JP2006329108A - 排ガス浄化フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】ウォールフロー型のパティキュレートフィルタにおいて、パティキュレートの捕集性能を高性能にすること、及び圧力損失の減少特にパティキュレート捕集時の圧力損失の減少を図ることを目的とするものである。
【解決手段】ハニカム構造の多孔質薄壁８により形成された入口側が目封じされた流路６と出口側が目封じされた流路６とを備え、入口側が目封じされていない流路６から流入して多孔質薄壁８を流通した排出ガスは、出口側が目封じされていない流路６を経て排出されるようにしたパティキュレートフィルタにおいて、多孔質薄壁８を波型に形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は排ガス浄化フィルタに関する。

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ＳＯＦ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４に示す如く、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出された排出ガス３が流通する排気管４の中途部に、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ５を装備することが行なわれている。

このパティキュレートフィルタ５はウォールフローハニカム型で、特許文献１に開示されているものを図５に示すと、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６の入口は交互にセラミックプラグ７により目封じされ、入口が目封じされていない流路６については、その出口がセラミックプラグ７により目封じされるようになっており、各流路６を区画する多孔質薄壁８を流通した排出ガス３のみが下流側へ排出されるようにしてある。

而して、パティキュレートはパティキュレートフィルタ５における多孔質薄壁８の内側表面に捕集され、排気温度の高い運転領域にて自己燃焼して除去されるか、或いは、必要に応じて装備された排気昇温手段による助勢を受けて燃焼除去されることになる。
特開２００３−１５５９１５号公報

上記パティキュレートフィルタ５では、多孔質薄壁８におけるパティキュレート捕集性能の向上、及び小型化、すなわち、パティキュレート未捕集時及びパティキュレート捕集時における排出ガス３の多孔質薄壁８に対する通気抵抗（圧力損失）の減少に関し、既に限界近くまで研究がなされ一応の成果のもとに製品化されている。

しかし、ディーゼル車の更なる低公害化のためには、ＮＯｘ後処理装置も併せて装備する必要があり、一方、車両では後処理装置搭載のためのスペースは限られていることなどから、パティキュレートフィルタ５の一層の小型化の必要性が高まっている。

本発明は、上述の実情に鑑み、ウォールフローハニカム型のパティキュレートフィルタにおいて、パティキュレートの捕集性能を高性能にすること、及び圧力損失の減少特にパティキュレート捕集時の圧力損失の減少を図ることを目的とするものである。

請求項１の発明は、ハニカム構造の多孔質壁により形成されて入口側が目封じされた流路と出口側が目封じされた流路とを備え、入口側が目封じされていない流路から流入して多孔質壁を流通した排出ガスは、出口側が目封じされていない流路を経て排出されるようにした排ガス浄化フィルタにおいて、前記多孔質壁を波型又は／及び凹凸形状に形成したものである。

請求項２の排ガス浄化フィルタの多孔質壁は、コージライト製であり、請求項３の排ガス浄化フィルタの多孔質壁は、ＳｉＣ製であり、請求項４の排ガス浄化フィルタの多孔質壁はチタン酸アルミ製であり、請求項５の排ガス浄化フィルタにおいては、排出ガスは内燃機関からの排出ガスである。

本発明の請求項１〜５記載の排ガス浄化フィルタによれば、下記のごとき種々の優れた効果を奏し得る。
Ｉ）多孔質壁を波型とすることにより、排ガス浄化フィルタの体積を大きくすることなく、濾過面積を増加することができ、多孔質壁の単位面積当たりのガス流量を減少させることができる。
ＩＩ）パティキュレートの捕集量が、波型を設けない多孔質壁と同一の場合、波型を設けた多孔質壁では、捕集されたパティキュレートの堆積層の厚さを薄くすることができるため、圧力損失の低減が可能となる。
ＩＩＩ）多孔質壁の単位面積に対するガス流量の減少により、ガス流速も低下するため、この点からもパティキュレートの捕集性能が向上すると共に、圧力損失も減少する。
ＩＶ）多孔質壁に波型を設けてあるため、熱応力を緩和することができ、その結果、多孔質壁に亀裂が発生することを有効に防止することができ、排ガス浄化フィルタの耐久信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であり、図中、図４、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図５に示す従来のものと略同様である。

而して、本図示例の特徴とするところは、図３に拡大して示すように、多孔質薄壁８を波型とした点である。波型は図示例ではパティキュレートフィルタ５の径方向に形成してあるが、軸心方向に形成しても良い。

本図示例においては、ディーゼルエンジン１から排出された排出ガス３中のパティキュレートのパティキュレートフィルタ５における捕集、燃焼除去は図４、図５に示す従来の場合と同様に行なわれる。而して、本図示例のように、多孔質薄壁８を波型とすることにより、パティキュレートフィルタ５の体積を大きくすることなく、濾過面積を増加することができ、多孔質薄壁８の単位面積当たりのガス流量を減少させることができる。

又、パティキュレートフィルタ５におけるパティキュレートの捕集量が、多孔質薄壁８に波型を設ける場合と設けない場合で同一とすると、波型を設けた多孔質薄壁８では、捕集されたパティキュレートの堆積層の厚さを薄くすることができるため、圧力損失の低減が可能となり、更に、多孔質薄壁８の単位面積に対するガス流量の減少により、ガス流速も低下するため、この点からもパティキュレートの捕集性能が向上すると共に、圧力損失も減少する。

更に又、多孔質薄壁８に波型がない場合には、多量のパティキュレートが内部で局所的に急激な燃焼を行なうと、多孔質薄壁８に大きな熱応力が発生して当該多孔質薄壁８に亀裂が生じる虞があるが、本図示例のように、多孔質薄壁８に波型を設けると、多孔質薄壁８の波型方向への延び代が大きいため、波型方向への熱応力を緩和することができ、その結果、多孔質薄壁８に亀裂が発生することを有効に防止することができる。従って、パティキュレートフィルタ５の耐久信頼性が向上する。

本図示例のパティキュレートフィルタ５は以下の場合に適用する。
Ｉ）コージライト製の一体型パティキュレートフィルタに適用する。製作は押し出し成形により行なう。波型の形状、ピッチは成形時の金型の形状、圧力、バインダの種類の調整により行なうことができる。コストの上昇は少ない。
ＩＩ）ＳｉＣ製の分割型パティキュレートフィルタに適用する。製作はＩ）の場合と同様にして行なうことができる。コストの上昇も少ない。
ＩＩＩ）チタン酸アルミ製の一体型パティキュレートフィルタに適用する。製作はＩ）の場合と同様にして行なうことができる。波型の形状、ピッチは成形時の金型の形状、圧力、バインダの種類の調整により行なうことができる。コストの上昇も少ない。

なお、本発明の排ガス浄化フィルタにおいては、多孔質薄壁を波型にする場合について説明したが、波型に限らず凹凸形状ならどのような形状にしても実施できること、波型と他の凹凸形状を組合せても実施可能なこと、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。

本発明の排ガス浄化フィルタの一例の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。 図２のＩＩＩ部拡大図である。 排ガス浄化フィルタとしてパティキュレートフィルタを備えたエンジン排ガス系統の一例の概略図である。 従来のパティキュレートフィルタの断面図である。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
３ 排出ガス
５ パティキュレートフィルタ（排ガス浄化フィルタ）
６ 流路
８ 多孔質薄壁（多孔質壁）

Claims (5)

1. ハニカム構造の多孔質壁により形成されて入口側が目封じされた流路と出口側が目封じされた流路とを備え、入口側が目封じされていない流路から流入して多孔質壁を流通した排出ガスは、出口側が目封じされていない流路を経て排出されるようにした排ガス浄化フィルタにおいて、前記多孔質壁を波型又は／及び凹凸形状に形成したことを特徴とする排ガス浄化フィルタ。
2. 多孔質壁は、コージライト製である請求項１記載の排ガス浄化フィルタ。
3. 多孔質壁は、ＳｉＣ製である請求項１記載の排ガス浄化フィルタ。
4. 多孔質壁は、チタン酸アルミ製である請求項１記載の排ガス浄化フィルタ。
5. 排出ガスは内燃機関からの排出ガスである請求項１乃至４の何れかに記載の排ガス浄化フィルタ。

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