JP2003097248A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マフラの外筒内に収容させたパティキュレー
トフィルタに対し作業性良くエア洗浄や水洗浄を行い得
るようにした排気浄化装置を提供する。 【解決手段】 マフラ１の外筒３にパティキュレートフ
ィルタ２を内蔵した排気浄化装置に関し、外筒３内にパ
ティキュレートフィルタ２の収容空間を画定するアウタ
シェル２１を固定設置すると共に、パティキュレートフ
ィルタ２をインナシェル１９で一体的に抱持することに
よりユニット化したフィルタカセット２０を前記アウタ
シェル２１に対し摺動自在に内嵌せしめ、このアウタシ
ェル２１とフィルタカセット２０との内嵌状態をロック
手段２２により着脱可能に固定し、フィルタカセット２
０をアウタシェル２１から抜脱して外部へ取り出すため
の取出口２３をマフラ１の外筒３の適宜位置に開閉可能
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気浄化装置に関
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ＳＯ
Ｆ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は、排気ガスが流通する
排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備する
ことが従来より行われている。

【０００３】ここで、パティキュレートフィルタは、コ
ージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム
構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が
交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路につ
いては、その出口が目封じされるようになっており、各
流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下
流側へ排出されて、前記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ようにしてある。

【０００４】この種のパティキュレートフィルタを装備
するにあたり、トラクタ等のホイールベースの短い車両
の場合には、各種の補器類が既に緊密な状態でレイアウ
トされていて、これらの補器類との干渉を避けながら新
たにパティキュレートフィルタの搭載スペースを確保す
ることが難しいため、図８及び図９に示す如く、マフラ
１にパティキュレートフィルタ２を内蔵させて、両者を
同じ搭載スペースに効率良く配置できるようにしたもの
が提案されている。

【０００５】ここに図示している例では、箱形に形成さ
れているマフラ１の外筒３内がセパレータ４，５，６に
より第一室７、第二室８、第三室９、後室１０に四分割
されており、第一室７と後室１０との間に、円筒状のシ
ェル１１により外周部を抱持されたパティキュレートフ
ィルタ２が配設されている。

【０００６】そして、図示しない上流側の排気管から排
気ガス１２を導き入れるための入口パイプ１３が、マフ
ラ１の外筒３の前面から二枚目のセパレータ５まで挿入
されて先端を閉塞されており、前記入口パイプ１３によ
り導入された排気ガス１２が、第一室７と第二室８とに
対し散気孔１３ａを介して放出されるようになってい
る。

【０００７】ここで、第一室７と第二室８との間のセパ
レータ４には、パティキュレートフィルタ２の周囲を取
り巻くように連通孔４ａ（図９参照）が開口されている
ので、第一室７と第二室８に導入された排気ガス１２
は、何れも第一室７からパティキュレートフィルタ２に
流れ込むことになり、該パティキュレートフィルタ２を
通過してパティキュレートを捕集された後に後室１０に
回収されることになる。

【０００８】また、後室１０と第三室９との間のセパレ
ータ６にもパティキュレートフィルタ２の周囲を取り巻
くように連通孔６ａ（図９参照）が開口されているの
で、前記後室１０に回収された排気ガス１２は、前記セ
パレータ６の連通孔６ａを介し第三室９に折り返される
ようになっている。

【０００９】そして、パティキュレートフィルタ２によ
り浄化された排気ガス１２を排出するための出口パイプ
１４が、入口パイプ１３と並列にマフラ１の外筒３の前
面から第三室９まで挿入されて先端を開放されており、
前記後室１０から第三室９に折り返された排気ガス１２
が、前記出口パイプ１４を介して図示しない下流側の排
気管へと抜き出されるようになっている。

【００１０】尚、パティキュレートフィルタ２は、その
入側端面と出側端面の外縁をシェル１１内でエンドプレ
ート１５，１６により掛止されて軸心方向への移動が拘
束されるようになっていると共に、その外周面部分を金
属線材を編み込んで成るネット材１７により保持される
ようになっており、このネット材の軸心方向中間位置に
はシール材１８が介装されて排気ガス１２の迂回を阻止
し得るようにしてある。

【００１１】而して、入口パイプ１３から第一室７と第
二室８に導入された排気ガス１２は、何れも第一室７か
らパティキュレートフィルタ２に流れ込んでパティキュ
レートを捕集され、次いで、後室１０を介し第三室９に
折り返されて出口パイプ１４から抜き出されることにな
り、他方、マフラ１内に入ってきた音波のエネルギー
は、第一室７、第二室８、第三室９、後室１０の夫々を
膨張室として減衰されることになる（パティキュレート
フィルタ２を通過することによる減衰効果も付加され
る）。

【００１２】ここで、パティキュレートフィルタ２の多
孔質薄壁の内側表面に捕集されたパティキュレートは、
排気温度の高い運転領域にて酸化触媒の助勢を受ける等
して燃焼除去されるか、或いは、必要に応じて装備され
た電気ヒータ等の強制加熱手段により燃焼除去されるこ
とになるが、パティキュレートフィルタ２内には、パテ
ィキュレートのアッシュが徐々に溜まってくることが考
えられ、パティキュレートフィルタ２に対し直接的にエ
ア洗浄や水洗浄を行い得るようにすることが望まれてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８及
び図９の如き従来構造においては、パティキュレートフ
ィルタ２を抱持しているシェル１１がマフラ１の外筒３
内に固定設置されており、しかも、このマフラ１の外筒
３がパティキュレートフィルタ２の内蔵後に溶接で密閉
されるようになっていたため、パティキュレートフィル
タ２にアッシュが堆積してエア洗浄や水洗浄が必要にな
った際には、マフラ１全体を交換するしか術がなく、メ
ンテナンスコストが高くつくという問題があった。

【００１４】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、マフラの外筒内に収容させたパティキュレートフィ
ルタに対し作業性良くエア洗浄や水洗浄を行い得るよう
にした排気浄化装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、マフラの外筒
にパティキュレートフィルタを内蔵した排気浄化装置で
あって、マフラの外筒内にパティキュレートフィルタの
収容空間を画定するアウタシェルを固定設置すると共
に、パティキュレートフィルタをインナシェルで一体的
に抱持することによりユニット化したフィルタカセット
をアウタシェルに対し摺動自在に内嵌せしめ、このアウ
タシェルとフィルタカセットとの内嵌状態をロック手段
により着脱可能に固定し、フィルタカセットをアウタシ
ェルから抜脱して外部へ取り出すための取出口をマフラ
の外筒の適宜位置に開閉可能に構成したことを特徴とす
るものである。

【００１６】而して、このようにすれば、マフラの外筒
の取出口を開けてロック手段を解除し、アウタシェルか
らフィルタカセットを抜き出して作業性良くパティキュ
レートフィルタのエア洗浄や水洗浄を行うことが可能と
なり、パティキュレートフィルタに実際に付着している
アッシュに直接的にエアや水を吹き付けて確実に汚れを
落とすことが可能となる。

【００１７】更に、本発明においては、ロック手段が、
パティキュレートフィルタのガス出口側となるインナシ
ェルの一端部に設けられたフランジと、該フランジをマ
フラの外筒の適宜位置に締結する締結手段とにより構成
され、フィルタカセットを外部へ取り出す取出口が、パ
ティキュレートフィルタを通過した排気ガスをアウタシ
ェルの外周空間へ折り返す後室形成蓋により閉塞されて
おり、該後室形成蓋が前記インナシェルのフランジと一
緒に締結手段により共締めされるように構成されている
ことが好ましい。

【００１８】このようにすれば、締結手段を緩めること
により後室形成蓋を取り外して取出口を開口した際に、
同時にロック手段が解除されることになるので、直ちに
アウタシェルからフィルタカセットを抜き出すことが可
能となり、パティキュレートフィルタのエア洗浄や水洗
浄に関する作業性が一層向上されることになる。

【００１９】また、前述した如き後室形成蓋をインナシ
ェルのフランジと一緒に締結手段で共締めする構造を採
用した場合、インナシェルの反フランジ側の他端部にフ
ィルタカセットの挿入方向へ向け縮径するテーパ部が形
成され、該テーパ部に対応する位置におけるアウタシェ
ルの内周面に前記テーパ部に沿うテーパ形状を付したエ
ンドプレートが配設され、該エンドプレートが弾性変位
して前記テーパ部に圧接するようにフィルタカセットが
アウタシェルに内嵌されていることが好ましい。

【００２０】このようにすれば、インナシェルの外周面
とアウタシェルの内周面との間にマット材等を充填しな
くても、インナシェルの反フランジ側の他端部がエンド
プレートにより良好に弾性支持されることになり、ま
た、インナシェルの外周面とアウタシェルの内周面との
間にマット材を充填した場合であっても、該マット材が
排気ガスの流れに晒されて飛散してしまう虞れを未然に
回避することが可能となる。

【００２１】尚、本発明においては、パティキュレート
フィルタの外周面とインナシェルの内周面との間に、金
属線材を編み込んで成るネット材が介装されていると共
に、インナシェルの外周面とアウタシェルの内周面との
間に、耐熱繊維から成るマット材が介装されていること
が好ましく、このようにすれば、パティキュレートフィ
ルタに対する排気ガスの迂回を阻止しつつ、フィルタカ
セットをガタつかないよう良好に保持させることが可能
となる。

【００２２】

【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。

【００２３】図１〜図７は本発明を実施する形態の一例
を示すもので、図８及び図９と同一の符号を付した部分
は同一物を表わしている。

【００２４】図１に示す如く、本形態例の排気浄化装置
においては、マフラ１の外筒３内にパティキュレートフ
ィルタ２の収容空間を画定するアウタシェル２１を固定
設置すると共に、パティキュレートフィルタ２をインナ
シェル１９で一体的に抱持することによりユニット化し
たフィルタカセット２０を前記アウタシェル２１に対し
摺動自在に内嵌せしめ、このアウタシェル２１とフィル
タカセット２０との内嵌状態をロック手段２２により着
脱可能に固定し、フィルタカセット２０をアウタシェル
２１から抜脱して外部へ取り出すための取出口２３をマ
フラ１の外筒の適宜位置に開閉可能に構成するようにし
てある。

【００２５】より具体的には、図２に拡大して示す如
く、ロック手段２２が、パティキュレートフィルタ２の
ガス出口側となるインナシェル１９の一端部に設けられ
たフランジ２４と、該フランジ２４をマフラ１の外筒の
適宜位置に締結するボルト２５及びナット２６（締結手
段）とにより構成され、また、フィルタカセット２０を
外部へ取り出す取出口２３が、パティキュレートフィル
タ２を通過した排気ガス１２を第三室９（アウタシェル
２１の外周空間）へ折り返す後室形成蓋２７により閉塞
されており、該後室形成蓋２７が前記インナシェル１９
のフランジ２４と一緒にボルト２５及びナット２６によ
り共締めされるようになっている。尚、図２中における
２８，２９はガスケットを示している。

【００２６】そして、この後室形成蓋２７の内側には、
パティキュレートフィルタ２を通過した排気ガス１２を
回収する後室３０が形成され、この後室３０が、図３に
示す如き第三室９の後面を成すセパレータ６の連通孔６
ａを介して第三室９と連通するようになっている。

【００２７】つまり、図４に示す如く、円形のパティキ
ュレートフィルタ２の出側端面に対し後室形成蓋２７は
矩形状を呈しており、その内側に形成される後室３０の
四隅が各連通孔６ａを被覆するようになっているので、
前記後室３０に回収された排気ガス１２は、前記セパレ
ータ６の連通孔６ａを介し第三室９に折り返されるよう
になっている。

【００２８】尚、図５に示す如く、インナシェル１９の
フランジ２４も矩形状を呈し且つ前記各連通孔６ａと合
致する連通孔２４ａを有しているので、先の図２のよう
に、このインナシェル１９のフランジ２４を挟んで前記
セパレータ６と前記後室形成蓋２７の外縁部分とをガス
ケット２８，２９を介し重ね合わせ、これらの各連通孔
６ａ，２４ａに干渉しない位置をボルト２５及びナット
２６（ナット２６はセパレータ６の第三室９側の面に溶
接されている）により締結するようにしている。

【００２９】また、本形態例においては、図６に拡大し
て示す如く、パティキュレートフィルタ２の外周面とイ
ンナシェル１９の内周面との間に、ステンレス等の金属
線材を編み込んで成るネット材１７が介装されていると
共に、インナシェル１９の反フランジ２４側の外周面と
アウタシェル２１の内周面との間に、セラミックスファ
イバー等の耐熱繊維から成るマット材３１が介装されて
いる。

【００３０】ただし、この部分の構造については、図７
に示す如く、インナシェル１９の反フランジ２４側の他
端部にフィルタカセット２０の挿入方向（図７中におけ
る左方向）へ向け縮径するテーパ部３２を形成すると共
に、該テーパ部３２に対応する位置におけるアウタシェ
ル２１の内周面に前記テーパ部３２に沿うテーパ形状を
付したエンドプレート３３を配設するようにして、該エ
ンドプレート３３が弾性変位して前記テーパ部３２に圧
接するようにフィルタカセット２０をアウタシェル２１
に内嵌されるようにしても良く、このようにした場合に
は、インナシェル１９の反フランジ２４側の外周面とア
ウタシェル２１の内周面との間にマット材３１を介装し
なくても良い（マット材３１を介装することも可能）。

【００３１】而して、以上のように本形態例の排気浄化
装置を構成すれば、締結手段であるボルト２５を緩めて
後室形成蓋２7を取り外すことによりマフラ１の外筒３
の取出口２３を開け且つロック手段２２を解除し、図５
に示す如く、アウタシェル２１からフィルタカセット２
０を抜き出して作業性良くパティキュレートフィルタ２
のエア洗浄や水洗浄を行うことが可能となり、パティキ
ュレートフィルタ２に実際に付着しているアッシュに直
接的にエアや水を吹き付けて確実に汚れを落とすことが
可能となる。

【００３２】従って、上記形態例によれば、マフラ１の
外筒内からフィルタカセット２０を抜き出して作業性良
くパティキュレートフィルタ２のエア洗浄や水洗浄を行
うことができるので、マフラ１全体を交換することなく
パティキュレートフィルタ２の再生化を図ることがで
き、パティキュレートフィルタ２のメンテナンスコスト
を安価に抑えることができる。

【００３３】特に本形態例においては、後室形成蓋２７
を取り外して取出口２３を開口することによりロック手
段２２を同時に解除することができ、直ちにアウタシェ
ル２１からフィルタカセット２０を抜き出すことができ
るので、パティキュレートフィルタ２のエア洗浄や水洗
浄に関する作業性を一層向上することができる。

【００３４】更に、図６に示す如く、パティキュレート
フィルタ２の外周面とインナシェル１９の内周面との間
にネット材１７を介装し、インナシェル１９の反フラン
ジ２４側の外周面とアウタシェル２１の内周面との間に
マット材３１を介装するようにすれば、パティキュレー
トフィルタ２に対する排気ガス１２の迂回を阻止しつ
つ、フィルタカセット２０をガタつかないよう良好に保
持することができる。

【００３５】他方、図７に示す如く、インナシェル１９
の反フランジ２４側の他端部にテーパ部３２を形成し、
該テーパ部３２に対応する位置におけるアウタシェル２
１の内周面に前記テーパ部３２に沿うテーパ形状を付し
たエンドプレート３３を配設するようにすれば、インナ
シェル１９の外周面とアウタシェル２１の内周面との間
にマット材３１等を充填しなくても、インナシェル１９
の反フランジ２４側の他端部をエンドプレート３３によ
り良好に弾性支持することができ、また、インナシェル
１９の外周面とアウタシェル２１の内周面との間にマッ
ト材３１を充填した場合であっても、該マット材３１が
排気ガス１２の流れに晒されて飛散してしまう虞れを未
然に回避することができる。

【００３６】尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態
例にのみ限定されるものではなく、アウタシェルとフィ
ルタカセットとの内嵌状態を固定するロック手段には図
示以外の構造を適用しても良く、フィルタカセットの取
出口を開閉可能に構成するにあたっての構造も図示例に
限定されないこと、また、後室形成蓋をインナシェルの
フランジとは別締めで締結するようにしても良いこと、
更には、パティキュレートフィルタの外周面とインナシ
ェルの内周面との間へのネット材の介装や、インナシェ
ルの外周面とアウタシェルの内周面との間へのマット材
の介装は必要に応じて行えば良いこと、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。

【００３７】

【発明の効果】上記した本発明の排気浄化装置によれ
ば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

【００３８】（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によ
れば、マフラの外筒内からフィルタカセットを抜き出し
て作業性良くパティキュレートフィルタのエア洗浄や水
洗浄を行うことができるので、マフラ全体を交換するこ
となくパティキュレートフィルタの再生化を図ることが
でき、パティキュレートフィルタのメンテナンスコスト
を安価に抑えることができる。

【００３９】（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明に
よれば、後室形成蓋を取り外して取出口を開口すること
によりロック手段を同時に解除することができ、直ちに
アウタシェルからフィルタカセットを抜き出すことがで
きるので、パティキュレートフィルタのエア洗浄や水洗
浄に関する作業性を一層向上することができる。

【００４０】（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明
によれば、インナシェルの外周面とアウタシェルの内周
面との間にマット材等を充填しなくても、インナシェル
の反フランジ側の他端部をエンドプレートにより良好に
弾性支持することができ、また、インナシェルの外周面
とアウタシェルの内周面との間にマット材を充填した場
合であっても、該マット材が排気ガスの流れに晒されて
飛散してしまう虞れを未然に回避することができる。

【００４１】（ＩＶ）本発明の請求項４に記載の発明に
よれば、パティキュレートフィルタに対する排気ガスの
迂回を阻止しつつ、フィルタカセットをガタつかないよ
う良好に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図であ
る。

【図２】図１のＩＩ部分の詳細を示す拡大図である。

【図３】図１のマフラを斜め前方から見た斜視図であ
る。

【図４】図１のマフラを斜め後方から見た斜視図であ
る。

【図５】図４の後室形成蓋を取り外した状態を示す斜視
図である。

【図６】図１のＶＩ部分の詳細を示す拡大図である。

【図７】図６の構造についての別の例を示す拡大図であ
る。

【図８】従来例を示す断面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ方向の矢視図である。

【符号の説明】

１ マフラ ２ パティキュレートフィルタ ３ 外筒 １２ 排気ガス １７ ネット材 １９ インナシェル ２０ フィルタカセット ２１ アウタシェル ２２ ロック手段 ２３ 取出口 ２４ フランジ ２５ ボルト（締結手段） ２６ ナット（締結手段） ２７ 後室形成蓋 ３１ マット材 ３２ テーパ部 ３３ エンドプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大矢 敏樹 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日野 自動車株式会社内 (72)発明者 通阪 久貴 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日野 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G004 AA01 BA00 BA06 CA04 DA06 DA07 EA04 FA02 GA01 3G090 AA02 EA01 4D058 JA32 JB06 KB02 KC01 KC15 KC19 QA27 SA08 UA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マフラの外筒にパティキュレートフィル
   タを内蔵した排気浄化装置であって、マフラの外筒内に
   パティキュレートフィルタの収容空間を画定するアウタ
   シェルを固定設置すると共に、パティキュレートフィル
   タをインナシェルで一体的に抱持することによりユニッ
   ト化したフィルタカセットをアウタシェルに対し摺動自
   在に内嵌せしめ、このアウタシェルとフィルタカセット
   との内嵌状態をロック手段により着脱可能に固定し、フ
   ィルタカセットをアウタシェルから抜脱して外部へ取り
   出すための取出口をマフラの外筒の適宜位置に開閉可能
   に構成したことを特徴とする排気浄化装置。
2. 【請求項２】 ロック手段が、パティキュレートフィル
   タのガス出口側となるインナシェルの一端部に設けられ
   たフランジと、該フランジをマフラの外筒の適宜位置に
   締結する締結手段とにより構成され、フィルタカセット
   を外部へ取り出す取出口が、パティキュレートフィルタ
   を通過した排気ガスをアウタシェルの外周空間へ折り返
   す後室形成蓋により閉塞されており、該後室形成蓋が前
   記インナシェルのフランジと一緒に締結手段により共締
   めされるように構成されていることを特徴とする請求項
   １に記載の排気浄化装置。
3. 【請求項３】 インナシェルの反フランジ側の他端部に
   フィルタカセットの挿入方向へ向け縮径するテーパ部が
   形成され、該テーパ部に対応する位置におけるアウタシ
   ェルの内周面に前記テーパ部に沿うテーパ形状を付した
   エンドプレートが配設されており、該エンドプレートが
   弾性変位して前記テーパ部に圧接するようにフィルタカ
   セットがアウタシェルに内嵌されていることを特徴とす
   る請求項２に記載の排気浄化装置。
4. 【請求項４】 パティキュレートフィルタの外周面とイ
   ンナシェルの内周面との間に、金属線材を編み込んで成
   るネット材が介装されていると共に、インナシェルの外
   周面とアウタシェルの内周面との間に、耐熱繊維から成
   るマット材が介装されていることを特徴とする請求項
   １、２又は３に記載の排気浄化装置。