JP2013029501A - ハニカムフィルタの検査方法、製造方法、及び、検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ箇所を簡便に検出できるハニカムフィルタの検査方法等を提供する。
【解決手段】このハニカムフィルタの検査方法は、ハニカムフィルタ１００の一端面１００ａを布５で覆う工程と、ハニカムフィルタ１００の他端面１００ｂに粒子を含むガスを供給する工程と、ガスの供給中又は後に布５を観察する工程と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハニカムフィルタの検査方法、製造方法、及び、検査装置に関する。

排ガス中の煤などの炭素質粒子を捕集するディーゼル粒子フィルタ（Ｄｅｉｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）として、一端面と出口側の他端面との間に延びる複数の流路と、複数の流路の内の一部の一端及び複数の流路の内の残部の他端を封口する封口部と、を有する多孔質のハニカムフィルタが知られている。そして、例えば、特許文献１、２には、粒子を含むガス流をハニカムフィルタの一端面に提供し、このハニカムフィルタの他端面から出るガス流に光を照射し、漏れた粒子からの散乱光を検出することにより、漏れ箇所の有無や位置検知する方法が開示されている。

特表２００９−５０３５０８号公報 特表２００２−３５７５６２号公報

しかしながら、より簡便な漏れ箇所の検出方法が求められていた。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、漏れ箇所を簡便に検出できるハニカムフィルタ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検査方法は、ハニカムフィルタの一端面を布で覆う工程と、
前記一端面が布で覆われた前記ハニカムフィルタの他端面に、粒子を含むガスを供給する工程と、
前記ガスの供給中又は後に前記布を観察する工程と、を備える、ハニカムフィルタの検査方法である。

本発明によれば、ハニカムフィルタに漏れ箇所があると、粒子がハニカムフィルタを通過して布に捕集される。したがって、布を観察することにより、漏れ箇所の有無、位置、個数、大きさ等を容易に検出することができる。

ここで、前記粒子は炭素質粒子であり、前記布は白色であることが好ましい。布が白色であると、黒い炭素質粒子の漏れを容易に検出できる。

また、前記炭素質粒子は煤であることが好ましい。

また、前記覆う工程では、前記布の中央部で前記ハニカムフィルタの一端面が、前記布の周辺部で前記ハニカムフィルタの側面が覆われ、その後、さらに、前記布の周辺部の上から環状の固定具が前記ハニカムフィルタの側面に巻き付けられて前記布が前記ハニカムフィルタに固定されることが好ましい。

また、前記観察する工程では、前記布が前記ハニカムフィルタの他端面を覆っている状態下で、前記布の外側表面が観察されることが好ましい。

これによれば、布をハニカムフィルタからはがす前に漏れ箇所の有無、位置、個数を検出することができて簡便である。

また、前記ハニカムフィルタは、前記一端面と前記他端面との間に延びる複数の流路と、前記複数の流路の内の一部の一端及び前記複数の流路の内の残部の他端を封口する封口部と、を有することが好ましい。

また、前記布は多数の孔を有することが好ましい。孔の個数密度は２０〜１００個／ｃｍ^２が好ましく、４０〜８０個／ｃｍ^２がより好ましい。前記孔の平均断面積は０．３〜０．８ｍｍ^２が好ましく、０．４〜０．７ｍｍ^２がより好ましい。これにより、ガスの抜けが良くなり、かつ、煤も捕集できるという効果がある。

また、本発明の第１のハニカムフィルタの製造方法は、
上述のいずれか一項記載のハニカムフィルタの検査方法と、
前記観察の結果に基づいて欠陥のないハニカムフィルタを選別する工程と、を備える。

また、本発明の第２のハニカムフィルタの製造方法は、
上述のいずれかのハニカムフィルタの検査方法と、
前記観察の結果に基づいて前記ハニカムフィルタの一端面において粒子が漏れる箇所を特定する工程と、
前記漏れ箇所を補修する工程と、を備える。

また、本発明のハニカムフィルタの検査装置は、
粒子発生器と、
前記粒子発生器で発生した粒子をガスと共に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を覆うように布を前記ハニカムフィルタに対して固定する固定具と、を備える。

本発明によれば、漏れ箇所を簡便に検出できるハニカムフィルタの検査方法等が提供される。

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の漏れの検査装置４００の概略断面図である。 図３は、ハニカムフィルタ１００を布で覆う方法を順に示す斜視図である。 図４は、実施例で用いた布の拡大写真である。

図面を参照して、発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照して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。

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、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は、多孔質の隔壁１１２を有することにより、図１の（ｂ）において、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、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、ハニカムフィルタの検査方法及び検査装置４００の一つの実施形態について図２及び図３を参照して説明する。

検査装置４００は、主として、煤発生器２１０、ケース（供給部）２００、及び、固定具１０を有する。

煤発生器２１０は、プロパン源２２２、窒素源２２４、及び、空気源２２６と接続されており、プロパンを不完全燃焼させることにより煤（炭素質粒子）を発生させることができる。煤の大きさは、ハニカムフィルタ１００の隔壁１１２を通過しない大きさであることが好ましく、例えば、１〜１０００ｎｍとすることができる。煤発生器２１０は、煤を含むガスを、ラインＬ１を介して、ケース２００の入口部２０４に供給する。ラインＬ１には、必要に応じて空気源２２８から追加の空気を供給することができる。ハニカムフィルタ１００に供給するガスの量は、例えば、ハニカムフィルタの１リットルあたり１０〜１００Ｎｍ^３／ｍｉｎとすることができる。煤の量は、ハニカムフィルタの１リットルあたり、０．５〜３．０ｇ／ｈｒとすることができる。

ケース２００は、上流側から順に、入口部２０４、直胴部２０２、及び、出口部２０６を有し、直胴部２０２内にハニカムフィルタ１００を収容する。入口部２０４はコーン形状を有し、ラインＬ１から受け入れる煤を含むガスを径方向に拡げ、ハニカムフィルタ１００の他端面１００ｂに対して供給する。直胴部２０２は、内部に空洞を有し、この空洞内に、一端面１００ａが布５で覆われ、布５が固定具１０で固定されたハニカムフィルタ１００が、一端面１００ａがガス流れの下流側、他端面１００ｂがガス流れの上流側となるように収容される。出口部２０６もコーン形状を有し、ハニカムフィルタ１００の一端面１００ａ及び布５を通過したガスを外部に排出させる。排出したガスは、ラインＬ２を介して図示しない処理施設に送られる。

ここで、図３を参照して、ハニカムフィルタの一端面１００ａを布で覆う方法の一例を説明する。まず、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハニカムフィルタ１００の一端面１００ａを布５で覆う。布５は特に限定されず、各種の繊維から構成された織布又は不織布を利用できる。例えば、繊維としては、レーヨンすなわち再生セルロース繊維が好ましく、再生セルロース繊維として例えば、コットンリンターを原料とするキュプラ繊維が挙げられる。特に、再生セルロール繊維の不織布が好ましい。また、ガス中の粒子として煤のような炭素質粒子を用いる場合には、布は白色であることが好ましい。白色度（ＪＩＳ Ｐ ８１４８に規定されるＩＳＯ白色度）は、５０〜９０％が好ましい。また、布５は、布５の厚み方向に延びる多数の孔を有することが好ましい。具体的には、布５の孔の個数密度は２０〜１００個／ｃｍ^２が好ましく、４０〜８０個／ｃｍ^２がより好ましい。孔の平均断面積は０．３〜０．８ｍｍ^２が好ましく、０．４〜０．７ｍｍ^２がより好ましい。孔の断面積とは、布の表面に平行な断面における孔の面積である。

ここで、図３のように、布５の中央部が一端面１００ａを覆い、周辺部が側面１００ｓを覆うように布５を配置することができ、この場合、布５の周辺部の上から環状の固定具１０をハニカムフィルタ１００の側面１００ｓに巻き付けて、布５をハニカムフィルタ１００に固定することが好ましい。固定具１０は特に限定されないが、例えば、ゴム製のチューブが挙げられる。ハニカムフィルタ１００に固定された状態で、布５の中央部がハニカムフィルタ１００の一端面１００ａと密着していることが好ましい。

このようにして一端面１００ａが布５で覆われたハニカムフィルタ１００が図２のようにケース２００内に収容される。本実施形態では、直胴部２０２の内壁が固定具１０と密着しており、煤を含むガスが入口部２０４から出口部２０６に、ハニカムフィルタ１００を通らずにショートカットすることを抑制できる。

続いて、煤発生器２１０からの煤を含むガスをハニカムフィルタ１００に供給する。そうすると、ハニカムフィルタ１００においてガス漏れを引き起こす欠陥が存在しない箇所では、図２の矢印Ａに示すように、他端面１００ｂから入るガスは、多孔質の隔壁１１２を通って一端面１００ａに到達する。したがって、隔壁１１２により煤Ｐは除去され、布５に煤Ｐが到達することはない。これに対して、ハニカムフィルタ１００においてガス漏れを引き起こす欠陥、例えば、図２における隔壁の損傷Ｄや封口部１１４の欠落Ｅが存在する場合、矢印Ｂのように当該欠陥をガスが通り抜けるため、煤Ｐが一端面１００ａに到達し、煤Ｐの少なくとも一部は、領域Ｃにおいて布５にトラップされる。

そして、煤を含むガスの供給中、又は、供給後に、布５を観察すると、欠陥の無い流路１１０と対向する部分には煤Ｐは見られないが、欠陥のある流路１１０と対向する領域Ｃには、煤Ｐが付着している。この領域Ｃが、ハニカムフィルタの一端面において粒子が漏れる箇所である。したがって、布５の観察結果から欠陥の有無、個数、場所、大きさ等を容易に把握できる。布５の観察方法は特に限定されず、目視で観察しても良く、カメラで撮影し公知の画像処理方法（例えば、二値化）により煤Ｐの有無等を検出してもよい。煤を含むガスのハニカムフィルタへの供給時間は特に限定されず、ガス中の煤の濃度等に応じて適宜調節できる。例えば、１〜６０分とすることができる。

このように、本実施形態によれば、一端面１００ａが布で覆われたハニカムフィルタ１００の他端面１００ｂに煤などの粒子を含むガスを供給し、その後布を観察しているので、ハニカムフィルタの欠陥を容易に検出することができる。

なお、上述のようにして欠陥場所が特定された場合、例えば、封口部に欠損があれば当該部分を個別に封口して正常な封口部を形成することにより、欠陥のないハニカムフィルタを製造することができる。

また、布の観察結果に基づいて欠陥のないハニカムフィルタを選別することができ、信頼性の高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、様々な変形態様が可能である。

例えば、上記実施形態では、ガス中に含ませる粒子として、煤などの炭素質粒子を用いているが、水、ドライアイス等の他の粒子を用いても実施は可能である。この場合、煤発生器に代えて、粒子に合わせて適切な公知の粒子発生器を用いることができる。

また、布５の色は、粒子の色に応じて適切に選択すればよく、例えば、ドライアイスのような白色の粒子の場合には、黒色等の非白色の有色の布を用いることが好ましい。

また、布５をハニカムフィルタ１００の一端面１００ａを覆うように固定する固定具１０も特に上記実施形態のような環状の固定具に限定されず、例えばテープ等で固定してもよい。また、布５が予め枠に張り渡されており、張り渡された布５を一端面１００ａに対して押しつける機構でも構わない。

また、ケース２００の形状も上記実施形態に限定されず、ハニカムフィルタの他端面に粒子を含むガスを供給できるものであれば特に限定されない。

また、上記実施形態では、布５がハニカムフィルタ１００の一端面１００ａを覆っている状態下で、布５の外側表面、すなわち、布５の一端面１００ａと対向する面とは反対の面を観察しているが、ガスを供給後に、布５をハニカムフィルタから除去し、布５の内側表面、すなわち、一端面１００ａと対向していた面を直接観察しても実施は可能である。

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、流路の断面形状が正方形及び矩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３角柱、４角柱、６角柱、８角柱等とすることができる。

直径１４４ｍｍ、長さ１５３ｍｍ、断面正方形のセル（セル密度３００ｃｐｓｉ、壁厚１２ｍｉｌ）が正方形配置された、チタン酸アルミニウム製のハニカムフィルタを用意した。このハニカムフィルタには、内部に半径方向に亀裂が入っていた。図２のような装置にて、ハニカムフィルタの一端面を布（旭化成せんい株式会社製ベンコット(BEMCOT) Ｍ−３II）で覆い、煤発生器から煤を含むガスを３０分間ハニカムフィルタの他端面に供給した。

ガスの供給後、布を観察したところ、亀裂に対応する箇所に、煤が蓄積していることが確認された。なお、煤発生器の運転条件は、プロパン２Ｌ／ｍｉｎ、窒素２Ｌ／ｍｉｎ、空気１０００Ｌ／ｍｉｎとし、さらに、煤発生器からの煤を含むガスに対して、空気を６２０Ｎｍ^３／ｈを混合してハニカムフィルタに供給した。

なお、使用した布は、孔の個数密度が６０個／ｃｍ^２、孔の平均断面積は０．５４ｍｍ^２であった。布の写真を図４に示す。個数密度は、布の顕微鏡写真から抽出した１ｃｍ^２の範囲内にある孔の個数を数えることにより、孔の平均断面積は、布の顕微鏡写真からそれぞれの孔の輪郭を抽出し、画像解析ソフトにより各孔の断面積を求め、合計断面積を孔の個数により除することにより求めた。

５…布、１０…固定具、１００…ハニカムフィルタ、１００ａ…一端面、１００ｂ…他端面、１０…固定具、１１０…流路、１１４…封口部、２００…ケース（供給部）、２１０…煤発生器（粒子発生器）４００…検査装置、Ｐ…煤（粒子）。

Claims (10)

1. ハニカムフィルタの一端面を布で覆う工程と、
   前記一端面が布で覆われた前記ハニカムフィルタの他端面に、粒子を含むガスを供給する工程と、
   前記ガスの供給中又は後に前記布を観察する工程と、
   を備える、ハニカムフィルタの検査方法。
2. 前記粒子は炭素質粒子であり、前記布は白色である請求項１記載の方法。
3. 前記炭素質粒子は煤である請求項２記載の方法。
4. 前記覆う工程では、前記布の中央部で前記ハニカムフィルタの一端面が、前記布の周辺部で前記ハニカムフィルタの側面が覆われ、その後、さらに、前記布の周辺部の上から環状の固定具が前記ハニカムフィルタの側面に巻き付けられて前記布が前記ハニカムフィルタに固定される請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
5. 前記観察する工程では、前記布が前記ハニカムフィルタの他端面を覆っている状態下で、前記布の外側表面が観察される請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
6. 前記ハニカムフィルタは、前記一端面と前記他端面との間に延びる複数の流路と、前記複数の流路の内の一部の一端及び前記複数の流路の内の残部の他端を封口する封口部と、を有する請求項１〜５のいずれか一項記載の方法。
7. 前記布は多数の孔を有し、前記孔の個数密度は２０〜１００個／ｃｍ^２、かつ、前記孔の平均断面積は０．３〜０．８ｍｍ^２である請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項記載のハニカムフィルタの検査方法と、
   前記観察の結果に基づいて欠陥のないハニカムフィルタを選別する工程と、
   を備えるハニカムフィルタの製造方法。
9. 請求項１〜７のいずれか一項記載のハニカムフィルタの検査方法と、
   前記観察の結果に基づいて前記ハニカムフィルタの一端面において粒子が漏れる箇所を特定する工程と、
   前記箇所を補修する工程と、
   を備えるハニカムフィルタの製造方法。
10. 粒子発生器と、
    前記粒子発生器で発生した粒子をガスと共に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を覆うように布を前記ハニカムフィルタに対して固定する固定具と、
    を備えるハニカムフィルタの検査装置。