JPH04269317A - 内燃機関の排気フィルタ - Google Patents

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
、バーナー等による強制的な再生を適切な時期に頻繁に
行う必要があるとともに、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、実開昭５１−２３６１５号公報や実開昭
５１−５０１０９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
トとしたものが知られている。また繊維板に代えて、薄
い網目状金属板を用いることも考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような繊維板や薄い網目状金属板は、それ自体の機械的
強度が低いため、規則正しく積層した状態で形状保持す
ることが難しい。つまり、ケーシング内に固定するに際
して繊維や網目が部分的に潰れたり片寄ったりし易く、
この結果、潰れ等により目が密となった箇所に排気微粒
子が局部的に多く捕集され、排気微粒子の分布が非常に
不均一となる。従って、再生時に、排気微粒子が過度に
堆積していた箇所で局部的に高温となってフィルタの焼
損を招く虞れがある。しかも、このように排気微粒子の
捕集が各部で不均一であると、フィルタに担持させた触
媒との接触効率が悪くなり、触媒による再生能力や排気
浄化性能が低下する。

【０００７】また、上記従来例のように、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。

【０００８】

【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、触媒を担持した網目状金属板もしく
は金属製繊維板を、大きさが僅かづつ異なる組み合わせ
として複数枚重ね合わせ、その中央部が弾性的に膨らん
だ状態となるように端縁を断面略Ｕ字形をなす金属製フ
レームにて挾持固定し、かつこの金属製フレームにて一
体化されたフィルタ部材を複数枚積層して構成したこと
を特徴としている。

【０００９】

【作用】上記構成では、網目状金属板もしくは金属製繊
維板の端縁が金属製フレームによって支持されるので、
機械的強度が向上し、多数積層した状態でケーシング内
に容易に固定できる。このとき、上記フレームはスペー
サとしても機能し、網目状金属板もしくは金属製繊維板
の間に適宜な空間が保たれる。

【００１０】また、大きさが僅かづつ異なる複数枚の薄
い板を金属製フレームにて挾持固定することによって、
中央部が自然に張り出し、弾性的に膨らんだ状態となる
。そのため、それぞれの板の間に適宜な空間が保たれる
とともに、経時的な片寄りやだれが防止される。

【００１１】

【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。

【００１２】図１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内に仕切板２が設けられていて、該ケーシング１内が
前方の第１室３と後方の第２室４とに区画されている。 排気管接続用のフランジ５を有する排気入口管６は、ケ
ーシング１前端から第１室３内に延びており、その先端
が上記仕切板２によって閉塞されている。この排気入口
管６には、第１室３と連通するように多数の連通孔７が
開口形成されている。また、排気管接続用のフランジ８
を有する排気出口管９は、ケーシング１後端壁を貫通し
て第２室４内に開口している。ケーシング１内の第１室
３と第２室４とは、仕切板２外周部に設けられた多数の
連通孔１０によって互いに連通している。

【００１３】排気微粒子を捕集するフィルタエレメント
１１は、第１室３内に収容されており、排気入口管６の
外周に円筒状に配置されている。このフィルタエレメン
ト１１は、図２および図３に示すように、細長い帯状に
形成された一連のフィルタ部材１１´からなり、このフ
ィルタ部材１１´を排気入口管６に複数回巻き付けるこ
とで多層化されている。

【００１４】上記フィルタ部材１１´は、触媒を担持し
た複数枚の網目状金属板１２を主体とし、かつこの網目
状金属板１２の側端縁に、適宜な板厚の金属板からなる
金属製フレーム１３が配設されている。詳しくは、上記
網目状金属板１２は、図４に示すように、その幅が僅か
づつ異なるように、具体的には、中心に位置するものの
幅が最も狭く、かつ外側に位置するものの幅が徐々に広
くなるように、複数枚組み合わされており、それぞれの
端末位置を揃えた状態で、断面略Ｕ字形をなす金属製フ
レーム１３にて挾持固定されている。従って、図３に示
すように、その幅の差異に基づき、外側に位置する網目
状金属板１２はそれぞれ外側へ自然に張り出ようとし、
一体化されたフィルタ部材１１´としては、中央部が弾
性的に膨らんだ状態となる。

【００１５】そして、上記のフィルタ部材１１´は、前
述したように、排気入口管６外周に連通孔７を覆うよう
な形で複数回巻き付けられ、更に、最外周の金属製フレ
ーム１３の上に帯状金属板１４が巻かれて溶接等により
固定されている。

【００１６】上記構成の排気フィルタにおいては、排気
入口管６に導入された排気が連通孔７を通して半径方向
へ流れ、フィルタエレメント１１を通過する。つまり、
多数の網目状金属板１２を順次通ることになり、その際
に排気微粒子が付着捕集される。

【００１７】ここで、上記構成では、複数枚の網目状金
属板１２が図３のように互いに密着することなく僅かづ
つ拡がっており、しかも巻回した状態では両側の金属製
フレーム１３がスペーサとして機能し、各層間に適宜な
間隙が与えられている。従って、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。

【００１８】そして、図３のような断面形状は、網目状
金属板１２が有する弾性力によって保たれるので、例え
ば自重によって潰れたり、目の粗密が片寄ったりするこ
とがない。従って、比較的各部均一に排気微粒子が捕集
され、再生時の局部的な過熱が防止される。また、この
ように比較的均一に排気微粒子が捕集されることから、
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。

【００１９】また、上記構成では、複数枚の薄い網目状
金属板１２が予め金属製フレーム１３にて一体化される
ので、その取り扱いが容易になるとともに、機械的強度
の低い網目状金属板１２を排気入口管６外周に堅固に固
定することが可能となり、耐久性に優れたものとなる。

【００２０】尚、上記実施例によれば、金属製フレーム
１３で一体化する網目状金属板１２の枚数あるいは排気
入口管６外周におけるフィルタ部材１１´の巻数を適宜
に変えることで、捕集効率等の特性を仕様に応じて容易
に調整することができる利点もある。

【００２１】次に図５〜図７は、この発明の異なる実施
例を示している。この実施例では、図５に示すように、
個々のフィルタ部材２１が円盤状に形成されており、複
数枚のフィルタ部材２１を積層して筒状ケース２２内に
収容することにより、フィルタエレメント２３が構成さ
れている。

【００２２】上記フィルタ部材２１は、触媒を担持した
複数枚の網目状金属板２４を重ね合わせ、その外周端縁
を金属製フレーム２５によって挾持固定したものであっ
て、各網目状金属板２４は、その直径が僅かづつ異なる
ように組み合わされている。つまり、外側に位置するも
のほど徐々に直径が大となっている。そのため、金属製
フレーム２５により一体化した状態では、図７に示すよ
うに、中央部が弾性的に膨らんで各網目状金属板２４が
僅かづつ離れた断面形状をなしている。

【００２３】そして、上記フィルタ部材２１は筒状ケー
ス２２内に複数枚積層され、最終的に筒状ケース２２の
開口端縁２２ａをかしめることで堅固に一体化されてい
る。

【００２４】この実施例においても、多数の網目状金属
板２４の間に適宜な空間を確保することができ、かつ網
目状金属板２４の潰れや粗密の片寄りが防止される。

【００２５】また筒状ケース２２の開口端縁２２ａをか
しめる際に、各フィルタ部材２１の金属製フレーム２５
の部分に力が加わるので、かしめ時の変形等も防止され
、堅固に一体化することができる。

【００２６】尚、上記各実施例では、フィルタ素材とし
て網目状金属板を用いているが、これに代えて、金属製
繊維をシート状に成形した金属製繊維板を用いることも
できる。

【００２７】

【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、機械的強度
の低い薄い網目状金属板や金属製繊維板を、ケーシング
内に堅固に固定することが可能となり、耐久性の向上や
性能の安定化が図れる。また、多数の網目状金属板等の
間に僅かな空間を確保でき、しかも、これが網目状金属
板等の弾性力によって確実に得られるので、通気抵抗に
比して高い捕集効率が得られるとともに、自重による潰
れや粗密の片寄りが防止され、各部で比較的均一な捕集
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る排気フィルタの一実施例を示す
断面図。

【図２】この実施例のフィルタ部材を展開した状態で示
す平面図。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿ったフィルタ部材の
断面図。

【図４】フィルタ部材の組立前の状態を示す説明図。

【図５】この発明に係る排気フィルタの異なる実施例を
示す断面図。

【図６】この実施例のフィルタ部材を示す斜視図。

【図７】図６におけるＢ−Ｂ線に沿ったフィルタ部材の
断面図。

【符号の説明】

１…ケーシング ６…排気入口管 １１…フィルタエレメント １１´…フィルタ部材 １２…網目状金属板 １３…金属製フレーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　触媒を担持した網目状金属板もしくは
   金属製繊維板を、大きさが僅かづつ異なる組み合わせと
   して複数枚重ね合わせ、その中央部が弾性的に膨らんだ
   状態となるように端縁を断面略Ｕ字形をなす金属製フレ
   ームにて挾持固定し、かつこの金属製フレームにて一体
   化されたフィルタ部材を複数枚積層して構成したことを
   特徴とする内燃機関の排気フィルタ。