JP6619467B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。

従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置は、柱状のハニカム担体を筒状のケースに収容した構造を有する。ハニカム担体は、自己の外周面とケース内面との間に圧縮状態で介挿されたマットによってケース内に保持される。円筒形ケースを周方向に分割した各半体を接合する構成のものとし、接合部に変形可能な機構を設けて、ハニカム担体及び各半体の寸法公差を吸収できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−４７０４６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、２つの半体を合わせて接合するときに接合部分がマットを噛み込んでしまい、接合部位からはみ出してしまうおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、基材を収容するケースの半体を合わせるときに半体の接合部でマットを噛み込んでしまうおそれがない排気浄化装置を提供することを目的とする。

（１）排気ガス処理触媒を担持した柱状の基材（例えば、後述するハニカム担体１０）と、前記基材の外周面に巻かれたマット（例えば、後述するマット３０）と、前記マットを圧縮した状態で前記基材を保持するケース（例えば、後述するケース２０）とを有する排気浄化装置（例えば、後述する排気浄化装置１）であって、前記ケースは、前記基材の径方向に第１半体（例えば、後述する第１半体２１）と第２半体（例えば、後述する第２半体２２）との二つに分割され、前記第１半体と前記第２半体とは前記基材の中心軸（例えば、後述する中心軸Ｘ）に平行に延びるそれぞれの端部（例えば、後述する端部２１１、２１２、２２１、２２２）で前記基材の周方向に接合されて接合部（例えば、後述する接合部２５１，２５２）を形成しており、前記接合部は、前記基材の中心軸に交差する断面において前記第１半体と前記第２半体とのそれぞれの幅方向の各中点（例えば、後述する中点ＭＰ１、ＭＰ２）を結ぶ方向に垂直であって前記中心軸と交差する仮想直線（例えば、後述する仮想直線ＨＬ）と前記断面輪郭との交点（例えば、後述する交点ＮＰ）よりも前記第１半体側に形成され、前記第２半体は、前記基材周面の接線方向に延びてその延長端縁が前記接合部を形成する端部となる延在部（例えば、後述する延在部２２３）を有することを特徴とする排気浄化装置。

上記（１）の排気浄化装置では、前記接合部が、前記基材の中心軸に交差する断面において前記第１半体と前記第２半体とのそれぞれの幅方向の各中点を結ぶ方向に垂直であって前記中心軸と交差する仮想直線と前記断面輪郭との交点よりも前記第１半体側に形成されている。更に、前記第２半体は、前記基材周面の接線方向に延びてその延長端縁が前記接合部を形成する端部となる延在部を有する。このような構成により、前記第２半体の延在部は前記基材周面に配されるマットとの間に隙間を生じる。この隙間があるために、前記第１半体と前記第２半体とをそれらの対応する端部で合わせて接合するときにマットを噛み込むおそれがない。この結果、マットを噛み込んでしまうことに起因するケースの面圧の変化が生じない。従って、ケースの面圧をその部位によらずに均一にすることができる。

（２）前記基材は、隔壁に囲まれた複数のセルから構成され、前記断面の輪郭は前記隔壁に平行な複数のストレート部を有することを特徴とする（１）の排気浄化装置。

上記（２）の排気浄化装置では、基材がストレート部を有するために基材の断面積を大きく確保でき、排気の圧損を低減できる。

（３）前記接合部は、前記ストレート部の前記第１半体側の端部よりも前記第１半体側に形成されることを特徴とする（２）の排気浄化装置。

上記（３）の排気浄化装置では、基材のストレート部の前記第１半体側の端部よりも前記第１半体側に接合部が形成されているため、この接合部に向けてマットの接線方向に延びる第２半体の延在部がマットの周面から十分に離隔する。即ち、接合部がマットから十分に離隔する。従って、第１半体と前記第２半体とをそれらの対応する端部で合わせて接合するときにマットを噛み込むおそれが一層低減される。

本発明によれば、基材を収容するケースの半体を合わせるときに半体の接合部でマットを噛み込んでしまうおそれがなく、ケースの面圧をその部位によらず均一にすることができる排気浄化装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る排気浄化装置の分解斜視図である。 基材としてのハニカム担体を示す斜視図である。 排気浄化装置の分解断面図である。 排気浄化装置を端面視した部分拡大図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１、図２、図３及び図４は、本発明の一実施形態としての排気浄化装置１を示す図である。
図１は、本実施形態に係る排気浄化装置１の分解斜視図であり、図２は、排気浄化装置１に適用さる基材としてのハニカム担体１０の斜視図である。また、図３は、排気浄化装置１の分解断面図であり、図４は、排気浄化装置１を端面視した部分拡大図である。

排気浄化装置１は、図示しないディーゼル内燃機関の排気通路に設けられ、排気通路を流通する排気中の微粒子を捕集するＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）と呼称される排気浄化フィルタである。この排気浄化装置１は、柱状のハニカム担体１０と、ハニカム担体１０の外周面１１に巻かれたマット３０と、マット３０を圧縮した状態でハニカム担体１０を保持するケース２０と、を備えている。

次に、排気浄化装置１を構成する、ハニカム担体１０、マット３０及びケース２０について順次詳細に説明する。

ハニカム担体１０は、排気微粒子捕集用のウォールスルー型であり、例えば、炭化ケイ素を材料とする。
ハニカム担体１０は、排気流れ方向に隔壁で区画された多数のセルを有し、セルの両端面は隣接するセルと交互に一方の端面及び他方の端面が封止されている。隔壁で区画された多数のセルの集合体として柱状のセグメント１５０、１５０が構成される、更に、複数のセグメント１５０、１５０の集合体としてハニカム担体１０が構成される。ハニカム担体１０を構成するセグメント１５０、１５０はそれらの周面で接合剤によって相互に接合される。ハニカム担体１０の端面において、セグメント１５０、１５０の接合部ＳＰ１、ＳＰ２が格子状に視認される。ハニカム担体１０には、柱状における排気流れ方向上流側に開口したセルから排気が流入し、隣接するセル間の隔壁を排気が通過する際に排気微粒子が捕集され、隔壁を通過し排気微粒子が除去された排気が円柱形状における排気流れ方向下流側に開口したセルから流出する。

ハニカム担体１０は、全体として柱状をなし、その中心軸Ｘを観念することができる。
図２に示すように、柱状のハニカム担体１０は、周面から突出したバルジ部１３１、１３２、１３３、１３４を、ハニカム担体１０の中心軸Ｘ方向における中間位置に有している。
ハニカム担体１０の中心軸Ｘに交差する断面の輪郭Ｃ１は、図３に示されたように角丸長方形状である。図３における輪郭Ｃ１は、中心軸Ｘに直交する断面であってバルジ部１３１、１３２、１３３、１３４よりも端部寄りの部分におけるものである。
輪郭Ｃ１の長手方向ＬＤの両端に対応する長径部ＬＤ１、ＬＤ２とその短手方向ＳＤの両端に対応する短径部ＳＤ１、ＳＤ２とにそれぞれストレート部１１１、１１２、１１３、１１４が形成されている。

図３における下方に描かれた直交する矢線ＬＤ及びＳＤは、輪郭Ｃ１の角丸長方形状の長手方向及び短手方向を概念的に表したものである。

長径部ＬＤ１、ＬＤ２にそれぞれ対応してストレート部１１１、１１２が形成され、短径部ＳＤ１、ＳＤ２にそれぞれ対応してストレート部１１３、１１４が形成されている。ストレート部１１１、１１２、１１３、１１４は平坦である。この結果、ストレート部１１１、１１２及びストレート部１１３、１１４のそれぞれの延長上にある交点を対角上で結ぶ仮想対角線を考えるとき、バルジ部１３１、１３２、１３３、１３４は、該当する仮想対角線上に対をなして位置する。

尚、上述したハニカム担体１０の構成に着目して換言すれば、ハニカム担体１０、は隔壁に囲まれた複数のセル（セルの集合体であるセグメント１５０、１５０）から構成され、輪郭Ｃ１はセルの隔壁に平行な複数のストレート部１１１、１１２、１１３、１１４を有する。

上述のようにストレート部を複数形成することにより、ハニカム担体１０の断面積を大きく確保できるので、排気の圧損を低減できる。
また、バルジ部１３１、１３２、１３３、１３４が上述の仮想対角線上に対をなして位置するため、Ｒ部１２１、１２２、１２３、１２４でのマット３０にかかる面圧が効果的に高まり面圧の管理が容易である。
更に、バルジ部１３１、１３３（１３２、１３４）の両端面はそれぞれハニカム担体１０の排気の流入端面及び流出端面よりも中心軸Ｘに沿って中央側に形成されている。このため、ハニカム担体１０の外周面１１にマット３０が巻かれたときには、バルジ部１３１、１３３（１３２、１３４）はマット３０によってそれらの両端面を含む全面が覆われ、マット３０によるハニカム担体のケース内での位置保持が十全なものとなる。

マット３０には、耐熱、耐振性、シール機能及び振動吸収能力を有する材質の部材が適用される。具体的には、例えば、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ガラス繊維等のセラミック繊維を用いる。

ケース２０は、ハニカム担体１０の径方向に第１半体２１と第２半体２２との二つに分割された両半体を接合して構成される。ケース２０は第１半体２１と第２半体２２とが接合された状態で、全体として筒状をなし、中心軸Ｘをハニカム担体１０と共有する。第１半体２１及び第２半体２２は、例えば、金属板によって形成される。図１及び図３に示されたように第１半体２１には排気流通孔２５が形成されている。

図３における断面視は、ハニカム担体１０中心軸Ｘ上で、バルジ部１３１、１３２、１３３、１３４よりも排気流通孔２５寄りの位置におけるものである。
ケース２０の第１半体２１は中心軸Ｘに沿って延びる周方向の端部２１１、２１２を有する。第２半体２２は中心軸Ｘに沿って延びる周方向の端部２２１、２２２を有する。第１半体２１の端部２１１と第２半体２２の端部２２１とが接合されて接合部２５１が形成される。同様に、第１半体２１の端部２１２と第２半体２２の端部２２２とが接合されて接合部２５２が形成される。第１半体２１の端部２１１、２１２、及び、第２半体２２の端部２２１、２２２は、中心軸Ｘから離隔する方向に段差をなして突出したジョックルを形成している。

接合部２５１、２５２は、中心軸Ｘに交差する図３の断面において、第１半体２１の幅方向ＷＤ１の中点ＭＰ１と、第２半体２２の幅方向ＷＤ２の中点ＭＰ２を結ぶ方向に垂直であって中心軸Ｘと交差する仮想直線ＨＬと輪郭Ｃ１との交点（図３ではストレート部１１１における交点ＮＰを表記する）よりも第１半体２１側に形成される。
第２半体３３は、ハニカム担体１０の外周面１１の接線方向に延びてその延長端縁が接合部２５１、２５２を形成する端部２２１、２２２となる延在部２２３、２２４を有する。

次に、上述の図３に図４を併せ参照して、接合部２５１周りの構成について更に詳述する。
図４は、排気浄化装置１の端面視における接合部２５１周りの部分拡大図である。図４ではハニカム担体１０の中心軸Ｘ方向で第１半体２１の排気流通孔２５とは反対側から見込んでいる。このような図４の視点からは、ハニカム担体１０のバルジ部１３１、１３２を覆うマット３０が、バルジ部１３１、１３２の突出に応じて突出している状態が視認される。尚、図４では、上述の両接合部２５１、２５２のうち、接合部２５１周りの部分的構成を示しているが、接合部２５２周りの部分についても同様の構成がとられる。
ハニカム担体１０の輪郭Ｃ１におけるストレート部１１１は、上述のＳＤ方向に平坦に延びており、その一方の端部Ｅ１及び他方の端部Ｅ２は、上述の交点ＮＰから等距離にある。端部Ｅ１は、ストレート部１１１の第１半体２１側の端部である。

図３及び図４に示された通り、本実施形態では、接合部２５１はストレート部１１１の第１半体２１側の端部Ｅ１よりも第１半体２１側の位置に形成される。即ち、第２半体２２の延在部２２３はこの位置まで延びて、その延長端が接合部２５１の第２半体２２側の端部２２１となっている。図３に示されたように、第２半体２２の延在部２２３は、ハニカム担体１０の外周面１１の接線ＴＬ方向に交点ＮＰから距離ｄ延びている。このため、ハニカム担体１０を取り巻くマット３０の周面に沿った部位から端部２２１に向かう延在部２２３の部分は、マット３０の周面との間に隙間を生じる。従って、第２半体２２の端部２２１と接合されて接合部２５１を構成する第１半体２１の端部２１１もマット３０の周面との間に隙間を生じる。換言すれば、接合部２５１の部分はこの隙間の部分でマット３０の周面から離隔する。上述のように、接合部２５１周りの構成は、接合部２５２周りの構成についても同様である。このため、本実施形態の排気浄化装置１では、第１半体２１と第２半体２２とを接合部２５１、２５２で接合する際に、両半体２１、２２間にマット３０を噛み込むおそれがない。マット３０を噛み込まない結果、ケース２０の面圧をその部位によらず均一にすることができる。

尚、以上説明した排気浄化装置１では、ハニカム担体１０は、その断面の輪郭Ｃ１が角丸長方形状であり、平坦なストレート部１１１、１１２、１１３、１１４を有していたが、本発明はこれに限らない。本発明は、ハニカム担体の断面視における輪郭の形状が真円形状の場合や、短手方向及び長手方向が定義される非真円形状の場合等、種々の形状のものであってもよい。何れの場合においても、ケースを構成する両半体の接合部の位置が、ハニカム担体の中心軸に交差する断面において一方の半体と他方の半体とのそれぞれの幅方向の各中点を結ぶ方向に垂直であって中心軸と交差する仮想直線とハニカム担体の断面輪郭との交点よりも何れか一方の半体側に偏寄した位置に形成される。更に、この場合に、他方の半体の接合部を形成する端部が当該他方の半体がハニカム担体周面の接線方向に延びる延在部の端縁となるように構成される。
この構成では、他方の半体における両半体の接合部に向かって上記接線方向に延びる延在部がハニカム担体周面に配されるマットとの間に隙間を生じる。従って、両半体を接合する際にマットを噛み込むおそれがなくなり、ひいては、ケースの面圧がその部位によらずに均一化される。

また上記実施形態では、本発明の排気浄化装置を、ディーゼル内燃機関に用いられるＤＰＦを例に説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の排気浄化装置は、ガソリン内燃機関の排気管に設けられ、排気管を流通する排気中の粒子状物質を捕集するＧＰＦ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）と呼称される排気浄化フィルタに適用してもよい。

Ｃ１…輪郭
ＨＬ…仮想直線
ＭＰ１、ＭＰ２…中点
ＮＰ…交点
ＴＬ…接線
Ｘ…中心軸
１…排気浄化装置
１０…ハニカム担体（基材）
１１…外周面
２０…ケース
２１…第１半体
２２…第２半体
３０…マット
２５１、２５２…接合部
２１１、２１２、２２１、２２２…端部
２２３、２２４…延在部

Claims (3)

1. 排気ガス処理触媒を担持した柱状の基材と、前記基材の外周面に巻かれたマットと、前記マットを圧縮した状態で前記基材を保持するケースとを有する排気浄化装置であって、
   前記ケースは、前記基材の径方向に第１半体と第２半体との二つに分割され、
   前記第１半体と前記第２半体とは前記基材の中心軸に平行に延びるそれぞれの端部で前記基材の周方向に接合されて接合部を形成しており、
   前記接合部は、前記基材の中心軸に交差する断面において前記第１半体と前記第２半体とのそれぞれの幅方向の各中点を結ぶ方向に垂直であって前記中心軸と交差する仮想直線と前記断面輪郭との交点よりも前記第１半体側に形成され、
   前記第２半体は、前記基材周面の接線方向に延びてその延長端縁が前記接合部を形成する端部となる延在部を有し、
   前記延在部のうち前記交点よりも前記第２半体側の部位から前記接合部までの部分と前記マットとの間には隙間が形成されていることを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記基材は、隔壁に囲まれた複数のセルから構成され、前記断面の輪郭は前記隔壁に平行な複数のストレート部を有することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 排気ガス処理触媒を担持した柱状の基材と、前記基材の外周面に巻かれたマットと、前記マットを圧縮した状態で前記基材を保持するケースとを有する排気浄化装置であって、
   前記ケースは、前記基材の径方向に第１半体と第２半体との二つに分割され、
   前記第１半体と前記第２半体とは前記基材の中心軸に平行に延びるそれぞれの端部で前記基材の周方向に接合されて接合部を形成しており、
   前記接合部は、前記基材の中心軸に交差する断面において前記第１半体と前記第２半体とのそれぞれの幅方向の各中点を結ぶ方向に垂直であって前記中心軸と交差する仮想直線と前記断面輪郭との交点よりも前記第１半体側に形成され、
   前記第２半体は、前記基材周面の接線方向に延びてその延長端縁が前記接合部を形成する端部となる延在部を有し、
   前記基材は、隔壁に囲まれた複数のセルから構成され、前記断面の輪郭は前記隔壁に平行な複数のストレート部を有し、
   前記接合部は、前記ストレート部の前記第１半体側の端部よりも前記第１半体側に形成されることを特徴とする排気浄化装置。

Images