JP2001164923A - パティキュレート除去フィルタユニットおよびそのフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンパクトで簡潔な構造のパティキュレート除
去フィルタユニットを提供する。 【解決手段】排気系中に介装されるケース１０と、該ケ
ース１０内に配設され、排気ガス流を通気しつつパティ
キュレートを捕集するための複数のメッシュ孔２４を有
するフィルタ１２とからなるパティキュレート除去フィ
ルタユニットであって、該フィルタ１２は、捕集したパ
ティキュレートを直接加熱して焼失させることができる
ように、ニクロム箔などの高耐熱材料から形成されてい
ることを特徴とするパティキュレート除去フィルタユニ
ット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両排気系など
に介装される、フィルタの再生機能を備えたパティキュ
レート（微粒子）除去フィルタユニット、およびそのユ
ニットに使用されるフィルタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジン等の排気ガスに含まれる
カーボン、煤、ＨＣ等のパティキュレートによる大気汚
染を防止するために、排気ガス通路中にこれらを捕集す
るパティキュレートフィルタを配設している。不完全燃
焼によって生ずるこれらのパティキュレートがフィルタ
に一定量堆積すると、これを何らかの加熱手段によって
焼却処分するとともに、フィルタを再生する。

【０００３】ところが、特に車両などの排気系に搭載す
るパティキュレートフィルタユニットはスペースの都合
上、コンパクトな構成であることが望ましいが、コンパ
クト化には限界があった。なぜならば、通常、従来の技
術ではフィルタの素材としてセラミックやステンレスを
使用していたが、これらは高温になり過ぎると酸化など
によって破損してしまうので、フィルタとは別に加熱ヒ
ータなどを設けてフィルタに堆積したパティキュレート
を間接的に加熱していたからである。

【０００４】例えば、特願平９−１３０５４２には、黒
鉛などが堆積したフィルタに、高温ガスを吹き付けて燃
焼させるフィルタ再生装置が記載されている。この技術
では、フィルタ本体部分に加えて、高温ガスのもととな
る空気を吸入するエアブロアや、吸入した空気を加熱す
る予熱手段、燃料添加手段、酸化触媒などの構成要素
や、さらには供給する高温ガスが過度に高温にならない
ように燃料添加手段を制御するための各種センサーや制
御コントローラなども必要であり、フィルタユニット全
体としては部品点数が非常に多く場所をとり、かつ微妙
な制御を必要とする非常に複雑な構造であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、特願平６
−２２６１０８には、パティキュレートフィルタに接す
る金網状の加熱ヒータを配置したフィルタの構造が記載
されている。この技術では、パティキュレートが所定量
堆積すると加熱ヒータに通電し、間接的に加熱すること
によって、パティキュレートを焼却する。

【０００６】しかしながら、この公報に記載されたフィ
ルタ構造にあっては、加熱ヒータをフィルタとは別個に
設けなければならないので部品点数が多くなる上に、セ
ラミック素材のフィルタは過度の加熱を避ける必要があ
るため、フィルタを均一に加熱できるように加熱ヒータ
金網の線材を二重構造にするなど、比較的複雑な構成で
あるという課題があった。

【０００７】本発明は以上のような従来の技術の有する
問題点に考慮してなされたもので、その目的としては、
コンパクトで簡潔な構造のパティキュレート除去フィル
タユニットを提供する。さらに、パティキュレートの捕
集効率がよく、製品寿命の長いパティキュレート除去フ
ィルタユニットを提供する。また、そのフィルタユニッ
トに使用されるフィルタの、低コストで量産性に優れた
製造方法を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るパティキュレート除去フィルタユニッ
トは、排気系中に介装されるケースと、該ケース内に配
設され、排気ガス流を通気しつつパティキュレートを捕
集するための複数のメッシュ孔を有するフィルタとから
なるパティキュレート除去フィルタユニットであって、
該フィルタは、捕集したパティキュレートを直接加熱し
て焼失させることができるように、ニクロム箔などの高
耐熱材料から形成されていることを特徴とする。

【０００９】この発明においては、前記ケース内に複数
の前記フィルタを多層状に配設し、その複数のフィルタ
はそれぞれ異なるメッシュ孔径を有することが好まし
い。

【００１０】また、本発明に係るパティキュレート除去
フィルタの製造方法は、高耐熱材料からなるシートを、
フィルタの形状にマスキングする工程と、該フィルタ形
状内の一部にエッチングによってメッシュ孔を穿設する
工程と、フィルタ形状に切り出す工程とを含むことを特
徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の好適な実施形態について詳細に説明する。

【００１２】 ＝＝パティキュレート除去フィルタユニットの構成＝＝ 図１は、本実施形態のパティキュレート除去フィルタユ
ニットを車両エンジンなどの排気系中に介装した、概念
的な構成を示す図であり、図２は図１のフィルタ部分を
詳細に示す拡大図である。本ユニットは、特に、ＥＧＲ
フィルタ系の一部として好適に利用される。

【００１３】ケース１０は、排気ガスの吸気口１０ａと
排気口１０ｂとを備えており、このケース１０の中央に
フィルタ１２が配設されている。フィルタ１２の端子部
１４には、電流コントロールユニット１６からの電線１
８が接続されていて、フィルタ１２全体に通電すること
ができる。

【００１４】フィルタ１２は、耐熱性の高いニクロム製
の箔から作成された略楕円形のプレート状であり、フィ
ルタ本体部２０と、楕円の長径の両端部分に突設された
端子部１４からなる。フィルタ本体部２０には排気ガス
中に含まれるカーボン、煤、ＨＣなどのパティキュレー
トを捕集するのに充分細かい孔径のメッシュ２２が形成
されている。例えば、黒鉛を除去するには孔径が３０ミ
クロン以下というように、非常に細かなメッシュ孔２４
を正確に形成する必要がある。

【００１５】＝＝フィルタユニットの動作＝＝ 次に、上記のような構成のパティキュレートフィルタユ
ニットの動作について説明する。吸気口１０ａから送り
込まれた排気ガスは、フィルタ１２のメッシュ孔２４を
通過して排気口１０ｂへと流れてゆく。排気ガス中には
不完全燃焼によって生じたカーボンなどの様々なパティ
キュレートが含まれており、これらがフィルタのメッシ
ュ部２２で捕集される。そして、捕集されたパティキュ
レートの堆積量が一定値を越え、メッシュ孔２４の目詰
まりが相当に進んだとき、電極端子部１４を通じてフィ
ルタ１２に通電し、フィルタ自体を高温に加熱すること
によって、メッシュ部２２に付着したパティキュレート
を焼失させる。例えば、黒鉛を焼失させるためには約７
００℃以上に加熱する必要がある。パティキュレートを
焼失させることによって、フィルタ１２が再生され、再
び排気ガス中のパティキュレートを捕集する。

【００１６】なお本実施形態のフィルタ１２は、フィル
タ本体部２０の外周部は密封状態となるようにケース１
０内に配設されており、吸気口１０ａからケース１０内
に送り込まれた排気ガスは全てメッシュ部を通過する構
成としているが、適宜、同様のフィルタユニットを複数
並列して設けたり、バイパス通路を設けてフィルタ１２
の通電再生時には排気ガスをバイパス通路へと導く構成
としてもよい。

【００１７】＝＝耐熱耐酸化性比較＝＝ 本実施形態のニクロム製フィルタの耐熱的耐酸化性につ
いて、従来例で説明したステンレスフィルタと比較し
た。両者の比較は、各試料を電気炉で加熱し、それぞれ
の酸化の程度を時間を追って調べて行った。様々な加熱
温度について試験を行ったが、図３はそのうち１０５０
℃で行った結果の２４時間経過までの様子を示すグラフ
である。グラフの縦軸は単位面積あたりの酸化による質
量増加量（ｇ／ｍ^２）である。同図の結果からわかるよ
うに、ニクロム製フィルタの酸化進行速度はステンレス
フィルタと較べて格段に遅い。このようにニクロム性フ
ィルタの耐熱的耐酸化性（図中の△、×、□）はステン
レスフィルタ（図中の ○）よりも遙かに優れており、
また試験結果は示さないがセラミック製フィルタに対し
ても同様であった。本発明ではフィルタ自体に通電し
て、フィルタを直接加熱するので、ニクロムなどの高耐
熱性を有する素材をフィルタの材料として使用するので
ある。

【００１８】なお、上記実施形態では単一孔径のメッシ
ュ孔からなるフィルタをケース内に１つ配設したが、よ
り好ましくは複数のフィルタを、しかもそれぞれメッシ
ュ孔径の異なるフィルタを多層状に配設する。排気ガス
通路の上流側からメッシュ孔径の大きな順に並べ、それ
ぞれのフィルタに別々に通電するように制御する。通電
するタイミングは、各々のフィルタが所定のレベルまで
目詰まりした時点で通電するようにする。このような構
成のフィルタユニットでは、大きさの異なる様々なパテ
ィキュレートを、それぞれの大きさに対応するメッシュ
孔径のフィルタで捕集することができるため、捕集効率
と各フィルタの寿命がより改善される。

【００１９】＝＝発熱フィルタの製造方法＝＝ 次に、上記実施形態のニクロム箔フィルタの製造方法に
ついて図４を参照して説明する。まず所定の厚さのニク
ロム箔を準備し、フィルタの形状に、すなわち本実施形
態では端支部突片を有する略楕円形状にマスキングをす
る。次にマスキングを施した内側に、エッチング処理に
よってメッシュ孔を穿設する。最後にフィルタの形状に
合わせて切り出す。

【００２０】上記のエッチング方法について詳細に説明
する。まずフィルタ形状にマスキングしたニクロム箔に
ついている指紋やゴミなどの脱脂洗浄を行う。次に、そ
の部分にフィルム状の感光性レジストを貼り付け（ラミ
ネート工程）、さらにそのフィルムのメッシュ孔を穿つ
部分以外に紫外線を照射してフィルムを硬化させる（露
光工程）。そしてこのフィルムの硬化させなかった部分
を炭酸ナトリウム溶液によって溶解し、除去する（現像
工程）。さらに塩化第二鉄、塩化第二銅溶液を用いて、
感光性レジストシートを溶解除去した部分のニクロム箔
をエッチングする。最後に、残った感光性レジストを、
水酸化ナトリウム溶液を用いて剥離する。このようなエ
ッチング技術によれば、ニクロム製の薄い箔材に例えば
３０ミクロン以下というような微少な孔径のメッシュ孔
を正確に形成することができる。しかもこの方法は低コ
ストで量産性に優れている。

【００２１】

【発明の効果】本発明のパティキュレート除去フィルタ
ユニットによれば、耐熱的耐久性に優れたフィルタを直
接通電、加熱してフィルタの再生を行うので、コンパク
トで簡潔な構造排気系フィルタユニットを提供すること
ができる。

【００２２】また、異なるメッシュ孔径を有する複数の
フィルタをケース内に多層的に配設した場合では、一段
とパティキュレートの捕集効率が向上するとともに、各
フィルタの製品寿命を長くすることができる。

【００２３】また、本発明のフィルタの製造方法によれ
ば、上記パティキュレート除去フィルタユニットに使用
することができるような耐熱的耐久性に優れたフィルタ
を、低コストでかつ良好な量産性で製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のパティキュレート除去フィルタユニ
ットを、排気系に介装した、概念的な構成を示す図であ
る。

【図２】図１のフィルタ部分を詳細に示す拡大図であ
る。

【図３】ニクロムフィルタとステンレスフィルタの耐熱
的耐酸化性を比較した試験結果を示すグラフである。

【図４】この発明のニクロム製フィルタを製造する工程
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ ケース １２ フィルタ ２４ メッシュ孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 宏明 神奈川県横浜市都筑区仲町台３丁目12番地 ３号 東京濾器株式会社内 (72)発明者 景山 輝 広島県深安郡神辺町旭丘５番地 株式会社 石井表記内 (72)発明者 梶岡 秀 広島県呉市阿賀南２丁目10番地１号 広島 県立西部工業技術センター内 (72)発明者 筒本 隆博 広島県呉市阿賀南２丁目10番地１号 広島 県立西部工業技術センター内 (72)発明者 問山 清和 広島県呉市阿賀南２丁目10番地１号 広島 県立西部工業技術センター内 Ｆターム(参考） 3G090 AA01 AA04 BA04 4D019 AA01 BA02 BB09 BB10 BC12 BD01 CB04 CB06 CB08 4D058 JA12 JB03 JB39 KB11 MA42 SA08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気系中に介装されるケースと、該ケー
   ス内に配設され、排気ガス流を通気しつつパティキュレ
   ートを捕集するための複数のメッシュ孔を有するフィル
   タとからなるパティキュレート除去フィルタユニットで
   あって、 該フィルタは、捕集したパティキュレートを直接加熱し
   て焼失させることができるように、ニクロム箔などの高
   耐熱材料から形成されていることを特徴とするパティキ
   ュレート除去フィルタユニット。
2. 【請求項２】 前記ケース内に複数の前記フィルタを多
   層状に配設し、その複数のフィルタはそれぞれ異なるメ
   ッシュ孔径を有することを特徴とする請求項１に記載の
   パティキュレート除去フィルタユニット。
3. 【請求項３】 高耐熱材料からなるシートを、フィルタ
   の形状にマスキングする工程と、該フィルタ形状内の一
   部にエッチングによってメッシュ孔を穿設する工程と、
   フィルタ形状に切り出す工程とを含むパティキュレート
   除去フィルタの製造方法。