図面を参照して、発明の実施形態について説明する。図1に示すように、本実施形態にかかるハニカムフィルタの製造システム1000は、第一検査工程を行う第一検査装置400、焼成工程を行う焼成装置800、第二検査工程を行う第二検査装置500、及び、第三検査工程を行う第三検査装置600を備える。
(第一検査装置400)
第一検査装置400は、ハニカムフィルタの未焼成体であるグリーン100の欠陥の有無を検査する装置であり、主として、圧力印加部材200、シュリーレン部300A,300B、欠陥判断部402、及び、欠陥のないグリーンを焼成工程に送り出す選択供給部404を備えている。
まず、ハニカムフィルタのグリーン100について説明する。グリーン100は、図2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2の(b)の左端)、及び、複数の流路110の内の残部の他端(図2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2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3及び図4を参照して、グリーン100の欠陥を検査する第一検査装置400について詳細に説明する。
この第一検査装置400は、グリーン100の複数の流路110の一端(図3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3の上端)上のガス屈折率の分布を取得する取得部としてのシュリーレン部300A,300Bと、スケール360A,360Bと、シュリーレン部300A,300Bの結果に基づいてグリーンの欠陥の有無を判断する欠陥判断部402と、欠陥のないグリーンを焼成工程に供給する選択供給部404と、を備える。
圧力印加部材200は、グリーン100の軸方向(複数の流路110の軸方向)の一端部(図3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の上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、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。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4に示すシュリーレン部300A,300Bは、それぞれ、図3に示すようにグリーン100の複数の流路110の上端110t上のガス屈折率の分布を可視化して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4に示すように、第1のシュリーレン部300A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の上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300B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の上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上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)からそれぞれ取得可能となっている。
図3及び図4に示すように、スケール360Aは、シュリーレン部300Aが観察する視野内に存在するように、スケール360Bは、シュリーレン部300B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300A,300Bの光源部301寄りに配置されている。スケール360A,360Bは、それぞれ、シュリーレン部300A,300B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。
欠陥判断部402は、シュリーレン部300A,300Bのそれぞれのカメラ310が取得した画像データに基づいて、各グリーンの欠陥の有無を判断する。判定方法は特に限定されないが、例えば、画像の二値化等によりガスの漏れの有無を検出し、ガス漏れがなければ欠陥を有さないと判断でき、ガス漏れがあれば当該場所に欠陥を有すると判断できる。欠陥判断部402は、必要に応じて、この部分の座標を取得し、出力することもできる。欠陥判断部402の機能は、コンピュータ上で動くソフトウエアにより実現できる。
選択供給部404は、図1に示すように、欠陥判断部402が、欠陥を有さないと判断したグリーン100を、矢印Aにしたがって後述する焼成装置800に供給する。一方、選択供給部404は、欠陥判断部402が欠陥を有すると判断したグリーン100を、焼成工程以外の補修工程(矢印B)や粉砕工程(矢印C)に供給する。選択供給部404の構成は特に限定されないが、例えば、ロボットアーム等により欠陥を有さないと判断されたグリーンを保持して焼成装置800に移送すればよい。
(第一検査方法)
続いて、上述の第一検査装置400を使用したグリーン100の第一検査方法について説明する。
ここでは、一例として、図3に示すように、グリーン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3及び図4に示すように、流路110xは、スケール360B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360A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360B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360A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の上には、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3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の上端上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の上端上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300A,300Bによってそれぞれ明暗の差等として取得する(屈折率の分布を取得する工程)。例えば、シュリーレン部300A,300Bのカメラによって撮影される像310A,310Bの模式図をそれぞれ図5の(a),(b)に示す。
そして、欠陥判断部402は、像310Aでは、スケール360Aの左から3番目のマーク361の上に屈折率のムラに基づく濃淡がある部分Dが見え、像310Bでは、スケール360Bの左から2番目のマーク361の上に屈折率のムラに基づく濃淡がある部分Dが見えることから、座標(3、2)に欠陥があるというデータを得ることができる。
また、欠陥判断部402は、このような部分Dがあれば検査対象グリーンが欠陥を有すると判断でき、部分Dがなければ検査対象グリーンが欠陥を有さないと判断できる。なお、欠陥判断部402は、像310A,310Bに基づいて、公知のコンピュータを用いた画像処理方法によって部分Dの有無や位置を判断することができるが、人手によって部分Dの有無や位置を判断することも可能である。
そして、選択供給部404は、欠陥を有さないグリーンを図1の矢印Aのように焼成装置800に供給する。一方、選択供給部404は、欠陥を有するグリーンを、欠陥の程度に応じて、矢印Bのように、欠陥部分を補修する工程に供給したり、矢印Cのように、粉砕してグリーンの原料にリサイクルする工程等の、焼成工程以外の工程に供給することができる。
第一検査装置及び方法によれば、流路の欠陥の有無に応じて、当該流路110yの上に屈折率のムラが生じ、これを可視化により取得することにより欠陥の有無や場所を容易に検出できる。
また、本実施形態では、複数の流路110の上端110t上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300A,300B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、欠陥のある流路の場所の特定が容易である。また、スケール360A,360B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、欠陥の有無を判断し、欠陥を有さないグリーンを選択的に後述する焼成工程に供給するので、欠陥のあるグリーンを焼成してしまう無駄が省けるとともに、欠陥を有するグリーンを欠陥の程度に応じて適切な後工程に移送することができる。
第一検査は、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、屈折率の分布の取得方法として、シュリーレン法を採用しているがガスの屈折率差を取得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300A、300B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。
(焼成装置及び焼成工程)
続いて、図1に示すように、良品と判定されたグリーン100を焼成装置800において焼成し、ハニカムフィルタ100Fを得る。焼成装置や方法は特に限定されず、グリーンの組成等に応じて公知の種々の焼成炉による焼成法を用いることができる。
得られるハニカムフィルタ100Fの形状は、隔壁112が多孔質となる以外は、概ねグリーン100と同様である。なお、封口部114も焼成により多孔質と成ることができる。焼成されたハニカムフィルタ100Fにおいて、図2の(b)に示すように、流路110の左端から供給されたガスは、多孔質の隔壁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。
(第二検査装置)
続いて、図1、図6及び図7を参照して、ハニカムフィルタ100Fの第二検査装置500について説明する。
第二検査装置500は、焼成装置800により焼成されたハニカムフィルタ100Fの欠陥を検査する装置である。第二検査装置500は、粒子Pを含むガスをハニカムフィルタ100Fの下端面100bに供給する供給部501と、ハニカムフィルタ100Fの上端面100tから排出されるガス中の粒子Pの濃度分布を取得する粒子濃度検出部550と、濃度分布に基づいて欠陥の有無を判断する欠陥判断部502と、欠陥のないハニカムフィルタを第三検査工程に送り出す選択供給部504と、を主として備える。
図6に示すように、供給部501は、ミスト(粒子)Pを含むガスを生成する2流体ノズル(粒子生成器)20と、2流体ノズル20により生成されたミストを含むガスを移送する配管30、配管30に接続されてミストを含むガス及び他のガスを混合して混合ガスを提供する混合器40、混合器40から供給される混合ガスをハニカムフィルタ100Fの複数の流路110の一端(図6の下端)に導くミスト供給路56と、を備える。
2流体ノズル20は、タンク10から供給される液体を、ポンプ12を介して受け入れると共に、ガス源14から供給されるガス、例えば、空気をバルブV1及びラインL2を介して受入、ミストを含むガスを生成する。2流体ノズルの形態は特に限定されない。また、ミストの径は特に限定されないが、例えば、0.1〜10μm程度とすることができる。
液体としては、検査後の除去の容易さを考えると、揮発性の液体が好ましく、特に、水が好ましい。
配管30は、2流体ノズル20によって生成されたミストを含むガスを混合器40に供給する。配管30の径は特に限定されないが、20〜100mmとすることができる。また、配管30の長さは特に限定されないが、2流体ノズル20によって生成されたミストが移動する距離が10〜1000mmであることが好ましい。
混合器40は、配管30から供給されるミスト及び他のガスを十分混合するためのものである。混合器40の形状は特に限定されないが、例えば、容器内に、他のガスを高い速度(例えば、1〜10m/s)で流入させる形式のものや、容器内に攪拌翼を有するもの、スタティックミキサーのように容器内に設けた内装物により流れの乱れを起こすものなど種々のものが利用できる。
混合器40には、ガス源24から、ガス(例えば、空気)を、バルブV2を介して供給する。混合後の混合ガス中のミスト濃度は、0.0001〜0.01g/Lが好ましい。
ミスト供給路56は、混合器40に接続された配管54、配管54の先端に接続されたフィルタ接続部53を有している。フィルタ接続部53は、ハニカムフィルタ100Fの軸方向(複数の流路110の軸方向)の一端部(図6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51と、複数の流路110の下端110bと対向する部分に逆円錐状の空間Vを形成する空間形成部522とを有する。ハニカムフィルタ100Fに対して供給するガスの流量は特に限定されないが、例えば、100〜500L/minとすることができる。
ガス供給源14,24のガスは特に限定されないが、経済性の点で、空気が好ましい。ガス供給源14,24のガスは互いに同一でもよいが異なっていてもよい。
また、ガス供給源14,24のガスの温度は0〜50℃であることが好ましく、0〜30℃であることがより好ましい。
図6に示す粒子濃度取得部550は、レーザーシートLSを発生させるレーザ光源510、レーザーシートLSを撮影するカメラ520、カメラ520が取得する視野内に入る位置に設けられるスケール560A,560Bを備える。
本実施形態では、レーザーシートLSは、図6に示すように、ハニカムフィルタ100Fの複数の流路110が伸びるZ方向に垂直な方向であるXY平面に平行に照射され、カメラ520は、レーザーシートLSに対して垂直な方向(Z方向)から、レーザーシートLSの内のハニカムフィルタ100Fの上端面100tとの対向部を撮影する。
カメラ520が撮影する画像の視野FVを図7に示す。視野FV内には、スケール560A、560Bが配置されている。スケール560A,560Bは、それぞれ、Y方向、X方向に延びており、それぞれ、ハニカムフィルタ100Fの複数の流路110の中心軸に対応する位置にマーク561を有する。
図6に戻って、欠陥判断部502は、カメラ520が撮影した画像を画像解析し、粒子が排出している部分を取得する。例えば、画像から所定のしきい値に比べて明るい部分を抽出し、この部分を粒子が排出している部分とすればよい。そして、粒子が排出している部分があれば、ハニカムフィルタ100Fの当該部分に欠陥があり、粒子が排出されている部分が無ければ、ハニカムフィルタ100Fに欠陥が無いと判断できる。欠陥判断部502は、必要に応じて、この部分の座標を取得し、出力することもできる。欠陥判断部502の機能は、コンピュータ上で動くソフトウエアにより実現できる。
選択供給部504は、欠陥判断部502が、欠陥を有さないと判断したハニカムフィルタ100Fを、図1の矢印Aに従って、後述する第三検査工程に供給する。また、選択供給部504は、欠陥判断部502が、欠陥を有すると判断したハニカムフィルタ100Fを、第三検査工程以外の補修工程(矢印B)や粉砕工程(矢印C)に供給する。選択供給部504の構成は特に限定されないが、例えば、ロボットアーム等により欠陥を有さないと判断されたハニカムフィルタ100Fを保持して次工程に移送すればよい。
(第二検査方法)
続いて、上述の第二検査装置500を使用したハニカムフィルタ100Fの第二検査方法について説明する。
ここでは、一例として、図6に示すように、ハニカムフィルタ100F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7に示すように、流路110xは、スケール560Bにおいて一番左側のマーク561の位置にあり、かつ、スケール560Aにおいて下から3番目のマーク561の位置にある。一方、流路110yは、スケール560Bにおいて左から2番目のマーク561の位置にあり、スケール560Aにおいて下から3番目のマーク561の位置にあるものとする。
図6に戻って、まず、フィルタ接続部53をハニカムフィルタ100Fの下部に装着する。そして、バルブV1を開放すると共に、ポンプP12を駆動して、2流体ノズル20から、ミストを含むガスを発生させる(粒子を生成する工程)。発生したミストを含むガスは、配管30を介して混合器40に供給される(移送工程)。続いて、バルブV2を調節して、ガス源24からのガスを、ラインL3を介して混合器40に供給する。これにより、混合器40内で、配管30からのミストを含むガスと、ラインL3からのガスとが混合し、ミストの濃度の均一性の高い混合ガスが得られる(混合工程)。そして、この混合ガスは、ミスト供給路56を介してハニカムフィルタ100Fの下端面100bに供給される(供給工程)。これにより、ハニカムフィルタ100Fの上端面100tからガスが流出する。このとき、ハニカムフィルタ100Fの上端面100tの上においては、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。雰囲気ガスは空気であることが好ましい。
そして、流路110間に図6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、矢印Gに示すように、当該欠陥がある流路110yの上端から、ミストを含む混合ガスが他の流路110に比べて高い流量や流速で集中的に流出する。封口部114が欠落している場合や、封口部114と流路110との間に隙間が生じている等の欠陥がある場合も同様にミストを含む混合ガスが集中的に流出する。したがって、このような流路110yの上方では、他の部分と比べて、ミストの濃度が相対的に高くなる。
そして、ハニカムフィルタ100Fの上端から流出するガスにミストの濃度の不均一がある場合、この濃度の高い部分がレーザーシートLSを通過する際にレーザ光を強く散乱し、カメラ520が撮影する画像において相対的に明るい部分となって現れる。そして、欠陥判断部502は、この明るい部分の有無により、粒子の濃度のムラを検出できる(粒子濃度分布取得工程)。
例えば、図7に示す画像の視野FVにおいて、例えば、スケール560Aの下から3番目のマーク561の上でかつ、スケール560Bの左から2番目のマーク561の上に明るい点が生じた場合には、座標(3、2)というデータを得ることができる。
また、流路110間を連通する等の欠陥が無い場合には、図6の矢印Hに示すように、混合ガスは多孔体である隔壁112をそれぞれ通過して上端出口から流出する。この際、混合ガス中のミストは、ミストの径や隔壁112の空孔のサイズ等に応じて、全部捕集されたり、一部が捕集されたり、まったく捕集されない場合があるが、いずれにしても、各流路110の上端から流出するガスの流速や流量は互いにほぼ均一であり、したがって、流路110の上端110tの上でミストの濃度の不均一は起こりにくい。
そして、欠陥判断部502は、濃度のムラがあれば欠陥を有するハニカムフィルタと判断でき、濃度のムラがなければ欠陥を有さないハニカムフィルタであると判断できる。なお、公知の画像処理方法によって画像の濃度のムラの有無や位置を判断してもよいが、人手によって画像の濃度のムラの有無や位置を判断してもよい。
そして、選択供給部504は、欠陥を有さないハニカムフィルタ100Fを図1の矢印Aのように第三検査装置600に供給する。一方、選択供給部504は、欠陥を有するハニカムフィルタ100Fを、欠陥の程度に応じて、矢印Bのように、欠陥部分を補修する工程に供給したり、矢印Cのように、粉砕してグリーンの原料にリサイクルする工程に供給したりするなど、矢印A以外の工程に供給することができる。
第二検査方法及び装置によれば、流路110から流出するガス中の粒子の濃度分布を取得することにより、流路の欠陥の有無や場所を容易に検出できる。
また、本実施形態では、ミストを含むガスを、配管30を介して混合器40に供給し、その後混合器40内において他のガスと混合するので、混合器40内でミストを発生させる場合に比べて、ガス中でのミストの混合を十分に行ないやすく、ハニカムフィルタ100Fに供給されるガス中のミストの濃度をより均一化できる。
なお、本装置からは、ミストを含むガスが排出されるため、これらのガスを捕集して、外部に排気する排気手段を設けることが好ましい。
本第二検査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、ミストの生成方法として2流体ノズルを採用しているがこれに限られず、例えば、他のノズルを使用してもよいし、また、水とドライアイスとを混合することによりミストを生成してもよく、グリコール系アルコール(例えば、プロピレングリコール)のミストを使用してもよい。また、上記実施形態では、粒子としてミスト、すなわち、液体の粒子を採用しているがこれに限定されず、カーボンブラック等の固体粒子を用いても実施は可能である。
また、レーザーシートの方向や、カメラの方向も、上記実施形態の態様に限定されるものではない。
また、上記実施形態では、粒子の濃度分布の取得方法として、粒子に光をあてることにより生ずる散乱光を取得しているが、これに限られず、例えば、粒子に超音波を当てることにより生ずる反射波等を取得してもよい。
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、供給部501は、比較的均一に粒子を含むガスをハニカムフィルタに供給できるのであれば、混合器40を有さなくても本発明の実施は可能である。
(第三検査装置)
続いて、図1、図8及び図9を参照して、ハニカムフィルタ100Fの第三検査装置600について説明する。
第三検査装置600は、主として、光源614、カメラ630、濃度分布に基づいて欠陥の有無を判断する欠陥判断部602、及び、欠陥のないハニカムフィルタを次工程に送り出す選択供給部604を備える。
光源614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、LED、有機EL素子等が挙げられる。光源614は、単数でも複数でもよい。光源614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614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。
図8に示すように、光源614は、好ましくは、開口612aを有する遮光容器612内に収容されている。開口612aには光を出射可能な出射窓616が設けられていることが好ましい。光源614が、ハニカムフィルタ100F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616は、光源614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614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614が、有機EL素子のような面光源以外の場合には、出射窓616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616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100Fは、ハニカムフィルタ100Fの一方面(以下、下端面と呼ぶ)100bが光源614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100Fは、その下端面100bが、遮光容器612の開口612aと対向するように保持される。より好ましくは、図3に示すように、ハニカムフィルタ100Fの下端面100bの周縁が、遮光容器612の開口612aの縁と接触するように、ハニカムフィルタ100Fを遮光容器612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100Fの下端面100bの縁が、遮光容器612の開口612aの縁と接触するようにハニカムフィルタ100F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100Fを保持してもよい。
なお、光源614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630は、光源614に対向して配置され、ハニカムフィルタ100F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/m2)の二次元分布を取得する。カメラ630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。
欠陥判断部602は、カメラ630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630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。また、欠陥判断部640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ことができる。さらに、欠陥判断部640は、当該領域があれば、ハニカムフィルタ100Fの当該場所に欠陥があり、当該領域が無ければ、ハニカムフィルタ100Fに欠陥が無いと判断する。欠陥判断部502の機能は、コンピュータ上で動くソフトウエアにより実現できる。なお、欠陥判断部640が行う欠陥場所の抽出は、人が行ってもよい。
選択供給部604は、欠陥判断部602が、欠陥を有さないと判断したハニカムフィルタ100Fを、後述する後工程、例えば、他の検査や梱包等の工程に供給する。また、選択供給部604は、欠陥判断部602が欠陥を有すると判断したハニカムフィルタ100Fを、補修工程や粉砕工程等の上述とは異なる工程に供給する。選択供給部604の構成は特に限定されないが、例えば、ロボットアーム等により欠陥を有さないと判断されたハニカムフィルタ100Fを保持して次工程に移送すればよい。
(第三検査方法)
続いて、上述の第三検査装置600を使用したハニカムフィルタ100Fの第三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8に示すように、ハニカムフィルタ100F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100Fを、その下端面100bが、光源614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612の開口612aの縁と接触する用に、配置する。また、光源614を駆動して、ハニカムフィルタ100F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100Fの内部を透過して、ハニカムフィルタ100Fの上端面100tから出射する。そして、カメラ630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9の(a)の画像630A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100F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100Fの隔壁112に、図8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9の(b)の画像630B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、欠陥判断部602は、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9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。なお、画像に基づいて、人手によって濃度のムラ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、濃度のムラの有無や位置を判断してもよい。
そして、濃度のむらがあれば欠陥を有するハニカムフィルタと判断でき、濃度のムラがなければ欠陥を有さないハニカムフィルタであると判断できる。そして、選択供給部604は、欠陥を有さないハニカムフィルタ100Fを図1の矢印Aのように、他の検査や梱包等の工程に供給する。一方、欠陥を有するハニカムフィルタ100Fは、欠陥の程度に応じて、矢印Bのように、欠陥部分を補修する工程に供給したり、矢印Cのように、粉砕してグリーンの原料にリサイクルする工程に供給したりするなど、矢印Aとは異なる工程に供給することができる。
このように、第三検査方法及び装置によれば、ハニカムフィルタ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100F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。
そして、上述のような本実施形態にかかるハニカムフィルタの製造方法及びシステム1000によれば、第一検査工程(装置)と第二検査工程(装置)と第三検査工程(装置)とでは、検査方法が互いに異なるために、検出し易い欠陥と検出しにくい欠陥とが互いに異なる。したがって、最終的に得られるハニカムフィルタの欠陥の有無を高い精度で検出できる。
例えば、第一検査工程では、半径方向外周部の欠陥の検出精度が高い一方、半径方向中央部の欠陥の検出精度があまり高くない場合がある。また、第二検査工程では、半径方向中央部の欠陥の検出精度が高い一方、半径方向外周部の欠陥の検出精度があまり高くない場合がある。さらに、第三検査工程では、外観上の割れ、欠け、封口不足という欠陥の検出精度が高い一方、フィルタ内部の壁の割れ、穴開きという欠陥の検出精度があまり高くない場合がある。したがって、これらを組み合わせることにより互いの短所を補完して特に欠陥のないハニカムフィルタの製造が可能となる。
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、ハニカムフィルタ100Fに対して、第二検査工程を先に行い、第三検査工程を後に行っているが、第三検査工程を先に行い、第二検査工程を後に行ってもよい。この場合は、第三検査工程で欠陥がないと判断されたフィルタを第二検査工程に供給し、第三検査工程で欠陥があると判断されたフィルタをそれ以外の工程に供給することができる。また、第二検査工程で欠陥がないと判断されたフィルタを他の検査や梱包等の後工程に供給し、第二検査工程で欠陥があると判断されたフィルタをそれ以外の工程に供給することができる。
また、第一検査工程と焼成工程との間、焼成工程と第二検査工程との間、第二検査工程と第三検査工程との間において、他の検査工程等が介在してもよい。
また、第三検査工程を行わなくても、第一検査工程、焼成工程、第二検査工程を行うことにより、欠陥の検出精度を高めることが可能である。
また、上記実施形態では、ハニカムフィルタ100F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、グリーン100やハニカムフィルタ100Fの流路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2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。