JPH0515527Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は排気ガス中のパテイキユレートを捕集
するための排気ガス浄化用フイルタに関する。

〔従来の技術〕

従来よりデイーゼル機関においては排気ガス中
のパテイキユレートを捕集するためにフイルタを
用いている。このフイルタは通常排気ガスの流れ
方向に延びかつ互いに交差する多数の薄肉セル壁
によつて分離された同一方向に延びる中空筒状の
多数のセルからなり、これらセルが排気ガス流出
開口のみを閉鎖した第１のセル群と、排気ガス流
入開口のみを閉鎖した第２のセル群とにより構成
され、第１セル群の排気ガス流入開口から第１セ
ル群の各セル内に流入した排気ガスが薄肉セル壁
を透過して第２セル群の各セル内に流入した後に
第２セル群の排気ガス流出開口から排出され、排
気ガスが薄肉セル壁を透過する際に排気ガス中の
パテイキユレートが薄肉セル壁上に捕集される。
薄肉セル壁上に捕集されたパテイキユレートの量
が一定量を越えたときに着火装置によつて第１セ
ル群の排気ガス流入開口近傍の捕集パテイキユレ
ートが着火燃焼せしめられ、次いでこの燃焼が下
流方向に向けて徐々に伝播して薄肉セル壁上に捕
集された全パテイキユレートが燃焼せしめられ
る。通常このようなフイルタでは全薄肉セル壁が
パテイキユレートの捕集のために使用される。

ところで薄肉セル壁上に捕集されたパテイキユ
レートの燃焼が開始されると燃焼熱が下流側の薄
肉セル壁に伝わり、その結果下流側の薄肉セル壁
が加熱されてその上に捕集されたパテイキユレー
トが燃焼せしめられる。下流側の薄肉セル壁の温
度が低い場合にはその上に捕集されたパテイキユ
レートを十分に燃焼させることができず、その結
果燃焼が途中で停止してしまう。従つて燃焼を下
流まで伝播させるためには下流側の薄肉セル壁が
十分に加熱されることが必要であり、そのために
は薄肉セル壁の熱容量が小さいこと、即ち薄肉セ
ル壁の厚みが薄いことが必要である。また、薄肉
セル壁の厚みを厚くするほど排気ガスの流れ抵抗
が大きくなり、圧力損失が大きくなる。従つて圧
力損失を小さくするためにも薄肉セル壁の厚みを
薄くすることが好ましい。しかしながら薄肉セル
壁の厚みを薄くすると薄肉セル壁は容易に温度上
昇するために薄肉セル壁が溶損するという問題を
生ずるばかりでなく、フイルタ自体の機械的強度
が弱くなるという問題がある。

そこで排気ガスを透過してパテイキユレートを
捕集する第１の薄肉セル壁と、排気ガスを実質的
に透過しない第２の薄肉セル壁とを設け、これら
の第１薄肉セル壁と第２薄肉セル壁の厚みを同一
としたフイルタが公知である（特開昭58−214316
号公報参照）。このフイルタでは第１の薄肉セル
壁と第２の薄肉セル壁とが交互に配置されてお
り、排気ガスが実質的に第１の薄肉セル壁のみを
透過する。従つてパテイキユレートは第１の薄肉
セル壁のみによつて捕集され、第２のセル壁はパ
テイキユレートの捕集作用を行なわない。このフ
イルタでは第１の薄肉セル壁上に捕集されたパテ
イキユレートが着火燃焼せしめられて第１の薄肉
セル壁の温度が上昇したときに第１の薄肉セル壁
から発生する輻射熱が第２の薄肉セル壁によつて
吸収され、斯くして第２の薄肉セル壁が温度上昇
せしめられる。更に第２の薄肉セル壁は第１の薄
肉セル壁を透過する際に昇温せしめられた排気ガ
スによつても加熱され、その結果第２の薄肉セル
壁は高温となる。このように第２の薄肉セル壁が
高温になると第２の薄肉セル壁からの輻射熱或い
は第２の薄肉セル壁からの熱伝導によつて第１の
薄肉セル壁が加熱される。このようにこのフイル
タではパテイキユレートの燃焼熱によつて下流側
の第１の薄肉セル壁が加熱されると共にこの下流
側の第１の薄肉セル壁が第２の薄肉セル壁からの
熱によつても加熱されるためにパテイキユレート
の燃焼を下流側に向けて容易に伝播せしめること
ができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのフイルタでは第２の薄肉セル
壁の厚みが第１の薄肉セル壁の厚みと同一であつ
て薄いために第２の薄肉セル壁の熱容量が小さ
く、斯くして第２の薄肉セル壁の温度は第１の薄
肉セル壁からの輻射熱および排気ガスによつてか
なり高温となる。その結果、第２の薄肉セル壁か
ら第１の薄肉セル壁へ多量の熱が供給されるので
第１の薄肉セル壁の温度は過度に上昇し、その結
果第１の薄肉セル壁が溶損するという問題を生ず
る。また、第１の薄肉セル壁が溶損するのを防止
するために第１の薄肉セル壁の厚みを厚くすると
今度は圧力損失が増大するという問題を生ずる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば排
気ガスの流れ方向に延びかつ互いに交差する多数
の薄肉セル壁によつて分離された同一方向に延び
る中空筒状の多数のセルを具備し、これらセルが
排気ガス流出開口のみを閉鎖した複数個の第１の
セルと、排気ガス流入開口のみを閉鎖した複数個
の第２のセルとにより構成された排気ガス浄化用
フイルタにおいて、薄肉セル壁が第１の薄肉セル
壁とこの第１の薄肉セル壁よりも厚い第２の薄肉
セル壁とにより構成され、全てのセルについて第
１のセルと第２のセルとを第１の薄肉セル壁によ
り分離すると共に第１のセル同志および第２のセ
ル同志を第２の薄肉セル壁により分離し、各第１
のセルおよび各第２のセルが第１の薄肉セル壁お
よび第２の薄肉セル壁により包囲されている。

〔作用〕

第１のセル同志および第２のセル同志を第２の
薄肉セル壁により分離しているので排気ガスは第
２の薄肉セル壁内を透過せず、斯くして第２の薄
肉セル壁は排気ガスによる冷却作用を受けない。
従つて第２の薄肉セル壁は第１の薄肉セル壁によ
り捕集されたパテイキユレートの燃焼熱により高
温に保持される。各第１のセルおよび各第２のセ
ルは第１の薄肉セル壁および第２の薄肉セル壁に
より包囲されているので第１の薄肉セル壁は第２
の薄肉セル壁からの輻射熱或いは伝導熱により加
熱され、斯くして第１の薄肉セル壁により捕集さ
れた残りのパテイキユレートが良好に燃焼せしめ
られる。この場合、第２の薄肉セル壁は第１の薄
肉セル壁よりも厚いので第２の薄肉セル壁の熱容
量は大きく、従つて第２の薄肉セル壁が高温に保
持されるといつてもそれほど高温にはならない。
従つて第１の薄肉セル壁は第２の薄肉セル壁から
の輻射熱或いは伝導熱によつて過熱されることは
なく、斯くして第１の薄肉セル壁が溶損すること
はない。

〔実施例〕

第４図を参照すると、１はデイーゼル機関本
体、２は排気マニホルド、３はフイルタケーシン
グ、４はフイルタケーシング３内に挿入されたフ
イルタ、５はフイルタ４の上流近傍に配置された
着火ヒータを夫々示す。排気ガス中のパテイキユ
レートはフイルタ４によつて捕集され、捕集量が
一定量を越えると着火ヒータ５が加熱されて捕集
パテイキユレートが燃焼せしめられる。

第１図は第４図に示すフイルタ４の排気ガス流
入側からみた正面図を示し、第２図は第１図の断
面図を示し、第３図は第２図の一部拡大断面図を
示す。第１図から第３図を参照すると、フイルタ
４は排気ガスの流れ方向に延びかつ互いに交差す
る多数の薄肉セル壁１０，１１を具備する。第１
図において細線で示す薄肉セル壁１０は壁厚の薄
い薄肉セル壁を示しており、以下この薄肉セル壁
を第１の薄肉セル壁１０と称する。一方、第１図
において太線で示す薄肉セル壁１１は第１の薄肉
セル壁１０よりも壁厚の厚い薄肉セル壁を示して
おり、以下この薄肉セル壁を第２の薄肉セル壁１
１と称する。第１図からわかるように第１の薄肉
セル壁１０および第２の薄肉セル壁１１は上下方
向および水平方向において交互に配置され、しか
もこれらの各薄肉セル壁１０，１１は互いに等し
い間隔を隔てて上下方向および水平方向に延びて
いる。

フイルタ４内にはこれらの薄肉セル壁１０，１
１によつて同一方向に延びる断面正方形の中空筒
状をなす多数のセル１２，１３が形成される。こ
れらのセル１２，１３はその排気ガス流出開口が
栓１４により閉鎖された第１のセル１２と、その
排気ガス流入開口が栓１５により閉鎖された第２
のセル１３とにより構成される。第１図における
ハツチングは第２セル１３を示す。第３図におい
て矢印で示すように排気ガスは第１セル１２の排
気ガス流入開口１６から第１セル１２内に流入
し、次いで第１の薄肉セル壁１０を透過して第２
セル１３内に流入する。次いで排気ガスは第２セ
ル１３の排気ガス流出開口１７から外部に排出さ
れる。排気ガス中に含まれるパテイキユレートは
排気ガスが第１の薄肉セル壁１０を透過する際に
第１のセル１２内に露呈する第１の薄肉セル壁１
０の壁面上に捕集される。

第１図を参照すると第２の薄肉セル壁１１の各
交点の周りに夫々４個の第１セル１２又は４個の
第２セル１３が形成される。即ち、各第１セル１
２は第２の薄肉セル壁１１を隔てて一対の第１セ
ルと隣接しており、各第２セル１３は第２薄肉セ
ル壁１１を隔てて一対の第２セル１２と隣接して
いる。従つて第２の薄肉セル壁１１は排気ガスが
実質的に透過することはない。一方、各第１セル
１２は第１の薄肉セル壁１０を隔てて第２セル１
３に隣接しており、従つて排気ガスはこの第１の
薄肉セル壁１０を透過する。第１図から第３図に
示す実施例では第２図および第３図に示されるよ
うに排気ガスは第２の薄肉セル壁１１両側の第１
セル１２内に流入し、次いで各第１セル１２内に
流入した排気ガスは対応する第１の薄肉セル壁１
０を透過して第２セル１３内に流入する。

上述したように排気ガスは第１の薄肉セル壁１
０のみを透過するので排気ガス中のパテイキユレ
ートは第１の薄肉セル壁１０のみによつて捕集さ
れる。次いでパテイキユレートの捕集量が一定量
以上になると、例えばフイルタ４上流のフイルタ
ケーシング３内の圧力が予め定められた圧力以上
になると着火ヒータ５が作動せしめられ、斯くし
て排気ガス流入開口１６近傍の第１の薄肉セル壁
１０上に捕集されたパテイキユレートが着火燃焼
せしめられる。このようにパテイキユレートが着
火燃焼せしめられると燃焼熱が第１の薄肉セル壁
１０内を伝わつて下流側の第１の薄肉セル壁１０
を加熱し、その結果その上に捕集されたパテイキ
ユレートが燃焼せしめられる。このようにしてパ
テイキユレートの燃焼が下流まで伝播せしめられ
る。

一方、パテイキユレートの燃焼が開始されると
第１の薄肉セル壁１０の温度が上昇して第１の薄
肉セル壁１０は高温となる。このとき第１の薄肉
セル壁１０が発生する輻射熱は第１の薄肉セル壁
１０の両側に配置された第２の薄肉セル壁１１に
よつて吸収され、斯くして第２の薄肉セル壁１１
は温度上昇する。また、第２の薄肉セル壁１１は
第１の薄肉セル壁１０を透過した排気ガスと接触
して温度上昇する。更に第１の薄肉セル壁１０を
透過した不完全燃焼のCO等が第２セル１３内に
おいて燃焼し、この燃焼熱によつて第２の薄肉セ
ル壁１１の温度が上昇する。このようにパテイキ
ユレートの燃焼が開始されると第２の薄肉セル壁
１０の温度が上昇するが第２の薄肉セル壁１１の
壁厚が第１の薄肉セル壁１０の壁厚よりも厚く、
従つて第２の薄肉セル壁１１の熱容量が大きなた
めに第２の薄肉セル壁１１はさほど高温とはなら
ない。その結果、第２の薄肉セル壁１１からの輻
射熱や伝導熱によつて第１の薄肉セル壁１０が過
熱されることがないので第１の薄肉セル壁１０が
溶損するのを阻止することができる。

なお、第２の薄肉セル壁１１の壁厚を厚くする
ことによつてフイルタ４全体の機械的強度がかな
り増大するので第１の薄肉セル壁１０の壁厚を薄
くすることができ、それによつて更に良好な燃焼
の伝播作用を確保できると共に圧力損失を低下さ
せることができる。

第５図および第６図はフイルタ４の別の実施例
を夫々示す。なお、第５図および第６図において
第１図と同様に細線は排気ガスを透過する第１の
薄肉セル壁１０を示し、太線は排気ガスを透過し
ない第２の薄肉セル壁１１を示し、ハツチングの
ない部分は第１セル１２を示し、ハツチングの部
分は第２セル１３を示す。

第５図に示す実施例では上下方向に互いに平行
に延びる全ての薄肉セル壁が壁厚の厚い第２の薄
肉セル壁１１から形成され、水平方向に互いに平
行に延びる全ての薄肉セル壁が壁厚の薄い第１の
薄肉セル壁１０から形成される。第１の薄肉セル
壁１０間には交互に第１セル１２と第２セル１３
とが形成される。この実施例では各第１セル１２
および各第２セル１３が互いに対向する一対の第
１の薄肉セル壁１０と、互いに対向する一対の第
２の薄肉セル壁１１によつて包囲されている。

第６図に示す実施例では上下方向に互いに平行
に延びる薄肉セル壁が交互に配置された壁厚の薄
い第１の薄肉セル壁１０と、壁厚の厚い第２の薄
肉セル壁１１とにより形成され、水平方向に互い
に平行に延びる全ての薄肉セル壁が壁厚の薄い第
１の薄肉セル壁１０から形成されている。この実
施例では各第１セル１２が第２の薄肉セル壁１１
を隔てて第１セル１２と隣接配置されると共に第
１の薄肉セル壁１０を隔てて３個の第２セル１３
と隣接配置されており、各第２セル１３が第２の
薄肉セル壁１１を隔てて第２セル１３に隣接配置
されると共に第１の薄肉セル壁１０を隔てて３個
の第１セル１２に隣接配置されている。

〔考案の効果〕

第１のセル同志および第２のセル同志が第２の
薄肉セル壁により分離されているので排気ガスは
第２の薄肉セル壁内を透過せず、斯くして第２の
薄肉セル壁は排気ガスによる冷却作用を受けな
い。従つて第２の薄肉セル壁は第１の薄肉セル壁
により捕集されたパテイキユレートの燃焼熱によ
り高温に保持される。各第１のセルおよび各第２
のセルは第１の薄肉セル壁および第２の薄肉セル
壁により包囲されているので第１の薄肉セル壁は
第２の薄肉セル壁からの輻射熱或いは伝導熱によ
り加熱され、斯くして第１の薄肉セル壁により捕
集された残りのパテイキユレートが良好に燃焼せ
しめられる。この場合、第２の薄肉セル壁は第１
の薄肉セル壁よりも厚いので第２の薄肉セル壁の
熱容量は大きく、従つて第２の薄肉セル壁が高温
に保持されるといつてもそれほど高温にはならな
い。従つて第１の薄肉セル壁は第２の薄肉セル壁
からの輻射熱或いは伝導熱によつて過熱されるこ
とはなく、斯くして第１の薄肉セル壁が溶損する
のを阻止することができる。即ち、排気ガスを透
過しない第２の薄肉セル壁の壁厚を第１の薄肉セ
ル壁の壁厚よりも厚くすることによつて第２の薄
肉セル壁の熱容量を増大することができ、その結
果第１の薄肉セル壁が過度に温度上昇するのを阻
止することができるのでフイルタが溶損するのを
阻止することができる。更に第２の薄肉セル壁の
壁厚を厚くすることによつてフイルタの機械的強
度を増大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気ガス流入側からみたフイルタの正
面図、第２図は第１図の−線に沿つてみた断
面図、第３図は第２図の一部拡大断面図、第４図
はデイーゼル機関の排気系を示す図、第５図はフ
イルタの別の実施例の正面図、第６図はフイルタ
の更に別の実施例の正面図である。 ４……フイルタ、１０……第１の薄肉セル壁、
１１……第２の薄肉セル壁、１２……第１セル、
１３……第２セル、１４，１５……栓。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガスの流れ方向に延びかつ互いに交差する
   多数の薄肉セル壁によつて分離された同一方向に
   延びる中空筒状の多数のセルを具備し、該セルが
   排気ガス流出開口のみを閉鎖した複数個の第１の
   セルと、排気ガス流入開口のみを閉鎖した複数個
   の第２のセルとにより構成された排気ガス浄化用
   フイルタにおいて、上記薄肉セル壁が第１の薄肉
   セル壁と該第１の薄肉セル壁よりも厚い第２の薄
   肉セル壁とにより構成され、全てのセルについて
   第１のセルと第２のセルとを第１の薄肉セル壁に
   より分離すると共に第１のセル同志および第２の
   セル同志を第２の薄肉セル壁により分離し、各第
   １のセルおよび各第２のセルが第１の薄肉セル壁
   および第２の薄肉セル壁により包囲されている排
   気ガス浄化用フイルタ。