JPH0586835A

JPH0586835A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH0586835A
Application number: JP3249526A
Authority: JP
Inventors: Koji Shimado; 幸二島戸
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】多数のフィルタエレメントを組み合わせた多
層フィルタで構成される排気ガス浄化装置であって、フ
ィルタエレメントの組付けが容易で、装置全体の濾過能
力が大きな排気ガス浄化装置を提供する。【構成】本実施例では、フィルタエレメント５を構成
するリング９は均一の厚さを有すると共に中心孔９ａを
備えるものである。リング９の一側面Ｓ1 には外周リブ
１０が形成され、他の側面Ｓ2 には内周リブ１１が形成
されている。多層フィルタＦは、多数のフィルタエレメ
ント５を隣接するリング９の外周リブ１０及び内周リブ
１１を互いに接合することにより形成される。そして、
前記多層フィルタＦは内燃機関の排気通路２ａ内に配置
されている。

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等の
排気ガス中に含まれるパティキュレートを除去するため
の排気ガス浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来装置としては、例えば、実
開昭６３−４６０９７号公報に開示されるものがある。
この装置は、セラミックス発泡体或いは金属発泡体にて
形成されかつ中央部に開口を有するディスク状フィルタ
エレメントを備えている。また、前記フィルタエレメン
トと同様の材料によって形成されかつ前記フィルタエレ
メントより小径の間材を備えている。そして、それらを
交互に組付けることにより、多層構造のフィルタを構成
している。また、このような多層フィルタは、ディーゼ
ルエンジンの排気側に連通する通路を備えたケーシング
内に配設され、支持棒によって前記ケーシングに固定さ
れている。また、ガス流入端に位置するエレメントの中
央開口が閉塞板により閉塞されている。そして、上記の
構成によれば、各フィルタエレメント間の間隙に流入し
た排気ガスが、フィルタエレメント及び間材の内部を通
過して多層フィルタ中心部側に通り抜ける際に、排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートの除去が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来装
置では、フィルタエレメント及び間材を製造する場合に
は、それぞれ別々の成形型等を用いる必要があり不便で
あった。また、多数のフィルタエレメント及び間材を交
互に組付ける作業も甚だ煩雑なものであった。

【０００４】また、前記の公報には、各フィルタエレメ
ントの中央部を厚肉に形成することにより、各フィルタ
エレメントの間に間材を必要としない多層フィルタが開
示されている。しかし、このようなフィルタを適用した
装置では、各フィルタエレメント間の間隙に大きな濾過
面積を確保することが困難であるため、長期にわたって
排気ガス浄化作業を行うことができないという問題があ
った。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みて成されたもの
であり、その目的は、装置全体の濾過能力を向上させる
ことができると共に、フィルタエレメントの組付けを容
易に行うことができる排気ガス浄化装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の課題を解
決するために、本発明では、ディーゼルエンジンの排気
側に連通する通路を備えたケーシングと、前記通路内に
層状に配置される複数のフィルタエレメントと、前記フ
ィルタエレメント群の両側部に配置され、各フィルタエ
レメントをケーシングに固定するための一対の耐熱性固
定板とを備えた排気ガス浄化装置において、前記フィル
タエレメントは、中心孔を備えると共に均一の厚さを有
するリングからなり、そのリングの一側面においてその
外周部には外周リブが一体に形成されると共に、その外
周リブは隣接するリングに形成された外周リブと互いに
接合され、前記リングの他側面においてその内周部には
内周リブが一体に形成されると共に、その内周リブは隣
接するリングに形成された内周リブと互いに接合され、
前記リングの一側面においてその内周部には、隣接する
リングとの間の間隔を一定に保持するように互いに接合
されると共に、接合された状態で前記中心孔に連通する
ガス通過用の空隙Ｃを形成する複数の突起とが設けられ
たことを特徴としている。

【０００７】上記のように構成されたフィルタエレメン
トを多数重ね合わせて、多層フィルタが形成される。こ
の場合、隣接するリングの外周リブ及び内周リブがそれ
ぞれ互いに接合される。また、各フィルタエレメントの
リングが一定間隔を保持して離間する。また、隣接する
リングに設けられた各突起が互いに接合されることによ
り、隣接する一対のフィルタエレメント間において中心
孔に連通するガス通過孔の空隙Ｃが形成される。

【０００８】各リブ及び突起は前記リングと一体に形成
することができるため、多層フィルタを一種類のフィル
タエレメントによって構成することが可能になる。従っ
て、従来の装置に比べて組付けが極めて容易になり、か
つ、装置全体の濾過能力を向上させることができる。

【０００９】前記フィルタエレメントの気孔径は５μｍ
〜５０μｍ、気孔率は３５％〜７０％、肉厚は１mm〜５
mmに設定されることが望ましい。気孔径及び気孔率が前
記範囲未満であると、排気ガスがフィルタエレメントの
壁を通過する際の抵抗が大きくなり、圧力損失が増大し
てしまうため好ましくない。また、気孔径及び気孔率が
前記範囲を越えると、フィルタエレメントの強度低下に
起因して破壊し易くなると共に、濾過能力が低下する虞
れがある。更に、肉厚が前記範囲未満の場合には圧力損
失の増大を招き、前記範囲を越える場合にはフィルタエ
レメントの強度が低下してしまうため好ましくない。

【００１０】更に、前記各フィルタエレメントの中心孔
には炭化珪素、窒化珪素、アルミナ及び耐熱金属のうち
何れか少なくとも一種からなる支持棒が挿通され、その
支持棒に前記一対の固定板が固定されることが望まし
い。上記のように各部材を配置して各々を固定すれば、
各フィルタエレメントが定位置に確実に保持されるから
である。また、上記の材料を用いることにより、多層フ
ィルタの耐熱性を向上させることができる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明を具体化した排気ガス浄化装
置の一実施例を図面に基づき詳しく説明する。

【００１２】図１に示すように、排気ガス浄化装置１は
金属パイプ製のケーシング２を備え、そのケーシング２
の通路２ａがディーゼルエンジンＥの排気管路Ｅａに接
続されている。図１及び図２に示すように、このケーシ
ング２内には複数のガス通過孔を有するリング状の取付
具３ａ，３ｂが間隔を隔てて配設され、それらの取付具
３ａ，３ｂには複数のフィルタエレメント５、一対の耐
熱性固定板６，７及び支持棒８からなる多層フィルタＦ
が固定されている。また、前記通路２ａにおける多層フ
ィルタＦの排気ガス流入側には、再生処理用の熱源とし
てバーナー４が設けられている。

【００１３】図３に示すように、フィルタエレメント５
を構成するリング９は均一の厚さ（０．４mm）を備え、
そのリング９には、内径５０mmの中心孔９ａが形成さ
れ、かつリング９の外径は２００mmに設定されている。
また、リング９の一側面Ｓ1 においてその外周部には、
厚さ２mm，幅２mmの外周リブ１０がリング９と一体に形
成されている。更に、同側面Ｓ1 においてその内周部に
は、複数の突起１２（本実施例では６個）が互いに所定
間隔を隔ててリング９と一体に形成されている。

【００１４】図４に示すように、リング９の他側面Ｓ2
においてその内周部には、厚さ２mm，幅２mmの内周リブ
１１がリング９と一体に形成されている。そして、上記
のリング９、外周リブ１０、内周リブ１１及び突起１２
を形成する材料として多孔質炭化珪素を用い、プレス成
形を行った後に焼結させることにより、気孔径１０μ
ｍ，気孔率４０％のフィルタエレメント５が一体形成さ
れる。

【００１５】次に、複数のフィルタエレメント５を層状
に配置する方法について説明する。図２に示すように、
本実施例の多層フィルタＦには、４０枚のフィルタエレ
メント５が用いられている。そして、各フィルタエレメ
ント５は、その側面Ｓ1 同士が対向しかつ側面Ｓ2 同士
が対向するように、互いに密接して重ね合わされてい
る。即ち、各フィルタエレメント５の外周リブ１０及び
内周リブ１１は、隣接する別のフィルタエレメント５の
外周リブ１０及び内周リブ１１にそれぞれ接合されてい
る。これにより、隣接する一対のフィルタエレメント５
間には中空部が形成される。また、各フィルタエレメン
ト５の突起１２が隣接するフィルタエレメント５の突起
１２に接合されて、それらの突起１２間に前記中心孔９
ａに連通するガス通過用の空隙Ｃが形成される。この空
隙Ｃは前記中空部に連通する。

【００１６】図２に示されるように、フィルタエレメン
ト５群の両側部には、耐熱性金属によって形成された一
対の固定板６，７が配置されている。上流側に配置され
る固定板６は外径２２０mm，厚さ５mmに形成され、その
中心部分には内径３０mmの固定孔６ａが設けられてい
る。また、下流側に配置される固定板７は外径３００m
m，厚さ５mmに形成され、その中心部分には内径５０mm
の連通孔７ａが設けられている。前記中心孔９ａ、固定
孔６ａ及び連通孔７ａ内には、多孔質炭化珪素からなる
直径３０mmの支持棒８が挿通され、その両端が固定リン
グ１３，１４を介して各固定板６，７に固定されてい
る。下流側固定リング１４にはガス通過孔１４ａが形成
されている。そして、このように組付けることにより、
上流側が閉塞されかつ下流側のみが開口する多層フィル
タＦが形成される。

【００１７】さて、上記の多層フィルタＦをケーシング
２内の取付具３ａ，３ｂに固定して、ディーゼルエンジ
ンＥを始動させる。すると、多層フィルタＦの上流側領
域Ｒ1 に導入された排気ガスは、図２にて矢印Ａ1 で示
すように、取付具３ａの孔を介して、ケーシング２の内
壁と多層フィルタＦとの間の外側領域Ｒ2 に流れ込む。
次いで矢印Ａ2 で示すように、各フィルタエレメント５
の間の間隙Ｇに達した排気ガスは、フィルタエレメント
５を通過して多層フィルタＦの内側領域Ｒ3 に流入す
る。そしてこのときフィルタエレメント５の壁によって
排気ガス中のパティキュレートが捕集されると共に、そ
の壁に担持された触媒の作用によりパティキュレートが
酸化除去される。そして、浄化された排気ガスは、矢印
Ａ3 で示すように、固定板７の連通孔７ａ及び固定リン
グ１４のガス通過孔１４ａを介して多層フィルタＦの下
流側領域Ｒ4 に排出される。尚、このような捕集動作
は、多層フィルタＦに所定量のパティキュレートが捕集
されるまでの間、継続して行われる。

【００１８】上記のようにして使用された多層フィルタ
Ｆの再生処理を行う場合について説明する。多層フィル
タＦに所定量のパティキュレートが捕集されたことが排
気ガスの圧力損失、即ち、ガスが多層フィルタＦを通過
する前後の圧力差の増大によって検知されると、バーナ
ー４が点火され、多層フィルタＦが所定温度になるまで
加熱される。この処理により多層フィルタＦ内のパティ
キュレートが燃焼され、多層フィルタＦが元の状態に再
生される。

【００１９】以上のように構成された多層フィルタＦで
は、前記内周リブ１１及び突起１２、更には外周リブ１
０を、何れも前記リング９と一体に形成することができ
るため、多層フィルタＦを一種類のフィルタエレメント
５のみによって構成することが可能になる。従って、フ
ィルタエレメントと間材とを交互に配置していた従来装
置とは異なり、組付けが極めて容易になる。また、本発
明によれば、各フィルタエレメントの中央部を肉厚にす
ることにより間材の不要化を図った従来装置とも異な
り、フィルタエレメント５間の間隙Ｇに大きな濾過面積
を確保でき、長期間にわたってパティキュレートの捕集
動作を行うことができる。

【００２０】更に、前記従来装置においては、フィルタ
エレメント全体がセラミックス発泡体或いは金属発泡体
によって肉厚の板状に形成されているため、排気ガスが
前記フィルタエレメントを通過する際の圧力損失が大き
いという問題があった。しかし、本発明のように隣接す
る一対のリング９間に中空部を設けるようにしたことに
より、圧力損失が小さい好適な多層フィルタＦを形成す
ることが可能になった。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の排気ガス
浄化装置によれば、装置全体の濾過能力を向上させるこ
とができると共に、フィルタエレメントの製造及び組付
けを容易に行うことができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した排気ガス浄化装置の一実
施例を示す部分正断面図である。

【図２】図１の多層フィルタを示す拡大正断面図であ
る。

【図３】フィルタエレメントの拡大左側面図である。

【図４】フィルタエレメントの拡大右側面図である。

【符号の説明】

２ケーシング、２ａ通路、５フィルタエレメン
ト、６（耐熱性）固定板、８支持棒、９リング、
９ａ中心孔、１０外周リブ、１１内周リブ、１２
突起、Ｓ1 ，Ｓ2 （リングの）側面、Ｅディーゼ
ルエンジン、Ｃ空隙。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジン（Ｅ）の排気側に連通
する通路（２ａ）を備えたケーシング（２）と、前記通
路（２ａ）内に層状に配置される複数のフィルタエレメ
ント（５）と、前記フィルタエレメント（５）群の両側
部に配置され、各フィルタエレメント（５）をケーシン
グ（２）に固定するための一対の耐熱性固定板（６，
７）とを備えた排気ガス浄化装置において、前記フィルタエレメント（５）は、中心孔（９ａ）を備
えると共に均一の厚さを有するリング（９）からなり、そのリング（９）の一側面（Ｓ1 ）においてその外周部
には外周リブ（１０）が一体に形成されると共に、その
外周リブ（１０）は隣接するリング（９）に形成された
外周リブ（１０）と互いに接合され、前記リング（９）の他側面（Ｓ2 ）においてその内周部
には内周リブ（１１）が一体に形成されると共に、その
内周リブ（１１）は隣接するリング（９）に形成された
内周リブ（１１）と互いに接合され、前記リング（９）の一側面（Ｓ1 ）においてその内周部
には、隣接するリング（９）との間の間隔を一定に保持
するように互いに接合されると共に、接合された状態で
前記中心孔（９ａ）に連通するガス通過用の空隙（Ｃ）
を形成する複数の突起（１２）とが設けられたことを特
徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】前記フィルタエレメント（５）の気孔径は
５μｍ〜５０μｍ、気孔率は３５％〜７０％、肉厚は１
mm〜５mmに設定されることを特徴とする請求項１に記載
の排気ガス浄化装置。
【請求項３】前記各フィルタエレメント（５）の中心孔
（９ａ）には炭化珪素、窒化珪素、アルミナ及び耐熱金
属のうち何れか少なくとも一種からなる支持棒（８）が
挿通され、その支持棒（８）に前記一対の固定板（６，
７）が固定されることを特徴とする請求項１または２に
記載の排気ガス浄化装置。