JP3331920B2 - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
スに含まれるパティキュレートをパティキュレートフィ
ルタで捕集する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の内燃機関、特にディーゼルエ
ンジンから排出される排気ガス中には、カーボンを主成
分とするパティキュレート（排気微粒子）が含まれてい
る。そこで、ディーゼルエンジンを搭載した自動車で
は、ディーゼルエンジンの排気管（排気経路）に、セラ
ミック製の柱状のパティキュレートフィルタ（以下、単
にフィルタという）を有する排気ガス浄化装置を設け
て、フィルタで排気ガス中のパティキュレートを捕集す
ることが行われている。

【０００３】ところで、フィルタは、捕集されたパティ
キュレートが堆積して増えると、通気性が次第に損なわ
れる。そのため、フィルタは再生が求められる。そこ
で、パティキュレートの捕集を継続しつつ、フィルタの
再生が行えるよう、共通のケース内に一対（２つ）のフ
ィルタを収容させる排気ガス浄化装置が提案されてい
る。

【０００４】こうした排気ガス浄化装置には、特公平３
−８０９６２号公報にも示されるように上流側と下流側
とに分割可能なケースを用い、この分割されたケース部
の分割開口部の一方にケース内部を入口室と出口室とに
区画する仕切壁（仕切板）を装着し、この仕切壁に形成
されたフィルタ装着用の一対の開口にそれぞれフィルタ
を据え付けて、各フィルタをケースに収容させる構造が
用いられている。

【０００５】具体的には、ケースは、各ケース部の外周
縁に形成されたケースフランジを介して、ケース部の開
口端相互をボルト締めして接合する構造が用いられる。
またフィルタの据付構造には、各フィルタの外周部にフ
ィルタフランジを装着し、ケース接合用のボルトとは別
のボルトで、各フィルタ装着用の開口周縁部にフィルタ
フランジの各部を締結して、各フィルタを仕切壁に固定
する構造が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、排気ガス浄
化装置も、他の装置と同様、小型／軽量化が求められ
る。特に排気ガス浄化装置はスペースの制約が多い自動
車の排気管の途中に据え付けられるので、その要望は高
い。

【０００７】ところが、上記のようにケース部の接合と
フィルタの固定とを締結手段である別々のボルトで行う
構造は、ケースの周壁とフィルタとの間にフィルタ固定
用ボルトを配置するためのスペースが必要なので、ケー
スが大型化、すなわち装置が大型化になる問題がある。

【０００８】しかも、ケース部の接合のためのボルト
と、フィルタを固定するためのボルトとはそれぞれ別々
であるために、締結する箇所がかなり多く、そのため多
数のボルトが必要となっていた。

【０００９】このため、こうした点の改善が求められて
いる。本発明は上記事情に着目してなされたもので、そ
の目的とするところは、小型／軽量化が実現できる内燃
機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の排気ガス浄化装置では、一対のフィ
ルタに装着されたフィルタフランジを、分割したケース
部の外周側では第１の締結手段でケース部の両ケースフ
ランジに共締めして固定、仕切板の開口間では第２の締
結手段で仕切板に固定する構造を採用した。

【００１１】この構造により、ケース部を接合する締結
が、そのままフィルタを固定する締結となる、すなわち
ケース部の接合とフィルタの固定との締結手段が共用さ
れるので、各フィルタは、ケース部の周壁とフィルタと
の間に、別途、固定用のスペースを必要とせずに、仕切
板に固定される。しかも、ボルトなどの締結手段の数量
も低減される。

【００１２】また仕切板の開口間に配置されるフィルタ
フランジの部分、すなわちケースフランジでは挟持でき
ない箇所だけは、別の締結手段で仕切板に固定されるの
で、当該箇所でのシール性も十分に確保される。むろ
ん、開口間のスペースを利用してフィルタフランジを締
結するので、ケースの大型化を招くこともない。

【００１３】これにより、一対のフィルタを内蔵した排
気ガス浄化装置の小型／軽量化が図れる。請求項２に記
載の排気ガス浄化装置は、上流側ケース部に仕切板を装
着し、同仕切板に接合される隔壁によって入口室を各フ
ィルタ毎の室に分割するというフィルタの交互再生が可
能なケース構造とし、このケース構造をなす上流側ケー
ス部の周壁とこれと近接した隔壁の端部とがなす角隅部
に第２の締結手段を配置するという構造を採用した。

【００１４】この構造により、上流側ケース部と隔壁と
によって高い剛性がもたらせられる仕切板の板面部分に
フィルタフランジが締結されるので、フィルタフランジ
が強固に固定されるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図３に
示す一実施形態にもとづいて説明する。図１（ａ），
（ｂ）は、内燃機関、例えば自動車（車両）に搭載され
たディーゼルエンジン（図示しない）からの延びる排気
管１（内燃機関の排気経路に相当）の途中に介装された
排気ガス浄化装置２の平断面図および正断面図を示し、
図２は同排気ガス浄化装置２の外観を示し、図３は同排
気ガス浄化装置２の一部を分解した図を示している。

【００１６】この排気ガス浄化装置２は、共通のケース
内に一対（２個：複数）の円筒形のパティキュレートフ
ィルタ４ａ，４ｂ（以下、単にフィルタ４ａ，４ｂとい
う）を並列に収容させて、１つのユニットに構成してあ
る。

【００１７】この排気ガス浄化装置２の構造を説明すれ
ば、図中５は例えば長円の筒形に形成された収容ケース
（ケースに相当）である。この収容ケース５には、例え
ば図２および図３に示されるように上流側と下流側とで
分割された上流側ケース部５ａと下流側ケース部５ｂと
を接合した構造が採用してある。

【００１８】具体的には、上流側ケース部５ａおよび下
流側ケース部５ｂは、一対の長円筒状の胴部分６ａ，６
ｂの一方の開口部の外周縁（分割開口部の外周縁に相
当）にそれぞれケースフランジ７が取着され、他方の開
口部に楕円形の端壁８がそれぞれ取着されて構成されて
いる。そして、各ケース部５ａ，５ｂの分割端にあるケ
ースフランジ７、７の複数箇所が、第１の締結手段、例
えばボルトナット９で締結されて、長円筒形のケース構
造をなしている。但し、７ａはケースフランジ７，７に
形成したケース固定のためのボルト挿通孔を示す（図３
のみに図示）。

【００１９】なお、上流側ケース５ａの端壁中央部に
は、排気管１のエンジン側へ向かう排気管部分１ａに連
通する流入口１０が形成され、下流側ケース５ｂの端壁
中央部には、排気管１の排気口（図示しない）へ向かう
排気管部分１ｂに連通する流出口１１が形成してある。

【００２０】また収容ケース５の内部は、胴部分６ａ，
６ｂのいずれか一方に設けた仕切板、例えば上流側の胴
部分６ａにあるケースフランジ７から連続して該胴部分
６ａの開口を塞ぐように形成された長円形の仕切板１２
によって、入口室１３と出口室１４とに区画されてい
る。

【００２１】さらにこの区画された入口室１３は、仕切
板１２の中央部分と接合されて流入口１０の中央部分へ
延びる仕切壁１５（隔壁）で並行に２分割されている。
そして、仕切壁１５の延出端は、流入口１０に取着した
取付板１６の中央に接合され、入口室１３をフィルタ毎
の室１３ａ，１３ｂに区画している。なお、取付板１６
には、室１３ａ，１３ｂ毎に流入口１０から排気ガスを
導入させる排気ガス導入管１７が接続してある。

【００２２】仕切板１２には、室１３ａ，１３ｂ毎に開
口する一対のフィルタ装着用の円形な開口１８が形成さ
れている（図３のみに図示）。そして、これら開口１８
毎に、一対のフィルタ４ａ，４ｂ（例えばセラミック等
の多孔質部材からなる隔壁を備えた円筒形のハニカムフ
ィルタから構成される）が並行に据え付けられている。

【００２３】フィルタ４ａ，４ｂの据え付けには、いず
れもフィルタ外周部にフィルタフランジ１９ａ，１９ｂ
を取着しておき、これらフィルタフランジ１９ａ，１９
ｂを仕切板１２に重ね合わせて固定し、各フィルタ４
ａ，４ｂの端部を一対の各開口１８から突き出す構造が
用いられている。

【００２４】このフィルタフランジ１９ａ，１９ｂを固
定する構造に本発明が適用されている。すなわち、フィ
ルタフランジ１９ａ，１９ｂの外形は、いずれも例えば
図３に示されるように開口１８，１８間へ向く側が角
形、残りのケース外周側がケースフランジ７と同じ外形
の円形をなす、ケースフランジ７のそれぞれ片側とほぼ
同じ形状に形成してある。２０はそのフィルタフランジ
１９ａ，１９ｂの角形部分、２１は同じく円形部分をそ
れぞれ示している（図３のみに図示）。

【００２５】そして、各フィルタフランジ１９ａ，１９
ｂの円形部分２１は、上流／下流側ケース部５ａ，５ｂ
の各ケースフランジ７，７間に挟み込まれ、両ケース部
５ａ，５ｂを締結するボルトナット９で、両ケースフラ
ンジ７，７に共締めしてある（挟持）。なお、２１ａは
フィルタフランジ１９ａ，１９ｂに形成された共締め用
のボルト挿通孔を示す（図３のみに図示）。

【００２６】またケースフランジ７，７で挟持できない
各フィルタフランジ１９ａ，１９ｂの角形部分２０だけ
は、第２の締結手段、例えば別なボルトナット２２で、
仕切板１２の開口１８，１８間の板面部分に締結してあ
る。

【００２７】特にこの角形部分２０は、ボルトナット２
２で、図３中の破線で示されるように上流側ケース部５
ａの周壁とこれと近接した仕切壁１２の端部とがなす仕
切板１２の角隅部（角形の板面部分）１２ａに対し締結
してある。このため、それぞれ角隅部１２ａとこの角隅
部１２ａに重なる角形部分２０の両側には専用のボルト
挿通孔２０ａが形成してある。

【００２８】なお、図１中において、２３は各フィルタ
４ａ，４ｂの上流側に据え付けられたフィルタ４ａ，４
ｂを再生（交互再生）するために加熱する電気ヒータ
（加熱手段）、２４は各電気ヒータ２３の上流側に据え
付けられた熱反射板、２５は流入口１０と排気管部分１
ａとの間に介装され、排気ガス導入管１７に対する排気
ガスの導入制御ならびに再生ガス（排気ガスの一部）を
再生側の排気ガス導入管１７へ供給する制御を行うバル
ブユニットを示す。

【００２９】こうしたフィルタ４ａ，４ｂのフィルタフ
ランジ１９ａ，１９ｂを、ケース部５ａ，５ｂの外周側
ではケース部同士を結合するボルトナット９で両ケース
フランジ７に共締めして固定し、開口１８，１８間では
ボルトナット２２で仕切板１２に固定する構造だと、上
／下流側ケース部５ａ，５ｂを結合する締結が、そのま
まフィルタ４ａ，４ｂを固定する締結となる。

【００３０】この締結構造により、高いシール性を確保
しつつ、装置の小型／軽量化が図れる。すなわち、共通
のボルトナット９（第１の締結手段）で、上／下流側ケ
ース部５ａ，５ｂとフィルタ４ａ，４ｂの固定とが行わ
れるので、各フィルタ４ａ，４ｂは、上／下流側ケース
部５ａ，５ｂの周壁とフィルタ４ａ，４ｂとの間に、別
途、固定用のスペースを必要とせずに、仕切板１２に固
定にできる。しかも、使用するボルトナット９の数量は
削減される。

【００３１】そのうえ、仕切板１２の開口１８，１８間
に配置されるフィルタフランジ１９ａ，１９ｂの角形部
分２０、すなわち両方のケースフランジ７では挟持でき
ない箇所だけは、別のボルトナット２２（第２の締結手
段）で仕切板１２に固定されるので、当該箇所でのシー
ル性も十分に確保できる。しかも、新たにボルトナット
を配置するスペースを確保せずにすむ開口１８，１８間
のスペースにボルトナット２２を配置して、同スペース
を有効に利用して、フィルタフランジ１９ａ，１９ｂを
締結するので、収容ケース５の大型化を招くこともな
い。

【００３２】それ故、シール性に優れ、小型／軽量化に
優れた排気ガス浄化装置２が提供できる。しかも、入口
室１３を仕切壁１５でフィルタ毎の室１３ａ，１３ｂに
分割するというフィルタ４ａ，４ｂの交互再生が可能な
構造を利用して、上流側ケース部５ａの周壁とこれと近
接した仕切壁１５の端部とがなす仕切板１２の角隅部１
２ａに、フィルタフランジ１９ａ，１９ｂの角形部分２
０をボルトナット２２で締結させてあるので、各フィル
タ４ａ，４ｂを高い支持強度で固定できる。

【００３３】これは、上流側ケース部５ａの周壁とこれ
と近接した仕切壁１５の端部とがなす仕切板１２の角隅
部１２ａは、上流側ケース部５ａと仕切壁１５とによっ
て高い剛性がもたらせられる部分であり、同部分にフィ
ルタフランジ１９ａ，１９ｂの角形部分２０が締結され
ることによって、フィルタフランジ１９ａ，１９ｂが強
固に固定できるからである。

【００３４】なお、上述した実施形態は、上流側ケース
部に仕切板を装着した例を揚げたが、下流側ケース部に
仕切板を装着したときでも同じ効果を奏することはいう
までもない。また上述した実施形態では、第１の締結手
段、第２の締結手段としてボルトナットを用いたが、そ
れ以外の締結手段を用いても構わない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、別途、固定用のスペースを必要とせず、さ
らには必要最小限の締結手段の数量で、高いシール性を
確保しつつ、仕切板にフィルタのフィルタフランジを固
定することができる。

【００３６】したがって、シール性に優れ、小型／軽量
化に優れた排気ガス浄化装置が実現できる。請求項２に
記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加
え、フィルタフランジの開口間側は、上流側ケース部と
隔壁とによって高い剛性がもたらせられる仕切板の板面
部分に締結されるので、フィルタフランジを高い支持剛
性で固定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態の排気ガス浄化
装置の構造を示す側断面図。（ｂ）は、図１（ａ）中の
Ａ〜Ａ線に沿う排気ガス浄化装置の平断面図。

【図２】同排気ガス浄化装置の外観を示す斜視図。

【図３】同排気ガス浄化装置のフィルタフランジの取付
構造を説明するための一部分解した斜視図。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジンの排気管（排気経路） ２…排気ガス浄化装置 ４ａ，４ｂ…パティキュレートフィルタ ５…収容ケース（ケース） ５ａ…上流側ケース部 ５ｂ…下流側ケース部 ７…ケースフランジ ９…ボルトナット（第１の締結手段） １２…仕切板 １３…入口室 １４…出口室 １５…仕切壁（隔壁） １８…開口 １９ａ，１９ｂ…フィルタフランジ ２２…ボルトナット（第２の締結手段）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−79209（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−222920（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−294311（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−13950（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−177540（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−80962（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気経路にケースが介装さ
   れ、このケース内に一対のパティキュレートフィルタが
   並列に収容されてなる内燃機関の排気ガス浄化装置にお
   いて、 前記ケースは、上記排気経路の上／下流につながる上流
   側ケース部と下流側ケース部とに分割して構成されると
   共に、一方のケース部の分割開口部には上記ケース内を
   入口室と出口室とに区画する仕切板が装着され、かつ該
   仕切板には上記各パティキュレートフィルタを装着する
   ための一対の開口が形成されてなり、 上記各ケース部の分割開口部の外周縁にはそれぞれケー
   スフランジが形成され、 上記各フィルタの外周側にはフィルタフランジが形成さ
   れ、 上記フィルタフランジが、上記両ケース部の外周側では
   上記各ケースフランジ間に挟持されるようにして第１の
   締結手段により上記両ケースフランジと共締め固定さ
   れ、上記一対の開口の間では第２の締結手段により上記
   仕切板に締結固定されることを特徴とする内燃機関の排
   気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 上記仕切板が上記上流側ケース部に装着
   され、 上記上流側ケース部には、上記入口室を各フィルタ毎の
   室に分割して上記仕切板に接合される隔壁が設けられ、 上記一対の開口の間で上記フィルタフランジを締結固定
   する第２の締結手段が、上記上流側ケース部の周壁とこ
   れと近接した上記隔壁の端部とがなす角隅部に配置され
   ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガ
   ス浄化装置。