JP4639525B2

JP4639525B2 - 排気微粒子濾過装置

Info

Publication number: JP4639525B2
Application number: JP2001155535A
Authority: JP
Inventors: 敏章坂口
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: JP2002346326A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼル機関の排気ガス中のカーボンなどの排気微粒子を捕集する排気微粒子濾過装置（フィルター）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この濾過装置の性能を決めるものとして濾過体が重要であるが、この濾過体としてセラミックスからなる多孔質ハニカム成形体を使用したもの、セラミックスからなる泡状気孔体を用いたもの、更に無機質繊維からなる不織布を用いたものなどが知られている。
【０００３】
セラミックスハニカムからなる濾過体は、これをステンレス製ケースの中に挿入すれば濾過装置が完成するので、ケースへの取付け作業は簡単である上に比較的強度が大きい利点がある。しかし、この濾過装置は濾過体が高価である上に大型化には適していない。
【０００４】
一方、繊維集合体を使用した濾過体は、セラミックス繊維等の無機質繊維の不織布の両面に補強と発熱用の耐熱性金属の金網を重ね合わせ、これの断面を屈曲成形して花弁形の通気性筒状体に成形し、更にこの筒状体の両端の内面に花弁形あるいは星形に支持部を形成した金属板からなる封止部材を配置して筒状体の内面から支持すると共に一方を封止し、他方に浄化されたガスの排出口を設けている。
【０００５】
そして通気性筒状体の中間部に、花弁形で内部にガス通路となる開口を有する内部支持体を配置して筒状体の形状を保つように支持している。
【０００６】
そして前記のように内部が支持体によって支持された通気性筒状体の外面の山部に、三角形状で中央部に開口部を設けた多数個の止金具を前記支持部の取付け位置に合わせて挿入し、更にこの止金具の外端部を金属バンドで緊縛して濾過体を生成し、この濾過体をケース内に収容した構造のものが特許第２８７３９１８号公報によって提案されている。
【０００７】
前記公報の図３に描かれた濾過体に相当するものを図１０に示しているが、この濾過体２０は花弁形に成形された繊維集合体からなる通気性筒状体２１の内面に、リング部２２ａとその外径方向あるいは放射方向に花弁状に延長させた指部２２ｂからなる内部支持体２２を配置して支持している。
【０００８】
そして前記内部支持体２２上に支持され、Ｖ形に屈曲成形された通気性筒状体２１を構成している繊維集合体の外表面に、図９に示すように三角形をした外部支持体２３を配置して押圧し、更にその外表面を金属バンド２４（緊縛部材）で固縛して一体化している。
【０００９】
図９に内部支持体２２と外部支持体２３の構造の斜視図を示しているが、この内部支持体２３を濾過体の長さ方向に複数枚配置し、これらの間を連結部材２５で籠形に連結して内部支持体２２の組立体を形成する。そしてこれを花弁形に成形された繊維集合体からなる通気性筒状体２１の内部に配置し、この内部支持体２２の２本の指部２２ｂの間の空間に相当する部分に三角形の外部支持体２３、即ち止金具を配置して繊維集合体２１を押圧するようになっている。
【００１０】
【発明が解決すべき課題】
ところで、図１０に示すように通気性筒状体２１の繊維集合体は内部支持体２２と外部支持体２３との間に局部的に挟持され押圧されてその形態を保持している。
【００１１】
一方、図９に示すように外部支持体２３はＶ形片２３ａと天井片２３ｂで構成されており、このＶ形片２３ａによって繊維集合体を２本の指部２２ｂの間に押圧し、更にその指部２２ｂの先端部を天井部２３ｂの延長部ａで押圧している。
【００１２】
ところで、２つの延長部ａの間には図１１に示すように必ず間隙ｂが形成されることになり、しかもこの間隙ｂの部分には実質的に押圧力が作用しない自由な部分であることから、筒状体２１を構成する繊維集合体の一部である非押圧部２１ａが山形に突出することになる。しかも、この非押圧部２１ａは繊維集合体が急に曲げられた部分であり、Ｖ形片２３ａと天井部２３ｂの延長部ａとが交差している部分の近傍は、指部２３ｂとの間で押圧されているが、前記のように非押圧部２１ａは保持されていない開放された部分であることから、繊維が間隙ｂより突出し、そしてその繊維は折れ易く、損傷が最も激しい部分でもある。
【００１３】
また、図９に示したような三角形をした外部支持体２３を、内部支持体２２の指部２２ｂの間にそれぞれ配置した上で、図１０に示すように外周にバンド２４を掛け回して固縛して濾過体を形成するようになっている。
【００１４】
しかし、この外部支持体２３は多数のものを配置している関係でバンド掛け作業の間に、この外部支持体２３が所定の場所から外れ易く、そのために、このバンド掛け作業の際にこの外部支持体２３を所定に位置に保持した上でバンド掛け作業をしなければならず、従って、１個の微粒子濾過装置を組上げるのに複数の作業者による煩雑な作業が必要であることから組立時間が長くなり、製造コスト的にも不利な点があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の微粒子濾過装置の有する欠点を解消することを目的とするものであって、次のように構成されている。
【００１６】
１）断面を花弁状に成形された繊維集合体からなる通気性筒状体の内部に花弁形の内部支持体を配置し、この内部支持体の指部の両側面に止金具を押入して組立てた濾過体であって、前記止金具を内部支持体の指部の両側面に位置する２枚の平板部と、この平板部の外端部を連結する円弧状の連結部と、前記平板部の内端の外面に形成された抑え部で構成し、前記連結部の外表面を緊縛部材で緊縛し、前記抑え部どうしを互いに押圧させて前記内部支持体に前記通気性筒状体を支持させたことを特徴としている。
【００１７】
２）前記止金具は、前記平板部と、この平板部の両側の長手方向に配置され、繊維集合体を押圧する突条部を設けたことを特徴としている。
【００１８】
３）前記止金具は、２枚の平板部の外端部を連結する円弧状の連結部の両側に、緊縛部材を保持する角部を設けたことを特徴としている。
【００１９】
４）前記止金具は、耐熱金属板からなり、その表面に耐食性の膜を形成したことを特徴としている。
【００２０】
本発明に係る排気微粒子濾過装置は、その内部構造である濾過体の繊維集合体からなる通気性筒状体を内部支持体に固定する部材として特殊構造の止金具を使用した点に特徴がある。この止金具は、その２枚の平板部で繊維集合体の山部の両側を押圧し、この平板部の先端に形成した抑え部どうしを集合させて押圧させ、この押圧力によって平板部の間が開かないように抑制して通気性筒状体の支持を確実にしたものである。
【００２１】
また、繊維集合体の折曲げた山部に止金具を嵌合した際、抑え部どうしが弾性的に押圧し合っているので、通気性筒状体の溝部から外れることを防止して、自動車の振動に耐えることができる濾過装置を提供できるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
図８は本発明の実施の形態に係る濾過体１の断面を示しており、この濾過体１は図示しない金属製のケーシング内に装着されて濾過装置を構成し、デイ−ゼルエンジンの排気管に接続されて使用されるものである。
【００２４】
この濾過体１の主体部である繊維集合体としては、セラミックス繊維からなる不織布の両面に耐熱性金属からなる通電用金網を積層したもの、或いはセラミックス繊維からなる不織布の一面にセラミックス繊維からなる織布を重ね合わせ、この不織布の内面と織布の外面とに耐熱性金属からなる通電用金網を積層したものを濾過材料として使用する。
【００２５】
そして前記繊維集合体を所定の寸法の断面を持つ花弁形に成形して通気性筒状体２を形成し、その内部にリング部３ａと、その外周に複数本の指部３ｂを放射状に配置して花弁形に形成した内部支持体３を所定の間隔で配置し、更に前記リング部３ａの外周に形成されている溝内に金属棒からなる連結部材４を籠形に溶接することによってこの内部支持体３の組立体を構成している。また、図示していないが、前記通気性筒状体２の一端部を閉止板で閉止し、他端に浄化したガスを排出口を持つ端板を固定している。
【００２６】
前記のように構成された通気性筒状体２の山形に突出した部分であって、その内側に内部支持体３の指部３ｂが配置されている部分の両面に位置させて止金具５を差し込んでピンチ式に把持させ、内部支持体３の周囲にあたかも通気性筒状体２を張付けたような状態に組上げている。
（止金具について）
本発明において採用した止金具５について、図１の斜視図、図２の正面図、図３の側面図、図４の平面図、図５の抑え部の断面図、図６の抑え部の拡大図を参照して説明する。
【００２７】
止金具５は排気ガスの高温に耐えるだけの耐熱性のある金属板を使用してプレス加工によって形成されたもので、その表面には高温における耐食性を増すためにホーロー処理がされている。
【００２８】
この止金具５は、２枚の対向する平板部５ａの外端を連結部５ｂでＵ字形に連結し、この平板部５ａの内端（先端）に図６に示すように側面視で略三角形の抑え部５ｃをそれぞれ外向きに形成しており、全体の形状は火挟み状に形成されている。
【００２９】
平板部５ａは、内部支持体３に形成した指部３ｂに沿って位置する通気性筒状体２の外表面に当接し、これがずれないように押圧保持する部分で、前記指部３ｂより広幅で、その両側に断面円弧状の突条部５ｄが前記通気性筒状体２に対面する側に突出するように形成されている。
【００３０】
この平板部５ａの先端に一体的にこの抑え部５ｃが外向きに曲げて形成し、その中央部にくぼみ５ｅが形成して補強構造にしている。また、前記連結部５ｂの中央部の両側に外向きに角部５ｆが突出して形成してあるが、この２本の角部５ｆの間の支持面５ｇに金属バンドを配置して外れないように支持する。
（濾過体１の組立構造）図７は濾過体１の主要部を拡大して示すもので、図１０の場合と同様にリング部３ａと、その外周に放射状に形成した指部３ｂからなる内部支持体３に、断面を花弁状に形成した繊維集合体からなる通気性筒状体２を配置する。そして前記指部３ｂの両側を挟持するように止金具５を指部３ｂの先端（繊維集合体の山部）から根元部（繊維集合体の谷部）まで押込む。
【００３１】
このように止金具５を指部３ｂの根元まで押込むと、隣接する止金具５の抑え部５ｃどうしが接触し合い、押圧し合うことになり、この抑え部５ｃにより平板部５ａを指部３ｂ側に押圧し、この平板部５ａと指部３ｂとの間に繊維集合体を挟持して保持する。
【００３２】
前記組立作業においては、繊維集合体からなる通気性筒状体２を内部支持体３の表面に当てがい、内部支持体３の各指部３ｂに合わせて繊維集合体の折曲げ部を位置させて押し込んで取り敢えずこの止金具５を固定しておく。
【００３３】
次に、連結部５ｂの頂部に形成されている支持面５ｇの上に金属バンド７（あるいは金属線）を位置させて捲回し、締め上げることにより、多数の止金具５を一斉に内部支持体３の中心部に向けて加圧移動させて濾過体１を組上げることができる。
【００３４】
この平板部５ａの両側には図２〜図５に示すように、断面円弧形の突条部５ｄが形成されているので、これの表面で繊維集合体を指部３ｂに押当てながら保持する。また、２枚の平板部５ａの上端は円弧状の連結部５ｂによって連結されているので、繊維集合体の折曲げ部２ａ（図７）をこの部分の内面でほぼ均等な力で押圧することができる。この構造から、図１１の従来例に示すように外部支持体で押圧されない非押圧部２１ａを形成することがなく、この繊維集合体の破れ等を防止できる。
【００３５】
また、指部３ｂの根元部ないし谷部にある繊維集合体の折曲げ部２ｂは、２個の抑え部５ｃによって押圧される。しかし、この抑え部５ｃの先端部には空間部６あるいは加圧力の弱い部分が形成されるが、この部分は繊維集合体の密度が増加する部分であるので、濾過性能を低下させることがない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る排気微粒子濾過装置は、断面を花弁状に成形された繊維集合体からなる通気性筒状体の内部に花弁形の内部支持体を配置し、この内部支持体の指部の両側面に止金具を押入して組立てた濾過体であって、この止金具を内部支持体の指部の両側面に位置する２枚の平板部と、この平板部の外端部を連結する円弧状の連結部と、前記平板部の内端の外面に形成された抑え部で構成し、前記連結部の外表面を緊縛部材で緊縛し、前記抑え部どうしを互いに押圧させて内部支持体に通気性筒状体を支持させたことを特徴としている。
【００３７】
従って、通気性筒状体に止金具を簡単に所定位置に固定することができ、その状態で多数の止金具上に緊縛材料をかけ回して緊縛することができる。
【００３８】
また、止金具の連結部で繊維集合体の折曲げ部を押圧して保護するので、この部位に損傷を与えることがなく、濾過性能を低下させることがない。
【００３９】
また、２枚の平板部の先端に、外側面に突出するように形成した抑え部を形成しており、２個の止金具どうしの抑え部が相互に弾性的に押圧し合うので、この止金具の平板部の先端部の外方への拡開を防止でき、繊維集合体の谷部から外れることを防止でき、その結果、通気性筒状体を内部支持体に対して確実に保持させ、自動車の振動が濾過装置に作用しても、濾過性能に一切の影響を与えるような繊維集合体のズレを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】止金具の斜視図である。
【図２】止金具の正面図である。
【図３】止金具の側面図である。
【図４】止金具の平面図である。
【図５】図２における止金具のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１の止金具の先端の抑え部の正面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る濾過体の要部の側面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る濾過体の側面図である。
【図９】従来の濾過体に使用されている内部支持体と外部支持体を示す斜視図である。
【図１０】従来の濾過体の一部を示す正面図である。
【図１１】従来の濾過体における繊維集合体の保持部分の拡大図である。
【符号の説明】
１濾過体２通気性筒状体（繊維集合体）
３内部支持体３ａリング部３ｂ指部４連結部材
５止金具５ａ平板部５ｂ連結部５ｃ抑え部
５ｄ突条部５ｅくぼみ５ｆ角部５ｇ緊縛部材支持面
６空間部７金属バンド（緊縛材料）

Claims

断面を花弁状に成形された繊維集合体からなる通気性筒状体の内部に花弁形の内部支持体を配置し、この内部支持体の指部の両側面に止金具を押入して組立てた濾過体であって、前記止金具を内部支持体の指部の両側面に位置する２枚の平板部と、この平板部の外端部を連結する円弧状の連結部と、前記平板部の内端の外面に形成された抑え部で構成し、前記連結部の外表面を緊縛部材で緊縛し、前記抑え部どうしを互いに押圧させて前記内部支持体に前記通気性筒状体を支持させた排気微粒子濾過装置。
前記止金具は、前記平板部と、この平板部の両側の長手方向に配置され、繊維集合体を押圧する突条部を設けてなる請求項１記載の排気微粒子濾過装置。
前記止金具は、２枚の平板部の外端部を連結する円弧状の連結部の両側に、緊縛部材を保持する角部を設けてある請求項１記載の排気微粒子濾過装置。
前記止金具は、耐熱金属板からなり、その表面に耐食性の膜を形成した請求項１記載の排気微粒子濾過装置。