(57)【要約】【課題】排ガス浄化装置の排気通路の湾曲部においてフィルタに流れる排ガスの流れを均一化するとともにフィルタの変形を防止する。【解決手段】本発明の排ガス浄化装置（１）は、排ガスが流れる湾曲部（１５）を有する排気通路（１１）と、排気通路（１１）の内部であって湾曲部（１５）に設けられ、金属繊維、セラミック繊維、発泡金属及び発泡セラミックのうち１つ以上から構成されて排ガスを浄化する１つ以上のフィルタ（１３）と、排気通路（１１）の内部であってフィルタ（１３）より上流側に設けられ、排ガスを整流するとともに排ガスの圧力を低減する整流減圧手段（１２）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが流れる湾曲部（１５）を有する排気通路（１１）と、
前記排気通路（１１）の内部であって前記湾曲部（１５）に設けられ、金属繊維、セラミック繊維、発泡金属及び発泡セラミックのうち１つ以上から構成されて排ガスを浄化する１つ以上のフィルタ（１３）と、
前記排気通路（１１）の内部であって前記フィルタ（１３）より上流側に設けられ、排ガスを整流するとともに排ガスの圧力を低減する整流減圧手段（１２）とを備えることを特徴とする排ガス浄化装置（１０）。
【請求項２】
前記排気通路（１１）の内部であって前記フィルタ（１３）の下流側と上流側とから前記フィルタ（１３）を保持するフィルタ固定手段（１４）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置（１０）。
【請求項３】
前記フィルタ固定手段（１４）は、前記排気通路（１１）の内壁面から径方向内側へと全周にわたって隆起したリング状のリブ（１７）を有することを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化装置（１０）。
【請求項４】
前記排気通路（１１）は内径が下流側へ向けて段階的に縮径する段部（１９）を有し、前記フィルタ固定手段（１４）は前記段部（１９）と当接するように前記段部（１９）の上流側に配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の排ガス浄化装置（１０）。
【請求項５】
前記フィルタ（１３）及び前記整流減圧手段（１２）のうち少なくとも一方は触媒を担持していることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の排ガス浄化装置（１０）。
【請求項６】
排ガスが流れる湾曲部（１５）を有する排気通路（１１）を備えた排ガス浄化装置（１０）の製造方法であって、
金属繊維、セラミック繊維、発泡金属及び発泡セラミックのうち１つ以上から構成されて排ガスを浄化するフィルタ（１３）を前記湾曲部に設けることと、
前記フィルタ（１３）より上流側に排ガスを整流するとともに排ガスの圧力を低減する整流減圧手段（１２）を設けることとを含むことを特徴とする排ガス浄化装置（１０）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される排ガス浄化装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の排ガス浄化装置として、平板と波板とを交互に重ねたものを平板が外側となるように多重に巻回することでハニカム構造とし、平板と波板との間の排ガス通路に触媒を担持させたものが知られている。しかし、ハニカム構造は湾曲させると通路の一部がつぶれるので湾曲部への搭載が困難であり、形状の自由度が小さい。
【０００３】
そこで、短く切断した金属性ハニカム体を多数排気管中に充填することで湾曲部へ搭載可能とした技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特許第３１１８５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の技術では湾曲部においてハニカム構造体と排気管の内壁との間に隙間が生じるので、これにより排ガスが当該隙間を通って下流へと流れ排ガスの浄化性能が低下する。そこで、ハニカム構造体の代わりに発泡金属、発泡セラミック、金属繊維の圧縮体又はセラミック繊維の圧縮体をフィルタ材として排気管の内部に充填したものが知られている。
【０００５】
しかし、繊維圧縮体は排ガスの圧力により変形する場合がある。また変形を防止するため密度を高めて強度を持たせると排ガスの通気抵抗が大きくなるので排ガスの浄化性能が低下する。さらに、排気管の湾曲部では排ガスの流速分布が均一ではないので排ガスがフィルタ材に対して不均一に流れて排ガスの浄化性能が低下する。
【０００６】
本発明は、排ガス浄化装置の排気通路の湾曲部においてフィルタに流れる排ガスの流れを均一化するとともにフィルタの変形を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、排ガスが流れる湾曲部を有する排気通路と、排気通路の内部であって湾曲部に設けられ、金属繊維、セラミック繊維、発泡金属及び発泡セラミックのうち１つ以上から構成されて排ガスを浄化する１つ以上のフィルタと、排気通路の内部であってフィルタより上流側に設けられ、排ガスを整流するとともに排ガスの圧力を低減する整流減圧手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、排気通路の内部であってフィルタの下流側と上流側とからフィルタを保持するフィルタ固定手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、フィルタ固定手段が、排気通路の内壁面から径方向内側へと全周にわたって隆起したリング状のリブを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、排気通路が、内径が下流側へ向けて段階的に縮径する段部を有し、フィルタ固定手段は段部に当接するように段部の上流側に配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、フィルタ及び整流減圧手段のうち少なくとも一方は触媒を担持していることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、排ガスが流れる湾曲部を有する排気通路を備えた排ガス浄化装置の製造方法であって、金属繊維、セラミック繊維、発泡金属及び発泡セラミックのうち１つ以上から構成されて排ガスを浄化するフィルタを湾曲部に設けることと、フィルタより上流側に排ガスを整流するとともに排ガスの圧力を低減する整流減圧手段を設けることとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、排気通路の湾曲部に設けられるフィルタの上流側に排ガスを整流するとともに排ガスの圧力を低減する整流減圧手段を備えるので、排気通路の湾曲部においてフィルタに流れる排ガスの流れを均一化することができ、さらに排ガスの圧力を低減することができるのでフィルタの変形を防止することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、フィルタの下流側と上流側とからフィルタを保持するフィルタ固定手段を備えるので、排ガスの圧力によりフィルタが下流側へとずれることを防止できるとともに、排ガスの圧力によるフィルタの変形を防止することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、フィルタ固定手段が、排気通路の内壁面から径方向内側へと全周にわたって隆起したリング状のリブを有するので、排気通路の内壁面とフィルタとの隙間に排ガスが流れることを防止でき、排ガスの浄化能力の低下を防止することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、排気通路の内径が下流側へ向けて段階的に縮径する段部を有し、フィルタ固定手段を段部と当接するように段部の上流側に配置するので、フィルタ固定手段の位置決めが容易となり、また段部がフィルタ固定手段を支持するのでより確実にフィルタ及びフィルタ固定手段を保持することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、フィルタ及び整流減圧手段のうち少なくとも一方は触媒を担持しているので、ＰＭに加えて排ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯなどを浄化することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、フィルタを湾曲部に設け、フィルタより上流側に排ガスを整流するとともに排ガスの圧力を低減する整流減圧手段を設けるので、排気通路の湾曲部においてフィルタに流れる排ガスの流れを均一化することができ、さらに排ガスの圧力を低減することができるのでフィルタの変形を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は本実施形態における排ガス浄化装置の構成を示す概略構成図である。図１（ａ）は縦断面図であり、図１（ｂ）はフィルタ固定板を排気通路の軸方向から見た構成図である。
【００２０】
排ガス浄化装置１０は排気通路１１と、ハニカム構造体１２と、フィルタ１３と、フィルタ固定板１４とから構成される。排気通路１１は湾曲部１５を有し、この湾曲部１５にはフィルタ固定板１４が所定の間隔をあけて多数配設される。また排ガス浄化用のフィルタ１３が隣接するフィルタ固定板１４の間に密に充填される。
【００２１】
フィルタ１３は３次元網目構造体であり、図１（ａ）に示すように排気通路１１の湾曲部１５に複数個充填される。フィルタ１３は、例えば発泡金属又は発泡セラミックなどの発泡材によって構成してもよいし、金属繊維又はセラミック繊維などの繊維材の圧縮体によって構成してもよい。またフィルタ１３には例えば白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、セリウム（Ｃｅ）などの成分を含む触媒が担持される。
【００２２】
フィルタ固定板１４は、フィルタ１３の最上流部及び最下流部と各フィルタ１３の間とに設けられ、フィルタ１３が排ガスの圧力によって下流側へずれることがないようフィルタ１３を所定の位置に保持する。フィルタ固定板１４は図１（ｂ）に示すように多数の貫通孔１６とせき止め部１７とから構成される。貫通孔１６はフィルタ固定板１４の外周部を除く中央に多数配置され、これにより排気通路１１を流れる排ガスはこの貫通孔１６を貫流して下流へと流れることができる。せき止め部１７は排気通路１１の内壁面と接するフィルタ固定板１４の外周部であって、排気通路１１の内壁面から径方向内側へと全周にわたって隆起したリング状のリブとして形成される。これにより、排気通路１１を流れる排ガスのうち排気通路１１の内壁面近傍を流れる表層流れはこのせき止め部１７によってせき止められ、中央の貫通孔１６を貫流して下流へと流れる。よって、排気通路１１の内壁面とフィルタ１３との隙間に排ガスが流れても、フィルタ固定板１４において中央よりの貫通孔１６から下流へと流れるので、排ガスの浄化能力の低下を防止できる。
【００２３】
ハニカム構造体１２は、フィルタ１３及びフィルタ固定板１４の上流側に、最上流部のフィルタ固定板１４と所定の間隔をあけて設けられる。ハニカム構造体１２は、平板と波板とを交互に重ねたものを平板が外側となるように多重に巻回した構造体であり、ハニカム通路１８が排ガスの流動方向と平行になるように設けられる。ハニカム構造体１２はハニカム通路１８を流れる排ガスを整流して排ガスの流速分布を排気通路１１の径方向に均一化するとともに、排ガスの流速を低下させ排圧を低下させる。さらに、ハニカム構造体１２は最上流部のフィルタ固定板１４との間に所定の間隔を有するので、ハニカム構造体１２によって整流及び減圧された排ガスを滞留させて下流に設けられるフィルタ１３に均一に流すことができる。なお、ハニカム構造体１２にもフィルタ１３と同様に触媒を担持することで排ガスの浄化能力を向上させることができる。
【００２４】
排ガス浄化装置１０は以上のように構成され、排気通路１１を流れる排ガス中のＰＭをフィルタ１３によって捕捉することができるとともに、排ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯなどをフィルタ１３やハニカム構造体１２に担持された触媒の作用によって浄化することができる。
【００２５】
次に上記排ガス浄化装置１０の製造方法について説明する。初めに湾曲した排気通路１１に最下流側のフィルタ固定板１４を溶接などによって固定する。固定されたフィルタ固定板１４の上流側へフィルタ１３としての発泡材又は繊維材の圧縮体を充填する。なお、発泡材は予め湾曲した排気通路１１の形状に合わせて発泡成形してから排気通路１１に充填してもよいし、排気通路１１に充填してから発泡させてもよい。
【００２６】
さらにフィルタ固定板１４を排気通路１１の上流側から挿入し、既に充填されているフィルタ１３に接する位置に溶接などによって固定する。フィルタ１３とフィルタ固定板１４とを上記のように交互に配置していき、最後に最上流側のフィルタ固定板１４を固定する。
【００２７】
さらに最上流側のフィルタ固定板１４より上流側に当該フィルタ固定板１４と所定の間隔をあけてハニカム構造体１２を溶接などによって固定する。
【００２８】
以上のように本実施形態では、排気通路１１の湾曲部１５に設けられるフィルタ１３の上流側にハニカム構造体１２を備えるので、排気通路１１の湾曲部１５においてフィルタ１３に流れる排ガスの流れを均一化することができ、これにより排気通路１１の湾曲部１５であってもフィルタ１３を効率よく使用することができる。さらにハニカム構造体１２によって排ガスの圧力が低減されるのでフィルタ１３の変形を防止することができ、これによりフィルタ１３の密度を小さくしても強度を保つことができ、フィルタ１３の有効表面積が増大して排ガスの浄化性能を向上させることができる。
【００２９】
また、フィルタ固定板１４によってフィルタ１３の下流側と上流側とからフィルタ１３を保持するので、排ガスの圧力によりフィルタ１３が下流側へとずれることを防止できるとともに、排ガスの圧力によるフィルタ１３の変形をより確実に防止することができる。
【００３０】
さらに、フィルタ固定板１４が外周部にせき止め部１７を有し、せき止め部１７がリング状のリブとして形成されるので、排気通路１１の内壁面近傍における表層流れをせき止めて中央へと寄せることができ、排気通路１１の内壁面とフィルタ１３との隙間に排ガスが流れることを防止して排ガスの浄化能力の低下を防止することができる。
【００３１】
さらに、フィルタ１３及びハニカム構造体１２は触媒を担持しているので、ＰＭに加えて排ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯなどを浄化することができる。
【００３２】
さらに、排気通路１１の湾曲部１５にフィルタ１３を充填し、フィルタ１３より上流側にハニカム構造体１２を設けるので、排気通路１１の湾曲部１５においてフィルタ１３に流れる排ガスの流れを均一化することができ、さらに排ガスの圧力を低減することができるのでフィルタ１３の変形を防止することができる。
【００３３】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【００３４】
例えば、本実施形態ではフィルタ固定板１４を溶接などによって排気通路１１の内壁に固定しているが、図２に示すように排気通路１１を下流へ向けて順に縮径するように複数の段部１９を設けた構造とし、フィルタ固定板１４を当該段部１９と当接するように段部１９の上流側に固定してもよい。これにより、フィルタ固定板１４の位置決めが容易となり、またフィルタ固定板１４が段部に支持されるのでより確実にフィルタ１３及びフィルタ固定板１４を保持することができる。
【００３５】
また、本実施形態ではフィルタ１３及びフィルタ固定板１４を排気通路１１へ順に充填して排ガス浄化装置１を製造しているが、排気通路１１を縦方向に半割りにし、半割り状の一方の排気通路１１にフィルタ１３及びフィルタ固定板１４を配設してから他方の半割り状の排気通路１１と接合することで排ガス浄化装置１を製造してもよい。
【００３６】
さらに、本実施形態ではハニカム構造体１２を用いて排ガスの整流及び減圧を行っているが、同様の作用をもたらすものであればハニカム構造以外の構造であってもよい。
【００３７】
さらに、本実施形態ではフィルタ固定板１４を多数の貫通孔１６を有する金属板として説明したが、フィルタ１３を固定しながら排気通路１１の内壁面とフィルタ１３との隙間から排ガスが下流側へと流れることを防止できる構造であればよく、例えばリング状のリブのみによって構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態における排ガス浄化装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】別実施形態における排ガス浄化装置の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  排ガス浄化装置
１１  排気通路
１２  ハニカム構造体
１３  フィルタ
１４  フィルタ固定板
１５  湾曲部
１７  せき止め部
１９  段部
【図１】
2010112346.tif 000003
【図２】
2010112346.tif 000004