JP2013142669A - グリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法、グリーンハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の欠陥の検査装置 - Google Patents

グリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法、グリーンハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の欠陥の検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】グリーンハニカム成形体の欠陥を容易に検査できる方法及び装置を提供すること。
【解決手段】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の内の一部の上端及び残部の下端を閉鎖する封口部１１４を有するグリーンハニカム成形体１００の欠陥を検査する方法である。複数の流路１１０の下端に対してガスによる圧力を印加する工程と、複数の流路１１０の上端近傍のガス屈折率の分布を可視化する工程と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、グリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法、グリーンハニカム構造体の製造方法及びグリーンハニカム成形体の欠陥の検査装置に関する。
従来より、いわゆるハニカムフィルタの焼成前の成形体であるグリーンハニカム成形体の欠陥検査方法が知られている。例えば、特許文献１、２には、微粒子を含むガス流をグリーンハニカム成形体の入口端面に提供し、このグリーンハニカム成形体の出口端面を出るガス流をスクリーンなどの透過性部材を通して流し、この透過性部材を出る微粒子を光源を用いて照明することが開示されている。
特表２００９−５０３５０８号公報 特表２００２−３５７５６２号公報
しかしながら、従来の方法では、微粒子がグリーンハニカム成形体内に残存してしまうため、検査後に微粒子を除去する必要があり煩雑である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、グリーンハニカム成形体の欠陥を容易に検査できる方法及び装置、さらに、これを用いたグリーンハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る方法は、互いに平行に伸びる複数の流路を形成する隔壁と、複数の流路の内の一部の一端及び複数の流路の内の残部の他端を閉鎖する封口部を有するグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法である。そして、複数の流路の一端に対してガスによる圧力を印加する工程と、複数の流路の軸線と交差する第１方向から、複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第１方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する工程と、複数の流路の軸線と交差し、かつ、第１方向と交差する第２方向から、複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第２方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する工程と、複数の第１方向画像の内、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像を選択する工程と、複数の第２方向画像の内、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像を選択する工程と、選択された２つの画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する工程と、を備える。
本発明に係る装置は、互いに平行に伸びる複数の流路を形成する隔壁と、複数の流路の内の一部の一端及び複数の流路の内の残部の他端を閉鎖する封口部とを有するグリーンハニカム成形体の欠陥の検査装置である。そして、複数の流路の一端に対してガス供給源から供給されるガスによる圧力を印加する圧力印加部材と、複数の流路の軸線と交差する第１方向から、複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第１方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する第１可視化部と、複数の流路の軸線と交差し、かつ、第１方向と交差する第２方向から、複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第２方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する第２可視化部と、複数の第１方向画像の内、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像を選択する第１選択部と、複数の第２方向画像の内、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像を選択する第２選択部と、選択された２つの画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する位置取得部とを備える。
本発明によれば、流路同士が連通する欠陥や封口部の欠陥が無い場合、各流路の一端又は他端のいずれかが封口部によって閉鎖されているので、ガスが流路を通過して他端から流出することはない。これに対して、隔壁が流路同士を連通させる欠陥を有したり、流路の封口部が欠陥を有したり場合、圧力を印加するためのガスが流路を通過して流路の他端から流出する。したがって、漏れるガスの屈折率を他端近傍における雰囲気ガスの屈折率と異ならせておくことにより、屈折率の分布が変化し、この変化を可視化した画像を得ることにより欠陥の有無や場所を検出できる。
また、異なる二つの方向から可視化した画像をそれぞれ取得するので、欠陥の位置の特定が容易である。
さらに、各方向から可視化した複数の画像からそれぞれ噴流の数が最も多い画像を選択するので、欠陥部位から排出される噴流の時間変動の影響を受けにくく、精度よく欠陥場所の特定が可能である。
ここで、本発明に係る方法は、選択された２つの画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する工程によって取得された情報によりグリーンハニカム成形体の欠陥が存在する可能性がある位置の個数が所定の閾値以上であるときは、複数の流路の軸線と交差し、第１方向及び第２方向と交差し、互いに交差する第３〜第ｎ方向から（ｎは３以上の整数）、複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第３〜第ｎ方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する工程と、複数の第３〜第ｎ方向画像それぞれの内、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像をそれぞれ選択する工程と、選択された第３〜第ｎ個の画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する工程とを備える。
また、本発明に係る装置は、位置取得部により取得された選択された２つの画像中の噴流の位置に関する情報によって取得された情報によりグリーンハニカム成形体の欠陥が存在する可能性がある位置の個数が所定の閾値以上であるときに、複数の流路の軸線と交差し、第１方向及び第２方向と交差し、互いに交差する第３〜第ｎ方向から（ｎは３以上の整数）、複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第３〜第ｎ方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する第３可視化部〜第ｎ可視化部と、複数の第３〜第ｎ方向画像それぞれの内、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像をそれぞれ選択する第３選択部〜第ｎ選択部とを備え、位置取得部は、選択された第３〜第ｎ個の画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する。
本発明によれば、２個の画像中の噴流の位置に関する情報により欠陥が存在する可能性がある位置の個数が所定の閾値以上に多いと推定されるときは、さらに３〜ｎ方向から同様にガスの屈折率の分布を可視化した第３〜第ｎ方向画像を互いに異なる時刻に複数取得し、複数の第３〜第ｎ方向画像それぞれの内、複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像をそれぞれ選択し、選択された第３〜第ｎ個の画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する。これにより、より多くの画像中の噴流の位置に関する情報を取得することができ、欠陥が存在する可能性がある位置をより少ない個数に限定することができる。
また、本発明に係る方法は、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の圧力を検出することにより、噴流の位置に関する情報を取得する工程を備える。
また、本発明に係る装置は、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の圧力を検出する圧力センサを備え、位置取得部は、圧力センサにより検出された複数の流路の他端から排出するガスの噴流の圧力により噴流の位置に関する情報を取得する。
本発明によれば、上記の構成に加えて、グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の圧力を検出することにより、噴流の位置に関する情報を取得するため、欠陥が存在する位置をさらに精度良く限定することができる。
ここで、屈折率の分布を、シャドウグラフ法、マッハツェンダー法、及び、シュリーレン法のいずれかにより可視化することが好ましく、特に、シュリーレン法により検出することが好ましい。
また、複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスの密度を０℃、１ａｔｍにおいて１としたときに、圧力を印加するためのガスの密度が０℃、１ａｔｍにおいて０．１〜０．９、又は、１．１〜５．０であることが好ましい。これにより、雰囲気ガスと、漏れるガスとの間に十分な屈折率差が与えられて、ガスの漏れを好適に検出できる。
具体的には、複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスとは異なる組成のガスにより複数の流路の一端に対して圧力を印加することが好ましい。
特に、複数の流路の他端近傍が真空である状態及び複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスが圧力を印加するためのガスと密度差のあるガスである状態のいずれかであり、圧力を印加するためのガスが、ヘリウム、ネオン、窒素、アルゴン、キセノン、クリプトン、酸素、及び、二酸化炭素からなる群から選択されるいずれかのガス、又は、この群の内の２種以上の混合ガス、又は、この群の内の１種以上と空気との混合ガスであることが好ましい。
また、複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスとは異なる温度のガスにより、複数の流路の一端に対して圧力を印加することも好ましく、これにより、圧力を印加するガスとして複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスと同じ組成のガスを用いる場合であっても、ガスに密度差を与えることができ、可視化が可能である。
また、複数の第１方向画像及び複数の第２方向画像の視野内にスケールを配置することが好ましく、これにより画像に基づいてガスが漏れた場所を特定しやすく、欠陥の位置を把握しやすい。
また、複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を、複数の流路の軸線と直交する方向から可視化して複数の第１方向画像及び複数の第２方向画像を取得することが好ましい。これにより、ガスの漏れを検出しやすい。
特に、第１方向と第２方向とが直交することが好ましい。これにより、漏れの場所についての二次元的な座標情報が容易に得られ、欠陥のある流路の特定が容易である。
また、グリーンハニカム成形体は、無機化合物源と、バインダとを含むことが好ましい。
本発明にかかるグリーンハニカム構造体の製造方法は、上述の検査方法に基づいて欠陥の位置を認識する工程と、認識された欠陥を修復する工程とを備える。
これにより、歩留まりが向上する。
本発明によれば、グリーンハニカム成形体の欠陥を容易に検査できる。
図１の（ａ）は検査対象となるグリーンハニカム成形体１００の斜視図、図１の（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視図である。 図２は、第１実施形態に係るグリーンハニカム成形体１００の欠陥の検査装置４００ａの概略断面図である。 図３は、図２の上面図である。 図４の（ａ）,（ｂ）は、それぞれシュリーレン部３００Ｘのカメラ３０２によって時刻ｔ＝ｔ１、ｔ２に撮影された像４００Ｘ１，４００Ｘ２の模式図である。 図５の（ａ）,（ｂ）は、それぞれシュリーレン部４００Ｙのカメラ３０２によって時刻ｔ＝ｔ１、ｔ２に撮影された画像４００Ｙ１、４００Ｙ２の模式図である。 図６は、第２実施形態に係るグリーンハニカム成形体１００の欠陥の検査装置４００ｂの上面図である。 図７は、図６の検査装置４００ｂの検査方向をさらに増やした態様を示す上面図である。 図８は、第３実施形態に係るグリーンハニカム成形体１００の欠陥の検査装置４００ｃの概略断面図である。
図面を参照して、発明の実施形態について説明する。まず、本実施形態で検査対象となるグリーンハニカム成形体１００について説明する。
本実施形態において対象となるグリーンハニカム成形体１００は、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、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。
グリーンハニカム成形体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、４０〜３５０ｍｍとすることができる。また、グリーンハニカム成形体１００の外径も特に限定されないが、例えば、１００〜３２０ｍｍ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０．８〜２．５ｍｍ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。
グリーンハニカム成形体１００は、後で焼成することにより多孔性セラミクスとなるグリーン（未焼成体）であり、セラミクス原料を含む非多孔性の材料である。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。
グリーンハニカム成形体１００は、好ましくは、セラミクス原料である無機化合物源粉末、及び、メチルセルロース等の有機バインダ、及び、必要に応じて添加される添加剤を含む。
例えば、セラミクスがチタン酸アルミニウムの場合、無機化合物源粉末は、αアルミナ粉等のアルミニウム源粉末、及び、アナターゼ型やルチル型のチタニア粉末等のチタニウム源粉末を含み、必要に応じて、さらに、マグネシア粉末やマグネシアスピネル粉末等のマグネシウム源粉末及び／又は、酸化ケイ素粉末やガラスフリット等のケイ素源粉末を含むことができる。
有機バインダとしては、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシアルキルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシルメチルセルロースなどのセルロース類；ポリビニルアルコールなどのアルコール類；リグニンスルホン酸塩を例示できる。
添加物としては、例えば、造孔剤、潤滑剤および可塑剤、分散剤、溶媒が挙げられる。
造孔剤としては、グラファイト等の炭素材；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂類；でんぷん、ナッツ殻、クルミ殻、コーンなどの植物材料；氷；およびドライアイス等などが挙げられる。
潤滑剤および可塑剤としては、グリセリンなどのアルコール類；カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸；ステアリン酸Ａｌなどのステアリン酸金属塩などが挙げられる。
分散剤としては、たとえば、硝酸、塩酸、硫酸などの無機酸；シュウ酸、クエン酸、酢酸、リンゴ酸、乳酸などの有機酸；メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類；ポリカルボン酸アンモニウム、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどの界面活性剤などが挙げられる。
溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノールなどのアルコール類；プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールなどのグリコール類；および水などを用いることができる。
上述のように、グリーンハニカム成形体１００の複数の流路１１０のうちの一部の左端が封口部１１４により封口され、グリーンハニカム成形体１００の複数の流路１１０のうちの残部の右端が封口部１１４により封口されている。封口部１１４としては、グリーンハニカム成形体１００と同様の、焼成することによりセラミクスとなる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、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。
このようなグリーンハニカム成形体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１００を得ることができる。その後、公知の方法によって流路１１０の端部を封口すればよい。
続いて、図２及び図３を参照して、本発明の第１実施形態のグリーンハニカム成形体１００の検査装置について説明する。
この検査装置４００ａは、グリーンハニカム成形体１００の複数の流路１１０の一端（図２の下端）にガス供給源２１０から供給されるガスによる圧力を印加するための圧力印加部材２００と、複数の流路１１０の他端（図２の上端）近傍のガス屈折率の分布を可視化する可視化部としてのシュリーレン部３００Ｘ（第１可視化部），３００Ｙ（第２可視化部）と、スケール３６０Ｘ，３６０Ｙと、情報処理装置５００と、ディスプレイ６００とを備える。
圧力印加部材２００は、グリーンハニカム成形体１００の軸方向（複数の流路１１０の軸方向）の一端部（図２では下端部）を外側から包囲してシールする筒状シール部２０１と、複数の流路１１０の下端１１０ｂと対向する部分に空間Ｖを形成する空間形成部２０２とを有する。
空間形成部２０２には、バルブＶ１を有するラインＬ１を介してガス供給源２１０が接続されている。
ガス供給源２１０のガスは、複数の流路１１０の上端１１０ｔの近傍の雰囲気ガスとは異なる屈折率のガスであれば特に限定されない。異なる屈折率とするためには、ガスの密度を変えればよい。ガス供給源２１０のガスの密度は、０℃、１ａｔｍにおける雰囲気ガスの密度（例えば空気）を１として、０℃、１ａｔｍにおいて０．１〜０．９、又は、１．１〜５．０であることが好ましい。
具体的には、例えば、ガス供給源２１０のガスとして、雰囲気ガスとは異なる組成のガスを用いればよい。例えば、検査の容易さから雰囲気ガスは空気であることが好ましく、雰囲気ガスが空気である場合には、ガス供給源２１０のガスは、ヘリウム、ネオン、窒素、アルゴン、キセノン、クリプトン、酸素、及び、二酸化炭素からなる群から選択されるいずれかのガス、又は、この群の内の２種以上の混合ガス（空気組成を除く）、又は、この群の内の１種以上と空気との混合ガスであることが好ましい。あるいは、検査装置４００ａ周辺を密閉系とし、真空引きするか、あるいは雰囲気置換する等の手法によって検査装置４００ａ周辺を真空とした場合も、ガス供給源２１０のガスは、ヘリウム、ネオン、窒素、アルゴン、キセノン、クリプトン、酸素、及び、二酸化炭素からなる群から選択されるいずれかのガス、又は、この群の内の２種以上の混合ガス（空気組成を除く）、又は、この群の内の１種以上と空気との混合ガスとすることができる。また、ガス供給源２１０のガスの温度は０〜３０℃であることが好ましい。
また、ガス供給源２１０のガスと雰囲気ガスとの組成が同じ場合であっても、ガス供給源２１０のガスの温度を、雰囲気ガスとは異なる温度とすることにより雰囲気ガス中に漏出した状態で密度差、すなわち屈折率差を与えることもできる。この場合、温度差は、１０〜５０℃とすることが好ましい。勿論組成、及び、温度の両方に差をつけてもよい。
図３に示すシュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙは、それぞれ、図２に示すようにグリーンハニカム成形体１００の複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガス屈折率の分布を可視化した画像を取得するものであり、光源部３０１、及び観測部３０２をそれぞれ備える。光源部３０１は、光源３４０、及び、光源３４０から出射する光を平行光にするコリメータレンズ３５０を備える。観測部３０２は、コリメータレンズ３５０から出射され、複数の流路１１０の上端１１０ｔ上を通過した光を収束させるコリメータレンズ３２０、収束した光の焦点位置に設けられたナイフエッジ３３０、及び、ナイフエッジ３３０通過後の光の像を撮影するカメラ３１０を備える。
本実施形態では、図３に示すように、第１のシュリーレン部３００Ｘの光源部３０１及び観測部３０２は、複数の流路１１０が伸びるＺ方向に垂直な方向であるＸ方向に互いに離間しつつ、複数の流路１１０の上端１１０ｔの近傍の部分を間に挟むように配置されている。一方、第２のシュリーレン部３００Ｙの光源部３０１及び観測部３０２は、複数の流路１１０が伸びるＺ方向に垂直な方向であるＹ方向に互いに離間しつつ、複数の流路１１０の上端１１０ｔの近傍の部分を間に挟むように配置されている。これにより、複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガスの屈折率の分布を、複数の流路１１０の軸線であるＺ軸と直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）からそれぞれ可視化可能となっている。
図２及び図３に示すように、スケール３６０Ｘは、シュリーレン部３００Ｘが観察する視野内に存在するように、スケール３６０Ｙは、シュリーレン部３００Ｙが観察する視野内に存在するように、それぞれ複数の流路１１０の上端１１０ｔよりも上方かつ各シュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙの光源部３０１寄りに配置されている。スケール３６０Ｘ，３６０Ｙは、それぞれ、シュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙの観測部３０２から見て、複数の流路１１０の中心軸に対応する位置にそれぞれマーク３６１を有する。
各シュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙのカメラ３０２は、それぞれ、密度分布を可視化した画像を、所定の時間毎に定期的に取得する。所定の時間は特に限定されないが、例えば、０．０１〜２秒である。また、取得する画像の数も特に限定されないが、例えば、１〜３０毎とすることができる。特に、各シュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙは、ガスを供給開始する前から、画像の取得を開始しておくことが好ましい。なお、シュリーレン部３００Ｘ及び３００Ｙの画像取得時刻を同期させることが好ましいが、同期させずに異なる時刻の画像を取得しても実施は可能である。
図３に示すように、情報処理装置５００は、第１選択部５０１、第２選択部５０２、位置取得部５１０、及び、出力部５２０を備えている。情報処理装置５００のこれらの機能は、コンピュータ上で実行されるソフトウエアにより実現されている。
第１選択部５０１は、シュリーレン部３００Ｘが取得した複数の画像を取得し、これらの画像の内最もガスの噴流の数が多い画像を抽出する。第２選択部５０２は、シュリーレン部３００Ｙが取得した複数の画像を取得し、これらの画像の内最もガスの噴流の数が多い画像を抽出する。
この工程は、具体的には、例えば、以下のようにして行うことができる。図４の（ａ），（ｂ）に、可視化した画像の一例として、シュリーレン部３００Ｘが取得した二枚の画像４００Ｘ１、４００Ｘ２を示す。図５の（ａ），（ｂ）に、可視化した画像の一例として、シュリーレン部３００Ｙが取得した二枚の画像４００Ｙ１、４００Ｙ２を示す。画像４００Ｘ１、４００Ｙ１はグリーンハニカム成形体１００の上端面から流出する２つの噴流Ｄを有しており、画像４００Ｘ２、４００Ｙ２はグリーンハニカム成形体１００の上端面からでる１つの噴流Ｄを有している。
まず、画像を二値化等することにより噴流Ｄの部分を認識する。次に、グリーンハニカム成形体１００の上端面と、スケール３６０Ｘと、の間におけるＹ方向に平行な直線上における噴流Ｄの部分と認識された部分の数を数える。このような作業を各画像に行うことにより、シュリーレン部３００Ｘが取得した各画像における噴流Ｄの数、および、シュリーレン部３００Ｙが取得した各画像における噴流Ｄの数をそれぞれ取得できる。
次に、シュリーレン部３００Ｘが取得した複数の画像、及び、シュリーレン部３００Ｙが取得した複数の画像のそれぞれから、最も噴流Ｄの数が多い画像を抽出すればよい。
図３に戻って、位置取得部５１０は、第１選択部５０１が選択した画像、及び、第２選択部５０２が選択した画像中の噴流Ｄの位置に関する情報を取得それぞれ取得する。
取得方法は特に限定されないが、例えば、図４の（ａ）の画像４００Ｘ１では、スケール３６０Ｘのマーク３６１の位置に基づいて、例えば、Ｘ方向に向かって左から３番目のマークの位置、及び、左から６番目のマークの位置、すなわち、Ｘ座標が３及び６といった情報を取得できる。例えば、図５の（ａ）の画像４００Ｙ１では、スケール３６０Ｙのマーク３６１の位置に基づいて、例えば、Ｙ方向に向かって右から２番目のマークの位置、及び、右から５番目のマークの位置、すなわち、Ｘ座標が２及び５といった情報を取得できる。マーク３６１が無い場合には、画像内の水平位置、例えば、ドット番号等でもよい。
出力部５２０は、位置取得部５１０が取得した噴流Ｄの位置に関する情報をディスプレイ６００等の出力装置に出力する。
続いて、上述の検査装置４００を使用したグリーンハニカム成形体１００の検査方法について説明する。
ここでは、一例として、図２に示すように、グリーンハニカム成形体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。ここで、図２及び図３に示すように、流路１１０ｘは、スケール３６０Ｙにおいて一番左側のマーク３６１の位置にあり、かつ、スケール３６０Ｘにおいて下から３番目のマーク３６１の位置にある。一方、流路１１０ｙは、スケール３６０Ｙにおいて左から２番目のマーク３６１の位置にあり、スケール３６０Ｘにおいて下から３番目のマーク３６１の位置にあるものとする。
まず、圧力印加部材２００をグリーンハニカム成形体１００の下部に装着する。そして、バルブＶ１を開放して、例えば、アルゴンガスにより、グリーンハニカム成形体１００の複数の流路１１０の下端にガスによる圧力を印加する（圧力を印加する工程）。圧力は特に限定されないが、例えば、大気圧に対する差圧として、０．０１〜１ＭＰａとすることができる。そして、複数の流路１１０の上端１１０ｔの近傍には、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。
このように圧力を印加すると、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によって複数の流路１１０の上端１１０ｔと下端１１０ｂとを結ぶ流路が形成されるため、当該欠陥がある流路１１０ｙの上端から、加圧に使用したガスＧが流出する。封口部１１４が欠落している場合や、封口部１１４と流路１１０とのあいだに隙間が生じている等の欠陥がある場合も同様である。これに対して、グリーンハニカム成形体１００に、上述のような欠陥が無い場合には、複数の流路１１０の下端に圧力が印加されても、複数の流路１１０の上端１１０ｔを越えてガスが流れ出ることはできず、複数の流路１１０の上端１１０ｔ上にガスは流出しない。
そして、ガスＧの屈折率が、複数の流路１１０の上端近傍の雰囲気ガスの屈折率と異なるため、欠陥がある場合には流路１１０ｙの上端近傍では屈折率のムラが生ずる。
そして、この屈折率のムラを、シュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙによってそれぞれ明暗の差等として可視化し画像を所定時間毎に取得する（画像を取得する工程）。図４の（ａ），（ｂ）に、シュリーレン部３００Ｘのカメラ３０２によって時刻ｔ＝ｔ１、ｔ２に撮影された画像４００Ｘ１，４００Ｘ２の模式図を示す。また、図５の（ａ），（ｂ）に、シュリーレン部３００Ｙのカメラ３０２によって時刻ｔ＝ｔ１、ｔ２に撮影された画像４００Ｙ１、４００Ｙ２の模式図を示す。
次に、シュリーレン部３００Ｘが取得した画像４００Ｘｎの内から最も噴流Ｄの数が多い画像を選択する。例えば、図４の例では、画像４００Ｘ１が２つの噴流Ｄを有し、画像４００Ｘ２が１つの噴流Ｄを有するので、二枚の内最も噴流Ｄの数が多い画像は画像４００Ｘ１である。
同様にして、シュリーレン部３００Ｙが取得した画像４００Ｙｎの内から最も噴流Ｄの数が多い画像を選択する。例えば、図５の例では、画像４００Ｙ１が２つの噴流Ｄを有し、画像４００Ｙ２が１つの噴流Ｄを有するので、二枚の内最も噴流Ｄの数が多い画像は画像４００Ｙ１である。
続いて、選択された画像４００Ｘ１，４００Ｙ１それぞれについて、噴流Ｄの位置に関する情報を得る。ここでは、４００Ｘ１の噴流ＤのＸ座標は３及び６となり、４００Ｙ１の噴流ＤのＹ座標は２及び５となる。
そして、Ｘ座標が二つであり、Ｙ座標が二つであるので、可能性がある欠陥位置は、４つの組み合わせ、すなわち、（Ｘ，Ｙ）＝（３，２）、（３，５）、（６，２）、（６，５）に絞り込むことができる。
なお、図４、図５に示すように、ガス漏れの挙動は時間と共に変動する場合がある。すなわち、ｔ＝ｔ１では噴流Ｄは二つ確認されるが、ｔ＝ｔ２では噴流Ｄは一つしか確認されていない。この理由は明らかではないが、ガスを流通させることにより、内部の欠陥の状況が変動し、ある欠陥部位からガスが流出しにくくなる一方、他の欠陥部位からガスが流出しやすくなることがあると考えられる。
像４００Ｘ，４００Ｙに基づいて推定された可能性のある欠陥位置の（Ｘ，Ｙ）＝（３，２）、（３，５）、（６，２）、（６，５）について、人手によって実際に存在する欠陥の有無や位置を判断してもよいが、公知の画像処理方法によって、欠陥の有無や位置を判断してもよい。
本実施形態によれば、流路の欠陥の有無に応じて、当該流路１１０ｙの近傍に屈折率のムラが生じ、これを可視化することにより欠陥の有無や場所を容易に検出できる。
特に、本実施形態では、複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガスの屈折率の分布を、複数の流路１１０の軸線（Ｚ軸）と直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）からシュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙによってそれぞれ可視化するので、屈折率にムラのある場所について二次元的な情報（座標）が得られ、欠陥のある流路の特定が容易である。また、スケール３６０Ｘ，３６０Ｙを備えることにより、より一層、欠陥のある流路の特定が容易となっている。
また、ガス中に、ガス以外の微粒子（例えば、グリコール系微粒子や、水蒸気ミスト）を添加する必要が無いので、検査後に微粒子を除去する必要がなく簡便である。
そして、本実施形態により良品と判断されたグリーンハニカム成形体を、公知の方法で焼成することにより、セラミクス多孔体から形成されたセラミクスハニカム焼成体が得られる。このセラミクスハニカム焼成体は、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）等として使用できる。
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の検査装置４００ｂでは、図６に示すように、直交する２方向である０°及び９０°の方向から複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガスの屈折率の分布を可視化可能なシュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙに加えて、シュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙの中間の方向である４５°の方向から複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガスの屈折率の分布を可視化可能なシュリーレン部３００αを備えている。シュリーレン部３００αは、シュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙと同様の光源部３０１及び観測部３０２を有する。また、シュリーレン部３００αの光源部３０１近傍には、スケール３６０Ｘ，３６０Ｙと同様のスケールが配置されているが、図示は省略する。
また、情報処理装置５００は、第１選択部５０１及び第２選択部５０２に加えて第３選択部５０３を備えている。第３選択部５０３は、第１選択部５０１及び第２選択部５０２と同様に、シュリーレン部３００αが取得した複数の画像を取得し、これらの画像の内最もガスの噴流の数が多い画像を抽出する。
あるいは検査装置４００ｂでは、図７に示すように、シュリーレン部３００Ｙを０°とした場合に、反時計周りに１１３°の方向から複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガスの屈折率の分布を可視化可能なシュリーレン部３００βを備えることができる。シュリーレン部３００βはシュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙ，３００αと同様の構成を有する。なお、シュリーレン部３００Ｘ〜３００βの配置は、それぞれの配置されている角度が等間隔とならないように配置されていることが、欠陥の位置を特定し易くなるため好ましい。この場合、情報処理装置５００は、第１選択部５０１、第２選択部５０２及び第３選択部５０３に加えて第４選択部５０４を備えている。第４選択部５０４は、第１選択部５０１〜第３選択部５０３と同様に、シュリーレン部３００βが取得した複数の画像を取得し、これらの画像の内最もガスの噴流の数が多い画像を抽出する。
以下、本実施形態の検査装置４００ｂの動作について説明する。検査装置４００ｂは、まず、上記第１実施形態の検査装置４００ａと同様にシュリーレン部３００Ｘ，３００Ｙにより二方向から複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガスの屈折率の分布を可視化する。このとき、欠陥が存在する可能性がある位置の組合せが、所定の閾値である例えば５個以上であるときは、検査装置４００ｂは、シュリーレン部３００αを加えた三方向から複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガスの屈折率の分布を可視化する。検査方向を増加させることにより、欠陥が存在する可能性がある位置の組合せをさらに限定することができる。
三方向からの検査により、欠陥が存在する可能性がある位置の組合せが所定の閾値未満となった場合には、上記第１実施形態と同様に、人手や公知の画像処理方法によって、欠陥の有無や位置を判断する。もし、未だ欠陥が存在する可能性がある位置の組合せが所定の閾値未満に特定できないときは、検査装置４００ｂは、シュリーレン部３００βを加えた四方向から複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍のガスの屈折率の分布を可視化する。
本実施形態では、さらに追加のシュリーレン部を配置し、５方向以上から検査を行なうことも可能である。本実施形態では、欠陥が存在する可能性がある位置の組合せが所定の閾値未満に特定できるまで、検査方向を段階的に増加させても良い。また本実施形態では、一度に配置された全てのシュリーレン部を用いて検査を行なっても良い。
本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向の２個の画像中の噴流の位置に関する情報により、欠陥が存在する可能性がある位置の個数が所定の閾値以上に多いと推定されるときは、さらに３以上の方向から同様にガスの屈折率の分布を可視化した画像を互いに異なる時刻に複数取得し、３方向以上の画像それぞれの内、複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像をそれぞれ選択し、選択された３個以上の画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する。これにより、より多くの画像中の噴流の位置に関する情報を取得することができ、欠陥が存在する可能性がある位置をより少ない個数に限定することができる。
以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の検査装置４００ｃでは、図８に示すように、複数の流路１１０の上端１１０ｔ近傍に圧力センサ７００が配置されている。圧力センサ７００は、複数の流路１１０の上端１１０ｔをマトリクス状に区分し、それらの区画からの噴流Ｄの圧力を検出する。また、情報処理装置５００の位置取得部５１０は、圧力センサ７００の検出結果に基づき、噴流Ｄの位置を取得する。
本実施形態によれば、複数の流路１１０の上端１１０ｔから排出するガスの噴流Ｄの圧力を検出することにより、噴流Ｄの位置に関する情報を取得するため、欠陥が存在する位置をさらに精度良く限定することができる。
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、屈折率の分布の可視化方法として、シュリーレン法を採用しているがガスの屈折率差を可視化できるものであればこれに限定されず、例えば、シャドウグラフ法やマッハツェンダー法を採用してもよい。
また、上記実施形態では、２つのシュリーレン部３００Ｘ、３００Ｙを有するが、いずれかのシュリーレン部のみを有していても欠陥の有無の判定は可能であり、また、大体の欠陥の位置は把握できる。
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。
また、上記実施形態では、グリーンハニカム成形体１００の流路１１０が上下方向に配置されているが、いずれの方向を向いても実施可能である。
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、グリーンハニカム成形体の外形も、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。
１００…グリーンハニカム成形体、１１０…流路、１１０ｔ…流路の上端（一端）、１１０ｂ…流路の下端（他端）、１１２…隔壁、１１４…封口部、２００…圧力印加部材、３００Ｘ，３００Ｙ，３００α，３００β…シュリーレン部、３６０…スケール、４００ａ，４００ｂ，４００ｃ…検査装置、５００…情報処理装置、５０１…第一選択部、５０２…第二選択部、５０３…第三選択部、５０４…第４選択部、５１０…位置取得部、５２０…出力部、６００…ディスプレイ、７００…圧力センサ。

Claims (13)

  1. 互いに平行に伸びる複数の流路を形成する隔壁と、前記複数の流路の内の一部の一端及び前記複数の流路の内の残部の他端を閉鎖する封口部とを有するグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法であって、
    前記複数の流路の一端に対してガスによる圧力を印加する工程と、
    前記複数の流路の軸線と交差する第１方向から、前記複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第１方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する工程と、
    前記複数の流路の軸線と交差し、かつ、前記第１方向と交差する第２方向から、前記複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第２方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する工程と、
    前記複数の第１方向画像の内、前記グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像を選択する工程と、
    前記複数の第２方向画像の内、前記グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像を選択する工程と、
    前記選択された２つの画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する工程と、を備えるグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法。
  2. 前記選択された２つの画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する工程によって取得された情報により前記グリーンハニカム成形体の欠陥が存在する可能性がある位置の個数が所定の閾値以上であるときは、
    前記複数の流路の軸線と交差し、前記第１方向及び前記第２方向と交差し、互いに交差する第３〜第ｎ方向から（ｎは３以上の整数）、前記複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第３〜第ｎ方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する工程と、
    前記複数の第３〜第ｎ方向画像それぞれの内、前記グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像をそれぞれ選択する工程と、
    前記選択された第３〜第ｎ個の画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する工程と、を備える請求項１記載の方法。
  3. 前記グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の圧力を検出することにより、噴流の位置に関する情報を取得する工程、を備える請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記屈折率の分布を、シャドウグラフ法、マッハツェンダー法、又は、シュリーレン法のいずれかにより可視化する請求項１〜３のいずれか１項記載のグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法。
  5. 前記複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスの密度を０℃、１ａｔｍにおいて１とした場合に、前記圧力を印加するためのガスの密度が０℃、１ａｔｍにおいて０．１〜０．９又は１．１〜５．０である請求項１〜４のいずれか１項記載のグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法。
  6. 前記複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスとは異なる組成のガスにより前記複数の流路の一端に対して圧力を印加する請求項１〜５のいずれか１項記載のグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法。
  7. 前記複数の流路の他端近傍が真空である状態及び前記複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスが前記圧力を印加するためのガスと密度差のあるガスである状態のいずれかであり、前記圧力を印加するためのガスが、ヘリウム、ネオン、窒素、アルゴン、キセノン、クリプトン、酸素、及び、二酸化炭素からなる群から選択されるいずれかのガス、又は、この群の内の２種以上の混合ガス、又は、この群の内の１種以上と空気との混合ガスである請求項６記載のグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法。
  8. 前記複数の流路の他端近傍の雰囲気ガスとは異なる温度のガスにより前記複数の流路の一端に対して圧力を印加する請求項１〜７のいずれか１項記載のグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法。
  9. 前記第１方向画像及び前記第２方向画像の視野内にスケールを配置する請求項１〜８のいずれか１項記載のグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項記載のグリーンハニカム成形体の欠陥を検査する方法に基づいて欠陥の位置を認識する工程と、
    前記認識された欠陥を修復する工程と、を備える、グリーンハニカム構造体の製造方法。
  11. 互いに平行に伸びる複数の流路を形成する隔壁と、前記複数の流路の内の一部の一端及び前記複数の流路の内の残部の他端を閉鎖する封口部とを有するグリーンハニカム成形体の欠陥の検査装置であって、
    前記複数の流路の一端に対してガス供給源から供給されるガスによる圧力を印加する圧力印加部材と、
    前記複数の流路の軸線と交差する第１方向から、前記複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第１方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する第１可視化部と、
    前記複数の流路の軸線と交差し、かつ、前記第１方向と交差する第２方向から、前記複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第２方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する第２可視化部と、
    前記複数の第１方向画像の内、前記グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像を選択する第１選択部と、
    前記複数の第２方向画像の内、前記グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像を選択する第２選択部と、
    前記選択された２つの画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する位置取得部と、を備えるグリーンハニカム成形体の欠陥の検査装置。
  12. 前記位置取得部により取得された前記選択された２つの画像中の噴流の位置に関する情報によって取得された情報により前記グリーンハニカム成形体の欠陥が存在する可能性がある位置の個数が所定の閾値以上であるときに、前記複数の流路の軸線と交差し、前記第１方向及び前記第２方向と交差し、互いに交差する第３〜第ｎ方向から（ｎは３以上の整数）、前記複数の流路の他端近傍のガスの屈折率の分布を可視化した第３〜第ｎ方向画像を、互いに異なる時刻に複数取得する第３可視化部〜第ｎ可視化部と、
    前記複数の第３〜第ｎ方向画像それぞれの内、前記グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の数が最も多い画像をそれぞれ選択する第３選択部〜第ｎ選択部と、
    を備え、
    前記位置取得部は、前記選択された第３〜第ｎ個の画像中の噴流の位置に関する情報をそれぞれ取得する、請求項１１記載のグリーンハニカム成形体の欠陥の検査装置。
  13. 前記グリーンハニカム成形体の複数の流路の他端から排出するガスの噴流の圧力を検出する圧力センサを備え、
    前記位置取得部は、前記圧力センサにより検出された前記複数の流路の他端から排出するガスの噴流の圧力により噴流の位置に関する情報を取得する、請求項１１又は１２記載のグリーンハニカム成形体の欠陥の検査装置。
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