JP2002058939A - 排気浄化装置 - Google Patents

排気浄化装置

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JP2002058939A
JP2002058939A JP2000246378A JP2000246378A JP2002058939A JP 2002058939 A JP2002058939 A JP 2002058939A JP 2000246378 A JP2000246378 A JP 2000246378A JP 2000246378 A JP2000246378 A JP 2000246378A JP 2002058939 A JP2002058939 A JP 2002058939A
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filter
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particulates
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Hisataka Michisaka
久貴 通阪
Osamu Tsuchiya
修 土屋
Hiroshi Funahashi
博 舟橋
Toshiki Oya
敏樹 大矢
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Hino Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 捕集したパティキュレートにより短期間で目
詰まりが生じてしまうことを回避し得るようにした排気
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フィルタ層17を収容させた排気
浄化装置に関し、フィルタ層17の目の粗さを排気ガス
2の流れ方向に向け徐々に細かくなるように形成する。
このようにすれば、粒子の大きなパティキュレートから
順にフィルタ層17の深層部分に分散して捕集されてい
くことになり、フィルタ層17の容積を効率良く利用し
た捕集が成されることになる。

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、各流路5を区
画する多孔質薄壁6の内側表面にパティキュレートを捕
集して排気ガス2を濾過するようにした表層濾過にしか
ならず、このような表層濾過により表層部分で大小のパ
ティキュレートが一度に凝集し、この凝集したパティキ
ュレートによりパティキュレートフィルタ4の表層部分
が短期間に覆われて目詰まりが起こり易くなるという不
具合があった。
【0005】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、捕集したパティキュレートにより短期間で目詰まり
が生じてしまうことを回避し得るようにした排気浄化装
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フィルタ層
を収容させた排気浄化装置であって、フィルタ層の目の
粗さを排気ガスの流れ方向に向け徐々に細かくなるよう
に形成したことを特徴とするものである。
【0007】而して、このようにすれば、排気ガスがフ
ィルタ層を通過する際に、パティキュレートの粒子が、
フィルタ層内で細孔を形成している柱部分に対し繰り返
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
るが、フィルタ層の目の粗さが排気ガスの流れ方向に徐
々に細かくなっているので、粒子の大きなパティキュレ
ートから順にフィルタ層の深層部分に分散して捕集され
ていくことになり、フィルタ層の容積を効率良く利用し
た捕集が成されることになる。
【0008】また、本発明においては、フィルタ層に酸
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、フィルタ層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。
【0009】尚、本発明においては、排気ガスの流れ方
向に重ね合わされた複数枚の平板フィルタによりフィル
タ層を構成したり、或いは、一体成形物としてフィルタ
層を構成したりすることが可能である。
【0010】
【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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】そして、各平板フィルタ15の細孔の大き
さは、排気ガス2の流れ方向における上流側に配置され
ているものほど大きくなっており、このように細孔の径
が大きい平板フィルタ15から順に並べることによっ
て、フィルタ層17の目の粗さが排気ガス2の流れ方向
に向け徐々に細かくなるようにしてある。
【0016】尚、ここに図示している例では、一枚の平
板フィルタ15中における細孔の径については略一様に
形成されたもので例示しているが、例えば、平板フィル
タ15を発泡金属や発泡セラミックなどにより製造する
場合には、一枚の平板フィルタ15中においても発泡製
造時の気泡径を調整することで細孔の径が排気ガス2の
流れ方向に向け徐々に小さくなるよう変化を付けること
が可能である。
【0017】ただし、そのようにする場合においても、
前段の平板フィルタ15の出側の細孔の径と略同じ径で
次段の平板フィルタ15における細孔の径変化が始まる
ようにして、各平板フィルタ15を重ね合わせたフィル
タ層17全体の目の粗さが排気ガス2の流れ方向に向け
徐々に細かくなるようにすることは同様である。
【0018】更に、本形態例における各平板フィルタ1
5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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】而して、このように構成された排気浄化装
置では、排気ガス2が各平板フィルタ15から成るフィ
ルタ層17を通過する際に、パティキュレートの粒子
が、フィルタ層17内で細孔を形成している柱部分に対
し繰り返し何度も衝突して何れかの柱部分に捕集される
ことになるが、フィルタ層17の目の粗さが排気ガス2
の流れ方向に徐々に細かくなっているので、粒子の大き
なパティキュレートから順にフィルタ層17の深層部分
に分散して捕集されていくことになり、フィルタ層17
の容積を効率良く利用した捕集が成されることになる。
【0025】また、特に本形態例においては、フィルタ
層17を成す各平板フィルタ15に酸化触媒が担持され
ているので、フィルタ層17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。
【0026】従って、上記形態例によれば、粒子の大き
なパティキュレートから順にフィルタ層17の深層部分
に分散させて捕集していくことができるので、フィルタ
層17の容積を効率良く利用してパティキュレートを捕
集することができ、しかも、フィルタ層17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
てパティキュレートを効率良く燃焼除去することもでき
るので、捕集したパティキュレートによる短期間での目
詰まりを確実に回避することができてフィルタ層17の
大幅な長寿命化を実現することができる。
【0027】また、本形態例においては、フィルタ層1
7を排気ガス2の流れ方向に重ね合わされた複数枚の平
板フィルタ15により構成しているので、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
ることができるというメリットもある。
【0028】図4は本発明の別の形態例を示すもので、
ここに図示している例では、フィルタ層17を複数枚の
平板フィルタ15で構成することに換えて、フィルタ層
17を一体成形物として構成した場合を示しており、こ
のようにした場合にも、フィルタ層17の目の粗さを排
気ガス2の流れ方向に向け徐々に細かくなるように形成
することにより、粒子の大きなパティキュレートから順
にフィルタ層17の深層部分に分散させて捕集していく
ことができ、フィルタ層17の容積を効率良く利用して
パティキュレートを捕集することができる。
【0029】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。
【0030】
【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。
【0031】(I)フィルタ層の目の粗さを排気ガスの
流れ方向に徐々に細かくなるように形成したことによ
り、粒子の大きなパティキュレートから順にフィルタ層
の深層部分に分散させて捕集していくことができるの
で、フィルタ層の容積を効率良く利用してパティキュレ
ートを捕集することができ、捕集したパティキュレート
による短期間での目詰まりを回避し得てフィルタ層の大
幅な長寿命化を実現することができる。
【0032】(II)フィルタ層に酸化触媒が担持され
た構成を採用すれば、フィルタ層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、フィルタ層の短期間で
の目詰まりをより一層確実に回避することができる。
【0033】(III)フィルタ層を排気ガスの流れ方
向に重ね合わされた複数枚の平板フィルタにより構成し
た構成を採用すれば、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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 AA03 AA04 BA01 EA01 3G091 AA02 AA18 AB02 AB13 BA00 BA38 GA20 GB01X GB06W GB10X GB16X HA05 HA14 HA27 HA28 HA29 HA47 4D048 AA14 AB01 BA03X BA30X BA41X CA01 CD05 4D058 JA19 JB03 JB06 KB11 KB15 KB20 MA44 SA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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
    した多孔質構造のフィルタ層を収容させた排気浄化装置
    であって、フィルタ層の目の粗さを排気ガスの流れ方向
    に向け徐々に細かくなるように形成したことを特徴とす
    る排気浄化装置。
  2. 【請求項2】 フィルタ層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に記載の排気浄化装置。
  3. 【請求項3】 フィルタ層が排気ガスの流れ方向に重ね
    合わされた複数枚の平板フィルタにより構成されている
    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。
  4. 【請求項4】 フィルタ層が一体成形物として構成され
    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。
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