JP2002054424A

JP2002054424A - 排気浄化装置

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Publication number: JP2002054424A
Application number: JP2000246377A
Authority: JP
Inventors: Hisataka Michisaka; 久貴通阪; Osamu Tsuchiya; 修土屋; Hiroshi Funahashi; 博舟橋; Toshiki Oya; 敏樹大矢
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2000-08-15
Filing date: 2000-08-15
Publication date: 2002-02-20
Anticipated expiration: 2020-08-15
Also published as: JP3472534B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来より製造コストを大幅に削減することが
可能で且つ容量調整も容易な排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気管３の途中に介装したフィルタケー
ス８内に、パティキュレートを深層濾過し得るよう目を
粗くした多孔質構造の平板フィルタ１５を排気ガス２の
流れ方向に複数枚重ね合わせて一体的に抱持せしめ、各
平板フィルタ１５から成るフィルタ層１７により排気ガ
ス２中からパティキュレートを捕集する。このようにす
れば、シンプルな板形状に製造するだけで済む各平板フ
ィルタ１５の製造コストが安価となり、しかも、平板フ
ィルタ１５の枚数を加減するだけで極めて簡単に容量を
調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気浄化装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出されるパテ
ィキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、
炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯ
Ｆ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）と
を主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸
成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパテ
ィキュレートの低減対策として、図５に示す如く、ディ
ーゼルエンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３
の途中にパティキュレートフィルタ４を装備することが
考えられている。

【０００３】図６に示すように、パティキュレートフィ
ルタ４は、コージェライトなどのセラミックから成る多
孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された
各流路５の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされ
ていない流路５については、その出口が目封じされるよ
うになっており、各流路５を区画する多孔質薄壁６を透
過した排気ガス２のみが下流側へ排出されて、前記多孔
質薄壁６の内側表面にパティキュレートが捕集されるよ
うにしてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
従来のパティキュレートフィルタ４では、複雑なハニカ
ム構造の一体成形物として製造しなければならなかった
ために、その製造コストが高くつくという問題があり、
しかも、車種などに応じて容量の異なるパティキュレー
トフィルタ４が必要となった場合に、容量の異なる複数
種類のパティキュレートフィルタ４を高い製造コストを
かけて個々に製造しなければならないという問題もあっ
た。

【０００５】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、従来より製造コストを大幅に削減することが可能で
且つ容量調整も容易な排気浄化装置を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、排気管の途中
に介装したフィルタケース内に、パティキュレートを深
層濾過し得るよう目を粗くした多孔質構造の平板フィル
タを排気ガスの流れ方向に複数枚重ね合わせて一体的に
抱持せしめたことを特徴とする排気浄化装置、に係るも
のである。

【０００７】従って、本発明では、シンプルな板形状に
製造するだけで済む平板フィルタを排気ガスの流れ方向
に複数枚重ね合わせてフィルタ層として使用するように
しているので、従来の如き複雑なハニカム構造のパティ
キュレートフィルタを一体成形物として製造する場合と
比較して製造コストを安価に抑えることが可能となり、
しかも、平板フィルタの枚数を加減するだけで極めて簡
単に容量を調整することが可能となる。

【０００８】また、各平板フィルタは、パティキュレー
トを深層濾過し得るよう目を粗くした多孔質構造として
あるので、排気ガスが各平板フィルタを通過する際に、
パティキュレートの粒子が、各平板フィルタ内で細孔を
形成している柱部分に繰り返し何度も衝突して何れかの
柱部分に捕集されることになり、例えば、前半の何枚分
かの平板フィルタを通過し得たとしても、後半の各平板
フィルタを通過するうちには何れかの平板フィルタにお
ける比較的深層部分で捕集されることになるので、従来
のハニカム構造のパティキュレートフィルタに劣らない
高い捕集能力を維持しつつ排気抵抗を小さく抑制するこ
とが可能となり、しかも、各平板フィルタの容積を効率
良く利用して捕集を行うことにより短期間での目詰まり
の発生を防止することも可能となる。

【０００９】更に、本発明においては、各平板フィルタ
がフィルタケース内で排気ガスの流れ方向及び該流れ方
向に対し略直角な向きに移動しないよう弾性クッション
材により加圧保持されていることが好ましく、このよう
にすれば、各平板フィルタの厚さ寸法を小さくしても、
排気ガスの通過によるガタつきを生じないよう各平板フ
ィルタをしっかりと保持することが可能となり、各平板
フィルタの摩耗を抑制し且つ各平板フィルタの厚さ寸法
の縮小化を図ることが可能となる。

【００１０】また、フィルタケースが各平板フィルタを
挟んだ前後位置における少くとも何れか一方の位置で前
後に分割構成されていることが好ましく、このようにす
れば、フィルタケースを分割位置にて前後に分離して各
平板フィルタの全部又は一部を内部から取り出して洗浄
や交換を容易に行うことが可能となる。

【００１１】ここで、特にフィルタケースを各平板フィ
ルタを挟んだ前後位置の両方で分割構成した場合には、
各平板フィルタを収容状態としたままフィルタケースの
分割ピースと一緒に取り外してカセット交換することが
可能となる。

【００１２】また、各平板フィルタには酸化触媒が担持
されていることが好ましく、このようにすれば、各平板
フィルタに捕集されたパティキュレートの酸化反応が酸
化触媒により促進され、これにより比較的低い着火温度
にてパティキュレートが効率良く燃焼除去されることに
なる。

【００１３】尚、本発明においては、例えば、フィルタ
ケースをマフラの外筒として、該マフラ内に各平板フィ
ルタが収容されたものとすることも可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。

【００１５】図１〜図３は本発明を実施する形態の一例
を示すもので、図１に示す如く、本形態例の排気浄化装
置においては、自動車のディーゼルエンジン１（図５参
照）から排出された排気ガス２が流通している排気管３
のマフラ７の外筒をフィルタケース８とした場合を例示
している。

【００１６】即ち、マフラ７の入口パイプ９と出口パイ
プ１０及びインナーパイプ１１との間に第一セパレータ
１２と第二セパレータ１３とにより画定された所要の大
きさの収容空間１４が確保されており、この収容空間１
４に、パティキュレートを深層濾過し得るよう目を粗く
した多孔質構造を有し且つ円盤状に形成された複数枚の
平板フィルタ１５（図２参照）が、排気ガス２の流れ方
向に重ね合わされて収容されるようになっている。

【００１７】ここで、各平板フィルタ１５は、発泡金
属、発泡セラミック、金属線の圧縮体、金属繊維又は無
機繊維の圧縮体などにより製造されており、従来におけ
るセラミック製のパティキュレートフィルタとは細孔の
大きさが著しく異なっている。

【００１８】即ち、従来のパティキュレートフィルタが
表層濾過を意図してパティキュレートの粒子径より小さ
な径の細孔となるように目を細かくしていたのに対し、
ここに示している各平板フィルタ１５では、パティキュ
レートの粒子を各平板フィルタ１５の細孔を形成してい
る柱部分に繰り返し何度も衝突させることで何れかの柱
部分に捕集させるようにした深層濾過を意図してパティ
キュレートの粒子径より細孔の径が大きくなるようにし
ており、より具体的には、約０．７ｍｍから２．０ｍｍ
程度の径の細孔が形成されるようにしてある。

【００１９】更に、各平板フィルタ１５には、白金−ア
ルミナなどの酸化触媒が担持されており、捕集されたパ
ティキュレートの酸化反応を促進し得るようにしてあ
る。

【００２０】また、図３に上側部分の断面を拡大して示
してあるように、各平板フィルタ１５の相互間には、各
平板フィルタ１５同士が直接接触しないよう環状のスペ
ーサ１６が介装され、各平板フィルタ１５が成すフィル
タ層１７の外周面には、円筒状のスペーサ１８が被包さ
れており、このスペーサ１８とフィルタケース８の内周
面に固着したキャニング外筒１９との間には、弾性クッ
ション材２０，２１が介装され、該各弾性クッション材
２０，２１の相互間には、シール材２２が介装されて排
気ガス２の迂回を阻止し得るようにしてある。

【００２１】ここで、各弾性クッション材２０，２１
は、金属線をニット状に編んで蛇腹円筒状に形成したも
のであり、各平板フィルタ１５の半径方向への移動（排
気ガス２の流れ方向に対し略直角な向きへの移動）を抑
制し得るよう前記各平板フィルタ１５の外周部分を弾性
力で加圧保持するようになっている。

【００２２】更に、前方の弾性クッション材２０の前端
部分２０ａが、最前列の平板フィルタ１５の前面側外縁
部分に回り込むように縮径していると共に、後方の弾性
クッション材２１の直後には、最後列の平板フィルタ１
５の後面側外縁部分にも掛かるようにした環状のシール
材２２が配置されており、これら前方の弾性クッション
材２０の前端部分２０ａとシール材２２とを前後に介在
させた状態でフィルタ層１７がフィルタストッパ２３，
２４により前後に挾圧され、前記前方の弾性クッション
材２０の前端部分２０ａによる弾性力で各平板フィルタ
１５が排気ガス２の流れ方向に移動しないよう加圧保持
されるようにしてある。

【００２３】即ち、本形態例においては、フィルタケー
ス８が最後列の平板フィルタ１５より後方位置にて前後
に分割構成されており、前述した前方のフィルタストッ
パ２３が、前側のフィルタケース８に対しキャニング外
筒１９を介して装着され、後方のフィルタストッパ２４
が、後側のフィルタケース８に対して装着されるように
なっているので、後側のフィルタケース８を取り外して
各平板フィルタ１５を前側のフィルタケース８内に収容
させた後に後側のフィルタケース８を再び取り付ける際
に、後方のフィルタストッパ２４により各平板フィルタ
１５が前方に押し込まれて両フィルタストッパ２３，２
４間で挾圧されるようになっているのである。

【００２４】尚、フィルタケース８の分割された相互の
接続側端部にはフランジ２５が夫々形成されており、こ
のフランジ２５同士をガスケット２６を介しボルト締結
することにより前後のフィルタケース８の接続が行われ
るようにしてある。

【００２５】而して、このように構成された排気浄化装
置では、シンプルな板形状に製造するだけで済む平板フ
ィルタ１５を排気ガス２の流れ方向に複数枚重ね合わせ
てフィルタ層１７として使用するようにしているので、
従来の如き複雑なハニカム構造のパティキュレートフィ
ルタを一体成形物として製造する場合と比較して製造コ
ストを安価に抑えることが可能となり、しかも、平板フ
ィルタ１５の枚数を加減するだけで極めて簡単に容量を
調整することが可能となる。

【００２６】また、各平板フィルタ１５は、パティキュ
レートを深層濾過し得るよう目を粗くした多孔質構造と
してあるので、排気ガス２が各平板フィルタ１５を通過
する際に、パティキュレートの粒子が、各平板フィルタ
１５内で細孔を形成している柱部分に繰り返し何度も衝
突して何れかの柱部分に捕集されることになり、例え
ば、前半の何枚分かの平板フィルタ１５を通過し得たと
しても、後半の各平板フィルタ１５を通過するうちには
何れかの平板フィルタ１５における比較的深層部分で捕
集されることになるので、従来のハニカム構造のパティ
キュレートフィルタに劣らない高い捕集能力を維持しつ
つ排気抵抗を小さく抑制することが可能となり、しか
も、各平板フィルタ１５の容積を効率良く利用して捕集
を行うことにより短期間での目詰まりの発生を防止する
ことも可能となる。

【００２７】更に、特に本形態例においては、各平板フ
ィルタ１５がフィルタケース８内で排気ガス２の流れ方
向及び該流れ方向に対し略直角な向きに移動しないよう
弾性クッション材２０，２１により加圧保持されている
ので、各平板フィルタ１５の厚さ寸法を小さくしても、
排気ガス２の通過によるガタつきを生じないよう各平板
フィルタ１５をしっかりと保持することが可能となり、
各平板フィルタ１５の摩耗を抑制し且つ各平板フィルタ
１５の厚さ寸法の縮小化を図ることが可能となる。

【００２８】即ち、従来におけるハニカム構造のパティ
キュレートフィルタでは、一体成形物であったが故に、
その外周部分のみをクッション材で加圧保持するだけで
事足りていたが、このような従来の保持方式を本形態例
の如き複数枚の平板フィルタ１５から成るフィルタ層１
７にそのまま適用しても、平板フィルタ１５の個々の厚
さ寸法が小さすぎて外周側から良好に加圧保持すること
が困難となり、排気ガス２の通過により各平板フィルタ
１５が煽られてガタつきを生じ易くなってしまうことが
懸念されるので、各平板フィルタ１５を排気ガス２の流
れ方向にも加圧保持させて保持力を高め、平板フィルタ
１５の個々の厚さ寸法に依存することなく各平板フィル
タ１５をしっかりと加圧保持できるようにしている。

【００２９】また、特に本形態例においては、フィルタ
ケース８が最後列の平板フィルタ１５より後方位置にて
前後に分割構成されているので、その分割位置にて後側
のフィルタケース８を取り外して各平板フィルタ１５の
全部又は一部を前側のフィルタケース８の内部から取り
出して洗浄や交換を容易に行うことができる。

【００３０】尚、ここに図示している例では、フィルタ
ケース８を最後列の平板フィルタ１５より後方位置にて
前後に分割構成した場合を例示しているが、例えば、図
４に示す如く、フィルタケース８を各平板フィルタ１５
を挟んだ前後位置の両方で分割構成することも可能であ
り、そのようにした場合には、各平板フィルタ１５を収
容状態としたままフィルタケース８の分割ピースと一緒
に取り外してカセット交換することが可能となる。

【００３１】また、本形態例においては、各平板フィル
タ１５には酸化触媒が担持されているので、各平板フィ
ルタ１５に捕集されたパティキュレートの酸化反応が酸
化触媒により促進され、これにより比較的低い着火温度
にてパティキュレートが効率良く燃焼除去されることに
なり、各平板フィルタ１５の長期間に亘る連続使用が可
能となる。

【００３２】尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態
例にのみ限定されるものではなく、フィルタケースをマ
フラとは別に独立して設けても良いこと、その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得
ることは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】上記した本発明の排気浄化装置によれ
ば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

【００３４】（Ｉ）従来の如き複雑なハニカム構造のパ
ティキュレートフィルタを一体成形物として製造する場
合と比較して製造コストを安価に抑えることができ、し
かも、平板フィルタの枚数を加減するだけで極めて簡単
に容量を調整することもできるので、車種などに応じ容
量の異なる複数種類のパティキュレートフィルタを高い
製造コストをかけて個々に製造するといった無駄を省
き、各平板フィルタの共通部品化を図ることにより合理
的に全体コストを削減することができる。

【００３５】（ＩＩ）パティキュレートを深層濾過し得
るよう目を粗くした多孔質構造の平板フィルタを複数枚
重ね合わせてフィルタ層としているので、従来のハニカ
ム構造のパティキュレートフィルタに劣らない高い捕集
能力を維持しつつ排気抵抗を小さく抑制することがで
き、しかも、各平板フィルタの容積を効率良く利用して
捕集を行うことにより短期間での目詰まりの発生を防止
することができる。

【００３６】（ＩＩＩ）各平板フィルタがフィルタケー
ス内で排気ガスの流れ方向及び該流れ方向に対し略直角
な向きに移動しないよう弾性クッション材により加圧保
持された構成を採用すれば、各平板フィルタの厚さ寸法
を小さくしても、排気ガスの通過によるガタつきを生じ
ないよう各平板フィルタをしっかりと保持することがで
き、各平板フィルタの摩耗を抑制し且つ各平板フィルタ
の厚さ寸法の縮小化を図ることができる。

【００３７】（ＩＶ）フィルタケースが各平板フィルタ
を挟んだ前後位置における少くとも何れか一方の位置で
前後に分割された構成を採用すれば、フィルタケースを
分割位置にて前後に分離して各平板フィルタの全部又は
一部を内部から取り出して洗浄や交換を容易に行うこと
ができ、特にフィルタケースを各平板フィルタを挟んだ
前後位置の両方で分割構成した場合には、各平板フィル
タを収容状態としたままフィルタケースの分割ピースと
一緒に取り外してカセット交換することができる。

【００３８】（Ｖ）各平板フィルタに酸化触媒が担持さ
れた構成とすれば、各平板フィルタに捕集されたパティ
キュレートの酸化反応を酸化触媒により促進し、これに
より比較的低い着火温度にてパティキュレートを効率良
く燃焼除去することができるので、各平板フィルタを長
期間に亘り連続使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の各平板フィルタの斜視図である。

【図３】図１の各平板フィルタの保持構造を拡大して示
す断面図である。

【図４】本発明の別の形態例を示す断面図である。

【図５】従来例を示す概略図である。

【図６】図５のパティキュレートフィルタの詳細を示す
断面図である。

【符号の説明】

２排気ガス３排気管７マフラ８フィルタケース１５平板フィルタ２０弾性クッション材２１弾性クッション材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/28 ３１１Ｆ０１Ｎ 3/28 ３１１ＵＢ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ (72)発明者舟橋博東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車株式会社内 (72)発明者大矢敏樹東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G090 AA01 BA01 EA01 3G091 AB08 AB13 BA04 GA09 GA12 GA20 HA04 HA26 HB01 4D048 AA18 AB01 BA03X BA30X BA41X CA01 CC03 4D058 JA13 JB02 JB03 JB06 JB28 KA01 KA16 KB12 KC01 SA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気管の途中に介装したフィルタケース
内に、パティキュレートを深層濾過し得るよう目を粗く
した多孔質構造の平板フィルタを排気ガスの流れ方向に
複数枚重ね合わせて一体的に抱持せしめたことを特徴と
する排気浄化装置。
【請求項２】各平板フィルタがフィルタケース内で排
気ガスの流れ方向及び該流れ方向に対し略直角な向きに
移動しないよう弾性クッション材により加圧保持されて
いることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】フィルタケースが各平板フィルタを挟ん
だ前後位置における少くとも何れか一方の位置で前後に
分割構成されていることを特徴とする請求項１又は２に
記載の排気浄化装置。
【請求項４】各平板フィルタに酸化触媒が担持されて
いることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排気
浄化装置。
【請求項５】フィルタケースがマフラの外筒を成して
いることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の
排気浄化装置。