(57)【要約】【課題】出口側の栓体の前面における流れの澱み箇所にアッシュやパティキュレートが多量に堆積してしまうことを抑制して大幅な排気圧力の上昇を未然に回避し得るようにしたパティキュレートフィルタを提供する。【解決手段】多孔質材料から成り且つ排気ガス２が流通する多数の流路５をハニカム状に形成したフィルタ本体７を備え、各流路５を区画している多孔質薄壁６を透過させて排気ガス２中のパティキュレートを捕集し得るようにしたパティキュレートフィルタ９に関し、多孔質薄壁６の細孔径を各流路５の入口側に対し出口側の方が大きくなるように構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質材料から成り且つ排気ガスが流通する多数の流路をハニカム状に形成したフィルタ本体を備え、各流路を区画している多孔質薄壁を透過させて排気ガス中のパティキュレートを捕集し得るようにしたパティキュレートフィルタであって、多孔質薄壁の細孔径を各流路の入口側に対し出口側の方が大きくなるように構成したことを特徴とするパティキュレートフィルタ。
【請求項２】
単一のフィルタ本体により構成したことを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタ。
【請求項３】
細孔径の異なる複数のフィルタ本体を直列連結して分割構成したことを特徴とする請求項１に記載のパティキュレートフィルタ。
【請求項４】
少なくとも一部の流路の長手方向複数箇所を栓体により目封じすると共に、これらの流路と隣接する流路内をその目封じ位置が隣の流路と互い違いになるように栓体で目封じしたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のパティキュレートフィルタ。
【請求項５】
各流路の出口側における多孔質薄壁の細孔径をアッシュを透過し得る程度に大きくしたことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のパティキュレートフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パティキュレートフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策として、図３に示す如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３の途中にパティキュレートフィルタ４を装備することが考えられている。
【０００３】
図４に詳細に示す如く、このパティキュレートフィルタ４は、コージェライト等のセラミックで製作された多孔質ハニカム構造のフィルタ本体７を主構成とし、このフィルタ本体７における格子状に区画された各流路５の入口が栓体８により交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路５については、その出口が栓体８により目封じされるようになっており、各流路５を区画する多孔質薄壁６を透過した排気ガス２のみが下流側へ排出されて、前記多孔質薄壁６の内側表面にパティキュレートが捕集されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス２中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁６の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタ４の再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジン１の運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、例えばアルミナに白金を担持させたものに適宜な量のセリウム等の希土類元素を添加して成る酸化触媒をフィルタ本体７に一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタ４の実用化が進められている。
【０００５】
即ち、このような触媒再生型のパティキュレートフィルタ４を採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のパティキュレートフィルタ４では、各流路５を流れる排気ガス２が出口側の栓体８の前面で澱んで流速が低下してしまうので、ここに多孔質薄壁６を透過しきれないアッシュやパティキュレート（煤分）が堆積し易く、その堆積量が多くなった場合に大幅な排気圧力の上昇を招く虞れがあった。
【０００７】
即ち、パティキュレートフィルタ４に流れ込む排気ガス２中には、潤滑油や燃料中の硫黄分を起源として気筒内燃焼で発生するアッシュ（主成分ＣａＯ：外径が数十ｎｍ程度で煤分より粒径が大きい）が含まれているので、このアッシュが燃焼除去されることなく出口側の栓体８の前面まで押し流されて溜まってしまうのである。
【０００８】
尚、多孔質薄壁６の細孔径をアッシュを透過し得る程度まで大きくしてしまうと、アッシュ溜まりができ難くなるものの、パティキュレートの捕集率が低下して浄化性能の悪化を招いてしまうので、そこまで多孔質薄壁６の細孔径を大きくしてしまうことは実用面で問題がある。
【０００９】
他方、基本的にパティキュレートは徐々に酸化処理されていくはずのものではあるが、排気温度が上がらない運転状態が長時間継続したような場合等に、パティキュレートの酸化処理が良好に進まなくなることにより多量のパティキュレート溜まりが形成されてしまうと、前述したアッシュの堆積と相まって大幅な排気圧力の上昇が起こり得たのである。
【００１０】
尚、アッシュの堆積による排気圧力の上昇については、未公開の先行出願である下記の特許文献１にもとりあげられている。
【００１１】
【特許文献１】
特願２００２−２７０００５号
【００１２】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、出口側の栓体の前面における流れの澱み箇所にアッシュやパティキュレートが多量に堆積してしまうことを抑制して大幅な排気圧力の上昇を未然に回避し得るようにしたパティキュレートフィルタを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多孔質材料から成り且つ排気ガスが流通する多数の流路をハニカム状に形成したフィルタ本体を備え、各流路を区画している多孔質薄壁を透過させて排気ガス中のパティキュレートを捕集し得るようにしたパティキュレートフィルタであって、多孔質薄壁の細孔径を各流路の入口側に対し出口側の方が大きくなるように構成したことを特徴とするパティキュレートフィルタ、に係るものである。
【００１４】
而して、このようにすれば、各流路の出口側の栓体の前面で排気ガスの流れが澱んでも、この出口側における多孔質薄壁の細孔径が入口側より大きくなっているので、従来よりアッシュやパティキュレート（煤分）が溜り難く、これらの各流路の出口側における堆積量が減少して排気圧力の上昇が抑制されることになる。
【００１５】
また、本発明においては、多孔質薄壁の細孔径を各流路の入口側に対し出口側の方が大きくなるように構成できるならば、単一のフィルタ本体により構成しても、細孔径の異なる複数のフィルタ本体を直列連結して分割構成しても良いことは勿論である。
【００１６】
更に、本発明においては、少なくとも一部の流路の長手方向複数箇所を栓体により目封じすると共に、これらの流路と隣接する流路内をその目封じ位置が隣の流路と互い違いになるように栓体で目封じしても良い。
【００１７】
このようにすれば、どの流路に流入した排気ガスも栓体に行き当たって多孔質薄壁を介し隣の流路へ流れ込み、然る後に、次の栓体に再び行き当たって多孔質薄壁を介し隣の流路へ流れ込むことになるので、排気ガスが多孔質薄壁を必ず二回以上透過することになり、排気ガスのフィルタリング回数が従来の一回から大幅に増加される。
【００１８】
この結果、フィルタ本体の入口側あたりから多孔質薄壁の細孔径を従来以上に大きく設定したとしても、排気ガスが多孔質薄壁を繰り返し透過する間に該多孔質薄壁の内側表面にパティキュレートが捕集されるので、パティキュレートの捕集率の低下を極力抑えることが可能となる。
【００１９】
また、本発明においては、各流路の出口側における多孔質薄壁の細孔径をアッシュを透過し得る程度に大きくすることが好ましく、このようにすれば、潤滑油や燃料中の硫黄分を起源として気筒内燃焼で発生したアッシュを無理なく通過させ、パティキュレートのみを捕集することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図３及び図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２２】
図１に模式的に示す如く、本形態例のパティキュレートフィルタ９においては、多孔質薄壁６の細孔径を各流路５の入口側に対し出口側の方が大きくなるように構成してあり、図１中にＡで示す範囲の多孔質薄壁６についてだけ、その細孔径をアッシュを透過し得る程度に大きくしてある。尚、図１中にＡで示す範囲を除いた入口側のＢで示す範囲における多孔質薄壁６については、従来通りの細かな細孔径としてある。
【００２３】
而して、このようにすれば、各流路５の出口側の栓体８の前面で排気ガス２の流れが澱んでも、この出口側における多孔質薄壁６の細孔径が入口側より大きくなっているので、従来よりアッシュやパティキュレート（煤分）が溜り難く、これらの各流路５の出口側における堆積量が減少して排気圧力の上昇が抑制されることになる。
【００２４】
また、この図１に示す例では、一体成形された単一のフィルタ本体７により構成した場合を例示しているが、図２に示す如く、細孔径の異なる複数（図示する例では二段）のフィルタ本体７，７’を直列連結してパティキュレートフィルタ１０を分割構成することも可能であり、このように分割構成した方が製作上は簡単である。
【００２５】
ここで、図２における入口側のフィルタ本体７は、格子状に区画された各流路５の入口が栓体８により交互に目封じされ且つ入口が目封じされていない流路５の出口が栓体８により目封じされるようになっており、他方、出口側のフィルタ本体７’は、各流路５の入口を全て目封じせずに開放し且つ各流路５の出口を前記入口側のフィルタ本体７の入口の目封じ箇所と対応するように栓体８で目封じしたものとしてある。
【００２６】
そして、このようにした場合、出口側のフィルタ本体７’については、先の図１の例と同様に多孔質薄壁６の細孔径をアッシュを透過し得る程度に大きくしてあるが、入口側のフィルタ本体７における多孔質薄壁６の細孔径についても、出口側よりは細孔径が小さいものの、従来より多孔質薄壁６の細孔径を大きくしたものとしてある。
【００２７】
即ち、一段目のフィルタ本体７においては、入口側の栓体８により各流路５の約半分が目封じされて流路断面積が半減することにより排気ガス２の流速が高められ、アッシュやパティキュレートが排気ガス２の流れの勢いで隣の流路５へ抜け易くなっているので、二段目のフィルタ本体７における多孔質薄壁６の細孔径ほど大きくしなくても、一段目のフィルタ本体７の出口側の栓体８の前面でのアッシュやパティキュレートの堆積を防げるのである。
【００２８】
而して、このように構成すれば、どの流路５に流入した排気ガス２も栓体８に行き当たって多孔質薄壁６を介し隣の流路５へ流れ込み、然る後に、次の栓体８に再び行き当たって多孔質薄壁６を介し隣の流路５へ流れ込むことになるので、排気ガス２が多孔質薄壁６を必ず二回透過することになり、排気ガス２のフィルタリング回数が従来の一回から二回に増加される。
【００２９】
この結果、一段目のフィルタ本体７の出口側の栓体８の前面でのアッシュやパティキュレートの堆積を防ぐべく、該フィルタ本体７における多孔質薄壁６の細孔径を従来以上に大きく設定したとしても、排気ガス２が多孔質薄壁６を繰り返し透過する間に該多孔質薄壁６の内側表面にパティキュレートが捕集されるので、パティキュレートの捕集率の低下を極力抑えることが可能となる。
【００３０】
より具体的には、例えば、一回のフィルタリングにより５０％しかパティキュレートを捕集できない程度の細孔径の粗さであったとしても、二回のフィルタリングによれば、７５％までパティキュレートを排気ガス２中から捕集することができるのである。
【００３１】
尚、本発明のパティキュレートフィルタは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、多孔質薄壁の細孔径が異なる三段以上のフィルタ本体を直列連結して構成するようにしても良いこと、また、栓体の配置については図示の例に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
上記した本発明のパティキュレートフィルタによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３３】
（Ｉ）本発明の請求項１乃至３に記載の発明によれば、出口側の栓体の前面における流れの澱み箇所にアッシュやパティキュレートが多量に堆積してしまうことを抑制することができるので、大幅な排気圧力の上昇を未然に回避することができる。
【００３４】
（ＩＩ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、排気ガスのフィルタリング回数を従来の一回から大幅に増加することができるので、フィルタ本体の入口側あたりから多孔質薄壁の細孔径を従来以上に大きく設定しても、パティキュレートの捕集率の低下を極力抑えることができる。
【００３５】
（ＩＩＩ）本発明の請求項５に記載の発明によれば、潤滑油や燃料中の硫黄分を起源として発生したアッシュを無理なく通過させ、パティキュレートのみを効率良く捕集することができるので、燃焼除去できない多量のアッシュ溜まりが形成されることを未然に回避し得て、アッシュの除去のためにパティキュレートフィルタを取り外してエア洗浄や水洗浄を施す手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の別の形態例を模式的に示す断面図である。
【図３】従来のパティキュレートフィルタの配置状態を説明する概略図である。
【図４】図３のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
２    排気ガス
５    流路
６    多孔質薄壁
７    フィルタ本体
７’  フィルタ本体
８    栓体
９    パティキュレートフィルタ
１０    パティキュレートフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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