(57)【要約】【課題】      大径微粒子と小径微粒子を排気通路で選り分け、確実に処理することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。【解決手段】  本発明の内燃機関の浄化装置は、内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子を捕集するものであり、大径微粒子を第１のフィルタで捕集し、小径微粒子を第２のフィルタで捕集する。第１のフィルタおよび第２のフィルタとして、それぞれ別々にフィルタが用いられるが、第１のフィルタに用いられるフィルタは、大径微粒子のみを捕集するために、第２のフィルタに用いられるフィルタと同様か、第２のフィルタより粗目のフィルタが用いられる。ここで、第１のフィルタへと排気ガスを導く排気通路に対し、第２の粒子状物質手段へと排気ガスを導く排気通路が、側枝状に分岐されている。よって、排気ガス中の微粒子を、その慣性力によって、大径微粒子と小径微粒子とに選り分けることができる。これにより、大径微粒子と小径微粒子を、それぞれに対応するフィルタで確実に処理することができる。【選択図】図１
2006220127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスに含まれる大径微粒子を捕集する第１のフィルタと、
排気ガスに含まれる小径微粒子を捕集する第２のフィルタと、
前記第１のフィルタが配置された第１の排気通路と、
前記第１の排気通路から側枝状に分岐して設けられ前記第２のフィルタが配置された第２の排気通路と、を有し、
前記第１のフィルタの目の粗さ≧前記第２のフィルタの目の粗さ
であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記第２の排気通路は、前記第１の排気通路の軸方向に対して、所定角度以上ずれた方向へ向けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第１の排気通路は、前記第１のフィルタの下流側において、前記第２の排気通路に連結していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１の排気通路には絞りが設けられ、前記絞りが設けられた部分の前記第１の排気通路の断面積は、前記第２の排気通路の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタは、捕集された大径微粒子を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記第１のフィルタは、交換可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に配置され、排気ガスの粒子状物質を捕集する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関より排出される排気ガスには、粒子状物質が含まれている。そのため、この粒子状物質を排気ガスより取り除くための粒子状物質除去装置を内燃機関の排気通路に取り付けることが必要となる。粒子状物質除去には、捕集フィルタが設けられ、この捕集フィルタによって、粒子状物質が捕集される。捕集フィルタでは、捕集された粒子状物質に対し、酸化処理などの処理を施している。
【０００３】
粒子状物質は、様々な大きさの微粒子からなり、中には１００ｎｍを超えるような大きな微粒子（以下、単に「大径微粒子」と称す）も存在する。この大径微粒子は、内燃機関の磨耗物質のアッシュ、オイル中のカルシウムおよびリンやＺｎ、Ｆｅ等の酸化物の錆び等が原因となって生成される。一般的に、粒子状物質除去装置の捕集フィルタは微小粒子（大径微粒子よりも小さい微粒子であり、以下単に「小径微粒子」と称す）を捕集するためにトラップ径が小さく設計されているため、大径微粒子により酸化不足による目詰まりを起こすことがある。また、大径微粒子は、酸化処理に時間を要するためフィルタでの処理が間に合わずに、堆積してしまいフィルタとしての機能が十分に果たせなくなってしまう。また、大径微粒子は酸化時間を要するため、粒子状物質の除去処理により燃費が悪化してしまうという問題もある。
【０００４】
特許文献１では、大径微粒子を捕集するためのフィルタと、大径微粒子よりも小さい微粒子（以下、単に「小径微粒子」と称す）を捕集するためのフィルタとを別個に設け、大径微粒子を捕集するためのフィルタを、小径微粒子を捕集するためのフィルタの上流側に直列的に接続している。
【０００５】
しかしながら、大径微粒子は、処理に時間がかかるにも係わらず、特許文献１の場合には、大径微粒子が処理されない限り、小径微粒子を処理することができず、上記のフィルタの目詰まりなどの問題の解決策としては不十分であった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２９５６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、大径微粒子と小径微粒子を排気通路で選り分け、確実に処理することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点では、内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスに含まれる大径微粒子を捕集する第１のフィルタと、排気ガスに含まれる小径微粒子を捕集する第２のフィルタと、前記第１のフィルタが配置された第１の排気通路と、前記第１の排気通路から側枝状に分岐して設けられ前記第２のフィルタが配置された第２の排気通路と、を有し、前記第１のフィルタの目の粗さ≧前記第２のフィルタの目の粗さである。
【０００９】
上記の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子を捕集するものであり、大径微粒子を第１のフィルタで捕集し、小径微粒子を第２のフィルタで捕集する。第１のフィルタおよび第２のフィルタとして、それぞれ別々にフィルタが用いられるが、第１のフィルタに用いられるフィルタは、大径微粒子のみを捕集するために、第２のフィルタに用いられるフィルタと同様か、第２のフィルタより粗目のフィルタが用いられる。ここで、第１のフィルタへと排気ガスを導く第１の排気通路に対し、第２の粒子状物質手段へと排気ガスを導く第２の排気通路が、側枝状に分岐されている。よって、排気ガス中の微粒子を、その慣性力によって、大径微粒子と小径微粒子に選り分けることができる。これにより、大径微粒子と小径微粒子を、それぞれに対応するフィルタで確実に処理することができる。  好適な実施例では、内燃機関の排気浄化装置は、前記第２の排気通路は、前記第１の排気通路の軸方向に対して、所定角度以上ずれた方向へ向けられている。ここで所定角度以上とは、５°以上が好ましい。
【００１０】
上記の内燃機関の排気浄化装置の一態様では、前記第１の排気通路は、前記第１のフィルタの下流側において、前記第２の排気通路に連結している。これにより、第１のフィルタが設けられている第１の排気通路に、排気ガスの流れを生じさせることができ、大径微粒子の第１のフィルタによる捕集を、より効果的に行うことができる。また、第１のフィルタを通過した小径微粒子を、第２のフィルタへと導くことができる。よって、第１のフィルタを通過した小径微粒子を、第２のフィルタで処理することができる。
【００１１】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記第１の排気通路には絞りが設けられ、前記絞りが設けられた部分の前記第１の排気通路の断面積は、前記第２の排気通路の断面積よりも小さい。これにより、大径微粒子のみを効果的に排気通路１２に導くことができる。
【００１２】
上記の内燃機関の排気浄化装置の他の一態様では、前記第１のフィルタは、捕集された大径微粒子を加熱するための加熱手段を有する。電気ヒータ、バーナー等の加熱手段により、大径微粒子を燃焼することで、堆積しやすい大径微粒子の酸化処理を効果的に行うことができる。また、前記第１のフィルタを交換可能に構成されているとして、大径微粒子が堆積したフィルタを、丸ごと替えるとすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１４】
[第１実施形態]
まず、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置について説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第１実施形態の概略構成を示している。内燃機関１は、４つの気筒２が一列に並べられた直列４気筒型のディーゼルエンジンで、吸気通路３、排気通路４、及び内燃機関１に対して過給を行うターボ過給機５をそれぞれ備えている。吸気通路３には、エアーフィルタ１３と、吸気流量を計測するエアフロメータ１４と、吸気流量を調整可能なスロットルバルブ（不図示）と、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａと、コンプレッサ５ａにて圧縮された吸気を冷却するインタークーラ７と、が設けられている。排気通路４には、ターボ過給機５のタービン５ｂと、排気ガス中の有害物質を削減するための排気浄化装置２０と、が設けられている。吸気通路３と排気通路４とはＥＧＲ通路６にて接続されて排気ガスの一部が排気通路４から吸気通路３へ還流される。ＥＧＲ通路６には、吸気通路３に還流させるべき排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ７と、排気ガスの還流量を調整するためのＥＧＲバルブ８と、がそれぞれ設けられている。内燃機関１には、各気筒２に対応させて４つのインジェクタ９が設けられている。４つのインジェクタ９はコモンレール１０に接続される。コモンレール１０は、燃料タンク（不図示）から燃料を汲み上げてコモンレール１０に圧送するサプライポンプ１１に接続される。
【００１６】
排気浄化装置２０は、内燃機関１の排気ガス中の微粒子を捕集するとともに、ＮＯｘを吸蔵及び還元する機能を有するフィルタ２１ａ、２１ｂと、酸化触媒２３と、を備えている。排気ガス中の微粒子としては、内燃機関１の磨耗物質のアッシュ、オイル中のカルシウムおよびリン、錆び等が起因して発生する大きさ１００ｎｍ以上の大径微粒子と、それより小さい大きさの小径微粒子とに分類することができる。フィルタ２１ａは、排気ガス中の大径微粒子を捕集するためのものであり、排気通路４と分岐した排気通路１２上に設けられている。一方、フィルタ２１ｂは、排気ガス中の小径微粒子を捕集するためのものであり、排気通路４上に設けられている。酸化触媒２３は、フィルタ２１ｂの下流側に設けられており、フィルタ２１ｂにおいて処理しきれずに通過した微粒子を酸化する。ここで、フィルタ２１ａは、第１のフィルタとして機能し、フィルタ２１ｂは、第２のフィルタとして機能する。
【００１７】
フィルタ２１ｂと酸化触媒２３との間には排気ガスの空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ２６が設けられ、Ａ／Ｆセンサ２６の出力信号は図示しないエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に入力される。また、排気浄化装置２０は、フィルタ２１ａ、２１ｂによって吸蔵されたＮＯｘを還元させるために、還元剤（燃料）を排気通路４に添加する燃料添加インジェクタ２８を備えている。燃料添加インジェクタ２８はサプライポンプ１１と接続される。添加用インジェクタ２８による燃料の添加は、フィルタ２１ａ、２１ｂに吸蔵されたＮＯｘを還元させる必要に応じ、Ａ／Ｆセンサ２６からの入力信号に基づいてＥＣＵにて制御される。
【００１８】
排気浄化装置２０に流れ込んだ排気ガスは、まず分岐部３０に導かれる。図２は、分岐部３０の拡大図である。排気通路１２と排気通路４は、この分岐部３０で分岐する。このとき、排気通路４の分岐の方向は、排気ガス中の微粒子が分岐部３０に導かれたときにおけるその進行方向を曲げる方向に形成され、一方、排気通路１２の分岐の方向は、微粒子が分岐部３０に導かれたときにおけるその進行方向と同じ方向に形成される。即ち、分岐部３０において、排気通路４は、排気通路１２に対し、側枝状に分岐することとなる。このときの排気通路１２の方向に対する排気通路４の分岐の方向の角度を「θ」とすると、角度θは５°以上が好ましい。即ち、排気通路４の方向は、排気通路１２の軸方向に対して５°以上ずれた方向に向けられることが好ましい。なお、排気通路１２は本発明における第１の排気通路に相当し、排気通路４は第２の排気通路に相当する。
【００１９】
排気ガス中の微粒子は、分岐部３０に導かれるとき、排気ガスの流れによって加速される。この排気ガス中の微粒子のうち、大きな体積を有する大径微粒子Ｐａは、小さな体積を有する小径微粒子Ｐｂよりも、質量が大きいため、加速されることによって生じる慣性力も大きくなる。大径微粒子Ｐａは、慣性力が大きいために、分岐部３０において、排気通路４に沿う排気ガスの流れに乗って曲がりきることができず、そのまま殆ど直進して、その進路方向である排気通路１２へ入る。一方、小径微粒子Ｐｂは、質量が小さいために、加速されることによって生じる慣性力は小さい。そのため、小径微粒子Ｐｂは、分岐部３０において、排気通路４に沿う排気ガスの流れに乗って曲がることができる。このようにして、分岐部３０では、排気ガス中の微粒子を、その慣性力を用いることによって、大径微粒子Ｐａと小径微粒子Ｐｂとに選り分けることができる。排気通路１２に入った大径微粒子Ｐａは、フィルタ２１ａに導かれ、排気通路４に沿って曲がることができた小径微粒子Ｐｂは、フィルタ２１ｂに導かれる。以上より、大径微粒子と小径微粒子をその慣性力を利用して分離し、別個のフィルタで処理することができる。よって、大径微粒子及び小径微粒子を同じ排気通路上でフィルタによる捕集を行うことにより発生していたフィルタの目詰まりを防ぐことができ、微粒子処理の効率低下を防ぐことができる。
【００２０】
図３（ａ）は、フィルタ２１ａの排気ガスおよび大径微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図３（ｂ）は、フィルタ２１ａの断面図を示す。フィルタ２１ａは、多数のセル（貫通孔）５１ａを有するハニカム状に形成されている。セル５１ａはそれぞれ両端のうち一方においてプラグ５２ａで栓詰めがされている。プラグ５２ａは、入口端５１ａ_ｉｎにおいて栓詰めされているセル５１ａと、出口端５１ａ_ｏｕｔにおいて栓詰めされているセル５１ａが交互に配列されるように設けられている。フィルタ２１ａは、大径微粒子を捕集する役割を有するので、図３（ａ）に示すフィルタ２１ａの入口の構造は、大径微粒子が侵入できる大きさとされる。このため、フィルタ２１ａの入口の構造は、後に述べるフィルタ２１ｂの入口の構造（図４（ａ）参照）と同様の構造、もしくはフィルタ２１ｂの入口の構造よりも粗目の構造となっている。互いに隣り合うセル５１ａの間には、隔壁５３ａが設けられ、大径微粒子は通過できない程度の微細な孔（図示せず）が多数形成されている。フィルタ２１ａの入口端５１_ｉｎに導かれた排気ガスは、図３（ｂ）の矢印で示した経路を通り、隔壁５３ａで大径微粒子が取り除かれた後、出口端５１ａ_ｏｕｔに導かれる。
【００２１】
図４（ａ）は、フィルタ２１ｂの排気ガスおよび小径微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図４（ｂ）は、フィルタ２１ｂの断面図を示す。フィルタ２１ｂも、フィルタ２１ａと同様に、多数のセル（貫通孔）５１ｂを有するハニカム状に形成されている。セル５１ｂはそれぞれ両端のうち一方においてプラグ５２ｂで栓詰めがされている。プラグ５２ｂは、入口端５１ｂ_ｉｎにおいて栓詰めされているセル５１ｂと、出口端５１ｂ_ｏｕｔにおいて栓詰めされているセル５１ｂが交互に配列されるように設けられている。互いに隣り合うセル５１ｂの間には、隔壁５３ｂが設けられている。隔壁５３ｂにも、微細な孔（図示せず）が多数形成されており、その孔の大きさは、排気ガスは通過できるが、小径微粒子は通過できない大きさとなっている。フィルタ２１ｂの入口端５１ｂ_ｉｎに導かれた排気ガスは、図４（ｂ）の矢印で示した経路を通り、隔壁５３ｂで小径微粒子が取り除かれた後、出口端５１ｂ_ｏｕｔに導かれる。
【００２２】
上述したフィルタ２１ａ、２１ｂにおいて、隔壁５３ａ、５３ｂには、白金（Ｐｔ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）等の酸化触媒物質が担持されるとともに、ＮＯｘを吸蔵する機能を持つカリウム（Ｋ）、バリウム（Ｂａ）等のアルカリ金属や、カルシウム（Ｃａ）等のアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）等の希土類等の一つ又はこれらの組合せからなるＮＯｘ吸蔵物質が担持されている。フィルタ２１ａ、２１ｂは、酸化触媒物質の作用により捕集した微粒子の酸化を促進する機能を有し、ＮＯｘ吸蔵物質の作用により、ＮＯｘを吸蔵および還元する。なお、フィルタ２１ａ、２１ｂの外壁５０ａ、５０ｂ及び隔壁５３ａ、５３ｂには適宜な材料を利用することができる。例えば、セラミックを利用することができる。その他、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、コーディエライト、層状酸化物を利用することもできる。
【００２３】
大径微粒子を捕集するフィルタ２１ａにおいて、捕集された大径微粒子は、その大きさのために、隔壁５３ａに厚く堆積しやすく、隔壁５３ａに担持されている酸化触媒物質のみによっては、大径微粒子を酸化しきれない可能性がある。その場合、本発明では、フィルタ２１ａの周りに電気ヒータ４０を設置することとしてもよい。電気ヒータ４０は、フィルタ２１ａを加熱することにより、隔壁５３ａの温度を上げることができる。よって、隔壁５３ａに捕集された大径微粒子を燃焼し、より効率的に酸化することができる。なお、電気ヒータ４０の代わりにバーナーを用いて、大径微粒子を直接的に燃焼させて酸化することとしてもよい。この電気ヒータまたはバーナーは、本発明における加熱手段として機能する。
【００２４】
また、このような加熱手段を設ける代わりに、フィルタ２１ａを交換式とし、大径微粒子が隔壁５３ａに厚く堆積した場合には、フィルタ２１ａを新しいフィルタ２１ａに丸ごと交換することとしてもよい。
【００２５】
[第２実施形態]
次に本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置について説明する。
【００２６】
図５および図６は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第２実施形態の概略構成を示している。図５が示すように、第２実施形態に係る排気浄化装置２０ａでは、大径微粒子を捕集するフィルタ２１ａの下流側にも排気通路１２を設け、さらに、その下流側の排気通路１２ａを、合流部３１において、排気通路４と合流させる。このようにすることで、排気通路１２、１２ａにも排気ガスの流れを発生させることができる。これにより、分岐部３０において、慣性力によって、排気通路４の排気の流れから分離された大径微粒子を、排気通路１２に沿って加速することができ、大径微粒子をフィルタ２１ａに効果的に捕集することができる。なお、排気通路１２、１２ａは本発明における第１の排気通路に相当する。
【００２７】
また、先に述べたように、大径微粒子を捕集するフィルタ２１ａでは、隔壁５３ａが設けられ、大径微粒子は通過できない程度の微細な孔（図示せず）が多数形成されているが、排気通路１２に侵入した少量の小径微粒子は、隔壁５３ａを通過してしまう可能性がある。第２実施形態では、フィルタ２１ａの下流側の排気通路１２ａを合流部３１にて排気通路４と再び合流させている。よって、このようなフィルタ２１ａを通過した少量の小径微粒子を、合流部３１を介して、排気通路４に送り、フィルタ２１ｂで処理させることができる。
【００２８】
図５では、排気通路１２ａの合流部３１は、フィルタ２１ｂの上流側に形成されているが、これに限られるものではなく、図６に示す排気浄化装置２０ｂのように、合流部３１を、フィルタ２１ｂの上流側に形成する代わりに、フィルタ２１ｂの下流側に形成するとしてもよい。
【００２９】
図６で示すように、合流部３１がフィルタ２１ｂの下流側にある場合には、フィルタ２１ａを通過した少量の小径微粒子は、合流部３１を介して、酸化触媒２３に導かれる。このときには、小径微粒子を、酸化触媒２３で処理させることができる。
【００３０】
[第３実施形態]
次に本発明の第３実施形態に係る排気浄化装置について説明する。
【００３１】
図７は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第３実施形態の概略構成を示している。図７が示すように、第３実施形態に係る排気浄化装置２０ｃでは、第２実施形態に係る排気浄化装置２０ａにおける排気通路１２上の任意の場所に絞りが設けられている。
【００３２】
第２実施形態で述べたように排気通路１２、１２ａにも排気ガスの流れを発生させた場合、分岐部３０で大径微粒子のみを排気通路１２に導くためには、排気通路１２に流れ込む排気ガスの流量を、排気通路４に流れ込む排気ガスの流量よりも小さくすることが好ましい。もし、排気通路１２に流れ込む排気ガスの流量が、排気通路４に流れ込む流量よりも大きければ、大径微粒子のみならず小径微粒子も大量に排気通路１２に流れ込んでしまう。そこで、排気通路１２上の任意の場所に、絞り３５を設ける。この絞り３５が設けられた場所の流路の断面の面積「ｓ１」は、排気通路４の断面の面積「ｓ２」よりも小さく構成される。排気通路１２に流れ込む排気ガスの流量を、排気通路４に流れ込む排気ガスの流量よりも小さくすると、大径微粒子は慣性力が大きいので絞り３５を通過して排気通路１２に流入するが、小径微粒子は慣性力が小さいので排気通路４へ流れ込む。よって、より効果的に大径微粒子のみを排気通路１２に導くことができる。
【００３３】
なお、図７の排気浄化装置２０ｃでは、絞り３５は、フィルタ２１ａの上流側に設置しているが、これに限らず、フィルタ２１ａの上流側に設置する代わりに、下流側に設置するとしてもよい。破線で示す絞り３５ａは、フィルタ２１ａの下流側に絞り３５を設置した場合の例である。また、図７の排気浄化装置２０ｃでは、第２実施形態の図５に示す排気浄化装置２０ａに、絞りを設けているが、同じ第２実施形態の図６に示す排気浄化装置２０ｂにおいても、排気通路１２の任意の場所、具体的には、排気通路１２におけるフィルタ２１ａの上流側または下流側のどちらかに、上記で述べたのと同様の絞りを設けることもできる。これによっても、排気通路１２に流れ込む排気ガスの流量を、排気通路４に流れ込む排気ガスの流量よりも小さくすることができ、より効果的に大径微粒子のみを排気通路１２に導くことができる。
【００３４】
なお、絞り３５を設けず、元々、排気通路４の断面の面積よりも小さい断面の面積を有する排気管を排気通路１２として用いても同様の効果が得られる。
【００３５】
[第４実施形態]
次に本発明の第４実施形態に係る排気浄化装置について説明する。
【００３６】
図８は、本発明に係る排気浄化装置を内燃機関に適用した第４実施形態の概略構成を示している。図８が示すように、第４実施形態に係る排気浄化装置２０ｄでは、第１実施形態に係る排気浄化装置２０における排気通路１２上の任意の場所に弁駆動型の絞り３５ｃが設けられる。具体的には絞り３５ｃは、排気通路１２に設けられた弁３９により構成される。図示しないＥＣＵなどからの駆動信号により弁３９の開度が制御され、弁３９により構成される絞り３５ｃを通過する排気ガスの流量が制御される。例えば車両の加速時には燃料噴射量が増加するため、捕集すべき粒子状物質の量が増加するが、そのときにはＥＣＵからの制御信号により弁３９の開度を小さくし、絞り３５ｃによる排気ガスの絞り量を増加させる。これにより、排気通路１２に流れ込む排気ガスの流量を、排気通路４に流れ込む排気ガスの流量よりも小さくすることができる。このように、絞りを弁駆動型とすることにより、内燃機関の動作状態に応じて、より効果的に大径微粒子のみを排気通路１２に導くことができる。なお、図５および図６に示す第２実施形態に係る排気浄化装置に対して、同様の絞り３５ｃを設けることにしてもよい。
【００３７】
[フィルタの変形例]
次にフィルタ２１ａ、２１ｂの変形例について述べる。フィルタ２１ａ、２１ｂの形状としては、先に述べたものには限られない。以下、図９〜図１３において、フィルタ２１ａ、２１ｂとして用いることのできる他のフィルタの例を示す。
【００３８】
図９は、フィルタ２１ａ、フィルタ２１ｂの代わりに用いることのできるフィルタ２１ｃを示している。図９（ａ）は、フィルタ２１ｃの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図９（ｂ）は、フィルタ２１ｃの断面図を示す。フィルタ２１ｃは、微細な孔が多数形成されたセラミックフォーム又はメタルフォームの隔壁６３を同心円状に形成し、入れ子状に配置することにより、同心円状のセル６１を形成している。このセル６１はそれぞれ両端のうち一方においてプラグ６２で同心円状に栓詰めがされている。矢印で示すように、フィルタ２１ｃの入口から流入した排気ガスは、隔壁６３の微細な孔を通過する。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、隔壁６３の微細な孔を通過できずに隔壁６３で捕集される。同心円状に形成する隔壁６３の間隔を異ならせることにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集ためのフィルタを構成することができる。
【００３９】
図１０は、フィルタ２１ａ、フィルタ２１ｂの代わりに用いることのできるフィルタ２１ｄを示している。図１０（ａ）は、フィルタ２１ｄの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図１０（ｂ）は、フィルタ２１ｄの断面図を示す。フィルタ２１ｄは、スポンジ状に微細な気孔６４が多数形成されたセラミックフォームやメタルフォームにより構成されるフォームフィルタである。気孔６４の大きさとしては、排気ガスは通過できる大きさではあるが、大径微粒子または小径微粒子は通過できない大きさとされる。矢印で示すように、フィルタ２１ｄの入口から流入した排気ガスは、気孔６４を通過する。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、気孔６４を通過できずに捕集される。気孔径及び体積当たりの気孔率などを調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集ためのフィルタを構成することができる。
【００４０】
図１１は、フィルタ２１ａ、フィルタ２１ｂの代わりに用いることのできるフィルタ２１ｅを示している。図１１（ａ）は、フィルタ２１ｅの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図１１（ｂ）は、フィルタ２１ｅの断面図を示す。フィルタ２１ｅは、金属または耐熱材を材料として、メッシュ状に形成した不織布６５を用いて、この不織布６５をらせん状に巻いた形状をなしている。隣り合った不織布６５は、それぞれ両端６５ｘのうち一方において、袋綴じ構造をなしている。矢印で示すように、フィルタ２１ｅの入口から流入した排気ガスは、この不織布６５を通過して出口に導かれる。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、この不織布６５によって捕集される。隣り合った不織布６５の間隔を調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集ためのフィルタを構成することができる。
【００４１】
図１２は、フィルタ２１ａ、フィルタ２１ｂの代わりに用いることのできるフィルタ２１ｆを示している。図１２（ａ）は、フィルタ２１ｆの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図１２（ｂ）は、フィルタ２１ｆの断面図を示す。フィルタ２１ｆは、金属または耐熱材をメッシュ状に形成した２枚の不織布６６ａ、６６ｂを向い合わせにして、一方を袋綴じしたものを、多段形状に配置している。矢印で示すように、フィルタ２１ｆの入口から流入した排気ガスは、この不織布６６ａ、６６ｂを通過して出口に導かれる。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、この不織布６６ａ、６６ｂによって捕集される。不織布６６ａ、６６ｂの間隔を調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集ためのフィルタを構成することができる。
【００４２】
図１３は、フィルタ２１ａ、フィルタ２１ｂの代わりに用いることのできるフィルタ２１ｇを示している。図１３（ａ）は、フィルタ２１ｇの排気ガスおよび微粒子が流入する入口から見た形状を示し、図１３（ｂ）は、フィルタ２１ｇの断面図を示す。フィルタ２１ｇは、金属または耐熱材をメッシュ状に形成した不織布６７を円筒形状に加工して、一方をプラグ６８で栓詰めしたものを並べて配置している。矢印で示すように、フィルタの入口から流入した排気ガスは、この円筒形状の不織布６７の内側より流入し、その側面を通過して出口に導かれる。このとき、排気ガス中の大径微粒子または小径微粒子は、この不織布６７によって捕集される。この円筒形状の直径を調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集するためのフィルタを構成することができる。
【００４３】
上記で述べたフィルタにおいて、金属をメッシュ状に形成した不織布を用いる場合、焼結した不織布を用いることもできる。焼結した不織布では、メッシュ状に編まれた金属糸と金属糸の交点を、焼結することにより一体化させている。これにより、フィルタの強度と耐食性を向上させることができる。その場合には金属糸と金属糸の間隔を調整することにより、大径微粒子を捕集するためのフィルタと小径微粒子を捕集するためのフィルタを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の排気浄化装置を内燃機関に適用した第１実施形態を示した図である。
【図２】排気浄化装置の分岐部の拡大図である。
【図３】大径微粒子を捕集するフィルタの構造の詳細を示した図である。
【図４】小径微粒子を捕集するフィルタの構造の詳細を示した図である。
【図５】本発明の排気浄化装置を内燃機関に適用した第２実施形態を示した図である。
【図６】本発明の排気浄化装置を内燃機関に適用した第２実施形態の他の例を示した図である。
【図７】本発明の排気浄化装置を内燃機関に適用した第３実施形態を示した図である。
【図８】本発明の排気浄化装置を内燃機関に適用した第４実施形態を示した図である。
【図９】フィルタの変形例の詳細を示した図である。
【図１０】フィルタの変形例の詳細を示した図である。
【図１１】フィルタの変形例の詳細を示した図である。
【図１２】フィルタの変形例の詳細を示した図である。
【図１３】フィルタの変形例の詳細を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  内燃機関
４、１２  排気通路
２０  排気浄化装置
２１ａ  フィルタ（大径微粒子捕集用）
２１ｂ  フィルタ（小径微粒子捕集用）
２３  酸化触媒
３０  分岐部
【図１】
2006220127.tif 000003
【図２】
2006220127.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006220127.tif 000006
【図５】
2006220127.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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