JP5526973B2 - Filter evaluation method and evaluation apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、導入されたガスを通過させることにより、ガスに含有される炭素質粒子を気孔で捕集する多孔質のフィルタの性能や欠陥の有無を評価する評価方法、及び、該評価方法に使用される評価装置に関するものである。
The present invention relates to an evaluation method for evaluating the performance of a porous filter that collects carbonaceous particles contained in a gas by pores and the presence or absence of defects by passing the introduced gas , and the evaluation method. It relates to the evaluation device used.

ディーゼルエンジンから排出されるガスには、粒子状物質(Particulate Matter。以下、「PM」と称することがある)が含まれるため、ディーゼルエンジンからの排気経路にはPMを除去するためのディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、「DPF」と称することがある)が取り付けられる。   Since the exhaust gas from the diesel engine includes particulate matter (hereinafter referred to as “PM”), the exhaust gas from the diesel engine has a diesel particulate for removing PM. A filter (hereinafter sometimes referred to as “DPF”) is attached.

一般的なDPFはセラミックスの多孔質体であり、ディーゼルエンジンからの排気が多孔質体を通過する際に、多孔質体中の気孔によってPMが捕集される。そこで、DPFの製造にあたっては、多孔質体の気孔径及び気孔径分布が高度に制御される。ところが、気孔径や気孔径分布がいかに高度に制御されていたとしても、多孔質体に亀裂や割れ等の欠陥が生じると、PMはこの欠陥を介して外部に漏出してしまう。そのため、DPFについては、欠陥の有無を検査することが要請される。   A general DPF is a porous ceramic body. When exhaust gas from a diesel engine passes through the porous body, PM is collected by pores in the porous body. Therefore, when manufacturing the DPF, the pore diameter and pore diameter distribution of the porous body are highly controlled. However, no matter how highly controlled the pore size and pore size distribution, if a defect such as a crack or a crack occurs in the porous body, PM leaks to the outside through this defect. Therefore, the DPF is required to be inspected for defects.

従来、DPFの欠陥の検出方法及び検出装置として、DPFの一方の端面から微粒子を導入し、排出側の端面に平行にレーザ光を照射することにより、DPFの欠陥を検出する方法及び装置が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。これらの技術は何れも、DPFに水の微粒子を導入し、欠陥を介してDPFの端面から排出される微粒子によって反射(散乱)されるレーザ光により、欠陥の有無及び位置を検出するものである。   Conventionally, as a method and apparatus for detecting a defect in a DPF, a method and apparatus for detecting a defect in a DPF by introducing fine particles from one end face of the DPF and irradiating laser light parallel to the end face on the discharge side have been proposed. (For example, see Patent Documents 1 and 2). In any of these technologies, fine particles of water are introduced into the DPF, and the presence and position of the defect are detected by laser light reflected (scattered) by the fine particles discharged from the end face of the DPF through the defect. .

しかしながら、レーザ光は指向性が高いとはいえ、DPFの端面にもレーザ光の一部が照射される。そのため、上記の従来技術では、フィルタ端面からの反射光と微粒子からの反射光とを区別することが必要となる。そこで、特許文献1の技術では、フィルタ端面の近くで縦波を発生させ、空気を振動させることによって微粒子を移動させている。これは、反射光による輝点が移動するか否かで、フィルタ端面からの反射光と微粒子からの反射光とを判別するためである。従って、特許文献1の技術では縦波を発生させて空気を振動させる装置が必要であり、構成が複雑であった。また、輝点の動きも含めて反射光を解析するため、処理が複雑であった。加えて、欠陥を介して漏出した微粒子を移動させてしまうため、欠陥の位置の特定が不正確となるおそれがあった。   However, although the laser beam has high directivity, a part of the laser beam is also irradiated to the end surface of the DPF. Therefore, in the above prior art, it is necessary to distinguish between the reflected light from the filter end face and the reflected light from the fine particles. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, longitudinal waves are generated near the end face of the filter, and fine particles are moved by vibrating the air. This is because the reflected light from the filter end face and the reflected light from the fine particles are discriminated based on whether or not the bright spot due to the reflected light moves. Therefore, the technique of Patent Document 1 requires a device that generates longitudinal waves and vibrates the air, and the configuration is complicated. In addition, since the reflected light including the movement of the bright spot is analyzed, the processing is complicated. In addition, since the fine particles leaked through the defect are moved, there is a possibility that the position of the defect is specified inaccurately.

一方、特許文献2の技術では、フィルタ端面を覆うように、格子状の反射防止部材を配置している。これは、フィルタ端面へのレーザ光の照射を反射防止部材によって妨げ、反射防止部材を通過した微粒子による反射光を検知するためである。従って、特許文献2では反射防止部材が必要であり、構成が複雑であった。また、反射防止部材は格子状であるため、微粒子の通過が部分的に妨げられることに加えて、フィルタ端面へのレーザ光の照射及びフィルタ端面からの反射光を、格子状の部材で完全に防ぐことはできない。そのため、欠陥を高精度で検出することは困難であった。   On the other hand, in the technique of Patent Document 2, a lattice-shaped antireflection member is arranged so as to cover the filter end face. This is because the antireflection member prevents the filter end face from being irradiated with laser light, and the reflected light from the fine particles that have passed through the antireflection member is detected. Therefore, in Patent Document 2, an antireflection member is necessary, and the configuration is complicated. In addition, since the antireflection member has a lattice shape, in addition to partially preventing the passage of fine particles, the laser light irradiation to the filter end surface and the reflected light from the filter end surface are completely prevented by the lattice member. It cannot be prevented. Therefore, it has been difficult to detect defects with high accuracy.

また、特許文献1及び特許文献2の技術でDPFに導入している水の微粒子は、0.3μm以上200μm以下、好ましくは1μm以上10μm以下という大径のものである。そのため、大きな欠陥でなければ検出することはできない。これに対して、PMの主な成分であるすす(Soot)の粒子径は30nm〜80nm程度であり、すすが凝集して形成され、或いは、すすに他の成分が付着して形成されたPMの平均粒子径は、一般的に100nm以下である。そのため、上記のサイズの水の微粒子によっては検出できない微細な欠陥であっても、PMが漏出する原因となる。   The fine water particles introduced into the DPF by the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 have a large diameter of 0.3 μm to 200 μm, preferably 1 μm to 10 μm. Therefore, it cannot be detected unless it is a large defect. On the other hand, the particle size of soot, which is the main component of PM, is about 30 to 80 nm, soot is formed by aggregation, or PM formed by adhering other components to soot. The average particle diameter is generally 100 nm or less. Therefore, even fine defects that cannot be detected by the above-mentioned size of water fine particles cause PM to leak out.

ここで、ディーゼルエンジンからの排気中のPM濃度については、法律によって規制値が定められているところ、近年この規制値は非常に厳しいものとなってきており、DPFには高度のPM捕集性能が求められている。そのため、微細な欠陥に起因するPMの漏出も、高精度に検出できなくてはならない。   Here, regarding the PM concentration in the exhaust gas from the diesel engine, a regulation value is set by law, but in recent years, this regulation value has become very strict, and DPF has a high PM collection performance. Is required. Therefore, PM leakage due to minute defects must be detected with high accuracy.

加えて、現在実施されているDPFでは、欠陥に起因することなく、微小なPMが通り抜けてしまう捕集漏れの問題が残存しており、法規制がより厳しさを増す中で、更なる改善が強く望まれている。特に、DPFの使用初期における微小なPMの捕集漏れが、問題視されている。従って、DPFのPM捕集性能を高精度で評価するためには、微小なPMの漏出をも検出することができる評価方法及び評価装置が要請される。   In addition, in the DPF currently being implemented, there is still a problem of collection leakage that causes minute PM to pass through without causing defects, and further improvements are being made as legal regulations increase. Is strongly desired. In particular, the collection leakage of minute PM in the initial use of the DPF is regarded as a problem. Therefore, in order to evaluate the PM collection performance of the DPF with high accuracy, an evaluation method and an evaluation apparatus capable of detecting even a minute PM leakage are required.

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、導入されたガスを通過させることにより、ガスに含有される炭素質粒子を気孔で捕集する多孔質のフィルタの評価方法及び評価装置であって、微小な炭素質粒子であっても漏出を検出することができ、フィルタの捕集性能や欠陥の有無を、高精度かつ簡易に評価することができるフィルタの評価方法、及び、該評価方法を使用する評価装置の提供を、課題とするものである。
Therefore, in view of the above circumstances, the present invention is an evaluation method and an evaluation device for a porous filter that collects carbonaceous particles contained in a gas by pores by allowing the introduced gas to pass through, even a tiny carbonaceous particles can be detected leak, the presence or absence of capturing current performance and defects filter, method for evaluating the precision and filter that can be evaluated easily, and, the evaluation An object of the present invention is to provide an evaluation apparatus using the method.

上記の課題を解決するため、本発明にかかるフィルタの評価方法は、「導入されたガスを通過させることにより、ガスに含有される炭素質粒子を気孔で捕集する多孔質のフィルタの評価方法であって、記フィルタの上流側端面に粒子径10nm〜200nmの炭素質粒子を含有するガスを導入し、前記フィルタの下流側端面と平行な線状または面状にレーザ光を照射することにより、前記下流側端面から排出されたガスに含有される前記炭素質粒子から、誘起赤熱発光による前記レーザ光の波長とは異なる波長の輻射光を放出させ、輻射光として放出された誘起赤熱発光が検出された位置から、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を特定する」ものである。上記構成において、「前記フィルタの下流側端面に照射されるレーザ光は線状であり、前記フィルタの軸心線周りに、前記フィルタを所定角度回転させ、または、レーザ光を照射する装置及び誘起赤熱発光を検出する装置を所定角度回転させることにより、前記レーザ光が照射される方向を前記フィルタの軸心線周りに所定角度回転させ、レーザ光を照射して誘起赤熱発光を検出する処理を繰り返すことにより、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を二次元的に特定する」ものとすることができる。或いは、「前記フィルタの下流側端面に照射されるレーザ光は面状であり、前記下流側端面に対面する方向から誘起赤熱発光を検出することにより、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を二次元的に特定する」ものとすることができる。更に、「輻射光として放出された誘起赤熱発光の強度の時間経過に伴う変化を検出する」ものとすることができる。
To solve the above problems, the evaluation method of the filter that written in the present invention, by passing the "introduced gas, the porous collecting the carbonaceous particles contained in the gas in the pores filter a rating method, prior to introducing the gas containing carbonaceous particles having a particle diameter 10nm~200nm the upstream end face of the notated filter, before notated filter downstream end face parallel to the linear or planar By irradiating with laser light , radiation light having a wavelength different from the wavelength of the laser light by induced red light emission is emitted from the carbonaceous particles contained in the gas exhausted from the downstream end face, and is used as radiation light. The position where the carbonaceous particles leaked in the filter is specified from the position where the emitted induced red-light emission is detected . " In the above configuration, “the laser beam irradiated to the downstream end face of the filter is linear, and the filter is rotated by a predetermined angle around the axial center line of the filter or the laser beam is irradiated and induced. Rotating a device that detects red heat emission by a predetermined angle to rotate the direction in which the laser light is irradiated around the axis of the filter by a predetermined angle, and irradiating the laser light to detect induced red heat emission By repeating, the position where the carbonaceous particles leaked out in the filter can be specified two-dimensionally ”. Or, “the laser light applied to the downstream end face of the filter is planar, and by detecting the induced red heat emission from the direction facing the downstream end face, the position where the carbonaceous particles leaked in the filter is determined. It can be “two-dimensionally specified”. Furthermore, it is possible to “detect a change with time of the intensity of induced red heat emission emitted as radiation light”.

レーザ光が炭素質粒子に照射されると、炭素質粒子は急激に加熱され、誘起赤熱発光による輻射光を放出する。従って、この輻射光を検出することにより、DPFから漏出した炭素質粒子を検出することができる。また、輻射光の位置から、炭素質粒子が漏出した位置をDPF上で特定することができる。   When the laser beam is irradiated to the carbonaceous particles, the carbonaceous particles are rapidly heated and emit radiation light by induced red heat emission. Therefore, the carbonaceous particles leaked from the DPF can be detected by detecting the radiation light. Moreover, the position where the carbonaceous particles leaked can be specified on the DPF from the position of the radiant light.

上記の従来技術(特許文献1及び特許文献2)では、微粒子によって反射された光、すなわち、照射したレーザ光自体を検出している。従って、微粒子によって反射される光とフィルタ端面から反射される光は、波長が同一である。そのため、両者を判別するための複雑な構成が必要となることに加え、上述のように完全な判別は困難であった。これに対し、本発明では、検出する対象は炭素質粒子による誘起赤熱発光であり、照射したレーザ光とは波長が異なる。これにより、仮にレーザ光の一部がフィルタ端面に当たり反射されたとしても、炭素質粒子の誘起赤熱発光とレーザ光の反射光とは光学的に区別することができる。従って、本発明によれば、フィルタ端面からの反射光と区別するための特別な構成を要することなく、簡易な構成で容易に、炭素質粒子を検出することができる。   In the above prior art (Patent Document 1 and Patent Document 2), the light reflected by the fine particles, that is, the irradiated laser light itself is detected. Therefore, the light reflected by the fine particles and the light reflected from the filter end face have the same wavelength. Therefore, in addition to requiring a complicated configuration for discriminating both, complete discrimination is difficult as described above. On the other hand, in the present invention, the object to be detected is induced red heat emission by carbonaceous particles, and the wavelength is different from the irradiated laser light. Thereby, even if a part of the laser light hits the end face of the filter and is reflected, the induced red-light emission of the carbonaceous particles and the reflected light of the laser light can be optically distinguished. Therefore, according to the present invention, carbonaceous particles can be easily detected with a simple configuration without requiring a special configuration for distinguishing from the reflected light from the filter end face.

加えて、炭素質粒子の粒子径は非常に微小であるため、微細な欠陥の存在や、欠陥に起因することなく生じる微小な炭素質粒子の捕集漏れを、高精度で検出することができる。   In addition, since the particle size of the carbonaceous particles is very small, it is possible to detect the presence of minute defects and the collection leakage of minute carbonaceous particles that occur without causing defects with high accuracy. .

ここで、DPFの上流側端面に導入するガスを「粒子径10nm〜200nmの炭素質粒子を含有するガス」としているのは、上述のように、導入する粒子径が大き過ぎればDPFの大きな欠陥しか検出できないためである。また、実際のDPFで捕集漏れが問題視されるPMの粒子径の範囲は、図5に示すような範囲であり、粒子径10nm〜200nmとすればこの範囲をカバーすることができるためである。なお、図5は、ディーゼルエンジンからの排気経路に炭化珪素質セラミックスのハニカム構造のDPFを取り付け、DPFから排出されたガスについて、含まれるPMの粒子径及び個数を粒子計測装置で計測した結果である。ここでは、特に、DPFの使用初期におけるPMの粒度分布の時間経過に伴う変化を示している。なお、図5に示した測定では、使用初期におけるPMの捕集漏れの改善が望まれている従来のDPFを使用している。また、本発明者らは、炭素質粒子の粒子径が少なくとも10nmあれば、誘起赤熱発光を十分に検出できることを確認している。   Here, the gas introduced into the upstream end face of the DPF is referred to as “gas containing carbonaceous particles having a particle size of 10 nm to 200 nm” because, as described above, if the introduced particle size is too large, a large defect of the DPF This is because it can only be detected. Moreover, the range of the particle diameter of PM in which trapping leakage is regarded as a problem in an actual DPF is a range as shown in FIG. 5, and this range can be covered if the particle diameter is 10 nm to 200 nm. is there. FIG. 5 shows the result of measuring the particle diameter and number of PM contained in the exhaust gas from the diesel engine with a honeycomb structure DPF of silicon carbide ceramics and measuring the particle size and number of PM contained in the gas discharged from the DPF. is there. Here, particularly, the change with time of the particle size distribution of PM in the initial use of the DPF is shown. In the measurement shown in FIG. 5, a conventional DPF that is desired to improve PM collection leakage in the initial use is used. In addition, the present inventors have confirmed that the induced red heat emission can be sufficiently detected if the particle size of the carbonaceous particles is at least 10 nm.

従来技術(特許文献1及び特許文献2)では、微粒子による反射光を可視化するため、照射するレーザ光は可視光でなければならない。これに対し、炭素質粒子の誘起赤熱発光は、照射するレーザ光の波長に依存しない。そのため、本発明では、照射するレーザ光は可視光に限定されず、使用可能なレーザ光源の自由度が高いという利点も有している。   In the prior art (Patent Document 1 and Patent Document 2), the laser beam to be irradiated must be visible light in order to visualize the reflected light from the fine particles. On the other hand, the induced red-light emission of the carbonaceous particles does not depend on the wavelength of the laser beam to be irradiated. Therefore, in this invention, the laser beam to irradiate is not limited to visible light, but has the advantage that the freedom degree of the laser light source which can be used is high.

レーザ光を面状に照射する場合は、レンズを用いてレーザ光を面状に拡散させてシート光とする。これにより、DPFから漏出した炭素質粒子の分布を二次元的に検出することができる。   When irradiating a laser beam in a planar shape, the laser light is diffused into a planar shape using a lens to obtain a sheet light. Thereby, the distribution of the carbonaceous particles leaked from the DPF can be detected two-dimensionally.

一方、レーザ光を線状のビーム光として照射する場合は、レーザ光源をシート光として照射する場合ほど高出力とする必要がないため、DPFの評価方法としてより簡易である。なお、レーザ光を線状に照射する場合は、レーザ光を照射する方向を回転させることにより、DPFから漏出した炭素質粒子の分布を二次元的に把握することができる。   On the other hand, when the laser light is irradiated as a linear beam light, it is not necessary to have a high output as compared with the case where the laser light source is irradiated as the sheet light. When the laser light is irradiated linearly, the distribution of the carbonaceous particles leaked from the DPF can be grasped two-dimensionally by rotating the direction of laser light irradiation.

本発明にかかるフィルタの評価装置は、「導入されたガスを通過させることにより、ガスに含有される炭素質粒子を気孔で捕集する多孔質のフィルタの評価装置であって、記フィルタの上流側端面に粒子径10nm〜200nmの炭素質粒子を含有するガスを導入するガス導入装置と、前記フィルタの下流側端面と平行な線状または面状にレーザ光を照射し、前記下流側端面から排出されたガスに含有される前記炭素質粒子から、誘起赤熱発光による前記レーザ光の波長とは異なる波長の輻射光を放出させるレーザ光照射装置と、輻射光として放出された誘起赤熱発光検出された位置から、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を特定する検出装置とを具備する」ものである。上記構成において、「前記レーザ光照射装置は前記フィルタの下流側端面に線状のレーザ光を照射するものであり、前記フィルタの軸心線周りに、前記フィルタを所定角度回転させ、または、前記レーザ光照射装置及び前記検出装置を所定角度回転させる回転装置を更に具備し、前記検出装置は、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を二次元的に特定する」ものとすることができる。或いは、「前記レーザ光照射装置は前記フィルタの下流側端面に面状のレーザ光を照射するものであり、前記検出装置は、前記下流側端面に対面する方向から誘起赤熱発光を検出することにより、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を二次元的に特定する」ものとすることができる。更に、「前記検出装置は、輻射光として放出された誘起赤熱発光の強度の時間経過に伴う変化を検出する」ものとすることができる。
Evaluation device filter that written in the present invention, by passing the "introduced gas, an evaluation device filters porous collecting the carbonaceous particles contained in the gas in the pores, before irradiation and gas introduction device for introducing a gas containing carbonaceous particles having a particle diameter 10nm~200nm the upstream end face of the notated filter, a laser beam to the downstream side end surface parallel to the linear or planar front notated filter And a laser beam irradiation device for emitting radiation light having a wavelength different from the wavelength of the laser beam by induced red heat emission from the carbonaceous particles contained in the gas discharged from the downstream end surface, and emitting as radiation light And a detecting device for identifying a position where the carbonaceous particles leaked in the filter from the position where the induced red-light emission is detected. In the above configuration, “the laser beam irradiation device irradiates the downstream end surface of the filter with a linear laser beam, and rotates the filter around a center line of the filter by a predetermined angle, or A rotation device that rotates the laser light irradiation device and the detection device by a predetermined angle is further provided, and the detection device can two-dimensionally identify the position where the carbonaceous particles leaked in the filter. Or, “the laser beam irradiation device irradiates the downstream end surface of the filter with a planar laser beam, and the detection device detects the induced red-light emission from the direction facing the downstream end surface. The position where carbonaceous particles leak out in the filter is specified two-dimensionally ”. Furthermore, “the detection device can detect a change with time of the intensity of the induced red-hot light emitted as radiant light”.

上記構成の評価装置によれば、フィルタ端面からの反射光と区別するための特別な構成を要することなく、上述の評価方法を使用して、DPFのPM捕集性能や欠陥の有無を、高精度に評価することができる。   According to the evaluation apparatus having the above configuration, the PM collection performance of the DPF and the presence or absence of defects can be increased using the above evaluation method without requiring a special configuration for distinguishing from the reflected light from the filter end face. The accuracy can be evaluated.

以上のように、本発明の効果として、微小なPMであっても漏出を検出することができ、DPFのPM捕集性能や欠陥の有無を、高精度かつ簡易に評価することができるDPFの評価方法、及び、該評価方法を使用する評価装置を提供することができる。   As described above, as an effect of the present invention, it is possible to detect leakage even with a minute PM, and it is possible to accurately and easily evaluate the PM collection performance of the DPF and the presence or absence of defects. An evaluation method and an evaluation apparatus using the evaluation method can be provided.

本発明の一実施形態のDPFの評価装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the evaluation apparatus of DPF of one Embodiment of this invention. DPF−1の未使用時と条件1での使用後について、排出されたガスにレーザ光を照射した場合の所定時間における励起赤熱発光の強度の平均値を、誘起赤熱発光が検出された位置との関係で示したグラフである。When the DPF-1 is not used and after being used under condition 1, the average value of the intensity of the excited red light emission at a predetermined time when the discharged gas is irradiated with the laser light is the position where the induced red light emission is detected. It is the graph shown by the relationship. 条件1における使用後のDPF−1から排出されたガスについて、検出された励起赤熱発光強度の時間経過に伴う変化を、誘起赤熱発光が検出された位置との関係で示したグラフである。It is the graph which showed the change with time passage of the detected excitation red-light emission intensity | strength regarding the gas discharged | emitted from DPF-1 after use in Condition 1 with the position where induced red-light emission was detected. DPF−F及びDPF−Vから排出されたガスについて、検出された誘起赤熱発光の時間経過に伴う変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change with the time passage of the detected induced red heat emission about the gas discharged | emitted from DPF-F and DPF-V. PMの粒度分布図である。It is a particle size distribution map of PM.

以下、本発明の一実施形態のDPFの評価方法(以下、単に「評価方法」と称する)、及び、該評価方法を使用するDPFの評価装置1(以下、単に「評価装置1」と称する)について説明する。   Hereinafter, a DPF evaluation method according to an embodiment of the present invention (hereinafter simply referred to as “evaluation method”) and a DPF evaluation device 1 that uses the evaluation method (hereinafter simply referred to as “evaluation device 1”). Will be described.

本実施形態の評価方法は、DPFの上流側端面に粒子径10nm〜200nmの炭素質粒子を含有するガスを導入し、DPFの下流側端面と平行な線状にレーザ光を照射することにより、下流側端面から排出されたガスに含有される炭素質粒子を、レーザ光の波長とは異なる波長に誘起赤熱発光させて検出するものである。また、本実施形態の評価方法は、線状のレーザ光をDPFの軸心線に直交する方向に照射すると共に、レーザ光を照射する方向を軸心線周りに所定角度回転させて誘起赤熱発光の検出を行うものである。   The evaluation method of the present embodiment introduces a gas containing carbonaceous particles having a particle diameter of 10 nm to 200 nm into the upstream end face of the DPF, and irradiates the laser light in a line parallel to the downstream end face of the DPF. The carbonaceous particles contained in the gas discharged from the downstream side end face are detected by emitting induced red heat at a wavelength different from the wavelength of the laser beam. The evaluation method of this embodiment irradiates linear laser light in a direction perpendicular to the axis of the DPF, and also induces induced red heat emission by rotating the direction of laser light by a predetermined angle around the axis. Is detected.

また、図1に示すように、評価装置1は、DPF100の上流側端面101に粒子径10nm〜200nmの炭素質粒子を含有するガスを導入するガス導入装置10と、DPF100の下流側端面102と平行な線状にレーザ光Lを照射するレーザ光照射装置20と、下流側端面102から排出されたガスに含有される炭素質粒子が、レーザ光Lの照射を受けて放出するレーザ光Lの波長とは異なる波長の誘起赤熱発光を検出する検出装置30とを具備している。加えて、レーザ光照射装置20は、DPF100の軸心線Zを通り且つ軸心線Zに直交する方向に、線状のレーザ光Lを照射するものである。また、評価装置1は、DPF100を軸心線Z周りに回転させる回転装置(図示しない)を、更に具備している。   As shown in FIG. 1, the evaluation device 1 includes a gas introduction device 10 that introduces a gas containing carbonaceous particles having a particle diameter of 10 nm to 200 nm into the upstream end surface 101 of the DPF 100, and a downstream end surface 102 of the DPF 100. The laser beam irradiation apparatus 20 that irradiates the laser beam L in parallel lines and the carbonaceous particles contained in the gas discharged from the downstream end face 102 are irradiated with the laser beam L and emitted from the laser beam L. And a detection device 30 that detects induced red-light emission having a wavelength different from the wavelength. In addition, the laser beam irradiation apparatus 20 irradiates the linear laser beam L in a direction that passes through the axis Z of the DPF 100 and is orthogonal to the axis Z. The evaluation device 1 further includes a rotation device (not shown) that rotates the DPF 100 about the axis Z.

より詳細には、ガス導入装置10は粒子径10nm〜200nmのPMを含有するガスを発生させるディーゼルエンジン10a、ディーゼルエンジン10aからDPF100へガスを供給するガス供給管10b、及び、ガス供給管10bを介して供給されたガスがDPF100の上流側端面101の全体から導入されるようガスを拡散させるガスプール部10cを具備している。なお、ガスプール部10cとガス供給管10bとの間には、ガス供給管10bやディーゼルエンジン10aを変位させることなくDPF100を回転させるために、ロータリージョイント部10dが設けられている。   More specifically, the gas introduction device 10 includes a diesel engine 10a that generates a gas containing PM having a particle diameter of 10 nm to 200 nm, a gas supply pipe 10b that supplies gas from the diesel engine 10a to the DPF 100, and a gas supply pipe 10b. The gas pool part 10c which diffuses gas is comprised so that the gas supplied via may be introduced from the whole upstream end surface 101 of DPF100. A rotary joint portion 10d is provided between the gas pool portion 10c and the gas supply pipe 10b in order to rotate the DPF 100 without displacing the gas supply pipe 10b or the diesel engine 10a.

また、本実施形態の検出装置30は、CCDカメラ31とコンピュータ32とを主に具備している。ここで、コンピュータ32には、CCDカメラ31によって撮像された画像データを解析し、PMの励起赤熱発光の強度と励起赤熱発光が検出された位置との関係等を、モニタやプリンタ等の出力装置(図示しない)に出力する画像解析手段としてコンピュータ32を機能させるプログラムが記憶されている。一方、CCDカメラ31は、レーザ光Lの照射方向に直交すると共にDPF100の軸心線Zに直交する方向に、撮像方向を向けて設置される。   Further, the detection device 30 of this embodiment mainly includes a CCD camera 31 and a computer 32. Here, the computer 32 analyzes the image data picked up by the CCD camera 31 and outputs the relationship between the intensity of the excitation red heat emission of PM and the position where the excitation red heat emission is detected, etc. as an output device such as a monitor or a printer. A program that causes the computer 32 to function as image analysis means for output to (not shown) is stored. On the other hand, the CCD camera 31 is installed with the imaging direction facing in a direction perpendicular to the irradiation direction of the laser light L and perpendicular to the axis Z of the DPF 100.

上記構成により、DPF100の下流側端面102から排出されたガスにレーザ光Lを照射し、CCDカメラ31で撮像し、得られた画像データを解析することにより、DPF100から漏出したPMの分布を、DPF100の断面における直径に沿って検出することができる。そして、DPF100を軸心線Z周りに所定角度回転させてから、再びレーザ光Lを照射してCCDカメラ31で撮像するという処理を繰り返すことにより、DPF100から漏出するPMの分布を二次元的に把握することができる。   With the above configuration, the gas discharged from the downstream end face 102 of the DPF 100 is irradiated with the laser light L, imaged by the CCD camera 31, and the obtained image data is analyzed, whereby the PM distribution leaked from the DPF 100 is It can be detected along the diameter in the cross section of the DPF 100. The PM distribution leaked from the DPF 100 is two-dimensionally repeated by repeating the process of rotating the DPF 100 around the axis Z and irradiating the laser beam L again and taking an image with the CCD camera 31. I can grasp it.

炭化珪素質セラミックスのハニカム構造体のDPF(以下、「DPF−1」と称する)を、炭化珪素、窒化珪素、及び、カーボンの粉末を下記の割合で配合した混合粉末を原料として製造した。
SiC(平均粒子直径 12μm) 75重量%
Si(平均粒子直径 10μm) 20重量%
C(平均粒子直径 15μm) 5重量%
A DPF (hereinafter referred to as “DPF-1”) of a honeycomb structure of silicon carbide ceramics was produced using a mixed powder in which silicon carbide, silicon nitride, and carbon powders were blended in the following proportions as a raw material.
SiC (average particle diameter 12 μm) 75% by weight
Si 3 N 4 (average particle diameter 10 μm) 20% by weight
C (average particle diameter 15 μm) 5% by weight

DPF−1の具体的な製造方法を以下に示す。まず、原料の混合粉末を有機バインダーとしてのメチルセルロース、及び水と混合・混練し、所定の粘度の混練物とした。この混練物を押出成形し、単一の軸方向に延びる複数のセルが列設されたハニカム構造の角柱状に成形し、乾燥した後、同組成の混練物でセルの端部を交互に封止した。この成形体を2300℃の非酸化性雰囲気下で焼成した。なお、セル密度は300セル/平方インチ、隔壁の厚さは0.25mmとした。焼成体の複数を接着剤を用いて接合し、乾燥後に、直径5.66インチ×長さ6.00インチの円筒状に研削加工した。更に、外周面に外周材を塗布し熱処理をして得られたハニカム構造体を、セラミック繊維からなる保護材で外周面を被覆した状態で、ケーシング内に圧入しDPFとした。   A specific method for producing DPF-1 is shown below. First, the raw material mixed powder was mixed and kneaded with methyl cellulose as an organic binder and water to obtain a kneaded product having a predetermined viscosity. This kneaded product is extruded, formed into a prismatic honeycomb structure with a plurality of cells extending in a single axial direction, dried, and then the ends of the cells are alternately sealed with the same composition. Stopped. The molded body was fired in a non-oxidizing atmosphere at 2300 ° C. The cell density was 300 cells / in 2 and the partition wall thickness was 0.25 mm. A plurality of the fired bodies were joined using an adhesive, and after drying, they were ground into a cylindrical shape having a diameter of 5.66 inches and a length of 6.00 inches. Further, the honeycomb structure obtained by applying the outer peripheral material to the outer peripheral surface and performing heat treatment was press-fitted into the casing in a state where the outer peripheral surface was covered with a protective material made of ceramic fibers to obtain a DPF.

DPF−1について、未使用のとき、及び、過酷な条件下(以下、「条件1」と称する)で使用した後のそれぞれについて、上記の評価装置1内にDPF100として配置し、上記の評価方法による評価を行った。ここで、レーザ光照射装置20としては、Nd:YAGレーザの第2高調波(波長532nm)を光源とする装置を用いた。   About DPF-1, when it is unused and after using it under severe conditions (hereinafter referred to as “condition 1”), it is arranged as DPF 100 in the evaluation device 1 described above, and the evaluation method described above Was evaluated. Here, as the laser beam irradiation apparatus 20, an apparatus using a second harmonic (wavelength: 532 nm) of an Nd: YAG laser as a light source was used.

また、条件1は以下のような使用条件である。ディーゼルエンジン(日産自動車製QD32型,排気量3163L)からの排ガスの流通経路にDPF−1を設置し、エンジン回転数1400rpm、トルク200Nmの運転条件でディーゼルエンジンを稼動させ、14g/LのPMをDPF−1に堆積させた。次に、エンジンの回転数を3000rpmに上げ、温度が680℃に達した状態で一気にアイドリング状態とすることにより、PMを燃焼させる再生処理を行った。再生処理時の内部温度は1300℃という高温に達した。   Condition 1 is a use condition as follows. DPF-1 is installed in the exhaust gas distribution route from the diesel engine (Nissan QD32 type, displacement 3163L), the diesel engine is operated under the operating conditions of engine speed 1400 rpm and torque 200 Nm, and 14 g / L of PM is obtained. Deposited in DPF-1. Next, a regeneration process for burning PM was performed by raising the engine speed to 3000 rpm and immediately setting the idling state when the temperature reached 680 ° C. The internal temperature during the regeneration process reached a high temperature of 1300 ° C.

未使用のDPF−1、及び、条件1における使用後のDPF−1について、それぞれの下流側端面から排出されたガスにレーザ光Lを照射し、CCDカメラ31により0.5秒に1枚の割合で撮像した。撮像された各画像データから誘起赤熱発光の強度を取得した。撮像開始後の最初の50秒間における誘起赤熱発光強度の平均値を、誘起赤熱発光が検出された位置(DPFの中心から距離)との関係で示したグラフを図2に示す。   With respect to the unused DPF-1 and the DPF-1 after use in Condition 1, the laser light L is irradiated to the gas discharged from the respective downstream side end faces, and the CCD camera 31 emits one sheet every 0.5 seconds. Images were taken at a rate. The intensity of induced red-light emission was acquired from each imaged image data. FIG. 2 is a graph showing the average value of the induced red heat emission intensity for the first 50 seconds after the start of imaging in relation to the position (distance from the center of the DPF) where the induced red heat emission is detected.

図2から明らかなように、未使用のDPF−1からの排気には、誘起赤熱発光はほとんど検出されなかった。この結果から、ディーゼルエンジンからの排気中のPMはDPF−1内で捕集され、ほとんど漏出していないと評価することができる。一方、条件1で使用した後のDPF−1からの排気については、誘起赤熱発光が検出され、過酷な条件下での使用によってPMを漏出させるサイズの欠陥が、DPFの内部に発生したと評価することができる。   As apparent from FIG. 2, almost no induced red heat emission was detected in the exhaust from the unused DPF-1. From this result, it can be evaluated that PM in the exhaust gas from the diesel engine is collected in the DPF-1 and hardly leaked out. On the other hand, with respect to the exhaust from DPF-1 after use under condition 1, induced red-light emission was detected, and it was evaluated that a defect of a size that caused PM to leak due to use under severe conditions occurred inside the DPF. can do.

また、誘起赤熱発光の強度は、PMの体積分率に比例する。すなわち、PMの粒子径が大きいほど、また、PMの粒子濃度が高いほど、誘起赤熱発光の強度が大きくなることから、誘起赤熱発光の強度の分布は、漏出したPMの体積分布と考えることができる。そして、DPF−1を軸心線Z周りに回転させて上記の処理を複数回行い、それぞれについて図2のような分布を得ることにより、それらを総合して二次元的な分布を得ることができる。   Further, the intensity of the induced red-light emission is proportional to the volume fraction of PM. That is, the greater the PM particle size and the higher the PM particle concentration, the greater the intensity of the induced red light emission, so the intensity distribution of the induced red heat light emission can be considered as the volume distribution of the leaked PM. it can. Then, by rotating the DPF-1 around the axis Z and performing the above processing a plurality of times, and obtaining the distribution as shown in FIG. 2 for each, it is possible to obtain a two-dimensional distribution by combining them. it can.

次に、条件1における使用後のDPF−1から排出されたガスについて、検出された誘起赤熱発光の時間経過に伴う変化と、誘起赤熱発光が検出された位置との関係を図3に示す。ここでは、0.5秒に1枚の割合で撮像した画像データからそれぞれ取得された誘起赤熱発光の強度から、撮像開始後の最初の50秒間(0秒〜50秒)の平均値、100秒〜150秒の平均値、200秒〜250秒の平均値を算出し、その結果を示している。   Next, FIG. 3 shows a relationship between the detected change in the induced red light emission over time and the position where the induced red heat emission is detected for the gas discharged from the DPF-1 after use in Condition 1. Here, the average value of the first 50 seconds (0 to 50 seconds) after the start of imaging, 100 seconds, from the intensity of the induced red heat emission obtained from the image data captured at a rate of one image per 0.5 seconds. The average value of ˜150 seconds and the average value of 200 seconds to 250 seconds are calculated and the results are shown.

図3から、時間の経過に伴ってDPFから漏出するPMが減少していること、すなわち、DPFの内部で一旦は発生した欠陥が、その後に導入されてDPF内に捕集されたPMによって塞がれていくことが分かる。換言すれば、本実施形態の評価方法及び評価装置によれば、PMの捕集によって塞がれる程度の微細な欠陥であっても、その発生を検出できることが分かる。   From FIG. 3, it can be seen that the PM leaking from the DPF decreases with time, that is, a defect once generated in the DPF is blocked by the PM introduced and collected in the DPF. You can see that it is coming off. In other words, according to the evaluation method and the evaluation apparatus of the present embodiment, it can be seen that even the minute defect that is blocked by the collection of PM can be detected.

次に、本実施形態の評価方法及び評価装置によれば、欠陥に起因しない微小なPMの捕集漏れを評価可能であることを示すために、見掛け気孔率の異なる二種類のDPF(以下、「DPF−F」及び「DPF−V」と称する)を用いて検討した結果を示す。DPF−F及びDPF−Vそれぞれの見掛け気孔率及び平均気孔径を、以下に示す。
DPF−F:見掛け気孔率42%,平均気孔径12μm
DPF−V:見掛け気孔率58%,平均気孔径20μm
Next, according to the evaluation method and the evaluation apparatus of the present embodiment, in order to show that it is possible to evaluate the collection leakage of a minute PM that is not caused by a defect, two types of DPFs (hereinafter referred to as "different apparent porosity") The result examined using "DPF-F" and "DPF-V") is shown. The apparent porosity and average pore diameter of each of DPF-F and DPF-V are shown below.
DPF-F: apparent porosity 42%, average pore diameter 12 μm
DPF-V: apparent porosity 58%, average pore diameter 20 μm

ここで、平均気孔径は、水銀ポロシメータ(micromeritics社製,オートポアIV9500)を使用し、水銀圧入法により測定した気孔径分布から再頻度径(直径)として求めた。また、見掛け気孔率は、水銀圧入法による平均気孔径の測定に際し、試料に圧入された水銀体積と試料体積とから算出した。   Here, the average pore diameter was determined as a re-frequency diameter (diameter) from a pore diameter distribution measured by a mercury intrusion method using a mercury porosimeter (manufactured by Micromeritics, Autopore IV9500). The apparent porosity was calculated from the volume of mercury pressed into the sample and the sample volume when measuring the average pore diameter by the mercury intrusion method.

ここで、DPF−Fは、セル密度が100セル/平方インチ、隔壁の厚さが0.4mmであることを除き、上述のDPF−1と同一の製造方法で製造した。   Here, DPF-F was manufactured by the same manufacturing method as DPF-1 described above except that the cell density was 100 cells / in 2 and the partition wall thickness was 0.4 mm.

一方、DPF−Vは、炭化珪素、窒化珪素、及び、カーボンの粉末を下記の割合で配合した混合粉末を原料として製造した。
SiC(平均粒子直径 9.5μm) 50重量%
Si(平均粒子直径 10μm) 40重量%
C(平均粒子直径 15μm) 10重量%
On the other hand, DPF-V was produced using a mixed powder in which silicon carbide, silicon nitride, and carbon powders were blended at the following ratio as a raw material.
SiC (average particle diameter 9.5 μm) 50% by weight
Si 3 N 4 (average particle diameter 10 μm) 40% by weight
C (average particle diameter 15 μm) 10% by weight

DPF−Vの製造方法を以下に示す。まず、原料の混合粉末を有機バインダーとしてのメチルセルロース、水、及び造孔剤としてのデンプンと混合・混練し、所定の粘度の混練物とした。この混練物を押出成形によりハニカム構造の角柱状に成形し、乾燥した後、同組成の混練物でセルの端部を交互に封止した。この成形体を2300℃の非酸化性雰囲気下で焼成した。なお、セル密度は225セル/平方インチ、隔壁の厚さは0.4mmとした。焼成体の複数を接着剤を用いて接合し、乾燥後に、直径5.66インチ×長さ6.00インチの円筒状に研削加工した。更に、外周面に外周材を塗布し熱処理をして得られたハニカム構造体を、セラミック繊維からなる保護材で外周面を被覆した状態で、ケーシング内に圧入しDPFとした。   The manufacturing method of DPF-V is shown below. First, the raw material mixed powder was mixed and kneaded with methyl cellulose as an organic binder, water, and starch as a pore-forming agent to obtain a kneaded product having a predetermined viscosity. This kneaded product was formed into a prismatic honeycomb structure by extrusion and dried, and then the cell ends were alternately sealed with the kneaded product having the same composition. The molded body was fired in a non-oxidizing atmosphere at 2300 ° C. The cell density was 225 cells / in 2 and the partition wall thickness was 0.4 mm. A plurality of the fired bodies were joined using an adhesive, and after drying, they were ground into a cylindrical shape having a diameter of 5.66 inches and a length of 6.00 inches. Further, the honeycomb structure obtained by applying the outer peripheral material to the outer peripheral surface and performing heat treatment was press-fitted into the casing in a state where the outer peripheral surface was covered with a protective material made of ceramic fibers to obtain a DPF.

DPF−F及びDPF−Vから排出されたガスについて、検出された誘起赤熱発光の時間経過に伴う変化を図4に示す。ここでは、0.5秒に1枚の割合で撮像した画像データから、線状のレーザ光の全長に亘り誘起赤熱発光の強度を積算した結果を、時間の経過に伴いプロットしている。なお、図中、一点鎖線T1はエンジンの始動時であり、T2はエンジンの停止時である。   FIG. 4 shows changes with time of the detected induced red heat emission for the gases discharged from the DPF-F and DPF-V. Here, the results of integrating the intensity of the induced red heat emission over the entire length of the linear laser light from the image data captured at a rate of one image per 0.5 second are plotted with the passage of time. In the figure, the alternate long and short dash line T1 is when the engine is started, and T2 is when the engine is stopped.

図4から明らかなように、DPF−FとDPF−Vとを比較すると、エンジンの始動後の約3分間という使用初期における誘起赤熱発光の強度は、DPF−Fの方が少ない。すなわち、使用初期におけるPMの捕集漏れは、見掛け気孔率が低く平均気孔径の小さいDPF−Fの方が、見掛け気孔率が高く平均気孔径の大きいDPF−Vより少ない。そして、DPF−Fではエンジン始動後約60秒間で、PMの捕集漏れは速やかに減少し、捕集漏れがほとんどない状態に至っている。このことから、DPF−Fでは、使用初期に僅かなPM捕集漏れがみられるものの、使用開始直後に捕集されたPMによって極めて早期にPMの層が形成され、このPM層によって後から流入するPMが有効に捕集されていると考えられる。   As apparent from FIG. 4, when comparing DPF-F and DPF-V, the intensity of the induced red-light emission in the initial stage of use for about 3 minutes after the start of the engine is lower in DPF-F. That is, PM collection leakage in the initial stage of use is less in DPF-F having a low apparent porosity and a smaller average pore diameter than DPF-V having a high apparent porosity and a large average pore diameter. In the DPF-F, the PM collection leakage is rapidly reduced within about 60 seconds after the engine is started, and there is almost no collection leakage. For this reason, in the DPF-F, although a slight PM collection leakage is observed in the initial stage of use, a PM layer is formed very early by the PM collected immediately after the start of use. It is thought that PM to be collected is collected effectively.

一方、見掛け気孔率が高く平均気孔径の大きいDPF−Vでは、使用初期におけるPMの捕集漏れが多い。そして、PMの捕集漏れは時間の経過に伴って徐々に減少しているが、エンジン始動後3分間経過しても、誘起赤熱発光の強度はエンジン始動時の値まで低下しておらず、僅かながらPMの捕集漏れが生じている。このことから、先に捕集されたPMによりPM層が形成され、後に流入するPMに対するフィルタリング作用を奏するまでの時間は、DPFの見掛け気孔率や平均気孔径によって異なることが分かる。すなわち、本実施形態の評価方法及び評価装置によれば、欠陥に起因しない微小なPMの捕集漏れ、特に、使用初期のPMの捕集漏れ及びPM層の形成速度について、高精度に評価することが可能である。   On the other hand, in the DPF-V having a high apparent porosity and a large average pore diameter, there are many PM collection leaks in the initial stage of use. And the PM collection leakage gradually decreases with the passage of time, but even after 3 minutes from the start of the engine, the intensity of the induced red light emission has not decreased to the value at the start of the engine, There is a slight PM leakage. From this, it can be seen that the time until the PM layer is formed by the PM collected earlier and the filtering action is performed on the PM flowing later varies depending on the apparent porosity and average pore diameter of the DPF. That is, according to the evaluation method and the evaluation apparatus of the present embodiment, fine PM collection leakage not caused by defects, in particular, PM collection leakage in the initial stage of use and the formation rate of the PM layer are evaluated with high accuracy. It is possible.

以上のように、本実施形態によれば、DPFから排出されるガスにレーザ光を照射し、PMから放出される誘起赤熱発光をCCDカメラを介して検出するという簡易な評価方法及び評価装置により、DPFの欠陥の有無、欠陥の位置、及び欠陥には起因しない微小なPMの捕集漏れを、高精度に検出することができる。   As described above, according to the present embodiment, a simple evaluation method and an evaluation apparatus that irradiates the gas discharged from the DPF with laser light and detects the induced red heat emission emitted from the PM via the CCD camera. The presence or absence of a defect in the DPF, the position of the defect, and the minute PM leakage that is not caused by the defect can be detected with high accuracy.

また、レーザ光を線状のビーム光として照射しているため、レーザ光を高出力とする必要がなく、簡易なレーザ光照射装置で評価装置を構成させることができる。更に、レーザ光が線状であるため、レーザ光の照射方向及びDPFの軸心線に共に直交する方向から撮像することができる。これにより、CCDカメラのレンズがDPFの下流側端面、すなわち、PMを含むガスが排出される面に対面することなく、汚染されにくいという利点を有している。   Further, since the laser beam is irradiated as a linear beam, it is not necessary to increase the output of the laser beam, and the evaluation apparatus can be configured with a simple laser beam irradiation device. Further, since the laser beam is linear, it is possible to take an image from a direction orthogonal to both the irradiation direction of the laser beam and the axis of the DPF. Thereby, there is an advantage that the lens of the CCD camera does not face the downstream end surface of the DPF, that is, the surface from which the gas containing PM is discharged and is not easily contaminated.

加えて、本実施形態の評価装置は、DPFを回転させる手段を具備しているため、レーザ光が線状であっても、DPFを回転させることによって、漏出するPMの分布を二次元的に把握することが可能である。   In addition, since the evaluation apparatus of the present embodiment includes means for rotating the DPF, even if the laser beam is linear, by rotating the DPF, the leaked PM distribution can be two-dimensionally distributed. It is possible to grasp.

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。   The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention as described below. And design changes are possible.

例えば、上記の評価装置では、DPFに対して線状のレーザ光を照射する角度を変更するために、DPFを軸心線周りに回転させる構成を例示したが、これに限定されず、DPFは回転させることなく、レーザ光照射装置及びCCDカメラをDPFの軸心線周りに回転させる構成とすることもできる。   For example, in the evaluation apparatus described above, the configuration in which the DPF is rotated around the axis line in order to change the angle at which the linear laser beam is applied to the DPF is illustrated. The laser beam irradiation device and the CCD camera may be rotated around the axis of the DPF without rotating.

また、上記の評価方法及び評価装置では、レーザ光を線状に照射する場合を例示したが、レーザ光を面状に照射することもできる。例えば、シリンドリカルレンズを二つ用いることにより、或いは、シリンドリカルレンズと凸レンズとの組み合わせにより、線状のレーザ光を面状に拡げることができる。そして、レーザ光を面状とすることにより、DPFを回転させることなく、或いは、レーザ光照射装置及び検出装置を変位させることなく、DPFから漏出するPMの分布を二次元的に検出することができる。なお、この場合は、CCDカメラによる撮像方向をレーザ光が照射される面に対面する方向とすることが望ましい。そのため、PMを含むガスによるカメラレンズの汚染を防止するために、石英ガラスなど透明性の高い保護材料で、カメラレンズの前方を覆うことが望ましい。   In the evaluation method and the evaluation apparatus described above, the case where the laser beam is irradiated linearly is exemplified, but the laser beam can also be irradiated in a planar shape. For example, by using two cylindrical lenses, or a combination of a cylindrical lens and a convex lens, linear laser light can be expanded in a planar shape. By making the laser beam planar, it is possible to two-dimensionally detect the PM distribution leaked from the DPF without rotating the DPF or displacing the laser beam irradiation device and the detection device. it can. In this case, it is desirable that the imaging direction by the CCD camera is a direction facing the surface irradiated with the laser light. Therefore, it is desirable to cover the front of the camera lens with a highly transparent protective material such as quartz glass in order to prevent contamination of the camera lens with gas containing PM.

更に、励起赤熱発光の波長を選択的に検出するフィルタを、CCDカメラのレンズに取り付ける簡易な手段により、励起赤熱発光の検出精度をより高めることができる。例えば、透過中心波長450nm、半値幅50nmのバンドパスフィルタを、CCDカメラのレンズに取り付けることができる。   Furthermore, the detection accuracy of excitation red heat emission can be further improved by a simple means for attaching a filter for selectively detecting the wavelength of excitation red heat emission to the lens of the CCD camera. For example, a bandpass filter having a transmission center wavelength of 450 nm and a half width of 50 nm can be attached to the lens of the CCD camera.

1 評価装置(フィルタの評価装置)
10 ガス導入装置
10a ディーゼルエンジン(ガス導入装置)
10b ガス供給管(ガス導入装置)
10c ガスプール部(ガス導入装置)
10d ロータリージョイント部(ガス導入装置)
20 レーザ光照射装置
30 検出装置
31 CCDカメラ(検出装置)
32 コンピュータ(検出装置)
1 evaluation device (evaluation apparatus of the filter)
10 Gas introduction device 10a Diesel engine (gas introduction device)
10b Gas supply pipe (gas introduction device)
10c Gas pool section (gas introduction device)
10d Rotary joint (gas introduction device)
20 Laser beam irradiation device 30 Detection device 31 CCD camera (detection device)
32 Computer (detection device)

特開2009−115655号公報JP 2009-115655 A 特開2009−92480号公報JP 2009-92480 A

Claims (8)

導入されたガスを通過させることにより、ガスに含有される炭素質粒子を気孔で捕集する多孔質のフィルタの評価方法であって、
記フィルタの上流側端面に粒子径10nm〜200nmの炭素質粒子を含有するガスを導入し、
記フィルタの下流側端面と平行な線状または面状にレーザ光を照射することにより、前記下流側端面から排出されたガスに含有される前記炭素質粒子から、誘起赤熱発光による前記レーザ光の波長とは異なる波長の輻射光を放出させ、輻射光として放出された誘起赤熱発光検出された位置から、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を特定する
ことを特徴とするフィルタの評価方法。
An evaluation method of a porous filter that collects carbonaceous particles contained in a gas by pores by passing an introduced gas,
Introducing a gas containing carbonaceous particles having a particle diameter 10nm~200nm the upstream end face of the front notated filter,
By applying a laser beam to the downstream side end surface parallel to the linear or planar front notated filter, from the carbonaceous particles contained in the gas discharged from the downstream end face, the laser according to the induced glow emission Emitting radiation light having a wavelength different from the wavelength of light, and identifying a position where carbonaceous particles have leaked in the filter from a position where induced red light emission emitted as radiation light is detected. evaluation method of be that filter with.
前記フィルタの下流側端面に照射されるレーザ光は線状であり、前記フィルタの軸心線周りに、前記フィルタを所定角度回転させ、または、レーザ光を照射する装置及び誘起赤熱発光を検出する装置を所定角度回転させることにより、前記レーザ光が照射される方向を前記フィルタの軸心線周りに所定角度回転させ、レーザ光を照射して誘起赤熱発光を検出する処理を繰り返すことにより、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を二次元的に特定する
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタの評価方法。
Laser light applied to the downstream end face of the filter is linear, and the filter is rotated by a predetermined angle around the axial center line of the filter, or an apparatus that irradiates the laser light and induced red-light emission is detected. By rotating the device by a predetermined angle, the direction in which the laser beam is irradiated is rotated by a predetermined angle around the axis of the filter, and the process of detecting the induced red heat emission by irradiating the laser beam is repeated. The method for evaluating a filter according to claim 1 , characterized in that a position where carbonaceous particles leak in the filter is specified two-dimensionally .
前記フィルタの下流側端面に照射されるレーザ光は面状であり、前記下流側端面に対面する方向から誘起赤熱発光を検出することにより、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を二次元的に特定するThe laser beam applied to the downstream end face of the filter is planar, and the position where the carbonaceous particles leaked in the filter is two-dimensionally detected by detecting induced red light emission from the direction facing the downstream end face. Specific to
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタの評価方法。The filter evaluation method according to claim 1.
輻射光として放出された誘起赤熱発光の強度の時間経過に伴う変化を検出するDetects changes in the intensity of the induced red-light emission emitted as radiant light over time
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載のフィルタの評価方法。The method for evaluating a filter according to any one of claims 1 to 3, wherein:
導入されたガスを通過させることにより、ガスに含有される炭素質粒子を気孔で捕集する多孔質のフィルタの評価装置であって、An evaluation device for a porous filter that collects carbonaceous particles contained in a gas by pores by passing an introduced gas,
前記フィルタの上流側端面に粒子径10nm〜200nmの炭素質粒子を含有するガスを導入するガス導入装置と、A gas introduction device for introducing a gas containing carbonaceous particles having a particle diameter of 10 nm to 200 nm on the upstream end face of the filter;
前記フィルタの下流側端面と平行な線状または面状にレーザ光を照射し、前記下流側端面から排出されたガスに含有される前記炭素質粒子から、誘起赤熱発光による前記レーザ光の波長とは異なる波長の輻射光を放出させるレーザ光照射装置と、The laser beam is irradiated in a linear or planar manner parallel to the downstream end face of the filter, and the wavelength of the laser light by induced red heat emission from the carbonaceous particles contained in the gas discharged from the downstream end face Is a laser beam irradiation device that emits radiation light of different wavelengths;
輻射光として放出された誘起赤熱発光が検出された位置から、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を特定する検出装置とA detection device for identifying a position where carbonaceous particles leaked in the filter from a position where induced red-light emission emitted as radiant light is detected;
を具備することを特徴とするフィルタの評価装置。An apparatus for evaluating a filter, comprising:
前記レーザ光照射装置は前記フィルタの下流側端面に線状のレーザ光を照射するものであり、The laser beam irradiation device irradiates the downstream end surface of the filter with a linear laser beam,
前記フィルタの軸心線周りに、前記フィルタを所定角度回転させ、または、前記レーザ光照射装置及び前記検出装置を所定角度回転させる回転装置を更に具備し、A rotation device that rotates the filter by a predetermined angle around the axis of the filter, or rotates the laser light irradiation device and the detection device by a predetermined angle;
前記検出装置は、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を二次元的に特定するThe detection device two-dimensionally identifies a position where carbonaceous particles leak out in the filter.
ことを特徴とする請求項5に記載のフィルタの評価装置。The filter evaluation apparatus according to claim 5.
前記レーザ光照射装置は前記フィルタの下流側端面に面状のレーザ光を照射するものであり、The laser beam irradiation device irradiates the downstream end surface of the filter with a planar laser beam,
前記検出装置は、前記下流側端面に対面する方向から誘起赤熱発光を検出することにより、前記フィルタにおいて炭素質粒子が漏出した位置を二次元的に特定するThe detection device two-dimensionally identifies the position where the carbonaceous particles have leaked in the filter by detecting the induced red heat emission from the direction facing the downstream end surface.
ことを特徴とする請求項5に記載のフィルタの評価装置。The filter evaluation apparatus according to claim 5.
前記検出装置は、輻射光として放出された誘起赤熱発光の強度の時間経過に伴う変化を検出するThe detection device detects a change with time of the intensity of the induced red heat emission emitted as radiation light.
ことを特徴とする請求項5乃至請求項7の何れか一つに記載のフィルタの評価装置。The filter evaluation apparatus according to claim 5, wherein the filter evaluation apparatus is a filter.
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