JPH04265410A - 内燃機関の排気フィルタ - Google Patents

内燃機関の排気フィルタ

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JPH04265410A
JPH04265410A JP3027066A JP2706691A JPH04265410A JP H04265410 A JPH04265410 A JP H04265410A JP 3027066 A JP3027066 A JP 3027066A JP 2706691 A JP2706691 A JP 2706691A JP H04265410 A JPH04265410 A JP H04265410A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関、特にディ
ーゼル機関で問題となるカーボン等の排気微粒子を捕集
除去するための排気フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関で問題となるカーボン等
の排気微粒子を、排気系に介装した排気フィルタにて捕
集除去することは従来から考えられており、種々の形式
の排気フィルタが既に提案されている。
【０００３】この排気フィルタの代表的なものは、いわ
ゆる目封じ型フィルタに代表される濾過捕集形式のもの
である。上記目封じ型フィルタは、例えば特開昭５６−
１２４４１７号公報に示されているように、セラミック
ス製のブロックに排気流方向に沿った多数の微細な流路
を形成し、かつ各流路の端部を交互にセラミックスにて
閉塞した構成であって、流路間のセラミックスの隔壁を
排気が通過することにより、排気微粒子を濾過捕集する
ようにしたものである。
【０００４】この濾過捕集形式のものでは、非常に高い
捕集効率が得られる反面、排気微粒子を過剰捕集し易く
、微粒子捕集量がフィルタの焼損限界を越え易い。つま
り、バーナー等を用いた強制再生や排気熱による再生の
時期が多少でも遅れたりした場合に、多量の排気微粒子
が急激に燃焼し、フィルタの焼損を招く可能性がある。 しかも焼却除去が不可能なＡｓｈ成分（オイル添加剤の
酸化物等）までも捕集してしまい、いずれは目詰まり状
態に至る可能性がある。
【０００５】そこで、この濾過捕集形式のものに代えて
、付着捕集形式の排気フィルタが提案されている。その
一例としては、特開昭６２−４５３０９号公報に見られ
るようなセラミックスの三次元多孔体いわゆるセラミッ
クスフォームをフィルタエレメントとしたものや、実開
昭５１−２３６１５号公報に見られるように、触媒を担
持した薄い耐熱性繊維板を多数積層してフィルタエレメ
ントとしたものなどが知られている。この付着捕集形式
のものでは、フィルタエレメント内に生じる複雑な流路
を排気ガスが通流する際に、その流路表面に排気微粒子
が付着して捕集されるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような付着捕集
形式のものでは、過剰捕集は生じにくく、かつＡｓｈ成
分による目詰まりも生じにくい。しかし、その反面、捕
集密度が排気の入口側表面のみで高くなり、フィルタエ
レメント全体に亙って広く排気微粒子を分布させること
が難しい。そのため、再生時に局部的に高温となって焼
損する虞れがある。
【０００７】また、局部的に排気微粒子が多く存在して
いる箇所では、フィルタ材料の表面に排気微粒子が直接
付着せずに、捕集された微粒子の上に更に排気微粒子が
付着した状態となって、その付着強度が弱いため、機関
を急加速したような場合に多量の排気微粒子が外部へ急
激にブローオフし、黒煙となって排出されるという欠点
がある。
【０００８】すなわち、この付着捕集形式のフィルタの
利点を十分に生かすためには、フィルタ内部での緩慢な
ブローオフを許容し、フィルタエレメント全体に広く、
かつより均一に排気微粒子を分布させることが望ましい
。
【０００９】また実開昭５１−２３６１５号公報のよう
に、耐熱性繊維板をそのまま多数積層した構成では、通
気抵抗が無意味に増大するばかりで、排気微粒子の捕集
効率はそれ程高く得られない、という欠点もある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の排気フィルタは、平坦な網目状金属板と、断面が略方
形波状をなすように凹凸に形成された網目状金属板と、
を重ね合わせて一層とし、かつこれを複数層円筒状に積
層してフィルタエレメントを構成するとともに、この円
筒状フィルタエレメントを、その半径方向に排気が通流
するようにケーシング内に収容したことを特徴としてい
る。
【００１１】
【作用】上記構成では、円筒状に多数巻回された平坦な
網目状金属板の間に、凹凸状の網目状金属板が挟まれて
いるため、平坦な網目状金属板の間にそれぞれ適宜な空
間が確保される。そして、この平坦な網目状金属板と凹
凸網目状金属板の凹部もしくは凸部が接している箇所で
は、複数板の網目状金属板が直接重なり合っている形と
なるため、排気は通りにくくなる。これに対し、凹凸網
目状金属板と重なっていない箇所、あるいは凹凸網目状
金属板の屈曲した立ち上がり部などでは、網目状金属板
が１枚となっている部分が生じ、ここは排気が通り易い
。
【００１２】従って、円筒状フィルタエレメントを半径
方向に通流しようとする排気は、微視的に見れば、通路
抵抗の小さな部分を通ろうとするため、半径方向および
周方向に何回も屈曲しながら乱れた流れとなり、網目状
金属板を何回も通過することになる。
【００１３】そのため、フィルタエレメントの排気入口
側で捕集しきれなかった排気微粒子あるいは加速時等に
排気入口側の部分からブローオフした排気微粒子は、屈
曲しつつ網目状金属板を何回も通過する間に確実に捕集
される。つまり内部での緩慢なブローオフによってフィ
ルタエレメントに広く排気微粒子が分布するようになる
。
【００１４】また各網目状金属板の間に適宜な空間を有
するため、排気との実質的な接触表面積が増し、捕集効
率が高くなる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
【００１６】図５は、この発明に係る排気フィルタの全
体的構成を示す断面図であり、円筒状をなすケーシング
１の一端に排気入口管２が一体に形成されている。また
ケーシング１他端の開口を覆うようにカバー３が溶接さ
れており、該カバー３の中心部に排気出口管４が形成さ
れている。
【００１７】そして、円筒状をなすフィルタエレメント
５が上記ケーシング１内に収容されている。このフィル
タエレメント５は、排気出口管４側の端面が円板状のス
プリングシート６によって閉塞されており、かつこのス
プリングシート６と上記カバー３との間に圧縮状態で配
設されたコイルスプリング７によって、排気入口管２側
のケーシング１端面に押し付けられている。尚、ケーシ
ング１壁面とフィルタエレメント５端面との間には、環
状をなす緩衝材８が介装されている。またフィルタエレ
メント５外周とケーシング１内周面との間には、排気流
路となる十分な間隙が与えられている。
【００１８】従って、排気の概略的な流れとしては、矢
印で示すように、排気入口管２からフィルタエレメント
５の中心部に流入し、かつフィルタエレメント５を半径
方向に流れて、外周の間隙から排気出口管２へと流れ出
るようになっている。
【００１９】図４は、上記フィルタエレメント５を示す
斜視図であり、図１，図２はその要部の断面を示してい
る。
【００２０】このフィルタエレメント５は、図３に示す
ように３枚の網目状金属板１１，１２，１３を重ね合わ
せて一層とし、これを円筒状に多数積層した構成となっ
ている。
【００２１】詳述すると、これらの網目状金属板１１〜
１３は、いずれも薄い金属板に多数のスリットを切り込
み、かつこれをスリットと直交する方向に引き伸ばして
網目状に形成したものであって、その第１の網目状金属
板１１は平坦に形成されている。また中間に位置する第
２の網目状金属板１２は、一定ピッチＰでもってフィル
タエレメント５軸方向に沿った多数の凹部１２ａを形成
した凹凸状をなしている。上記凹部１２ａは、一定高さ
の方形波状の断面を有しており、その幅Ｔは、ピッチＰ
の１／４程度となっている。また、第３の網目状金属板
１３は、一定ピッチＰ´でもってフィルタエレメント５
軸方向に沿った多数の凸部１３ａを形成した凹凸状をな
している。上記凸部１３ａは、上記凹部１２ａと同一の
高さの方形波状断面を有しており、その幅Ｔ´は、ピッ
チＰ´の１／４程度となっている。この第３網目状金属
板１３のピッチＰ´は、第２網目状金属板１２における
ピッチＰと同一でも良いが、円筒状に巻回した際に円周
の長さが若干異なるものとなるので、相対的に内周側と
なる第３網目状金属板１３のピッチＰ´を極く僅か小さ
く設定しておけば一層望ましい。
【００２２】尚、これらの網目状金属板１１〜１３は、
個々にあるいは組立状態において触媒を含むセラミック
スのコーティングがなされ、触媒を担持した状態となっ
ている。
【００２３】上記の３枚の網目状金属板１１〜１３は、
互いに重ね合わされ、フィルタエレメント５の一層を構
成している。このとき、図１，図２に示すように、第２
網目状金属板１２の凹部１２ａと第３網目状金属板１３
の凸部１３ａとがなるべく等間隔に位置するように互い
に重ね合わされている。そして、比較的剛性の高い網目
状の金属製内筒１４を中心として、３枚一層とした網目
状金属板１１〜１３が多数積層され、フィルタエレメン
ト５を構成している。尚、長く連続した網目状金属板１
１〜１３を渦巻状に巻き付けていっても良く、あるいは
所定長さにカットしたものを一層づつ積層するようにし
ても良い。また、このように積層した各層は、例えばス
ポット溶接等により固定される。
【００２４】上記のように３枚一層となった網目状金属
板１１〜１３を多数積層した状態では、平坦な第１網目
状金属板１１の外周に、次の層の第３網目状金属板１３
が重なることになり、図１もしくは図２に示すような断
面状態となる。つまり、各層の平坦な第１網目状金属板
１１の間に、第２，第３網目状金属板１２，１３によっ
て適宜な間隙１６が確保されているとともに、この間隙
１６が第２，第３網目状金属板１２，１３の立ち上がり
部および立ち下がり部によって略等間隔に区画された形
となっている。また第２網目状金属板１２の凹部１２ａ
先端部あるいは第３網目状金属板１３の凸部１３ａ先端
部が第１網目状金属板１１と接している箇所では、各層
の重なり具合により、２〜４枚の網目状金属板が密に重
なり合った状態となっている。逆に、各層の重なり具合
によっては、図２のように、上下の層の間隙１６が第１
網目状金属板１１の１枚で仕切られた形となる箇所も生
じる。
【００２５】従って、フィルタエレメント５全体を概ね
半径方向にながれようとする排気は、図１，図２に矢印
で示すように、網目状金属板の重なり枚数の少ない箇所
つまり通気抵抗の少ない箇所を選んで流れようとするた
め、微視的に見れば、半径方向に直線的に流れることは
なく、半径方向および周方向に非常に乱れた形で流れて
行く。そして、半径方向へ直線的に流れる場合に比して
遥かに多くの回数だけ網目状金属板１１〜１３を通過す
ることになる。
【００２６】そのため、初期にフィルタエレメント５内
周部に多く付着した排気微粒子が急加速時等にブローオ
フしたとしても、これより外周側の網目状金属板１１〜
１３において再度付着捕集され、外部へ急激にブローオ
フすることがない。
【００２７】つまり、緩慢な内部ブローオフが行われ、
排気微粒子がフィルタエレメント５全体に広く分布する
ようになる。そのため再生時の局部的な過熱が防止され
る。
【００２８】また、各層の網目状金属板１１〜１３の間
に十分な間隙１６が確保されるため、排気との実質的な
接触面積が増え、通気抵抗の大幅な増大を来すことなく
捕集効率を高めることができる。尚、表面にセラミック
スコーティングを施すことによって捕集効率は一層向上
する。
【００２９】そして、上記のように排気微粒子の分布が
比較的均一であり、かつ内部に多数の間隙１６が存在す
ることから、触媒との接触効率が良好となり、触媒作用
による再生能力や排気浄化作用が向上する。
【００３０】しかも、上記フィルタエレメント５は、全
体が金属製であるから、熱容量を非常に小さくでき、機
関始動時等における昇温特性に優れたものとなる。
【００３１】尚、上記構成では、捕集そのものは付着捕
集の形で行われるため、濾過捕集のような過剰捕集が防
止され、またＡｓｈ成分による目詰まりも生じにくい。
【００３２】以上、この発明の一実施例を説明したが、
この発明は上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば凹凸網目状金属板を１枚とした構成も可能である。
【００３３】また、上記実施例では、網目状金属板１１
〜１３に触媒を担持させているが、この触媒担持は必須
ではない。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る内燃機関の排気フィルタにおいては、網目状金属
板からなるフィルタエレメント内を排気流が半径方向お
よび周方向に複雑に屈曲しながら流れるため、通気抵抗
の大幅な増大を来すことなく捕集効率を高めることがで
きる。そして、緩慢な内部ブローオフを実現でき、フィ
ルタエレメント全体に広く排気微粒子を分布させること
ができるとともに、加速時等における外部への急激なブ
ローオフが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る排気フィルタのフィルタエレメ
ントの要部断面図。
【図２】同じくフィルタエレメントの異なる部分の要部
断面図。
【図３】フィルタエレメントの一層を分解状態で示す説
明図。
【図４】フィルタエレメントの斜視図。
【図５】排気フィルタ全体の断面図。
【符号の説明】
１…ケーシング ５…フィルタエレメント １１〜１３…網目状金属板 １６…間隙

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　平坦な網目状金属板と、断面が略方形
    波状をなすように凹凸に形成された網目状金属板と、を
    重ね合わせて一層とし、かつこれを複数層円筒状に積層
    してフィルタエレメントを構成するとともに、この円筒
    状フィルタエレメントを、その半径方向に排気が通流す
    るようにケーシング内に収容したことを特徴とする内燃
    機関の排気フィルタ。
JP3027066A 1991-02-21 1991-02-21 内燃機関の排気フィルタ Expired - Lifetime JP2671616B2 (ja)

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