(57)【要約】【課題】金属繊維劣化を招くことなく且つ構造強度を簡単な構造で確保し、且つ充分な表面積を確保し得る低コストなパティキュレートフィルタを提供する。【解決手段】ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるパティキュレートを処理するパティキュレートフィルタにおいて、金属繊維からなる多孔質構造とされた波板フィルタ９及び平板フィルタ１０とを有し、前記波板フィルタ９に対する前記排気ガスの流れ方向に沿って該波板フィルタ９に形成されたスリット１１に前記平板フィルタ１０が挿入され、これら波板フィルタ９と平板フィルタ１０とが拡散接合されてなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるパティキュレートを処理するパティキュレートフィルタにおいて、
金属繊維からなる多孔質構造とされた波板フィルタ（９）及び平板フィルタ（１０）とを有し、
前記波板フィルタ（９）に対する前記排気ガスの流れ方向に沿って該波板フィルタ（９）に形成されたスリット（１１）に前記平板フィルタ（１０）が挿入され、これら波板フィルタ（９）と平板フィルタ（１０）とが拡散接合されてなる
ことを特徴とするパティキュレートフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のパティキュレートフィルタであって、
前記スリット（１１）は、前記波板フィルタ（９）にその幅方向で複数形成され、その各スリット（１１）に前記平板フィルタ（１０）が挿入され拡散接合された
ことを特徴とするパティキュレートフィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパティキュレートフィルタであって、
前記波板フィルタ（９）の幅方向端位置に、平板フィルタ（１０）をそれぞれ設けて拡散接合された
ことを特徴とするパティキュレートフィルタ。
【請求項４】
少なくとも請求項１から請求項３の何れかに記載のパティキュレートフィルタ（６）を、外筒（７）の中に配置して排気浄化装置とした
ことを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パティキュレートフィルタ及びこれを用いた排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタが開示されている。
【０００３】
引用文献１に記載のパティキュレートフィルタは、図６及び図７に示すように、触媒が担持された金属繊維製不織布又はセラミックス繊維製不織布を山谷として折り曲げて波板形状とすると共に略円柱形状としたフィルタエレメント１を、櫛歯形状とした２つの円筒体からなる外筒２、３の内部に配置し、これらをロウ付け接合することで構成されている。
【０００４】
また、このパティキュレートフィルタでは、不織布のＵ字曲げ部の内側に支持棒４を配置して曲げ部の耐久性を向上させている。そして、このように構成されたパティキュレートフィルタにおいては、フィルタエレメント１を波板形状とすることで排ガス入口側と排ガス出口側で交互に行き止まり部が形成された、いわゆる交互目封じ構造とされている。
【０００５】
また、特許文献１には、図８に示すように、Ｕ字曲げして対面するフィルタエレメント１の不織布面間に金属板をコルゲート加工した波板５を挟み込み、それらの接触部をロウ付けした構造のパティキュレートフィルタが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２２１０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、パティキュレートフィルタにおいては、パティキュレートが捕集されて来ると目詰まりを起こし圧力損失が高くなるため、定期的にパティキュレートを燃焼除去する必要がある。フィルタには、パティキュレートの燃焼を助勢するための触媒が担持されており、パティキュレートを効率的に除去するには、フィルタ表面積を大きくし、排気ガスと触媒の接触効率を高める必要がある。
【０００７】
しかし、金属繊維製不織布を谷山として折り曲げて確保できる表面積には限界がある。図８では、金属板をコルゲート加工した波板５をフィルタエレメント１の不織布面間にロウ付けすることでフィルタ表面積を確保しているが、金属繊維同士をロウ付により接合すると金属繊維劣化を引き起こす恐れがある。
【０００８】
また、特許文献１に記載のパティキュレートフィルタでは、金属繊維のみでは構造強度が不足することから支持棒４を使用しているが、その支持棒４の取り付け作業やそれ自体のコストで高コストとなる。
【０００９】
そこで本発明は、上述した課題を解決するべく、金属繊維劣化を招くことなく且つ構造強度を簡単な構造で確保し、且つ充分な表面積を確保し得る低コストなパティキュレートフィルタ及び排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の本発明は、ディーゼルエンジンから排出される排ガスに含まれるパティキュレートを処理するパティキュレートフィルタにおいて、金属繊維からなる多孔質構造とされた波板フィルタ及び平板フィルタとを有し、前記波板フィルタに対する前記排気ガスの流れ方向に沿って該波板フィルタに形成されたスリットに前記平板フィルタが挿入され、これら波板フィルタと平板フィルタとが拡散接合されてなることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパティキュレートフィルタであって、前記スリットは、前記波板フィルタにその幅方向で複数形成され、その各スリットに前記平板フィルタが挿入され拡散接合されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のパティキュレートフィルタであって、前記波板フィルタの高さ方向上下端位置に、平板フィルタをそれぞれ設けて拡散接合されたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、少なくとも請求項１から請求項３の何れかに記載のパティキュレートフィルタを、外筒の中に配置して排気浄化装置としたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載のパティキュレートフィルタによれば、金属繊維からなる多孔質構造とされた波板フィルタにスリットを形成し、そのスリットに同じく金属繊維からなる多孔質構造の平板フィルタを挿入してこれらフィルタ同士を拡散接合しているので、平板フィルタの使用により表面積が大幅に増加すると共に、拡散接合による接合なのでロウ付けによる金属繊維の劣化が生じない。したがって、本発明のパティキュレートフィルタでは、表面積増大並びにロウ付けの廃止によってパティキュレート処理能力が高まると共に、支持部材などの強度補強部材を使用することなく平板フィルタによって構造強度を高めることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、波板フィルタに複数のスリットを形成し、その各スリットに平板フィルタを挿入して拡散接合しているので、平板フィルタの枚数が増えることで、より一層表面積を増大させることができると共に構造強度もアップする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、波板フィルタの高さ方向上下端位置に平板フィルタをそれぞれ設けて拡散接合しているので、波板フィルタ上下端部の強度も高めることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３の何れかに記載のパティキュレートフィルタを外筒の中に配置しているので、目詰まりし難く且つ圧力損失も低くパティキュレート処理性能が高い排気浄化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は本実施形態の排気浄化装置の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は本実施形態のパティキュレートフィルタの製造工程図、図４は本実施形態のパティキュレートフィルタに対する排気ガス流れを示す図である。
【００２０】
本実施形態の排気浄化装置３は、例えば排気システム中に設置されるもので、図１に示すように、ディーゼルエンジン１から排出されるパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ６と、このパティキュレートフィルタ６を内部に収容固定すると共に前後に排気管を接続して排気ガスを導く外筒７とから構成されている。パティキュレートフィルタ６は、導入された排気ガスを均等にパティキュレートフィルタ６に通過させるディフューザーとしても機能する外筒７の内部にマット８を介して収容されている。
【００２１】
パティキュレートフィルタ６は、金属繊維からなる多孔質構造とされた波板フィルタ９及び平板フィルタ１０とを有し、波板フィルタ９に対する排気ガスの流れ方向に沿って該波板フィルタ９に形成されたスリット１１に前記平板フィルタ１０が挿入され、これら波板フィルタ９と平板フィルタ１０とが拡散接合されて構成されている。なお、波板フィルタ９と平板フィルタ１０には、排気ガス中に含まれるパティキュレートの除去を助勢するための触媒が担持されている。
【００２２】
波板フィルタ９及び平板フィルタ１０は、例えば線径３４μと非常に細いステンレス材からなる金属繊維を集めて成形型内に詰め込んだ後、金属繊維同士を焼結することで形成される。波板フィルタ９は、長尺状の帯状板を蛇腹形状に折り曲げることにより形成されている。この波板フィルタ９は、長方形状をなすフィルタ平面部９ａ同士を連結部９ｂで連結させることで形成されるＵ字状部を複数有することで蛇腹形状とされている。さらに、この波板フィルタ９には、その波板の幅方向にスリット１１が複数形成されている。スリット１１は、波板の一方の端で連結されてばらばらにならないようにされている。
【００２３】
一方、平板フィルタ１０は、波板フィルタ９の幅方向端面をすっぽりと覆う程度の大きさとされた平板形状とされている。平板フィルタ１０は、波板フィルタ９の波方向に複数形成された各スリット７に挿入されると共に、その高さ波板の幅方向両端位置にそれぞれ設けられている。言い換えれば、波板フィルタ９を挟み込むよう上下位置に平板フィルタ１０が設けられると共に、波板フィルタ９に形成された各スリット７に平板フィルタ１０が挿入されてサンドイッチされた形となっている。
【００２４】
前記波板フィルタ９と前記平板フィルタ１０とは、拡散接合により接合一体化されている。拡散接合は、不活性雰囲気中（例えば真空中、アルゴンなどの不活性ガス）において加熱・加圧を行うことによる接合方法であり、材料の融点以下で加熱する。拡散接合についてもう少し説明すると、母材を密着させ、その母材の融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法が、拡散接合である。これに対して、溶接やロウ付けは、ロウ材を接着剤として利用し、母体の融解による接合である。
【００２５】
このように、母材を融解して接合するロウ付けとは異なり、母材の融点以下の加熱下で接合を行う拡散接合にて波板フィルタ９と平板フィルタ１０とを接合一体化しているので、金属繊維自体が溶けることなく金属繊維の劣化を防止することができる。
【００２６】
なお、波板フィルタ９と平板フィルタ１０をロウ付けで接合した場合には、フィルタの母材溶融温度に近づいてしまい、当該フィルタである金属繊維が溶けてしまう恐れがある。また、繊維であるので、溶けたロウが繊維の間の空間を塞いでしまい、通気抵抗を高めてしまう。これに対して拡散接合では、繊維材料の接触している部分だけが接合されるため、空間を塞がず、通気抵抗が上がることなく接合できるというメリットがある。
【００２７】
このように構成されたパティキュレートフィルタ６においては、排気ガスは図４の矢印で示すように、排気ガス入口側に開口するフィルタ平面部９ａ間の空隙部１２に流れ込み、排気ガス出口側に開口される空間部１３へとフィルタ平面９ａを通して流れる。このとき、排ガス中に含まれるパティキュレートは、各フィルタ平面部９ａでフィルタに担持されている触媒と接触し、燃焼除去される。
【００２８】
また、パティキュレートは、波板フィルタ９のフィルタ平面部９ａでだけ処理されるのではなく、平板フィルタ１０でも処理されることになる。そのため、パティキュレートを処理するためのフィルタ表面積が波板フィルタ９に加えて平板フィルタ１０により大幅に増大することによって、パティキュレート処理能力が高まる。
【００２９】
以上のように本実施形態によれば、金属繊維からなる多孔質構造とされた波板フィルタ９にスリット１１を形成し、そのスリット１１に同じく金属繊維からなる多孔質構造の平板フィルタ１０を挿入してこれらフィルタ９、１０同士を拡散接合しているので、平板フィルタ１０の使用により表面積が大幅に増加すると共に、拡散接合による接合なのでロウ材による金属繊維の目詰まりが生じない。したがって、本発明のパティキュレートフィルタ６では、表面積増大並びに金属繊維目詰まり防止、金属繊維劣化防止によってパティキュレート処理能力が高まると共に、支持部材などの強度補強部材を使用することなく平板フィルタによって構造強度を高めることができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、波板フィルタ９に複数のスリット１１を形成し、その各スリット１１に平板フィルタ１０を挿入して拡散接合しているので、平板フィルタ１０の枚数が増えることで、より一層表面積を増大させることができると共に構造強度もアップする。
【００３１】
また、本実施形態によれば、波板フィルタ９の幅方向端位置に平板フィルタ１０をそれぞれ設けて拡散接合しているので、波板フィルタ幅方向端部の強度も高めることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、本発明のパティキュレートフィルタ６を外筒７の中に配置して前後を排気管に連結いるので、目詰まりし難く且つ圧力損失も低くパティキュレート処理性能が高い排気浄化装置を容易に排気システムに適用することができる。
【００３３】
以上、本発明を適用した具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されることはない。
【００３４】
例えば、上述の実施形態では、図５（ａ）に示すように、波板フィルタ９のフィルタ平面部９ａを全て平行にしたが、同図（ｂ）に示すように各スリット７の上下部位のフィルタ平面部９ａに角度を持たせて平行でなくするようにしてもよい。このようにすれば、排気ガスの流れ方向に対してフィルタ平面部９ａは傾斜角度を持つため、パティキュレートの処理能率をより高める効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本実施形態の排気浄化装置の断面図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は本実施形態のパティキュレートフィルタの製造工程図である。
【図４】図４は本実施形態のパティキュレートフィルタに対する排気ガス流れを示す図である。
【図５】図５（ａ）はフィルタ平面部を全て平行としたときの波板フィルタの斜視図、図５（ｂ）はフィルタ平面部に角度を付けたときの波板フィルタの斜視図である。
【図６】図６は従来の排気浄化装置の斜視図である。
【図７】図７は図６の排気浄化装置の分解斜視図である。
【図８】図８は図６に示すパティキュレートフィルタに波板をさらに接合した例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
３…排気浄化装置
６…パティキュレートフィルタ
７…外筒
９…波板フィルタ
１０…平板フィルタ
１１…スリット
【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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【図６】
2009082769.tif 000008
【図７】
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【図８】
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