(57)【要約】【課題】フィルタの全域で均一に粒子状物質を捕集する排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガス浄化装置１において、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ３と、フィルタ３を収容するケース２とを備え、フィルタ３の外壁とケース２の内壁との間に、排気ガスの流れ方向の下流側の流路面積が上流側の流路面積よりも小さくなるようにガス流路６が形成され、フィルタ３には、ガス流路６から排気ガスが流入する。【選択図】図２
2015165121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
前記フィルタを収容するケースとを備え、
前記フィルタの外壁と前記ケースの内壁との間に、前記排気ガスの流れ方向の下流側の流路面積が上流側の流路面積よりも大きくなるようにガス流路が形成され、
前記フィルタには、前記ガス流路から前記排気ガスが流入する、
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記フィルタは、前記ケース内に流入する前記排気ガスの流れ方向において上流側から下流側に向けて、断面積が大きくなる、
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記フィルタは、先細り形状である、
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記フィルタは、中空形状である、
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の排気ガス浄化装置であって、
前記フィルタの下流側端部は、前記ケースの内壁に当接し、
前記ガス流路の流路面積は、前記排気ガスの流れ方向において上流側から下流側にかけて一旦大きくなった後に、前記下流側端部に近づくにつれて小さくなる、
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の排気ガス浄化装置であって、
前記フィルタは、金属繊維で構成される、
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガスの流れ方向に延設され、下流側が閉塞されたセルと、上流側が閉塞されたセルとを隣接して配置し、下流側が閉塞されたセルから上流側が閉塞されたセルへ排気ガスが流れる時に粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集するパティキュレートフィルタを有する排気ガス浄化装置が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３２５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
捕集されたＰＭは、排気ガスの温度を高くするなどの再生処理によって燃焼される。しかし、上記の排気ガス浄化装置では、下流側が閉塞されたセルの下流側でＰＭが捕集され易く、上流側の捕集量が少なくなり、パティキュレートフィルタの全域における捕集量に偏りが生じる。パティキュレートフィルタにおいて、捕集量に偏りが生じると、再生処理時にＰＭが均一に燃焼しないおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みて発明されたもので、排気ガス浄化装置におけるパティキュレートフィルタにおいて、ＰＭの捕集量に偏りが生じることを抑制し、再生処理時にＰＭを均一に燃焼させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に係る排気ガス浄化装置は、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、フィルタを収容するケースとを備え、フィルタの外壁とケースの内壁との間に、排気ガスの流れ方向の下流側の流路面積が上流側の流路面積よりも大きくなるようにガス流路が形成され、フィルタには、ガス流路から排気ガスが流入する。
【発明の効果】
【０００７】
この態様によると、フィルタにおける粒子状物質の捕集量の偏りを抑制し、再生処理時にＰＭを均一に燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のエンジン吸排気系の概略構成図である。
【図２】排気ガス浄化装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態の排気ガス浄化装置１を備えるエンジン吸排気系の概略図である。
【００１１】
エンジン２０は、ガソリンエンジンであり、吸気管２１から空気が導入され、空気と燃料とを混合した混合気を燃焼させる。燃焼後の排気ガスは、マニホールド２２から排気管２３へと流れ、消音器２４を経由してエンドパイプ２５から排出される。
【００１２】
排気管２３には、排気ガス浄化装置１が備えられている。エンジン２０から排出された排気ガスには、煤などのＰＭが含まれており、排気ガス浄化装置１は、図２に示すように筒状のケース２の内部に、ＰＭを捕集するためのパティキュレートフィルタ３が収容されている。なお、燃焼後の排気ガスには、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物も含まれており、これらを除去する触媒装置（図示せず）が排気管２３に備えられている。
【００１３】
ケース２は、導入部２ａと、収容部２ｂと、排出部２ｃとを備える。導入部２ａは、円筒状であり、排気管２３に接続しており、排気ガスを収容部２ｂに導入する。収容部２ｂは、パティキュレートフィルタ３を収容し、一方の端部で導入部２ａに接続し、もう一方の端部で排出部２ｃに接続する。排出部２ｃは、円筒状であり、排気管２３に接続され、ＰＭが捕集された排気ガスを排気管２３に排出する。
【００１４】
パティキュレートフィルタ３は、中空の円錐形状であり、円錐形状のキャップ４と、キャップ４の後方に配置された円錐台形状のフィルタ部５とから構成される。パティキュレートフィルタ３は、中心軸がケース２の円筒状の導入部２ａの中心軸と同軸となり、キャップ４の頂点が排気ガスの流れ方向上流側（導入部２ａ側）となるように設けられる。
【００１５】
キャップ４は、キャップ４の底面でフィルタ部５に当接し、排気ガスの流れ方向を変更する。
【００１６】
フィルタ部５は、金属繊維を重ねて形成され、排気ガスの流れ方向において上流側から下流側になるにつれて、拡径し、断面積が大きくなる。フィルタ部５は、内部に円錐形状の中空部５ａが形成される。フィルタ部５の厚さなどは、ＰＭを捕集し、通気抵抗が高くならないように設定されている。捕集されたＰＭは、例えば排気ガスの温度を上昇させる再生処理によって燃焼される。なお、フィルタ部５は、金属繊維に触媒を担持させてもよく、触媒を担持させることで、捕集されたＰＭの燃焼を促進することができる。
【００１７】
フィルタ部５の後端部５ｂは、保持部（図示せず）を介してケース２の収容部２ｂの内壁に当接しており、パティキュレートフィルタ３の側面（外壁）、及びケース２の内壁によってガス流入流路６が形成される。ガス流入流路６と中空部５ａとは、金属繊維の隙間によってのみ連通している。
【００１８】
ガス流入流路６の流路面積は、ガス流入流路６における排気ガスの流れ方向において上流側（キャップ４側）から下流側（フィルタ部５の後端部５ｂ側）にかけて一旦大きくなり（図２中、Ａ１＜Ａ２）、その後小さくなる（図２中、Ａ２＞Ａ３）。
【００１９】
次に排気ガス浄化装置１における作用、効果について説明する。
【００２０】
導入部２ａを介して排気管２３から流入した排気ガスは、キャップ４にぶつかり、ガス流入流路６に流入する。ガス流入流路６に流入した排気ガスは、フィルタ部５の金属繊維を通り、中空部５ａへ流入する。その際に、フィルタ部５によって、ＰＭが捕集される。ＰＭの捕集量が例えば設定された所定量となると、再生処理が実行され、捕集されたＰＭは燃焼される。中空部５ａに流入した排気ガスは、排出部２ｃを介して排気管２３へ排出される。
【００２１】
フィルタ部においてＰＭの捕集量に偏りが発生すると、再生処理による燃焼時に、燃焼温度にばらつきが生じる。ＰＭの捕集量が多いフィルタ部近辺では、燃焼温度が高くなるので、フィルタ部などが劣化するおそれがある。また、フィルタ部などが劣化しないように再生処理を行うと、未燃のＰＭが残るおそれがあり、通気抵抗が高くなり、また再生処理の回数が多くなる。そのため、フィルタ部におけるＰＭの捕集量の偏りを抑制することが望ましい。
【００２２】
本実施形態では、ガス流入流路６の流路面積を、排気ガスの流れ方向において上流側から下流側にかけて一旦大きくすることで、排気ガスの圧力が低減される。ガス流入流路６の排気ガスの圧力を変化させることで、フィルタ部５におけるＰＭの捕集量の偏りを抑制することができ、再生処理時にＰＭを均一に燃焼させる。
【００２３】
パティキュレートフィルタ３は、頂点が排気ガスの流れ方向の上流側に位置する円錐形状となっているので、ガス流入流路６からフィルタ部５へ流入する際に、排気ガスの流れ方向の変更量が小さい。例えば、パティキュレートフィルタを円筒状とすると、ガス流入流路から中空部へ流入する排気ガスの流れ方向は約９０度変更される。これに対して本実施形態では、排気ガスの流れ方向の変更量が小さくなる。これにより、フィルタ部５における通気抵抗を低くすることができる。そのため、排気抵抗が低くなり、排気ガス浄化装置１を設けることによるエンジン特性への影響を小さくすることができる。
【００２４】
円錐形状のパティキュレートフィルタ３の後端部（フィルタ部５の後端部５ｂ）を保持部を介して円筒状のケース２の収容部２ｂの内壁に当接することで、ガス流入流路６の流路面積は、ガス流入流路６における排気ガスの流れ方向において上流側から下流側にかけて一旦大きくなり、その後小さくなる。これにより、フィルタ部５におけるＰＭの捕集量の偏りを低減することができる。また、ガス流入流路６における排気ガスの圧力差が大きくなるので、ガス流入流路６で排気ガスの一部が対流し、フィルタ部５におけるＰＭの捕集量の偏りを抑制することができ、再生処理時にＰＭを均一に燃焼することができる。特に、エンジン２０から排出される排気ガスの圧力が高い場合に、フィルタ部５におけるＰＭの捕集量の偏りを抑制することができ、再生処理時にＰＭを均一に燃焼することができる。
【００２５】
フィルタ部５に中空部５ａを設けることで、通気抵抗が高くなることを抑制することができる。
【００２６】
フィルタ部５を金属繊維で構成することで、フィルタ部５の形状を容易に円錐台形状にすることができる。例えば、フィルタ部５をセラミックで構成すると、通気抵抗を低くするために厚さを薄く、または細孔を大きくすると強度が低下するおそれがある。これに対して、フィルタ部５を金属繊維とすることで、強度の低下を抑制しつつ、通気抵抗を低くすることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００２８】
上記実施形態では、ガソリンエンジンを一例として説明したが、ディーゼルエンジンに上記した排気ガス浄化装置１を用いてもよい。
【００２９】
また、パティキュレートフィルタ３を、キャップ４を設けずに構成してもよい。これにより、排気ガス浄化装置１における通気抵抗はキャップ４を設けた場合よりも高くなるが、ガス流入流路６からフィルタ部５へ排気ガスを均一に流入させることができる。
【００３０】
また、パティキュレートフィルタ３は、円錐形状に限られることはなく、排気ガスの流れ方向において上流側から下流側に向けて、断面積が大きくなればよい。また、排気ガスの流れ方向において上流側の形状が先細り形状となればよい。これによっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１      排気ガス浄化装置
２      ケース
３      パティキュレートフィルタ（フィルタ）
６      ガス流入流路（ガス流路）
【図１】
2015165121.tif 000003
【図２】
2015165121.tif 000004