(57)【要約】【課題】圧力損失の極端な増大を抑えつつ所定成分の捕集効率を従来より高める。【解決手段】ガスの通過経路に設けられ、ガス中の所定成分を吸着してガスから除去するフィルタであって、所定成分に対する吸着機能を備えた隔壁によってガスの流入方向に直交する方向において区画された複数のガス流路の集合体であり、複数のガス流路のうち、一部は流入側端部と流出側端部とが開放されたものを少なくとも有し、残りは流入側端部と流出側端部とが互いに逆となるように交互に閉塞しているフィルタ本体と、一部のガス流路のガスの流入側に流入側端部と所定の距離を隔てて設けられ、ガスの通過を阻止するガス通過阻止部材とを具備する。【選択図】図２
2011115720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの通過経路に設けられ、ガス中の所定成分を吸着してガスから除去するフィルタであって、
所定成分に対する吸着機能を備えた隔壁によってガスの流入方向に直交する方向において区画された複数のガス流路の集合体であり、複数のガス流路のうち、一部は流入側端部と流出側端部とが開放されたものを少なくとも有し、残りは流入側端部と流出側端部とが互いに逆となるように交互に閉塞しているフィルタ本体と、
一部のガス流路のガスの流入側に流入側端部と所定の距離を隔てて設けられ、ガスの通過を阻止するガス通過阻止部材と
を具備することを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
ガス通過阻止部材は、中心部がガスの流入側に対して窪んだ受け面を有することを特徴とする請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
ガス通過阻止部材は、フィルタ本体のガス流入側ガス流路中心部に１つ配置されることを特徴とする請求項１または２記載のフィルタ。
【請求項４】
フィルタ本体を収納する本体収納部と、ガス通過阻止部材が装着されるガス通過阻止部材装着部とからなり、本体収納部とガス通過阻止部材装着部とが着脱自在なケーシングを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ。
【請求項５】
所定成分は、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる微粒子状物質であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中の所定成分を捕集してガスから除去するフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれるＰＭ（Particulate Matter：微粒子状物質）を捕集、除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという。）というものが知られている。
下記特許文献１には、ハニカム構造体であり、フィルタ機能を有する多孔質隔壁によって格子状に流路が区画されているＤＰＦが記載されている。当該ＤＰＦの各流路には、入口に目封じが、出口に連通孔を有する流路絞りが、それぞれ交互に設けられている。このようなＤＰＦでは、排ガスの大部分は多孔質隔壁を通過して下流側に流れ、また排ガスの一部は多孔質隔壁を通過することなく流路絞りの連通孔から下流側に流れる。したがって、このようなＤＰＦによれば、ＰＭが堆積することにより多孔質隔壁が閉塞しても、排ガスの一部が流路絞りの連通孔を介して下流側に流れるので、ＤＰＦの圧力損失が極端に大きくならず、よって流路絞りの代わりに目封じを出口に設けた、いわゆる目封じタイプのＤＰＦと比べて、ＤＰＦの圧力損失増加に起因するディーゼルエンジンの性能低下を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のＤＰＦには、排ガスの一部が常に流路絞りの連通孔から下流側に流れるので、除去対象成分（所定成分）であるＰＭの捕集効率が悪いという問題点がある。特に、ＤＰＦが新品の状態であっても、上述した構造が原因で排ガスの一部が常に流路絞りの連通孔から下流側に流れるためにＰＭの一部が捕集されずに下流側に流れる。このような新品の状態におけるＰＭの一部捕集不能は、解決しなければならない重要な技術課題である。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下の点を目的とするものである。
（１）圧力損失の極端な増大を抑えつつＰＭ等の所定成分の捕集効率を従来より高める。
（２）圧力損失の極端な増大を抑えつつ新品の状態における所定成分の一部捕集不能を解消する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、ガスの通過経路に設けられ、ガス中の所定成分を吸着してガスから除去するフィルタであって、所定成分に対する吸着機能を備えた隔壁によってガスの流入方向に直交する方向において区画された複数のガス流路の集合体であり、複数のガス流路のうち、一部は流入側端部と流出側端部とが開放されたものを少なくとも有し、残りは流入側端部と流出側端部とが互いに逆となるように交互に閉塞しているフィルタ本体と、一部のガス流路のガスの流入側に流入側端部と所定の距離を隔てて設けられ、ガスの通過を阻止するガス通過阻止部材とを具備する、という手段を採用する。
【０００７】
第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、ガス通過阻止部材は、中心部がガスの流入側に対して窪んだ受け面を有する、という手段を採用する。
【０００８】
第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、ガス通過阻止部材は、フィルタ本体のガス流入側ガス流路中心部に１つ配置される、という手段を採用する。
【０００９】
第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、フィルタ本体を収納する本体収納部と、ガス通過阻止部材が装着されるガス通過阻止部材装着部とからなり、本体収納部とガス通過阻止部材装着部とが着脱自在なケーシングを備える、という手段を採用する。
【００１０】
第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、所定成分は、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる微粒子状物質である、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、隔壁が目詰まりしていない状態においては、外部から流入したガスはガス通過阻止部材によって通過が阻止されるので、流入側端部と流出側端部とが互いに逆となるように交互に閉塞しているガス流路の隔壁を通過して排出されるが、隔壁が目詰まりした状態においては、ガスはガス通過阻止部材が存在するものの迂回することにより流入側端部と流出側端部とが開放されたガス流路を通過して排出される。
したがって、本発明によれば、圧力損失の極端な増大を抑えつつ新品の状態における所定成分の一部捕集不能を解消することが可能であり、またこれによって所定成分の捕集効率を従来より高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＤＰＦ１の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るＤＰＦ１の内部構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における邪魔板４の正面図（ａ）及び変形例に係る邪魔板４Ａの正面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るフィルタの一実施形態であるＤＰＦ１について説明する。
本実施形態に係るＤＰＦ１は、図１に示すように、ケーシング２、フィルタ本体３、邪魔板４（ガス通過阻止部材）及び支持部材５によって構成されている。このＤＰＦ１は、例えばディーゼルエンジンとマフラ（消音機）との間に設けられる排気管の途中部位、つまりディーゼルエンジンの排ガス（ガス）の通過経路の途中部位に設けられ、排ガス中の所定成分、つまり微粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を吸着して排ガスから除去するフィルタである。
【００１４】
ケーシング２は、外形が略筒形状、かつ、内部が中空状の金属製部材であり、上記排気管（円管）の途中部位に当該排気管の中心軸線と中心軸線Ｌが一致するように、かつ、着脱自在に装着されている。このケーシング２は、図１に示すように、邪魔板４が装着されると共に排ガスの流入側（ディーゼルエンジン側）に設けられた邪魔板装着部２Ａと、フィルタ本体３を収納すると共に排ガスの流出側（マフラ側）に設けられた本体収納部２Ｂとの２つの金属製部材から構成されている。これら邪魔板装着部２Ａ及び本体収納部２Ｂは、各々にフランジ２ａ、２ｂが設けられており、当該フランジ２ａ、２ｂをネジ等で締結することにより一体化される。
【００１５】
フィルタ本体３は、図１に示すように外形が略筒形状に形成された多孔質体（例えばコージェライト・セラミックス）であり、同じく略円筒状の上記本体収納部２Ｂ内に着脱自在に収納されている。フィルタ本体３の直径は、その周面と本体収納部２Ｂの内周面との間に隙間が殆どできないように本体収納部２Ｂの内径に略等しい寸法に設定されている。このようなフィルタ本体３は、図２に示すように、上記微粒子状物質に対する吸着機能を備えた隔壁３ａ（多孔質壁）によって区画された複数かつ同一形状のガス流路３ｂの集合体として形成されており、全体としてハニカム構造に形成している。換言すると、フィルタ本体３は、略円筒形状の多孔質体に複数のガス流路３ｂを形成したものである。
【００１６】
ここで、図２では、説明をし易くするために、中心軸線Ｌに直交する方向におけるフィルタ本体３とガス流路３ｂとの寸法関係を実際とは大きく変えている。すなわち、図２では、合計で１３個のガス流路３ｂが描かれているが、実際のフィルタ本体３には、これよりも大幅に多い数のガス流路３ｂが形成されている。
【００１７】
隔壁３ａは、何れの部位でも均一な厚さである。各ガス流路３ｂは、フィルタ本体３（ケーシング２）の中心軸線Ｌに直交する面における形状が例えば正六角形であり、上記中心軸線Ｌと同一方向に延在する。また、図２に示すように、複数のガス流路３ｂのうち、中心部に位置する一部のガス流路３ｂは、流入側端部と流出側端部とが開放され、残りのガス流路３ｂは、流入側端部と流出側端部とが互いに逆となるように交互（１つ置き）に閉塞している。
【００１８】
すなわち、隔壁３ａを介して互いに隣り合う複数のガス流路３ｂは、排ガスの流入側端部が交互（１つ置き）に閉塞端３ｃ（つまり交互に解放端３ｄ）となっている。また、流入側端部が邪魔板４に対向するガス流路３ｂを除くガス流路３ｂのうち、流入側端部が閉塞端３ｃでないガス流路３ｂは、排ガスの流出側端部が閉塞している。つまり、流入側端部が邪魔板４に対向するガス流路３ｂは、排ガスの流出側端部が解放端３ｄであるが、これを除くガス流路３ｂのうち、流入側端部が閉塞端３ｃでないガス流路３ｂは、排ガスの流出側端部が閉塞端３ｃとなっている。なお、上記各閉塞端３ｃは、各ガス流路３ｂの端部に詰め物を充填することによって形成されている。
【００１９】
なお、図２では、全てのガス流路３ｂについて、流入側端部が交互（１つ置き）に閉塞端３ｃとなっているが、流入側端部が邪魔板４に対向するガス流路３ｂについては、全て解放端３ｄとしても良い。すなわち、全てのガス流路３ｂのうち、邪魔板４に対向するガス流路３ｂ（全てのガス流路３ｂの一部）は、流入側端部と流出側端部とが何れも開放されたものを少なくとも有していれば良い。
【００２０】
邪魔板４は、図１、図２及び図３（ａ）に示すように円盤状の板部材であり、支持部材５を介して邪魔板装着部２Ａの内部に固定配置されている。この邪魔板４は、図２に示すように、中心がケーシング２つまり排気管の中心軸線Ｌと一致すると共に、フィルタ本体３における排ガスの流入側端部に所定の距離を隔てて対向するように設けられている。図３（ａ）に示す正面視における邪魔板４の面積は、例えばフィルタ本体３の面積に対して半分に相当する。
【００２１】
また、この邪魔板４は、図２に示すように断面形状が湾曲している。すなわち、邪魔板４は、中空球体の一部分を丸く切り取った形状であり、中心部が外周部に対してフィルタ本体３側に窪んだ形状である。このような形状の邪魔板４は、排気管に対峙する側の面が排気管から流入する排気ガスを受ける受け面４ａ（凹曲面）になっている。
【００２２】
支持部材５は、図１及び図３（ａ）に示すように、４本の棒状部材であり、上記邪魔板４を邪魔板装着部２Ａの内周面に固定するためのものである。この支持部材５の太さや断面形状は、邪魔板４を上記姿勢で安定的に固定できると共に、排ガスの通過に対して抵抗が極力小さくなるように設定されている。
【００２３】
次に、このように構成されたＤＰＦ１の作用効果について詳しく説明する。
本ＤＰＦ１では、図２に白抜き矢印で示すように、排気ガスが排気管を介して流入する。そして、この排気ガスは邪魔板４の受け面４ａに衝突することにより流れ方向が実線矢印で示すように強制的に変えられる。
【００２４】
すなわち、排気ガスの流れ方向は、邪魔板４の受け面４ａに衝突することにより、図２に示すようにケーシング２の中心軸線Ｌに沿った方向から、流入側端部が邪魔板４に略対向していないガス流路３ｂ、つまり図３（３）に示す邪魔板３の正面図で見ると、邪魔板３の周囲にドーナツ状に分布する複数のガス流路３ｂに流れ込むように変化する。
【００２５】
ここで、本実施形態では、上述したように円盤状の邪魔板４（受け面４ａ）の中心がケーシング２つまり排気管の中心軸線Ｌと一致するように設けられているので、受け面４ａに衝突した排ガスは、受け面４ａの半径方向に均等に流れ方向が変更される。したがって、流入側端部が邪魔板４に略対向していない複数のガス流路３ｂに均等に流れ込む。
【００２６】
また、本実施形態では、上述したように受け面４ａが中心部が外周部に対してフィルタ本体３側に窪んだ形状（凹曲面）に設定されている。したがって、本実施形態によれば、排気ガスが受け面４ａ（邪魔板４）の裏側に位置し、流入側端部が邪魔板４に対向すると共に流出側端部が解放端３ｄになっている一部のガス流路３ｂには侵入することを、受け面４ａが中心軸線Ｌに直交する面に面一な平面である場合に比較してより確実に防止することができる。
【００２７】
そして、このようにしてガス流路３ｂに流れ込んだ排気ガスは、当該ガス流路３ｂを形成する隔壁３ａ（多孔質壁）を透過して隣接するガス流路３ｂ、つまり流出側端部が解放端３ｄのガス流路３ｂに侵入し、当該ガス流路３ｂを通過してマフラ方向に流出する。排気ガスが隔壁３ａ（多孔質壁）を透過する際に微粒子状物質が隔壁３ａに吸着されるので、本ＤＰＦ１からマフラ方向（下流側）に流出する排ガスは、微粒子状物質が除去されたものとなる。
【００２８】
ところで、上述した実線矢印で示す排ガスの流れ方向は、本ＤＰＦ１の圧力損失が比較的小さい状態、つまり隔壁３ａが目詰まりしていない新品状態から一定の使用時間が経過するまでの間に発生することである。本ＤＰＦ１をさらに使用して隔壁３ａに微粒子状物質が堆積することにより、隔壁３ａが目詰まりして圧力損失が増加すると、排気ガスの流れ方向は、実線矢印から破線矢印で示すように変化する。
【００２９】
すなわち、排気ガスは、通過抵抗がより小さな経路を経由して流れようとするので、隔壁３ａを通過する際の抵抗が大きくなると、受け面４ａ（邪魔板４）の裏側に位置し、流入側端部が邪魔板４に対向すると共に流出側端部が解放端３ｄになっている一部のガス流路３ｂに侵入するようになる。このような経路変更によって上記一部のガス流路３ｂに侵入した排ガスは、当該一部のガス流路３ｂの流出側端部が解放端３ｄになっているので、微粒子状物質を除去されることなくマフラ方向に流出する。
【００３０】
このような本実施形態によれば、隔壁３ａが目詰まりしていない新品状態から一定の使用時間が経過するまでの間においては、上流から流入した排ガスは邪魔板４によって通過が阻止されるので、流入側端部と流出側端部とが互いに逆となるように交互に閉塞しているガス流路３ｂの隔壁３ａを通過して下流側に排出されるが、隔壁３ａが目詰まりした状態においては、排ガスは邪魔板４が存在するものの迂回することにより流入側端部と流出側端部とが開放されたガス流路３ｂを通過して下流側に排出される。したがって、本実施形態によれば、圧力損失の極端な増大を抑えつつ新品の状態における所定成分の一部捕集不能を解消することが可能であり、またこれによって所定成分の捕集効率を従来より高めることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、円板状の邪魔板４をフィルタ本体３の中心部に相当する箇所に１つ設けたが、本発明はこれに限定されない。邪魔板の設け方には種々のものが考えられ、例えば図３（ｂ）の正面図に示すように、４つの邪魔板４Ａとして設けるようにしても良い。なお、このような複数の邪魔板４Ａを設ける場合には、上記実施形態のように棒状の支持部材５で支持するのではなく、網状の支持部材５Ａによって支持することが、支持構造の簡単化及び通過抵抗の低減の観点から好ましい。
【００３２】
（２）上記実施形態では、中心部が外周部に対してフィルタ本体３側に窪んだ受け面４ａ（凹曲面）を有する邪魔板４を採用したが、本発明はこれに限定されない。受け面４ａは上述した平面でも良く、また邪魔板４は板材に限定されるものではない。すなわち、本発明におけるガス通過阻止部材は、流出側端部が解放端３ｄになっている一部のガス流路３ｂに排ガスが侵入することを防止することができれば十分なので、邪魔板４、４Ａに限定されず、例えば球体に受け面４ａ（凹曲面）を形成したもの、あるいは球体に受け面としての平面を形成したもの等、種々の形態のものが考えられる。
【００３３】
（３）上記実施形態では、フィルタ本体３の交換を容易化するために邪魔板装着部２Ａと本体収納部２Ｂとからなるケーシング２を採用したが、本発明はこれに限定されない。邪魔板装着部２Ａと本体収納部２Ｂとが一体化されたケーシングを採用しても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１…ＤＰＦ（フィルタ）、２…ケーシング、２Ａ…邪魔板装着部、２Ｂ…本体収納部、３…フィルタ本体、３ａ…隔壁、３ｂ…ガス流路、３ｃ…閉塞端、３ｄ…解放端、４…邪魔板（ガス通過阻止部材）、４ａ…受け面、５…支持部材、Ｌ…中心軸線
【図１】
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【図２】
2011115720.tif 000004
【図３】
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