JPH08229330A - ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ - Google Patents

ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ

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JPH08229330A
JPH08229330A JP7040599A JP4059995A JPH08229330A JP H08229330 A JPH08229330 A JP H08229330A JP 7040599 A JP7040599 A JP 7040599A JP 4059995 A JP4059995 A JP 4059995A JP H08229330 A JPH08229330 A JP H08229330A
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filter
exhaust gas
trap
container
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Kenji Matsunuma
健二 松沼
Shigeto Nakajima
成人 中島
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガスの濾過部以外の箇所からの漏れを確
実に防止でき、容器への装着後の耐振性も充分に確保で
き、しかも安価に作れるフィルタエレメントを有し、性
能、耐久性、コスト、捕集パティキュレート燃焼再生時
の消費電力の全てに優れているディーゼルエンジン用パ
ティキュレートトラップの提供。 【構成】 連通孔を有する耐熱性金属骨格から成る３次
元網状構造体で内筒４と外筒５を作る。その内筒４と外
筒５の端部に１５体積％以上の金属部がある圧縮部４
ａ、５ａを作り、その部分に端板６、７とブラケット９
を溶接してフィルタエレメント３を作る。これであれば
接続部の溶接が支障なく行え、また、圧縮部４ａ、５ａ
の強度が増すため、車両走行中の振動に耐えるフィルタ
エレメントが得られ、実用性の高いトラップを実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
排気ガス中に含まれるカーボン等の微粒子（パティキュ
レート）を捕集・除去するためのパティキュレートトラ
ップに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の排気ガスは、大気汚染の大きな
原因の一つで、排気ガスに含まれる有害成分を除去する
技術は極めて重要である。
【０００３】特にディーゼルエンジン車においては、主
にＮＯｘとカーボンを主体とするパティキュレートの除
去が、重要な課題である。
【０００４】これらの有害成分を除去するために、排気
通路に排気トラップを設置し、パティキュレートをトラ
ップによって捕集し、後処理により除去することが提案
されている。ほかにも、ＥＧＲ（排気再循環）をかけた
り、燃料噴射系の改善を行ったり、エンジン側での努力
も行われているが、抜本的な決め手がなく、現在まで前
述のトラップによる処理方法が最も実用的であると考え
られ、検討が続けられている。
【０００５】このトラップは、排気系の途中に設置され
る容器内に、フィルタエレメントを装着して構成され
る。フィルタエレメントは、高温の排気ガスに対応する
ため耐熱性に富むものが必要であり、また、パティキュ
レートの捕集効率の面から捕集面積を広く確保でき、か
つ、取付部等からの排気ガス漏れが生じないものが望ま
れる。
【０００６】さらに、車両走行中に振動が加わるので、
耐振性に優れ、振動によるフィルタエレメントの破壊が
起こらないことや、構造が簡単で安価に作れること、更
には、捕集したパティキュレートの燃焼再生が低エネル
ギで行えることなども要求される。
【０００７】これ等の要求に応えるには、フィルタエレ
メントの材質、形状、エレメント端の密封構造、フィル
タエレメントの容器への固定構造等の工夫が欠かせな
い。
【０００８】この点に関する従来技術としては、例え
ば、(1) 特開平６−１４６８５６号公報、(2) 特開平６
−２６４７１５号公報、(3) 特開平５−２２２９２０号
公報、(4) 特開平６−２５７４２２号公報に示されるも
の等がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の各公報に開示の
パティキュレートトラップは、いずれも、円筒状のフィ
ルタを使用している。(1) の公報に示されるトラップ
は、その円筒状フィルタの両端に絶縁材を配して片方の
絶縁材を容器との間に挟み、他方の絶縁材をねじで締付
ける押え金具でフィルタ端に押し当てることにより、フ
ィルタを絶縁材と共に容器と押え金具間に挾みつけてそ
のフィルタの固定とフィルタ端の封止を行っているが、
この構造では、絶縁材が排気ガスの熱や車体振動等で損
傷し易く、また、フィルタと容器の熱膨張差でシール面
間に隙間ができることも考えられ、排気ガスの漏れ防止
の信頼性が低い。
【００１０】また、(2) の公報に開示のトラップは、円
筒状フィルタの一端を容器内に設けた支持板の凸部に嵌
合させて封鎖し、他端をブラケットで容器に固定するよ
うにしているが、これは、フィルタと支持板の熱膨張差
でフィルタ端の封止部に排気ガス漏れを生じる隙間がで
きる恐れがあり、また、その隙間によりフィルタのガタ
ツキが許容されるため、フィルタの被支持部が振動で破
損し易い。
【００１１】さらに、(3) の公報に開示のトラップは、
フィルタを有底円筒状としているので筒の一端側での封
止性能の低下は起こらないが、この一体成形の有底円筒
の金属製フィルタは、量産性が悪く、コスト高になる。
【００１２】一方、本出願人が提案している(4) の公報
のトラップは、異径円筒状のフィルタを少なくとも２
個、同心的に組み合せてフィルタエレメントを構成して
いるので、パティキュレートの捕集面積を広く確保で
き、かつ、捕集したパティキュレートを各筒状フィルタ
間に設けるヒータで効率良く加熱して燃焼させることが
できる。また、多重に組合せた筒状フィルタ間の空間を
端板で交互に封鎖して排気ガスの導入空間と流出空間を
作り出すので、有底円筒状の一体成形フィルタと等価な
ものを簡単に作れると云った利点がある。
【００１３】ところが、このトラップは、端板等の付け
方に工夫を要する。即ち、端板や固定用ブラケットの付
け方としては、鑞付けや溶接が考えられるが、鑞付けで
はパティキュレート燃焼時の高温に耐えられない。
【００１４】また、一般的な電気溶接、ガス溶接では、
フィルタ材として圧損低減の面で有利な空孔率の大きい
３次元網状金属多孔体（いわゆる発泡金属）を用いた場
合、溶接そのものがうまくいかない。
【００１５】また、特殊溶接で仮にうまく溶接できたと
しても、多孔フィルタ材では充分な支持強度が得られ
ず、耐振性の要求を充分に満たし得ない。
【００１６】そこで、本発明は、安価に製作できて耐振
性に優れ、その他の諸問題の解決策としても有効なパテ
ィキュレートトラップを提供することを課題としてい
る。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、フィルタエレメントを、連通孔
を有する耐熱性金属骨格から成る高温の排気ガスに対応
可能な３次元網状構造体で作る。また、このフィルタエ
レメントは、捕集面積を広く確保して再生寿命を延ばす
ために、２個以上の異径円筒状フィルタを同心的に組合
わせて内部に排気ガスの導入空間と流出空間を径方向に
交互に作り出した多重構造にする。さらに、この多重構
造のフィルタエレメントには材料相互の継目となる接続
部や端板、ブラケットと云った他部品との接続部が必ず
発生するので、その接続部について、フィルタ材を１５
体積％以上の金属部を有する状態に圧縮してその圧縮部
を溶接した構造となす。
【００１８】
【作用】フィルタ材を１５体積％以上の金属部を有する
状態に圧縮すると、圧縮部の一般的な溶接法、例えば、
電気溶接、ガス溶接、レーザ溶接等による接続が可能に
なる。この一般的溶接法で材料の継目の接続、端板、ブ
ラケット等の取付けを行えば、フィルタエレメントを効
率的な方法で容易に作れ、製造コストが下がる。
【００１９】さらに、実施例で述べるように、端板無し
で袋筒状のフィルタエレメントを作ることも可能にな
り、フィルタエレメントの軽量化（熱容量減）により、
パティキュレート燃焼のためのエネルギ（ヒータ電力）
低減も図れる。
【００２０】また、溶接であれば、接続界面に隙間が出
来ることがなく、濾過部以外の箇所からの排気ガスの漏
れも確実に防止できる。
【００２１】さらに、フィルタの接続部は、圧縮によっ
て強度が増しているので、振動による破壊が起こり難
く、耐振性が向上する。その圧縮による強度増加で一端
側に付けたブラケットでのフィルタエレメントの片持ち
支持も可能になり、この片持ち支持では、フィルタエレ
メントの熱伸縮が自由に許容されるため、捕集パティキ
ュレート燃焼再生時の容器との熱膨張差によるフィルタ
エレメントの破壊、破損も無くし得る。
【００２２】
【実施例】図１に、本発明のパティキュレートトラップ
の一例を示す。このパティキュレートトラップ１は、排
気系の途中に挿入される金属製の容器２内に、フィルタ
エレメント３を装着して構成される。
【００２３】フィルタエレメント３は、連通孔を有する
耐熱性金属骨格から成る３次元網状構造体（例えば住友
電工製の商品名セルメット）で作られた内筒４と外筒５
を同心的に組合わせて内筒４の排気ガス流入側開口と、
内外筒間の排気ガス流出側開口をそれぞれ端板６、７で
封鎖し、さらに、内外筒４、５間に捕集パティキュレー
ト燃焼用のヒータ８を配置し、外筒７の排気ガス流入側
の端部外周に取付けたブラケット９を容器２に止着して
このブラケット９で容器２と外筒５との間を封鎖すると
共にフィルタエレメントの全体を片持ち支持する構造に
してある。
【００２４】内筒４及び外筒５は、両端部が１５体積％
以上の金属部を有する状態に圧縮されており、この圧縮
部４ａ、５ａに端板６、７及びブラケット９を溶接（図
の１０が溶接部）して取付けてある。従って、製造し易
い上に、端板及びブラケットの取付界面部に排気ガス漏
れを生じる隙間ができることがなく、また、圧縮部の強
度が増しているため、図のような片持ち構造でもフィル
タエレメント３の安定支持が可能となる。
【００２５】図３のように、内外筒４、５を圧縮せずに
端板６、７やブラケット９を溶接する場合、溶接するこ
と自体が難しい。また、仮に溶接できてもフィルタ強度
が低いため、エレメント重量で溶接部付近が変形、破壊
し易く耐振性のあるものが得られないが、図１の構造で
あれば、応力が加わる部分の強度が圧縮によって高まる
ため、振動に耐えるものが得られる。
【００２６】図２は、本発明の第２実施例である。この
パティキュレートトラップ１は、前述の材料で作られる
内筒４と外筒５を端板無しで袋状にしたものである。そ
の内筒４と外筒５は、合わせ面に鍔４ｂ、５ｂを設けた
半割り成形品を対向させ、１５体積％以上の金属部を有
する状態に圧縮されている鍔４ｂ、５ｂの部分でそれぞ
れ合わせ目を溶接している。また、内筒４の一端の圧縮
部４ａを外筒５の圧縮した鍔部５ｃに溶接して内筒４を
外筒５に連結し、さらに、外筒５の端部外周に一体成形
して圧縮してある鍔５ｄを容器２内のブラケット９に直
接溶接してフィルタエレメント３を片持ち支持する構造
にしている。
【００２７】この構造では、端板が無いため、部品数減
によるコスト削減が図れる。また、フィルタエレメント
が軽量化され、片持ち構造の場合は特に、安定支持の面
で有利になる。さらに、端板による熱容量の増加がない
ので、捕集パティキュレート燃焼時のヒータ熱量が少な
くて済み、電力消費量の低減、バッテリの小型化、長寿
命化につながる。
【００２８】なお、フィルタエレメント３を構成する円
筒状フィルタの数は、図はいずれも２個としたが、３個
以上であってもよい。また、フィルタエレメントの支持
は、ブラケット９による支持部と反対側に支持用サポー
トを設けて両持ち支持にしてもよい。この場合、サポー
トを容器２の内面で軸方向スライド可能に受ける構造に
しておくと片持ち支持と大差のないものになり、フィル
タエレメントに熱膨張差による軸方向応力が加わること
がない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパティキ
ュレートトラップは、耐熱性金属から成る３次元網状構
造体で作られる多重円筒構造のフィルタエレメントを採
用する場合に、各円筒状フィルタに生じる材料相互、或
いは多部品との接続部について、フィルタ材を所定値以
上の金属密度となるように圧縮してその部分を溶接する
構造にしたので、簡単な構造で排気ガスの漏れを無くし
てパティキュレートの捕集性能、燃焼再生性能に優れる
フィルタエレメントを容易に安価に作ることが可能にな
る。
【００３０】また、フィルタ材の圧縮による強度増加に
より、フィルタエレメントを熱膨張差による応力の回避
面で有利な片持ち構造にしても必要な耐振性を確保で
き、性能、耐久性、コスト、燃焼再生時の消費電力の全
てに優れたものを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）：第１実施例の縦断断面図 （ｂ）：同上のＸ−Ｘ線部の断面図 （ｃ）：図１（ａ）のＡ部の拡大図
【図２】（ａ）：他の実施例の縦断断面図 （ｂ）：同上のＹ−Ｙ線部の断面図 （ｃ）：図２（ｂ）のＢ部の拡大図
【図３】非圧縮部を溶接したフィルタエレメント（比較
品）の縦断断面図
【符号の説明】
１ パティキュレートトラップ ２ 容器 ３ フィルタエレメント ４ ３次元網状構造体で作られた内筒 ４ａ 圧縮部 ４ｂ 鍔 ５ ３次元網状構造体で作られた外筒 ５ａ 圧縮部 ５ｂ、５ｃ、５ｄ 鍔 ６、７ 端板 ８ ヒータ ９ ブラケット １０ 溶接部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連通孔を有する耐熱性金属骨格から成る
    ３次元網状構造体で作られたフィルタエレメントを排気
    系の途中に設置される容器内に装着して構成されるパテ
    ィキュレートトラップであって、 前記フィルタエレメントが２個以上の異径円筒状フィル
    タを同心的に組合わせて内部に排気ガスの導入空間と流
    出空間を径方向に交互に作り出した多重構造であり、各
    円筒状フィルタに存在するフィルタ材料相互又は他部品
    との接続部は、フィルタ材を１５体積％以上の金属部を
    有する状態に圧縮してその圧縮部を溶接した構造になっ
    ていることを特徴とするディーゼルエンジン用パティキ
    ュレートトラップ。
JP7040599A 1995-02-28 1995-02-28 ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ Pending JPH08229330A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7040599A JPH08229330A (ja) 1995-02-28 1995-02-28 ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ
EP96927918A EP0857862A1 (en) 1995-02-28 1996-08-27 Particulate trap for a diesel engine
PCT/JP1996/002405 WO1998009059A1 (en) 1995-02-28 1996-08-27 Particulate trap for a diesel engine
US08/952,471 US6013118A (en) 1995-02-28 1996-08-27 Particulate trap for a diesel engine

Applications Claiming Priority (2)

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