説明

ディーゼルパティキュレートフィルタ

【課題】 低圧力損失,高PM捕集効率という相反する両性質を満足することが可能になると共に、コンパクト化が可能になるDPFの提供。
【解決手段】 積層された複数枚のフィルタ1−1相互間に多数のセル2が形成されたDPFであって、各セルの途中にフィルタによる複数の目封じ部を有し、各セルの本流路がジグザグ状に形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関の排気ガスを浄化するDPFに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のDPFは、排気ガスが直流するセル形状となっており、隣接するセルは排気ガス流入側と流出側で交互に目封じされていて、排気ガスが金属繊維または多孔質セラミックからなるセル周壁を貫流する際にPM(ススと未燃燃料分が合わさった物)が捕集される構造になっている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2003−154223号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
PM捕集性能の面から少なくとも一度は排気ガスがセル周壁を貫通する必要があるが、上述のように従来のDPFにあっては、排気ガスが直通するセル形状となっており、隣接するセルの排気ガス流入側と流出側を交互に目封じすることで各セル(流路)間に生じる圧力差により、排気ガスは一度だけセル周壁を貫流するのみであるため、フィルタの有効表面積が少なく、PM捕集効率が悪いという問題点があった。
【0004】
また、上記DPFにおいては十分なPM捕集率を得るためにセル壁の細孔径を小さくする必要があるため、圧力損失が大きくなり、内燃機関の出力低下の原因になる。
【0005】
また、メタル担体においてセル端部の目封じを行うには、目封じ部に接着剤等を詰め込む方法が考えられるが、型の段階から目封じされた状態で製造されるセラミック製DPFの場合に比べて製造工程が増えてしまう。
【0006】
本発明の解決しようとする課題は、低圧力損失,高PM捕集効率という相反する両性質を満足することが可能になると共に、コンパクト化が可能になるDPFを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため請求項1記載のDPFは、積層された複数枚のフィルタ相互間に多数のセルが形成されたディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPF)であって、前記各セルの途中にフィルタによる複数の目封じ部を有することを特徴とする手段とした。
【0008】
請求項4記載のDPFは、平板状フィルタと波板状フィルタとを交互に積層することにより両フィルタ相互間に多数のセルが形成されたDPFであって、前記各セルの途中が仕切りで少なくとも1箇所が閉じられ、前記仕切りが隣接する前記セル相互間でセル方向に互いにずれた位置に形成されていることを特徴とする手段とした。
【0009】
請求項5記載のDPFは、平板状フィルタと波板状フィルタとを交互に積層することにより両フィルタ相互間に多数のセルが形成されたDPFであって、前記平板状フィルタの途中が少なくとも1箇所が前記波板状フィルタの波底方向へ膨出されることにより前記セルの途中の少なくとも一部が前記平板状フィルタの膨出部で閉じられていることを特徴とする手段とした。
【発明の効果】
【0010】
本発明請求項1記載のDPFでは、上述のように、各セルの途中にフィルタによる複数の目封じ部を有する構成としたことで、排気ガス流入側と流出側の交互目封じが無くても、排気ガスが隣接するセルへスムーズかつ頻繁に貫流するようになり、フィルタの有効表面積が増加するので、フィルタの細孔径,気孔率の選択肢が広がり、低圧力損失,高PM捕集効率という相反する両性質を満足することが可能になると共に、コンパクト化が可能になるという効果が得られる。
【0011】
請求項4記載のDPFでは、上述のように、前記各セルの途中が仕切りで少なくとも1箇所が閉じられ、仕切りが隣接するセル相互間でセル方向に互いにずれた位置に形成されている構成としたことで、排気ガス流入側と流出側の交互目封じが無くても、排気ガスが隣接するセルへスムーズかつ頻繁に貫流するようになり、排気ガスとフィルタの接触効率が向上するので、フィルタの細孔径,気孔率の選択肢が広がり、低圧力損失,高PM捕集効率という相反する両性質を満足することが可能になると共に、コンパクト化が可能になるという効果が得られる。
【0012】
請求項5記載のDPFでは、上述のように、前記平板状フィルタの途中が少なくとも1箇所が波板状フィルタの波底方向へ膨出されることによりセルの途中の少なくとも一部が平板状フィルタの膨出部で閉じられている構成としたことで、排気ガス流入側と流出側の交互目封じが無くても、排気ガスが隣接するセルへスムーズかつ頻繁に貫流するようになり、排気ガスとフィルタの接触効率が向上するので、フィルタの細孔径,気孔率の選択肢が広がり、これにより、低圧力損失,高PM捕集効率という相反する両性質を満足することが可能になると共に、コンパクト化が可能になるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例1】
【0014】
この実施例1のDPFは、請求項1〜3に記載の発明に対応する。
【0015】
まず、この実施例1のDPFを図面に基づいて説明する。
【0016】
図1はこの実施例1のDPFを示す正面図、図2はフィルタを示す斜視図、図3は図1のA−A線における横断面図である。
【0017】
このDPFは、図1に示すように、金属繊維製のフィルタ1を複数枚積層することにより、各フィルタ1−1相互間に多数のセル(流路)2が蜂の巣状に形成された構造になっている。
【0018】
さらに詳述すると、各フィルタ1が、図2に示すように、凹凸状に形成されることにより、図3に示すように、各セル2の途中にフィルタ1で構成される複数の完全目封じ部が形成され、該目封じ部を構成するフィルタ部分11を介して隣接する各セル2に連通されることにより、その本流路21がジグザグ状(非直線状)に形成されている。
【0019】
次に、この実施例1の作用を図3に基づいて説明する。
【0020】
この実施例1のDPFでは上述のように構成されるため、各セル2内に流入した排気ガスは、複数の目封じ部を構成するフィルタ部分11で目封じされることで、その周壁を構成する上下両フィルタ1、1の全面及び目封じ部を構成するフィルタ部分11を経由して隣接する各セル2に貫流する。
【0021】
以上のように、排気ガスがフィルタ1で構成される周壁及び複数の目封じ部を構成するフィルタ部分11から隣接する本流路21側に頻繁に貫流する際に、排気ガスに含まれるPM(ススと未燃燃料分が合わさった物)が効率的に捕集されて浄化される。
【0022】
次に、この実施例1の効果を説明する。
【0023】
この実施例1のDPFでは、上述のように、積層される各フィルタ1が、凹凸状に形成されることにより、各セル2の途中にフィルタ1で構成される複数の完全目封じ部が形成され、該目封じ部を構成するフィルタ部分11を介して隣接する各セル2に連通されている構成としたことで、排気ガス流入側と流出側の交互目封じが無くても、排気ガスの貫流がスムーズかつ頻繁に行われるようになり、排気ガスとフィルタの接触効率が向上するので、フィルタの細孔径,気孔率の選択肢が広がり、低圧力損失,高PM捕集効率という相反する両性質を満足することが可能になると共に、コンパクト化が可能になるという効果が得られる。
【0024】
また、隣接するセル端部を排気ガス流入側と流出側で交互に目封じする必要がないため、目封じ部に接着剤等を詰め込む等の余分な工程が不要になる。
【0025】
また、途中に複数の完全目封じ部が形成された本流路21がジグザグ状に形成されている構成としたことで、フィルタ1の有効表面積をさらに増やせるため、PM捕集効率をさらに高めることができるようになる。
【0026】
次に、他の実施例について説明する。
【実施例2】
【0027】
この実施例2は、請求項4に記載の発明に対応する。
【0028】
この実施例2のDPFは、図4(正面図)、図5(図4のB−B線における横断面図、図6(要部の拡大斜視図)に示すように、平板状フィルタ3と波板状フィルタ4とを交互に積層することにより両フィルタ3,4相互間に多数のセル5が形成されたDPFである点が、上記実施例1とは相違したものである。そして、この実施例2では、各セル5の途中が仕切り6で複数箇所閉じられ、この仕切り6が隣接するセル5−5相互間でセル5方向に互いにずれた位置に形成された構成となっている。
【0029】
この実施例2のDPFでは上述のように構成されるため、各セル5内に流入した排気ガスは、その途中が仕切り6で仕切られることにより、フィルタ3、4で構成される周壁から隣接するセル5側に貫流し、この隣接するセル5側においても、その途中が仕切り6で仕切られることにより、フィルタ3、4で構成される周壁からさらに隣接するセル5側に貫流するというジグザグの流れが繰り返される。
【0030】
以上のように、排気ガスがフィルタ3、4で構成される周壁から隣接するセル5側に頻繁に貫流する際に、排気ガスに含まれるPM(ススと未燃燃料分が合わさった物)が効率的に捕集されて浄化される。
【0031】
従って、この実施例2では、排気ガス流入側と流出側の交互目封じが無くても排気ガスをセル周壁へスムーズかつ頻繁に導くことができ、排気ガスとフィルタの接触効率が向上するので、フィルタの細孔径,気孔率の選択肢が広がり、低圧力損失,高PM捕集効率という相反する両性質を満足することが可能になると共に、コンパクト化が可能になるという効果が得られる。
【実施例3】
【0032】
この実施例3は、請求項5に記載の発明に対応する。
【0033】
この実施例3のDPFは、図7(正面図)、図8(図7のC−C線における横断面図、図9(図8のD−D線における拡大縦断面図)に示すように、平板状フィルタ3と波板状フィルタ4とを交互に積層することにより両フィルタ3,4相互間に多数のセル5が形成されたDPFである点が、上記実施例1とは相違したものである。
【0034】
そして、この実施例3では、平板状フィルタ3の途中が複数箇所において波板状フィルタ3の波底方向へ膨出されることにより、セル5の途中の一部または全部が平板状フィルタ3の膨出部31で閉じられ、この膨出部31が隣接するセル5−5相互間でセル5方向に互いにずれた位置に形成された構成となっている。
【0035】
この実施例3のDPFでは上述のように構成されるため、各セル5内に流入した排気ガスは、その途中が膨出部31で一部または全部仕切られることにより、その一部または全部がフィルタ3、4で構成される周壁から隣接するセル5側に貫流し、この隣接するセル5側においても、その途中が仕切り6で仕切られることにより、フィルタ3、4で構成される周壁からさらに隣接するセル5側に貫流するというジグザグの流れが繰り返される。
【0036】
また、排気ガスは、平板状フィルタ3で構成される膨出部31からも隣接するセル5側に貫流する。
【0037】
以上のように、排気ガスがフィルタ3、4で構成される周壁及び平板状フィルタ3で構成される膨出部31から隣接するセル5側に頻繁に貫流する際に、排気ガスに含まれるPM(ススと未燃燃料分が合わさった物)が効率的に捕集されて浄化される。
【0038】
従って、この実施例3では、排気ガス流入側と流出側の交互目封じが無くても排気ガスをセル周壁へスムーズかつ頻繁に導くことができ、排気ガスは膨出部31からも隣接するセル5へ貫流するため、排気ガスとフィルタの接触効率が向上し、フィルタの細孔径,気孔率の選択肢が広がるため、低圧力損失,高PM捕集効率という相反する両性質を満足することが可能になると共に、コンパクト化が可能になるという効果が得られる。
【0039】
以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【0040】
例えば、実施例1では、複数のフィルタを積層させたが、フィルタを巻回して作成してもよい。
【0041】
また、実施例1では、各セル2の途中にフィルタ1による複数の完全目封じ部を形成したが、不完全目封じ部を形成させるようにしてもよい。
【0042】
また、実施例3では、平板状フィルタ3の複数箇所を波板状フィルタ4の方向へ膨出させたが、波板状フィルタ4の複数箇所を平板状フィルタ3の方向へ膨出させる構造としてもよい。
【0043】
また、各実施例において、セルの端部を一部閉じるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】実施例1のDPFを示す正面図である。
【図2】フィルタを示す斜視図である。
【図3】図1のA−A線における横断面図である。
【図4】実施例2のDPFを示す正面図である。
【図5】図4のB−B線における横断面図である。
【図6】要部の拡大斜視図である。
【図7】実施例3のDPFを示す正面図である。
【図8】図7のC−C線における横断面図である。
【図9】図8のD−D線における拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【0045】
1 フィルタ
11 目封じ部を構成するフィルタ部分
2 セル
21 本流路
3 平板状フィルタ
31 膨出部
4 波板状フィルタ
5 セル
6 仕切り

【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層された複数枚のフィルタ相互間に多数のセルが形成されたディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPF)であって、
前記各セルの途中にフィルタによる複数の目封じ部を有することを特徴とするDPF。
【請求項2】
請求項1記載のDPFにおいて、前記各セルが非直線状に形成されていることを特徴とするDPF。
【請求項3】
請求項2記載のDPFにおいて、前記各セルの本流路がジグザグ状に形成されていることを特徴とするDPF。
【請求項4】
平板状フィルタと波板状フィルタとを交互に積層することにより両フィルタ相互間に多数のセルが形成されたDPFであって、
前記各セルの途中が仕切りで少なくとも1箇所が閉じられ、
前記仕切りが隣接する前記セル相互間でセル方向に互いにずれた位置に形成されていることを特徴とするDPF。
【請求項5】
平板状フィルタと波板状フィルタとを交互に積層することにより両フィルタ相互間に多数のセルが形成されたDPFであって、
前記平板状フィルタの途中が少なくとも1箇所が前記波板状フィルタの波底方向へ膨出されることにより前記セルの途中の少なくとも一部が前記平板状フィルタの膨出部で閉じられていることを特徴とするDPF。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載のDPFにおいて、前記各フィルタには触媒が担持されていることを特徴とするDPF。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2008−188507(P2008−188507A)
【公開日】平成20年8月21日(2008.8.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−23638(P2007−23638)
【出願日】平成19年2月2日(2007.2.2)
【出願人】(000004765)カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Fターム(参考)】