JP2008106663A - 内燃機関における排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディーゼル機関等の内燃機関における排気ガスを浄化処理する装置において，その高い性能化を図る。
【解決手段】筒型にした浄化ケース１の内部に，インナケース８を設け，このインナケースと前記浄化ケースとの間にガラスウール（断熱材）１１を充填し，更に，前記インナケースの内部に，パティキュレートフィルタ触媒１３及び酸化触媒のうちいずれか一方又は両方を内蔵して成るフィルタケース１２を着脱自在に挿入し，前記浄化ケースの一端に，内燃機関からの排気ガスを前記フィルタケース内に導くようにした排気ガス入口５を，他端に，前記フィルタケース内からの排気ガス出口７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は，ディーゼル機関等の内燃機関において，その排気ガスを浄化処理するための装置に関するものである。

一般に，ディーゼル機関等の内燃機関における排気ガスの浄化には，パティキュレートフィルタ触媒及び酸化触媒のうちいずれか一方を使用するか，或いは，両方を併用していることは周知のとおりであるが，これらパティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒においては，これらの活性化，ひいては，その浄化率の向上を図るために高い温度に保持することが必要であるとともに，当該パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒における経年劣化等の観点から交換又は清掃のために着脱可能に構成しなければならない。

そこで，先行技術としての特許文献１は，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒を内蔵したフィルタケースの一端に，排気ガスの入口ヘッダを，他端に排気ガスの出口ヘッダを各々着脱自在に接合することによって，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒を着脱可能に構成する一方，前記入口ヘッダーの内面に断熱材を設けることによって，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒への排気ガスをできるだけ高い温度に維持できるように構成している。
特開２００５−１６３７４号公報

しかし，この先行技術の排気ガス浄化装置は，入口ヘッダの内面に断熱材が設けられているものの，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒の周囲は断熱材にて囲うという構成ではなくて，大気中の放熱が大きいことにより，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒の温度がこの放熱の分だけ下がり，ひいては，浄化率が低くなるという問題があった。

これに加えて，前記先行技術の排気ガス浄化装置においては，パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒を内蔵したフィルタケースの一端に，排気ガスの入口ヘッダを，他端に排気ガスの出口ヘッダを各々着脱自在に接合するという構成であることにより，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒の交換等のメンテナンスに際しては，これを内蔵したフィルタケースを，入口ヘッダ及び出口ヘッダの両方から取り外ししなければならず，これに多大の手数を必要するという問題もあった。

本発明は，これらの問題を解消した排気ガス浄化装置を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「筒型にした浄化ケースの内部には，これよりも小径にしたインナケースが設けられ，このインナケースと前記浄化ケースとの間には断熱材が充填され，更に，前記インナケースの内部に，パティキュレートフィルタ触媒及び酸化触媒のうちいずれか一方又は両方を内蔵して成るフィルタケースが着脱自在に挿入され，前記浄化ケースの一端には，内燃機関からの排気ガスを前記フィルタケース内に導くようにした排気ガス入口が，他端には，前記フィルタケース内からの排気ガス出口が設けられている。」
ことを特徴としている。

また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記浄化ケースの他端には，前記フィルタケースを出し入れするための開口が設けられるとともに，この開口を塞ぐようにした蓋体が着脱自在に取付けられている。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項３は，
「前記請求項２の記載において，前記蓋体に，排気ガス出口に向かう排気ガスに対する消音用の共鳴室を備えている。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項４は，
「前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記インナケースのうち前記排気ガス出口側の端部には，前記浄化ケースの内面に対する固着接合部が設けられている。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項５は，
「前記請求項１〜４のいずれかの記載において，前記フィルタケースが，前記浄化ケース又はインナケースに対して，当該フィルタケースと前記蓋板との間に介挿した弾性手段による軸線方向への押圧にて取付けられている。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項６は，
「前記請求項４の記載において，前記フィルタケースが，前記固着接合部に対して，当該フィルタケースに設けたフランジ部をボルト締結することによって取付けられている。」ことを特徴としている。

請求項１に記載した構成によると，パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒を内蔵したフィルタケースを，浄化ケースに，当該浄化ケース内から着脱することができる状態のもとで内蔵して，その外周が断熱材にて囲われていて，大気中への放熱を阻止することができるから，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒における交換又は清掃等のメンテナンスの確保と，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒における高温保持，ひいては，高い浄化率の確保とを同時に達成できる効果を有する。

請求項２に記載した構成によると，前記請求項１による効果に加えて，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒における交換又は清掃等のメンテナンスが，蓋体の着脱によって至極容易にできる。

請求項３に記載した構成によると，前記請求項２による効果に加えて，蓋体を利用して排気ガスの消音を図ることができる。

請求項４に記載した構成によると，前記した各効果に加えて，インナケースを浄化ケースに対して固着接合部にて確実に支持することができるとともに，前記浄化ケースとインナケースとの間に充填した断熱材が排気ガス中に飛散するように消失することを，前記固着接合部にて確実に防止できる。

請求項５に記載した構成によると，前記した各効果に加えて，前記浄化ケースの内部に，前記パティキュレートフィルタ及び／又は酸化触媒を内蔵したフィルタケースを，弾性手段にて，当該フィルタケースにおける軸線方向への自由な熱膨張及び収縮を許容した状態のもとで，確実に固定・定着することができる。

そして，請求項６に記載した構成によると，前記した各効果に加えて，排気ガスが，前記パティキュレートフィルタ触媒及び／又は酸化触媒を通過することなく，インナケースとフィルタケースとの間を通って排気ガス出口にリークすることをフランジ部にて確実に阻止できるから，排気ガスの高い浄化率をより確実に達成できる。

以下，本発明の実施の形態を，図面について説明する。

図１〜図３は，第１の実施の形態を示す。

この図１〜図３において，符号１は，耐熱金属材料による浄化ケースを示し，この浄化ケース１は，軸線を水平にするか，又は水平に近い横向きの円筒形等の筒型に構成され，その一端の内部は第１の底板２が設けられいる一方，その他端は開口され，この他端における開口は，当該他端に対して蓋体３をバンド体４又は複数本のボルト或いはクリップ体等にて着脱自在に接合することによって塞がれている。

また，前記浄化ケース１における一端部には，図示しないディーゼル機関からの排気ガス入口管５が設けられ，他端部には，その上面に排気ガス出口管７が上向きに突出するように設けられ、下面には，ドレン溜まり部６が，浄化ケース１内に連通するように設けている。

そして，前記浄化ケース１の内部には，これより小径の筒型に構成したインナケース８が挿入され，このインナケース８のうち前記第１の底板２側の一端における内部には，これを塞ぐ第２の底板９が設けられているとともに，前記排気ガス入口管５からの排気ガスが導入するように構成され，更に，このインナケース８のうち前記ドレン溜まり部６及び排気ガス出口管７側の端部は，浄化ケース１及びインナケース８の軸線に対して直角の平面に構成した接合部１０を介して前記浄化ケース１の内面に固着されている。

前記浄化ケース１とその内部に挿入したインナケース８との間，及び，前記第１の底板２と第２の底板９との間には，ガラスウール１１等の断熱材を充填している。

一方，図１〜図３において，符号１２は，前記インナケース８の内部に挿入できるように筒型に構成したフィルタケースを示し，このフィルタケース１２には，パティキュレートフィルタ触媒１３を内蔵している。

このフィルタケース１２は，前記浄化ケース１におけるインナケース８の内部に，前記浄化ケース１における他端の開口より前記蓋体３を取り外した状態で着脱自在に挿入され，更に，当該フィルタケース１２と前記蓋体３との間に介挿したコイルばね１４等の弾性手段にて，軸線方向に押圧されることによって，前記浄化ケース１に対して固定されている。

前記フィルタケース１２のうち前記排気ガス入口管５側の端部は，前記排気ガス入口管５からの排気ガスが当該フィルタケース１２内に流入するように，前記インナケース８内に開口している一方，前記フィルタケース１２のうち前記ドレン溜まり部６側の端部には，前記浄化ケース１内への複数個の連通孔１５が穿設されている。

更に，前記蓋体３を，帽子状に構成して，その内部を，前記フィルタケース１２内と細径の連通管１６を介して連通する共鳴室１７に形成するという構成にしている。

なお，第１の実施の形態においては，前記インナケース８内のうち前記排気ガス入口管５に隣接する部分に，この排気ガス入口管５から流入する排気ガスを，前記フィルタケース１２内に全体に分散するための整流手段としての孔あき板１８が設けられている。

また，第１の実施の形態においては，前記ドレン溜まり部６における底部に，当該ドレン溜まり部６内に排気ガスから分離して溜まるドレンを排出するためのプラグ１９等の排出手段が設けられている。

更にまた，第１の実施の形態においては，前記フィルタケース１２における各連通孔１５の各々に，ルーバ２０を，半径方向に外向きで各下向きに傾斜するように設けることにより，内燃機関の運転を停止した状態において前記浄化ケース１の内面及び前記フィルタケース１２の外面に結露する水滴等のドレンが前記各連通孔１５から再びフィルタケース１２内に進入することを防止するとともに，前記水滴等のドレンにおける前記ドレン溜まり部６内への流下を円滑にするという構成にしている。

この構成において，ディーゼル機関からの排気ガスは，排気ガス入口管５を介して前記フィルタケース１２内に流入し，このフィルタケース１２内におけるパティキュレートフィルタ触媒１３を通過したのち浄化ケース１内のうち排気ガス出口管５の部分に流出し，次いで，前記蓋体３に形成した共鳴室１７にて消音されたのち排気ガス出口管７を介して排出されるのであり，前記パティキュレートフィルタ触媒１３を通過するときにおいて，浄化処理される。

前記第１の実施の形態は，ディーゼル機関における排気ガスに対応するために，前記フィルタケース１２に，パティキュレートフィルタ触媒１３のみを内蔵する場合であったが，内燃機関における燃料とか，或いは，浄化する排気ガスの性状とか，排気ガス中における浄化物等に応じて，適宜，前記パティキュレートフィルタ触媒に代えて酸化触媒を内蔵したり，パティキュレートフィルタ触媒１３と酸化触媒の両方を内蔵するという構成にできることはいうまでもない。

前記フィルタケース１２は，前記浄化ケース１の他端における蓋体３を取り外した状態において，前記浄化ケース１の他端における開口より自在に出し入れすることができるから，このフィルタケース１２に内蔵したパティキュレートフィルタ触媒１３及び／又は酸化触媒の交換又は清掃等のメンテナンスが容易にできる。

その一方で，前記フィルタケース１２の周囲は，浄化ケース１とインナケース８との間に充填したガラスウール１１等の断熱材にて囲われていて，大気中への放熱が阻止されていることにより，前記パティキュレートフィルタ触媒１３及び／又は酸化触媒を高い温度に保持できるから，高い浄化率を確保できる。

また，前記浄化ケース１とインナケース８との間に充填したガラスウール１１等の断熱材は，前記インナケース８のうち排気ガス出口管７側の端部における前記浄化ケース１の内面に対する固着接合部１０にて密封されているので，前記インナケース８を安定して支持することができるとともに，ガラスウール１１等の断熱材が，排気ガスの流れに引かれて消失することを確実に阻止することができる。

更にまた，前記浄化ケース１内におけるフィルタケース１２は，コイルばね１４等の弾性手段にて，軸線方向に押圧することで前記浄化ケース１に対して固定していることにより，前記フィルタケース１２における軸線方向への熱膨張及び収縮を前記弾性手段にて吸収できるから，前記フィルタケース１２を，前記弾性手段にて，当該フィルタケースにおける軸線方向への自由な熱膨張及び収縮を許容した状態のもとで，確実に固定・定着することができる。

次に，図４は，第２の実施の形態を示す。

この第２の実施の形態は，前記フィルタケース１２の外周にフランジ２１を一体に設け，このフランジ２１を，前記フィルタケース１２を前記インナケース８内に挿入したときに前記固着接合部１０に対してその間にガスケット２２を挟んで接当し，複数本のボルト２３で着脱可能に締結するという構成にしたものであり，その他の構成は，前記第１の実施の形態と同様である。

この第２の実施の形態は，前記フィルタケース１２の外周におけるフランジ２１を，前記固着接合部１０に対してその間にガスケット２２を挟んで接合するという構成であることにより，前記フィルタケース１２をより安定して固定することができるとともに，前記排気ガス入口管５からの排気ガスが，前記インナケース８と前記フィルタケース１２との間の隙間から排気ガス出口管７に直接的にリークをすることを確実に阻止できる。

なお，第２の実施の形態によると，前記フィルタケース１２に，これを持ち運ぶ等の取り扱いの際における把手２４を設けることができる。

また，前記両実施の形態の変形例としての第３の実施の形態としては，前記フィルタケース１２のうち前記ドレン溜まり部６側の端部を，図５に実線で示すように，大きく開口した形状にして前記浄化ケース１内のうちドレン溜まり部６側の部分に開放する形態にするか，或いは，図５に二点鎖線で示すように，絞った形状にして前記浄化ケース１内のうちドレン溜まり部６側の部分に開放する形態にすることができる。

第１の実施の形態による浄化装置を示す縦断正面図である。 図１のII−II視断面図である。 前記浄化装置の分解図である。 第２の実施の形態による浄化装置を示す縦断正面図である。 第３の実施の形態による浄化装置を示す縦断正面図である。

符号の説明

１ 浄化ケース
２ 第１の底板
３ 蓋体
５ 排気ガス入口管
６ ドレン溜まり部
７ 排気ガス出口管
８ インナケース
９ 第２の底板
１０ 固着接合部
１１ ガラスウール（断熱材）
１２ フィルタケース
１３ パティキュレートフィルタ触媒
１４ コイルばね
１７ 共鳴室
２１ フランジ
２２ ガスケット
２３ ボルト

Claims (6)

1. 筒型にした浄化ケースの内部には，これよりも小径にしたインナケースが設けられ，このインナケースと前記浄化ケースとの間には断熱材が充填され，更に，前記インナケースの内部に，パティキュレートフィルタ触媒及び酸化触媒のうちいずれか一方又は両方を内蔵して成るフィルタケースが着脱自在に挿入され，前記浄化ケースの一端には，内燃機関からの排気ガスを前記フィルタケース内に導くようにした排気ガス入口が，他端には，前記フィルタケース内からの排気ガス出口が設けられていることを特徴とする内燃機関における排気浄化装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記浄化ケースの他端には，前記フィルタケースを出し入れするための開口が設けられるとともに，この開口を塞ぐようにした蓋体が着脱自在に取付けられていることを特徴とする内燃機関における排気浄化装置。
3. 前記請求項２の記載において，前記蓋体に，排気ガス出口に向かう排気ガスに対する消音用の共鳴室を備えていることを特徴とする内燃機関における排気浄化装置。
4. 前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記インナケースのうち前記排気ガス出口側の端部には，前記浄化ケースの内面に対する固着接合部が設けられていることを特徴とする内燃機関における排気浄化装置。
5. 前記請求項１〜４のいずれかの記載において，前記フィルタケースが，前記浄化ケース又はインナケースに対して，当該フィルタケースと前記蓋板との間に介挿した弾性手段による軸線方向への押圧にて取付けられていることを特徴とする内燃機関における排気浄化装置。
6. 前記請求項４の記載において，前記フィルタケースが，前記固着接合部に対して，当該フィルタケースに設けたフランジ部をボルト締結することによって取付けられていることを特徴とする内燃機関における排気浄化装置。

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