JP2003254035A - パティキュレートフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消音機能を具備するパティキュレートフィル
タを提供する。 【解決手段】 多孔質の材料で形成された隔壁によって
画成される複数の通路１４、１６、１８を有し、排気ガ
スが隣接する一方の通路１８の上流端から流入し上記隔
壁を通って隣接する他方の通路１６に抜け、その下流端
から流出するようにされた排気中微粒子捕集用パティキ
ュレートフィルタにおいて、上記通路のうちの複数の通
路１４が、閉塞手段１１、２２によって各通路１４の二
ヶ所以上で閉塞されていて閉塞手段１１、２２の間に共
鳴室が構成されると共に、二ヶ所以上で閉塞された通路
１４が断面の全体に渡って分散して配置されるパティキ
ュレートフィルタ４０を提供する。このような構成によ
り、共鳴室が作用してフィルタ自体に消音機能を具備さ
せることができる。その結果、一緒に使用するマフラー
を小型化等することができ、排気系の圧力損失の低減が
図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排気ガス浄化手段に
関し、より詳細には排気ガス中の微粒子を捕集するパテ
ィキュレートフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガス中の微
粒子を捕集する方法として、排気ガス通路にウォールフ
ロータイプのパティキュレートフィルタを配置する方法
が知られている（例えば特開平５−１４９１２６号公
報）。このパティキュレートフィルタ（以下、単に「フ
ィルタ」と言う）は、通常、多孔質の材料で形成された
ハニカム構造体を有しており、このハニカム構造体の複
数の通路（以下、フィルタ通路と言う）のうちの幾つか
のフィルタ通路がその上流端にて塞がれると共に残りの
フィルタ通路がその下流端で塞がれ、フィルタに流入し
た排気ガスがフィルタ通路を形成している多孔質の壁
（以下、フィルタ隔壁と言う）を必ず通ってフィルタか
ら流出するようにされている。そして排気ガスはこのフ
ィルタ隔壁の細孔を通過することができるが排気ガス中
の微粒子（パティキュレート）はこれを通過することが
できないため、ここで排気ガス中の微粒子が捕集され
る。

【０００３】そして当然のことながら、排気ガス中の微
粒子を捕集する方法として上記のようなフィルタを排気
ガス通路に配置する方法をとった場合には、内燃機関の
排気系の圧力損失がフィルタの分だけ上昇することにな
る。一方、内燃機関の排気系には、通常、消音のために
マフラーが設置されており、フィルタとは別の圧力損失
増加要因となっている。

【０００４】一般に、排気ガス通路にフィルタを配置す
る場合には、そのフィルタによる圧力損失を小さく抑え
るために横断面積の大きなものが配置される。そのた
め、フィルタを配置する部分の排気ガス通路断面積は、
通常、その上流側の部分よりも大きくなっている。そし
てこのような排気ガス通路の構成はいわゆる拡張室とし
て機能するので、フィルタの配置部分にはある程度の消
音効果が期待できる。

【０００５】しかしながら、その消音効果はマフラーが
不要になるほど大きなものではなく、マフラーを多少小
型化することが可能になる程度のものである。この結
果、排気系にはフィルタと、ほぼ通常の大きさのマフラ
ー（すなわち、通常のものとほぼ同等の圧力損失を生じ
るマフラー）とが存在し、大きな圧力損失が生じること
となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたもので、その目的は、消音機能を有する
パティキュレートフィルタを提供することであり、その
結果として、一緒に使用するマフラーを不要にすること
もしくはマフラーを小型化することを可能にして排気系
の圧力損失を低減することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載されたパティキュレートフィルタを提供する。１番
目の発明は、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパテ
ィキュレートフィルタであって、多孔質の材料で形成さ
れた隔壁によって画成される複数の通路を有し、排気ガ
スが隣接する一方の通路の上流端から流入し上記隔壁を
通って隣接する他方の通路に抜け、その下流端から流出
するようにされたパティキュレートフィルタにおいて、
上記通路のうちの複数の通路が、閉塞手段によって各通
路の二ヶ所以上で閉塞されていて、上記閉塞手段の間に
共鳴室が構成されると共に、二ヶ所以上で閉塞されてい
る上記通路が断面の中心から周縁までの全体に渡って分
散して配置される、パティキュレートフィルタを提供す
る。

【０００８】このような構成とすることにより、パティ
キュレートフィルタ自体に消音機能を具備させることが
できる。すなわち、二ヶ所以上で閉塞されている上記通
路の閉塞手段に挟まれた部分が共鳴室を構成し、排気ガ
スがパティキュレートフィルタを通過する際に消音効果
を発揮する。そして更に、このような消音機能を有する
通路を断面の中心から周縁までの全体に渡って分散して
配置することにより、効率的な消音を図ることができ
る。また、閉塞手段に挟まれた部分（すなわち共鳴室）
の大きさを変えることで、パティキュレートフィルタの
消音特性を調整することもできる。

【０００９】このようにパティキュレートフィルタ自体
が消音機能を有する結果、一緒に使用するマフラーを不
要にすることもしくはマフラーを小型化することが可能
になって排気系の圧力損失を低減することができる。２
番目の発明は、排気ガス中の微粒子を捕集するためのパ
ティキュレートフィルタであって、多孔質の材料で形成
された隔壁によって画成される複数の通路を有し、排気
ガスが隣接する一方の通路の上流端から流入し上記隔壁
を通って隣接する他方の通路に抜け、その下流端から流
出するようにされたパティキュレートフィルタにおい
て、少なくとも一つの上記通路が、閉塞手段によってそ
の通路の三ヶ所以上で閉塞されていて、閉塞手段の間に
少なくとも二つの共鳴室が構成される、パティキュレー
トフィルタを提供する。

【００１０】このような構成とすることによっても、１
番目の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
特に本発明によれば、一つの通路に大きさの異なる複数
の共鳴室を構成することができ、消音特性をより自在に
調整することができる。３番目の発明では、１番目また
は２番目の発明において、二ヶ所以上で閉塞されている
上記通路は、上記閉塞手段によってその通路の上流端開
口と下流端開口とにおいて閉塞されている。

【００１１】このような構成によっても、１番目及び２
番目の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
４番目の発明では、１番目から３番目の発明において、
二ヶ所以上で閉塞されている上記通路とその通路に隣接
する他の通路との間の隔壁の厚さが、一ヶ所で閉塞され
ている通路同士の間の隔壁の厚さと異なっている。

【００１２】５番目の発明では、１番目から４番目の発
明において、二ヶ所以上で閉塞されている上記通路の横
断面の形状または面積が、一ヶ所で閉塞されている通路
の横断面の形状または面積と異なっている。このような
構成とすることによっても、パティキュレートフィルタ
の消音特性を調整することができ、所望の消音特性を具
備したパティキュレートフィルタを実現できる。

【００１３】６番目の発明では、１番目から５番目の発
明において、流入する排気ガスの空燃比がリーンの時に
ＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくな
り、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元
浄化するＮＯｘ吸蔵剤が担持されている。これにより、
上記各発明の作用効果に加えて、排気ガス中のＮＯｘを
吸蔵し且つ還元浄化することも可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について詳細に説明する。なお、図面におい
て、同一または類似の構成要素には共通の参照番号を付
す。図１は、本発明の第１実施形態のパティキュレート
フィルタ１０の外観を示す略示斜視図である。パティキ
ュレートフィルタ１０は例えばコージライトのような多
孔質材料から形成されたハニカム構造を有しており、隔
壁によって画成され互いに平行をなして延びる複数個の
排気流通路１２を具備している。なお、このようなパテ
ィキュレートフィルタ（以下、単に「フィルタ」と言
う）の基本構成は本明細書で説明する他のフィルタにも
共通するものである。

【００１５】そして、本実施形態のフィルタ１０におい
ては、上記複数個の排気流通路１２には、上流端開口が
閉塞されたもの（以下、「上流端閉通路１６」と言
う）、下流端開口が閉塞されたもの（以下、「下流端閉
通路１８」と言う）、及び上下流端の両方が閉塞された
もの（以下、「両端閉通路１４」と言う）の三種類があ
る。図２は、上流側（排気ガスの入り口側）から見たフ
ィルタ１０の部分端面図であって、上記の三種類の通路
１４、１６、１８の配置を説明するためのものである。
図２中、二重斜線が施された部分が両端閉通路１４、右
上がりの斜線のみ施された部分が上流端閉通路１６、白
抜きの部分が下流端閉通路１８を示している。

【００１６】図３は、図２の線Ａ−Ａ´に沿ったフィル
タ１０の部分縦断面図である。この図に示された断面に
は、両端閉通路１４と下流端閉通路１８のみが示されて
いる。図３に示されているように、本実施形態のフィル
タ１０においては、排気流通路１４、１６、１８の閉塞
すべき上流端開口または下流端開口は閉塞手段である栓
１１により閉塞されている。

【００１７】図２に示されたように本実施形態のフィル
タ１０では、各排気流通路１４、１６、１８の断面形状
は正方形であり、上記の三種類の通路１４、１６、１８
が図２に示されたような配置で互いに隣接して設けられ
ている。このような構成のフィルタ１０に排気ガスが到
達すると、従来のフィルタの場合と同様に、排気ガスは
まず下流端閉通路１８に流入し、次いで周囲の隔壁内を
通って隣接する上流端閉通路１６内に流出して、フィル
タ１０を通過して行く。排気ガス中に微粒子が含まれて
いる場合には、排気ガスが多孔質材料からなる隔壁を通
過する際等に捕集される。

【００１８】ここで、上流端閉通路１６及び下流端閉通
路１８は両端閉通路１４とも隣接しており、これらとの
間も多孔質材料からなる隔壁によって隔てられている。
したがって、両端閉通路１４と上流端閉通路１６及び下
流端閉通路１８とは隔壁の細孔によって互いに連通され
ていることになるが、両端閉通路１４についてはその上
流側及び下流側端部の開口が閉塞されているため、実際
にはその内部での排気ガスの流動性は極めて低くなる。
そして、このような上流端閉通路１６及び下流端閉通路
１８と両端閉通路１４との関係は、マフラーの排気管部
分と共鳴室部分との関係とほぼ同様であることから、排
気ガスが本実施形態のフィルタ１０を通過して浄化され
る際には、両端閉通路１４が共鳴室として機能して消音
効果が発揮される。

【００１９】このように、上述したような構成を有する
本実施形態のフィルタ１０は、通常の微粒子除去効果に
加え、両端閉通路１４が共鳴室を構成することによる消
音効果を有している。したがって、本実施形態のフィル
タ１０を用いることにより、その消音効果の程度に応じ
て、一緒に使用されるマフラーを小型化すること、もし
くは不要にすることができ、排気系全体としての圧力損
失を低減することができる。

【００２０】なお、上記三種類の通路１４、１６、１８
の配置及び割合については、図２に示された本実施形態
の配置及び割合に限定されるものではなく、所望する微
粒子除去効果及び消音効果の程度によって決定すること
ができるが、一つの通路とその正方形断面形状の４つの
辺の側で隣接する４つの通路との間には、通路の種類に
関して以下のような関係があるように配置することが好
ましい。すなわち、上流端閉通路１６と隣接する４つの
通路には両端閉通路１４と下流端閉通路１８とが含ま
れ、且つ下流端閉通路１８と隣接する４つの通路には両
端閉通路１４と上流端閉通路１６とが含まれるように配
置することが好ましい。

【００２１】このように配置することによって、上流側
から来た排気ガスが下流端閉通路１８に入り、隔壁を通
って上流端閉通路１６へ抜け、そこから下流側へ流出し
て行くという排気ガスのフィルタ通過経路が確保され、
その結果、通常の微粒子除去機能が確保されると共に、
上流端閉通路１６及び下流端閉通路１８が共鳴室を構成
する両端閉通路１４と隣接することで消音機能も確保す
ることができる。

【００２２】次に本発明の第２実施形態のフィルタ２０
について説明する。フィルタ２０の構成は基本的に第１
実施形態のフィルタ１０と同じであり、フィルタ２０も
フィルタ１０と同様に上述したような三種類の排気流通
路１４、１６、１８を有している。そしてこれら三種類
の排気流通路１４、１６、１８の断面形状、配置及び割
合についても図２の部分端面図に示されたものと同様で
ある。また、本実施形態のフィルタ２０においても排気
流通路１４、１６、１８の閉塞すべき上流端開口または
下流端開口は閉塞手段である栓１１により閉塞されてい
る。

【００２３】図４は、フィルタ１０に対する図３と同様
なフィルタ２０の部分縦断面図である。この図から明ら
かなように、本実施形態のフィルタ２０においては、第
１実施形態のフィルタ１０の場合と異なり、両端閉通路
１４の内部にその通路内の空間を複数の部分空間に区分
けする仕切り２２が設けられている。図４に示された例
では、図に示された二つの両端閉通路１４がそれぞれ三
つの異なる大きさの部分空間に区分けされている。すな
わち、図示された両端閉通路１４のそれぞれは、閉塞手
段である栓１１と仕切り２２とによって両端部を含めて
合計四ヶ所で閉塞されており、その結果、三つの異なる
大きさの部分空間が構成されている。そしてこれら閉塞
手段１１、２２によって両端が閉塞された各部分空間は
それぞれ大きさの異なる共鳴室を構成する。

【００２４】一般に、共鳴室（共鳴器）による消音は、
排気通路内を共鳴室の自己振動数と同じ周波数を持つ音
波が伝わる場合に共鳴室で共鳴が起き、それによって音
波の振動のエネルギーが吸収されることによって行われ
るものであり、特定の周波数の音を消音するものであ
る。したがって、本実施形態のフィルタ２０のように大
きさが異なり自己振動数の異なる複数の共鳴室を有して
いる場合には、複数の周波数の音を消音することが可能
となる。すなわち、本実施形態のフィルタ２０を用いる
ことにより排気中の微粒子の除去に加え、複数の周波数
の音を消音することが可能となる。

【００２５】そして更に、事前に消音したい音の周波数
またはその組合せ（以下、単に「周波数」と言う）を決
定し、その音が消音されるように仕切り２２の位置を最
適位置に調整することによってフィルタ２０に所望の消
音特性を具備させることが可能である。

【００２６】次に図５及び図６を参照し、本発明の第３
実施形態のフィルタ３０について説明する。本実施形態
のフィルタ３０についても基本的な構成は第１実施形態
のフィルタ１０と同じであり、フィルタ１０と同様に上
述したような三種類の排気流通路１４、１６、１８を有
している。本実施形態のフィルタ３０においても排気流
通路１４、１６、１８の閉塞すべき開口は栓１１により
閉塞されている。

【００２７】図５は、第３実施形態のフィルタ３０を上
流側（排気ガスの入り口側）から見た場合の部分端面図
であり、第１実施形態のフィルタ１０の図２に対応する
図であって、上述の三種類の排気流通路１４、１６、１
８の配置を説明するためのものである。図５中において
も、二重斜線が施された部分が両端閉通路１４、右上が
りの斜線のみ施された部分が上流端閉通路１６、白抜き
の部分が下流端閉通路１８を示している。

【００２８】図６は、図５の線Ａ−Ａ´に沿ったフィル
タ３０の部分縦断面図である。この図に示された断面に
は、上流端閉通路１６及び下流端閉通路１８が二つず
つ、両端閉通路１４が一つ示されている。図５に示され
たように本実施形態のフィルタ３０では、各排気流通路
１４、１６、１８の断面形状は正六角形であり、ある一
種類の通路の周りには他の二種類の通路が一つおきに三
つずつ配置されるというように三種類の通路が均一に配
置されている（例えば、両端閉通路１４の周りには上流
端閉通路１６と下流端閉通路１８とが一つ置きに三つず
つ配置されている。）。

【００２９】このような構成のフィルタ３０に排気ガス
が到達すると、上述した他の実施形態のフィルタ１０、
２０の場合と同様に、排気ガスは下流端閉通路１８から
入って隔壁を通過し、隣接する上流端閉通路１６へ抜け
てフィルタ３０を通過して行く。そしてこの際、本実施
形態のフィルタ３０においても、第１実施形態のフィル
タ１０と同様に、上流端閉通路１６及び下流端閉通路１
８が両端閉通路１４と隣接しているため、両端閉通路１
４が共鳴室として機能する。

【００３０】したがって、本実施形態のフィルタ３０に
おいても第１実施形態のフィルタ１０と同様な消音効果
が得られ、その結果として、一緒に使用されるマフラー
を小型化すること、もしくは不要にすることができ、排
気系全体としての圧力損失の低減を図ることができる。
なお、三種類の通路１４、１６、１８の配置及び割合に
ついては、図５に示された本実施形態の配置及び割合に
限定されるものではなく、所望する微粒子除去効果及び
消音効果の程度によって決定することができるが、上流
端閉通路１６と隣接する通路には両端閉通路１４と下流
端閉通路１８とが含まれ、且つ下流端閉通路１８と隣接
する通路には両端閉通路１４と上流端閉通路１６とが含
まれるように配置することが好ましい。このように配置
することによって、上流側から来た排気ガスのフィルタ
通過経路が確保されて微粒子除去機能が確保されると共
に、上流端閉通路１６及び下流端閉通路１８が共鳴室を
構成する両端閉通路１４と隣接することで消音機能も確
保することができる。

【００３１】また、本実施形態のフィルタ３０では、排
気流通路１４、１６、１８の断面形状を正六角形とした
ため三種類の通路１４、１６、１８を均一に配置するこ
とが可能となり、上述した他の実施形態のフィルタ１
０、２０のように排気流通路１４、１６、１８の断面形
状を正方形とした場合に比べ、三種類の通路１４、１
６、１８が出来る限り均等に隣接するように配置した場
合（すなわち、図２に示した場合と図５に示した場合）
において、両端閉通路１４の部分のフィルタ横断面全体
に占める割合を低下させることができる。これによっ
て、フィルタ全体の圧力損失の低減を図れると共に、排
気ガス中の微粒子の捕集能力を高く維持することができ
る。

【００３２】次に本発明の第４実施形態のフィルタ４０
について説明する。フィルタ４０の構成は基本的に第３
実施形態のフィルタ３０と同じであり、三種類の排気流
通路１４、１６、１８の断面形状、配置及び割合につい
ても図５の部分端面図に示されたものと同様である。ま
た、本実施形態のフィルタ４０においても排気流通路１
４、１６、１８の閉塞すべき上流端開口または下流端開
口は閉塞手段である栓１１により閉塞されている。

【００３３】図７は、図６と同様なフィルタ４０の部分
縦断面図である。この図から明らかなように、本実施形
態のフィルタ４０においては、第３実施形態のフィルタ
３０の場合と異なり、また、第２実施形態のフィルタ２
０の場合と同様に、両端閉通路１４の内部にその通路内
の空間を複数の部分空間に区分けする仕切り２２が設け
られている。

【００３４】そして、この仕切り２２によって区分けさ
れた部分空間は、第２実施形態のフィルタ２０に関連し
て説明したように、それぞれが吸収周波数の異なる共鳴
室を構成するので、本実施形態のフィルタ４０によって
も第２実施形態のフィルタ２０と同様に、複数の周波数
の音を消音することが可能である。また、事前に消音し
たい音の周波数を決定し、その音が消音されるように仕
切り２２の位置を最適位置に調整することによってフィ
ルタ４０に所望の消音特性を具備させることも可能であ
る。

【００３５】次に図８及び図９を参照しつつ、本発明の
第５実施形態のフィルタ５０について説明する。図８
は、第５実施形態のフィルタ５０を上流側（排気ガスの
入り口側）から見たフィルタ５０の部分端面図であり、
図９は、図８の線Ａ−Ａ´に沿ったフィルタ５０の部分
縦断面図である。

【００３６】図８及び図９から明らかなように、本実施
形態のフィルタ５０においては、排気流通路１４、１
６、１８の断面形状は正六角形であり、排気流通路１
６、１８の開口している端部の形状が漏斗状に形成され
ると共にその漏斗状に広げられた部分が隣接する排気流
通路１４、１６、１８の閉塞すべき端部開口を閉塞して
いる（すなわち本実施形態のフィルタ５０においては、
上記の漏斗状に広げられた部分も閉塞手段を構成す
る。）。そして、フィルタ５０の上流側端部と下流側端
部とにおける漏斗状開口の配置を調整することで、上述
した三種類の通路が図５で示されたのと同様に、すなわ
ち、ある一種類の通路の周りには他の二種類の通路が一
つおきに三つずつ配置されるというように三種類の通路
１４、１６、１８が均一に配置されている。

【００３７】更に本実施形態のフィルタ５０では、両端
閉通路１４の内部にその通路内の空間を複数の部分空間
に区分けする仕切り２２が設けられている。このような
構成とすることで、上述した他のフィルタ１０、２０、
３０、４０の場合と同様に、排気ガスがフィルタ５０を
通過する際に両端閉通路１４の部分が共鳴室として作用
し、消音効果を得ることができる。より詳細には、第２
実施形態及び第４実施形態のフィルタ２０、４０と同様
に、仕切り２２によって区分けされた部分空間がそれぞ
れ吸収周波数の異なる共鳴室を構成するので、複数の周
波数の音を消音することが可能である。

【００３８】そして、特に本実施形態のフィルタ５０に
おいては、排気流通路１６、１８の開口している端部の
形状が漏斗状に形成されると共にその漏斗状に広げられ
た部分が隣接する排気流通路１４、１６、１８の閉塞す
べき端部開口を閉塞しているため、その圧力損失は図５
から図７に示したような同様な通路の断面形状、配置及
び割合を有する第３実施形態及び第４実施形態のフィル
タ３０、４０に比べて小さくなる。

【００３９】すなわち、第３実施形態及び第４実施形態
のフィルタ３０、４０においては、上流端閉通路１６及
び両端閉通路１４の上流端開口は栓１１により閉塞され
る。この場合、フィルタ３０、４０に到達した排気ガス
の一部は栓１１に衝突し、これによりフィルタ３０、４
０の圧力損失が大きくなることになる。また、その栓１
１の近傍から下流端閉通路１８に流入する排気ガスは下
流端閉通路１８の上流端開口（排気ガス入口開口）近傍
にて乱流となるのでこれによっても排気ガスは下流端閉
通路１８に流入しづらくなる。このためフィルタ３０、
４０の圧力損失は更に大きくなる。

【００４０】一方、本実施形態のフィルタ５０において
は、その下流端閉通路１８の上流端開口が漏斗状に形成
されているため、排気ガスは乱流となることなく流入す
ることができる。このため排気ガスはフィルタ５０に流
入し易く、フィルタ５０による圧力損失は低くなる。ま
た、第３実施形態及び第４実施形態のフィルタ３０、４
０においては、下流端閉通路１８及び両端閉通路１４の
下流端開口は栓１１により閉塞され、上流端閉通路１６
はその下流端開口（排気ガス出口開口）まで直線的に延
びる。この場合、上流端閉通路１６の下流端開口から流
出した排気ガスの一部が栓１１の下流端面に沿って流
れ、上流端閉通路１６の下流端開口近傍に乱流が形成さ
れる。このように乱流が形成されると排気ガスは上流端
閉通路１６の下流端開口から流出しづらくなり、フィル
タ３０、４０の圧力損失は大きくなる。

【００４１】一方、本実施形態のフィルタ５０において
は、その上流端閉通路１６の下流端開口が漏斗状に形成
されているため、排気ガスは乱流となることなく流出す
ることができる。このため排気ガスはフィルタ５０から
流出し易く、フィルタ５０による圧力損失は低くなる。
以上の説明から明らかなように、本実施形態のフィルタ
５０を用いれば、フィルタ５０自体で生ずる圧力損失を
小さくすることができるので、フィルタ５０の消音効果
の程度に応じて一緒に使用されるマフラーを小型化する
こと、もしくは不要にすることによる圧力損失の低減と
合わせて、排気系全体としての圧力損失を更に低減する
ことが可能となる。

【００４２】なお、本実施形態のフィルタ５０では、両
端閉通路１４の内部にその通路を閉塞し通路内の空間を
複数の部分空間に区分けする仕切り２２が設けられてい
る構成としたが、このような仕切り２２を有していない
構成も可能である。また、本実施形態のフィルタ５０に
おいては、図９に示されたように、漏斗状の開口端部が
排気流通路１４、１６、１８を画成する隔壁を変形する
ことによって形成されたが、この漏斗状部分を別部材に
する等、他の手段によって形成してもよい。

【００４３】更に、本実施形態のフィルタ５０では、排
気流通路１４、１６、１８の断面形状が正六角形の場合
を例にとって説明したが、第１実施形態または第２実施
形態のフィルタ１０、２０のような排気流通路１４、１
６、１８の断面形状が正方形の場合等、他の断面形状の
排気流通路１４、１６、１８を有するフィルタにおい
て、排気流通路１６、１８の開口している端部の形状を
漏斗状に形成すると共にその漏斗状に広げられた部分で
隣接する排気流通路１４、１６、１８の閉塞すべき端部
開口を閉塞するようにしてもよい。

【００４４】続いて図１０及び図１１を参照し、本発明
の第６実施形態のフィルタ６０について説明する。所望
の消音特性を具備したフィルタを構成する方法として
は、上述の第２実施形態及び第４実施形態のフィルタ２
０、４０等に関連して、両端閉通路１４内の仕切り２２
の位置を調整することを説明したが、本実施形態のフィ
ルタ６０は、これとは別の方法によって消音特性を調整
したものである。

【００４５】本実施形態のフィルタ６０の基本的な構成
は第１実施形態のフィルタ１０とほぼ同様であり、上述
の三種類の排気流通路、すなわち両端閉通路１４、上流
端閉通路１６及び下流端閉通路１８を有している。図１
０は、第６実施形態のフィルタ６０を上流側（排気ガス
の入り口側）から見た部分端面図であって、図２等と同
様、上述の三種類の排気流通路１４、１６、１８の配置
を説明するためのものである。図１０中においても、二
重斜線が施された部分が両端閉通路１４、右上がりの斜
線のみ施された部分が上流端閉通路１６、白抜きの部分
が下流端閉通路１８を示している。

【００４６】図１１は、図１０の線Ａ−Ａ´に沿ったフ
ィルタ６０の部分縦断面図である。この図に示された断
面には、両端閉通路１４と下流端閉通路１８のみが示さ
れている。そしてこれらの図に示されているように、本
実施形態のフィルタ６０においては、第１実施形態のフ
ィルタ１０と異なり、両端閉通路１４と上流端閉通路１
６または下流端閉通路１８との間の隔壁と、上流端閉通
路１６と下流端閉通路１８との間の隔壁とでその厚さが
異なっている。また、本実施形態のフィルタ６０は、そ
の上流端閉通路１６及び下流端閉通路１８と、両端閉通
路１４とで断面の形状及び面積が異なっている点におい
ても第１実施形態のフィルタ１０と相違している。

【００４７】より詳細には、本実施形態のフィルタ６０
においては、両端閉通路１４と上流端閉通路１６または
下流端閉通路１８との間の隔壁の厚さは、上流端閉通路
１６と下流端閉通路１８との間の隔壁の厚さに比べて厚
くなっている。また、これら排気流通路１４、１６、１
８の断面形状については、上流端閉通路１６及び下流端
閉通路１８が正方形であるのに対し、両端閉通路１４は
長方形となっており、更に、これら排気流通路１４、１
６、１８の断面積は、上流端閉通路１６及び下流端閉通
路１８の正方形が両端閉通路１４の長方形よりも大きく
なっている。

【００４８】そしてこのような構成を有することで、本
実施形態のフィルタ６０は第１実施形態のフィルタ１０
とは異なる消音特性を有することとなる。すなわち、両
端閉通路１４内の仕切り２２の位置を調整すること以外
に、上述のように隔壁厚さ並びに排気通路の断面の形状
または面積を変更することによっても消音される音の周
波数の調整を行うことができる。したがって、事前に消
音したい音の周波数を決定し、その音が消音されるよう
に隔壁厚さ並びに排気通路の断面の形状または面積等を
最適化することによってフィルタ６０に所望の消音特性
を具備させることが可能である。

【００４９】次に図１２及び図１３を参照して、本発明
の第７実施形態のフィルタ７０について説明する。上述
の各実施形態のフィルタ１０、２０、３０、４０、５
０、６０では、排気流通路１２の上流端開口と下流端開
口とを閉塞した両端閉通路１４が存在し、そこが共鳴室
となって消音効果を発揮した。しかしながら、共鳴室を
構成するためには、必ずしも排気流通路１２を両端部で
閉塞する必要はなく、一つの排気流通路１２の二ヶ所以
上で当該排気流通路１２が閉塞されていればよい。本実
施形態のフィルタ７０はその一例を示すものである。

【００５０】上述の他の実施形態のフィルタ１０、２
０、３０、４０、５０、６０と異なり、本実施形態のフ
ィルタ７０においては、排気流通路１２は二種類であ
る。一つは上流端開口が閉塞されると共に下流端開口以
外のもう一ヶ所で当該通路が閉塞されている第１通路２
４であり、もう一つは下流端開口が閉塞されると共に上
流端開口以外のもう一ヶ所で当該通路が閉塞されている
第２通路２６である（図１３参照）。

【００５１】図１２は、上流側（排気ガスの入り口側）
から見たフィルタ７０の部分端面図であって、上記二種
類の通路の配置を説明するためのものである。図１２
中、右上がりの斜線が施された部分が第１通路２４を示
し、白抜きの部分が第２通路２６を示している。図１３
は、図１２の線Ａ−Ａ´に沿ったフィルタ７０の部分縦
断面図である。図１３に示されるように、本実施形態の
フィルタ７０においては、排気流通路２４、２６はその
閉塞すべき位置において閉塞手段である栓１１により閉
塞されている。

【００５２】図１２に示されたように本実施形態のフィ
ルタ７０では、各排気流通路２４、２６の断面形状は正
方形であり、上記二種類の通路が図１２に示されたよう
に一つおきに相互に隣接して設けられている。上述した
ように第１通路２４は上流端開口と下流端開口以外のも
う一ヶ所で閉塞され、第２通路２６は下流端開口と上流
端開口以外のもう一ヶ所で閉塞されているので、各通路
２４、２６においてはこれらの閉塞部の間で共鳴室が構
成される。したがって、本実施形態のフィルタ７０も上
述の他の実施形態のフィルタ１０、２０、３０、４０、
５０、６０と同様に消音機能を有する。そして、これら
共鳴室の大きさは各通路２４、２６の端部以外の栓１１
の位置を変えることによって調整可能であるから、第２
実施形態及び第４実施形態のフィルタ２０、４０等と同
様に、複数の周波数の音を消音することができる。ま
た、事前に消音したい音の周波数を決定し、その音が消
音されるように上記栓１１の位置を最適位置に調整する
ことによってフィルタ７０に所望の消音特性を具備させ
ることも可能である。

【００５３】ここで、各通路２４、２６の端部以外の栓
１１の位置については、排気ガスのフィルタ通過経路を
確保する目的から、第１通路２４の最も下流側にある栓
１１が隣接する第２通路２６の最も上流側にある栓１１
よりも上流側にあることが好ましい。このような構成と
することで、本実施形態のフィルタ７０においては両端
閉通路１４が存在せず、排気ガスがフィルタを通過する
のに寄与しない部分を通路単位で有していないので、必
要に応じて消音効果とフィルタ７０における圧力損失と
のバランスをより容易に調整することができる。すなわ
ち、消音効果を重視して共鳴室となる部分を増やせば排
気ガスがフィルタを通過するのに寄与する部分が減るた
め、圧力損失が増加する。逆に、共鳴室となる部分を減
らせば排気ガスがフィルタを通過するのに寄与する部分
が増えるので圧力損失は減少するが消音効果は低下す
る。この時、共鳴室となる部分が両端閉通路で構成され
ているとその増減は通路単位となり微調整は困難であ
る。一方、本実施形態のフィルタ７０においては、共鳴
室となる部分は通路の一部のみから構成されている（そ
の他の部分は排気ガスがフィルタを通過するのに寄与す
る）のでその増減についての微調整は上記栓１１の位置
の調整によって可能である。

【００５４】以上説明したように、本発明によれば、フ
ィルタ内に共鳴室が構成され、フィルタ自体が消音機能
を有するようになる。そしてその結果として、一緒に使
用するマフラーを不要にすることもしくはマフラーを小
型化することが可能になり、排気系の圧力損失を低減す
ることができる。なお、本明細書において別々の実施形
態で説明した構成を組み合わせることによって新たな実
施形態を構成してもよい。例えば、図１０及び図１１に
示された第６実施形態のフィルタ６０において、両端閉
通路１４内に仕切り２２を設けるようにしてもよい。

【００５５】また、共鳴室によって消音する音の周波数
の調整は、本発明においては、共鳴室を構成する部分
（例えば両端閉通路１４）と排気ガスのフィルタ通過経
路を構成する部分（上流端閉通路１６及び下流端閉通路
１８）との間の隔壁の細孔の大きさを調整することによ
っても可能である。この方法は、実際には除去する排気
ガス中微粒子の大きさとの関係で自由に実施できない場
合も考えられるが、もし可能であれば、もしくは可能な
範囲で行うのであれば、このような細孔の大きさを調整
する方法によっても、上述の各実施形態において消音す
る音の周波数の調整を行うことができる。

【００５６】更に、上述の各実施形態のフィルタに、流
入する排気ガスの空燃比がリーンの時にＮＯｘを吸蔵し
流入する排気ガスの空燃比が小さくなり、且つ還元剤が
存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元浄化する公知のＮ
Ｏｘ吸蔵剤を担持し、排気ガス中の微粒子を除去すると
同時に、排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し且つ還元浄化でき
るようにしても良い。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、所望の消音機能（消音
特性）を有するパティキュレートフィルタが提供され、
その結果、一緒に使用するマフラーを不要にすることも
しくはマフラーを小型化することが可能になって排気系
の圧力損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施形態のフィルタの外
観を示す略示斜視図である。

【図２】図２は、本発明の第１実施形態または第２実施
形態のフィルタを上流側（排気ガスの入り口側）から見
た場合の部分端面図であって、三種類ある通路の配置を
説明するためのものである。

【図３】図３は、図２の線Ａ−Ａ´に沿った第１実施形
態のフィルタの部分縦断面図である。

【図４】図４は、図２の線Ａ−Ａ´に沿った第２実施形
態のフィルタの部分縦断面図である。

【図５】図５は、本発明の第３実施形態または第４実施
形態のフィルタを上流側（排気ガスの入り口側）から見
た場合の部分端面図であって、三種類ある通路の配置を
説明するためのものである。

【図６】図６は、図５の線Ａ−Ａ´に沿った第３実施形
態のフィルタの部分縦断面図である。

【図７】図７は、図５の線Ａ−Ａ´に沿った第４実施形
態のフィルタの部分縦断面図である。

【図８】図８は、本発明の第５実施形態のフィルタを上
流側（排気ガスの入り口側）から見た場合の部分端面図
である。

【図９】図９は、図８の線Ａ−Ａ´に沿った第５実施形
態のフィルタの部分縦断面図である。

【図１０】図１０は、本発明の第６実施形態のフィルタ
を上流側（排気ガスの入り口側）から見た場合の部分端
面図であって、三種類ある通路の配置を説明するための
ものである。

【図１１】図１１は、図１０の線Ａ−Ａ´に沿った第６
実施形態のフィルタの部分縦断面図である。

【図１２】図１２は、本発明の第７実施形態のフィルタ
を上流側（排気ガスの入り口側）から見た場合の部分端
面図であって、二種類ある通路の配置を説明するための
ものである。

【図１３】図１３は、図１２の線Ａ−Ａ´に沿った第７
実施形態のフィルタの部分縦断面図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０…パティキ
ュレートフィルタ １１…栓（閉塞手段） １２…排気流通路 １４…両端閉通路 １６…上流端閉通路 １８…下流端閉通路 ２２…仕切り（閉塞手段） ２４…第１通路 ２６…第２通路

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｅ Ｊ Ｎ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ ３０１Ｐ // Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２ Ｂ０１Ｄ 46/00 ３０２ Ｆターム(参考） 3G090 AA03 BA01 EA01 3G091 AA12 AB06 AB13 BA00 BA14 BA38 BA39 CA27 GA06 GA16 GA17 GA20 GA21 GA23 GB01X GB10X GB17X HA05 HA14 4D058 JA32 JB22 MA44 SA08 UA18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガス中の微粒子を捕集するためのパ
   ティキュレートフィルタであって、多孔質の材料で形成
   された隔壁によって画成される複数の通路を有し、排気
   ガスが隣接する一方の通路の上流端から流入し上記隔壁
   を通って隣接する他方の通路に抜け、その下流端から流
   出するようにされたパティキュレートフィルタにおい
   て、 上記通路のうちの複数の通路が、閉塞手段によって各通
   路の二ヶ所以上で閉塞されていて、該閉塞手段の間に共
   鳴室が構成されると共に、二ヶ所以上で閉塞されている
   該通路が断面の中心から周縁までの全体に渡って分散し
   て配置される、パティキュレートフィルタ。
2. 【請求項２】 排気ガス中の微粒子を捕集するためのパ
   ティキュレートフィルタであって、多孔質の材料で形成
   された隔壁によって画成される複数の通路を有し、排気
   ガスが隣接する一方の通路の上流端から流入し上記隔壁
   を通って隣接する他方の通路に抜け、その下流端から流
   出するようにされたパティキュレートフィルタにおい
   て、 少なくとも一つの上記通路が、閉塞手段によって該通路
   の三ヶ所以上で閉塞されていて、該閉塞手段の間に少な
   くとも二つの共鳴室が構成される、パティキュレートフ
   ィルタ。
3. 【請求項３】 二ヶ所以上で閉塞されている上記通路
   は、上記閉塞手段によって該通路の上流端開口と下流端
   開口とにおいて閉塞されている、請求項１または２に記
   載のパティキュレートフィルタ。
4. 【請求項４】 二ヶ所以上で閉塞されている上記通路と
   該通路に隣接する他の通路との間の隔壁の厚さが、一ヶ
   所で閉塞されている通路同士の間の隔壁の厚さと異なっ
   ている、請求項１から３の何れか一項に記載のパティキ
   ュレートフィルタ。
5. 【請求項５】 二ヶ所以上で閉塞されている上記通路の
   横断面の形状または面積が、一ヶ所で閉塞されている通
   路の横断面の形状または面積と異なっている、請求項１
   から４の何れか一項に記載のパティキュレートフィル
   タ。
6. 【請求項６】 流入する排気ガスの空燃比がリーンの時
   にＮＯｘを吸蔵し流入する排気ガスの空燃比が小さくな
   り、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを還元
   浄化するＮＯｘ吸蔵剤が担持されている、請求項１から
   ５の何れか一項に記載のパティキュレートフィルタ。