JPWO2017061383A1 - ハニカムフィルタの検査方法、ハニカムフィルタの検査装置、及びハニカムフィルタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
このハニカムフィルタの欠陥の検査方法は、粒子を含むガスをハニカムフィルタの一端面に供給する供給工程と、前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスに当該他端面に沿うように広がるレーザーシートが照射された状態下、前記ハニカムフィルタの前記他端面を含む画像を異なる時刻に複数回取得する画像取得工程と、画像が取得される時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの前記画像において前記他端面の同位置に周りよりも明暗の異なる領域が存在するか否かを検出する工程と、を備える。
Description
本発明は、ハニカムフィルタの検査方法等に関する。
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フィルタの欠陥の検査方法が知られている。例えば、特許文献１には、粒子を含むガス流をハニカムフィルタの入口端面に供給し、このハニカムフィルタの出口端面から出るガス流にレーザを照射しながら出口端面を観察することが開示されている。ハニカムフィルタに不良部位があると、当該不良部位から粒子が漏れ、漏れた粒子がレーザ光を散乱するため、不良部位の有無及び位置を外部から確認できる。
しかしながら、従来の方法では、検査精度が十分では無く、不良部位を有さないハニカムフィルタを不良であると判定することがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、検査精度をより向上できるハニカムフィルタの欠陥の検査方法等を提供することを目的とする。
本発明に係るハニカムフィルタの欠陥の検査方法は、
粒子を含むガスをハニカムフィルタの一端面に供給する供給工程と、
前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスに当該他端面に沿うように広がる第１レーザーシートが照射された状態下、前記ハニカムフィルタの前記他端面を含む画像を異なる時刻に複数回取得する画像取得工程と、
画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの前記画像において、周りよりも明暗の異なる領域が前記他端面の同位置に存在するか否かを検出する工程と、を備える。
粒子を含むガスをハニカムフィルタの一端面に供給する供給工程と、
前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスに当該他端面に沿うように広がる第１レーザーシートが照射された状態下、前記ハニカムフィルタの前記他端面を含む画像を異なる時刻に複数回取得する画像取得工程と、
画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの前記画像において、周りよりも明暗の異なる領域が前記他端面の同位置に存在するか否かを検出する工程と、を備える。
１つの画像内において他端面上に周りよりも明暗の異なる領域が観察される原因として、一端面から供給した粒子がフィルタ内を通り抜けて他端面から排出される際に、フィルタ内の欠陥部位の存在のためにその粒子がレーザ光を散乱した場合と、ハニカムフィルタ外を浮遊する異物粒子がたまたま他端面上に到達したり、又はハニカムフィルタ内に元々存在していた異物粒子がたまたまガス流れによりフィルタから離脱して他端面上に到達したりしてレーザ光を散乱した場合とがある。
本発明によれば、画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２枚の画像において前記他端面の同位置に周りよりも明暗の異なる領域が存在するか否かを検出する。ハニカムフィルタ外を浮遊する異物粒子及びハニカムフィルタ内に元々存在していた異物粒子がたまたま他端面上に到達してレーザが散乱された場合、到達した異物粒子は通常５０ｍｓの時間を隔てると別の場所に移動するため、５０ｍｓ以上後の画像の同位置に周りよりも明暗の異なる領域が観察される可能性はほとんど無い。これに対して、フィルタの欠陥部位の存在により粒子がレーザ光を散乱している場合、通常は、５０ｍｓ以上後でも同じ位置に該散乱が存在するため、５０ｍｓ以上後の画像の同じ位置に周りよりも明暗の異なる領域が観察されることになる。したがって、画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２枚の画像において前記他端面の同位置に周りよりも明暗の異なる領域があるか否かを検出することにより、浮遊する異物粒子及びハニカムフィルタ内に元々存在した異物粒子による誤検知を抑制して、高い精度でフィルタの欠陥部位の有無及びその位置を検知できる。
ここで、前記供給工程は、粒子を発生させる工程と、発生した前記粒子をガスと共に前記ハニカムフィルタの一端面までパイプで導く工程と、を含み、
前記パイプは、最も内径の小さな絞り部、前記絞り部よりも下流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな下流部、及び、前記絞り部よりも上流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな上流部を有し、
前記下流部の流路の長さをＬとし、前記絞り部の内径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ≧３を満たすことができる。
前記パイプは、最も内径の小さな絞り部、前記絞り部よりも下流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな下流部、及び、前記絞り部よりも上流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな上流部を有し、
前記下流部の流路の長さをＬとし、前記絞り部の内径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ≧３を満たすことができる。
これによれば、粒子を含むガスを、内径Ｄの絞り部を通過させた後、３Ｄ以上の長さの下流部を通過させてからフィルタに供給するので、発生した粒子がパイプの径方向に良好に分散され、ハニカムフィルタに対して供給されるミストの濃度のフィルタ断面方向における均一性が高まり、より一層精度が向上する。
ここで、上記方法において前記粒子はミストであることができる。
これによれば、検査の後にハニカムフィルタから粒子を除去することが容易である。
また、前記供給工程では、超音波により生成したミスト、及び、二流体ノズルにより生成したミストの混合物を前記ハニカムフィルタの一端面に供給することができる。
これによれば、超音波により生成した相対的に粒径の小さいミストと、二流体ノズルにより生成した相対的に粒径の大きいミストとが混合されるため、欠陥部位から漏れ出るミストの散乱光を濃くすることができ、より一層検査の精度が向上する。
また、前記ハニカムフィルタの他端面の色は、黒色、又は、前記レーザ光の色と補色の関係にある色であることができる。
これによれば、画像における粒子による散乱光と、バックグラウンドのハニカムフィルタの他端面とのコントラストが高まるため、より検査精度が高まる。
本発明に係るハニカムフィルタの欠陥の検査装置は、
粒子を含むガスを前記ハニカムフィルタの一端面に供給する供給部と、
前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスに向けて当該他端面に沿うように広がる第１レーザーシートを照射する光源と、
前記ハニカムフィルタの前記他端面を含む画像を異なる時刻で複数回取得するカメラと、
画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの前記画像において、周りよりも明暗の異なる領域が前記他端面の同位置に存在するか否かを検出する検出部と、を備える。
粒子を含むガスを前記ハニカムフィルタの一端面に供給する供給部と、
前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスに向けて当該他端面に沿うように広がる第１レーザーシートを照射する光源と、
前記ハニカムフィルタの前記他端面を含む画像を異なる時刻で複数回取得するカメラと、
画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの前記画像において、周りよりも明暗の異なる領域が前記他端面の同位置に存在するか否かを検出する検出部と、を備える。
ここで、前記供給部は、前記粒子を発生する粒子発生部と、発生した前記粒子をガスと共に前記ハニカムフィルタの一端面まで導くパイプを有し、
前記パイプは、最も内径の小さな絞り部、前記絞り部よりも下流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな下流部、及び、前記絞り部よりも上流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな上流部を有し、
前記下流部の流路の長さをＬとし、前記絞り部の内径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ≧３を満たすことができる。
前記パイプは、最も内径の小さな絞り部、前記絞り部よりも下流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな下流部、及び、前記絞り部よりも上流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな上流部を有し、
前記下流部の流路の長さをＬとし、前記絞り部の内径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ≧３を満たすことができる。
また、前記粒子はミストであることができる。
また、前記供給部は、超音波ミスト生成器、及び、二流体ノズルを備えることができる。
本発明に係るハニカムフィルタの製造方法は、上述の方法により、ハニカムフィルタの欠陥を検出する検出工程と、
前記検出工程において欠陥が検出されないハニカムフィルタを選別する選別工程と、を備える。
前記検出工程において欠陥が検出されないハニカムフィルタを選別する選別工程と、を備える。
本発明によれば、検査精度をより向上できるハニカムフィルタの欠陥の検査方法等が提供される。
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、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、４０〜３５０ｍｍ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、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。
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、コージェエライト、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。
上述のように、ハニカムフィルタ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、ハニカムフィルタ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、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。
ハニカムフィルタ１００の隔壁１１２は多孔質であり、図１の（ｂ）に示すように、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によって除去されることにより、ハニカムフィルタ１００は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、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調製し、この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（押出工程）、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。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（封口工程）、その後、グリーンハニカム成形体を焼成してハニカムフィルタ１００を得る（焼成工程）。あるいは、グリーンハニカム成形体の焼成を先に実施し、その後、公知の方法によって流路の端部を封口してハニカムフィルタ１００を得てもよい。
＜検査装置＞
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。検査装置４００は、ミスト（粒子）を含むガスをハニカムフィルタの一端面に供給する粒子供給部１５０と、粒子可視化部２００とを備える。
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。検査装置４００は、ミスト（粒子）を含むガスをハニカムフィルタの一端面に供給する粒子供給部１５０と、粒子可視化部２００とを備える。
粒子供給部１５０は、主粒子発生部としての二流体ノズル２０、二流体ノズル２０で発生したミストをハニカムフィルタ１００の下面（一端面）１００ｂに導くパイプ５０、及び、副粒子発生部としての超音波ミスト生成器６０を備える。
二流体ノズル２０は、液体源１０から供給される液体をラインＬ１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、空気をラインＬ２を介して受け入れ、ミストを含むガスを生成する。二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、５〜１５μｍ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。
パイプ５０は、二流体ノズル（粒子発生部）２０で生成したミストを含むガスをハニカムフィルタ１００の下面１００ｂに導く。パイプ５０は、最も内径の小さな絞り部５０ｂ、絞り部５０ｂよりも下流側に接続されて絞り部５０ｂよりも内径の大きな下流部５０ｃ、絞り部５０ｂよりも上流側に接続されて絞り部５０ｂよりも内径の大きな上流部５０ａ、及び、ハニカムフィルタ１００を保持する保持部５０ｄを有する。二流体ノズル２０は、上流部５０ａ内でミストを含むガスを生成させる。
本実施形態では、上流部５０ａの最上流部側は複数の二流体ノズル２０が収容された円筒形状を有し、それよりも下流側にあって絞り部５０ｂに接続する部分は、流れ方向に沿って断面積が縮小するテーパー形状を有する。
下流部５０ｃは、流れ方向に沿って断面積が拡大するテーパー形状を有する。保持部５０ｄは筒状形状を有し、ハニカムフィルタの下端部を収容する。ハニカムフィルタ１００の側面と、保持部５０ｄの内面との隙間には、シール材８０が配置され、粒子を含むガスの漏れが防がれる。シール材８０の例は、中空ゴムチューブであり、チューブ内部への空気の出し入れによりシール状態、非シール状態を切り替えることができる。
本実施形態では、下流部５０ｃの流路の長さ、即ち、絞り部５０ｂからハニカムフィルタの下面（一端面）１００ｂまでの長さをＬ、絞り部５０ｂの内径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄが３以上であることができる。好ましくは、Ｌ／Ｄは４以上であり、より好ましくは５以上である。なお、下流部５０ｃが直管でなく、曲管である場合には、流路の長さＬは、管の断面中心（重心）の集合により形成される軸線の長さと規定することができる。このような構造のパイプ５０によれば、生成したミストがパイプ５０の径方向に好適に分散し、ハニカムフィルタの各流路に高い均一性を持ってミストを供給することができると言う効果がある。Ｌ／Ｄは、通常、９以下である。
絞り部５０ｂの内径は、例えば、５〜１０ｃｍとすることができる。
下流部５０ｃの流路の長さＬは特に限定されず、例えば、１５〜３０ｃｍとすることができる。
超音波ミスト生成器６０は、水槽６１、水槽６１内に設けられた超音波振動子６２、及び、発生したミストを下流部５０ｃに供給するライン６４を有する。水槽６１内には、空気などのガス源２４からラインＬ３を介してガスが供給され、超音波振動子６２により発生したミストが、ライン６４を介して二流体ノズル２０により生成されたミストと混合される。ミストの径は特に限定されないが、例えば、１〜５μｍ程度とすることができる。二流体ノズル由来のミストと、超音波振動子由来のミストとを混合すると、超音波振動子由来の相対的に粒径の小さいミストと、二流体ノズル由来の相対的に粒径の大きいミストとが混合されるため、欠陥部から漏れ出るミストの散乱光を濃くすることができ、より一層検査の精度が向上する。
ハニカムフィルタ１００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、５０〜５００Ｌ／ｍｉｎとすることができる。ハニカムフィルタ１００に供給されるガス中のミスト濃度は、０．０００１〜０．１ｇ／Ｌとすることができる。
ガス源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。
粒子可視化部２００は、ハニカムフィルタ１００の上面（他端面）１００ｔから排出されるガスに向けてレーザーシート（レーザ光）ＬＳを照射する光源２１０と、ハニカムフィルタ１００の上面（他端面）１００ｔを含む視野の画像を取得するカメラ２２０、及び、カメラ２２０が取得した画像を解析するコンピュータ（判断部）２３０を備える。
光源２１０からのレーザーシートＬＳは、図２に示すように、ハニカムフィルタ１００の複数の流路１１０が伸びるＺ方向に垂直な方向であるＸＹ平面に平行である方向に照射される。ＸＹ平面は、ハニカムフィルタ１００の上面（他端面）１００ｔと平行な面であり、レーザーシートＬＳは、上面１００ｔに沿うように広がる。レーザーシートＬＳと上面１００ｔとの距離は、例えば、３〜２０ｍｍとすることができる。レーザの色は特に限定されないが、たとえば、波長範囲が６３０〜６９０ｎｍの赤色レーザであることができる。
カメラ２２０は、レーザーシートＬＳに対して垂直な方向（Ｚ方向）から、ハニカムフィルタ１００の上面１００ｔを含む視野の画像を取得する。
カメラ２２０は、所定の時間毎に同じ視野の画像を取得する。取得する画像の数は２枚以上であればよいが、例えば、５〜１０枚取得することができる。画像を取得する時間間隔は５０ｍｓ以上であることが好ましいが、５０ｍｓ未満でもよい。好適な時間間隔は、７５〜５００ｍｓである。画像データには、画像に加えて画像が取得された時刻（撮影時刻）が添付される。なお、カメラの露光時間、すなわち、シャッタースピードが遅い場合には、露光開始の時刻を、画像が取得された時刻とすることができる。
コンピュータ２３０は、カメラ２２０が取得した画像を画像解析し、上面１００ｔ上において周りに比べて明暗の異なる領域を検出する。具体的には、例えば、各画像から所定のしきい値に比べて明るい部分または暗い部分を抽出すればよい。
続いて、コンピュータ２３０は、画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの画像を選択し、選択された少なくとも２以上の画像間において上面１００ｔ上の同じ位置に周りに比べて明暗の異なる領域があるか否かを検出する。選択された少なくとも２以上の画像間において画像が取得された時刻は互いに５０ｍｓ以上離れていればよく、画像が取得された時刻は互いにどれだけ離れていてもよい。選択された少なくとも２枚以上の画像における画像が取得された時刻の差は１００ｍｓ以上であることができ、３００ｍｓ以上であることもできる。また、この差は、１０００ｍｓ以下であることができる。
例えば、カメラが５０ｍｓ以上の間隔ΔＴで複数枚の画像を取得した場合、得られた画像群から少なくとも２枚の画像を任意に選択すれば、画像が取得された時刻は互いに５０ｍｓ以上離れることになる。また、カメラが５０ｍｓ未満の間隔ΔＴで複数枚の画像を取得した場合には、得られた画像群から画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れるように複数枚の画像を選択すればよい。そして、選択した画像間で同じ場所に明暗の異なる領域があるか否かを判断すればよい。
選択する画像の数は、最低２つであればよいが、３つ以上が好ましく、１０枚以下でもよく、４〜８枚がより好ましい。
上述のようにして選択された複数の画像において、全部の画像に同じ場所に明暗の異なる領域があれば、フィルタの内部欠陥が存在していると判断することができる。また、上述のようにして選択された複数の画像において、全部の画像に同じ場所に明暗の異なる領域がなければ、浮遊する異物粒子又はフィルタ内に元々存在した異物粒子によるノイズと判断できる。
判断結果は、適宜、外部に信号として出力したり、表示装置の画面などに表示することができる。
判断結果は、適宜、外部に信号として出力したり、表示装置の画面などに表示することができる。
（検査方法）
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、欠陥として、上面が封口された流路１１０ｘと、下面が封口された流路１１０ｙとを連通させる孔ｈがあるものとする。
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、欠陥として、上面が封口された流路１１０ｘと、下面が封口された流路１１０ｙとを連通させる孔ｈがあるものとする。
まず、ハニカムフィルタ１００をパイプ５０の保持部５０ｄにシール材８０を介して固定する。そして、液体源１０から液体を、ガス源１４からガスを二流体ノズル２０に供給し、ミストを含むガスを発生させてパイプ５０の上流部５０ａに供給する。発生したミストを含むガスは、上流部５０ａ、絞り部５０ｂ、下流部５０ｃを経て、ハニカムフィルタ１００の下面１００ｂからハニカムフィルタ１００内に供給される（供給工程）。供給されたガス中の粒子は、ハニカムフィルタの隔壁１１２によりろ過され、隔壁１１２を通り抜けたガスはハニカムフィルタ１００の複数の流路１１０の上面１００ｔから流出する。
そして、流路１１０間に図２に示すような大きな孔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の上面１００ｔと下面１００ｂ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の上面から、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。
次に、光源２１０からレーザーシートＬＳを照射し、照射した状態下でハニカムフィルタ１００の上面１００ｔを含む画像を異なる時刻で複数枚取得する（画像取得工程）。ハニカムフィルタ１００の上面から流出するガスにミストの濃度の不均一がある場合、光源２１０から照射されたレーザーシートＬＳは濃度の高い部分を通過する際に散乱し、カメラ２２０が取得する画像において相対的に明るい領域Ａ（図３の（ａ）参照）となって現れる。
上記のようにして得られた複数の画像をコンピュータ２３０で処理する（データ処理工程）。すなわち、画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの画像を選択し、これらの画像において上面１００ｔの同位置に周りよりも明るい領域Ａが存在するか否かを検出する。例えば、図３の（ａ）は、互いに５０ｍｓ以上離れた時刻ｔ１〜ｔ４に取得された画像の模式図であり、全ての画像においてハニカムフィルタ１００の上面１００ｔの同じ位置に相対的に明るい領域Ａが存在する。したがって、Ａに対応する位置に欠陥があり、相対的に多くの粒子が漏れていると判断できる。
これに対して、図３の（ｂ）では、４枚の画像の内、時刻ｔ１の画像には左下付近に明るい領域Ａがあるが、時刻ｔ２〜時刻ｔ４における同位置には対応する明るい領域がない。一方、４枚の画像の内、時刻ｔ３の画像には右側付近に明るい領域Ｂがあるが、時刻ｔ１、時刻ｔ３、ｔ４における同位置には対応する明るい領域はない。したがって、明るい領域Ａ及びＢは、それぞれ、浮遊する異物粒子又はフィルタ内に元々存在した異物粒子がたまたまレーザ光を散乱した光であり、フィルタ自身には欠陥がないと判断することができる。
これに対して、図３の（ｂ）では、４枚の画像の内、時刻ｔ１の画像には左下付近に明るい領域Ａがあるが、時刻ｔ２〜時刻ｔ４における同位置には対応する明るい領域がない。一方、４枚の画像の内、時刻ｔ３の画像には右側付近に明るい領域Ｂがあるが、時刻ｔ１、時刻ｔ３、ｔ４における同位置には対応する明るい領域はない。したがって、明るい領域Ａ及びＢは、それぞれ、浮遊する異物粒子又はフィルタ内に元々存在した異物粒子がたまたまレーザ光を散乱した光であり、フィルタ自身には欠陥がないと判断することができる。
本実施形態によれば、画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた２枚の画像において他端面の同位置に周りよりも明るい領域が存在するか否かを検出している。ハニカムフィルタ外を浮遊する異物粒子又はフィルタ内に元々存在した異物粒子がたまたま他端面上に到達してレーザが散乱された場合、到達した異物粒子は通常５０ｍｓの時間を隔てると別の場所に移動するため、５０ｍｓ以上後の画像の同位置に周りよりも明るい領域が観察される可能性はほとんど無い。これに対して、フィルタの欠陥部位からより多くの粒子が漏れている場合、５０ｍｓ以上後でも同じ位置に、より多くの粒子が存在することが多く、５０ｍｓ以上後の画像の同じ位置に周りよりも明るい領域が観察されることになる。したがって、画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２枚の画像において他端面の同位置に周りよりも明暗の異なる領域があるか否かを検出することにより、浮遊する異物粒子又はフィルタ内に元々存在した異物粒子による誤検知を抑制して、高い精度でフィルタの欠陥部位の有無及びその位置を検知できる。
また、二流体ノズルにより生成したミストを含むガスを、内径Ｄの絞り部５０ｂを通過させた後、３Ｄ以上の長さの下流部５０ｃを通過させてからフィルタに供給するので、発生した粒子がパイプの径方向に良好に分散され、ハニカムフィルタに対して供給されるミストの濃度のフィルタ断面方向における均一性が高まり、より一層精度が向上する。
なお、超音波ミスト生成器６０から超音波によるミストを発生し、下流部５０ｃで二流体ノズルから生成したミストと混合しているので、超音波による相対的に粒径の小さいミストと、二流体ノズルによる相対的に粒径の大きなミストとが好適に混合され、漏れがあった場合にミストがレーザをより散乱しやすくなるという効果がある。
なお、ハニカムフィルタの上面（他端面）１００ｔ、すなわち、カメラ２２０に撮影される側の端面の色は、黒色、又は、レーザ光の色と補色の関係にある色であることができる。この場合、画像における領域Ａとバックグラウンドである上面１００ｔとのコントラストが向上し、より一層精度が向上する。フィルタの端面の着色は、染料、あるいは、塗料により行うことができる。レーザが赤色の場合の補色の例は、青緑色である。
本実施形態に係る検査方法をハニカムフィルタ１００の製造過程に組み込んでもよい。すなわち、ハニカムフィルタ１００の製造方法は、上述の押出工程、封口工程及び焼成工程に加え、さらに、本実施形態に係る検査方法によりハニカムフィルタの欠陥を検出する検出工程、及び、検出工程において欠陥が検出されないハニカムフィルタを選別する選別工程を備えてもよい。選別工程を実施することで、欠陥が検出されないハニカムフィルタを次工程に送出したり、最終製品としたりすることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、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、上記条件であるＬ／Ｄ≧３を満たすパイプ５０を採用しているが、上記条件を満たさない、例えば、内径一定のストレートパイプを用いても実施は可能である。
上記実施形態では、超音波ミスト生成器６０はライン６４を介して下流部５０ｃに接続されているが、絞り部５０ｂに接続されていても良いし、上流部５０ａに接続されていてもよい。また、二流体ノズル２０をパイプ５０の底部から取り外し、その代わりに、その位置に超音波ミスト生成器６０を設置してもよい。
上記実施形態では、超音波ミスト生成器６０はライン６４を介して下流部５０ｃに接続されているが、絞り部５０ｂに接続されていても良いし、上流部５０ａに接続されていてもよい。また、二流体ノズル２０をパイプ５０の底部から取り外し、その代わりに、その位置に超音波ミスト生成器６０を設置してもよい。
また、上記実施形態では、二流体ノズル２０で発生させたミストをフィルタに供給しているが、他の方法（超音波法）で生成したミストをフィルタに供給してもよく、ミストでない別の粒子を用いてもよい。例えば、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、液体以外の粒子として、例えば、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。
さらに、上記実施形態では、超音波ミストにより生成したミストを、二流体ノズルで生成したミストに追加しているが、追加しなくても実施可能である。
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、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、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、流路の断面が矩形や正方形の場合には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、楕円柱、３角柱、４角柱、６角柱、８角柱等とすることができる。また、封口部１１４の形状も、プラグ状の封口部でなく、軸方向中央から端面に向かって、各入口流路／出口流路の断面積が縮小し、かつ、各出口流路／入口流路の断面積が拡大している形態でもよい。
また、上記実施形態では、ハニカムフィルタは、隔壁が多孔質である焼成体であるが、焼成前であり非多孔質のグリーン体でも実施は可能である。この場合、欠陥の無い流路からのガスの流出は無い。
また、上記実施形態では、カメラ２２０により得られた複数の画像に基づいて、コンピュータによって他端面の同位置に周りよりも明暗の異なる領域が存在するか否かを判断しているが、人手によって明暗の異なる領域の有無や位置を判断してもよい。
２０…二流体ノズル（粒子発生部）、５０…パイプ、５０ａ…上流部、絞り部…５０ｂ、５０ｃ…下流部、６０…超音波ミスト生成器、１００…ハニカムフィルタ、１００ｔ…ハニカムフィルタの上面（他端面）、１００ｂ…ハニカムフィルタの下面（一端面）、１５０…粒子供給部、２００…粒子可視化部、２１０…光源、２３０…コンピュータ（判断部）、ＬＳ…レーザーシート（レーザ光）。
Claims (10)
- 粒子を含むガスをハニカムフィルタの一端面に供給する供給工程と、
前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスに当該他端面に沿うように広がるレーザーシートが照射された状態下、前記ハニカムフィルタの前記他端面を含む画像を異なる時刻に複数回取得する画像取得工程と、
画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの前記画像において前記他端面の同位置に周りよりも明暗の異なる領域が存在するか否かを判断する工程と、を備える、ハニカムフィルタの検査方法。 - 前記供給工程は、粒子を発生させる工程と、発生した前記粒子をガスと共に前記ハニカムフィルタの一端面までパイプで導く工程と、を含み、
前記パイプは、最も内径の小さな絞り部、前記絞り部よりも下流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな下流部、及び、前記絞り部よりも上流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな上流部を有し、
前記下流部の流路の長さをＬとし、前記絞り部の内径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ≧３を満たす、請求項１記載の方法。 - 前記粒子はミストである、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記供給工程では、超音波により生成したミスト、及び、二流体ノズルにより生成したミストの混合物を前記ハニカムフィルタの一端面に供給する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記ハニカムフィルタの他端面の色は、黒色、又は、前記レーザーシートの色と補色の関係にある色である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
- 粒子を含むガスをハニカムフィルタの一端面に供給する供給部と、
前記ハニカムフィルタの他端面から排出されるガスに向けて当該他端面に沿うように広がるレーザーシートを照射する光源と、
前記ハニカムフィルタの前記他端面を含む画像を異なる時刻で複数回取得するカメラと、
画像が取得された時刻が互いに５０ｍｓ以上離れた少なくとも２つの前記画像において前記他端面の同位置に周りよりも明暗の異なる領域が存在するか否かを判断する判断部と、を備える、ハニカムフィルタの検査装置。 - 前記供給部は、前記粒子を発生する粒子発生部と、発生した前記粒子をガスと共に前記ハニカムフィルタの一端面まで導くパイプを有し、
前記パイプは、最も内径の小さな絞り部、前記絞り部よりも下流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな下流部、及び、前記絞り部よりも上流側に接続されて前記絞り部よりも内径の大きな上流部を有し、
前記下流部の流路の長さをＬとし、前記絞り部の内径をＤとしたときに、Ｌ／Ｄ≧３を満たす、請求項６記載の装置。 - 前記粒子はミストである、請求項６又は７に記載の装置。
- 前記供給部は、超音波ミスト生成器、及び、二流体ノズルを備える、請求項６〜８のいずれか１項記載の装置。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法により、ハニカムフィルタの欠陥を検出する検出工程と、
前記検出工程において欠陥が検出されないハニカムフィルタを選別する選別工程と、を備えるハニカムフィルタの製造方法。
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