JP2012088305A - ハニカム構造体の検査方法及び検査装置 - Google Patents

ハニカム構造体の検査方法及び検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】操作が簡単でかつ短時間で封口部の長さを検査できるハニカム構造体の検査方法及び検査装置を提供する。
【解決手段】ハニカム構造体１００の一端面１１２ｄから距離Ｚ１離れた第一断面、及び、ハニカム構造体の一端面１１２ｄから距離Ｚ１よりも大きい距離Ｚ２離れた第二断面のコンピュータ断層画像を取得する工程と、第一断面のコンピュータ断層画像に基づいて、複数の流路の内の少なくとも一つの流路における封口部１１４の有無を判断する工程と、第二断面のコンピュータ断層画像に基づいて、当該少なくとも一つの流路における封口部の有無を判断する工程と、第一断面のコンピュータ断層画像に基づく封口部の有無の判断結果、及び、第二断面のコンピュータ断層画像に基づく封口部の有無の判断結果に基づいて、封口部の長さを判断する工程と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハニカム構造体の検査方法及び検査装置に関する。
従来より、ハニカム構造体の封口部の長さの検査方法として、検査棒を挿入する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００７−１０４９２号公報 特開２００８−５８１１６号公報
しかしながら、従来の方法では操作が煩雑で時間もかかるという問題があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、操作が簡単でかつ短時間で封口部の長さを検査できるハニカム構造体の検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
本発明に係るハニカム構造体の検査方法の一態様は、
両端面に開口する複数の流路を形成する隔壁部、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構造体の検査方法であって、
前記ハニカム構造体の一端面から距離Ｚ１離れた第一断面、及び、前記ハニカム構造体の一端面から前記距離Ｚ１よりも大きい距離Ｚ２離れた第二断面のコンピュータ断層画像を取得する工程と、
前記第一断面のコンピュータ断層画像に基づいて、前記複数の流路の内の少なくとも一つの流路における前記封口部の有無を判断する工程と、
前記第二断面のコンピュータ断層画像に基づいて、前記少なくとも一つの流路における前記封口部の有無を判断する工程と、
前記第一断面のコンピュータ断層画像に基づく前記封口部の有無の判断結果、及び、前記第二断面のコンピュータ断層画像に基づく前記封口部の有無の判断結果に基づいて、前記封口部の長さを判断する工程と、を備える。
本発明に係るハニカム構造体の検査装置の一態様は、
両端面に開口する複数の流路を形成する隔壁部、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構造体の任意の断面についてコンピュータ断層画像を取得可能な画像取得手段と、
前記画像取得手段に対して、前記ハニカム構造体の端面から距離Ｚ１離れた第一断面のコンピュータ断層画像、及び、前記ハニカム構造体の端面から、前記距離Ｚ１よりも大きい距離Ｚ２離れた第二断面のコンピュータ断層画像を取得させる指示部と、
前記第一断面のコンピュータ断層画像に基づいて、前記複数の流路の内の少なくとも一つの流路における前記封口部の有無、及び、前記第二断面のコンピュータ断層画像に基づいて、前記少なくとも一つの流路における前記封口部の有無を判断する有無判断部と、
前記第一断面のコンピュータ断層画像に基づく前記封口部の有無の判断結果、及び、前記第二断面のコンピュータ断層画像に基づく前記封口部の有無の判断結果に基づいて、前記封口部の長さを判断する封口長さ判断部と、を備える。
これらの方法又は装置によれば、検査対象となる流路において、第一断面において封口部があり、第二断面において封口部がなければ、当該流路における封口部の長さがＺ１超Ｚ２未満であることがわかる。また、第二断面において封口部があれば、当該流路における封口部の長さがＺ２超であることがわかる。さらに、第一断面において封口部がなければ、当該流路における封口部の長さがＺ１未満であることがわかる。したがって、ハニカム構造体の封口部の長さが特定のＺ１超Ｚ２未満であるかの判断が容易に行える。
ここで、前記封口部の長さを判断する工程では、前記少なくとも一つの流路について、前記第一断面に封口部があり、かつ、前記第二断面に封口部がない場合に、前記少なくとも一つの流路の封口部の長さが適正であると判断し、前記少なくとも一つの流路について、前記第二断面に封口部がある場合、又は、前記第一断面に封口部が無い場合に、前記少なくとも一つの流路の封口部の長さが不適であると判断してもよい。
また、前記封口長さ判断部は、前記少なくとも一つの流路について、前記第一断面に封口部があり、かつ、前記第二断面に封口部がない場合に、前記少なくとも一つの流路の封口部の長さが適正であると判断し、前記少なくとも一つの流路について、前記第二断面に封口部がある場合、又は、前記第一断面に封口部が無い場合に、前記少なくとも一つの流路の封口部の長さが不適であると判断してもよい。
また、前記ハニカム構造体は、セラミクス焼成体、又は、セラミクス未焼成体であってもよい。
また、コンピュータ断層画像を、前記ハニカム構造体の電磁波の吸収率に基づいて取得してもよい。
本発明によれば、操作が簡単でかつ短時間で封口部の長さを検査できるハニカム構造体の検査方法及び検査装置が提供される。
図１は、本発明の実施形態にかかる検査装置の概略模式図である。 図２は、図１のハニカム構造体１００のＺ軸に平行な断面図である。 図３は、図２のハニカム構造体１００の距離Ｚ１でのコンピュータ断層画像の模式図である。 図４は、図２のハニカム構造体１００の距離Ｚ２でのコンピュータ断層画像の模式図である。
図面を参照して、発明の実施形態について説明する。まず、図１及び図２を参照して、本実施形態で検査対象となるハニカム構造体１００について説明する。このハニカム構造体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。
本実施形態において対象となるハニカム構造体１００は、図１及び図２に示すように、互いに平行に伸びて両端面１１２ｕ，１１２ｄで開口する複数の流路１１０を形成する隔壁部１１２、及び、各流路１１０のいずれか一端（図２の上端又は下端）を閉鎖する複数の封口部１１４を有する円柱体である。
ハニカム構造体１００の流路１１０が延びるＺ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、ハニカム構造体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の断面形状は正方形であり、各流路１１０は、正方形配置、すなわち、流路１１０の中心が正方形の頂点に位置するようにかつ対向する辺同士が平行となるように配置されている。流路１１０の断面のサイズは、例えば、一辺０．５〜２．５ｍｍとすることができる。隔壁部１１２の流路１１０間の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍとすることができる。
ハニカム構造体１００の隔壁部１１２の材質は、焼成された多孔性セラミクス（焼成体）又は、その焼成前のグリーン（セラミクス未焼成体）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。
上述のように、ハニカム構造体１００の各流路１１０のうちのいずれか一端が封口部１１４により封口されている。封口部１１４の材質としては、ハニカム構造体１００と同様の多孔性あるいは非孔性セラミクス又はその未焼成体を用いることができる。好ましくは、図１に示すように、各一端面側から見て、行列状に配列された複数の流路１１０の内の、縦方向及び横方向それぞれ一つおきに選択された千鳥状に封口部１１４が設けられている。
このようなハニカム構造体１００は例えば以下のようにして製造することができる。
まず、無機化合物源粉末と、有機バインダと、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部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することにより、ハニカム構造体の未焼成体が完成する。そして、この未焼成体を焼成することによりハニカム構造体の焼成体が完成する。なお、グリーンハニカム成形体を焼成してから、封口剤で流路の端部を封口し焼成したものを対象としてもよい。
続いて、図１を参照して、ハニカム構造体１００の封口部１１４の長さの検査装置２００について説明する。
この検査装置２００は、ハニカム構造体１００の一方からビームを照射するとともにハニカム構造体１００を透過したビームの強度を取得するプローブ部２１０と、ハニカム構造体１００を保持及び移動させる移動部２２０と、プローブ部２１０及び移動部２２０と接続されたコンピュータ部２３０と、主として備える。
移動部２２０は、ハニカム構造体１００の軸がＺ軸方向を向くようにハニカム構造体１００を保持し、かつ、ハニカム構造体１００をＺ軸周りに回動させる回動部２２４と、ハニカム構造体１００をＺ軸方向に上下に移動させる昇降部２２２と、を有している。
プローブ部２１０は、ハニカム構造体１００に対してビームを照射するビーム発生源２１２と、ハニカム構造体１００を透過等したビームの強度を検出するビームセンサ２１４を備える。本実施形態では、ビーム発生源２１２は、ＸＹ平面内に面状に広がるビームを発生し、同じ面内に配置された複数のビームセンサ２１４により、透過や励起等したビームの強度を測定する。ビームとしては、例えば、Ｘ線、γ線、テラヘルツ波（例えば、０．０１〜１０ＴＨｚ）等の電磁波、陽電子、中性子線等の粒子線、磁界、超音波等を利用することができる。
コンピュータ部２３０は、プローブ部２１０及び移動部２２０を制御する制御部２３２、制御部２３２に測定場所についての指示を与える指示部２３４、プローブ部２１０により得られた情報に基づいてハニカム構造体１００の構造に関するコンピュータ断層画像を得るＣＴ部２３６、得られた画像に基づいて封口部の有無を判断する有無判断部２３８、封口部の有無に基づいて封口部の長さを判断する封口部長さ判断部２３９を備える。
制御部２３２は、移動部２２０の駆動によりプローブ部２１０とハニカム構造体１００との相対位置を制御するとともに、プローブ部２１０によるビームの照射及び検出を制御し、ハニカム構造体の所望の断面についてコンピュータ断層画像の取得に必要なデータを取得する。
ＣＴ部２３６は、任意の高さＺについて得られたプローブ部２１０が得たデータに基づいて、各高さＺでのコンピュータ断層画像を取得する。
ここで、移動部２２０、プローブ部２１０、制御部２３２、及び、ＣＴ部２３４が、ハニカム構造体１００の任意の断面についてコンピュータ断層画像を取得可能な画像取得手段２０１を構成している。このような装置は、通常、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ等と呼ばれる。
指示部２３４は、制御部２３２に対して以下のような指示を出す。まず、図２に示すように、ハニカム構造体１００の下端面１１２ｄから距離Ｚ１離れた断面のコンピュータ断層画像の生成に必要なデータを得るように指示を出す。具体的には、まず、昇降部２２２を駆動してプローブ２１０の高さをＺ１に合わせる。続いて、プローブ部２１０を駆動してビームの吸収率等の強度データを取得する工程と、回動部２２４を駆動してハニカム構造体１００のＺ軸周りの角度を微少角度回転させる工程と、を繰り返すことにより、コンピュータ断層画像取得に必要なデータを取得する。
続いて、指示部２３４は、ハニカム構造体１００の下端面１１２ｄから距離Ｚ２離れた断面において、コンピュータ断層画像の生成に必要なデータを得るように制御部２３２に対して指示を出す。ここで、Ｚ１＜Ｚ２とする。
Ｚ１やＺ２は特に限定されないが、例えば、Ｚ１は１〜３ｍｍ、Ｚ２は３〜６ｍｍ、Ｚ２−Ｚ１は０を超え５ｍｍ以下とすることができる。特に、所望の封口部の長さを想定した上で、Ｚ１及びＺ２を、その封口部の一端を挟み込む位置とすることが好ましい。
有無判断部２３６は、２枚のコンピュータ断層画像に基づいて、検査対象流路における封口部の有無の判断を行う。具体的には、まず、高さＺ１でのコンピュータ断層画像に基づいて、複数の流路の内の少なくとも一つの流路における封口部１１４の有無を判断する。また、高さＺ２のコンピュータ断層画像に基づいて、上述と同一の、少なくとも一つの流路における封口部１１４の有無を判断する。封口部１１４の有無の判断方法は特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば、画像における各流路部分における濃淡により判断することができる。また、有無の区別が可能な濃淡の閾値により断層画像を二値化し、二値化画像により判断することも好ましい。
ここでは、好ましくは、封口されるべきすべての流路について、高さＺ１及び高さＺ２での封口部１１４の有無を判断し、判断結果を記憶しておく。正常な二値化画像パターンと、実際の二値化画像パターンとの比較により有無判断を行ってもよい。
封口長さ判断部２３９は、封口部１１４の長さを判断する。具体的には、対象となる流路１１０において、高さＺ１でのコンピュータ断層画像に封口部１１４があり、かつ、高さＺ２でのコンピュータ断層画像に封口部１１４がない場合に、当該対象流路の封口部の長さが適正であると判断する。
一方、対象となる流路１１０において、高さＺ２でのコンピュータ断層画像に封口部１１４があれば、当該流路１１０における封口部１１４の長さがＺ２超であり不適であると判断する。
さらに、高さＺ１でのコンピュータ断層画像に封口部１１４がなければ、当該流路１１０における封口部１１４の長さがＺ１未満であり不適であると判断する。
なお、本実施形態では、封口部１１４の長さとは、流路１１０の軸に沿ったＺ方向の長さである。
なお、この検査装置２００は各断層画像等を表示するモニタ２４０を備える。
続いて、本実施形態の検査装置２００を使用した検査装置による検査方法を説明する。ここで、検査対象となるハニカム構造体１００には、図２に示すように、流路１１０ａの封口部１１４ａの長さはＺ１超Ｚ２未満、流路１１０ｂの封口部１１４ｂの長さはＺ２超、流路１１０ｃの封口部１１４ｃの長さはＺ１未満とする。
そして、このようなハニカム構造体１００を移動部に載置する。そして、指示部２３４の指示によりハニカム構造体１００の端面から距離Ｚ１離れたＸＹ断面（第一断面）でのビームの吸収等のデータを取得し、さらに、ハニカム構造体１００の端面から距離Ｚ２離れたＸＹ断面（第二断面）でのビームの吸収等のデータを取得する。続いて、これらのデータに基づいて、ＣＴ部２３６が、距離Ｚ１及び距離Ｚ２でのそれぞれのコンピュータ断層画像を取得する。取得された画像の模式図を図３、４にそれぞれ示す。
続いて、有無判断部２３８が、流路に封口部が存在するか判断する。図３は、高さＺ＝Ｚ１の断面の画像である。流路１１０ａ及び１１０ｂ内には固体が存在する、すなわち、封口部１１４ａ、１１４ｂが存在していると判断できる。一方、流路１１０ｃ内には固体は存在せず、封口部１１４ｃはＺ１の高さに達していないと判断できる。
図４は、高さＺ＝Ｚ２の断面の画像である。流路１１０ａ及び１１０ｃ内には固体が存在せず、封口部１１４ａ、１１４ｃはこの高さＺ２まで存在していないことがわかる。一方、流路１１０ｂ内には固体は存在し、封口部１１４ｃはＺ２の高さを超えていることがわかる。
そして、封口長さ判断部２３９は、流路１１０ａについては、高さＺ１でのコンピュータ断層画像に封口部があり、かつ、高さＺ２でのコンピュータ断層画像に封口部がないので、封口部の長さがＺ１を超えＺ２未満であり適切であると判断する。
一方、封口長さ判断部２３９は、流路１１０ｂにおいて、高さＺ２でのコンピュータ断層画像に封口部１１４があるので、流路１１０ｂにおける封口部１１４ｂの長さがＺ２超であり不適であると判断する。
さらに、封口長さ判断部２３９は、流路１１０ｃにおいて、高さＺ１でのコンピュータ断層画像に封口部１１４がないので、流路１１０ｃにおける封口部１１４ｃの長さがＺ１未満であると判断する。
このような、封口部の長さの検査は、封口部１４０が設けられるべき各流路について行うことができ、また、ハニカム構造体１００の上端面１１２ｕ、下端面１１２ｄに対してそれぞれ行うことができる。
本実施形態によれば、ハニカム構造体１００の封口部の長さがＺ１超Ｚ２未満であるかの判断が容易に行える。また、各端面につき２つの高さの断層画像を得るだけでよいので短時間に行うことができ、しかも、多くの流路があってもそれぞれ判断するのが容易である。
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、封口部の有無の判断や、封口部の長さの判断はコンピュータにより行っているが、これらは、画像をモニタ２４０に表示した上で人の目により判断してもよい。
また、上記実施形態では、ハニカム構造体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。
また、移動部２２０の構成も特に限定されず、例えば、移動部２２０が、ハニカム構造体１００を移動させずにプローブ部２１０を移動させてもよく、プローブ部２１０とハニカム構造体１００とを相対的に移動させられるものであればよい。
また、プローブ部２１０の構成も特に限定されず、コンピュータ断層画像の取得に必要なデータを取得できるものであればよい。
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、三角形、六角形、八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、例えば三角柱、四角柱、六角柱、八角柱等とすることができる。
また、上記実施形態では、高さＺ＝Ｚ１の断面の画像を取得した後に、高さＺ２の画像を取得しているが、逆にしてもよい。
１００…ハニカム構造体、１１２ｕ，１１２ｄ…端面、１１０…流路、１１２…隔壁部、１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ…封口部、２００…検査装置、２３６…ＣＴ部（指示部）、２３８…有無判断部、２３９…封口長さ判断部。

Claims (6)

  1. 両端面に開口する複数の流路を形成する隔壁部、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構造体の検査方法であって、
    前記ハニカム構造体の一端面から距離Ｚ１離れた第一断面、及び、前記ハニカム構造体の前記一端面から前記距離Ｚ１より大きい距離Ｚ２離れた第二断面のコンピュータ断層画像を取得する工程と、
    前記第一断面のコンピュータ断層画像に基づいて、前記複数の流路の内の少なくとも一つの流路における前記封口部の有無を判断する工程と、
    前記第二断面のコンピュータ断層画像に基づいて、前記少なくとも一つの流路における前記封口部の有無を判断する工程と、
    前記第一断面のコンピュータ断層画像に基づく前記封口部の有無の判断結果、及び、前記第二断面のコンピュータ断層画像に基づく前記封口部の有無の判断結果に基づいて、前記封口部の長さを判断する工程と、
    を備えるハニカム構造体の検査方法。
  2. 前記封口部の長さを判断する工程では、前記少なくとも一つの流路について、前記第一断面に封口部があり、かつ、前記第二断面に封口部がない場合に、前記少なくとも一つの流路の封口部の長さが適正であると判断し、前記少なくとも一つの流路について、前記第二断面に封口部がある場合、又は、前記第一断面に封口部が無い場合に、前記少なくとも一つの流路の封口部の長さが不適であると判断する請求項１記載の方法。
  3. 前記ハニカム構造体は、セラミクス焼成体、又は、セラミクス未焼成体である請求項１又は２記載の方法。
  4. 前記コンピュータ断層画像を、前記ハニカム構造体の電磁波の吸収率に基づいて取得する請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
  5. 両端面に開口する複数の流路を形成する隔壁部、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構造体の任意の断面についてコンピュータ断層画像を取得可能な画像取得手段と、
    前記画像取得手段に対して、前記ハニカム構造体の端面から距離Ｚ１離れた第一断面のコンピュータ断層画像、及び、前記ハニカム構造体の端面から、前記距離Ｚ１よりも大きい距離Ｚ２離れた第二断面のコンピュータ断層画像を取得させる指示部と、
    前記第一断面のコンピュータ断層画像に基づいて、前記複数の流路の内の少なくとも一つの流路における前記封口部の有無、及び、前記第二断面のコンピュータ断層画像に基づいて、前記少なくとも一つの流路における前記封口部の有無を判断する有無判断部と、
    前記第一断面のコンピュータ断層画像に基づく前記封口部の有無の判断結果、及び、前記第二断面のコンピュータ断層画像に基づく前記封口部の有無の判断結果に基づいて、前記封口部の長さを判断する封口長さ判断部と、
    を備える、ハニカム構造体の検査装置。
  6. 前記封口長さ判断部は、前記少なくとも一つの流路について、前記第一断面に封口部があり、かつ、前記第二断面に封口部がない場合に、前記少なくとも一つの流路の封口部の長さが適正であると判断し、前記少なくとも一つの流路について、前記第二断面に封口部がある場合、又は、前記第一断面に封口部が無い場合に、前記少なくとも一つの流路の封口部の長さが不適であると判断する請求項５記載の装置。
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