JP2002295230A - ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガスのＰＭ排出量を規準値の０．２５ｇ
／ｋＷ・ｈｒを遵守すべく形成され、コンパクトで簡便
安価に形成されて使用過程車にも手軽に装着でき、耐久
性，取扱性がよく保守性もよいディーゼルエンジン簡易
型排気ガス浄化装置を提供する。 【解決手段】 ディーゼルエンジンからの排気ガスはケ
ース本体２に略接線方向に連結される導入管６からケー
ス本体２内のサイクロン機構部３内に入り、渦流状態と
なりサイクロン機構部３の縮径部２１内に導入する際に
含有しているＰＭの一部を分離する。分離したＰＭはコ
ーン形状部材１９の吐出口２０から密閉空間部２４を通
り浮遊粉塵蓄溜部５に堆積する。ＰＭの一部を除去され
た排気ガスはフィルタ４の外周からその中心に向かって
進入し、ＰＭを捕獲除去される。ＰＭを除去された排気
ガスは排出管７から外気側に排出される。サイクロン機
構部３とフィルタ４との二重構造によりＰＭは除去され
て前記規準値を満足するものになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンからの排気ガス中に含まれる浮遊粉塵を除塵する排気
ガス浄化装置に係り、特に、完全除塵を目標とせず、当
面の基準目標値であるＰＭ排出量を０．２５ｇ／ｋＷ・
ｈｒとし、簡便構造で使用過程車に十分に適用し得る安
価なディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のディーゼルエンジン搭載の車両か
らは多くの浮遊粉塵（以下、ＰＭと称する）を含む排気
ガスが放出され、人体に悪影響を与える黒煙ガスとして
問題になっている。このため、ディーゼルエンジンの研
究やディーゼルエンジンを用いない車両の研究が行わ
れ、近い将来には採用されることになる可能性が大であ
るが、使用過程のディーゼル車両からの排気ガスのＰＭ
排出量の低減は大きな問題であり、各種のＰＭ排出量低
減装置が研究されてきている。この装置の型式としては
触媒を用いるもの、フィルタによってＰＭを捕獲するも
の等があるが、主にフィルタを用いてＰＭを捕獲してＰ
Ｍ排出量を低減するものが数多く提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＰＭを捕獲するフィル
タとしてＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔ
ｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が採用されており、そのフィルタの
種類としてセラミックを用いたハニカムタイプのもの、
フォームドセラミックフィルタ、メタルフィルタ、セラ
ミックファイバ、セラミックの不織布等数多くのものが
あるが、次のような問題点がある。即ち、これ等のフィ
ルタによりＰＭは捕獲されるが、捕獲効率を上げるとフ
ィルタがすぐ目詰りし、排圧が急上昇すると共にフィル
タとして機能しなく問題点が生ずる。そのため、目詰り
したフィルタを交換したり、スペアフィルタと交換した
り、フィルタを加熱して捕獲されているＰＭを燃焼除去
する手段等が採用されているが、いずれも大掛りなもの
になりコスト高となり、かつ多量の電気エネルギーを必
要とし実際上、使用過程の車両に搭載し得るものは殆ど
見当らない。また、全体の容積も大きく、使用過程の車
両に装着することがかなり困難である問題点がある。更
に、大掛りな制御装置が必要となり、実用性に欠ける問
題点がある。

【０００４】以上のように、従来のＤＰＦはＰＭの捕獲
効率を極めて高くすることに主眼を置き過ぎ、実用性や
即戦性に着目しない偏重から導かれたものであり、現在
使用過程車に早急に対応して少しでもＰＭ排出量を低減
でき、かつ使用過程車両に容易に、かつ簡便に装着し得
るものではない。一方、東京都を始めとして各県におい
てもＰＭ排出量の制限がきびしくなり、２００３年では
ＰＭ排出量を０．２５ｇ／ｋＷ・ｈｒを満足しない車両
の走行は許可されないところまできている。そこで、少
なくとも、この規準値を満足し、使用過程の車両に容易
に装着できる簡便構造の排気ガス浄化装置が全国的に強
く要請されている。

【０００５】本発明は、以上の要請に鑑みて発明された
ものであり、当面ＰＭ排出量を０．２５ｇ／ｋＷ・ｈｒ
をクリヤでき、簡便，安価に実施でき、使用過程車両に
手軽く装着でき、耐久性もあり、メンテナンス性もよい
ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、請求項１のディーゼルエンジン簡易型
排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気系に配
置され、排気ガスの浮遊粉塵の排出量を０．２５ｇ／ｋ
Ｗ・ｈｒ以下にするための排気ガス浄化装置であって、
該装置は、導入管から導入される排気ガスに渦流を与え
て前記浮遊粉塵を分離する渦流発生機構部と、該渦流発
生機構部における前記浮遊粉塵と係合する部位を冷却す
る冷却手段と、前記渦流発生機構部を通過した排気ガス
を外周側から中心側に向かって通過させて前記浮遊粉塵
を捕獲すべく前記渦流発生機構部の後方側に配設される
フィルタと、該フィルタを通過した排気ガスを排出する
排出管と、前記渦流発生機構部により分離した前記浮遊
粉塵を蓄溜する浮遊粉塵蓄溜部とを設けることを特徴と
する。排気ガスは冷却手段により冷却されている渦流発
生機構部の渦流作用とその冷却効果により、含有されて
いるＰＭの一部を分離することができる。分離されたＰ
Ｍは浮遊粉塵蓄溜部に蓄溜される。一方、ＰＭの一部を
分離した排気ガスはフィルタの外周からフィルタ内に入
り、更にＰＭの一部はフィルタに捕獲され排出管から外
気側に排出される。なお、渦流発生機構部により予めＰ
Ｍの一部が除去された排気ガスがフィルタ側に導入され
るため、フィルタのＰＭ捕獲能力をそれ程高くする必要
がなく、フィルタの耐久性の向上が図れる。また、比較
的安価なフィルタを使用することができる。

【０００７】また、本発明の請求項２のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの
排気系に配置され排気ガスの浮遊粉塵の排出量を０．２
５ｇ／ｋＷ・ｈｒ以下にするための排気ガス浄化装置で
あって、該装置は、導入された排気ガスに渦流を与えて
前記浮遊粉塵を分離する渦流発生機構部と、分離された
前記浮遊粉塵を蓄溜する浮遊粉塵蓄溜部と、該渦流発生
機構部における前記浮遊粉塵と係合する部位を冷却する
冷却手段とからなり、前記渦流発生機構部を複数列配設
することを特徴とする。フィルタを採用しないことによ
り装置構造が簡便かされると共に所定の規準値のＰＭ排
出量を得ることができる。

【０００８】また、本発明の請求項３のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記渦流発生機構部が
サイクロン機構部であることを特徴とする。サイクロン
機構部は基本的には公知の技術でありこの公知技術に新
たな技術を加えることにより分離性のよいサイクロン機
構部を比較的容易に製作することが可能である。

【０００９】また、本発明の請求項４のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記渦流発生機構部
が、スパイラル機構部であることを特徴とする。スパイ
ラル機構部は基本的には公知の技術であり、更に新しい
技術を加味することにより合目的なものを比較的容易に
製作し得ることができる。

【００１０】また、本発明の請求項５のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記サイクロン機構部
が、排気ガスを略接線方向からケース本体内に導入する
導入管と、縮径された入口部とこれに連設するテーパ状
の拡径部を有するラッパ状管体と、該ラッパ状管体と適
宜の空間部を介して相対向して配設され前記ケース本体
との間に密閉空間部を形成し、浮遊粉塵の通過可能な吐
出口を形成するコーン形状部材とからなり、前記拡径部
は前記フィルタの外周側の空間部に連設し、前記密閉空
間部は前記浮遊粉塵蓄溜部に連通することを特徴とす
る。サイクロン機構部では略接線方向から導入された排
気ガスが空間部を通りラッパ状管体の入口部に入るまで
にかなり渦流状となり、ＰＭの一部を分離する。この分
離したＰＭはコーン形状部材の吐出口から密閉空間部側
に導入されて浮遊粉塵蓄溜部に導入されて溜る。

【００１１】また、本発明の請求項６のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記コーン形状部材の
前記ラッパ状管体側の内壁は、冷却手段により冷却され
及び／又は水又は高沸点液体により濡されることを特徴
とする。排気ガス中のＰＭはサイクロン機構部の渦流の
みでは分離しにくい場合もあるが、コーン形状部材の内
壁を冷却するか、この内壁を濡らすかすることにより渦
流内を浮遊しているＰＭがコーン形状部材側に付着し易
くなり、結果としてＰＭの分離性が向上することが実際
的，経験的に言える。

【００１２】また、本発明の請求項７のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記導入管内には、導
入される排気ガスの流速や圧力に対応して管内面積を可
変にする通路面積調整手段が設けられることを特徴とす
る。アイドリング時や低速高負荷運転ではケース本体内
に導入される排気ガスの流速や圧力が低い場合もあり、
このままではＰＭを分離し得る渦流を発生させることが
困難となる。そこで、通路面積調整手段を設けることに
より排気ガスの流速や圧力に対応して排気ガスの導入量
の調整ができ以上の問題点が解消される。

【００１３】また、本発明の請求項８のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記排出管及びその内
部には、前記ラッパ状管体内と前記排出管とを連通又は
連通を遮断する開閉機構部が設けられることを特徴とす
る。フィルタにはＰＭが次第に付着するため、時折ＰＭ
捕獲したＰＭを除去する必要がある。この作業中に排気
ガスをフィルタ側に導入しないように開閉機構部が機能
する。この開閉機構部によりラッパ状管体内の排気ガス
が直接排出管側に流れて排出される。なお、この場合で
も、排気ガスのＰＭはサイクロン機構部により一部除去
されているため短時間ならばフィルタを通過させないで
排出しても特に大きな問題は生じない。

【００１４】また、本発明の請求項９のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記ケース本体の前記
フィルタの近傍には、該フィルタの外周に燃料を噴出す
る燃料噴射手段が設けられると共に、前記フィルタを加
熱する加熱手段が設けられることを特徴とする。フィル
タで捕獲されたＰＭを除去するために燃焼噴射手段から
フィルタ側に噴射され燃料を加熱手段により燃焼させ
る。これにより、フィルタの目詰りが解消される。な
お、本発明ではフィルタは特別なメッシュの細かいもの
ではなく、フィルタの目詰り解消に要する電気エネルギ
ーは少量で済む。

【００１５】また、本発明の請求項１０のディーゼルエ
ンジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記フィルタが、前
記ケース本体に着脱可能に収納されることを特徴とす
る。フィルタはケース本体に着脱可能なため、時折フィ
ルタそのものを交換することができる。勿論、本発明で
はフィルタの交換や取り出しの頻度は少ない。

【００１６】また、本発明の請求項１１のディーゼルエ
ンジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記浮遊粉塵蓄溜部
には、蓄溜している前記浮遊粉塵を燃焼させる燃焼手段
が付設されることを特徴とする。燃焼手段を用いること
により浮遊粉塵蓄溜部内のＰＭは燃焼除去される。な
お、この電気エネルギーは比較的少量で済む。

【００１７】また、本発明の請求項１２のディーゼルエ
ンジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記浮遊粉塵蓄溜部
には、前記浮遊粉塵をカプセル内に凝縮収納する粉塵収
納手段が出入自在に設けられることを特徴とする。ＰＭ
をカプセル内に凝縮収納することにより、ＰＭの取り出
しが容易にできる。

【００１８】また、本発明の請求項１３のディーゼルエ
ンジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記浮遊粉塵蓄溜部
が、蓄溜している浮遊粉塵を自動的に充填収納して排出
する粉塵自動処理機構部が設けられることを特徴とす
る。自動粉塵処理機構部を設けることによりＰＭの自動
処理が自然に行われ、手動によるＰＭの処理による汚れ
発生等のトラブルから開放される。

【００１９】また、本発明の請求項１４のディーゼルエ
ンジン簡易型排気ガス浄化装置は、前記スパイラル機構
部及び前記フィルタが管体内の前後に配設され、前記ス
パイラル機構部が導入管から導入される排気ガスをスク
リュー状に回転させて渦流を与えるものからなり、前記
フィルタ側に向かって縮径するテーパ状に形成されるこ
とを特徴とする。スクリュー効果とテーパ効果によりＰ
Ｍの一部は有効に分離されフィルタ側で残りのＰＭが捕
獲される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のディーゼルエンジ
ン簡易型排気ガス浄化装置の実施の形態を図面を参照し
て詳述する。まず、図１及び図２の概要ブロック図によ
り本発明の概略の主構成内容を説明する。図１に示すよ
うに、ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置１の
主要構成要素は、ケース本体２（２点鎖線で示す）内に
収納されている。この主要構成要素としては、ケース本
体２の前方側に収納されている渦流発生機構部３Ａの１
つのサイクロン機構部３と、後方側に収納されているフ
ィルタ４と、分離されたＰＭを蓄溜する浮遊粉塵蓄溜部
５等とからなる。ディーゼルエンジン側からの排気ガス
は導入管６からサイクロン機構部３に入り、フィルタ４
側の排出管７から外気側に排出される。サイクロン機構
部３には冷却手段８が付設され、フィルタ４には燃料噴
射手段９及び加熱手段１０が付設される。また、サイク
ロン機構部３と排出管７との間には開閉機構部１１が設
けられる。また、導入管６内には通路面積調整手段１２
が設けられている。なお、浮遊粉塵蓄溜部５には、蓄溜
しているＰＭを処理するための燃焼手段５Ａ，ＰＭをカ
プセル状に処理する粉塵収納手段５Ｂ，粉塵自動処理手
段５Ｃ等が付設される。

【００２１】図２は図１のディーゼルエンジン簡易型排
気ガス浄化装置１よりも更にコンパクトタイプのディー
ゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置１ａの主構成を示
すものである。このディーゼルエンジン簡易型排気ガス
浄化装置１ａは、導入管６から導入された排気ガスのＰ
Ｍを主として渦流処理のみにより分離除去するものから
なり、前記のフィルタ４を用いないものである。前記渦
流処理は渦流発生機構部１３により行われ、この渦流発
生機構部１３を多列に配置するところにこのディーゼル
エンジン簡易型排気ガス浄化装置１ａの特徴がある。な
お、この渦流発生機構部１３としては前記のサイクロン
機構部３の他に後に説明するスクリュー式のものやその
他の機構が採用される。また、渦流発生機構部１３には
冷却手段８ａが付設され、分離されたＰＭは浮遊粉塵蓄
溜部５に蓄溜される。また、ＰＭを分離処置された排気
ガスは最後の渦流発生機構部１３に連結される排出管７
から外気側に排出できる。

【００２２】図３は図１に示した型式のディーゼルエン
ジン簡易型排気ガス浄化装置の１つの実施の形態の全体
構造を示す外観斜視図である。図示のようにケース本体
２には排気ガスを導入する導入管７が図示のような位置
においてケース本体２に対して略接線方向に連結され
る。また、排出管７はケース本体２から突出して本実施
の形態の場合は前方に排出口７ａを向けて配置されてい
るがこれに限定するものではない。また、図にはフィル
タ４がケース本体２の後方側点線で示され、浮遊粉塵蓄
溜部５がケース本体２の下方側に配置されている。ま
た、ケース本体２の後部にはフィルタ４を着脱する場合
のバンド１４が設けられる。また、燃料噴射手段９やフ
ィルタ４の加熱手段１０の一部等が図示されている。ま
た、浮遊粉塵蓄溜部５には蓄溜されているＰＭを取り出
すための蓋１５が図示されている。

【００２３】次に、図４に示したディーゼルエンジン簡
易型排気ガス浄化装置１の内部構造を図３乃至図７によ
り説明する。ケース本体２は図４，図５，図７等に示す
ように円筒体からなり、その後方部の開口部は蓋体１６
が着脱可能に装着されている。なお、本実施の形態では
蓋体１６にはフィルタ４が連結されると共に排出管７が
連結されるているが、勿論これに限定するものではな
い。また、ケース本体２には浮遊粉塵蓄溜部５を形成す
る箱体１７が固定される。

【００２４】次に、導入された排気ガス中のＰＭの一部
を分離するためのサイクロン機構部３の構造の１つの実
施の形態を説明する。サイクロン機構部３は、前記のよ
うにケース本体２のやや上方側において略接線方向に沿
って連結される導入管６（図４では点線で示されてい
る）と、ラッパ状管体１８と、コーン形状部材１９等と
からなる。なお、コーン形状部材１９には分離されたＰ
Ｍが吐出するための吐出口２０が複数箇所（図７に示
す）開口形成される。ラッパ状管体１８は排出管７の外
周を覆って配置されている縮径部２１と、この縮径部２
１に前端側を連結しテーパ状に拡径して広がり後端側を
ケース本体２の外面板２ｂの内壁に固着される拡径部２
２からなる。なお、縮径部２１や拡径部２２の寸法，形
状は実験的，理論的に決められるものでありここでは開
示しない。一方、コーン形状部材１９はラッパ状管体１
８と適宜の空間部２３を介して相対向して配設されるコ
ーン形状体からなり。図示のようにケース本体２の全面
板２ａと外面板２ｂに固着される。以上により、コーン
形状部材１９とケース本体２との間には密閉空間部２４
が形成されるが、この密閉空間部２４は浮遊粉塵蓄溜部
５の箱体１７とは開口部２５を介して連通している。ま
た、前記したように、コーン形状部材１９には吐出口２
０が形成されている。この吐出口２０の形状や個数につ
いても理論的，実験的に決められるものでありここでは
開示しない。

【００２５】次に、フィルタ４を説明する。フィルタ４
は、図４に示すようにサイクロン機構部３の拡径部２２
の後端側とケース本体２の後部の蓋体１６との間の空間
内に収納されるものであり、前板４ａ，後板４ｂ及びフ
ィルタ部４ｃ等とからなり、一体的に形成される。な
お、フィルタ４は排出管７と同心に着脱可能なように挿
着されている。また、排出管７にはフィルタ４と対面し
て並設される遮蔽板２６が固定されている。ディーゼル
エンジン簡易型排気ガス浄化装置１の場合、フィルタ４
はサイクロン機構部３によりＰＭの一部を分離除去され
た排気ガスがその外周側から導入されるもので、ＰＭを
全く除去されていない排気ガスを処理する従来技術のフ
ィルタから比較するとかなりラフな構造のものでよい。
また、従来技術のフィルタのようにＰＭの捕獲率を高度
にするものではなく、差し当りＰＭ排出量を０．２５ｇ
／ｋＷ・ｈｒに保持すればよく、メッシュの比較的粗い
ものが採用可能である。従って、従来のものに較べて目
詰り発生度は極めて低いものとなる。なお、フィルタ４
の形状は図５に示すものが一例として採用されるが、そ
の形状，材質，メッシュの詳細等は実験的，理論的に決
めるものであり、ここでは開示しない。

【００２６】次に、浮遊粉塵蓄溜部５を説明する。前記
のように浮遊粉塵蓄溜部５はケース本体２の下方側に形
成される箱体１７からなり、サイクロン機構部３のコー
ン形状部材１９でケース本体２を区切った密閉空間部２
４と開口部２５を介して連通する箱体状のものからな
る。この詳細構造としては前記のように蓄溜しているＰ
Ｍを処理するための燃焼手段５Ａ，粉塵収納手段５Ｂや
粉塵自動処理手段５Ｃ等が付設されて配置されるが、本
実施の形態ではその内の１つの燃焼手段５Ａとしてのグ
ロープラグ２７のみを開示する。なお、グロープラグ２
７は図７に示すように車両の既設の電源部２８にコント
ローラ２９等を介して連結されるものからなり、適宜通
電して蓄溜しているＰＭを燃焼処理する。また、箱体１
７の一端側には蓋１５が開閉可能に装着され、この蓋１
５を開放し、図略のブラシ（蓋１５に固定されていても
よい）によって内部の残留ＰＭを清掃除去することもで
きる。

【００２７】排出管７は、前記のようにフィルタ４のフ
ィルタ部４ｃの中心に後端部を挿入した状態に連結さ
れ、ケース本体２の軸線方向に沿ってその前方側に向か
って伸延し排出口７ａを前方側に開口するものからな
る。排出管７のフィルタ部４ｃと連結する部位にはフィ
ルタ部４ｃ内と連通する孔３０が多数個開口形成される
と共にフィルタ部４ｃから外れた中間の拡径部１８側と
連通する位置には拡径部１８内と排出管７内とを連通さ
せるための連通孔３１が開口形成される。

【００２８】次に、サイクロン機構部３に付設される冷
却手段８の一例を説明する。この冷却手段８はサイクロ
ン機構部３のコーン形状部材１９を冷却するか又はその
内壁側を濡れ状態に保持するためのものである。コーン
形状部材１９は渦流によって分離したＰＭを引きつける
機能を果たすものであり、極めて微細なＰＭをコーン形
状部材１９側に引きつけるにはコーン形状部材１９が冷
却されているか又は濡れ状態にあることが望ましい。こ
の度合についてはノウハウ的なものであり、ここでは開
示しない。但し、一例として濡れ状態に保持する１つの
手段として図示のようにケース本体２内に設けたノズル
３２やポンプ３３やコントローラ３４を介してノズル３
２側に連結される液体収納源（水又は高沸点液体等）３
５等とが挙げられる。なお、これ等の装備も簡便なもの
でよく高度の設備を必要としない。

【００２９】次に、フィルタ４に付設される燃焼噴射手
段９や加熱手段１０等の一例を説明する。適宜のメッシ
ュからなるメッシュ網３６を有するノズル３７はケース
本体２の外面板２ｂに固定される。このノズル３７には
ポンプ３８やコントローラ３９を介して燃料源４０が連
結される。なお、この燃料源４０は車両に備えられてい
る燃料タンクの燃料（図略）でよい。メッシュ網３６か
ら噴霧した燃料はフィルタ４のフィルタ部４ｃの外面に
噴射されて浸透し、フィルタ部４ｃをウェット状態にす
る。一方、加熱手段１０はフィルタ４側とケース本体２
とを連結するリード線４１とこれにコントローラ４２等
を介して連結される電源部４３等とからなる。なお、電
源部４３は浮遊粉塵蓄溜部５のグロープラグ２７の電源
部２８と同じく車両に搭載されているバッテリで十分で
ある。

【００３０】次に、開閉機構部１１を図４，図６等によ
り説明する。本実施の形態における開閉機構部１１は排
出口７内に収納されているパイプ状部材４４とこれを動
作するハンドル４５等とからなる。なお、ハンドル４５
による手動走査の替りに自動制御することも当然実施可
能であるがここでは簡易方式の手動コントロール型式の
ものについて説明する。パイプ状部材４４は排出管７の
内径よりもやや小径の外径を有する大径パイプ部４４ａ
とこの後方に一体的に連設される小径パイプ部４４ｂか
らなり、小径パイプ部４４ｂはフィルタ部４ｃの中心に
挿入されている。また、ハンドル４５はケース本体２の
後部に支持され小径パイプ部４４ｂの後端に連結され
る。大径パイプ部４４ａには排出管７の連通孔３１と連
通可能な孔４６が形成され、小径パイプ部４４ｂにはフ
ィルタ部４ｃの孔３０及びフィルタ部４ｃの内周と小径
パイプ部４４ｂの外周との間の空隙部４７に常時連通す
る多数個の孔４８が穿孔されている。なお、排出管７の
孔３１及び大径パイプ部４４ａの孔４６は図６の
（ａ），（ｂ）に示すように開閉機構部１１がある角度
だけ回動した場合にのみ互いに連通し得る位置に夫々形
成されている。この位置調整はハンドル４５により行わ
れる。また、ハンドル４５の操作を必要とする時期の検
出用として図５に示す圧力センサ４９が用いられる。

【００３１】次に、図７により通路面積調整手段１２を
説明する。エンジンは車両の走行条件によって回転数や
トルク等が変化する状態で作動される。従って、排気ガ
スの速度，排出量，圧力等も可変である。仮りに排気ガ
スの排出量が比較的小さいエンジンのアイドリング状態
と全負荷で高回転でエンジンが作動している状態とにお
いて導入管６内に導入される排気ガスを比較するとその
性状が全く異なる。そこで、仮りに導入管７の面積が一
定の場合にはケース本体２内に導入される排気ガスの速
度は全く相異する。サイクロン機構部３におけるＰＭの
分離度は渦流の度合いによって相異し、渦流は導入され
る排気ガスの速度，流量，圧力によって大きく異なる。
そのため、ＰＭの分離効果をほぼ同一に保持するために
は導入管６の面積を導入される排気ガスの性状に対応さ
せて変化させることが必要である。通路面積調整手段１
２はこのためのものであるが、この型式も各種のものが
あるが、本実施の形態では極めて簡便なものが一例とし
て挙げられている。勿論、これに限定するものではな
い。この通路面積調整手段１２は導入管６に片持ち支持
されているレバー部材５０と、スプリング５１等とから
なる。スプリング５１はレバー部材５０を常時ほぼ閉止
方向に付勢するものであり、自由状態ではアイドリング
時に対応するものである。レバー部材５０に自由状態以
上における排気ガスの圧力が作用したり、大量な排気ガ
スが導入されるとレバー部材５０がスプリング５１のス
プリング力に抗して回動し、導入管６の面積を可変にす
るものである。勿論、前記のように通路面積調整手段１
２は前記のものに限定するものではない。

【００３２】次に、ディーゼルエンジン簡易型排気ガス
浄化装置１によるＰＭの分離動作や排気ガスの清浄化作
用等を図４等により説明する。ディーゼルエンジンから
排出されたＰＭを含む排気ガスは、例えば、マフラ（図
略）を通過した後、ディーゼルエンジン簡易型排気ガス
浄化装置１の導入管６内に導入され、通路面積調整手段
１２によりコントロールされた後、サイクロン機構部３
の空間部２３内に入る。導入管６が図示のような形状で
ケース本体２に略接線方向に取り付けられているため排
気ガスは空間部２３内に渦流状態になる。更に排気ガス
は縮径部２１と排出管７との間の比較的狭い空隙部５２
内に入り込む時に更に大きく渦流し、流れ方向を変曲し
渦流度を増す。このため、排気ガス中のＰＭには遠心力
が作用し、ＰＭの一部はコーン形状部材１９側に放出さ
れる。なお、冷却手段８を付設している場合にはコーン
形状部材１９は冷却されているか又は濡れ状態にあるた
め、ＰＭはコーン形状部材１９側につき易く又は付着し
易くなり、冷却手段８のない場合より多くのＰＭがコー
ン形状部材１９側に分離されて進む。コーン形状部材１
９側には吐出口２０が開口しているため分離したＰＭは
吐出口２０を通って密閉空間部２４内に入り、開口部２
５を介して浮遊粉塵蓄溜部５の箱体１７内に導入されて
蓄溜される。

【００３３】フィルタ４が作用状態にある場合には、開
閉機構部１１の孔４６は排出管７の連通孔３１と合致し
ない位置（図６（ｂ）の状態）にあるため、サイクロン
機構部３の縮径部２１から拡径部２２側に進んだ排気ガ
スはフィルタ４の外周側に進み、フィルタ４のフィルタ
部４ａ内に導入され濾過される。即ち、排気ガス中のＰ
Ｍがフィルタ部４ａにより捕獲される。ＰＭを捕獲され
た排気ガスは排出管７の孔３０から空源部４７に入り、
開閉機構部１１の孔４８からパイプ状部材４４内に入
り、排出弁７内に導入され、その排出口７ａから外気側
に排出される。

【００３４】以上の作用により、ディーゼルエンジンか
ら排出された排気ガス中のＰＭはかなり分離及び捕獲さ
れて除去され、結果として大気側に放出されるＰＭ排出
量を規準値の０．２５ｇ／ｋＷ・ｈｒにすることができ
る。然し乍ら、ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化
装置１の使用を長時間続行すると浮遊粉塵蓄溜部５には
次第にＰＭが堆積すると共にフィルタ４も次第に目詰り
してくる。そこでその処理が必要になる。

【００３５】まず、浮遊粉塵蓄溜部５に堆積されたＰＭ
は一番容易な除去手段としては蓋１５を開き、ブラシ等
を用いてはらい出し除去すればよい。また、これが面倒
な場合は、例えば、グロープラグ２７を加熱し、堆積し
ているＰＭを燃焼させて除去することが可能である。な
お、焼却灰は蓋１５を開放し排除することができる。勿
論、前記したその他の除去手段を付設することにより堆
積ＰＭをより完全に除去又は処理することもできる。

【００３６】一方、フィルタ４の目詰り解消手段として
はフィルタ４自体を交換することが勿論採用されるが、
本発明では燃料噴射手段９と加熱手段１０を用いてフィ
ルタ４の再生を行う手段を採用している。なお、従来技
術でもフィルタの燃焼処理によりフィルタを再生する各
種手段もあるが、前記のように従来技術のものは目詰り
が短時間で発生し、かつ目詰りの程度も深刻であり、多
量の再生エネルギーと再生コストが必要とするもので実
際上使い物にならない。本発明の場合は、フィルタ４に
よるＰＭの捕獲程度も従来のように完全ではなく、更に
前記のように既にサイクロン機構部によりＰＭの一部を
除去された排気ガス内のＰＭを捕獲するもので、目詰り
程度もその目詰りまでの時間も従来のものと全く相違す
る。具体的には燃料噴射手段９のノズル３７から燃料を
フィルタ部４ａに噴射してフィルタ部４ａを燃焼し易い
状態にし、加熱手段１０のリード線４１に電流を与えて
フィルタ部４ａを加熱することにより捕獲されているＰ
Ｍを燃焼除去して再生するものである。

【００３７】フィルタ４を再生処理する間は、排気ガス
がフィルタ４側に導入されるとフィルタ４の再生が円滑
に行われない。そのため、本発明ではフィルタ４の再生
時には開閉機構部１１を作動させる。即ち、ハンドル４
５によりパイプ状部材４４を回動し、排出管７の連通孔
３１とパイプ状部材４４の孔４６を合致させ、サイクロ
ン機構部３の拡径部２２に廻り込んできた排気ガスをフ
ィルタ４側に導入させないで直接排出管７側に導入する
ようにする。然し乍ら、排気ガスの一部はフィルタ４側
に廻り込む可能性があるが、いずれにしてもフィルタ４
の再生時間は比較的短時間なため問題は少ない。なお、
フィルタ４の再生時期の検出としては例えば、圧力セン
サ４９が採用されるが、勿論、これに限定するものでは
ない。

【００３８】以上のように本発明のディーゼルエンジン
簡易型排気ガス浄化装置１は比較的コンパクトな構造か
らなり、構成要素も従来技術のものに較べて比較的簡便
なものであり、かつ制御手段や加熱手段等も全自動制御
のものではなく簡便安価に実施することができる。ま
た、全体の容積が小さくて済み、使用過程の車両に容易
に装着することができる。

【００３９】次に、本発明の延長線上にある発明の実施
の形態の１つのディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化
装置を図８乃至図１１により説明する。このディーゼル
エンジン簡易型排気ガス浄化装置は図２に示した型式の
もので、原則として前記実施の形態のディーゼルエンジ
ン簡易型排気ガス浄化装置１と異なりフィルタ４を使用
しない。装置構造を簡便，安価にするにはできるならば
フィルタ４を採用しないものが望ましい。図８，図９に
示したディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置１ａ
はサイクロン機構部５３を多列（図示では２列）に配列
したものである。詳細構造は省略するが、一本の導入管
５４から導入された排気ガスは一対のテーパ管体５５，
５５の接線方向から入り、その内部で渦流を生じさせて
ＰＭの一部を分離し、排出管５６から排出させ、引続き
第２段目のテーパ管体５５，５５に接線方向から導入さ
せ、更にＰＭを分離した後排出部である排出管５７から
排出する。なお、夫々のサイクロン機構部５３には浮遊
粉塵蓄溜部５８が設けられ、ＰＭを蓄溜する。また、テ
ーパ管体５５は冷却装置や水や高沸点液体等を用いた冷
却手段５９により冷却され、ＰＭの分離効果の向上を図
るようにしている。

【００４０】図１０は渦巻発生機構部としてスパイラル
機構部を用いた本発明のディーゼルエンジン簡易型排気
ガス浄化装置１ｂを示す。このディーゼルエンジン簡易
型排気ガス浄化装置１ｂは、テーパ状の外管６０と、こ
の中に空隙部６１を介して挿入されるテーパ状管体６２
と、テーパ状管体６２の後方側に配置され外管６０内に
着脱可能に収納されるフィルタ６３と、フィルタ６３の
内部に一端側を連通しテーパ状管体内に配設される排出
管６４と、テーパ状管体６２まわりを冷却する冷却手段
６５等とからなる。なお、外管６０とテーパ状管体６２
との間には分離したＰＭを蓄溜する浮遊粉塵蓄溜部６６
が設けられる。排気ガスを導入する導入管６７はテーパ
状管体６２と排出管６４との間の空間部６８に連通して
配置される。テーパ状管体６２内には排出管６４を囲ん
でスパイラルフィン６９が導入管６７側からフィルタ６
３側に向かって配置される。なお、スパイラルフィン６
９はフィルタ６３側に向かって縮径するテーパ状の形状
からなる。

【００４１】以上の構造により、導入管６７から導入さ
れた排気ガスは空間部６８に入り、スパイラルフィン６
９によりスクリュー状の渦流を与えられＰＭの一部を分
離する。冷却手段６５によるテーパ状管体６２の冷却に
よりＰＭの分離がより効果的に行われる。ＰＭの一部を
分離した排気ガスはフィルタ６３の外周側から中心側に
抜け、この際にＰＭの一部が捕獲される。フィルタ６３
を通過した排気ガスは排出管６４を通り外気側に排出さ
れる。また、分離したＰＭは浮遊粉塵蓄溜部６６に蓄溜
されて処理される。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように本発
明のディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置は従来
品のように完全なＰＭ除去を目標とせず、０．２５ｇ／
ｋＷ・ｈｒの規準値を確実に遵守できる簡便構造のもの
からなり、前記規準値を満足しない使用過程の車両のす
べてに簡単に適用し得るものである。形状もコンパクト
であり、メンテナンス性もよく、取扱性もよく、耐久性
の向上が図れると共に比較的安価に実施することができ
る。勿論、更に各部の形状，材質，配置等を工夫するこ
とにより前記規準値を越える高品質で使い易いディーゼ
ルエンジン簡易型排気ガス浄化装置を得ることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄
化装置の基本的な構成を示すブロック図。

【図２】本発明のややコンパクトな構造のディーゼルエ
ンジン簡易型排気ガス浄化装置の基本的な構成を示すブ
ロック図。

【図３】本発明のディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄
化装置の１つの実施の形態の外観構造を示す斜視図。

【図４】本発明のディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄
化装置の１つの実施の形態の全体構造を示す軸断面図。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図。

【図６】図４のＣ−Ｃ線断面図。

【図７】図４のＢ−Ｂ線断面図。

【図８】本発明のフィルタなしのディーゼルエンジン簡
易型排気ガス浄化装置の概要構造を示す上面図。

【図９】図８の側面図。

【図１０】本発明の更に別のディーゼルエンジン簡易型
排気ガス浄化装置の実施の形態を示す軸断面図。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置 １ａ ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置 １ｂ ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置 ２ ケース本体 ２ａ 前面板 ２ｂ 外面板 ３ サイクロン機構部 ３Ａ 渦流発生機構部 ４ フィルタ ４ａ 前板 ４ｂ 後板 ４ｃ フィルタ部 ５ 浮遊粉塵蓄溜部 ５Ａ 燃焼手段 ５Ｂ 粉塵収納手段 ５Ｃ 粉塵自動処理手段 ６ 導入管 ７ 排出管 ７ａ 排出口 ８ 冷却手段 ９ 燃料噴射手段 １０ 加熱手段 １１ 開閉機構部 １２ 通路面積調整手段 １３ 渦流発生機構部 １４ バンド １５ 蓋 １６ 蓋体 １７ 箱体 １８ ラッパ状管体 １９ コーン形状部材 ２０ 吐出口 ２１ 縮径部 ２２ 拡径部 ２３ 空間部 ２４ 密閉空間部 ２５ 開口部 ２６ 遮蔽板 ２７ グロープラグ ２８ 電源部 ２９ コントローラ ３０ 孔 ３１ 連通孔 ３２ ノズル ３３ ポンプ ３４ コントローラ ３５ 液体収納源 ３６ メッシュ網 ３７ ノズル ３８ ポンプ ３９ コントローラ ４０ 燃料源 ４１ リード線 ４２ コントローラ ４３ 電源部 ４４ パイプ状部材 ４４ａ 大径パイプ ４４ｂ 小径パイプ ４５ ハンドル ４６ 孔 ４７ 空源部 ４８ 孔 ４９ 圧力センサ ５０ レバー部材 ５１ スプリング ５２ 空源部 ５３ サイクロン機構部 ５４ 導入管 ５５ テーパ管体 ５６ 排出管 ５７ 排出管 ５８ 浮遊粉塵蓄溜部 ５９ 冷却手段 ６０ 外管 ６１ 空源部 ６２ テーパ状管体 ６３ フィルタ ６４ 排出管 ６５ 冷却手段 ６６ 浮遊粉塵蓄溜部 ６７ 導入管 ６８ 空間部 ６９ スパイラルフィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/02 ３４１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３４１Ｊ ３４１Ｎ Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ 50/00 ５０１ 50/00 ５０１Ａ ５０１Ｊ Ｂ０４Ｃ 5/20 Ｂ０４Ｃ 5/20 11/00 11/00 (72)発明者 山下 博 埼玉県比企郡川島町八幡６丁目10番地 三 栄工業株式会社内 (72)発明者 阿刀田 実 埼玉県比企郡川島町八幡６丁目10番地 三 栄工業株式会社内 (72)発明者 林 裕 埼玉県浦和市皇山町23番11号 (72)発明者 堀 昭二 埼玉県浦和市原山１−16−19 (72)発明者 山口 氾 埼玉県大宮市奈良町111−２ (72)発明者 武藤 浩一 東京都町田市玉川学園３−17−23 Ｆターム(参考） 3G090 AA01 AA06 BA04 CB01 CB11 CB21 EA03 4D053 AA03 AB01 BA06 BB02 BC01 BD04 CF01 CG01 DA02 4D058 JA02 JA10 MA43 QA09 RA01 RA19 SA08

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気系に配置さ
   れ、排気ガスの浮遊粉塵の排出量を０．２５ｇ／ｋＷ・
   ｈｒ以下にするための排気ガス浄化装置であって、該装
   置は、導入管から導入される排気ガスに渦流を与えて前
   記浮遊粉塵を分離する渦流発生機構部と、該渦流発生機
   構部における前記浮遊粉塵と係合する部位を冷却する冷
   却手段と、前記渦流発生機構部を通過した排気ガスを外
   周側から中心側に向かって通過させて前記浮遊粉塵を捕
   獲すべく前記渦流発生機構部の後方側に配設されるフィ
   ルタと、該フィルタを通過した排気ガスを排出する排出
   管と、前記渦流発生機構部により分離した前記浮遊粉塵
   を蓄溜する浮遊粉塵蓄溜部とを設けることを特徴とする
   ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
2. 【請求項２】 ディーゼルエンジンの排気系に配置され
   排気ガスの浮遊粉塵の排出量を０．２５ｇ／ｋＷ・ｈｒ
   以下にするための排気ガス浄化装置であって、該装置
   は、導入された排気ガスに渦流を与えて前記浮遊粉塵を
   分離する渦流発生機構部と、分離された前記浮遊粉塵を
   蓄溜する浮遊粉塵蓄溜部と、該渦流発生機構部における
   前記浮遊粉塵と係合する部位を冷却する冷却手段とから
   なり、前記渦流発生機構部を複数列配設することを特徴
   とするディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 前記渦流発生機構部がサイクロン機構部
   であることを特徴とする請求項１又は２に記載のディー
   ゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
4. 【請求項４】 前記渦流発生機構部が、スパイラル機構
   部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のディ
   ーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
5. 【請求項５】 前記サイクロン機構部が、排気ガスを略
   接線方向から前記ケース本体内に導入する導入管と、縮
   径された入口部とこれに連設するテーパ状の拡径部を有
   するラッパ状管体と、該ラッパ状管体と適宜の空間部を
   介して相対向して配設され前記ケース本体との間に密閉
   空間部を形成し、浮遊粉塵の通過可能な吐出口を形成す
   るコーン形状部材とからなり、前記拡径部は前記フィル
   タの外周側の空間部に連設し、前記密閉空間部は前記浮
   遊粉塵蓄溜部に連通することを特徴とする請求項３に記
   載のディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
6. 【請求項６】 前記コーン形状部材の前記ラッパ状管体
   側の内壁は、冷却手段により冷却され及び／又は水又は
   高沸点液体により濡されることを特徴とする請求項５に
   記載のディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
7. 【請求項７】 前記導入管内には、導入される排気ガス
   の流速や圧力に対応して管内面積を可変にする通路面積
   調整手段が設けられることを特徴とする請求項５に記載
   のディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
8. 【請求項８】 前記排出管及びその内部には、前記ラッ
   パ状管体内と前記排出管とを連通又は連通を遮断する開
   閉機構部が設けられることを特徴とする請求項５に記載
   のディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
9. 【請求項９】 前記ケース本体の前記フィルタの近傍に
   は、該フィルタの外周に燃料を噴出する燃料噴射手段が
   設けられると共に、前記フィルタを加熱する加熱手段が
   設けられることを特徴とする請求項５に記載のディーゼ
   ルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
10. 【請求項１０】 前記フィルタが、前記ケース本体に着
    脱可能に収納されることを特徴とする請求項１に記載の
    ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
11. 【請求項１１】 前記浮遊粉塵蓄溜部には、蓄溜してい
    る前記浮遊粉塵を燃焼させる燃焼手段が付設されること
    を特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジ
    ン簡易型排気ガス浄化装置。
12. 【請求項１２】 前記浮遊粉塵蓄溜部には、前記浮遊粉
    塵をカプセル内に凝縮収納する粉塵収納手段が出入自在
    に設けられることを特徴とする請求項１に記載のディー
    ゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
13. 【請求項１３】 前記浮遊粉塵蓄溜部が、蓄溜している
    浮遊粉塵を自動的に充填収納して排出する粉塵自動処理
    機構部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の
    ディーゼルエンジン簡易型排気ガス浄化装置。
14. 【請求項１４】 前記スパイラル機構部及び前記フィル
    タが管体内の前後に配設され、前記スパイラル機構部が
    導入管から導入される排気ガスをスクリュー状に回転さ
    せて渦流を与えるものからなり、前記スパイラル機構部
    は前記フィルタ側に向かって縮径するテーパ状に形成さ
    れることを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエン
    ジン簡易型排気ガス浄化装置。