JP5053224B2 - 排気浄化フィルタ - Google Patents
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Description
図9は、排気浄化フィルタ9の構成を示す上面図、すなわち、排気浄化フィルタ9を排ガスの上流側から視た図である。
排気浄化フィルタ9は、円柱状のハニカム構造体91を、円筒状のケーシング92の内部に収納することで形成される。ここで、ハニカム構造体91は、上述のように複数のセル93が形成されたセグメント94を複数準備し、これらセグメント94を接合することで形成される。また、ハニカム構造体91をケーシング92の内部で安定して固定するためには、ハニカム構造体91の外周面に帯状の保持材95を巻回し、さらに、このハニカム構造体91の両端側に円環状のメッシュリング96を取り付けた上で、ケーシング92の内部に挿入する。
上述のように、ハニカム構造体91は、複数のセグメント94を接合することにより形成されるため、ハニカム構造体91の端面に凹凸が形成される場合がある。そこで、例えば、ハニカム構造体91の外周面側のセグメント94が大きく突出していた場合、図10の矢印97に示すように、メッシュリング96から突出したセグメント94の端面に荷重が集中し易くなってしまう。このため、振動により、ハニカム構造体91に割れや欠けが発生し易い。特に、セル93を区画する多孔質壁に割れが発生すると、この割れた部分から下流側へ排ガスが流れ易くなってしまうため、排気浄化フィルタの捕集能力が大きく低下するおそれがある。
ここで、複数のセグメントの集合体として形成されたハニカム構造体では、ハニカム構造体の外周部を構成するセグメントは、ハニカム構造体の中央部を構成するセグメントと比較して、振動が伝わり易いため、割れや欠けが発生し易い。このようなハニカム構造体の外周部に肉厚部を設けることにより、外周部側のセグメントの強度を向上し、ハニカム構造体に割れや欠けを発生しにくくすることができる。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る排気浄化フィルタ1の構成を示す分解斜視図である。
図2は、排気浄化フィルタ1の構成を示す部分断面図である。
排気浄化フィルタ1は、内燃機関の排気通路に配置され、この内燃機関から排出される排気に含まれるパティキュレートを捕集することで、排気を浄化するフィルタである。この排気浄化フィルタ1は、特にディーゼル内燃機関から排出される排気の浄化に好ましく利用されるものであり、以下では、「DPF」(Diesel Particulate Filter)という。
ハニカム構造体2は、複数の略正方形状のセル22を備えたハニカム状である。このハニカム構造体2は、これら複数のセル22を有する複数の柱状のセグメント21を含んで構成される。
セグメント21は、排ガスが流れる方向に沿って延びる複数の多孔質壁23と、これら多孔質壁23により区画形成され、排ガスの流路となる複数のセル22とを備える。なお、以下では、これらセル22が延びる方向を、ハニカム構造体2の軸線方向とする。
上流側セル221の下流側には、上流側セル221の内部からセグメント21の下流側へ排ガスが流出するのを防止する下流側目封じ242が設けられている。また、下流側セル222の上流側には、セグメント21の上流側から下流側セル222の内部へ排ガスが流入するのを防止する上流側目封じ241が設けられている。また、多孔質壁23には、複数の気孔が形成されており、排ガスが通過可能となっている。
図2に示すように、上流側メッシュリング5の凹部51にハニカム構造体2の上流側を係止させると、この上流側メッシュリング5は、ハニカム構造体2の上流側において、外周面と上流側の端面との2つの面に接し、このハニカム構造体2を上流側から支持する。
また、下流側メッシュリング6の凹部61にハニカム構造体2の下流側を係止させると、この下流側メッシュリング6は、ハニカム構造体2の下流側において、外周面と下流側の端面との2つの面に接し、このハニカム構造体2を下流側から支持する。
図5は、ハニカム構造体2およびメッシュリング5の構成を示す部分断面図である。
円柱状のハニカム構造体2の外周部に、セル22が形成されていない肉厚部25を全周に亘って設けた。また、この肉厚部25の厚みTを、ハニカム構造体2のうちセル22が形成された部分の直径Lに対し1%以上5%以下となるようにした。これにより、ハニカム構造体2の外周部に肉厚部25を設けることにより、外周部側のセグメント21の強度を向上し、ハニカム構造体2に割れや欠けを発生しにくくすることができる。
以下、本発明の第2実施形態を、図面を参照して説明する。
以下の第2実施形態の説明にあたって、第1実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略化又は簡略化する。
ハニカム構造体2Aの外周部を構成する複数のセグメント212,213のうち、ハニカム構造体2の軸線方向に対し垂直な断面の断面積が小さいセグメント212の外周部にのみ、肉厚部25Aを設けた。ここで、複数のセグメント211,212,213の集合体として構成したハニカム構造体2Aにおいて、断面積が小さなセグメント212は、他のセグメント211,213と比較して特に強度が小さい。このような断面積の小さなセグメント212の外周部のみに肉厚部25Aを設けることで、外周部側のセグメントの強度を無駄なく向上することができる。
以下、本発明の第3実施形態を、図面を参照して説明する。
以下の第3実施形態の説明にあたって、第1実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略化又は簡略化する。
ハニカム構造体2Bのうち外周部を構成する複数のセグメント215同士を接合する接合部261Bの厚みを、ハニカム構造体2Bのうち外周部以外を構成する複数のセグメント216同士を接合する接合部262Bの厚みよりも大きくした。これにより、外周部側のセグメント215の強度をさらに向上することができる。
上述した実施形態では、円柱状のハニカム構造体を例に説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、セルが延びる方向に対し垂直な断面が楕円状や三角形状などのハニカム構造体であってもよい。
2,2A,2B…ハニカム構造体
21,211,212,213,215,216…セグメント
22…セル
23…多孔質壁
25,25A…肉厚部
26,261B,262B…接合部
5…上流側メッシュリング
6…下流側メッシュリング
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に配置され、前記内燃機関から排出されるパティキュレートを捕集する排気浄化フィルタであって、
多孔質壁により区画形成された複数のセルを有する複数のセグメントと、
これら複数のセグメントを接合することで形成された柱状のハニカム構造体と、
前記ハニカム構造体が収納される筒状のケーシングと、
前記ハニカム構造体の外周部に巻かれた状態で前記ケーシングの内部に収納され、前記ハニカム構造体を前記ケーシングの内部に固定する保持材と、を備え、
前記ハニカム構造体の外周部のうち少なくとも一部には、セルが形成されておらずかつ前記セルの延在方向に沿って視て径方向に突出した凸状の肉厚部が設けられ、
当該肉厚部の厚みは、前記ハニカム構造体のうちセルが形成された部分の直径に対し1%以上5%以下であることを特徴とする排気浄化フィルタ。 - 前記ハニカム構造体は円柱状であり、
前記凸状の肉厚部は、前記ハニカム構造体の外周部の周方向に沿って等間隔に4つ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の排気浄化フィルタ。 - 前記肉厚部は、前記ハニカム構造体の外周部を構成する複数のセグメントのうち、セルが延びる方向に対し垂直な断面の断面積が小さいセグメントの外周部にのみ設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の排気浄化フィルタ。
- 前記ハニカム構造体の上流側および下流側、あるいは、上流側および下流側の何れかには、前記肉厚部に係止し、このハニカム構造体を支持する環状の網状部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の排気浄化フィルタ。
- 前記保持材は、耐熱性を有する繊維により帯状に形成された部材であり、前記ハニカム構造体の外周面と前記ケーシングの内周面との間で圧縮された状態で、前記ハニカム構造体とともに前記ケーシングの内部に収納されることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の排気浄化フィルタ。
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