック部材に吹き込まれる気体が外部に漏れないようになっている。即ち、例えば、図２に示すような、１対のマスク状の装着具２３ａ、２３ｂを多孔質セラミック部材１０の両端部に装着すれば、多孔質セラミック部材１０に吹き込まれる気体は、外部に漏れないようになっている。また、多孔質セラミック部材１０は、順次、装着具２３ａ、２３ｂの近傍まで運搬され、多孔質セラミック部材１０を検出したセンサーからの信号により、自動的に装着具２３ａ、２３ｂが装着されるようになっている。
【００２５】
セラミック部材装着部２３は、多孔質セラミック部材１０を収納することができる容器型の形状であってもよい。この場合には、多孔質セラミック部材１０を収納した際、多孔質セラミック部材１０の外側を気体が通過しないように、収納容器の内部は、弾性体等が貼り付けられていることが望ましい。
検出部２４は、検出器を備えており、該検出器としては特に限定されないが、パーティクルカウンターが好ましい。
【００２６】
更に、本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置２０は、検査時に、気体吹き込み部２１から吹き込まれた気体を粉体収納部２２を通過させ、これにより検査用粉体を気体とともにセラミック部材装着部２３に装着された多孔質セラミック部材１０に導くとともに、セラミック部材装着部２３の他端から排出された気体を検出部２４に導くための配管と、検査終了後に、気体吹き込み部２１から吹き込まれた気体をセラミック部材装着部２３の上記他端に導き、多孔質セラミック部材１０に捕捉された上記検査用粉体を気体とともに粉体収納部２３に戻すための配管とを備えている。
【００２７】
具体的には、図２に示すように、気体吹き込み部２１より出た配管は、途中で二方向に分岐し、図中、左側に分岐した配管は、三方バルブ２５、粉体収納部２２及びバルブ２６を経て装着具２３ａに接続されるとともに、バルブ２６を経た後さらに分岐し、バルブ２８を経て検出部２４に接続されている。
【００２８】
また、図中、右側に分岐した配管はバルブ２７を経て装着部２３ｂに接続されるとともに、バルブ２７を経た後さらに分岐し、バルブ２９を経て検出部２４に接続されている。即ち、バルブ２８を経た配管とバルブ２９を経た配管は、途中で１つの配管となり、検出部２４に接続されている。
さらに、検出部２４より出た別の配管は、粉体収納部２２とバルブ２６との間の配管に接続されており、この配管の途中には、バルブ２０１を有する放出用配管が接続されている。なお、放出用配管の分岐口には、フィルタ（図示さず）が設けられており、粉体が外に漏れないようになっている。
【００２９】
次に、本発明の検査装置を使用したピンホール検査方法について説明する。
まず、三方バルブ２５は両端に接続された管内を気体が通過する状態、バルブ２６、２９、２０１は開状態、バルブ２７、２８、２０２は閉状態にしておく。これにより、気体吹き込み部２１から吹き込んだエアー等の気体を、流路ａ、ｂを通過させて多孔質セラミック部材１０に導き、さらに流路ｅを通過させ、検出部２４に導いた後、バルブ２０１を経て外部に放出させる。
【００３０】
このとき、気体は、粉体収納部２２を通過するため、粉体収納部２２内の検査用粉体は、気体とともに多孔質セラミック部材１０に導かれる。そして、多孔質セラミック部材１０の隔壁にピンホールが存在しない場合には、検査用粉体は、全量隔壁部分に捕捉されるため、検出部２４で粉体は検出されない。
一方、隔壁にピンホールに存在すると、検査用粉体の一部は、流路ｅを経て検出部２４に到達するため、検出部で検査用粉体が検出されることになる。
ただし、放出用配管にはフィルタが設けられているため、検査用粉体は、このフィルタに捕集される。
【００３１】
検査が終了した後には、三方バルブ２５は粉体収納部２２側の配管と外部とが導通した状態、バルブ２６、２９、２０１は閉状態、バルブ２７、２８、２０２は開状態にする。そして、この状態で気体を吹き込み、気体を流路ａ、ｃを通過させて多孔質セラミック部材１０に導く。これにより、初めに気体等が通過した方向とは逆方向から多孔質セラミック部材１０に気体が流れ込むため、多孔質セラミック部材１０に捕捉された検査用粉体は、気体とともに配管中に流れ出し、流路ｄ、検出部２４、流路ｆを通過した後、粉体収納部２１のフィルタに捕集され、粉体収納部２１に戻る。その後気体は、三方バルブ２５を通って外部に放出される。なお、放出用配管のフィルタに検査用粉体が捕集されている場合にも、この粉体回収時に回収される。
【００３２】
このように、本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置は、粉体の通過の有無により、ピンホールの有無を判別するため、Ｘ線照射では検出できなかったピンホールを検出することができる。また、破壊検査とは異なり、全数検査を行うことができる。そのうえ、気体と検査用粉体とを貫通孔から導入後、瞬時に検出部にて検査用粉体の有無を判別するため生産性が高い。
【００３３】
本発明の検査装置においては、多孔質セラミック部材のセラミック装着部への装着、バルブの切替え、気体の吹き込み等の操作を制御装置から信号を発信することにより行うことができるように構成されている。また、この制御装置には、各操作が行われたか否かを検出するセンサーや操作の手順に関する情報が記憶されており、この制御装置を作動させることにより、多孔質セラミック部材のピンホール検査を自動的に行うことができるようになっており、効率的に多孔質セラミック部材のピンホール検査を行うことができる。
【００３４】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００３５】
実施例１
炭化珪素粉末に有機バインダー、水等を加えて混練した後、押し出し成形を行い、ハニカム形状の成形体を作製し、続いて、乾燥、脱脂、焼成を行うことにより、図２に示すような平均気孔径が５〜２０μｍで、１平方インチ当たりのセル数が２００個で、隔壁の厚さが０．３ｍｍ、の多孔質セラミック部材を作製した。
【００３６】
次に、得られた多孔質セラミック部材について、図２に示した多孔質セラミック部材のピンホール検査装置２０を用いてピンホールの有無を検査し、ピンホールのある多孔質セラミック部材とピンホールのない多孔質セラミック部材とに分別した。
【００３７】
その後、それぞれの多孔質セラミック部材を、長手方向に貫通孔に沿って切断し、１層の隔壁を有する測定試料とした。そして、得られた測定試料にＸ線をスポット照射しながら測定試料を徐々に移動させ、隔壁にピンホールが存在するか否かを測定した。
【００３８】
その結果、本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査方法による測定においてピンホールの検出されなかった多孔質セラミック部材では、Ｘ線照射による測定においてもピンホールは検出されなかった。また、本発明の多孔質セラミック部材部材のピンホール検査方法においてピンホールの検出された多孔質セラミック部材では、Ｘ線照射による測定においてもピンホールが検出された。
【００３９】
比較例１
実施例１と同様の方法を用いて得られた多孔質セラミック部材について、本発明のピンホール検査方法に代えて、Ｘ線を照射することによりピンホールの有無を検査し、ピンホールのある多孔質セラミック部材とピンホールのない多孔質セラミック部材とに分別した以外は、実施例１と同様にして、隔壁にピンホールが存在するか否かを測定した。
【００４０】
その結果、切断前のＸ線照射による測定においてピンホールの検出された多孔質セラミック部材では、切断後のＸ線照射による測定においてもピンホールは検出されたものの、切断前のＸ線照射による測定において、ピンホールの検出されなかった多孔質セラミック部材のなかに、切断後のＸ線照射による測定においてピンホールが検出されたものがあった。
従って、多孔質セラミック部材を切断することなく、ピンホールを検査する方法では、ピンホールを確実に検出することができないことがわかった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査方法は、上述の通りであるので、多孔質セラミック部材の隔壁のピンホールを精度よく検出でき、かつ、生産性が高いものである。
【００４２】
また、本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置は、上述の通りであるので、この検査装置を用いることにより、精度よく、かつ、高い生産性で多孔質セラミック部材の隔壁のピンホールを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の検査対象である多孔質セラミック部材の乾燥方法の一実施形態を示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の多孔質セラミック部材のピンホール検査装置の一実施形態を模式的に示した説明図である。
【図３】従来行われてきたＸ線照射によるピンホールの検出を説明するための要部拡大断面図である。
【図４】従来行われてきたＸ線照射によるピンホールの検出の一実施形態を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１０  多孔質セラミック部材
１１  貫通孔
１２  充填材
１４  ピンホール
１５  粉体
２０  多孔質セラミック部材のピンホール検査装置
２１  気体吹き込み部
２２  粉体収納部
２３  セラミック部材装着部
２４  検出部
【図１】
0003839177.tif 000002
【図２】
0003839177.tif 000003
【図３】
0003839177.tif 000004
【図４】
0003839177.tif 000005