JP4913707B2 - フィルタの検査方法及びフィルタ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタの欠陥を検出する方法と、フィルタの欠陥を検出するために用いられる装置に関する。

環境への影響を考慮して、自動車用エンジン等から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質を、排気ガスから除去する必要性が高まっている。特に、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（パティキュレート・マター（ＰＭともいう））の除去に関する規制は、世界的に強化される傾向にある。このような事情から、ＰＭを捕集し除去するためのＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）が注目を集めている。

ＤＰＦの一態様として、目封止された、ハニカム構造を有するフィルタ（ハニカムフィルタ）を挙げることが出来る。このハニカムフィルタは、流体の流路となる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁を備え、一方の端部が開口され且つ他方の端部が目封止された所定のセルと、一方の端部が目封止され且つ他方の端部が開口された残余のセルと、が交互に配設されてなるものである。このハニカムフィルタによれば、所定のセルが開口する一方の端部から流入した流体（排気ガス）が、隔壁を透過し、残余のセル側へ透過流体として流出し、更に、残余のセルが開口する他方の端部から流出することによって、排気ガス中のＰＭが捕集除去される、という作用効果が得られる。

上記のハニカムフィルタのような、排気ガスが多孔質の隔壁を透過する構造のフィルタ（ウォールフロー型のフィルタ）は、濾過面積を大きくとれることから、濾過流速（隔壁透過流速）を低くすることが出来、圧力損失が小さく、且つ、ＰＭの捕集効率が比較的良好なものである。但し、それは、隔壁に意図しない穴等の欠陥がないことを前提としているのであって、欠陥があればそこからＰＭは通り抜け、効率云々以前にＤＰＦとしてのＰＭ捕集能力そのものが低下する。それだけに、フィルタ製造時の欠陥検査は大変重要な工程である。

尚、関連する先行技術文献として、例えば特許文献１〜５を挙げることが出来る。
特許第３９０４９３３号公報 特開平６−１３４２６８号公報 特開平４−１０４０３８号公報 特開平７−１７４６６０号公報 特開２０００−１９３５８２号公報

フィルタの欠陥を検査する手段として、最も簡易な方法は目視によるものである。ところが、通常、フィルタの構造上、欠陥を外部から観察することは不可能である。又、すすをフィルタへ流入させ、排出されるすすを白色の布に付着させ、その付着の程度によって欠陥を検出する方法（スートプリント法）が知られている。しかし、一度フィルタに負荷をかけることになり、加えて、出荷前に（検査後に）すすを取り除く処理に時間と手間を要し、好ましい手段とはいえない。更に、フィルタを水中に入れて、例えば流体が流入する側から空気圧をかけ、流体が透過し流出する側の発泡現象を確認することによって、欠陥の有無を検査することが出来るが、この方法では、フィルタに負荷はかからないものの、検査前の脱泡及び検査後の乾燥を要するので、望ましい手段とはいえない。

本発明は、このような事情の下、なされたものであり、本発明は、フィルタの欠陥を、フィルタに負荷をかけず、前処理と後処理に時間と手間を要さず、感度よく、容易に、検出し得る手段を提供することを課題とする。この課題を解決するため、研究が重ねられた結果、以下の手段を想到するに至った。

即ち、先ず、本発明によれば、微粒子を発生させ、その微粒子をフィルタの一の側から当該フィルタ内へ導入するとともに、指向性の強い光を発生させ、その光をフィルタの他の側を通過させ、更に、フィルタの他の側で空気の振動を発生させ、その空気の振動によってフィルタの他の側から排出される微粒子を横方向へ移動させながら、その微粒子に光を照射して微粒子を可視化するフィルタの検査方法が提供される。

フィルタは、濾過（フィルトレーション）作用を発揮し得るものであり、本明細書において、フィルタの一の側、他の側とは、濾過作用を発揮する部材を基準として、その一の側、他の側という意味である。欠陥があってはならない最重要部分は、その濾過作用を発揮する部材（例えばハニカムフィルタにおいては多孔質の隔壁が相当する）であるから、微粒子をフィルタの一の側からフィルタ内へ導入し、フィルタの他の側から微粒子が均一に排出されるか否かを確認することで、フィルタに欠陥が有るか無いかを、検査することが出来る。

本発明に係るフィルタの検査方法においては、微粒子は、水であることが好ましい。水は、不純物の少ない純水であれば、尚好ましい。微粒子が水である場合において、超音波振動子の振動によって水を微粒子化する加湿手段によって、当該微粒子を発生させることが好ましい。他に、ノズルからの噴霧によって、水である微粒子を発生させることが出来る。

尚、微粒子が水ではない場合には、例えば、線香等の香類を燃焼させる、グリコール類を加熱、気化、凝縮させて噴霧する、固体二酸化炭素や液体窒素を使用する、市販の標準粒子発生装置を用いる、炭酸カルシウム等の微粒子粉末を振動装置やブロア等で発塵させる、等の手段によって、微粒子を発生させることが可能である。

本発明に係るフィルタの検査方法においては、二次元的に、空気の振動を発生させることが好ましい。

本発明に係るフィルタの検査方法においては、空気中に縦波を生じさせることによって、空気の振動を発生させることが好ましい。あるいは、本発明に係るフィルタの検査方法においては、空気に縦波を発生させることによって、空気の振動を発生させることが好ましい。これらの場合において、２又はそれ以上の方向から、空気中に縦波を生じさせ、あるいは、空気を送れば、二次元的に空気の振動を発生させることが可能である。

空気を媒質とする縦波は、空気の密度の振動が伝播する疎密波であり、音波とも呼ばれる。

本発明に係るフィルタの検査方法においては、フィルタは、他の側が面を有するものであり、光を面状に発生させ、その光をフィルタの他の側の面と平行に通過させ、二次元的に光を微粒子に照射することが好ましい。

本発明に係るフィルタの検査方法においては、可視化した微粒子の画像を、コンピュータに取り入れ、記録し、解析することが好ましい。

本発明に係るフィルタの検査方法においては、微粒子の粒子径は、０．３μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

本発明に係るフィルタの検査方法は、検査対象であるフィルタが、多孔質のハニカム構造体である場合に、好適に用いられる。

本発明に係るフィルタの検査方法は、検査対象である前記フィルタが、ディーゼル・パティキュレート・フィルタである場合に、好適に用いられる。

尚、本発明に係るフィルタの検査方法において、発生させた微粒子をフィルタの一の側からフィルタ内へ導入するに際し、例えば発生した微粒子をタンクに溜めて、均一濃度としてから一定圧力を加えることによりフィルタ内へ導入することが好ましい。圧力を加える代わりに、フィルタの他の側からファン等で吸引して、タンクから微粒子をフィルタ内へ導入してもよい。

又、本発明に係るフィルタの検査方法において、フィルタへ導入する微粒子の濃度に特に制限はない。指向性の強い光によって検出出来る程度の濃度であって、欠陥部分とそれ以外の部分とのコントラストが明確になるような濃度を、適宜、選択することが出来る。

次に、本発明によれば、微粒子を発生させる微粒子発生手段と、その微粒子をフィルタの一の側から当該フィルタ内へ導入する微粒子導入手段と、フィルタの他の側を通過するように指向性の強い光を発生させる光発生手段と、フィルタの他の側で空気の振動を発生させる縦波発生手段と、を具備するフィルタ検査装置が提供される。

本発明に係るフィルタ検査装置においては、微粒子が、水（微細な水滴）であることが好ましい。純水であれば、尚好ましい。

本発明に係るフィルタ検査装置においては、微粒子発生手段が、超音波加湿器であることが好ましい。

本発明に係るフィルタ検査装置においては、縦波発生手段が、２又は３以上備わることが好ましい。

本発明に係るフィルタ検査装置においては、縦波発生手段が、電気信号製造装置とスピーカ、及び圧電アクチュエータと振動板、から選択される少なくとも一の手段であることが好ましい。あるいは、本発明に係るフィルタ検査装置においては、縦波発生手段が、バイブレータ、又は振動モータと振動板であることが好ましい。バイブレータの例として、エアバイブレータ、振動モータの例として低周波振動モータを挙げることが出来る。

本発明に係るフィルタ検査装置においては、光発生手段が、光を面状に発生させ、その光をフィルタの他の側の面と平行に通過させ得る手段であることが好ましい。

本発明に係るフィルタ検査装置においては、微粒子を撮像するカメラ、及び、撮像された微粒子の画像を取り入れ記録し解析するコンピュータ、を具備することが好ましい。

カメラとしては、ＣＣＤあるいはフィルム等の撮像素子・媒体を有するカメラを採用することが出来る。コンピュータとしては、画像解析専用装置を使用することが好ましい。又、コンピュータは、画像解析装置及び上記電気信号製造装置を兼ねることも好ましい。

本発明に係るフィルタ検査装置においては、微粒子の粒子径は、０．３μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。

本発明に係るフィルタ検査装置は、検査対象であるフィルタが、多孔質のハニカム構造体である場合に、好適に使用される。

本発明に係るフィルタ検査装置は、検査対象であるフィルタが、ディーゼル・パティキュレート・フィルタである場合に、好適に使用される。

又、本明細書において、指向性の強い光は、微粒子に照射されて回折散乱する波長の光であれば特に制限はない。例えば、レーザ光が好ましい。固体レーザ、気体レーザ、半導体レーザ、色素レーザ、エキシマレーザ、自由電子レーザ等を好適に用いることが出来る。光の波長にも特に制限はなく、例えば６５０ｎｍ程度の赤色レーザ光、５３２ｎｍ程度の緑色レーザ光、４００ｎｍ程度の紫色レーザ光等を好適に用いることが出来る。

本発明に係るフィルタの検査方法は、空気の振動によってフィルタの他の側から排出される微粒子を移動させながら、その微粒子に光を照射して微粒子を可視化するので、欠陥の検出が容易であり、且つ、感度よく欠陥を検出することが可能である。

より具体的に説明する。微粒子を発生させ、その微粒子をフィルタの一の側からフィルタ内へ導入するとともに、指向性の強い光を発生させ、その光をフィルタの他の側を通過させると、フィルタの他の側から排出される微粒子は、光が照射されることによって光を回折散乱させ可視化される。フィルタに欠陥があれば、そこから大きな微粒子が多く排出されるため、その大きく多い微粒子によって、光が多く回折散乱するから、欠陥が外から視認することが出来ない場所に存在していても、輝度（明るさ）の違いによって、フィルタの欠陥の有無を判断することが出来、欠陥の場所を特定することが可能となる。但し、ハニカムフィルタの他の側（微粒子の排出側）の端面の近傍に、端面に概ね平行に通過するレーザ光を発生させた場合、レーザ光の拡散光成分がハニカムフィルタの他の側の端面を照射することがある。このような場合、拡散光成分がその端面で反射され反射光（端面反射光ともいう）を生じ、微粒子による回折散乱光と、端面反射光と、の判別が困難になる。そのため、可視化した微粒子の観察を正確に行うことが出来ない。即ち、十分な感度で欠陥を検出することが出来ない。本発明に係るフィルタの検査方法は、光を回折散乱する微粒子を移動させ得ることで、微粒子による回折散乱光と、端面反射光と、の判別がし易い場所で、輝度の差を判断することが出来るから、微粒子を移動させない場合に比して、フィルタの欠陥を、より感度よく、より容易に、検出することが可能となる。加えて、相対的に輝度の高い場所（輝点ともいう）が、移動するかしないか（揺れるか揺れないか）によって、高い輝度をもたらしているものが微粒子であるかフィルタ自体であるか判断出来るので、この点からも欠陥を誤って検出するおそれを抑制することが出来る。

本発明に係るフィルタの検査方法は、その好ましい態様において、微粒子は水であり、より好ましくは純水であるので、検査に際し、フィルタに余分な付着物が発生しない。そのため、前処理と後処理を行う必要がなく、従来の手段で必要であったそれらに要する時間と手間を削減することが出来る。

本発明に係るフィルタの検査方法は、その好ましい態様において、超音波による加湿手段によって、水の微粒子を発生させるので、簡便に微粒子を発生させることが出来る。尚、本明細書において、発生した多くの水の微粒子全体を、水煙とも表現する。

本発明に係るフィルタの検査方法は、その好ましい態様において、二次元的に空気の振動を発生させるので、一平面上において意図する方向へ自在に微粒子を移動させることが可能である。そのため、微粒子による回折散乱光と端面反射光との判別がし易く、輝度の差を判断し易い場所を、確実に、早く、探し出せる。よって、二次元的に空気の振動を発生させない場合に比して、フィルタの欠陥の有無の判断を誤る可能性を、より低減することが出来、加えて、輝度の差の判断を行うに要する時間を、より短縮することが可能である。

本発明に係るフィルタの検査方法は、その好ましい態様において、空気中に縦波を生じさせることによって、微粒子の移動にかかる制御が容易である。縦波の周波数や波長の大きさを調節することで、意図する距離だけ微粒子を移動させることが出来る。そのため、微粒子による回折散乱光と端面反射光との判別がし易く、輝度の差を判断し易い場所を、確実に、探し出すことが可能であり、フィルタの欠陥の有無の判断を感度よく行い得る。

本発明に係るフィルタの検査方法は、その好ましい態様において、例えばバイブレータによって空気に縦波を発生させることによって、微粒子を素早く移動させることが出来る。発生させる縦波の振動数、振幅、波形を調節することで、意図する距離だけ微粒子を早く移動させ得る。そのため、微粒子による回折散乱光と端面反射光との判別がし易く、輝度の差を判断し易い場所を、早く、探し出すことが可能であり、フィルタの欠陥の有無の判断を迅速に行い得る。

本発明に係るフィルタの検査方法は、その好ましい態様において、フィルタは、他の側が面を有するものであり、光を面状に発生させ、その光をフィルタの他の側の面と平行に通過させ、二次元的に光を微粒子に照射するので、欠陥の場所を特定し易く、加えて、感度よく欠陥を検出することが出来る。

本発明に係るフィルタの検査方法は、その好ましい態様において、可視化した微粒子の画像を、コンピュータに取り入れ、記録し、解析するので、確実に、フィルタの欠陥の有無、欠陥の場所を記録することが可能である。加えて、欠陥の発生し易い場所等のデータベースを構築することが出来るから、フィルタの製造方法へフィードバックして、製造方法を改善するのに有用である。

本発明に係るフィルタの検査方法は、その好ましい態様において、微粒子の粒子径は、０．３μｍ以上２００μｍ以下であるので、感度よく欠陥を検出することが出来る。

本発明に係るフィルタ検査装置は、上記した本発明に係るフィルタの検査方法を実施することが可能な装置であり、本発明に係るフィルタの検査方法の実施を通じて、上記した効果を奏する。

具体的には、本発明に係るフィルタ検査装置では、市販されている超音波加湿器で、簡易に、水の微粒子を発生させることが出来る。又、縦波発生手段が、（好ましくは一平面上に位置して）２又は３以上備わることで、二次元的に空気の振動を発生させることが可能である。電気信号製造装置で所望の電気信号を作製しスピーカで振動に変換して空気中へ伝搬させることで、空気中に縦波を生じさせ空気の振動を発生させることが可能である。圧電アクチュエータの変位やバイブレータの変位によって振動板を振動させることでも、同様に、空気中に縦波を生じさせ空気の振動を発生させることが出来る。

以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明に係る要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明に係る実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。

先ず、図２〜図５を参照し、ハニカムフィルタを検査する場合を例にとって、検査対象であるハニカムフィルタ、フィルタの欠陥を検出する原理、及びフィルタの検査方法における好ましい条件、について説明する。

ハニカムフィルタについて、説明する。図２は、検査対象（被検体）であるハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図であり、図３は、ハニカムフィルタの一例を模式的に示す断面図である。尚、理解容易なように、図２に比して、図３においては、構造は簡略化して描かれている。

図２及び図３に示されるハニカムフィルタ１は、外周壁８で囲われた内部に、流体の流路となる複数のセル３を区画形成する、多孔質の隔壁４を備えたハニカム構造体において、セル３の端部を目封止する目封止部１０を形成したものである。隔壁４は、二つの端面２ａ，２ｂ間を連通する複数のセル３が形成されるように配置され、目封止部１０は、何れかの端面２ａ，２ｂにおいてセル３を目封止するように配置されている。目封止部１０は、隣接するセル３が互いに反対側の端部（端面２ａ，２ｂの何れか側の端部）で目封止されるように存在し、その結果、ハニカムフィルタ１の端面は市松模様状を呈する（図２を参照）。

フィルタの欠陥を検出する原理について、説明する。図４は、欠陥検出原理を示す図であって、ハニカムフィルタの一例を模式的に示す断面図である。図５は、空気の振動によって微粒子を移動させる様子を示す図であって、ハニカムフィルタの端面を示す拡大図（図２において上から見た拡大図に相当する）である。

図３に示されるように、ハニカムフィルタ１は、ＤＰＦとして使用される場合に、排気ガス（流体）が、一方の端面２ａ側から、セル３（所定のセル３）内に流入し、濾過部材である隔壁４を通過し、透過流体として、他方の端面２ｂ側が開口したセル３（残余のセル３）へと流出し、更に、他方の端面２ｂ側から外部へ流出する。隔壁４を通過する際に、排気ガスに含まれるＰＭは、隔壁４で捕集される。ところが、隔壁４に意図しない穴等の欠陥があれば、そこからＰＭは通り抜け、ＤＰＦとしてのＰＭ捕集能力が低下するので、出荷にあたっては、欠陥の検査を要する。

図４に示されるように、ハニカムフィルタ１において、セル３に（例えば）端面２ａ側から、微粒子７を導入すると、微粒子７は隔壁４を通過して、端面２ｂ側から排出される。端面２ｂの近傍において端面２ｂに平行に、レーザ装置５１で、レーザ光を発生させレンズで拡散させて（あるいは走査させて）、面状にレーザ光を照射しておくと、排出された微粒子７は光を回折散乱させ可視化される。このとき、隔壁４に欠陥６があると、そこから、欠陥６がない場合に比して、粒子径がより大きな微粒子７が、より多く、排出されることになる。より大きな微粒子７は、光をより多く回折散乱させることから、より大きな欠陥（欠陥６）のある隔壁４で形成されたセル３の上方（図４において丸囲いしたＡ部分）において、レーザ光はより多く回折散乱する。従って、ハニカムフィルタ１の（例えば）端面２ｂの近傍の輝度の差によって、欠陥６のある隔壁４で形成されたセル３を検出することが可能である。同様に、目封止部１０に欠陥がある場合にも、そこから、粒子径がより大きな微粒子が、より多く、排出されるから、目封止部１０に欠陥のあるセル３を検出することが出来る。

ハニカムフィルタ１の端面２ｂに照射される光（端面照射光ともいう）には、レーザ光の拡散光成分以外に、レーザ光を微粒子に照射することによって生じる回折散乱光の一部等がある。粒子径５μｍ程度の微粒子を用いて欠陥の検出を行う場合、上記回折散乱光は、レーザ光の進行方向と同一方向に進む光となり、この回折散乱光の一部が、端面照射光となり、微粒子による回折散乱光と、端面反射光と、の判別が困難になる。そのため、可視化した微粒子の観察を正確に行うことが出来ない。即ち、十分な感度で欠陥を検出することが出来ない。粒子径５μｍ程度の微粒子を多数用いる場合、回折散乱光は、主に、レーザ光の進行方向と同一方向に進む光であるため、微粒子の像を撮像する撮像装置に入射する光は少なくなる。従って、得られる微粒子の像が暗くなる傾向がある。加えて、従来、端面反射光を欠陥として検出してしまうため、十分な検出感度が得られない。

これに対し、ハニカムフィルタ１の端面２ｂの側で、（例えば、図４では示さない）電気信号製造装置とスピーカによって音波を発生させて、その音波によって微粒子７を移動させて、微粒子による回折散乱光と、端面反射光との判別がし易い場所で、輝度の差を観察・解析すれば、誤検出を避けることが出来る。又、輝点が、移動するかしないか（揺れるか揺れないか）によって、輝度をもたらすものが微粒子であるかフィルタ自体であるか判断することが出来るので、隔壁４又は目封止部１０に欠陥があると誤って判断をするおそれが小さくなる。

音波によって微粒子７を移動させるにあたっては、図５に示されるように、音波発生源である２つのスピーカ２１ａ，２１ｂを、セル３に対して、例えば９０°（図５においてθ＝９０°）の位置に配置し、スピーカ２１ａ，２１ｂそれぞれの波形を調節することによって、微粒子を軌道４２上で回転移動させることが可能である。軌道４２上を輝点４１が移動すれば、この輝点は微粒子に起因するものであり、隔壁４（目封止部１０があれば目封止部１０）に欠陥があると判断することが出来る。

フィルタの検査方法における好ましい条件について、説明する。微粒子７が拡散して感度が低下することを防止する観点から、指向性の強い光を、微粒子７が排出する端面２ｂの直上から５ｍｍまでの範囲を通過させることが好ましい。より好ましくは、端面２ｂの直上から３ｍｍまでの範囲である。

微粒子７の粒子径は、０．３μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが更に好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であると尚更に好ましい。但し、これは、検出感度の観点から選定される範囲であって、微粒子７の粒子径は、検査対象となるフィルタの形状や多孔質体である場合の細孔径等により、適切なものを選ぶことが出来る。例えば、欠陥の種類と排出される微粒子の粒度分布の関係を調べることによって、検査対象に合った適切な粒子径を選ぶことが可能である。

次に、図１を参照して、ハニカムフィルタを検査する場合を例にとって、フィルタ検査装置及びフィルタの検査方法について説明する。

フィルタ検査装置について、説明する。図１は、本発明に係るフィルタの検査装置の一の実施形態を示す図であり、内部を透視した側面図である。図１に示される検査装置１００は、筐体１９に収められた水煙タンク１２、レーザ装置５１、２台のカメラ１５（ＣＣＤカメラ）、複数の照明１６（ＬＥＤ照明）、１台のスピーカ２１、及び載置台２５、並びに、筐体１９外の２台の超音波加湿器１１、電気信号製造装置２２、及び画像解析装置１７で構成される。

画像解析装置１７は、電気信号製造装置２２を兼ねたものである。又、レーザ装置５１において、レンズはレーザ光が通過する位置に取り付けられている。レーザ装置５１は、昇降機１４に取り付けられ、自在に上下移動する。カメラ１５及び照明１６は、アーム２４を介して昇降機１４に取り付けられ、同様に、自在に上下移動する。水煙タンク１２には、圧力計２７及び微粒子濃度計２８が備えられており、水煙タンク１２内の圧力及び微粒子濃度を管理することが可能である。

フィルタの検査方法について、説明する。検査に際しては、先ず、被検体であるハニカムフィルタ１が、スライドする載置台２５に載って、筐体１９内に入る。ハニカムフィルタ１の搬入（搬出）は、筐体１９に備わる扉１８が（例えば自動で）開閉することによって行われる。検査中は、扉１８は閉じられており、筐体１９内は閉じた空間になる。そのため、外乱によって微粒子（水煙）の動きが乱れることはない。又、照明１６は、水煙が出ていないときのハニカムフィルタ１の状態を撮影するために設置してある。載置台２５は、ハニカムフィルタ１の端面２ｂに対面する部分が開口しているが、筐体１９内に入った状態では、合成樹脂製のパッキン等を介して、水煙タンク１２と密着する。

次に、微粒子がハニカムフィルタ１の端面２ａの側からセル３内へ導入される。具体的には、微粒子発生手段に相当する超音波加湿器１１が、水と空気を原料として、微細な概ね５μｍ程度の水滴（微粒子に相当する）が浮遊してなる水煙２０を発生する。この超音波加湿器１１は、送風ファンを備えた機器であり、ダクト１３を介して水煙タンク１２と通じている（ダクト１３及び水煙タンク１２が微粒子導入手段に相当する）。発生した水煙２０は、水煙タンク１２に貯まり、更に、載置台２５の開口を通じて、ハニカムフィルタ１の端面２ａからセル３内に入り、隔壁４に加圧状態で接する。そして、多孔質である隔壁４の細孔を通じて、ハニカムフィルタ１の端面２ｂの側へ通過し、筐体１９内で開放される。尚、加圧状態である水煙タンク１２内の圧力は、被検体によって異なる。被検体が多孔質なハニカムフィルタ１の場合は１〜１５０Ｐａ程度に加圧される。

上記ハニカムフィルタ１の端面２ｂの側で開放された水煙２０に、レーザ光を照射し、輝度の差を観察ないし解析することによって、ハニカムフィルタ１における欠陥の有無又は欠陥場所が特定される。

レーザ光を照射するにあたっては、昇降機１４によって、光発生手段であるレーザ装置５１が適正な位置に調節し、指向性の強い光であるレーザ光を、ハニカムフィルタ１の端面２ｂと平行に、且つ、端面２ｂ上の適切な位置を通過させるようにする。

輝度の差を観察ないし解析するにあたっては、縦波発生手段である電気信号製造装置２２及びスピーカ２１を使用する。具体的には、電気信号製造装置２２で作製された電気信号に基づいてスピーカ２１から音波を発し、その音波で水煙２０を移動させ、輝点が移動するか否かを観察しつつ、移動する場合には、微粒子による回折散乱光と端面反射光との判別がし易く、輝度の差を判断し易い適切な場所に輝点を移動させて、輝度の差を観察・解析する。

輝度の分布は、カメラ１５の位置を調節することによって、適切な輝度情報として、画像解析装置１７に集約される。輝度の差は、画像解析装置１７のモニタで人間の視覚を通じて判断され、あるいは画像解析装置１７に備わるプログラムで自動解析され、これらを通じて、欠陥の有無及び欠陥場所の特定がなされる。検査を終えたら、被検体であるハニカムフィルタ１は、スライドする載置台２５に載って、筐体１９外へ出る。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）測定対象として、図２及び図３に示されるハニカムフィルタ１を用意した。この実施例で使用したハニカムフィルタ１は、その直径が２２９ｍｍ、長さは２７９ｍｍ、セル密度は４６．５個／ｃｍ^２であった。

用意したハニカムフィルタ１について、図１に示される検査装置１００を用いて、欠陥の検出を行った。スピーカ２１は、レーザ装置５１からみてハニカムフィルタ１の反対側に、その中心が、ハニカムフィルタ１の端面２ｂからの高さ４ｍｍになるように、配設した。

先ず、超音波加湿器１１によって、粒子径５μｍの微粒子を発生させ、超音波加湿器１１に付属した（図示しない）微粒子供給ファンによって、微粒子をダクト１３に導入し、水煙タンク１２で、微粒子の濃度を均一化させた後、微粒子を、ハニカムフィルタ１の端面２ａ側から、複数のセル３の中へ導入し、端面２ｂ側に排出させた。併せて、レーザ装置５１によって、端面２ｂからの高さが４ｍｍである位置に、端面２ｂに平行な平面状のＨｅ−Ｎｅレーザ光を出射し、このＨｅ−Ｎｅレーザ光によって、微粒子を照射して、可視化した。

そして、画像解析装置１７を兼ねる電気信号製造装置２２から送られた電気信号によってスピーカ２１を振動させて、空気の振動を発生させ、その空気の振動によって、可視化させた微粒子を移動させながら、その微粒子の像を、カメラ１５によって撮像し、画像解析装置１７で確認して、ハニカムフィルタ１の欠陥を検査した。

（比較例１）電気信号製造装置２２及びスピーカ２１を使用せず、空気の振動によって、可視化させた微粒子を移動させることを行わず、端面２ｂ側に、自然に排出した微粒子の像を、カメラ１５によって撮像し、画像解析装置１７で確認した。それ以外は、実施例１と同様にして、ハニカムフィルタ１の欠陥を検査した。

（検査結果と考察）実施例１においては、比較例１に比して、検出率が７％（Ｎ数２０個）上昇した。又、実施例１においては、比較例１に比して、画像解析装置１７により、欠陥の発生しているセルから排出された微粒子の像が、はっきりと明るく見えた。更に、実施例１において、光が回折散乱した部分が空気の振動によって異動するか否かにより、その散乱が微粒子によるものであるか否かを判断可能なことを、確認することが出来た。

［検出率］欠陥を有する２０体のハニカムフィルタ１について、実施例１及び比較例１それぞれについて、欠陥の発生しているセル数（検出欠陥数）を測定した。そして、その結果より、｛（実施例１で検出された欠陥数）／（比較例１で検出された欠陥数）×１００｝−１００（％）を算出して、検出数上昇割合とした。例えば、実施例１による欠陥数が１１個であり、比較例１による欠陥数が１０個であった場合には、検出数上昇割合は１０％である。このようにしてハニカムフィルタ（２０体）について、検出数上昇割合を得て、得られた検出数上昇割合の平均値を、検出率とした。

本発明に係るフィルタの検査方法及びフィルタ検査装置は、フィルタの欠陥の有無を検査する手段として利用することが出来る。特に、粒子状物質を排気ガス中から除去するＤＰＦとして使用される、多孔質のハニカムフィルタを検査する手段として、好適に用いられる。

本発明に係るフィルタの検査装置の一の実施形態を示す（内部を透視した）側面図である。 検査対象であるハニカムフィルタの一例を模式的に示す斜視図である。 検査対象であるハニカムフィルタの一例を模式的に示す断面図である。 本発明に係るフィルタの検査方法の欠陥検出原理を示す図であって、ハニカムフィルタの一例を模式的に示す断面図である。 本発明に係るフィルタの検査方法における空気の振動によって微粒子を移動させる様子を示す図であって、ハニカムフィルタの端面を示す拡大図である。

符号の説明

１：ハニカムフィルタ、２ａ，２ｂ：端面、３：セル、４：隔壁、６：欠陥、７：微粒子、８：外周壁、１０：目封止部、１１：超音波加湿器、１２：水煙タンク、１３：ダクト、１４：昇降機、１５：カメラ、１６：照明、１７：画像解析装置、１８：扉、１９：筐体、２０：水煙、２１，２１ａ，２１ｂ：スピーカ、２２：電気信号製造装置、２４：アーム、２５：載置台、２７：圧力計、２８：微粒子濃度計、５１：レーザ装置、１００：検査装置。

Claims (22)

1. 微粒子を発生させ、その微粒子をフィルタの一の側から当該フィルタ内へ導入するとともに、指向性の強い光を発生させ、その光を前記フィルタの他の側を通過させ、更に、前記フィルタの他の側で空気の振動を発生させ、その空気の振動によって前記フィルタの他の側から排出される前記微粒子を移動させながら、その微粒子に前記光を照射して微粒子を可視化するフィルタの検査方法。
2. 前記微粒子は、水である請求項１に記載のフィルタの検査方法。
3. 超音波による加湿手段によって、前記微粒子を発生させる請求項２に記載のフィルタの検査方法。
4. 二次元的に、前記空気の振動を発生させる請求項１〜３の何れか一項に記載のフィルタの検査方法。
5. 空気中に縦波を生じさせることによって、前記空気の振動を発生させる請求項１〜４の何れか一項に記載のフィルタの検査方法。
6. 空気に縦波を発生させることによって、前記空気の振動を発生させる請求項１〜４の何れか一項に記載のフィルタの検査方法。
7. 前記フィルタは、前記他の側が面を有するものであり、
   前記光を面状に発生させ、その光を前記フィルタの他の側の面と平行に通過させ、二次元的に前記光を前記微粒子に照射する請求項１〜６の何れか一項に記載のフィルタの検査方法。
8. 可視化した前記微粒子の画像を、コンピュータに取り入れ、記録し、解析する請求項１〜７の何れか一項に記載のフィルタの検査方法。
9. 前記微粒子の粒子径は、０．３μｍ以上２００μｍ以下である請求項１〜８の何れか一項に記載のフィルタの検査方法。
10. 検査対象である前記フィルタは、多孔質のハニカム構造体である請求項１〜９の何れか一項に記載のフィルタの検査方法。
11. 検査対象である前記フィルタは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタである請求項１〜１０の何れか一項に記載のフィルタの検査方法。
12. 微粒子を発生させる微粒子発生手段と、その微粒子をフィルタの一の側から当該フィルタ内へ導入する微粒子導入手段と、前記フィルタの他の側を通過するように指向性の強い光を発生させる光発生手段と、前記フィルタの他の側で空気の振動を発生させる縦波発生手段と、を具備するフィルタ検査装置。
13. 前記微粒子が、水である請求項１２に記載のフィルタ検査装置。
14. 前記微粒子発生手段が、超音波加湿器である請求項１３に記載のフィルタ検査装置。
15. 前記縦波発生手段が、２又は３以上備わる請求項１２〜１４の何れか一項に記載のフィルタ検査装置。
16. 前記縦波発生手段が、電気信号製造装置とスピーカ、及び圧電アクチュエータと振動板、から選択される少なくとも一の手段である請求項１２〜１５の何れか一項に記載のフィルタ検査装置。
17. 前記縦波発生手段が、バイブレータ、又は振動モータと振動板である請求項１２〜１５の何れか一項に記載のフィルタ検査装置。
18. 前記光発生手段が、前記光を面状に発生させ、その光を前記フィルタの他の側の面と平行に通過させ得る手段である請求項１２〜１７の何れか一項に記載のフィルタ検査装置。
19. 前記微粒子を撮像するカメラ、及び、撮像された前記微粒子の画像を取り入れ記録し解析するコンピュータ、を具備する請求項１２〜１８の何れか一項に記載のフィルタ検査装置。
20. 前記微粒子の粒子径は、０．３μｍ以上２００μｍ以下である請求項１２〜１９の何れか一項に記載のフィルタ検査装置。
21. 検査対象である前記フィルタは、多孔質のハニカム構造体である請求項１２〜２０の何れか一項に記載のフィルタ検査装置。
22. 検査対象である前記フィルタは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタである請求項１２〜２１の何れか一項に記載のフィルタ検査装置。

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