JP5616193B2

JP5616193B2 - ハニカム構造体の欠陥の検査方法、及び、ハニカム構造体の欠陥の検査装置

Info

Publication number: JP5616193B2
Application number: JP2010237430A
Authority: JP
Inventors: 和也土本
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: JP2012088273A

Description

本発明は、ハニカム構造体の欠陥の検査方法、及び、ハニカム構造体の欠陥の検査装置に関する。

従来より、ディーゼルパティキュレートフィルタとして用いられるハニカム構造体の欠陥検査方法が知られている。例えば、特許文献１には、微粒子を含むガス流をハニカム構造体の入口端面に供給し、ハニカムフィルタの出口端面から出るガス流中の粒子に光を照射し、反射光を撮影する方法が開示されている。

特表２００９−５３２６７１号公報

しかしながら、従来の方法では、微粒子を用いるため、操作が煩雑であり、検査後に粒子の除去等の後処理も必要となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、操作がより簡便な、ハニカム構造体の欠陥を検査する方法、及び、ハニカム構造体の欠陥の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欠陥の検査方法は、
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁を有するハニカム構造体の前記一端面に光を照射する工程と、
前記ハニカム構造体の他端面から出射する光の輝度の二次元分布を取得する工程と、を備える。

本発明に係るハニカム構造体の欠陥の検査装置は、
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁を有するハニカム構造体の一端面に光を照射する光源と、
前記ハニカム構造体の他端面から出射する光の輝度の二次元分布を取得するカメラと、を備える。

ハニカム構造体の隔壁に破損等の欠陥部位がある場合、当該隔壁の欠陥部位は正常部位に比べて光の通り易さが大きく異なる。したがって、ハニカム構造体の一端面に光を照射し、ハニカム構造体の内部を通過させ他端面から光を出射させると、他端面における欠陥部位に面する部分からの出射光の輝度が他の部分よりも大きく異なることとなる。従って、他端面から出射する光の輝度の二次元分布を取得することによって、ハニカムフィルタの欠陥の有無や場所を迅速に検出することができる。また、検出のために粒子を供給する必要もない。

ここで、ハニカム構造体は、さらに、前記流路のいずれか一端を閉鎖する封口部を有することができる。

このような、封口済みのハニカム構造体の場合、封口部の欠落や、封口部が両端に設けられる重複等の不具合も発生しうる。そして、封口部が欠落すると光が直接一端部から他端部まで通るために他の部分に比べ他端部から出射する光の輝度が強くなり、また、封口部が重複すると光が通りにくくなって他端部から出射する光の輝度が他の部分に比べて弱くなる。したがって、このような欠陥の検出も可能である。

本発明によれば、操作が簡便な、ハニカム構造体の欠陥を検査する方法、及び、ハニカム構造体の欠陥の検査装置が提供される。

図１の（ａ）は検査対象となるハニカムフィルタ１００の斜視図、図１の（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ矢視図である。図２は、ハニカムフィルタ１００の欠陥の検査装置４００の概略断面図である。図３の（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図２の装置４００のカメラが測定したハニカムフィルタ１００の他端面の輝度分布画像の例である。

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ハニカムフィルタ（ハニカム構造体）１００について説明する。このハニカムフィルタ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フィルタ１００は、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、一端面１００ｂから他端面１００ｔに向かい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。

ハニカムフィルタ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、３０〜５００ｍｍとすることができる。また、ハニカムフィルタ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の断面のサイズは、例えば、正方形の場合一辺０．５〜２．５ｍｍ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。

ハニカムフィルタ１００の隔壁１１２の材質は、多孔性セラミクス（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。

封口部１１４の材質としては、ハニカムフィルタ１００と同様のセラミクス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、それぞれ、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。

図１の（ｂ）に示すように、このようなハニカムフィルタ１００に対して流路１１０の左端から供給されたガスは、隔壁１１２を通過して隣の流路１１０に到達し、流路１１０の右端から排出される。このとき、流入したガス中の粒子が、隔壁１１２によって除去されてフィルタとして機能する。

このようなハニカムフィルタ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、造孔剤と、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してから焼成する、または、グリーンハニカム成形体を焼成してから公知の方法によって流路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、ハニカムフィルタ１００の検査装置について説明する。

この検査装置４００は、主として、光源１４、及び、カメラ３０を備える。

光源１４は特に限定されず、点光源、線光源、面光源等任意に選択できる。例えば、電球（ハロゲンランプなど）、放電ランプ（蛍光灯、水銀ランプ、メタルハライドランプなど）、レーザー、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子等が挙げられる。光源１４は、単数でも複数でもよい。光源１４が出射する光は、単色光でもよいが、白色光が好ましい。また、光源１４が出射する光は、３８０〜７５０ｎｍの範囲の光を含むことが好ましく、４５０〜６５０ｎｍの範囲の光を含むことがより好ましく、５００〜６００ｎｍの範囲の光を含むことがより一層好ましい。

光源１４は、好ましくは、開口１２ａを有する遮光容器１２内に収容されている。開口１２ａには光を出射可能な出射窓１６が設けられていることが好ましい。光源１４が、ハニカムフィルタ１００の端面を照らす明るさは特に限定されないが、１０００〜１０万ｌｘが好ましく、５０００〜１０万ｌｘがより好ましく、１万〜５万ｌｘがより一層好ましい。

出射窓１６は、光源１４からの光をそのまま通過させる透明平板であることもできるが、光源１４からの光を拡散させる機能を有することができる。特に、光源１４が、有機ＥＬ素子のような面光源以外の場合には、出射窓１６は、光拡散機能を有することが好ましい。光拡散機能は、窓の材料中あるいは窓の表面に微粒子を分散させることや、窓の表面及び／又は裏面に凹凸を設けることにより付与できる。出射窓１６の材料としては、ガラス、樹脂等が挙げられる。

ハニカムフィルタ１００は、ハニカムフィルタ１００の一方面（以下、下端面と呼ぶ）１００ｂが光源１４と対向する用に配置される。好ましくは、ハニカムフィルタ１００は、その下端面１００ｂが、遮光容器１２の開口１２ａと対向するように保持される。より好ましくは、図２に示すように、ハニカムフィルタ１００の下端面１００ｂの周縁が、遮光容器１２の開口１２ａの縁と接触するように、ハニカムフィル１００を遮光容器１２に載置することができる。光の漏れの抑制の観点から、ハニカムフィルタ１００の下端面１００ｂの縁が、遮光容器１２の開口１２ａの縁と接触するようにハニカムフィルタ１００を配置することが好ましい。なお、図示しないハニカムフィルタ保持具を用いて、ハニカムフィルタ１００を保持してもよい。
なお、光源１４として、有機ＥＬ素子のような面光源を使用する場合には、有機ＥＬ素子上に直接下端面１００ｂを載置してもよい。

カメラ３０は、光源１４に対向して配置され、ハニカム構造体１００の他端面（以下、上端面と呼ぶ）１００ｔから出射する光の輝度（例えば、単位はｃｄ／ｍ^２）の二次元分布を取得する。カメラ３０としては、二次元輝度分布を測定できる物であれば特に限定されないが、二次元輝度計と呼ばれるものを好適に使用できる。二次元輝度計は、例えば以下のようにして輝度の二次元分布を取得する。すなわち、他端面１００ｔを複数の行列状の領域（画素）に分けたうえで、ＣＩＥ１９３１の等色関数に準拠したフィルタ等を用いて、それぞれの領域から出射された光についてＣＩＥ１９３１に規定されるＸＹＺの３刺激値を測定し、Ｙに基づいて各領域の輝度を求めることができる。なお、輝度に加えてさらに、各領域毎に３刺激値に基づいて色度（ｘ、ｙ）を得ることができ、これによりより高い精度での欠陥位置の検出が可能になる。

画像処理装置２３０は、カメラ２２０により得られた輝度の二次元分布に基づいて、例えば、輝度が所定の閾値よりも低い領域及び／又は高い領域を欠陥場所として抽出する。カメラ２００がさらに各領域の色度の情報を得た場合には、さらに各領域の色度に基づいて、欠陥場所を抽出してもよい。画像処理装置２３０は、必要に応じて、抽出した領域の座標を取得し外部に出力する。なお、画像処理装置２３０が行う欠陥場所の抽出は、人が行ってもよい。

続いて、上述の検査装置４００を使用したハニカムフィルタ１００の検査方法の一例について説明する。

ここでは、一例として、図２に示すように、ハニカムフィルタ１００の隔壁１１２には、欠陥ｈがあり、周りの流路１１０に隔壁１１２の破片１１２ｈが入り込んでいるものとする。

まず、ハニカムフィルタ１００を、その下端面１００ｂが、光源１４と対向するように、好ましくは、下端面１００ｂの周縁が、遮光容器１２の開口１２ａの縁と接触する用に、配置する。また、光源１４を駆動して、ハニカムフィルタ１００の下端面１００ｂに、光を照射する。

下端面１００ｂから入射した光は、ハニカムフィルタ１００の内部を透過して、ハニカムフィルタ１００の上端面１００ｔから出射する。そして、カメラ３０により、上端面１００ｔの画像、すなわち、上端面１００ｔから出射する光の輝度の二次元分布を取得する。図３の（ａ）に示すように、流路１１０の隔壁１１２に欠陥がない場合には、ハニカムフィルタ１００の上端面１００ｔには光の輝度に特段のムラは見られない。これに対して、ハニカムフィルタ１００の隔壁１１２に、図２に示すような欠陥ｈが存在する場合、破片１１２ｈによって光の通過が妨げられるためか、上端面１００ｔにおける当該欠陥部分Ａやその近傍において、図３の（ｂ）に示すように、上端面１００ｔの光の輝度が周りよりもかなり弱くなる。そしてこのような輝度のムラに基づいて欠陥の有無や、場所を検出することができる。なお、図３の画像では、網が濃いほど輝度が弱いことを示す。なお、必要に応じて、さらに、色度のムラに基づいてより高精度に欠陥の判定をしてもよい。

また、内部欠陥だけでなく、封口部１１４の不良も検出できる。例えば、ある流路１１０の両端にいずれも封口部１１４がない場合には、当該流路では光が強く透過するので当該流路が他の部分よりも明るくなる。また、ある流路１１０の両端にいずれも封口部１１４がある場合には、当該流路が他の部分よりも暗くなる。

このように、本発明によれば、ハニカム構造体の一端面に光を照射し、他端面から出射する光の輝度の二次元分布を測定しているので、隔壁や封口部の欠陥の有無や場所を容易に検出できる。また、ハニカムフィルタ１００に粒子やガスを供給する必要がなく、検査を迅速に行えると共に、粒子の除去等の後処理も必要ない。

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、ハニカムフィルタ１００は、隔壁が多孔質である焼成体であるが、焼成前でありかつ封口済みの非多孔質のグリーン体でも実施は可能である。また、封口前の焼成済み及び未焼成のハニカム構造体でも実施可能であり、隔壁の破損等を検出できる。

また、上記実施形態では、ハニカムフィルタ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、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、ハニカムフィルタの外形も、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。

１４…光源、３０…カメラ、１００…ハニカムフィルタ、１００ｔ…ハニカムフィルタの一端面、１００ｂ…ハニカムフィルタの他端面、１１０…流路、１１２…隔壁、１１４…封口部、４００…検査装置。

Claims

一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁を有するハニカム構造体の前記一端面に面光源により光を照射する工程と、
前記ハニカム構造体の他端面から出射する光の輝度の二次元分布を取得する工程と、を備え、
前記面光源は、開口を具備する遮光容器内に収容されており、
前記ハニカム構造体は、前記ハニカム構造体の下端面の周縁を前記遮光容器の開口の周縁に接触させて前記遮光容器に載置される、ハニカム構造体の欠陥の検査方法。
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁を有するハニカム構造体の前記一端面に光源により光を照射する工程と、
前記ハニカム構造体の他端面から出射する光の輝度の二次元分布を取得する工程と、を備え、
前記光源は、開口及び前記開口に設けられた光拡散機能を有する出射窓を具備する遮光容器内に収容されており、
前記ハニカム構造体は、前記ハニカム構造体の下端面の周縁を前記遮光容器の開口の周縁に接触させて前記遮光容器に載置される、ハニカム構造体の欠陥の検査方法。
前記面光源が有機ＥＬ素子である、請求項１に記載の方法。
前記ハニカム構造体は、さらに、前記各流路のいずれか一端を閉鎖する封口部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁、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一端面に光を照射する面光源と、
開口を具備し、前記面光源を収容する遮光容器と、
前記ハニカム構造体の他端面から出射する光の輝度の二次元分布を取得するカメラと、を備え、
前記開口は、前記ハニカム構造体の下端面の周縁が前記開口の周縁に接触するように前記遮光容器に設けられた、ハニカム構造体の欠陥の検査装置。
一端面から他端面に向かう複数の流路を形成する隔壁、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一端面に光を照射する光源と、
開口及び前記開口に設けられた光拡散機能を有する出射窓を具備し、前記光源を収容する遮光容器と、
前記ハニカム構造体の他端面から出射する光の輝度の二次元分布を取得するカメラと、を備え、
前記開口は、前記ハニカム構造体の下端面の周縁が前記開口の周縁に接触するように前記遮光容器に設けられた、ハニカム構造体の欠陥の検査装置。