JP2007092524A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワイヤメッシュフィルターが溶損するおそれのない信頼性の高い排気ガス浄化装置を提供する。
【解決手段】 両端部に吸入口２と排気口３を有し、吸入口２側に酸化触媒装置５を配置し、排出口３側にワイヤメッシュフィルター６を配置してなる排気ガス浄化装置１において、前記ワイヤメッシュフィルター６の排気口３側にフレームアレスター１０を設置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は内燃機関の排気ガスの浄化装置に関し、詳しくはディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質を除去・燃焼する装置に関するものである。

近年、バスやトラックなどの大型車両のディーゼルエンジンから大量に排出される排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter、以下「ＰＭ」という。）による大気汚染が問題となっている。

このＰＭとは、主に炭素の微粒子（スス）と未燃焼の燃料物質からなるものであり、健康に悪影響を及ぼすことから、環境への排出量を抑制することが緊急の課題となっている。

そのため、ディーゼルエンジンの排気ガスからＰＭをフィルターで捕集して除去することによりＰＭの排出を低減する排気ガス浄化装置（ＤＰＦ：Diesel Particulate filter、以下「ＤＰＦ」という。）が開発されている。

ＤＰＦの方式としては、従来よりセラミックフィルターによりＰＭをろ過して捕集する方式が知られているが、最近ではワイヤーメッシュフィルターによりＰＭを付着させて捕集する方式（特許文献１を参照。）が、フィルターの目詰まりによる圧力損失が少なく信頼性が高いため、我が国の道路事情に沿うものとして注目されている。

特許文献１に記載の発明に係るＤＰＦの構造を図３に示す。
ＤＰＦ２１は両端部に吸入口２２と排出口２３を有する円筒形の本体２４と、その内部に収納された酸化触媒装置２５とワイヤメッシュフィルター２６から主に構成され、図示しないディーゼルエンジンの排気管に吸入口２２を接続して使用される。

酸化触媒装置２５は、円筒形のハニカムコアのセル壁に白金等の貴金属からなる酸化触媒を被覆したものである。

また、ワイヤメッシュフィルター２６は、金網をロール状に巻いてプレスすることにより製作され、金網の材料としては耐熱性と加工性に優れた、例えばオーステナイト系ステンレス鋼が用いられる。このワイヤメッシュフィルター２６は、通常は互いにメッシュ径の異なる複数のワイヤメッシュフィルターを重ねることにより構成される。

このＤＰＦ２１の作用について説明すると、ディーゼルエンジンからの排気ガス２７は、まず酸化触媒装置２５を通過するが、その際に排気ガス２７中の酸素が酸化触媒により活性化されて、有害物質である一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）が、その活性化された酸素で酸化されることにより無害化される。また、同時に排気ガス２７の含有成分の１つである一酸化窒素（ＮＯ）が酸化されて二酸化窒素（ＮＯ_２）が生成される。

酸化触媒装置２５を通過した排気ガス２８は、次にワイヤメッシュフィルター２６を通過するが、その際にＰＭがワイヤに付着することにより捕集される。捕集されたＰＭは、酸化触媒装置２５で生成されたＮＯ_２と酸化反応を起こして燃焼することにより除去される。
このようにして浄化された排気ガス２９は、排出口２３を通じて環境中へ排出される。
特開２００２−３３６６２７号公報

しかし、ディーゼルエンジンからの排気ガス２７の組成や温度条件等により、酸化触媒装置２５によってＣＯ等の可燃性ガスが十分に酸化除去されなかったり、あるいはワイヤメッシュフィルター２６内での化学反応によりＣＯ等の可燃性ガスが発生することがある。ワイヤメッシュフィルター２６は前述のようにＰＭの燃焼により高温状態となっているが、可燃性ガスは消炎距離の関係からワイヤメッシュフィルター２６内では着火せず、ワイヤメッシュフィルター２６から排出された直後に着火・炎上する場合があることが確認されている。

そのため、従来のＤＰＦ２１においては、このような可燃性ガスから発生した火炎の放射熱や逆火により、ワイヤメッシュフィルター２６が溶損するおそれがあることが問題となっている。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、可燃性ガスの火炎によるワイヤメッシュの溶損を防止して、信頼性の高いＤＰＦを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、本発明は、両端部に吸入口と排出口とをそれぞれ備えた中空の円筒形状を有する本体と、前記吸入口付近に前記本体に内接して配置された酸化触媒と、前記排出口付近に前記本体に内接して配置されたワイヤメッシュフィルターとからなる排気ガス浄化装置において、前記ワイヤメッシュフィルターの前記排出口に面する側にフレームアレスターを設置したことを特徴とする排気ガス浄化装置である。

このような構成をとることにより、酸化触媒装置で発生した可燃性ガスが、ワイヤメッシュフィルターを通過後に着火・炎上して火炎が発生しても、フレームアレスターにより消炎されてしまう。

また、本発明は、前記フレームアレスターは、それぞれが金属により形成された平板と波板とを重ねてロール状に巻き付け、前記平板と前記波板との相互接触部を接合してなることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置である。

このような構成を有するフレームアレスターを用いることにより、可燃性ガスの火炎を消炎するのに必要な多数の微小区画を容易に形成することができる。

本発明においては、ワイヤメッシュフィルターの最後尾にフレームアレスターを配置することにより、可燃性ガスによる火炎を抑制し、逆火を防止することができるため、ワイヤメッシュフィルターが溶損するおそれのない信頼性の高いＤＰＦを構成することができる。

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係るＤＰＦの構造を図１に示す。図１は、本発明に係るＤＰＦの断面図である。

本発明に係るＤＰＦ１は、図３に示す従来のＤＰＦ２１の構造に加えて、ワイヤメッシュフィルター６の排気口３に面する側に火炎抑止装置（Flame Arrester：以下「フレームアレスター」という。）１０を配置したものである。

このフレームアレスター１０は、薄板等で形成された細く小さな空間に火炎を通過させることで、その薄板等の熱容量によって放熱・冷却することにより消炎するものである。

本発明に係るＤＰＦにおいて用いるフレームアレスターの一例を図２に示す。図２は、フレームアレスターの外観図及びその構造を示した拡大図である。

フレームアレスター１０は、ワイヤメッシュフィルター６と外径をほぼ同じくする円筒状の形状をしており、それぞれが金属から形成されている薄板１２と波板１３を重ねたものをロール状に巻き付けて外枠１１内に収納して、それらの薄板１２と波板１３が相互に接触する部分を溶接又はろう付け等により接合することにより構成したものである。

これらの薄板の材料については、耐熱性、熱伝導性及び加工性に優れているという観点から、例えばオーステナイト系ステンレス鋼などを用いることが好ましい。

このような構造をとることにより、フレームアレスター１０に、熱伝導性に優れた通気性のある多数の微小区画１４を容易に形成することができる。

なお、フレームアレスター１０の構造は上記に限られるものではなく、金網、クリンプリボン、多孔板などの通常の構造であってもよいことはもちろんである。

フレームアレスター１０は、最後尾のワイヤメッシュフィルター６に密着して設置する必要があるため、複数のワイヤメッシュフィルター６とともに機械的に固定するか、または最後尾のワイヤメッシュフィルター６と本体４内面に溶接又はろう付けして固定することが望ましい。

本発明に係るＤＰＦ１の作用を、図１及び図２に基づいて以下に説明する。
なお、排気ガスの浄化に係る作用については従来のＤＰＦ２１と同じであるため、ここでは可燃性ガスに係る作用のみを説明する。

酸化触媒装置５及びワイヤメッシュフィルター６内での化学反応により発生した可燃性ガスは、ワイヤメッシュフィルター６を通過した後にフレームアレスター１０に流入する。このとき可燃性ガスが着火・炎上しても、その火炎はフレームアレスター１０に形成された微小区画１４を通過するため、その熱容量によって放熱・冷却されることにより消炎されてしまう。

従って、可燃性ガスの火炎によるワイヤメッシュフィルターの溶損を防止することができる。

本発明に係るＤＰＦの断面図である。 フレームアレスターの構造を示す外観図と拡大図である。 従来のＤＰＦの断面図である。

符号の説明

１、２１ ＤＰＦ
２、２２ 吸入口
３、２３ 排出口
４、２４ 本体
５、２５ 酸化触媒装置
６、２６ ワイヤメッシュフィルター
７、２７ ディーゼルエンジンからの排気ガス
８、２８ 酸化触媒装置を通過した排気ガス
９、２９ 浄化された排気ガス
１０ フレームアレスター
１１ 外枠
１２ 薄板
１３ 波板
１４ 微小区画

Claims (2)

1. 両端部に吸入口と排出口とをそれぞれ備えた中空の円筒形状を有する本体と、
   前記吸入口付近に前記本体に内接して配置された酸化触媒と、
   前記排出口付近に前記本体に内接して配置されたワイヤメッシュフィルターと、からなる排気ガス浄化装置において、
   前記ワイヤメッシュフィルターの前記排出口に面する側にフレームアレスターを設置したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 前記フレームアレスターは、
   それぞれが金属により形成された平板と波板とを重ねてロール状に巻き付け、
   前記平板と前記波板との相互接触部を接合してなることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。

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