(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出されるガス中に含まれるＰＭを高速に定量分析する際に、ＰＭフィルタ部内部の圧力変動を抑えるために、シール性を向上させることを可能としたフィルタ内部の封止構造を提供すること。【解決手段】ＰＭフィルタ内部のリングを密着させるための部材としてのゴムパッキンを、上部突起部、傾斜部を有する突起部を一体型に形成することによって、上からの押圧される力をＰＭフィルタの外側（ケース）方向と、ゴムパッキンによって押圧されるリング方向へと分けて、フィルタ内部をより強くシールすることが可能となる。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出されるガス中に含まれる微粉末を捕集するための円筒形フィルタにおいて、前記フィルタ内部を構成する構成部材の１部に、弾性体により形成され、その弾性によって前記フィルタ内部を封止することを可能とする部材が含まれており、かつ、前記構成部材の１部が、少なくとも一方の面に球状の突起部を設け、かつ、前記フィルタの中心に向かう方向の面についての一部を、傾斜させていることを特徴とする封止手段を有するフィルタ。
【請求項２】
前記構成部材の一部が、さらに、他の構成部材を保持するための突起部を有する構造を有していることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディーゼルエンジンなど内燃機関から排出されるガス中に含まれるＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ、すすなどの微粒子状物質）を定量分析する排ガス中のＰＭ捕集装置に用いるＰＭフィルタ用のシール構造に関する。
【従来の技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンからの排ガス中には、大気汚染源となるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘなどの他に、ＰＭと称される微粉末も含まれており、このＰＭも人体に有害であるため、ＰＭ捕集装置によって捕集し、その含有量の測定することが行われている。詳細には、前記ＰＭは、フィルタ重量法によって、次のように定義されている。すなわち、エンジン排ガスを希釈トンネルを用いて空気で５２℃以下まで希釈、冷却し、０．３μｍの標準粒子を９５％以上捕集できる炭化フッ素被膜ガラス繊維フィルタやメンブランフィルタなどによってフィルタ上に捕集された固形または液状の粒子の総和をＰＭという。そして、捕集後、気温２５℃、湿度６０％の雰囲気中に８時間以上放置した後の重量をＰＭの重量という。
【０００３】
また、前記ＰＭは、有機溶媒に溶解し主として炭化水素成分であるＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｆｒａｃｔｉｏｎ）とＩＳＦ（Ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ　Ｆｒａｃｔｉｏｎ）とに大別でき、ＩＳＦには、主として炭素成分であるｄｒｙ　Ｓｏｏｔとサルフェートと水分とが含まれる。なお、ＰＭの測定と分析については、例えば、日本機械学会（Ｎｏ．９５−２９）講習会教材（’９５．６．１〜２、東京、内燃機関の燃焼と排気改善のための計測技術）「粒子状物質の測定と分析」〔（財）日本自動車研究所　山崎均〕がある。このようなフィルタ重量法においては、ＰＭを付着・捕集したフィルタを精密天秤を用いて重量の変化を測定するものである。
【０００４】
このようなＰＭ捕集装置において、前記ＰＭはＰＭ捕集装置内のサンプリング流路中に設けられたフィルタ部上に捕集される。図１から図３を参照しながら、一般的なＰＭ捕集装置およびこのＰＭ捕集装置に用いられているＰＭフィルタの一例を説明する。図１は、ＰＭ捕集装置Ｄの一例を示す回路図であり、２はディーゼルエンジンを搭載したディーゼル車１からの排ガスを直接導入してこれを外部から取り込んだ空気によって希釈する希釈トンネルである。前記希釈トンネル２には、開閉弁４を介して計測用のＰＭフィルタ５が接続されている。
【０００５】
前記希釈トンネル２の下流側に接続された定容量採取装置（ＣＶＳ）３により、希釈トンネル２内に常時一定量の希釈されたサンプルガスが流れるようになっている。そして、流量計７により吸引量が調節されるルーツブロア６によって、前記サンプルガスの一部をフィルタ部５へ通過させることで、ＰＭの捕集を行うことができる。
【０００６】
次に、図２、図３においては、前記ＰＭ捕集装置Ｄ内のディーゼルエンジン排ガスが流れるサンプリング流路中に設けられたフィルタ部５およびフィルタ部５を挟持する上下ホルダ部７、８の構造を概略的に示す斜視図であり、上流側のパイプ９の下端に設けられた上ホルダ部７の下方に、下流側のパイプ１０の上端に設けられた下ホルダ部８が位置している。内部縦方向にサンプルガスを通すための流路を有する上ホルダ部７は、下方になるほど断面の径が大きくなるテーパ面を形成している本体１１と、本体１１の下端に連接された断面の径が本体１１よりも一回り大きい大径部１２とから構成されている。この上ホルダ７の大径部１２の下面にはフィルタ部５の上部が嵌り込む凹入部１３が設けられていて、また、凹入部１３の上面には出没自在となるように設けられた側面視Ｔ字形のピン１５と、そのピン１５を下方向に付勢するスプリング１６とを収容する穴１４が、前記凹入部１３の上面に設けられている。
【０００７】
一方、内部縦方向にサンプルガスを通すための流路を有する下ホルダ部８は、パイプ１０に沿ってスライドするほぼ円筒状のスライド部１７と、スライド部１７の上端に連接された平面視がほぼ正方形状で中央に円形状の開口１８ａを有するテーブル部１８とから構成されている。また、テーブル部１８の上面の中央から一側方に向かってフィルタ部５が移動するための溝１８ｂが、そして前記開口１８ａの上端には、例えばＯリングからなるシール部１８ｃそれぞれ設けられており、さらにテーブル部１８の下面には、下ホルダ８をパイプ１０に沿って上下にスライドさせるための例えばエアシリンダなどから構成される往復運動手段１９が接続されているため、上ホルダ部７と下ホルダ部８は互いに接近、離間が自在となる。
【０００８】
上述のような、ホルダ部によって挟持される前記フィルタ部５は、２枚のフィルタと２枚のフィルタの間に規定により必要とされる１００ｍｍ以下の間隔を設け、かつフィルタ同士を接しさせないためのほぼ円筒状のフィルタ保持部材とから構成されている。このフィルタ部の組み立ておよびＰＭ捕集装置内への取り付けは、最初に下ホルダ部の上面にフィルタを置き、その上にフィルタ保持部材を、そしてさらにその上にもう１枚のフィルタを載せ、その状態のまま下ホルダ部を上ホルダ部にまで持ち上げて固定するという作業により行われる。
【０００９】
図３は、前記ＰＭ捕集装置およびＰＭフィルタの従来の構造を詳細に表す断面図であり、フィルタ部５のほぼ円筒状のケース２０の内部には、下から順に、ゴムパッキン２１、金網２２、第２フィルタ２３、ゴムパッキン２４、金網２５、第１フィルタ２６、ゴムパッキン２７が収容されている。さらに、ケース２０の下端内側には、断面の径が一回り小さい小径部２８が連接されており，前記ゴムパッキン２１は小径部２８の上面に当接している。
【００１０】
このような構造を有するＰＭフィルタにおいて、ゴムパッキン２１、２４、２７は、フィルタ内を通過する排ガスを漏洩させないための封止手段となっており、上述のような円柱型のフィルタを封止するための手段としては、Ｏリングなどを用いることも一般的に行われている。
【従来の技術およびその問題点】
【００１１】
ところで、ディーゼルエンジンからの排ガス測定において、高速で測定するための技術向上が求められており、単位時間中に前述のＰＭフィルタを通過させる排ガスの量を増加させることが行われている。そのため、前記ＰＭフィルタ中の圧力が従来より高まることで圧力変動が大きくなり、従来のゴムパッキン等の封止手段では十分にシール性を保つことが困難になる場合がある。
【００１２】
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、ディーゼルエンジンなど内燃機関から排出されるガス中に含まれるＰＭを定量分析する排ガス中のＰＭ測定装置において、シール性を十分に保ったまま高速で測定できることを可能とするための構造を有したＰＭフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、この出願の第１発明のフィルタにおいて、前記フィルタ内部を構成する構成部材の一部に、弾性体により形成され、その弾性によって前記フィルタ内部を封止することを可能とする部材が含まれており、かつ、前記構成部材の一部が、少なくとも一方の面に球状の突起部を設け、かつ、前記フィルタの中心に向かう方向の面についての一部を、傾斜させていることを特徴としている。これによって、フィルタの各構成部材を押圧して挟持する際に、前記球状の突起部が押し潰されることによって、シールされる力が強まり、その力がフィルタの中心方向に伝わる際に、より強いシール性を有するようになる。
【００１４】
請求項２に記載のフィルタにおいては、前記構成部材の一部が、さらに、他の構成部材を保持するための突起部を有する構造を有していることを特徴としている。これによって、パッキンなどの封止手段が封止する構成部材を、より適切な位置で固定することができる。
【発明の実施の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。図４および図５は、本発明の実施形態を表す一例であり、図３と比して同一の構成をなしている部分については、同一の符号を付している。図４は、フィルタ内部の構成する構成部材を表す一例である。また、図５は、図４に示されている構成部材の一部を拡大して表した図であり、図５（ａ）において、ＰＭフィルタ内部を、リング３０、３１、３２およびゴムパッキン４０、４１、４２を用いて封止している部分を拡大して示している。４０はリング３０と金網２２との間に介在されて、ＰＭフィルタ内部を封止するためのゴムパッキンであり、上部に球状の突起部４０ａを設け、リングを押圧する方向について傾斜する面を有した突起部４０ｂを有するように、一体型に形成されている。ゴムパッキン４０の内部に描かれている矢印方向は、ゴムパッキン４０の上方より、金網２２などから押圧された場合に、ゴムパッキン４０の内部に作用する力の向きを表している。すなわち、ゴムパッキンの上部突起部４０ａより鉛直下向きに力が加わると、その力は突起部４０ｂの傾斜面に垂直な方向と、ＰＭフィルタの外壁の一部（ケース２０）に垂直な方向に向けて、押圧する力が生じる。このため、パッキン４０はリング３０および外壁に強い力で密着し、より強いシール性が生じる。また、リング３０、３１、３２はステンレスなどの材質より形成される金属製の部材である。
【００１６】
前記例において、上記突起部４０ａは、球状の形状を有しているが、これは、上方向の接触する部分と小さい面積（点）で接触したのちに、この突起部が押し潰され、より強い密着性を生じさせるという効果がある。また、突起部４０ｂについては、傾斜した面を有していることによって、鉛直方向（下向き）に押圧する力と、水平方向（左向）に押圧する力を同時に生じさせることで、ゴムパッキン４０とリング３０をより強く密着させている。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施形態を図５（ｂ）を用いて説明する。図５（ｂ）は、において、ゴムパッキン４０は、第１の実施例と同様に、上記突起部４０ａと傾斜する面を有する突起部４１ｂを有すると同時に、リング３０の下に位置するように形成された突起部４０ｃが設けられている。これによって、突起部４０ｂおよび４０ｃの間にリング３０が押し込まれるように密着され、より強いシール性が見込める。また、図５（ｂ）に記載のように、リング３０のゴムパッキンとの接触する部分を、ゴムパッキンの傾斜部に一致するように切削などの処理を施して加工することで、より密着面積が広がり、強いシール性が期待できるとともに、リング３０がゴムパッキン４０の突起部４０ｂと４０ｃの間の適切な位置に保持されることで、フィルタ内部の組立等の作業の際に、工数が削減されるという効果がある。なお、図５においては、ゴムパッキン４０およびリング３０のみによってシールされる構造部分のみを説明したが、これらと同様の構造が、ゴムパッキン４１とリング３１、およびゴムパッキン４２とリング３２のそれぞれの組み合わせによってなされるシール構造部分においても用いられていることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、第１発明および第２発明によれば、ＰＭフィルタ内のシール性を向上させることができ、ディーゼルエンジンなど内燃機関から排出されるガス中に含まれるＰＭを定量分析する排ガス中のＰＭ測定装置を用いて高速測定を行うなどの場合において、シール性を十分に保ったまま高速で測定することを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるＰＭ捕集装置の構成を概略的に示す回路図である。
【図２】上記実施例のＰＭ捕集装置におけるフィルタ部およびフィルタ部を挟持する上下ホルダ部の構造を概略的に示す斜視図である。
【図３】前記ＰＭ捕集装置におけるフィルタ部を挟持する上下ホルダの従来の構造を概略的に示す縦断面図である。
【図４】前記ＰＭ捕集装置におけるフィルタ部について、本発明の一実施形態の構造の特徴部分を拡大して示す図である。
【図５】前記ＰＭ捕集装置におけるフィルタ部の特徴部を、さらに拡大して詳細を示した図である。
【符号の説明】
５…フィルタ部、７…上ホルダ部、８…下ホルダ部、４１、４２…ゴムパッキン、Ｄ…ＰＭ捕集装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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