JP2005240652A - 安全機能付ｄｐｆ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＤＰＦ装置の排気抵抗によってエンジン本体に大きな背圧がかかり、エンジン効率の低下を防止することが課題である。本発明は、このＤＰＦ装置内の内圧をコントロールするための方法を提供するものであり、発明者らの実験的研究成果にもとづき安全機能付ＤＰＦ装置を提案するものである。
【解決手段】
本発明は、ＤＰＦ本体部と、前記ＤＰＦ本体部にディーゼルエンジンからの排気を導入する導入部と、前記導入部からの前記排気をバイパスするためのバイパス部と、排気圧力に応じて開閉する圧力バルブと、前記圧力バルブにより前記バイパス部と導通する予備フィルタ部と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置である。また、前記導入部は第一管状導入手段を有し、前記バイパス部は第二管状導入手段を有し、前記第二管状導入手段の開口面に導入される排気流束と、前記第一管状導入手段の排気流束とは同一方向となる構成を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、安全機能付ディーゼルパティキュレートフィルタ装置に関する。

ディーゼル機関では、ＣＯやＨＣの排出は比較的少ないが、窒素酸化物の排出が多いことや、黒煙が主成分である粒子状物質（以下では、浮遊微粒子と称す）が排出されるのが特徴である。このディーゼル機関からの浮遊微粒子は、人体の影響について最近注目されている大気中の浮遊粒子状物質発生の主要因とされている。このため、環境対策の観点から、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下ＤＰＦと略す）を用いて捕集した浮遊微粒子を燃焼することによって、浮遊微粒子の排出量の削減を図る試みがなされてきている。しかしながら、ＤＰＦ装置は、まだ成熟段階にいたっていない。そこで、発明者らは、懸かる事情に鑑み、（１）フィルタが浮遊微粒子の十分な捕集性能と、浮遊微粒子を燃焼させフィルタをもとの状態に再生する再生性能と、を有し、同時にこのフィルタの圧損によるエンジン効率の低下を防げ、（２）車両への搭載可能な大きさと重量を達成し、（３）運転中の振動に対する耐久性を有し、（４）燃焼再生時の温度変化に対して耐久性を有し、（５）低価格を達成する、ＤＰＦ装置に関する特許を出願している。
特許第３３５０６７３号

しかしながら、前記発明は、ＤＰＦの内圧の制御を行うメカニズムを持たないために、ＤＰＦ装置内の内圧のコントロールが喫緊の課題であった。すなわち、ＤＰＦ装置の排気抵抗によってエンジン本体に大きな背圧がかかり、エンジン効率の低下を防止することが必要であった。本発明は、このＤＰＦ装置内の内圧をコントロールするための方法を提供するものであり、発明者らの実験的研究成果にもとづき安全機能付ＤＰＦ装置を提案するものである。

本発明は安全機能付ＤＰＦ装置にかかるものである。

発明１は、ＤＰＦ本体部と、前記ＤＰＦ本体部にディーゼルエンジンからの排気を導入する導入部と、前記導入部からの前記排気をバイパスするためのバイパス部と、排気圧力に応じて開閉する圧力バルブと、前記圧力バルブにより前記バイパス部と導通する予備フィルタ部と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明２は、前記導入部は第一管状導入手段を有し、前記バイパス部は第二管状導入手段を有し、前記第二管状導入手段の開口面に導入される排気流束と、前記第一管状導入手段の排気流束とは同一方向となる構成である発明１に記載に安全機能付ＤＰＦ装置である。
発明３は、前記導入部は第一管状導入手段を有し、前記バイパス部は第二管状導入手段を有し、前記第二管状導入手段の開口面は、前記第一管状導入手段の管壁面に配置されている発明１に記載に安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明４は、前記バイパス部の排気流束経路は、最大の曲率半径が１０センチメートル以上である発明１から３のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明５は、前記圧力バルブは、前記予備フィルタ部の排気流方向でみて前方に配置されている発明１から４のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明６は、前記圧力バルブは、前記予備フィルタ部の排気流方向でみて後方に配置されている発明１から４のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明７は、前記圧力バルブは、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段を有し、前記検出手段は、前記導入部に設けられている発明１から６のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明８は、前記圧力バルブは、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段を有し、前記検出手段は、前記バイパス部に設けられている発明１から６のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明９は、前記圧力バルブは、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段を有し、前記検出手段は、前記ＤＰＦ本体部に設けられている発明１から６のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明１０は、ディーゼルエンジンに対して直接的又は間接的に自身を固定した状態で、前記予備フィルタ部は、前記排気ガス導通時の高圧側が低圧側より天地方向で上方に位置する構成とされる発明１に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明１１は、前記予備フィルタ部の排気抵抗は、前記ＤＰＦ本体部の排気抵抗よりも小さい発明１から１０の何れか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明１２は、前記予備フィルタ部は、排気を排出するための排出口手段を有し、前記排出口手段は、前記ＤＰＦ本体部に接続されている発明１から１１に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

発明１３は、前記ＤＰＦ本体部からの排出される排気を大気中に導出するためのＤＰＦ本体排出部を有し、前記予備フィルタ部は、排気を排出するための排出口手段を有し、前記予備フィルタ部の排出口手段は、前記ＤＰＦ本体排出部に接続されている発明１から１１に記載の安全機能付ＤＰＦ装置である。

本発明の請求項１から１３記載の安全機能付ＤＰＦ装置によれば、という優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
実施形態１は、主に請求項１に関する。
実施形態２は、主に請求項２に関する。
実施形態３は、主に請求項３に関する。
実施形態４は、主に請求項４に関する。
実施形態５は、主に請求項５に関する。
実施形態６は、主に請求項６に関する。
実施形態７は、主に請求項７と請求項８と請求項９とに関する。
実施形態８は、主に請求項１０に関する。
実施形態９は、主に請求項１１に関する。
実施形態１０は、主に請求項１２に関する。
実施形態１１は、主に請求項１３に関する。

≪実施形態１≫

<実施形態１の全体構成>

図１は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、ＤＰＦ本体部０１０９と、導入部０１０２と、バイパス部０１０１と、圧力バルブ０１０５と、予備フィルタ部０１０８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置である。

<実施形態１の構成の説明>

本実施形態の「導入部」は、前記ＤＰＦ本体部にディーゼルエンジンからの排気を導入する。

図２と図３は、ＤＰＦ本体部の設置を示したものである。

図２は、ディーゼルエンジン０２０１から配管０２０２を経由してＤＰＦ本体部０２０３へ排気が導入される場合を示している。また、図３は、ディーゼルエンジン０３０１から、配管０３０２を経由して排気の前処理部位０３０３の後部にＤＰＦ本体部０３０４が設置され、排気が導入される場合を示している。

本実施形態の「バイパス部」は、前記導入部からの前記排気をバイパスするためのものである。バイパス部は、排気圧力が高くなると、排気をバイパスさせるためのものである。圧力バルブが閉じている場合には、排気が停留している。本体部の圧力が高まり、圧力バルブが開放すると排気がバイパス部に流れ込む。

本実施形態の「圧力バルブ」は、排気圧力に応じて開閉するバルブを言う。圧力バルブ開閉の閾値となる排気圧力は、任意の値に設定することができる。排気圧力がこの任意に設定した値より小さい場合は圧力バルブは閉じた状態にあり、また、排気圧力が任意に設定した値より大きい場合は圧力バルブは開いた状態になる。圧力バルブは、電気的にモーターなどで動作してもよく、またばねなどを使った機械式であってもよい。

図４は、機械式の圧力バルブの概念図を示した図である。

バイパス部から侵入する排気０４０１は、例えばステンレス鋼でできた鋼球０４０４に対して圧力を加える。しかし、鋼球は、バネ０４０５によって押さえつけられているために、鋼球は台座０４０３と密着して排気を通さない。しかしながら、排気圧力がバネの押さえつける力を超える大きさ０４０７になった場合には、鋼球０４１１は上に押し上げられ、鋼球０４１１と台座０４０９の間に隙間ができて、そこから排気０４１０が漏れ出す。圧力が下がるまで鋼球と台座の隙間は閉じることはない。排気が漏れ出して、排気圧力が、バネの力よりも小さくなると、鋼球は再びもとの位置に戻り、台座に密着した状態になる。なお、漏れでた排気０４１０は、後述する予備フィルタ部内へと導かれることは言うまでもない。

本実施形態の「予備フィルタ部」は、前記圧力バルブにより前記バイパス部と導通する。本実施形態においては、バイパス部は、バイパス部の後ろに設置された圧力バルブが開放したときに、予備フィルタ部と導通する。予備フィルタ部は、予備フィルタ部内にフィルタ０１０６を内蔵していてもよい。前記予備フィルタ部の前記フィルタは、バイパス部から導入される排気に含まれるディーゼルパティキュレートを捕捉する。前記フィルタは、金属メッシュでもよい。

また、予備フィルタ部を通過した排気の排出は、図１に示すようにＤＰＦ本体内に戻してもよく、また後述する別の実施形態のように空気中に排気してもよい。

<実施形態１の実施例>

図５は、圧力バルブを設置した場合の圧力バルブの動作確認試験の結果である。すなわち、圧力バルブを設置した場合のＤＰＦ本体内の圧力の値である。なお、ＤＰＦ本体内部の圧力は、圧力バルブがない場合には最大で４０ｋＰａに設定している。パラメーターとして、アイドリングの状態の時と、エンジン回転数が８００ｒｐｍ、１５００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍの場合において試験を行った。

また、圧力測定点は、ＤＰＦ本体内部である。

図６は、図５の横軸をあらわすＡからＤまでの圧力バルブを含む試験体の試験条件を示す図である。Ａは圧力バルブのみを設置した場合、Ｂは圧力バルブと予備フィルタを取り付ける配管の一部を設置した場合、Ｃは圧力バルブと予備フィルタ部を設置した場合、Ｄは圧力バルブと予備フィルタ部をとりつけて、排気はＤＰＦに戻す場合である。図５に示すように、いずれの場合も、３０ｋＰａ以下の圧力に収まっている。

図７は、圧力バルブ作動時の圧力を調べた別の試験の結果である。アイドリングからスタートして、しだいにエンジン回転数をあげた場合の試験であり、いずれの場合も圧力バルブは２３ｋＰａで作動をしている。

以上の試験より、本実施形態における安全装置付ＤＰＦ装置は、有効に作動し機能することが確認できた。

<実施形態１の効果>

本実施形態の安全装置付ＤＰＦ装置により、ＤＰＦ本体内の圧力を制御することが可能になる、という効果を奏する。

≪実施形態２≫

<実施形態２の全体構成>

図８は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、実施形態１を基本として、ＤＰＦ本体部０８０９と、導入部０８０２と、バイパス部０８０１と、圧力バルブ０８０５と、予備フィルタ部０８０８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記導入部０８０２は第一管状導入手段を有し、前記バイパス部０８０１は第二管状導入手段を有し、前記第二管状導入手段の開口面に導入される排気流束と、前記第一管状導入手段の排気流束とは同一方向となる構成である点である。

<実施形態２の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては実施形態１と基本的機能は共通であるので、詳細な説明は省略する。

本実施形態の「導入部」は、第一管状導入手段を有している。「第一管状導入手段」は、管状の形状をしており、その断面形状は略円形形状あるいは三以上の複数の辺を有する多角形形状をしており、ディーゼルエンジンからの排気を導入する。

本実施形態の「バイパス部」は、第二管状導入手段を有している。「第二管状導入手段」は、管状の形状をしており、その断面形状は略円形形状あるいは三以上の複数の辺を有する多角形形状をしており、ディーゼルエンジンからの排気を導入する。例えば、図８に例示する形態においては、第二管状導入手段は、第一管状導入手段の中に設置されている。

前記第二管状導入手段の開口面に導入される排気流束と、前記第一管状導入手段の排気流束とは同一方向となる構成である。なお、排気流束とは、排気の平均的な流れをいう。排気流束を同一方向にすることにより、バイパス部への排気の導入効率を高めることができる。

図９には、別の実施形態を示している。この別の実施形態は、バイパス部０９０１をＤＰＦ本体０９０９内部を貫通する形で設置するものである。これによって、ＤＰＦ本体の軸方向直角面の断面積を大きくする必要はでてくるが、バイパスの方向をＤＰＦ本体と同軸にすることができるために、その効率はさらによくなる。

<実施形態２の効果>

本実施形態によって、バイパス部への排気の導入効率を高めることができる、という効果を奏する。

≪実施形態３≫

<実施形態３の全体構成>

図１０は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、実施形態１を基本として、ＤＰＦ本体部１００９と、導入部１００２と、バイパス部１００１と、圧力バルブ１００５と、予備フィルタ部１００８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記導入部１００２は第一管状導入手段を有し、前記バイパス部１００１は第二管状導入手段を有し、前記第二管状導入手段の開口面は、前記第一管状導入手段の管壁面に配置されている点である。

<実施形態３の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては実施形態１と基本的機能は共通であるので、詳細な説明は省略する。

本実施形態の「導入部」は、第一管状導入手段を有している。「第一管状導入手段」は、管状の形状をしており、その断面形状は略円形形状あるいは三以上の複数の辺を有する多角形形状をしており、ディーゼルエンジンからの排気を導入する。

本実施形態の「バイパス部」は、第二管状導入手段を有している。「第二管状導入手段」は、管状の形状をしており、その断面形状は略円形形状あるいは三以上の複数の辺を有する多角形形状をしており、ディーゼルエンジンからの排気を導入する。さらに、本実施形態の「第二管状導入手段」の特徴点は、前記第二管状導入手段の開口面は、前記第一管状導入手段の管壁面に配置されている点である。図１０に示されるように、第二管状導入手段は、導入部の中に突出していない。このために、ＤＰＦ本体に流れる排気は、実施形態１におけるような第二管状導入手段によって遮られることはないという効果がある。しかしながら、第二管状導入手段の開口部前面において渦が形成されるという問題がある。渦が形成されるために、排気がバイパス部に導入される効率が悪くなるという問題が生じる。

図１１は、図１０の形態を改良した安全機能付ＤＰＦ装置を示した図である。図１１は、排気導入のための導入ガイド１１１１を設けている。この形状は、直線でなくてもよく、導入に適した流線型であってもよい。この導入ガイドを設けることによって、負圧の原因となる渦が生じ難くなる。

<実施形態３の効果>

本実施形態により、導入部の排気導入の邪魔にならないバイパス部を形成することができる、という効果を奏する。

≪実施形態４≫

<実施形態４の全体構成>

図１２は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置のバイパス部および予備フィルタ部の配管の曲率半径を表す図である。

本実施形態は、実施形態１から３のいずれか一を基本として、ＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記バイパス部の排気流束経路は、最大の曲率半径が１０センチメートル以上である点である。

<実施形態４の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては実施形態１から３の何れか一と基本的機能は共通であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の特徴点は、前記「バイパス部」の排気流束経路は、最大の曲率半径が１０センチメートル以上である点である。曲率半径は、例えば、予備フィルタ部手前の曲率半径１２０１あるいは、予備フィルタ部後部の曲率半径１２０２などがあげられる。これらの曲率半径を１０センチメートル以上にすることは、バイパス部の圧損の影響を低減するためのものであり、曲率半径が１０センチメートル以上の場合は、バイパス部の排気効率が急激に低下すると想定される。また、曲率半径が小さくなると、バイパス部が張り出して、コンパクトな形状に収めることが難しくなるという問題も発生する。

<実施形態４の効果>

本実施形態によって、バイパス部の圧損を低減し、バイパス部の排気効率を向上させる、という効果を奏する。

≪実施形態５≫

<実施形態５の全体構成>

図１３は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、実施形態１から４のいずれか一を基本として、ＤＰＦ本体部１３０９と、導入部１３０２と、バイパス部１３０１と、圧力バルブ１３０５と、予備フィルタ部１３０８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記圧力バルブは、前記予備フィルタ部の排気流方向でみて前方に配置されている点である。

<実施形態５の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては実施形態１から４の何れか一と基本的機能は共通であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の特徴点は、前記「圧力バルブ」は、前記予備フィルタ部の排気流方向でみて前方に配置されている点である。圧力バルブを前記予備フィルタ部の排気流方向でみて前方に配置することによって、例えば、圧力バルブが実施形態１のような機械式の圧力バルブの場合は、ＤＰＦ本体内の圧力を感知して作動するために、圧力バルブの動作を信頼性高いものにすることができる。

<実施形態５の効果>

本実施形態により、例えば機械式圧力バルブのような場合は、正確な作動が可能になる、という効果を奏する。

≪実施形態６≫

<実施形態６の全体構成>

図１４は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、実施形態１から４のいずれか一を基本として、ＤＰＦ本体部１４０９と、導入部１４０２と、バイパス部１４０１と、圧力バルブ１４０５と、予備フィルタ部１４０８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記圧力バルブは、前記予備フィルタ部の排気流方向でみて後方に配置されている点である。

<実施形態６の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては実施形態１から４の何れか一と基本的機能は共通であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の特徴点は、前記「圧力バルブ」は、前記予備フィルタ部の排気流方向でみて後方に配置されている点である。予備フィルタ部の排気流れ方向の後方に設置することにより、予備フィルタ部内のフィルタによってディーゼルパティキュレートを除いた排気が圧力バルブを通過するために、圧力バルブへのディーゼルパティキュレートの付着による誤作動や、排気漏れを防止することができる。

<実施形態６の効果>

本実施形態により、圧力バルブへのディーゼルパティキュレートの付着による誤作動や、排気漏れを防止することができる、という効果を奏する。

≪実施形態７≫

<実施形態７の全体構成>

図１５は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、実施形態１から６のいずれか一を基本として、ＤＰＦ本体部１５０９と、導入部１５０２と、バイパス部１５０１と、圧力バルブ１５０５と、予備フィルタ部１５０８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記圧力バルブは、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段を有し、前記検出手段は、前記導入部に設けられている点である。

<実施形態７の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては実施形態１から６の何れか一と基本的機能は共通であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の特徴点は、前記「圧力バルブ」は、定められた動作圧力に達したかを検出するための「検出手段」を有し、前記検出手段は、前記導入部に設けられている点である。前記検出手段は排気圧力を検出し、検出手段により得られた排気圧力が定められた動作圧力に達した場合には、圧力バルブは動作を開始する。これによって、ディーゼルの背圧の大きさを検知した後に圧力バルブを動作開始することができるので、圧力バルブの動作信頼性を向上させることが可能となる。言い換えれば、この検出装置は、ＤＰＦ本体の内圧のコントロールの信頼性を向上させることができる。

図１６は、本実施形態の別の実施形態を表す図である。

また、本実施形態の別の実施形態は、前記圧力バルブ１６０５は、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段を有し、前記検出手段１６１１は、前記バイパス部に設けられている、という形態である。バイパス部の排気圧力はディーゼルエンジンの背圧にほぼ等しいと考えられるので、このバイパス部に検出手段があることによって、動作圧力を正確に検出できるというメリットがある。導入部に検出手段を設置する場合は、導入部の流体の流れが複雑であり圧力分布のばらつきの影響を受けやすいのに対して、バイパス部は流れの影響を受けにくいために、比較的安定して動作圧力を検出することができる。つまり、圧力バルブは常時は閉鎖しているために、流れの中での計測がなされる導入部での計測に比べて計測機器の動作安定性が保証される。

図１７は、本実施形態のさらに別の実施形態を表す図である。

本実施形態のさらに別の実施形態は、前記圧力バルブ１７０５は、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段１７１１を有し、前記検出手段は、前記ＤＰＦ本体部に設けられている形態である。この実施形態は、ＤＰＦ本体内の前記動作圧力を検出するというものである。この実施形態は、エンジンの背圧をコントロールするというものに対して、ＤＰＦ本体内の圧力をコントロールというものであり、特にＤＰＦ本体が圧力に対して力学的限界がある場合には、この実施形態のような検出手段を用いることは有効である。また、この実施形態の場合は、図１８に示すようにＤＰＦ本体に備えられるフィルタ１８０３とフィルタ１８０４の間に検出手段１８１１が備えられていてもよい。

また、図面にはないが、前記の導入部、バイパス部、ＤＰＦ本体部の一以上の複数箇所に検出手段が設置され、重み付けされた平均値によって動作圧力を検出するという形態であってもよい。

<実施形態７の効果>

本実施形態によれば、検出手段によって圧力バルブの動作圧力を検出できるので、圧力制御したい部位の圧力を圧力バルブの動作圧力とすることができる、という効果を奏する。

≪実施形態８≫

<実施形態８の全体構成>

図１９は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、実施形態１を基本として、ＤＰＦ本体部１９０９と、導入部１９０２と、バイパス部１９０１と、圧力バルブ１９０５と、予備フィルタ部１９０８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、ディーゼルエンジンに対して直接的又は間接的に自身を固定した状態で、前記予備フィルタ部１９０８は、前記排気ガス導通時の高圧側が低圧側より天地方向で上方に位置する構成とされる点である。

<実施形態８の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては実施形態１と基本的機能は共通であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の特徴点は、ディーゼルエンジンに対して直接的又は間接的に自身を固定した状態で、前記「予備フィルタ部」は、前記排気ガス導通時の高圧側が低圧側より天地方向で上方に位置する構成とされる点である。すなわち、予備フィルタ部の中心軸１９１２と、ＤＰＦ本体部の中心軸１９１１が並行ではなく、ＤＰＦ本体部の後方にて交わるということである。これによって、予備フィルタ部内に残ったディーゼルパティキュレートや、予備フィルタ部内の結露による水滴が、導入部に逆流したり、あるいは圧力バルブ本体内に逆流したりすることを防止することができる。

<実施形態８の効果>

本実施形態によって、予備フィルタ部内に残ったディーゼルパティキュレートや、予備フィルタ部内の結露による水滴が、導入部に逆流したり、あるいは圧力バルブ付近に逆流したりすることを防止できる、という効果を奏するものである。

≪実施形態９≫

<実施形態９の全体構成>

本実施形態は、実施形態１から１０の何れか一を基本として、ＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記予備フィルタ部の排気抵抗は、前記ＤＰＦ本体部の排気抵抗よりも小さい点である。

<実施形態９の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては実施形態１と基本的機能は共通であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の特徴点は、前記「予備フィルタ部」の排気抵抗は、前記ＤＰＦ本体部の排気抵抗よりも小さい点である。排気抵抗は、排気する際の抵抗のことであり、同じ量の排気を行うためには、排気抵抗が大きいほど排気するために大きな圧力を要するというものである。安全機能付ＤＰＦ装置は、予備フィルタ部とＤＰＦ本体部は並列の関係にあるために、予備フィルタ部の排気抵抗を小さくすることによって、圧力バルブの開放時の排気のレスポンスを高くすることができる。言い換えれば、前記予備フィルタ部の排気抵抗を、前記ＤＰＦ本体部の排気抵抗よりも小さくすることによって、ＤＰＦ本体部の圧力制御の遅れを最小限に抑えることができる。なお、予備フィルタ部の排気抵抗を低く抑えるためには、予備フィルタ部のフィルタは、ＤＰＦフィルタ部のフィルタより粗いメッシュのものを用いてよい。

図２０に、ＤＰＦ本体部と予備フィルタ部の規準化された排気抵抗の一例を記載している。

<実施形態９の効果>

本実施形態によって、圧力バルブの開放時の排気のレスポンスを高くすることができる、という効果を奏する。

≪実施形態１０≫

<実施形態１０の全体構成>

図２１は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、実施形態１から１１の何れか一を基本として、ＤＰＦ本体部２１０９と、導入部２１０２と、バイパス部２１０１と、圧力バルブ２１０５と、予備フィルタ部２１０８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記予備フィルタ部は、排気を排出するための排出口手段２１１０を有し、前記排出口手段は、前記ＤＰＦ本体部に接続されている点である。

<実施形態１０の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては、実施形態１から１１の何れか一と基本的機能は共通であるので、詳細な説明は省略する。

本実施形態の特徴点は、前記「予備フィルタ部」は、排気を排出するための排出口手段を有し、前記排出口手段は、前記ＤＰＦ本体部に接続されている点である。排出口手段は、予備フィルタ部の後方に位置し、ＤＰＦ本体部に接続されている。このＤＰＦ本体部に接続することによって、ＤＰＦ本体部を通過する排気の流れに起因する接続部の渦の形成によって負圧が生じ、前記予備フィルタ部を通過する排気速度が速くなる。その結果として、圧力バルブ解放後のＤＰＦ本体部の排気圧力は急速に低減する。

<実施形態１０の効果>

本実施形態により、ＤＰＦ本体部を通過する排気の流れに起因する接続部の渦の形成によって負圧が生じ、前記予備フィルタ部を通過する排気速度が速くなる、という効果を奏する。

≪実施形態１１≫

<実施形態１１の全体構成>

図２２は、本実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図である。

本実施形態は、実施形態１から１１の何れか一を基本として、ＤＰＦ本体部２２０９と、導入部２２０２と、バイパス部２２０１と、圧力バルブ２２０５と、予備フィルタ部２２０８と、を有する安全機能付ＤＰＦ装置であって、特徴点は、前記ＤＰＦ本体部からの排出される排気を大気中に導出するためのＤＰＦ本体排出部２２１１を有し、前記予備フィルタ部は、排気を排出するための排出口手段２２１０を有し、前記排出口手段は、前記ＤＰＦ本体排出部２２１１に接続されている点である。

<実施形態１１の構成の説明>

本実施形態のＤＰＦ本体部と、導入部と、バイパス部と、圧力バルブと、予備フィルタ部と、に関しては、実施形態１から１１の何れか一と基本的機能は共通であるので、詳細な説明は省略する。

本実施形態の「ＤＰＦ本体排出部」は、前記ＤＰＦ本体部からの排出される排気を大気中に導出するためのものである。

本実施形態の特徴点は、前記「予備フィルタ部」は、排気を排出するための排出口手段を有し、前記排出口手段は、前記ＤＰＦ本体排出部に接続されている点である。排出口手段は、予備フィルタ部の後方に位置し、ＤＰＦ本体排出部に接続されている。このＤＰＦ本体排出部に接続することによって、ＤＰＦ本体部を通過する排気の流れに起因する接続部の渦の形成によって負圧が生じ、前記予備フィルタ部を通過する排気速度が速くなる。その結果として、圧力バルブ解放後のＤＰＦ本体部の排気圧力は急速に低減する。本実施形態は、前記実施形態１０に比較してＤＰＦ本体部排出部の排気流速が早いために渦が作る負圧は大きくなり、それだけバイパス部から予備フィルタ部をへて排出口手段を流れる排気の流速は速くなる、という顕著な効果が見られる。すなわち、本実施形態では、実施形態１０に比べてさらにＤＰＦ本体部の排気圧力のコントロールが迅速に行われるという効果がある。

図２３は、本実施形態の別の実施形態であり、前記ＤＰＦ本体部から予備フィルタ部２３０８のあと排出口手段２３１０を経て大気中に排気をする形態である。これによって、予備フィルタ部内で十分に捕捉されなかったディーゼルパティキュレートが大気中に逸散するというデメリットはあるが、ディーゼルパティキュレートがＤＰＦ本体部内に蓄積するというデメリットはなくなる。

<実施形態１１の効果>

本実施形態は、実施形態１０に比べてさらにＤＰＦ本体部の排気圧力のコントロールが迅速に行われる、という効果を奏する。

尚、本発明の安全機能付ＤＰＦ装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、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。

本発明の安全機能付ＤＰＦ装置は、

実施形態１の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 ＤＰＦ装置を搭載したトラックの概念図 ＤＰＦ装置を搭載したトラックの概念図 機械式圧力バルブの概念図 圧力バルブの動作確認試験結果を表す概念図 圧力バルブの動作確認試験の試験体条件を表す図 圧力バルブの動作時圧力確認試験結果を表す図 実施形態２の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態２の別の実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態３の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態３の別の実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態４のバイパス部および予備フィルタ部の配管の曲率半径を表す図 実施形態５の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態６の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態７の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態７の別の実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態７のさらに別の実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態７のさらに別の実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態８の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態９のＤＰＦ本体部と予備フィルタ部の排気抵抗を表す図 実施形態１０の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態１１の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図 実施形態１１の別の実施形態の安全機能付ＤＰＦ装置を表す図

符号の説明

０１０１ バイパス部
０１０２ 導入部
０１０３ ＤＰＦ本体部の第一フィルタ
０１０４ ＤＰＦ本体部の第二フィルタ
０１０５ 圧力バルブ
０１０６ 予備フィルタ部のフィルタ
０１０７ 整流板円周方向開口部
０１０８ 予備フィルタ部
０１０９ ＤＰＦ本体部
０２０１ ディーゼルエンジン
０２０２ 配管
０２０３ ＤＰＦ本体部
０３０３ ディーゼルからの排気の前処理装置
０４０１ バイパス部からの導入される排気
０４０２ 台座の反力受け台
０４０３ 台座
０４０４ 鋼球
０４０５ バネ
０４０６ バネ反力の受け台
０４０７ 排気
０４１０ 鋼球と台座の隙間から排出される排気
１２０１ バイパス部の配管の曲率半径
１２０２ 予備フィルタ部直後の配管の曲率半径
１５１１ 検出手段
１９１１ 予備フィルタ部の中心軸
１９１２ ＤＰＦ本体部の中心軸
２２１０ 排出口手段
２２１１ ＤＰＦ本体排出部

Claims (13)

1. ＤＰＦ本体部と、
   前記ＤＰＦ本体部にディーゼルエンジンからの排気を導入する導入部と、
   前記導入部からの前記排気をバイパスするためのバイパス部と、
   排気圧力に応じて開閉する圧力バルブと、
   前記圧力バルブにより前記バイパス部と導通する予備フィルタ部と、
   を有する安全機能付ＤＰＦ装置。
2. 前記導入部は第一管状導入手段を有し、
   前記バイパス部は第二管状導入手段を有し、
   前記第二管状導入手段の開口面に導入される排気流束と、前記第一管状導入手段の排気流束とは同一方向となる構成である
   請求項１に記載に安全機能付ＤＰＦ装置。
3. 前記導入部は第一管状導入手段を有し、
   前記バイパス部は第二管状導入手段を有し、
   前記第二管状導入手段の開口面は、前記第一管状導入手段の管壁面に配置されている
   請求項１に記載に安全機能付ＤＰＦ装置。
4. 前記バイパス部の排気流束経路は、最大の曲率半径が１０センチメートル以上である請求項１から３のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
5. 前記圧力バルブは、前記予備フィルタ部の排気流方向でみて前方に配置されている請求項１から４のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
6. 前記圧力バルブは、前記予備フィルタ部の排気流方向でみて後方に配置されている請求項１から４のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
7. 前記圧力バルブは、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段を有し、
   前記検出手段は、前記導入部に設けられている請求項１から６のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
8. 前記圧力バルブは、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段を有し、
   前記検出手段は、前記バイパス部に設けられている請求項１から６のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
9. 前記圧力バルブは、定められた動作圧力に達したかを検出するための検出手段を有し、
   前記検出手段は、前記ＤＰＦ本体部に設けられている請求項１から６のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
10. ディーゼルエンジンに対して直接的又は間接的に自身を固定した状態で
    前記予備フィルタ部は、前記排気ガス導通時の高圧側が低圧側より天地方向で上方に
    位置する構成とされる請求項１に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
11. 前記予備フィルタ部の排気抵抗は、前記ＤＰＦ本体部の排気抵抗よりも小さい請求項１から１０のいずれか一に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
12. 前記予備フィルタ部は、排気を排出するための排出口手段を有し、
    前記排出口手段は、前記ＤＰＦ本体部に接続されている請求項１から１１に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。
13. 前記ＤＰＦ本体部からの排出される排気を大気中に導出するためのＤＰＦ本体排出部を有し、
    前記予備フィルタ部は、排気を排出するための排出口手段を有し、
    前記予備フィルタ部の排出口手段は、前記ＤＰＦ本体排出部に接続されている請求項１から１１に記載の安全機能付ＤＰＦ装置。

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