JP2004036515A - パーティキュレートフィルタの保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティキュレートフィルタを破損させるおそれをなくし、マットの設置も簡単なパーティキュレートフィルタの保持構造とする。
【解決手段】外筒シェル１０を前側シェル２０と後側シェル３０とで構成する。パーティキュレートフィルタ５０にマット５２を巻きつけ、さらに薄板内筒４０を被せて、薄板内筒を押して前側シェルに大径部２３からストッパ２７まで挿入する。薄板内筒の残部を同様に後側シェルに挿入する。そして、前側シェルと後側シェルを互いに重なった大径部で溶接する。その後、フロントディフューザ１２とリヤディフューザ１５をそれぞれ外筒シェルとフランジ結合して、パーティキュレートフィルタを内部に保持したケーシングが完成する。薄板内筒を押して外筒シェル内に挿し込むことにより、マットのめくれを招くことなくパーティキュレートフィルタを挿入でき、設定どおりのマットの面圧が得られる。
【選択図】　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン車両の排気系に装着されるパーティキュレートフィルタの保持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気管の途中には、いわゆるディーゼルパーティキュレートフィルタが装着されて、ディーゼル排気ガス中の未燃の煤等を捕捉するようになっている。ディーゼルパーティキュレートフィルタには、例えば軸方向に多数のセルを備えるとともにセル壁に連通孔を有して、隣接するセル間を排気ガスが移動するように構成したものが用いられる。
【０００３】
このパーティキュレートフィルタは、従来、図７に示すようなケーシング６０内に保持されて、ケーシング６０の前後が図示しない排気管に接続されるものとなっている。
すなわち、ケーシング６０は円筒形の外筒シェル６１と、排気の入口パイプ１３を備えて外筒シェル６１の上流側に結合されたフロントディフューザ１２と、出口パイプ１６を備えて下流側に結合されたリヤディフューザ１５とからなり、外筒シェル６１内にパーティキュレートフィルタ５０が配置される。
【０００４】
パーティキュレートフィルタ５０の外周面と外筒シェル６１間の間隙にはマット５２が設けられている。
入口パイプ１３からケーシング６０の前側空間に流入した排気は、パーティキュレートフィルタ５０の断面を後方へ流れる。そして、パーティキュレートフィルタ５０内を通過する間に排気に含まれる煤等が捕捉される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、マット５２は、外筒シェル６１との直接接触を避けてパーティキュレートフィルタ５０を保持するとともに、排気ガスがパーティキュレートフィルタ５０と外筒シェル６１間の間隙を抜けてバイパスするのを防止し、さらに入口パイプ１３から流入する排気ガスのガス圧力によりパーティキュレートフィルタ５０が位置ずれするのを抑える機能を要求される。
【０００６】
保持とバイパス防止、位置ずれ防止のためには、パーティキュレートフィルタ５０と外筒シェル６１間に挿入された状態において、マット５２の面圧を高いものに設定すればよいが、しかしパーティキュレートフィルタ５０はその構造上壊れやすいため、挿入作業が難しいとともに、マット５２の面圧を高くしすぎるとパーティキュレートフィルタ５０と外筒シェル６１間にマット５２を挿入する際にパーティキュレートフィルタ５０が破損するおそれがある。
【０００７】
また、パーティキュレートフィルタ５０は排気ガスを単に貫通させる参加触媒コンバータなどに対して通気抵抗が大きいので、マット５２の面圧が低すぎるととくにパーティキュレートフィルタ５０の位置ずれを抑えることができない。
このため、パーティキュレートフィルタ５０と外筒シェル６１間の間隙に対してマット面圧が適正に設定される必要がある。
【０００８】
しかしながら、マット５２の挿入はあらかじめ外筒シェル６１の内周面にマット５２を沿わせておいて、後からパーティキュレートフィルタ５０をマット５２内へ挿し込むか、あるいはあらかじめマット５２をパーティキュレートフィルタ５０に巻きつけておいて、パーティキュレートフィルタ５０とマット５２を一緒に外筒シェル６１に挿し込むことによって行うので、いずれによっても挿し込みの際にマット５２がめくれたりして、設定通りの面圧が得られないという問題があった。
【０００９】
したがって本発明は上記の問題点に鑑み、マットの設置が簡単で、しかもパーティキュレートフィルタを破損させるおそれのないパーティキュレートフィルタの保持構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、外筒シェルを有するケーシング内にパーティキュレートフィルタを保持するパーティキュレートフィルタの保持構造であって、外筒シェルの内周面に接して薄板内筒を設け、パーティキュレートフィルタの外周面と薄板内筒の間に挟まれたマットの面圧によりパーティキュレートフィルタを保持するものとした。
【００１１】
請求項２の発明は、外筒シェルが前側シェルと後側シェルに分割され、パーティキュレートフィルタ、マットおよび薄板内筒は前側シェルと後側シェルの両方にまたがって挿入されているものとした。
請求項３の発明は、前側シェルの後端と後側シェルの前端が互いに重なって結合され、前側シェルの前端部および後側シェルの後端部のそれぞれの内周面にはストッパが設けられ、薄板内筒の前端および後端が前側シェルおよび後側シェルのそれぞれのストッパに当接しているものである。
【００１２】
請求項４の発明は、前側シェルの後端および後側シェルの前端がそれぞれの主部よりも大径の大径部とされ、該大径部と主部の間がテーパ部となっているものである。
【００１３】
請求項５の発明は、薄板内筒が切断部を有し、その切断線を互い違いとしたものである。
また、請求項６の発明は、薄板内筒がパーティキュレートフィルタよりも長く、その両端がパーティキュレートフィルタの前後の端面よりも突出しているものである。
【００１４】
請求項７の発明は、ケーシングの外筒シェルにパーティキュレートフィルタを保持する構造の製作方法であって、パーティキュレートフィルタの外周面にマットを巻きつけ、該マットにさらに薄板内筒を被せ、第１のシェルに薄板内筒を被せたパーティキュレートフィルタとマットを所定量だけ挿入し、第２のシェルに薄板内筒を被せたパーティキュレートフィルタとマットの残部を挿入して、その後、第１のシェルと第２のシェルの合わせ部を結合して外筒シェルとするものとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態を示す縦断面図である。
ケーシング１は外筒シェル１０と、排気の入口パイプ１３を備えて外筒シェル１０の上流側に結合されたフロントディフューザ１２と、出口パイプ１６を備えて下流側に結合されたリヤディフューザ１５とからなり、外筒シェル１０は軸方向にそれぞれステンレス鋼の前側（上流側）シェル２０と後側（下流側）シェル３０の２分割となっている。
【００１６】
前側シェル２０は前側の主部２１が円筒形で、後端の所定長さが主部２１よりも大径とされ、その大径部２３と主部２１の間がテーパ部２２に形成されている。前側シェル２０の前端部には外周面にリング状にフランジ２５が設けられ、内周面には複数個のストッパ２７が設けられている。
後側シェル３０は後側の主部３１が前側シェル２０の主部２１と同径で、前端の所定長さが前側シェル２０の大径部２３の外径と整合する内径を有する大径部３３となっている。そして、大径部３３と主部３１の間がテーパ部３２に形成されている。後側シェル３０の後端部には外周面にリング状にフランジ３５が設けられ、内周面には複数個のストッパ３７が設けられている。
【００１７】
フロントディフューザ１２とリヤディフューザ１５は、それぞれ入口パイプ１３と出口パイプ１６の反対側にフランジ１４、１７を備えており、フランジ１４は前側シェル２０のフランジ２５に重ねてボルト結合し、フランジ１７は後側シェル３０のフランジ３５に重ねてボルト結合してある。
【００１８】
前側シェル２０と後側シェル３０は、前側シェルの大径部２３を後側シェルの大径部３３に挿入して溶接結合され、外筒シェル１０を構成している。
外筒シェル１０内には、その主部２１、３１の内周面に沿って薄板内筒４０が配置され、その内側にマット５２を挟んでセラミック製のパーティキュレートフィルタ５０が配置されている。
ケーシング１の入口パイプ１３および出口パイプ１６は図示しない排気管に接続される。
【００１９】
つぎに、上記のパーティキュレートフィルタ５０の外筒シェル１０内への組み付け方法について説明する。
まず、前側シェル２０と後側シェル３０とは分離している状態で作業を開始する。
はじめに、図２の（ａ）に示すように、パーティキュレートフィルタ５０の全周ににまずマット５２を巻きつける。
それから、（ｂ）に示すように、パーティキュレートフィルタ５０に巻きつけられたマット５２に薄板内筒４０を被せる。
【００２０】
薄板内筒４０は例えば０．５ｍｍ厚の金属板で、図３に示すように、切断部４２を有し、その切断部４２の切断線４４、４５が互い違いとなっている。すなわち、軸方向前半と後半で切断線４４、４５が周方向にずれてクランク形状となっているものである。薄板内筒４０はその長さをパーティキュレートフィルタ５０の長さよりも長く設定してあり、パーティキュレートフィルタ５０の前後端の双方からそれぞれ突出させる。
薄板内筒４０は、外筒シェル１０内に挿入された状態で、切断部４２の周方向に対向する端縁がほとんど当接するに近く、わずかな隙間を残すように設定される。
【００２１】
つぎに、図４に示すように、薄板内筒４０を被せたパーティキュレートフィルタ５０とマット５２を前側シェル２０に大径部２３側から挿入する。パーティキュレートフィルタ５０よりも長い薄板内筒４０の軸方向端面を押して挿入するので、パーティキュレートフィルタ５０やマット５２にはとくに軸方向の外力は作用しない。
薄板内筒４０の前端をストッパ２７に当接させることで、前側シェル２０に対するパーティキュレートフィルタ５０の位置があらかじめ設定された所定位置となる。
【００２２】
このあと、図５に示すように、前側シェル２０から突出している薄板内筒４０をパーティキュレートフィルタ５０およびマット５２を内側に保持したまま後側シェル３０に挿入する。具体的には、薄板内筒４０を挿入した前側シェル２０を固定しておき、その薄板内筒４０に後側シェル３０をその大径部３３側から被せて挿入する。薄板内筒４０の後端がストッパ３７に当接した位置で、後側シェル３０の大径部３３は前側シェル２０の大径部２３に重なる。
ここで、後側シェル３０の大径部３３の端縁にそって隅肉溶接することにより、前側シェル２０と後側シェル３０とが結合され、外筒シェル１０が形成される。
【００２３】
外筒シェル１０を完成させた後、外筒シェル１０の前後にフロントディフューザ１２とリヤディフューザ１５をそれぞれフランジ結合する。これにより、内部に薄板内筒４０、マット５２およびパーティキュレートフィルタ５０を保持したケーシング１が完成する。
入口パイプ１３からケーシング１の前側空間に流入した排気は、パーティキュレートフィルタ５０の断面を後方へ流れる。
【００２４】
薄板内筒４０は切断部４２を有するので、運転時および非運転時の温度変化による熱膨張の差を吸収する。このため、切断部４２にはわずかな隙間を残すが、しかし切断線４４、４５が互い違いとなっているので、パーティキュレートフィルタ５０の前後にわたる一直線のバイパス通路は形成されない。
【００２５】
本実施例は以上のように構成され、パーティキュレートフィルタ５０にマット５２を巻きつけ、さらにその上から薄板内筒４０を被せて、これらをまとめて外筒シェル１０（前側シェル２０と後側シェル３０）に挿入するものとしたので、外筒シェルの内周面に対しては剛性のある薄板内筒４０が滑りながら挿入され、パーティキュレートフィルタ５０やマット５２に外力が及ばず、マット５２がめくれないので、簡単に組み付けができるとともに、設定通りのマットの面圧が得られ、確実にパーティキュレートフィルタ５０を保持することができる。
【００２６】
また、薄板内筒４０はパーティキュレートフィルタ５０よりも長く、その端縁がパーティキュレートフィルタ５０の端面よりも突出しているので、薄板内筒４０にのみ力を加えて外筒シェル（前側シェル２０）に挿し込むのが容易である。
そして、外筒シェル１０が前側シェル２０と後側シェル３０に分割され、各シェルへの薄板内筒４０の挿入量が短いので、この点でも挿入が簡単である。
さらに前側シェル２０および後側シェル３０の双方とも、大径部２３、３３とそれに続くテーパ部２２、３２を有しているので、パーティキュレートフィルタ５０とマット５２を包んだ薄板内筒４０を挿入するのがとくに容易となる。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、薄板内筒４０の切断線をクランク形状としたが、これに限定されず、例えば図６に変形例を示すように、切断部４２’における対向する端縁の一方を凸形状とし、他方を凹形状とした薄板内筒４０’とすることもでき、切断部端縁間の隙間が一直線にならなければ任意の形状とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、ケーシングの外筒シェルの内周面に接して薄板内筒を設け、パーティキュレートフィルタの外周面と薄板内筒の間に挟まれたマットの面圧によりパーティキュレートフィルタを保持するものとしたので、パーティキュレートフィルタの外周面にマットを配したうえさらに薄板内筒を被せた状態で薄板内筒を押して外筒シェル内に挿し込むことにより、マットのめくれ等を招くことなく外筒シェルにパーティキュレートフィルタを挿入でき、設定どおりのマットの面圧が得られる。したがって、マットの設置が簡単で、パーティキュレートフィルタの破損も防止される。
【００２９】
さらに、外筒シェルを前側シェルと後側シェルに分割して、パーティキュレートフィルタ、マットおよび薄板内筒が前側シェルと後側シェルの両方にまたがるものとすることにより、薄板内筒等を軸方向で例えば半分ずつ前側シェルと後側シェルにそれぞれ挿し込めばよいから、それぞれの挿し込み長さが短くて作業が容易となる。
【００３０】
また、前側シェルの後端と後側シェルの前端は互いに重なるようにするとともに、前側シェルの前端部および後側シェルの後端部の内周面にストッパを設けることにより、薄板内筒はその前端および後端がそれぞれストッパに当接するまで挿し込むことにより設定位置に容易、正確に設置でき、その状態で前側シェルと後側シェルを重なり部で溶接等により結合することができる。
さらに、前側シェルの後端および後側シェルの前端を大径部とし、それに続いてテーパ部とすることにより、薄板内筒の挿し込みが一層容易となる。
【００３１】
また、薄板内筒が切断部を有し、その切断線を互い違いとすることにより、排気ガスのバイパスを防止しながら、温度変化による熱膨張の差を吸収することができる。
また、薄板内筒はパーティキュレートフィルタよりも長くし、その両端をパーティキュレートフィルタの前後の端面よりも突出させることにより、簡単に薄板内筒のみを押して外筒シェルに挿し込むことができ、パーティキュレートフィルタに無用な外力を及ぼさないから、挿入時の破損が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態の組み立て手順を示す説明図である。
【図３】薄板内筒を示す斜視図である。
【図４】組み立て手順を示す説明図である。
【図５】組み立て手順を示す説明図である。
【図６】薄板内筒の変形例を示す斜視図である。
【図７】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　ケーシング
１０　　　外筒シェル
１２　　　フロントディフューザ
１３　　　入口パイプ
１５　　　リヤディフューザ
１６　　　出口パイプ
２０　　　前側シェル
３０　　　後側シェル
２１、３１　　主部
２２、３２　　テーパ部
２３、３３　　大径部
２５、３５　　フランジ
２７、３７　　ストッパ
１４、１７　　フランジ
４０　　　薄板内筒
５０　　　パーティキュレートフィルタ
５２　　　マット
４２、４２’　切断部
４４、４５　　切断線

Claims (7)

1. 外筒シェルを有するケーシング内にパーティキュレートフィルタを保持するパーティキュレートフィルタの保持構造であって、
   前記外筒シェルの内周面に接して薄板内筒を設け、
   パーティキュレートフィルタの外周面と前記薄板内筒の間に挟まれたマットの面圧によりパーティキュレートフィルタを保持することを特徴とするパーティキュレートフィルタの保持構造。
2. 前記外筒シェルが前側シェルと後側シェルに分割され、
   前記パーティキュレートフィルタ、マットおよび薄板内筒は前記前側シェルと後側シェルの両方にまたがって挿入されていることを特徴とする請求項１記載のパーティキュレートフィルタの保持構造。
3. 前記前側シェルの後端と後側シェルの前端は互いに重なって結合され、
   前記前側シェルの前端部および後側シェルの後端部のそれぞれの内周面には、ストッパが設けられ、
   前記薄板内筒の前端および後端が前記前側シェルおよび後側シェルのそれぞれのストッパに当接していることを特徴とする請求項２記載のパーティキュレートフィルタの保持構造。
4. 前記前側シェルの後端および後側シェルの前端はそれぞれの主部よりも大径の大径部とされ、該大径部と主部の間がテーパ部となっていることを特徴とする請求項２または３記載のパーティキュレートフィルタの保持構造。
5. 前記薄板内筒は切断部を有し、その切断線が互い違いとなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載のパーティキュレートフィルタの保持構造。
6. 前記薄板内筒はパーティキュレートフィルタよりも長く、その両端がパーティキュレートフィルタの前後の端面よりも突出していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載のパーティキュレートフィルタの保持構造。
7. ケーシングの外筒シェルにパーティキュレートフィルタを保持する構造の製作方法であって、
   パーティキュレートフィルタの外周面にマットを巻きつけ、
   該マットにさらに薄板内筒を被せ、
   第１のシェルに前記薄板内筒を被せたパーティキュレートフィルタとマットを所定量だけ挿入し、
   第２のシェルに前記薄板内筒を被せたパーティキュレートフィルタとマットの残部を挿入して、
   その後、前記第１のシェルと第２のシェルの合わせ部を結合して外筒シェルとすることを特徴とするパーティキュレートフィルタ保持構造の製作方法。

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