JP5104733B2 - ハニカム構造体の強度検査方法及び強度検査装置 - Google Patents
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しかしながら、このような方法では、発生したクラックを検出することはできても、保証強度を満たしているか否かを確認することはできない。
この試験を用いれば、予め実使用上必要となるアイソスタティック強度を保証強度として設定し、その強度に応じた圧力を加えた際に破壊するか否かを確認することにより、保証強度を満たしているか否かを検査することができる。
このようなことから、保証強度を満たしているか否かを簡易的かつ適切に検査する方法が望まれているが、未だそのような方法は見出されていない。
上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面に対して、加圧された流体を介して検査圧力を負荷する圧力負荷工程と、
該圧力負荷工程後の上記ハニカム構造体の状態を確認し、該ハニカム構造体が保証圧力に耐え得る保証強度を満たしているか否かを判定する判定工程とを有し、
上記圧力負荷工程では、上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面上での軸方向における検査圧力分布のピークが2つ以上となり、かつ、ピーク間の谷部における検査圧力が上記保証強度に応じた上記保証圧力と同等以上となるように、上記ハニカム構造体の軸方向における一端部から他端部まで連続的に検査圧力を負荷することを特徴とするハニカム構造体の強度検査方法にある(請求項1)。
そして、本発明の強度検査方法における保証強度をアイソスタティック強度と関連付けて設定することにより、煩雑な作業を必要とするアイソスタティック破壊強度試験を、本発明の方法に置き換えることも可能となる。
上記ハニカム構造体の上記スキン層の外周に配置され、上記ハニカム構造体に対して検査圧力を負荷するための筒状の圧力負荷部材を有しており、
上記圧力負荷部材を加圧された流体を介して上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面に押圧することにより、上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面上での軸方向における検査圧力分布のピークが2つ以上となり、かつ、ピーク間の谷部における検査圧力が補強強度に応じた保証圧力と同等以上となるように、上記ハニカム構造体の軸方向における一端部から他端部まで連続的に検査圧力を負荷することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム構造体の強度検査装置にある(請求項8)。
そして、本発明における保証強度をアイソスタティック強度と関連付けて設定することにより、煩雑な作業を必要とするアイソスタティック破壊強度試験を、本発明の強度検査装置を用いた強度検査に置き換えることも可能となる。
上記ハニカム構造体を乾燥させる乾燥工程と、
上記ハニカム構造体を焼成する焼成工程と、
上記乾燥工程及び/又は上記焼成工程の後に、上記第1の発明のハニカム構造体の強度検査方法を用いて、上記ハニカム構造体の強度を検査する検査工程とを有することを特徴とするハニカム構造体の製造方法にある(請求項12)。
この場合には、上記保証圧力に近い検査圧力を上記ハニカム構造体全体に負荷させることができる。これにより、上記ハニカム構造体の強度検査をより適切に行うことができる。
この場合には、上記圧力負荷部材を上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面に押圧するだけで、検査圧力を負荷することができる。そのため、上記ハニカム構造体の強度検査を簡易的に行うことができる。
すなわち、上記ハニカム構造体の端部は、他の部分に比べて強度が低く、割れ・欠け等が生じ易い。よって、端部に検査圧力を負荷させないようにすることにより、上記ハニカム構造体の端部の割れ・欠け等を防止することができる。
また、上記ハニカム構造体の端部が上記圧力負荷部材によって覆われていると、上記ハニカム構造体と上記圧力負荷部材との間に異物等が存在し、正確な圧力がかかっていない場合に、上記ハニカム構造体を軸方向から観察してもそれが判らない場合がある。よって、端部に上記圧力負荷部材を接触させないようにすることにより、上記ハニカム構造体を軸方向から観察して、上記不具合が生じていないかどうかを判断することが容易となる。
この場合には、上記圧力負荷部材を膨張及び収縮させることにより、上記ハニカム構造体に負荷する検査圧力の調整を容易に行うことができる。また、減圧後は、検査した上記ハニカム構造体を容易に取り出し、移送することができる。そのため、上記ハニカム構造体の強度検査をより簡易に行うことができる。
この場合には、上記圧力負荷部材の内部において複数に分割された部分が上記ハニカム構造体に対してそれぞれ検査圧力を負荷することになる。そのため、検査圧力分布のピークを2つ以上とすることが可能となる。
この場合には、上記ハニカム構造体に負荷される検査圧力が上記圧力緩和部において緩和され、その両側よりも小さくなる。すなわち、上記圧力緩和部において検査圧力分布の谷部分が形成される。そのため、検査圧力分布の山部分を2つ以上として、ピークを2つ以上とすることが可能となる。
なお、上記圧力緩和部は、例えば、上記圧力負荷部材の周方向において全周に渡って設けることもできるし、部分的に設けることもできる。また、上記ハニカム構造体に接触する部分だけに設けてもよい。
この場合には、上記検査工程の後、上記ハニカム構造体に対して上記検査工程を行ったことが一目見て明らかになる。つまり、上記検査工程を行った上記ハニカム構造体には、必ずマーキングがされているようにすることができる。これにより、上記ハニカム構造体の検査漏れを防止することができる。そして、例えば、上記ハニカム構造体にマーキングがされているのに検査が行われていない等の不手際を防止することができる。
本発明の実施例にかかるハニカム構造体の強度検査方法について説明する。
本例のハニカム構造体の強度検査方法は、図1に示すごとく、四角形格子状のセル壁11と、セル壁11に囲まれた多数のセル12と、外周側面を覆う円筒状のスキン層13とを有するハニカム構造体1が保証強度を満たしているか否かを検査する方法である。
そして、圧力負荷工程では、ハニカム構造体1のスキン層13の外表面131上での軸方向における検査圧力分布Xのピークsが2つ以上となり、かつ、ピークs間の谷部t2における検査圧力が保証圧力P0以上となるように、ハニカム構造体1に対して検査圧力を負荷する。
以下、これを詳説する。
本例では、図2、図3に示す強度検査装置2を用いて強度検査を行った。そして、ハニカム構造体1が実使用上必要となる保証強度を2MPaに設定し、その設定した保証強度に応じた保証圧力を負荷した際に破壊するか否か(欠け、割れ、クラック等が生じるか否か)を確認することにより、保証強度を満たしているか否かを検査した。もちろん、保証強度が1MPa、0.5MPa等のように異なる場合には、それに応じた保証圧力を設定して負荷すればよい。
なお、図3では、圧力負荷部材93の内部の構造がわかるように、圧力負荷部材93を断面で示してある。
そして、図2(a)に示すごとく、検査対象となるハニカム構造体1を圧力負荷部材3の内側に配置し、固定した。このとき、ハニカム構造体1のスキン層13における軸方向の両端部から内方へ2mmまでの範囲には、圧力負荷部材3を対向させないようにした。この部分には、圧力負荷部材3から直接圧力を負荷させないようにするためである。また、それ以外の検査すべき領域に対しては、圧力負荷部材3を対向させるようにした。
なお、図4は、圧力負荷部材3の供給部31の流体圧力の変化を示したものである。この圧力は、圧力負荷部材3に取り付けた圧力計44(図2(a)〜(d)参照)により計測した。
さらに、そこからは、供給部31内の流体圧力が保証圧力P0よりも少し大きい2.3MPaとなるまで圧力を制御しながら加圧し(図4の状態b2)、その後一定時間保持した(図4の状態b3)。
本例では、圧力負荷部材3の軸方向において、16箇所で検査圧力の測定を行った。図5には、圧力負荷部材3の両端部付近である測定箇所1、16、及びハニカム構造体1の全長Aが示してある。また、検査圧力の測定は、圧力センサによって測定した。
次いで、図2(d)に示すごとく、ハニカム構造体1を圧力負荷部材3の内側から取り出した(図4の状態d)。
以上により、ハニカム構造体1の強度検査を終了した。
本例のハニカム構造体の強度検査方法において、圧力負荷工程では、ハニカム構造体1のスキン層13の外表面131に対して、外表面131上での軸方向における検査圧力分布Xのピークsが2つ以上となるように検査圧力を負荷する。そのため、簡易な方法で検査圧力を負荷することができると共に、検査圧力分布の曲線をなだらかにすることができる。これにより、ハニカム構造体1に対して負荷される検査圧力のばらつきを小さくすることができる(図5参照)。また、これによって、例えば、後述する比較例に示すごとく、検査圧力分布のピークが1つとなる場合のように(図13参照)、一部に偏った検査圧力が負荷され、検査圧力に大きなばらつきが生じる等の不具合も発生しない。
また、このような圧力負荷部材3を用いてハニカム構造体1に負荷される検査圧力を測定した結果を示したものが図8である。縦軸は検査圧力(MPa)、横軸は圧力負荷部材3の軸方向における測定箇所(1〜16)である。この例では、圧力負荷部材3の軸方向において、16箇所で検査圧力の測定を行った。また、その16箇所それぞれにおいても、周方向の4箇所(0度、90度、180度、270度)で検査圧力を測定した。なお、図8には、圧力負荷部材3の両端部付近である測定箇所1、16、及びハニカム構造体1の全長Aが示してある。
上記実施例の効果をより明確にするために、図11〜図13に示すごとく、圧力緩和部32等を設けていない単純な袋状に構成された圧力負荷部材3(図12)を用いた強度検査を比較例として行った。
その他、基本的な手順等は実施例と同様である。
P0 基準圧力
s ピーク
t2 谷部
Claims (13)
- 流路方向に垂直な断面が多角形のセル形状を形成するように配置された多数のセル壁に囲まれた多数のセルと、外周側面を覆う筒状のスキン層とを有するハニカム構造体の強度を検査する方法であって、
上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面に対して、加圧された流体を介して検査圧力を負荷する圧力負荷工程と、
該圧力負荷工程後の上記ハニカム構造体の状態を確認し、該ハニカム構造体が保証圧力に耐え得る保証強度を満たしているか否かを判定する判定工程とを有し、
上記圧力負荷工程では、上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面上での軸方向における検査圧力分布のピークが2つ以上となり、かつ、ピーク間の谷部における検査圧力が上記保証強度に応じた上記保証圧力と同等以上となるように、上記ハニカム構造体の軸方向における一端部から他端部まで連続的に検査圧力を負荷することを特徴とするハニカム構造体の強度検査方法。 - 請求項1において、上記圧力負荷工程では、検査圧力分布のピークにおける検査圧力が上記保証圧力の120%以下であることを特徴とするハニカム構造体の強度検査方法。
- 請求項1又は2において、上記圧力負荷工程では、上記ハニカム構造体に対して検査圧力を負荷するための筒状の圧力負荷部材を上記ハニカム構造体の上記スキン層の外周に配置し、上記圧力負荷部材を加圧された流体を介して上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面に押圧することにより、上記ハニカム構造体に対して検査圧力を負荷することを特徴とするハニカム構造体の強度検査方法。
- 請求項3において、上記圧力負荷工程では、上記ハニカム構造体の上記スキン層における軸方向の少なくとも一方の端面から内方へ2〜10mmまでの範囲には、上記圧力負荷部材を接触させず、検査圧力を負荷しないことを特徴とするハニカム構造体の強度検査方法。
- 請求項3又は4において、上記圧力負荷部材は、袋状の弾性体よりなり、内部に流体を導入して膨張すると共に内部から流体を排出して収縮するよう構成されていることを特徴とするハニカム構造体の強度検査方法。
- 請求項5において、上記圧力負荷部材は、内部が軸方向において複数の部分に分割されていることを特徴とするハニカム構造体の強度検査方法。
- 請求項5において、上記圧力負荷部材は、一般部よりも厚みが大きい圧力緩和部が軸方向において1又は複数設けられていることを特徴とするハニカム構造体の強度検査方法。
- 流路方向に垂直な断面が多角形のセル形状を形成するように配置された多数のセル壁に囲まれた多数のセルと、外周側面を覆う筒状のスキン層とを有するハニカム構造体の強度を検査する強度検査装置であって、
上記ハニカム構造体の上記スキン層の外周に配置され、上記ハニカム構造体に対して検査圧力を負荷するための筒状の圧力負荷部材を有しており、
上記圧力負荷部材を加圧された流体を介して上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面に押圧することにより、上記ハニカム構造体の上記スキン層の外表面上での軸方向における検査圧力分布のピークが2つ以上となり、かつ、ピーク間の谷部における検査圧力が保証強度に応じた保証圧力と同等以上となるように、上記ハニカム構造体の軸方向における一端部から他端部まで連続的に検査圧力を負荷することができるよう構成されていることを特徴とするハニカム構造体の強度検査装置。 - 請求項8において、上記圧力負荷部材は、袋状の弾性体よりなり、内部に流体を導入して膨張すると共に内部から流体を排出して収縮するよう構成されていることを特徴とするハニカム構造体の強度検査装置。
- 請求項9において、上記圧力負荷部材は、内部が軸方向において複数の部分に分割されていることを特徴とするハニカム構造体の強度検査装置。
- 請求項9において、上記圧力負荷部材は、一般部よりも厚みが大きい圧力緩和部が軸方向において1又は複数設けられていることを特徴とするハニカム構造体の強度検査装置。
- セラミックス原料を押出成形し、流路方向に垂直な断面が多角形のセル形状を形成するように配置された多数のセル壁に囲まれた多数のセルと、外周側面を覆う筒状のスキン層とを有するハニカム構造体を成形する成形工程と、
上記ハニカム構造体を乾燥させる乾燥工程と、
上記ハニカム構造体を焼成する焼成工程と、
上記乾燥工程及び/又は上記焼成工程の後に、請求項1〜7のいずれか1項に記載のハニカム構造体の強度検査方法を用いて、上記ハニカム構造体の強度を検査する検査工程とを有することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。 - 請求項12において、上記検査工程の後、上記ハニカム構造体が上記検査工程を行ったものであることがわかるように、上記検査工程の直前又は直後に、上記ハニカム構造体にマーキングを行うことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
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