JP2013155624A

JP2013155624A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2013155624A
Application number: JP2012014828A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Nagata; 好伸永田; Tatsutoshi Osaki; 辰俊大嵜
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-08-15

Abstract

【課題】浄化部材を通らない排気を低減できる排気浄化装置を得る。
【解決手段】浄化部材１の外周にマット２を１巻きして、マット２を巻いた浄化部材１を排気が通る筒状シェル４に装着し、通過する排気を浄化する。マット２は、浄化部材１を一周して突き合わされる一方の端２１を凹状に形成すると共に、他方の端２２を凸状に形成して噛み合わせ、かつ、排気流れ方向のマット２の全幅に対する凹状と凸状との各端２１，２２の幅が占める割合を略同一に形成した。また、凹状の端２１と凸状の端２２とはマット２の巻付け方向に対して左右対称で、凹状の端２１と凸状の端２２との噛み合わせは排気流れ方向で密着させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置に関する。

従来より、特許文献１に示すように、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関の排気流路に介装される触媒やディーゼル・パティキュレート・フィルタ（以下、ＤＰＦという。）等の浄化部材により、排気を浄化する排気浄化装置は、浄化部材の外周にマットを１巻きして、マットを巻いた浄化部材を排気が通る筒状シェルに装着している。

特開２００５−１５５４６３

しかしながら、こうした従来のものでは、浄化部材の外径のバラツキが大きく、浄化部材の外周にマットを巻くと、突き合わせるマットの両端の間に隙間ができ、この隙間を通して排気が排出される場合があるという問題があった。

本発明の課題は、浄化部材を通らない排気を低減できる排気浄化装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
外周にマットが巻かれた浄化部材を排気が通る筒状シェルに装着し、通過する排気を浄化する排気浄化装置において、マットのうち浄化部材を一周して突き合わされる一方の端に設けられ、排気流れ方向に互いに離隔した一対の突部を有して凹状に形成された凹状の端と、マットのうち浄化部材を一周して突き合わされる他方の端に設けられ、排気流れ方向中間部に形成された突部を有して凸状に形成された凸状の端とを有し、凹状の端と凸状の端とが噛み合わせられ、さらに、排気流れ方向のマットの全幅に対する、凹状の端を構成する一対の突部の幅寸法の総和と凸状の端を構成する突部の幅寸法とが占める割合が略同一である排気浄化装置がそれである。その際、凹状の端と凸状の端とは前記マットの巻付け方向に対して左右対称である構成とするとよい。また、凹状の端と凸状の端との噛み合わせは前記排気流れ方向で密着させた構成とするとよい。

本発明の排気浄化装置は、マットを凹状の端と凸状の端とで噛み合わせ、かつ、排気流れ方向のマットの全幅に対する凹状と凸状との各端の幅が占める割合を略同一に形成したので、浄化部材を通らない排気を低減できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態としてのマットの要部拡大図である。本実施形態のマットとの比較例を示す説明図である。本実施形態の排気浄化装置を示す説明図である。

以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。図３（イ）に示すように、１は触媒やＤＰＦ等の浄化部材で、浄化部材１の外周にマット２が１巻きされる。マット２は、例えば、アルミナ繊維をバインダーで保持して平板状に形成したものであり、断熱、緩衝、熱膨張差吸収等のために巻き付けられる。

このマット２を巻き付けた浄化部材１を図３（ロ）に示すように、筒状シェル４に装着する。筒状シェル４に装着する際には、マット２と浄化部材１の外周との間、及び、マット２と筒状シェル４の内周との間に隙間ができないように密着される。例えば、筒状シェル４内にマット２を巻き付けた浄化部材１を挿入して、筒状シェル４を縮径加工して密着させる。あるいは、マット２を径方向に圧縮した状態で筒状シェル４内に挿入して密着させるようにしている。

図３（ロ）に示すように、筒状シェル４の両端には、テーパ状に縮径するテーパ部６，８と、ストレートな接続部１０，１２とが一体的に形成されている。テーパ部６，８と接続部１０，１２とは、筒状シェル４と別体で形成して溶接等により接続してもよく、あるいは、パイプを縮径加工して、筒状シェル４とテーパ部６，８と接続部１０，１２とを一体で形成してもよい。

前述したマット２は、図１に示すように、浄化部材１への巻付け方向の一方の端２１を凹状に形成すると共に、他方の端２２を凸状に形成している。マット２の巻付け方向の長さは、浄化部材１の外周にマット２を巻き付けた際に、凹状の端２１と凸状の端２２とが噛み合う長さに形成されている。また、マット２の排気流れ方向の幅Ｗは巻付け方向の全周でほぼ同一に形成されている。

浄化部材１の外径の製造誤差は比較的大きく、マット２の巻付け方向の長さをバラツキなく正確に形成しても、浄化部材１にマット２を巻き付けた際には、マット２の巻付け方向に隙間２４ａ，２４ｂ，２４ｃが生じる。

凹状の端２１は中央の窪み２１ａと互いに離隔して両側に設けられた一対の突部２１ｂ，２１ｃとを有し、凸状の端２２は中央の突部２２ａと両側の切欠２２ｂ，２２ｃとを有する。凹状の端２１の窪み２１ａに凸状の端２２の突部２２ａとが噛み合うように形成されており、本実施形態では、凹状の端２１と凸状の端２２とを噛み合わせた際には、窪み２１ａの両側面と、突部２２ａの両側面とが密着して、排気流れ方向では凹状の端２１と凸状の端２２とが密着するように形成されている。

また、凹状の端２１の突部２１ｂの幅Ａと凸状の端２２の切欠２２ｂの幅Ａとは略同一で、凹状の端２１の窪み２１ａの幅Ｂと凸状の端２２の突部２２ａの幅Ｂとは略同一で、また、凹状の端２１の突部２１ｃの幅Ｃと凸状の端２２の切欠２２ｃの幅Ｃとは略同一に形成されている。

更に、本実施形態では、各幅Ａ，Ｂ，Ｃは比Ａ：Ｂ：Ｃ＝１：２：１となるように形成されている。これにより、凹状の端２１と凸状の端２２との形状は、マット２の巻付け方向に対して左右対称となるように形成されている。尚、左右対称形状に限らず、各幅Ａ，Ｂ，Ｃは比Ａ：Ｂ：Ｃ＝０．５：２：１．５、あるいは、比Ａ：Ｂ：Ｃ＝０．８：２：１．２等となるように形成しても実施可能である。

排気流れ方向のマット２の全幅Ｗに対する凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃの合計幅（＝Ａ＋Ｃ）と凸状の端２２の突部２２ａの幅Ｂとが占める割合を略同一（（Ａ＋Ｃ）／Ｗ≒Ｂ／Ｗ≒１／２）に形成している。

次に、前述した本実施形態の排気浄化装置の作動について説明する。図３に示すように、上流側の排気流路から接続部１０に排気が流入すると、テーパ部６、浄化部材１、テーパ部８を通って、接続部１２から下流側の排気流路に流出される。浄化部材１を排気が通過する際には、例えば、排気中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等を酸化反応、または酸化・還元反応により排気を浄化、あるいは、微粒子を捕捉して排気を浄化する。

筒状シェル４内を排気が通過する際には、浄化部材１の外周と筒状シェル４の内周との間のマット２内を排気が通過する。特に、隙間２４ａ，２４ｂ，２４ｃがある箇所では、他よりも流路抵抗が小さく排気が通過しやすい。

図１に示すように、凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃと凸状の端２２の両切欠２２ｂ，２２ｃとの間の隙間２４ａ，２４ｃ、及び凸状の端２２の突部２２ａ内を排気が通過する。また、凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃ内、及び凹状の端２１の窪み２１ａと凸状の端２２の突部２２ａと間の隙間２４ｂを排気が通過する。

前者での排気が通過する凸状の端２２の突部２２ａの幅Ｂと、後者での排気が通過する凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃの合計幅（＝Ａ＋Ｃ）とが略同一であるので、排気が通過する際の流路抵抗はほぼ同じである。従って、通過する排気の流量が前者の場合と後者の場合とでほぼ同じになり、特に、一方を多くの排気が流れ、マット２内を通過する排気の流量が多くなるのを抑制できる。

図２に示すように、凹状の端２１と凸状の端２２とを各幅Ａ，Ｂ，Ｃが比Ａ：Ｂ：Ｃ＝１：１：１となるように形成する。この場合、凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃと凸状の端２２の両切欠２２ｂ，２２ｃとの間の隙間２４ａ，２４ｃ、及び凸状の端２２の突部２２ａ内を排気が通る流路では、マット２の全幅Ｗに対する凸状の端２２の突部２２ａの幅Ｂが占める割合が１／３となる。

よって、この流路の流路抵抗が、凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃ内、及び凹状の端２１の窪み２１ａと凸状の端２２の突部２２ａと間の隙間２４ｂからなる流路の流路抵抗よりも小さくなる。しかも、突部２２ａの幅Ｂが占める割合が１／３と小さくなるので、各幅Ａ，Ｂ，Ｃの比Ａ：Ｂ：Ｃ＝１：２：１となるように形成した場合よりも、流路抵抗が小さくなる。

このため、凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃと凸状の端２２の両切欠２２ｂ，２２ｃとの間の隙間２４ａ，２４ｃ、及び凸状の端２２の突部２２ａ内を通る排気が多くなる。しかも、マット２内を通過する排気の流量が、各幅Ａ，Ｂ，Ｃの比Ａ：Ｂ：Ｃ＝１：２：１となるように形成した場合よりも多くなる。

また、各幅Ａ，Ｂ，Ｃを比Ａ：Ｂ：Ｃ＝１：３：１となるように形成した場合には、凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃ内、及び凹状の端２１の窪み２１ａと凸状の端２２の突部２２ａと間の隙間２４ｂからなる流路の流路抵抗が小さくなり、同様に、マット２内を通過する排気の流量が多くなる。

このように、排気流れ方向のマット２の全幅Ｗに対する凹状の端２１の両突部２１ｂ，２１ｃの合計幅（＝Ａ＋Ｃ）と凸状の端２２の突部２２ａの幅Ｂとが占める割合を略同一（（Ａ＋Ｃ）／Ｗ≒Ｂ／Ｗ≒１／２）に形成することにより、マット２内を通過する排気の流量を最も少なくすることができる。よって、浄化部材１を通らない排気を低減できる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等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において種々なる態様で実施し得る。

１…浄化部材２…マット
４…筒状シェル６，８…テーパ部
１０，１２…接続部２１…凹状の端
２１ａ…窪み２１ｂ，２１ｃ…突部
２２…凸状の端２２ａ…突部
２２ｂ，２２ｃ…切欠２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…隙間

Claims

外周にマットが巻かれた浄化部材を排気が通る筒状シェルに装着し、通過する前記排気を浄化する排気浄化装置において、
前記マットのうち前記浄化部材を一周して突き合わされる一方の端に設けられ、排気流れ方向に互いに離隔した一対の突部を有して凹状に形成された凹状の端と、
前記マットのうち前記浄化部材を一周して突き合わされる他方の端に設けられ、排気流れ方向中間部に形成された突部を有して凸状に形成された凸状の端とを有し、
前記凹状の端と前記凸状の端とが噛み合わせられ、
さらに、排気流れ方向の前記マットの全幅に対する、前記凹状の端を構成する一対の突部の幅寸法の総和と前記凸状の端を構成する突部の幅寸法とが占める割合が略同一であることを特徴とする排気浄化装置。
凹状の端と凸状の端とは前記マットの巻付け方向に対して左右対称であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
凹状の端と凸状の端との噛み合わせは前記排気流れ方向で密着させたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の排気浄化装置。