JP2008280864A

JP2008280864A - 排ガスフィルタ装置

Info

Publication number: JP2008280864A
Application number: JP2007123606A
Authority: JP
Inventors: Masuo Hiraiwa; 益夫平岩; Masashi Ikeda; 誠志池田
Original assignee: NICHIDAI FILTER CORP
Current assignee: NICHIDAI FILTER CORP
Priority date: 2007-05-08
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2008-11-20

Abstract

【課題】貫流効率の高い開放型の構成では、貫流に混じって繊維板を通過しない排気粒子も多く存在し、効率的に有害物質の除去ができないという課題を解決する。
【解決手段】排ガスフィルタ装置１は、排ガスの流入出方向と直交する方向に凹凸部（凹部５ａ、凸部５ｂ）を形成した転向部材５の表裏に、平板状のろ材でなるろ過部材４を設けて積層し、かつ該転向部材５の流入及び流出部位に流路を変更するための突部５Ａを形成すると共に、該転向部材５をろ材で構成した。
【効果】転向部材をろ材で構成したことで、流路を突部により転向することができると共に、該突部を含む転向部材自体によってもろ過できるからろ過面積と通気面積が格段に広くなり、貫流効率は低下することはなく、かつ排気粒子の捕捉効率が格段に向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気粒子を確実に捕捉することができる排ガスフィルタ装置に関する。

ディーゼルエンジンは、昨今においてはいわゆるＣＯ₂ 排出量規制の排ガス規制により、また、排ガスを浄化する技術が進み、しだいに再度、普及する傾向にある。前記排ガスの浄化については、大きく２つの手法が知られている。１つは、ガス成分そのもの、すなわち窒素酸化物を触媒を用いて環境上悪影響をおよぼす可能性の低い物質に反応させて浄化する手法であり、もう１つは、特に例えば煤などといった排気粒子を捕捉して浄化する手法である。

本願で特に主題とする排気粒子を捕捉して浄化する手法においては、例えば以下の排ガスフィルタ装置が知られている。
特表２００６−５０８７８８号公報

特許文献１の排ガスフィルタ装置は、繊維板間に、排ガスが軸方向に流通（以下、貫流という）する通路を確保するために波状などの凹凸が形成された金属箔を介在させ、この金属箔に複数の開口を形成した構成である。

特許文献１の構成は、該特許文献１に記載されるように、流れ盲通路を有さない開放形の構成、すなわち、排ガスの貫流を転向して繊維板を通過するように金属箔に開口を形成した構成である。

しかしながら、特許文献１の構成では、上記したように開放型の構成であって、金属箔は貫流を転向するための構成であるため、該金属箔は排気粒子の除去のためには一切作用しないから、貫流効率は高いものの、この貫流に混じって繊維板を通過しないまま排ガスフィルタ装置から出力される排気粒子も多く存在する、という問題がある。

本発明が解決しようとする問題点は、特許文献１の構成では、貫流に混じって捕捉されない排気粒子も排出され、効率的に有害物質の除去ができないという点である。

上記問題を解決するために、本発明は、排ガスの流入出方向と直交する方向に凹凸部を形成した転向部材の表裏に、平板状のろ材でなるろ過部材を設けて積層し、かつ該転向部材の流入及び流出部位に流路を変更するための突部を形成すると共に、該転向部材をろ材で構成することとした。

本発明に係る排ガスフィルタ装置は、転向部材の流入及び流出部位に流路を変更する突部が形成されると共に転向部材とろ過部材とを共にろ材で構成しているから、排ガスが転向部材の凹凸及び突部に衝突しても該転向部材により排気粒子を捕捉でき、また、貫流が転向されて衝突したろ過部材でも排気粒子が捕捉されるから、排気粒子が確実に捕捉できる。

そして、本発明に係る排ガスフィルタ装置は、転向部材により貫流通路を完全に遮断することとなるが、上記したとおり、転向部材もまたろ材で構成されているため、排気粒子を捕捉して排ガス自体は（ろ過部材を含め全方位的に）通気可能であるから、貫流効率が著しく低下することもない。また、転向部材とろ過部材とを積層しているだけなので、全体形状を形成しやすく、製作も容易でかつコストの低減化を図ることができる。

本発明は、図１〜図４に示す形態により実施可能である。図１は、本発明の排ガスフィルタ装置の全体構成を示す。図２は、転向部材とろ過部材との積層状態を示す。図３は排ガスの流通経路を示す。図４は、転向部材の詳細を示す。

本発明の排ガスフィルタ装置１は、次の構成とされる。２は、例えば本形態では円筒状とされた金属製のケースである。３は、ケース内周面に設けられ、後述のろ過部材４と転向部材５の積層体をケース２内で保持するためのスペーサである。なお、ケース２は、本形態では円筒状としたが、これに限らず、本発明の排ガスフィルタ装置１はろ過部材４と転向部材５とを積層しているので、例えば四角状でも、楕円状でも、利用状況に応じた形状で容易に製作できる。

このスペーサ３は、例えば４０〜８０μｍの金属繊維をそのままケース２の内周面に貼設しており、前記機能のほか、ろ過部材４と転向部材５の積層体とケース２の内周面との間から通気しようとする排ガスの排気粒子を捕捉するフィルタとしての機能をも兼ねている。

４は、例えば単位面積あたりの質量が９００〜１５００ｇ／ｍ² で板厚が０．５〜１．０ｍｍのとき、空隙率が６０〜８０％となる例えば４０〜８０μｍの金属繊維径を、位相が互い違いのランダムに配置された状態で焼結したものである。この数値条件は、後述の転向部材５も同様とされる。また、本形態においては、ろ過部材４及び転向部材５は、各々の表裏面に例えばプラチナを被覆して、触媒効果を担持させている。

上記数値条件の特に質量割合と板厚は、排ガスフィルタ装置１が適用される例えばディーゼルエンジンの排気量に応じて適宜変更されるが、空隙率が６０％より低いと、単位面積あたりの排気粒子の捕捉効果は向上するが、通気効率が悪化して、排ガスフィルタ装置１全体としての排気粒子の捕捉効率が低下し、一方、空隙率が８０％より高いと、通気効率が向上するが、微細な排気粒子の捕捉が困難になり、排ガスフィルタ装置１全体としての排気粒子の捕捉効率が低下する。

また、金属繊維径が４０μｍより細いと、質量割合と板厚の条件内において、空隙率６０％より低くなる可能性があり、一方金属繊維径が８０μｍより太いと、質量割合と板厚の条件内において、空隙率８０％より高くなる可能性がある。

５は、上記ろ過部材と同様の条件のろ材でなる転向部材である。この転向部材５は、排ガスの貫流方向と直交する方向に連続状に凹部５ａ及び凸部５ｂが形成されると共に、流入及び流出部位において流路を変更するための突部５Ａを形成している。

本形態においては、突部５Ａは、流入出部位に例えばそれぞれ箇所形成されている。そして、例えば流入部位における突部５Ａは、図４（ａ）に示すように凸部５ｂを凹状とするように（裏面側から見れば凹部５ａを凸状とするように）形成している。また、例えば流出部位における突部５Ａは、図４（ｂ）に示すように凹部５ａを凸状とするように（裏面側から見れば凸部５ｂを凹状とするように）、流入部位と流出部位において表裏互い違いに形成している。

そして、転向部材５は、図２に示すようにその表裏にろ過部材４が積層され、つまり、排ガスフィルタ装置１においては、図１に示すようにろ過部材４、転向部材５、の順に多層状に積層されている。

上記構成の排ガスフィルタ装置１は、図３に示すように、流入部位により突部５Ａに衝突せずに通気した排ガス、つまり図４（ａ）で言う凹部５ａを通過する排ガスは、図４（ｂ）で言う流出部位における突部５Ａに衝突してろ過され、貫流方向で必ず一度突部５Ａに衝突することとなり、流路が転向されるか、この突部５Ａでろ過されるか、いずれかとなる。なお、図３において、表面側を流れる排ガスは実線で、裏面側を流れる排ガスは破線で示している。

突部５Ａでろ過された場合は目的は排気粒子の捕捉の達成され、かつ通気することとなるから問題はなく、仮に突部５Ａに目詰まりを生じて流路が転向されるだけとなった場合は、流路が転向された先において、例えば転向部材５の他の部位（凸部５ｂや表裏を流通するなど）や、例えばろ過部材４の表裏を流通することでろ過されるから、貫流効率の著しい低下の要因となることはなく、かつ排気粒子の捕捉は確実に行われる。

このように、本発明の排ガスフィルタ装置１は、転向部材５をもろ材で構成することで、特許文献１のように開口を形成する必要なく流路を突部５Ａにより転向することができると共に、開口を省略してなお突部５Ａを含めた転向部材５自体によってもろ過できるからろ過面積と通気面積も格段に広くなり、貫流効率はほとんど低下することはなく、かつ排気粒子の捕捉効率は格段に向上する。

また、本発明の排ガスフィルタ装置１は、触媒効果を担持させた場合には、ろ過部材４と転向部材５の、ろ過面積（つまり通気可能面積）全域による触媒反応が期待できるから、排気粒子の捕捉効率だけでなく、触媒反応効率も向上する。

なお、以上に説明した本発明の排ガスフィルタ装置１は、ケース２の形状は円筒に限定されない他、例えば、スペーサ３、ろ過部材４、転向部材５を構成する繊維材料も上記に限定されない。上記形態では、触媒機能を担持させることや、熱による破損を考慮して金属繊維を採用し、金属繊維を採用した場合においては４０〜８０μｍの条件が最良である旨記載したが、触媒機能が不要であったり熱による破損が気にならない条件下であれば、繊維径が４０μｍより細い通常の（金属ではない）繊維材料を採用してもよく、この場合であっても、排気粒子の捕捉が確実に行える。

本発明の排ガスフィルタ装置の全体構成を示し、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）は（ａ）部分拡大図、である。転向部材とろ過部材との積層状態を示す斜視図である。転向部材における排ガスの流通経路を示す図である。転向部材の詳細を示し、（ａ）は流入部位を、（ｂ）は（ａ）と同じ面における流出部位を、各々示す図である。

符号の説明

１排ガスフィルタ装置
２ケース
３スペーサ
４ろ過部材
５転向部材
５Ａ突部
５ａ凹部
５ｂ凸部

Claims

エンジンの排ガスの有害成分を除去するための排ガスフィルタ装置であって、排ガスの流入出方向と直交する方向に凹凸部を形成した転向部材の表裏に、平板状のろ材でなるろ過部材を設けて積層し、かつ該転向部材の流入及び流出部位に流路を変更するための突部を形成すると共に、該転向部材をろ材で構成したことを特徴とする排ガスフィルタ装置。
転向部材における突部が、流入部位と流出部位において表裏互い違いに形成されていることを特徴とする請求項１記載の排ガスフィルタ装置。
転向部材、ろ過部材、の一方又は両方に、触媒を被覆したことを特徴とする請求項１又は２記載の排ガスフィルタ装置。