JP2007162692A - 廃ガス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な技術及び効果的な方法で廃ガス排出口の廃ガス温度を低下させる小型の廃ガス装置を提供する。
【解決手段】廃ガス排出口（１２）が円形又は楕円形の断面を有し、外側ハウジング（１０）を有する燃焼エンジンのための廃ガス装置（１００）において、管状の廃ガス排出口（１２）の領域に、少なくとも１枚のガイドフィン（２３）を有する廃ガス攪拌装置（２０）を設け、廃ガス排出口（１２）中の廃ガス（３１）の方向を変える。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱廃ガスが廃ガス入口を通って導入される外側ハウジングを有するガソリンエンジンのための廃ガス装置に関する。

このような廃ガス装置は、４サイクル又は２サイクルガソリンエンジンに使用できる。前記廃ガス装置自体はとりわけ小型の構造様式を有するため、例えばガソリンエンジン駆動の研削盤、チェーンソー、刈込み鋏などのような手動の作業機にも使用できる。廃ガス装置内での廃ガスの処理後に、廃ガスは廃ガス排出口から周囲に排出される。廃ガスの処理に際して、廃ガスによる騒音の防止、廃ガス中の有害物質の低減、廃ガスの冷却などのための措置が問題になる。従って、廃ガスを排出口を介して外部または周囲の環境中に導くため、廃ガスは廃ガス装置により浄化される。このような廃ガス装置は、円形又は楕円形の断面を有する管状に構成される。

従来から、廃ガス装置内に廃ガス攪拌装置を配置することが公知である。この場合、廃ガス攪拌装置は、通常、赤熱した粒子を燃焼廃ガス中に放出するように作動するので、廃ガス排出口を通って周囲には排出されない。例えば、特許文献１には、いわゆるサイクロンコイルを有する廃ガス装置が開示されている。この場合、サイクロンコイルにより、廃ガスが急速な回転運動を受け、それにより廃ガス中に存在する赤熱した粒子が廃ガス装置の内側に押しつけられることにより迅速かつ安全に吸収されることが達成される。しかしながら、このような廃ガス装置内のサイクロンの構成は、廃ガス排出口のはるかに前方に設けられているから、赤熱粒子は、廃ガス装置の内壁で消滅する。

また、熱で濃縮した廃ガスを冷却するために、例えばより長い廃ガス管を廃ガス要素の後方に配置することも従来技術から既知である。この場合、廃ガス管自体はスパークキラーとしてもはたらくことができ、それは波状、ジグザグ状又は弧状の導管と嵌合する。一般に、このような場合、熱廃ガスは廃ガス管から直接、野外又は周囲の環境中に導かれる。しかしながら、この様な場合、廃ガス管の直後では非常に高い廃ガス温度が生じる。

独国特許第ＤＥ−ＰＳ ９４８２１０号

上記の課題は、とりわけ非常に小型の廃ガス装置で生じるため、従来技術では、スリット又は開口部も廃ガス装置の外側ハウジングに付加的に配置され、それにより廃ガス装置に新鮮な空気が進入し、同時に熱燃焼ガスが吸引されて周囲に導かれる。多量の冷たい新鮮な空気により、熱廃ガスと冷たい周囲の空気との混合が廃ガス装置内で生じる。

また、同様に廃ガス排出口で熱ガスの冷却のためはたらくインジェクターが既知であるが、これは廃ガスの脈流に対してほとんど効果がない。従って、廃ガス排出口の直後においては廃ガス流の中になおも非常に高温の状態が存在する。この高温状態により、燃焼エンジンを備える作業機器では損傷や負傷の危険が生じる。さらに、熱廃ガスから火災の危険も生じる。

これらの欠点を克服するため、簡単な技術及び効果的な方法で廃ガス排出口の廃ガス温度を低下させる小型の廃ガス装置を提供することが、本発明の課題である。この場合に、経済的な解決策を得るためには、公知の廃ガス装置の構成をできるだけ活用することが必要である。

上記の課題の解決は、本願の請求項１の特徴を有する廃ガス装置により達成される。
本発明の廃ガス装置によれば、少なくとも１枚のガイドフィンを有する管状の廃ガス排出口の領域内に廃ガス攪拌装置を設けることにより、逃がされる廃ガスは、廃ガス排出口で反らされ又は攪拌されることができる。この場合、廃ガス攪拌装置は、廃ガス排出口の前方、又は排出口の中に設けることができる。また、廃ガス攪拌装置をそれ自体が廃ガス排出口となるように構成することができる。

また、本発明の廃ガス装置によれば、前記廃ガス攪拌装置は少なくとも１枚のガイドフィンを有し、それにより周囲の空気との廃ガスの方向変換又は攪拌をすることができる。このような技術及び方法で、廃ガスの層流を排出される廃ガスの乱流に移行させることができ、廃ガス排出口の後方で冷たい周囲の空気と直接混合させることができる。本発明によれば、廃ガス排出口の領域中の廃ガス攪拌装置の組み立て要素により、廃ガスは、ガイドフィンにより急速に回転することになる。廃ガスは、廃ガス排出口で放出される時に、求心力により周囲の空気中に強く散らばらされる。従って、より短い距離で、廃ガスは周囲の空気と混合されかつ冷却される。従って、本発明の廃ガス攪拌装置は、既知の廃ガス装置内のスパークキラーとして作動するだけではなく、廃ガス装置の後方部分の廃ガス温度の低下のために、もっぱら機能する。本発明によれば、廃ガス攪拌装置自体は、前記組み込み部材の領域で数センチメートルの深さを有し、幅に関しても廃ガス装置の小型化を実現することができる。また、前記廃ガス攪拌装置は、既存の廃ガス装置の構成と一体化して構成することができる。例えば芝刈り機のように小型の寸法のそれほど強く求められない場合は、より大きな深さが好ましい。

廃ガス装置のさらなる有利な態様を、請求項２から２４に列挙する。
廃ガス装置の構成をできるだけ費用効率のよいものにするため、また、廃ガス装置の構成を簡素化するために、廃ガス攪拌装置を、廃ガス排出口の領域において独立した構造部分として設けることができる。従って、既知の廃ガス装置を製造する際に本質的な変更は必須でなく、廃ガス装置の構成も廃ガス攪拌装置にほとんど影響されない。従って、廃ガス攪拌装置は、廃ガス排出口に付加的に独立した構造部分として設けることができる。しかし、この場合、廃ガス攪拌装置が、廃ガス排出口からの熱廃ガス流により加圧されないことが保証されねばならない。このため、廃ガス攪拌装置は、廃ガス排出口の中で形状及び力が適合するように配置される。この場合、廃ガス攪拌装置を廃ガス排出口の中で、ねじ、リベット、溶接、はんだ又はクリップ結合を用いて固定するか、又は廃ガス排出口に差し込みソケットで固定することができる。

このように、廃ガス攪拌装置は特有のハウジングの中に配置されることができる。 従って、廃ガス攪拌装置は、ハウジング、及びガイドフィンを有するハウジング中に組み込まれる部材を有することができる。付加的なハウジングは、廃ガス排出口中の廃ガス攪拌装置の固定のために使用することができ、前述のような結合又は固定手段を使用することができる。できるだけ廃ガス攪拌装置の流れ抵抗を少なく保つため、廃ガス攪拌装置のハウジングは円形の断面を有する。

しかしながら、言うまでもなくなく、本発明は、円形の断面をもつハウジングに制限されず、楕円形又は他の断面のものも使用できる。廃ガスが乱流に変わることを確実にするため、ハウジングの内側に小さな突起を配置することができる。また、ハウジングの内側は粗い表面もつことができる。さらに、廃ガス攪拌装置は、廃ガスがハウジングを離れるか、又はその周囲に到達する前に、廃ガス攪拌装置に廃ガス排出口の短い管が続くような態様で、廃ガス排出口の中に設けられる。これらの手段により、廃ガス装置の中に周囲の空気が巻き込まれ、排出した廃ガスと混合する。従って、廃ガスが最終的に廃ガス装置のハウジングを離れる前に、放出温度を全体的に低下させることができる。

廃ガス流に対してハウジングの断面全体をできるだけ利用するため、その上にガイドフィンを中心に取り付ける中心の取付面は、小さい面積で配置されることが推奨される。この場合、廃ガス流全体が、廃ガス流の温度ピークを効果的に避けるためにガイドフィンにより反らされ、又は攪拌される。ガイドフィンが中心に固定されることができない場合に完全な廃ガス流にハウジングの断面全体を利用させるため、中央の取付面の形態として挙げられた前記固定要素を用いないこともできる。この場合、廃ガス攪拌装置の中央の断面は開放した状態の構成となる。

廃ガス攪拌装置をよい費用効率で製造するために、金属板により構成することができる。この場合、ハウジング及び金属板にガイドフィンを有する組み込み部材の双方が存在し得る。前記金属板の構成は深絞り法又は他の製造手法により製造できる。このように形成した物により、廃ガス装置の外側ハウジング、とりわけハウジングシェルからも廃ガス攪拌装置を形成又は作成することが可能である。従って、廃ガス装置と廃ガス攪拌装置の結合をしなくてもよいが、この場合は、これら双方の構成部分が一体的に、かつ材質が均一に構成される。また、ハウジングのみ又は廃ガス攪拌装置の要素は、廃ガス装置の外側ハウジングから成形されることができる。

廃ガス装置の他の態様により、廃ガス攪拌装置、とりわけガイドフィンを有する組み込み部材は鋳造物で構成できる。この場合、鋳造物は精密鋳造物であることが実用的である。鋳造物は、製造において、比較的、金属板での構成よりも高価であるが、対応の範囲はより大きいので、例えば、押出成型ガイドフィンを鋳造できる。従って、廃ガス攪拌装置全体、組み込み部材及びハウジングを１個以上の鋳造物として構成できる。

廃ガス攪拌装置のとりわけ興味深い態様としては、各ガイドフィンに、廃ガス又は廃ガス流の一部分が導かれる三角形の開口部が提供されることである。この場合、一般に、廃ガスのｎ個の部分がｎ個の開口部を通ってｎ枚のガイドフィンの上に導かれる。従って、前記廃ガス攪拌装置に２、３又はそれ以上のガイドフィンが存在できる。この場合、廃ガス又は廃ガスの一部は、三角形の開口部を通って周囲の空気に導かれるために、まず、流れの方角がガイドフィンに沿って流れる。ｎ枚のガイドフィンの使用により、廃ガス流はｎ個の部分に区分される。

同様に、ガイドフィンが、とりわけ平面又は平坦な表面上に配置される扇形の面を有することができる。ｎ枚のガイドフィンの使用では、その場合、ガイドフィンは３６０°／ｎの弧状表面を使用する。また、これが短い管様又はプロペラ様のフィンとして構成される場合は、弧状、波型状、又は湾曲した表面上に１枚のガイドフィンを配置できる。場合によっては、ガイドフィンは、廃ガス排出の範囲にわたり不均一な分布でも配置できる。すなわち、隣接するガイドフィンは、相互に対し各々の場合で変動する角度を有することができる。

廃ガス排出に廃ガス攪拌装置の断面全体をできるだけ利用するために、ガイドフィンの周囲の領域が廃ガス攪拌装置の半径に似ていることが適切である。そうすると、廃ガス攪拌装置の流れ抵抗が明らかに低下する。このためには、できるだけ空間を節約するように、又は小さいガイドフィンの中央に固定すべきである。これらの取付面は、一般に廃ガス攪拌装置の中心に配置される。同様に、全部のガイドフィンは、廃ガス攪拌装置の中心又は長軸の周囲に等しく対称に配置することが推奨される。このようにして、周囲の空気との廃ガスの均一化ならびに有効な混合が確実に行われる。しかしながら、本発明は対称的なガイドフィンに制限されず、幾何学的に多様な形状の単一のガイドフィンによっても構成できる。

さらに、廃ガスの一部分流のための開口部全部の面積が少なくとも廃ガス排出口の断面積と同じ大きさであることが適切である。そうすると、上昇した流れ抵抗に至る断面積の減少は起こらない。この場合、廃ガスの部分流のための開口部の排出面は、対応するガイドフィンの軸方向のくぼみとも関係する。ガイドフィンの軸方向のくぼみがより大きい場合は、廃ガスの各部分流の排出開口部の面もまたより大きい。有利な例としては、ガイドフィンの軸方向のくぼみが廃ガス管の直径の５〜７０％、好ましくは１０〜１５％、そして更に好ましくは、１５〜３０％である。廃ガス攪拌装置におけるこれらの直径−高さの比により、廃ガスの最適な流れが得られる。２サイクルエンジンの使用に際して、エンジンの最適な充填に必要な流れ抵抗を得るためにも廃ガス攪拌装置を使用できる。それに従って、廃ガス攪拌装置、とりわけその流れ抵抗を燃焼エンジンに合わせなければならない。

周囲の空気と廃ガスとの攪拌を十分行うため、廃ガス攪拌装置は、その長軸に接して、又は、らせん状に廃ガスを排出させることが適切である。廃ガスは長軸の方向に（軸方向に）も廃ガス装置から噴出するため、周囲の空気との廃ガスの三次元的混合が十分に行われる。従って、廃ガスは、廃ガス装置の後方の短い距離において既に十分に冷えており、この場合には、この距離は数センチメートルとなる。同様に、廃ガス攪拌装置は、廃ガスを廃ガス攪拌装置の長軸に対し放射状に排出することができる。この場合、前述したように正の効果が生じる。廃ガス攪拌装置又は廃ガス装置から所望の廃ガスを排出するために、ガイドフィンの配置は相応して適合されなければならない。ここで、廃ガスに所望の旋回を与えるために、ガイド面がタービン翼と類似に配置されることがよい。このために、回転対称に配置されたガイドフィンは、ｎ枚のプロペラ翼を意のままに制御する飛行機のプロペラに似ている。この場合、単一のプロペラ羽根は、進入した廃ガスの流れの角度に対し斜めに配置できる。多様な構成により、周囲の空気との廃ガスの所望の攪拌を実現することができる。

さらに、本発明の廃ガス装置によれば、廃ガス処理のための少なくとも１種の触媒要素を用いることができる。１個又はそれ以上の触媒要素の使用により、廃ガスに含有される（化学）成分とともに廃ガスの後処理を可能にする。この場合、例えば、存在している炭化水素は、残留酸素濃度の助けを借りて二酸化炭素及び水又は一酸化炭素に変換される。もちろんこれらの化学的変換過程において追加の熱が遊離されるため、既に高温になっている廃ガスをさらに加熱する。従って、触媒要素により導かれた廃ガスを廃ガス装置内に既に後方に配置された廃ガス管によって前冷却することがさらに適切である。この場合、同時に廃ガス中のスパークを消滅させなければならない。このためには、追加のスパークキラーを、とりわけ廃ガス攪拌装置の前方、又は、その中に配置する。このスパークキラーは、廃ガス中で最終的になお存在するスパークを濾過し、環境中に到達させないという課題を解決する。とりわけ単純な構成では、スパークキラーはガイドフィンの直前又は直後に配置される。廃ガス攪拌装置が可逆的に解消可能な結合によって廃ガス装置又は廃ガス排出口に配置されている場合は、保守、修理のために容易に交換できる。従って、廃ガス攪拌装置の分解により、スパークキラーを直接、交換又は手入れすることができる。

本発明の廃ガス装置の実施例によれば、触媒室中に触媒要素が配置され、廃ガスが廃ガス排出口を通って周囲に到達する前に、触媒室から導かれる廃ガスが廃ガス管を通って廃ガス攪拌装置に導かれることができる。さらに、廃ガス管と廃ガス攪拌装置の間に、前述のスパークキラーを挿入できる。このような本発明の一廃ガス装置は、小型の構成を有するのみならず、法的な環境規則も満たす。

さらに、本発明は、請求項２５に記載の廃ガス攪拌装置にも向けられる。この廃ガス攪拌装置は、本願の請求項１から２４に記載されたいずれか１つの特徴を有している。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１に、本発明の廃ガス装置１００を斜視図で示す。廃ガス装置１００は、廃ガス排出口１２中に設けられる廃ガス攪拌装置２０を有する。この廃ガス排出口１２は、下のハウジングシェル１２と共に外側ハウジング１０を形成するハウジングシェル１１の中にある。双方の下及び上のハウジングシェル１１は、溶接結合、フレア形成、又は図示の結合手段１９により相互に気密結合される。図１において、廃ガス流３１が燃焼エンジンのシリンダーから直接廃ガス装置１００に到達する廃ガスの入口は示されない。しかし、図示のように、全部で５枚のプロペラ状のガイドフィン２３を有しており、それぞれのガイド面が廃ガス流に対し斜めに配置されている、廃ガス攪拌装置２０が使用される。これにより、存在するガス流３１に回転が与えられ、それにより廃ガス３１は廃ガス排出口１２のすぐ下で周囲の空気と攪拌又は混合される。さらに存在する廃ガス攪拌装置２０による流れの喪失ができるだけ生じないように、廃ガス攪拌装置２０の長軸をも形成する中心２７の単一のガイドフィン２３が廃ガス管１５の円形の内面まで達している。従って、廃ガス攪拌装置２０又は廃ガス排出口１２の断面全体が廃ガス流３１の攪拌に使用される。これにより廃ガス流３１中の層流を回避できる。これに伴い、廃ガスの最適な攪拌が、廃ガス排出口１２からの排出直後に行われる。

図２に、廃ガス排出口１２中に廃ガス攪拌装置２０が設けられる、さらなる発明の廃ガス装置１００を示す。この廃ガス攪拌装置２０は、ハウジング２１、及びガイドフィン２３がその上に配置されているハウジング２１に設けられる組み込み部材２２を有する。廃ガス攪拌装置２０は２つの部分で構成される。これにより、廃ガス攪拌装置２０は、よい費用効率で製造することができる。また、廃ガス攪拌装置２０の構成は、廃ガス装置１００のこのようなモジュールを用いる構成により簡略化される。さらに、廃ガス装置１００は触媒室１３内に配置される触媒要素（図示されていない）を有する。触媒室１３から廃ガス管１５が出発し、これは曲がりくねった形状に構成され、廃ガス攪拌装置２０で終端する。廃ガス管１５と廃ガス攪拌装置２０の間に、少なくとも１個のスパークキラーを配置できる。触媒室１３及び廃ガス管１５をできるだけ簡単な構成にするため、触媒室１３及び廃ガス管１５を形成する２個の半室（Ｋａｍｍｅｒｈaｌｆｔｅｎ）が設けられる。これら双方の半室１４は、金属の薄板（Ｂｌｅｃｈｆｏｒｍｔｅｉｌ）からなる上及び下の半室１４ということになる。これら双方の半室１４は、間隔設定部材１７により廃ガス装置１００中のほぼ中心に保持される。上の半室１４と下の半室１４とを結合するため、ナットによる結合からなる追加の結合手段１９を設けることができる。同様に、双方の半室１４はそれらの周縁領域のフレア形成により相互に結合することができる。好都合なことに、追加の結合手段１９の使用により、廃ガス攪拌装置２０又はそのハウジング２１も半室１４と結合することができる。このため、廃ガス攪拌装置２０のハウジング２１の中に結合用孔３０が設けられ、それは、半室１４中のさらなる結合用孔３０と共に取り付けられる。

廃ガス攪拌装置２０のハウジング２１中に組み込み部材２２を安全に保持するために、これは、ハウジング２１の中での形状及び力の状態を考慮して設けられる。また、組み込み部材２２を廃ガス排出口１２の縁と攪拌装置ハウジング２１の間に挟み込むこともできる。特定の変形例の部材をもちいれば、組み込み部材２２もハウジング２１中に回転可能に配置できる。

図２の廃ガス装置１００においては、触媒室１３の下方に廃ガス排出のための開口部を有する反らせ板１６を設けることができる。このそらせ板１６は下の半室１４と上のハウジングシェル１１の間に配置される。同様に、フランジパッキン１８をそらせ板１６と上のハウジングシェル１１の間に設けることができる。

図３は、本発明の廃ガス攪拌装置２０の斜視図である。この廃ガス攪拌装置２０では、ハウジング２１は金属の薄板で構成される。ハウジング２１中に、合計５枚のプロペラ状のガイドフィン２３を有する組み込み部材２２が配置される。これらガイドフィン２３は扇形の輪郭を有し、この扇形はおよそ７２°の角度をなす（３６０°／５＝７２°、従って５枚のガイドフィン）。ガイドフィン２３の面は、存在するガス流３１の流れ方向に対し斜めに又は傾けて配置される。ガイドフィン２３の幅２８は、固定された要素の中心２７から筒状の組み込み部材２２の円形又は楕円形の縁までである。中心２７又は長軸２７は、それから５枚のガイドフィン２３が放射状に出る又は集まる、五つ星の形状の閉じた面により形成される。同様に、閉じた中央の面からガイドフィン２３の外縁が放射状に出る、例えば管又は貫通する筒を使用することができる。また、この中央の断面を、後に記述するように、開放部として構成することができる。

図３示されるように、廃ガス流３１は、廃ガス攪拌装置２０の横の開口部２９を通って導かれる。この場合、ガス流３１は、組み込み部材２２のガイドフィン２３と当たり、ハウジング２１内で方向転換される。ハウジング２１の中で、追加の少なくとも１個のスパークキラーを使用する。このスパークキラーは、ハウジング２１と上の半室１４の間に配置、固定される。又、廃ガス攪拌装置２０は、廃ガス攪拌装置２０、とりわけ組み込み部材２２、又は管状の廃ガス排出口１２により形成されるガイドフィン２３の後方に設けられる短い管を有する。

図４ａ、４ｂ及び４ｃは、本発明の実施例に係る廃ガス攪拌装置２０の組み込み部材２２の斜視図であり、それぞれ、組み込み部材２２の多様な斜視図を示す。廃ガス攪拌装置２０、組み込み部材２２及びガイドフィン２３の構成と機能の説明のため、廃ガス流３１を太い矢印で例示的に示す。

図４ａは組み込み部材２２をその前面２４から見た図である。この前面２４には廃ガス流３１が大量に流れる。このガス流３１は、背面に対し斜めに、又は背面に対し軸方向に向いている扇形のガイドフィン２３に流れる。合計で４枚のガイドフィン２３が組み込み部材２２に設けられる。ガイドフィン２３をできるだけ安定に固定するため、固定要素としての十字状の部材を背面２４に設ける。十字状部材のそれぞれの面で、ガイドフィン２３の面が分岐する。この面により、ガイドフィン２３の幅２８が予め定められる。幅２８は、筒状の組み込み部材２２又は円形のハウジング２１の半径に対応する。ここで廃ガス３１は、背面に対し斜めに向けられたガイドフィン２３に流れた後で、長軸２７に接した平坦なガイド面を通り、三角形の開口部２６を通って導かれる。開放面の端部で、ガイドフィン２３には、それぞれ三角形の開口部２６が設けられる。従って、４枚のガイドフィン２３についても、４個の三角形の開口部２６が設けられる。三角形の開口部は、一方ではガイドフィン２３の固定されない面により形成され、他の一方では、前面２４の前記固定された十字状部材の面、及び組み込み部材２２の円形の縁に直交して配置された面に形成される。

図４ｂは、図４ａにおける組み込み部材２２と同様のものの側面からの斜視図である。ここでは、９０°の円弧区分（四分円弧）からなる扇形のガイド面２３が示されている。同様に、旋回状態のガスが組み込み部材２２又は廃ガス排出口１２から排出され、ガイドフィン２３の上方に方向転換されたガス流３１が進むように形成された三角形の開口部２６が示される。廃ガス３１のこの旋回状態を２つの矢印３１により例示的に示す。この廃ガス流は外側に向かってさらに放射状の方向に向かうことができる。ガイドフィン２３の数ｎを変えたり、単一のガイドフィン２３の形状を設計することにより、廃ガス流３１の所望の旋回状態を得ることができる。

よい費用効率で製造するために、組み込み部材２２は金属の薄板で形成される。この組み込み部材２２の寿命を延ばすために、金属薄板に特殊合金を使用できる。また上質の鋼板も使用できる。組み込み部材２２に表面コーティングを施し、組み込み部材２２の耐用年数又は寿命を延長させることができる。

図４ｃは、図４ａ、図４ｂで示した組み込み部材２２の背面からの図である。ここでは、前面２４で排出される廃ガス３１は４枚のガイドフィン２３に進み、それを通って４個の三角形の開口部２６を通り組み込み部材２２により導かれる。４枚のガイドフィン２３により、廃ガスは全部で４個の部分流に区分される。この廃ガスの部分流は三角形の開口部２６から中心２７に接して又はそれに対し放射状に放出される。従って、廃ガス流３１は、ガイドフィン２３により所望の旋回を得ることができ、その後、廃ガス排出口１２から排出された後に周囲の空気と直接混合する。

図５ａ及び図５ｂに、廃ガス攪拌装置２０のためのさらなる組み込み部材２２を示す。この組み込み部材２２は同様に４枚のガイドフィン２３を有する。図４ａ図４ｂ及び図４ｃの組み込み部材２２との本質的な違いは、ガイドフィン２３が中央の断面に固定されないことである。従って、中央の断面は、中心２７又は長軸の周囲に開放した状態に構成され、この場合、固定要素は用いられない。従って、廃ガス３１の通過流のための断面全体が開放される。もっとも、それを通って、廃ガス３１の外側部分が、廃ガス３１の内側部分のようにガイドフィン２３で強く方向転換され、廃ガス攪拌装置２０の影響を受けない（円形の）開口部２６を通過できる。しかしながら、廃ガス３１の上昇流速度に応じて、廃ガス３１の内側部分の攪拌が行われる。これは、この部分が廃ガス３１の外側部分とともに移動するからである。これにより、内側部分の間接的な方向転換又は攪拌が行われることになる。組み込み部材２２の前面からの斜視図である図５ａから明らかなように、組み込み部材２２は、廃ガス３１がその前面２４に大量に流れるから、廃ガス３１は組み込み部材２２の背面２５で混合し、攪拌されて流れることになる。

図５ａと反対に、図５ｂは、その背面２５から見た組み込み部材２２を示す。ここでは、組み込み部材２２の短い管がガイドフィン２３の後方にあることが示されている。この短い管は円形の断面を有する。単一のガイドフィン２３は、組み込み部材２２の円形の外壁にのみ固定される。また、組み込み部材２２の中央の円形の断面を有する開口部が示されている。廃ガスはその後、周囲の空気中に到達するが、その過程において、排出される廃ガス３１が最後に廃ガス排出口１２を離れる前に、組み込み部材２２の短い管に送られことがわかる。

廃ガス３１の流速に応じて、部分的に、中心２７の領域に吸引が生じ、それにより周囲の空気が、廃ガス装置１００の外側で、廃ガス排出口１２又は組み込み部材２２の中央で吸引される。従って、廃ガス排出口１２の内側では、排出される廃ガスが混合される。この吸引をさらに強化するために、短い管の内側に方向転換され又は排出される廃ガス流３１を導くことが有利である。それにより、中心２７の領域で生じる吸引作用が強められる。

図４ａ、図４ｂ、図４ｃならびに図５ａ、図５ｂに示される組み込み部材２２は、先に説明したように、金属の薄板で構成できる。もっとも、組み込み部材２２は鋳造体、とりわけ精密鋳造体としても構成できる。また、この鋳造体はさらに表面コーティングすることができる。もちろん、ハウジング２１及び組み込み部材２２を一部分として又は一片の部材として形成し、かつ、とりわけ材料が均一になるように、ハウジング２１及び組み込み部材２２に廃ガス攪拌装置２０と対応するガイドフィン２３とを一体的に構成することもできる。

図６ａから図６ｅに、ハウジング２１及び組み込み部材２２が一体に構成されているさらなる廃ガス攪拌装置２０を示す。この廃ガス攪拌装置２０は、廃ガス攪拌装置２０が完全に又は部分的に廃ガス装置１００のハウジングシェル１１又は外側ハウジング１０から形成されている。適切なコストでかつ簡単な構成を得るため、廃ガス排出口１２の領域にさらなる付属板（取り付け板）１１ａを使用できる。この部材１１ａが金属板である場合は、溶接、リベット、ねじ、又ははんだ結合で外側ハウジングに固定できる。この変形例としては、前記のスパークキラーをガイドフィン２３と付属板（取り付け板）１１ａの間に配置することができる。もちろん、スパークキラーもまたガイドフィン２３の前に配置できる。

図６ａに、外側ハウジング１０から成形された廃ガス攪拌装置２０の正面図を示す。ここには、廃ガス排出口１２を通している廃ガス攪拌装置２０のガイドフィン２３が示される。このガイドフィン２３は、外側ハウジング１０から深絞り、又は、他の成形工程により形成される。廃ガス攪拌装置２０のためのこのような成型処理は、外側ハウジング１０のハウジングシェル１１への成型に際して直接行なわれ得る。この場合、追加の製造工程は必要でなく、費用削減が可能である。さらに、この成型処理に際して、ガイドフィン２３の軸方向のくぼみにより、廃ガス攪拌装置２０中の直径−高さ比も定めることができる。

図６ｂに、図６ａにおけるＩ−Ｉの切断面を示す。ここで、廃ガス攪拌装置２０のハウジング２１が廃ガス攪拌装置の組み込み部材２２に一体に構成されることが明らかである。ハウジング２１も組み込み部材２２も、この場合、外側ハウジング１０により形成される。この変形例の利点は、組み立て部品によって構成される部分が少なく、密集する場所が存在することである。しかしながら、図６ａ乃至図６ｅの廃ガス攪拌装置２０は、廃ガス排出口１２の領域で外側ハウジング１０に固定される追加の金属板部材で構成することもできる。

図６ｃに、図６ａ及び図６ｂの廃ガス攪拌装置２０の背面を示す。ここでは、４枚のガイドフィン２３が、外側ハウジング１０に扇形に成形されることが明示されている。しかしながらこの成型過程により、星形の中心２７は存在している。もちろん、このような成型に際して、この星形の中心２７を用いないこともできる。

図６ｄ及び図６ｅに、廃ガス攪拌装置２０の正面側と背面側から見た斜視図を示す。これら両方の図において、三角形の開口部２６がガイドフィン２３の後方に示されている。廃ガス攪拌装置２０のこの変形例では、廃ガス３１の一部分流の全部の開口部２６の面積は廃ガス排出口１２の断面積より小さい。従って、廃ガス攪拌装置の断面積が減少される。ガイドフィン２３がより深い、すなわち、より大きな軸方向のくぼみを伴い外側ハウジング１０から形成される場合、全部の開口部２６の全体の面は大きくすることができる。

図７ａから図７ｄに、図６ａから図６ｅの廃ガス攪拌装置２０を有する廃ガス装置１００のさらなる変形例を示す。

図７ａ及び図７ｂは廃ガス装置１００の外側の斜視図を示す。ここでは、廃ガス攪拌装置２０が、外側ハウジング１０、とりわけハウジングシェル１１に部分的に成形されることが明示されている。さらに、廃ガス排出口１２の領域で付属板（取り付け板）１１ａが用いられ、それにより本来、管状であるの廃ガス排出口１２が形成される。

図７ｃに、図７ｂのＩＩ−ＩＩによる断面図を示す。この図から、廃ガス攪拌装置２０がハウジングシェル１１から形成されることが明らかである。さらに、付属板（取り付け板）１１ａが示されている。

図７ｄに、廃ガス装置１００の外側から見た分解図を示す。この図では、そのガイドフィン２３及び対応する開口部２６を伴う廃ガス攪拌装置２０が、ハウジングシェル１１から形成されることが明らかである。同様に、ガイドフィン２３と別個の付属板（付属板（取り付け板））１１ａの間にスパークキラーが配置されることが明らかである。このスパークキラーは、この場合、付属板（取り付け板）１１ａの固定によりそれと共に保持される。

本発明の廃ガス装置１００又は廃ガス攪拌装置２０のための前記の技術的特徴は、これらが相互に、又は、これら自体を明白に除外する場合を除き、単一又は任意に組合せて使用できることができる。

５枚のプロペラ様のガイド面を示す、廃ガス攪拌装置を伴う発明の廃ガス装置の斜視図である。 ４枚のガイドフィンを伴う廃ガス攪拌装置を伴う、図１に示す廃ガス装置と類似の装置の分解図である。 ５枚のプロペラ様のガイドフィンを有する廃ガス攪拌装置の見取図である。 ４枚の平坦かつ扇形のガイドフィンを有する廃ガス攪拌装置のための組み込み部材の正面側から見た斜視図である。 図４ａに示した組み込み部材の側方から見た斜視図である。 図４ａに示した組み込み部材の背面側から見た斜視図である。 ４枚の平坦かつ扇形のガイドフィンを有し、中央の断面が開放状態で構成される廃ガス攪拌装置のためのさらなる組み込み部材の正面側から見た斜視図である。 図５ａに示した組み込み部材の背面側から見た斜視図である。 廃ガス攪拌装置が部分的に廃ガス装置から形成されている廃ガス攪拌装置のさらなる変形例の正面図である。 図６ａのＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 図６ａに示した廃ガス攪拌装置の背面図である。 図６ａに示した廃ガス攪拌装置の正面側から見た斜視図である。 図６ａに示した廃ガス攪拌装置の背面側から見た斜視図である。 図６ａに示した廃ガス攪拌装置を有する廃ガス装置の斜視図である。 図７ａに示した廃ガス攪拌装置を有する廃ガス装置の別の実施例の斜視図である。 図７ｂのＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図７ａに示した廃ガス攪拌装置を有する廃ガス装置の分解斜視図である。

符号の説明

１００ 廃ガス装置
１０ 外側ハウジング
１１ ハウジングシェル
１１ａ 付属板（取り付け板）
１２ 廃ガス排出口
１３ 触媒室
１４ 半室
１５ 廃ガス管
１６ 流板（開口部付き）
１７ 隔離用部材
１８ フランジパッキン
１９ 結合部材
２０ 廃ガス攪拌装置
２１ 廃ガス攪拌装置のハウジング
２２ 組み込み部材
２３ ガイドフィン
２４ 組み込み部材の前面
２５ 組み込み部材の背面
２６ 廃ガス流の開口部
２７ 中心
２８ ガイドフィンの幅
２９ 廃ガス流の入口開口部
３０ 結合手段のための開口
３１ 廃ガスの流れ

Claims (25)

1. 熱廃ガス（３１）が導入される廃ガス入口と、円形又は楕円形の断面を有する管状に形成された廃ガス排出口（１２）と、外側ハウジング（１０）とを有する燃焼エンジンのための廃ガス装置（１００）において、前記管状の廃ガス排出口（１２）の領域に、少なくとも１枚のガイドフィン（２３）を有する廃ガス攪拌装置（２０）を設け、廃ガス排出口（１２）での廃ガス（３１）の流れの方向を変えることを特徴とする廃ガス装置。
2. 前記廃ガス攪拌装置（２０）が、独立した構造部分として廃ガス排出口（１２）に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の廃ガス装置。
3. 前記廃ガス攪拌装置（２０）が、扇形、円形又は楕円形の断面を有するハウジング（２１）の中に配置され、ハウジング（２１）の前記管状の廃ガス排出口（１２）の領域に固定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の廃ガス装置。
4. 廃ガス攪拌装置（２０）が、廃ガス攪拌装置（２０）の後方で廃ガス（３１）がハウジング（１０）を離れる前方の位置に、とりわけガス排出口（１２）の短い管が連なる廃ガス排出口（１２）の中に配置されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
5. 廃ガス攪拌装置（２０）が金属で構成され、かつ、廃ガス攪拌装置（２０）の一部又は全部が外側ハウジング（１０）から形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに１つに記載の廃ガス装置。
6. 廃ガス攪拌装置（２０）が鋳物、とりわけ精密鋳物で構成されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
7. 廃ガス（３１）全体が、１枚又は複数のガイドフィン（２３）を用いて方向転換可能であり、それにより廃ガス（３１）全体の周囲の空気との攪拌が行われることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
8. 廃ガス攪拌装置（２０）の中央の断面に、１枚又は複数のガイドフィン（２３）が固定可能である固定要素が設けられることを特徴とする、請求項７に記載の廃ガス装置。
9. 廃ガス（３１）の一部分のみが、１枚又は複数のガイドフィン（２３）を用いて方向転換可能であり、廃ガス（３１）の外側部分と中央の断面の内側部分が影響されずに廃ガス攪拌装置（２０）を通過する間に１枚又は複数枚のガイドフィン（２３）により制御可能であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
10. 廃ガス攪拌装置（２０）の中央の断面が開放されて構成されることを特徴とする、請求項９に記載の廃ガス装置。
11. 三角形の開口部（２６）が各ガイドフィン（２３）に設けられ、これにより廃ガス（３１）の一部が導かれることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
12. 廃ガス（３１）が流れの方向で最初に１枚又は複数枚のガイドフィン（２３）を通過した後に、三角形の開口部（２６）を通って導かれることを特徴とする、請求項１１に記載の廃ガス装置。
13. ガイドフィン（２３）が扇形の面を有し、それがとりわけ平坦に構成されることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
14. ガイドフィン（２３）が弧状又は波状に構成されることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれかの１つに記載の廃ガス装置。
15. ガイドフィン（２３）の周囲の長さ（２８）が廃ガス攪拌装置（２０）の半径に対応することを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
16. 全部のガイドフィン（２３）が等しく対称に構成されることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
17. 廃ガス攪拌装置（２０）が、廃ガス（３１）を廃ガス攪拌装置（２０）の長軸（２７）に接して排出することを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
18. 廃ガス攪拌装置（２０）が、廃ガス（３１）を廃ガス攪拌装置（２０）の長軸（２７）に対し放射状に排出することを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
19. 熱廃ガス（３１）が、廃ガス（３１）の処理後に廃ガス排出口（１２）から排出されることを特徴とする、請求項１乃至１８のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
20. 最低１個の触媒要素が、廃ガス処理のため廃ガス装置中に配置されることを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
21. 触媒室（１３）中に触媒要素が配置され、触媒室（１３）からの廃ガス（３１）が廃ガス排出口（１２）を通って周囲の環境に到達する前に、廃ガス管（１５）を通って廃ガス攪拌装置（２０）に導かれることを特徴とする、請求項２０に記載の廃ガス装置。
22. 最低１個のスパークキラーが廃ガス攪拌装置（２０）の前方、又は、その中に配置されることを特徴とする、請求項１乃至２１のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
23. ガイドフィン（２３）の軸方向のくぼみが、廃ガス管（１２）の直径の５％から７０％、好ましくは、１０％から５０％、および、さらに好ましくは１５％から３０％の範囲内にあることを特徴とする、請求項１乃至２２のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
24. 廃ガス（３１）の部分流のための全部の開口部（２６）の面が、少なくとも廃ガス排出口（１２）の断面積と同程度の大きさであることを特徴とする、請求項１乃至２３のいずれか１つに記載の廃ガス装置。
25. 請求項１乃至２５のいずれか１つに記載の廃ガス装置のための廃ガス攪拌装置（２０）。

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