JP2004286703A - ハニカム構造体の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハニカム構造体の欠陥の有無とともに、欠陥の大きさ、数、更には細孔の大きさや数などを容易に検査することができ、後処理も容易な検査方法及び検査装置を提供する。
【解決手段】一の端面４２から他の端面４４まで貫通する複数の流通路３ａ、３ｂを形成するように配置された多孔質の隔壁２を備えるハニカム構造体の検査方法及び装置である。水粒子１０を発生させる水粒子発生部１１と、水粒子１０を複数の流通路３ａに導入する水粒子導入部１２と、複数の流通路３ｂから排出される水粒子１０の粒度分布及び粒子数を測定する排出粒子測定部１３とを備える検査装置及び検査方法である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質の隔壁を含むハニカム構造体を検査する検査方法及び検査装置に関し、特に隔壁の欠陥の有無とともに、欠陥の大きさ、数、更には細孔の大きさや数などを容易に検査することができ、後処理も容易な検査方法及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハニカム構造体は、フィルターや触媒担体などに多く用いられており、例えば内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置、液体燃料又は気体燃料の改質装置、上下水の浄化処理装置等に用いられている。特に、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（以後、ＤＰＦと略す）や高温ガス集塵装置として好適に用いられている。
【０００３】このような目的で使用されるハニカム構造体は、多孔質の隔壁の細孔中を被処理流体が通過する際に、不要な粒子状物質を捕集除去したり、多孔質の隔壁表面や細孔中に触媒を担持させ、触媒と被処理流体とを接触させたりする働き等をする。
【０００４】従って、多孔質の隔壁を貫通する大きな穴があるとハニカム構造体の濾過性能や触媒担体としての性能を発揮できず欠陥となるため、このような大きな孔を検出することは重要である。また、フィルター等として用いる場合に、隔壁を貫通する細孔の大きさや数を検査することもフィルターの性能を判断するうえで重要である。
【０００５】このような構造のフィルターの欠陥を検査する方法として、一定粒径の粉体を用い、排出された粉体をパーティクルカウンターにより検出することにより隔壁中のピンホールを検査する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしこの方法では、使用された粉体がフィルター中に残存するためこれを取り除かなければならない。また、この粉体はピンホールがなければフィルターから排出されないため、フィルターの細孔径を検査するためには使用することができない。
【０００６】また、微粒子を披検体内へ導入し、排出される微粒子にレーザー光を照射して、微粒子を可視化検出することにより、被検体の欠陥を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法は、欠陥の位置の特定には効果的であるが、欠陥の数や大きさを検査することは難しい。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１９３５８２号公報（特許請求の範囲、第１５段落）
【特許文献２】
国際公開第０２／０８２０３５号パンフレット
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハニカム構造体の欠陥となる隔壁を貫通する大きな孔や、隔壁の細孔の、大きさや数などを容易に検査することができ、後処理も容易な検査方法及び検査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、一の端面から他の端面まで貫通する複数の流通路を形成するように配置された多孔質の隔壁を備えるハニカム構造体の検査方法であって、水粒子を発生させる水粒子発生工程と、前記水粒子を複数の流通路に導入する水粒子導入工程と、複数の流通路から排出される水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する排出粒子測定工程とを含む検査方法を提供するものである。
【００１０】本発明において、前記水粒子導入工程の前に、導入する水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する導入粒子測定工程を更に含むことが好ましい。また、前記水粒子導入工程において導入する水粒子の平均粒子径が、３〜１００μｍであることが好ましく、水粒子導入工程において導入する水粒子の粒子径が１〜３００μｍであることが好ましい。また、前記ハニカム構造体が、前記複数の流通路が一の端面において封止されている流通路と他の端面において封止されている流通路とを含むものであることが好ましい。
【００１１】本発明はまた、一の端面から他の端面まで貫通する複数の流通路を形成するように配置された多孔質の隔壁を備えるハニカム構造体の検査装置であって、水粒子を発生させる水粒子発生部と、前記水粒子を複数の流通路に導入する水粒子導入部と、複数の流通路から排出された水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する排出粒子測定部とを備える検査装置を提供するものである。
【００１２】本発明において、複数の流通路に導入する水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する導入粒子測定部を更に含むことが好ましい。また、前記水粒子発生部が、３〜１００μｍの平均粒子径の水粒子を発生させるものであることが好ましく、粒子径が１〜３００μｍの水粒子を発生させるものであることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の、検査方法及び検査装置を具体的な実施形態に基づき詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１４】図１に示す、一の端面４２から他の端面４４まで貫通する複数の流通路３ａ、３ｂを形成するように配置された多孔質の隔壁２を備え、隔壁２を挟んで隣り合う流通路３ａ、３ｂが互いに反対側の端面で封止されたハニカム構造体１を検査対象として検査する例を用いて、本発明の検査方法を説明する。
【００１５】まず所定の平均粒子径と粒子径分布を有する水粒子１０を発生させ、これをハニカム構造体１の端面４２から、この端面４２で開口している複数の流通路３ａに導入する。隔壁２に隔壁を貫通する孔、例えば欠陥部２１となる大きな孔や細孔２２があると、導入された水粒子１０の内、各孔を通ることのできる大きさの水粒子は流通路３ａから各孔を通って流通路３ｂへ移動し、流通路３ｂを通って端面４４から排出される。欠陥部２１のように孔径が大きい場合、排出される水粒子の数が多くなるとともに、より粒子径の大きな水粒子がより多く排出される。比較的小さな孔が多数ある場合には比較的小さな水粒子が多数排出される。微細な孔である細孔２２からは微細な水粒子のみが排出される。
【００１６】従って、排出される水粒子の粒度分布と数は隔壁を貫通する孔径分布と数に応じて変化し、複数の流通路から排出される水粒子の粒度分布及び粒子数を測定することにより、測定対象の隔壁の欠陥の有無とともに欠陥の大きさ及び数、更には細孔径分布を検査することが可能となる。
【００１７】この方法により、好ましくはハニカム構造体の全隔壁を対象としてこの方法を適用することにより、ハニカム構造体全体としての性能を一度に、短時間で容易に判定することができ、しかも水粒子を用いるために、後処理が容易又は不用となる。従って、ハニカム構造体の不良品を検出する品質検査などに非常に有用となる。また、水を用いることにより、ハニカム構造体の検査に適切な範囲の平均粒子径、粒子径分布及び濃度の粒子を容易に低コストで発生させることができる。更にハニカム構造体は外部からの目視等によっては隔壁の欠陥を検出することが困難なため、この方法は特に有用である。
【００１８】なお、測定する粒度分布は、粒子の大きさの指標となるものであればよく、例えば粒子径分布、体積分布、重量分布などが好適な指標として挙げられる。また、粒子の数は、排出される全粒子の数を測定する必要はなく、通常は濃度として、単位体積当たりの粒子数を所定時間測定することにより必要な情報を得ることができる。
【００１９】次に本発明の検査方法における各工程を説明する。水粒子発生工程は、所定の平均粒子径、粒子径分布及び濃度で水粒子を発生させる工程である。発生させる水粒子の平均粒子径、粒子径分布及び濃度（単位体積当たりの粒子数）に特に制限はなく、予想される多孔質体の孔の径、孔径分布、数によって適宜変えることができる。水粒子の平均粒子径は、ＤＰＦ用のハニカム構造体等の欠陥を主に検査する際には３〜３００μｍの範囲内であることが好ましく、ＤＰＦ用のハニカム構造体等の細孔径を主に検査する際には３〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。また、粒子径が１〜３００μｍの範囲内、即ち最小粒子径が１μｍ以上、最大粒子径が３００μｍ以下の分布を有する水粒子であることが好ましい。水粒子の濃度は、１〜１０００ｃｃ／ｍ^３の範囲が好ましい。
【００２０】本発明における水粒子とは、水を５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上含む粒子を意味し、他の成分が含まれていてもよいが、後処理の容易さを考慮すると、一般的に含まれる不純物を除き、実質的に水のみからなる粒子であることが好ましい。
【００２１】水粒子導入工程は、水粒子発生工程により発生させた水粒子を所定量、所定の複数の流通路に導入する工程である。導入する方法に特に制限はないが、一定濃度、一定圧力、一定速度で導入することが好ましい。具体的には水粒子を所定圧力で加圧する方法、所定の負圧で反対側の端面から吸引する方法、などが挙げられるが、図１に示すように、流通路の長手方向が上下方向となるようにハニカム構造体を配置し、上側の端面から自然落下により、又は所定の圧力を加えて水粒子を流通路に導入することが、水粒子の粒子径分布、導入速度等の安定性、コスト等の点から好ましい。
【００２２】排出粒子測定工程は、隔壁の孔を通って複数の流通路から排出される水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する工程である。測定する方法に特に制限はなく、例えばレーザー回折／散乱法、動的光散乱法、遠心沈降法、重力沈降法、画像処理法、Ｘ線透過法などが挙げられる。これらの方法により、粒度分布と粒子数とを測定することができる。
【００２３】本発明の測定方法において、導入する水粒子の平均粒子径、粒子径分布、濃度は水粒子発生工程における発生条件でほぼ決まるが、発生条件の若干の違いや、発生から導入までの径時変化によりこれらが変化する場合が考えられる。従って、水粒子導入工程の前に、導入する水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する導入粒子測定工程を含むことが好ましく、これにより導入される水粒子の粒度分布等と排出される水粒子の粒度分布等をより正確に比較することができる。測定方法は、排出粒子測定工程で用いられる方法と同一であることが好ましい。
【００２４】本発明の検査対象であるハニカム構造体は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、一の端面４２から他の端面４４まで貫通する複数の流通路３を形成するように配置された多孔質の隔壁２を備えるものであり、好ましくは、所定の流通路３ｂが一の端面４２で封止されており、他の所定の流通路３ａが他の端面４４で封止されている。更に好ましくは、一の隔壁を隔てて互いに隣り合う流通路が、互いに反対側となる端面で封止されている。このような構造であれば、材質、大きさ、形状、用途に特に制限はない。一般に封止されていないハニカム構造体は触媒担体などに用いられ、封止されているハニカム構造体はフィルターとして用いられる。なお、封止されていないハニカム構造体を検査対象とする場合には、所定の流通路を一時的にシールすることにより本発明を適用することができる。
【００２５】次に、本発明の検査装置について図１に基づいて説明する。本発明の検査装置における水粒子発生部１１は、例えばアトマイザ又はネブライザー等の霧化装置、加湿器等が好適に用いられる。このような装置は、超音波を利用したものや圧力を利用したものなどがある。発生させる水粒子の平均粒子径、粒子径分布、粒子数は、水粒子の発生条件、例えば超音波による霧化装置の場合、超音波の周波数、水の流量などの条件を変えることにより適宜変更することができ、所望の平均粒子径、粒子径分布及び粒子数の水粒子を発生させることができるが、３〜１００μｍの平均粒子径の水粒子を発生させる装置が好適に用いられる。また、粒子径が１〜３００μｍの範囲内の水粒子を発生させる装置であることが好ましい。
【００２６】水粒子導入部１２は、所定の複数の流通路に水粒子を導入するものである。そして、所定の複数の流通路、更に好ましくは一の端面で開口している総ての流通路と、水粒子発生部１１とを水粒子が漏れないように連通させるものであることが好ましい。水粒子導入部は加圧装置を備えてもよい。また、自然落下を利用して水粒子を流通路に導入するために、ハニカム構造体の上方に配置されることが好ましい。
【００２７】排出粒子測定部１３は、所定の複数の流通路から排出される水粒子の粒度分布及び粒子数を測定するものであり水粒子の粒度分布を測定できるものであれば特に制限はない。例えばレーザー回折／散乱方式のパーティクルカウンター、遠心沈降式、重力沈降式の粒度分布測定装置、画像処理装置などが挙げられるが、レーザー回折／散乱方式のパーティクルカウンターが水粒子の測定には好ましい。排出粒子測定部１３は、自然落下を利用して排出される水粒子を測定するためには、ハニカム構造体の下方に配置されることが好ましい。
【００２８】また、複数の流通路から排出される水粒子全体の粒度分布をできるだけ正確に測定するために、排出粒子収集部１４をハニカム構造体１と排出粒子測定部１３との間に備えることが好ましい。排出粒子収集部１４は水粒子を排出する総ての流通路と排出粒子測定部１３とを水粒子が漏れないように連通させるものであることが好ましい。
【００２９】本発明の測定装置は、導入する水粒子の粒度分布及び濃度をより正確に把握するために、導入粒子測定部（図示せず）を更に備えることが好ましい。導入粒子測定部は、水粒子導入部１２に備えることが好ましく、排出粒子測定部１３と同様の装置を好適に用いることができる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、直径１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの円筒形であって、セル密度（単位断面積当たりの流通路の数）が４０個／ｃｍ^２であり、ＤＰＦとして用いられるハニカム構造体（以下フィルターと略す）を評価用として用いた。
【００３１】（実施例１）
１つのフィルター中に直径０．１５ｍｍの欠陥を０、２、４、６、８個有するフィルター各々を用意し、図１に示す装置にセットし、図５に示す所定の平均粒子径、粒子径分布及び濃度の水粒子を超音波アトマイザにより発生させ、端面４２側から流通路に導入し、排出された水粒子の粒子径分布及び粒子数を測定した。測定結果を図３に示す。欠陥の数が増えることにより、排出される粒子数が増加する傾向にあった。
【００３２】（実施例２）
１つのフィルター中に直径０．１５ｍｍの欠陥を有するフィルター、０．４ｍｍの欠陥を有するフィルター、０．６ｍｍの欠陥を有するフィルターを各々用意し、実施例１と同様の検査を行った。結果を図４に示す。欠陥の径が大きくなるに従い、排出される粒子数が増えるとともに、より大きな粒子径の粒子の比率が実施例１のときよりも更に高くなった。
【００３３】（実施例３）
図６の細孔径分布Ａで示す細孔径の細孔を有するフィルター及び図７の細孔径分布Ｂで示す細孔径の細孔を有するフィルターを用意し、実施例１と同様の検査を行った。この際、導入前の水粒子の粒子径分布も測定した。導入前の水粒子の粒子径分布を図５に示し、排出された水粒子の粒子径分布を各々検査したＤＰＦの細孔径分布とともに図６及び図７に示した。これらの図より、細孔径分布の違いにより、排出された水粒子の粒子径分布が変化したことがわかる。このことから、排出される水粒子分布より細孔径分布が推定できる。なお、検査後の後処理は不要であった。
【００３４】
【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明の検査方法及び検査装置によれば、ハニカム構造体の欠陥の有無とともに、欠陥の大きさ、数、更には細孔の大きさや数などを容易に検査することができ、後処理も容易であり、ＤＰＦ等のハニカム構造体の品質検査などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る検査装置の一例を模式的に示す断面模式図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係るハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、その一部拡大図である。
【図３】本発明により測定した結果の一例を示すグラフである。
【図４】本発明により測定した結果の別の一例を示すグラフである。
【図５】本発明において、導入前の水粒子の粒子径分布を測定した結果の一例を示すグラフである。
【図６】本発明により測定した結果の更に別の一例を示すグラフである。
【図７】本発明により測定した結果の更に別の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ハニカム構造体、２…隔壁、３ａ、３ｂ…流通路、１０…水粒子、１１…水粒子発生部、１２…水粒子導入部、１３…排出粒子測定部、１４…排出粒子収集部、２１…欠陥部、２２…細孔、４２…端面、４４…端面。

Claims (9)

1. 一の端面から他の端面まで貫通する複数の流通路を形成するように配置された多孔質の隔壁を備えるハニカム構造体の検査方法であって、
   水粒子を発生させる水粒子発生工程と、
   前記水粒子を複数の流通路に導入する水粒子導入工程と、
   複数の流通路から排出される水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する排出粒子測定工程と、
   を含む検査方法。
2. 前記水粒子導入工程の前に、導入する水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する導入粒子測定工程を更に含む請求項１に記載の検査方法。
3. 前記水粒子導入工程において導入する水粒子の平均粒子径が、３〜１００μｍである請求項１又は２に記載の検査方法。
4. 水粒子導入工程において導入する水粒子の粒子径が１〜３００μｍである請求項１〜３の何れか１項に記載の検査方法。
5. 前記ハニカム構造体が、前記複数の流通路が一の端面において封止されている流通路と他の端面において封止されている流通路とを含む請求項１〜４の何れか１項に記載の検査方法。
6. 一の端面から他の端面まで貫通する複数の流通路を形成するように配置された多孔質の隔壁を備えるハニカム構造体の検査装置であって、
   水粒子を発生させる水粒子発生部と、
   前記水粒子を複数の流通路に導入する水粒子導入部と、
   複数の流通路から排出された水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する排出粒子測定部と、
   を備える検査装置。
7. 複数の流通路に導入する水粒子の粒度分布及び粒子数を測定する導入粒子測定部を更に含む請求項６に記載の検査装置。
8. 前記水粒子発生部が、３〜１００μｍの平均粒子径の水粒子を発生させるものである請求項６又は７に記載の検査装置。
9. 水粒子発生部が、１〜３００μｍの粒子径の水粒子を発生させるものである請求項６〜８の何れか１項に記載の検査装置。

Images