JP2583804Y2 - 分離型逆洗式パティキュレート捕集装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はエンジンの排ガス中のパ
ティキュレートを捕集する第１及び第２フィルタが、互
いに分離された第１及び第２捕集器に収容された逆洗式
のパティキュレート捕集装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は捕集ケースの底部横断面が略
Ｖ字状に形成され、捕集ケース内が仕切板により多孔質
の耐熱性セラミック材料からなる第１及び第２フィルタ
をそれぞれ収容する第１及び第２フィルタ室に区画さ
れ、更に第１及び第２隔壁により第１及び第２排ガス流
入室と第１及び第２排ガス排出室とに区画された逆洗式
パティキュレート捕集装置を実用新案登録出願した（実
開平５−５８８１２）。この装置では、第１及び第２フ
ィルタの各面のうち、仕切板に対向する側面をそれぞれ
パティキュレート排出面とし、排出面と反対側の側面を
それぞれ排ガス流入面とし、ケース内頂面に対向する上
面をそれぞれ排ガス排出面とする。

【０００３】一対のパティキュレート排出面にそれぞれ
臨む第１及び第２パティキュレート排出孔を囲んで焼却
ケースが捕集ケース外底面に固着され、エンジンの排ガ
スを第１又は第２フィルタのいずれかに導くように切換
え可能な切換弁が出口側排気管に設けられる。焼却ケー
ス内にはヒータが内蔵される。このように構成された捕
集装置では、装置全体を小型に形成することができ、僅
かな取付スペースに取付けることができる。また小型化
に伴い重量も小さくすることができるようになってい
る。

【０００４】この捕集装置では、第１フィルタを逆洗す
るときには、エンジンの排ガスが第２フィルタを通って
排出されるように切換弁を切換え、第１逆洗ノズルから
第１フィルタに向って圧縮エアを吹き付ける。この圧縮
エアにより第１フィルタから離脱したパティキュレート
は第１フィルタのパティキュレート排出面から焼却ケー
ス内に落下し、パティキュレート中の煤はヒータにより
焼却される。また第２フィルタを逆洗するときには、排
ガスが第１フィルタを通って排出されるように切換弁を
切換え、第２逆洗ノズルから第２フィルタに向って圧縮
エアを吹き付ける。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかし、上記従来の逆
洗式パティキュレート捕集装置では、エンジンの排ガス
の熱を第１フィルタ及び第２フィルタが蓄熱して高温に
なり易く、捕集装置の構成部品を優れた耐熱性を有する
高価な材料により形成しなければならず、製造コストを
押上げる不具合があった。また第１フィルタ及び第２フ
ィルタのシール材を、優れた耐熱性を有する高価なニッ
ケル合金、いわゆるインコネル合金（インコネル社の登
録商標）繊維により形成しても、エンジンの運転条件に
よってはその耐熱温度を越える場合があった。

【０００６】本考案の第１の目的は、フィルタを収容す
る捕集器の表面積を増大させることにより、高温の排ガ
スが流入して上昇する捕集器内温度を低減でき、捕集装
置の耐久性を向上できる分離型逆洗式パティキュレート
捕集装置を提供することにある。本考案の第２の目的
は、比較的簡単な構造の部品の追加で、エンジンの排ガ
スが捕集器内に流入する前にこの排ガス温度を低減でき
る分離型逆洗式パティキュレート捕集装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本考案の構成を、実施例に対応する図１を用いて説明
する。本考案は、一端がエンジン１１の排気マニホルド
１２に接続された上流側排気管１３の他端に分岐して接
続された第１下流側排気管２１及び第２下流側排気管２
２と、第１下流側排気管２１及び第２下流側排気管２２
の途中にそれぞれ設けられエンジン１１の排ガス中のパ
ティキュレートを捕集する第１フィルタ４１及び第２フ
ィルタ４２がそれぞれ収容された第１捕集器３１及び第
２捕集器３２と、第１捕集器３１及び第２捕集器３２の
底部にそれぞれ形成された第１焼却室３１ｂ及び第２焼
却室３２ｂにそれぞれ設けられた第１ヒータ５１及び第
２ヒータ５２と、第１フィルタ４１及び第２フィルタ４
２より排ガス下流側にそれぞれ挿入され第１フィルタ４
１及び第２フィルタ４２にそれぞれ圧縮エアを噴射可能
な第１ノズル６１及び第２ノズル６２と、第１ノズル６
１及び第２ノズル６２より排ガス下流側の第１下流側排
気管２１及び第２下流側排気管２２にそれぞれ設けられ
第１下流側排気管２１及び第２下流側排気管２２をそれ
ぞれ開閉可能な第１シャットオフバルブ８１及び第２シ
ャットオフバルブ８２とを備え、第１フィルタ４１又は
第２フィルタ４２の逆洗時に第２シャットオフバルブ８
２又は第１シャットオフバルブ８１を開いた状態で第１
シャットオフバルブ８１又は第２シャットオフバルブ８
２を閉じて第１ノズル６１又は第２ノズル６２から圧縮
エアを噴射するように構成された分離型逆洗式パティキ
ュレート捕集装置の改良である。その特徴ある構成は、
上流側排気管１３の他端の分岐部にエンジン１１の排ガ
スを膨張させる膨張室１４ａを有する分配器１４が設け
られたところにある。

【０００８】

【作用】通常、第１シャットオフバルブ８１及び第２シ
ャットオフバルブ８２は開いた状態に保たれる。高温の
エンジン１１の排ガスは排気マニホルド１２及び上流側
排気管１３を通って分配器１４内の膨張室１４ａに流入
し、第１下流側排気管２１及び第２下流側排気管２２に
均等に分流され、更に第１捕集器３１内の第１フィルタ
４１又は第２捕集器３２内の第２フィルタ４２を通過し
て清浄な排ガスとなって大気に排出される。高温の排ガ
スは、断熱膨張しながら膨張室１４ａに流入することに
より、更に分離されて放熱面積が増大した第１捕集器３
１又は第２器捕集器３２に流入することにより、その温
度が下がる。また第１フィルタ４１及び第２フィルタ４
２に所定量以上のパティキュレートが堆積すると、第１
フィルタ４１又は第２フィルタ４２のいずれか一方から
順に逆洗される。

【０００９】

【実施例】次に本考案の第１実施例を図面に基づいて詳
しく説明する。図１〜図３に示すように、ディーゼルエ
ンジン１１は車両用エンジンであって、エンジン１１の
排気マニホルド１２には上流側排気管１３の一端が接続
され、この上流側排気管１３の他端には第１下流側排気
管２１及び第２下流側排気管２２の一端が分岐して接続
される。上流側排気管１３の他端の分岐部には上記下流
側排気管２１，２２に排ガスを均等に分配する分配器１
４が設けられ、この分配器１４内にはエンジン１１の排
ガスを膨張可能な断面積及び容積を有する膨張室１４ａ
が形成される。

【００１０】膨張室１４ａ内の中央には膨張室１４ａを
入口側室１４ｄ及び出口側室１４ｅに区画するサポート
プレート１４ｂが固着され（図１）、このサポートプレ
ート１４ｂには両室１４ｄ，１４ｅを連通する複数の連
通孔１４ｃが形成される（図２）。上流側排気管１３の
他端は分配器１４の一方の端面から挿入されてサポート
プレート１４ｂに固着され、第１下流側排気管２１及び
第２下流側排気管２２の一端は分配器１４の他方の端面
から挿入されてサポートプレート１４ｂにそれぞれ固着
される。入口側室１４ｄ内に位置する上流側排気管１３
の外周面には多数の孔１３ａが形成され、出口側室１４
ｅ内に位置する第１下流側排気管２１及び第２下流側排
気管２２の外周面には多数の孔２１ａ，２２ａがそれぞ
れ形成される。

【００１１】第１下流側排気管２１及び第２下流側排気
管２２の途中には第１捕集器３１及び第２捕集器３２が
それぞれ設けられる。第１捕集器３１及び第２捕集器３
２の内部には第１フィルタ室３１ａ及び第２フィルタ室
３２ａがそれぞれ形成され、両室３１ａ，３２ａにはシ
ール材１６，１７（図３）を介して第１フィルタ４１及
び第２フィルタ４２がそれぞれ収容される。両フィルタ
４１，４２は同形同大であって、同一のパティキュレー
ト捕集能力を有する。両フィルタ４１，４２は多孔質の
耐熱性セラミック材料により形成され、シール材１６，
１７は適度の弾性を有する比較的廉価なセラミック繊維
やガラス繊維により形成される。シール材１６，１７は
優れた耐熱性を有する高価なニッケル合金、いわゆるイ
ンコネル合金（インコネル社の登録商標）繊維により形
成されたシール材より耐熱温度が低い。また第１フィル
タ室３１ａ及び第２フィルタ室３２ａの下方の第１捕集
器３１及び第２捕集器３２の底部には第１焼却室３１ｂ
及び第２焼却室３２ｂがそれぞれ形成され、第１焼却室
３１ｂ及び第２焼却室３２ｂには第１ヒータ５１及び第
２ヒータ５２がそれぞれ設けられる（図３）。

【００１２】第１フィルタ４１及び第２フィルタ４２よ
り排ガス下流側の第１捕集器３１及び第２捕集器３２に
は第１フィルタ４１及び第２フィルタ４２に向って第１
ノズル６１及び第２ノズル６２がそれぞれ挿入される。
第１ノズル６１及び第２ノズル６２の基端は管路１８，
１９を介してエアタンク２３にそれぞれ接続される。管
路１８，１９の途中には第１逆洗弁７１及び第２逆洗弁
７２がそれぞれ設けられる。第１逆洗弁７１及び第２逆
洗弁７２は図示しないがダイヤフラムに固着されたシー
ト弁とこのシート弁が着座可能な弁座とをそれぞれ有す
る瞬時に全開可能なパルス弁と、パルス弁を開閉する３
ポート２位置切換えのスプリングリターン式の電磁弁と
をそれぞれ備える。上記電磁弁をオンすると管路１８，
１９がそれぞれ開放され、オフすると管路１８，１９が
それぞれ遮断されるようになっている。

【００１３】第１ノズル６１及び第２ノズル６２より排
ガス下流側の第１下流側排気管２１及び第２下流側排気
管２２には第１シャットオフバルブ８１及び第２シャッ
トオフバルブ８２がそれぞれ設けられる。第１シャット
オフバルブ８１及び第２シャットオフバルブ８２はスプ
リングリターン式のロータリアクチュエータ２４，２５
にそれぞれ接続され、ロータリアクチュエータ２４，２
５は管路２６，２７を介してエアタンク２３にそれぞれ
接続される。管路２６，２７の途中には３ポート２位置
切換えのスプリングリターン式の電磁弁２８，２９がそ
れぞれ設けられる。

【００１４】電磁弁２８又は２９がオンするとロータリ
アクチュエータ２４又は２５にエアタンク２３の圧縮エ
アがそれぞれ供給され、ロータリアクチュエータ２４又
は２５が第１下流側排気管２１又は第２下流側排気管２
２を遮断する方向に第１シャットオフバルブ８１又は第
２シャットオフバルブ８２を回転させる。電磁弁２８又
は２９がオフするとロータリアクチュエータ２４又は２
５内の圧縮エアが排出され、ロータリアクチュエータ２
４又は２５が図示しない内蔵ばねの弾性力により第１下
流側排気管２１又は第２下流側排気管２２を開放する方
向に第１シャットオフバルブ８１又は第２シャットオフ
バルブ８２を回転させるようになっている。

【００１５】上流側排気管１３には排ガスの圧力を検出
する圧力センサ３３が設けられる。３４はコントローラ
であって、その制御入力には圧力センサ３３が接続され
る。またコントローラ３４の制御出力は駆動回路３６を
介して第１ヒータ５１、第２ヒータ５２、第１逆洗弁７
１、第２逆洗弁７２及び電磁弁２８，２９に接続され
る。第１ヒータ５１及び第２ヒータ５２は容量が比較的
小さいので、エンジン１１が作動している間、オン状態
に保たれる。

【００１６】このように構成された分離型逆洗式パティ
キュレート捕集装置の動作を説明する。圧力センサ３３
が所定値未満のエンジン１１の排ガス圧力を検出してい
るときには、コントローラ３４は第１シャットオフバル
ブ８１及び第２シャットオフバルブ８２を開いた状態に
保つ。高温のエンジン１１の排ガスは排気マニホルド１
２及び上流側排気管１３を通って分配器１４内の膨張室
１４ａに流入し、第１下流側排気管２１及び第２下流側
排気管２２に均等に分流される。第１下流側排気管２１
に流入した排ガスは第１捕集器３１内の第１フィルタ４
１にてパティキュレートが除去されて清浄な排ガスとな
って大気に排出され、第２下流側排気管２２に流入した
排ガスは第２捕集器３２内の第２フィルタ４２にてパテ
ィキュレートが除去されて清浄な排ガスとなって大気に
排出される。

【００１７】高温の排ガスは、膨張室１４ａに流入する
ことにより断熱膨張してその温度が下がり、更に分離さ
れて表面積、即ち放熱面積が増大した第１捕集器３１又
は第２器捕集器３２に流入することにより更にその温度
が下がる。この結果、エンジン１１の運転条件により排
ガス温度が捕集装置の構成部品の耐熱温度、特にフィル
タ４１，４２のシール材１６，１７の耐熱温度を越えて
も、排ガスが膨張室１４ａに流入するとき及び捕集器３
１，３２に流入したときに、その温度がシール材１６，
１７の耐熱温度以下に下がるので、捕集装置の耐久性を
向上できる。

【００１８】第１フィルタ４１及び第２フィルタ４２に
パティキュレートが堆積して圧力センサ３３が所定値以
上の排ガス圧力を検出すると、コントローラ３４はこの
検出出力に基づいて先ず電磁弁２８をオンして第１シャ
ットオフバルブ８１を閉じ、次に第１逆洗弁７１の図示
しない電磁弁を極めて短い時間だけオンして管路１８を
開放し第１ノズル６１から第１フィルタ４１に向って圧
縮エアを噴射する。この圧縮エアの噴射により第１フィ
ルタ４１から離脱したパティキュレートは第１焼却室３
１ｂに落下し、パティキュレート中の煤は第１ヒータ５
１により焼却される。第１フィルタ４１の逆洗が終了す
ると、コントローラ３４は第１シャットオフバルブ８１
を開いて第２シャットオフバルブ８２を閉じ、上記と同
様に第２フィルタ４２を逆洗する。第２フィルタ４２の
逆洗が終了すると、コントローラ３４は第２シャットオ
フバルブ８２を開く。

【００１９】図４及び図５は本考案の第２実施例を示
す。図４及び図５において上記第１実施例と同一符号は
同一部品を示す。本実施例の特徴ある構成は、上流側排
気管１１３の他端が分配器１１４の一方の端面から挿入
されて他方の端面の内面に固着され、第１下流側排気管
１２１及び第２下流側排気管１２２の一端側が１本の挿
通管１２３で兼用されかつ分配器１１４にその外周面か
ら上流側排気管１１３に接触しない位置で挿通されたと
ころにある。分配器１１４内にはエンジン１１の排ガス
を膨張可能な断面積及び容積を有する膨張室１１４ａが
形成され、膨張室１１４ａ内に位置する上流側排気管１
１３及び挿通管１２３の外周面には多数の孔１１３ａ，
１２３ａが形成される。

【００２０】このように構成された捕集装置では、分配
器１１４を含む分配器１１４周辺の配管をコンパクトに
行えるので、これら部品の取付スペースは上記第１実施
例と比較して僅かで済む。またこの捕集装置の動作は上
記第１実施例と同様なので、繰返しの説明を省略する。

【００２１】なお、上記第１及び第２実施例では上流側
排気管の他端の分岐部に、エンジンの排ガスを断熱膨張
させて冷却する膨張室を有する分配器を設けたが、捕集
器を第１捕集器及び第２捕集器に分離してそれらの表面
積を増大させることにより十分に捕集器内を冷却できれ
ば、分配器は不要になる。また、上記第１及び第２実施
例では第１及び第２ノズルを第１及び第２フィルタ室よ
り排ガス下流側の第１及び第２捕集器にそれぞれ挿入し
たが、第１及び第２ノズルを第１及び第２シャットオフ
バルブより排ガス上流側の第１及び第２下流側排気管に
それぞれ挿入してもよい。また、上記第１及び第２実施
例では第１及び第２フィルタの逆洗時期を圧力センサに
より検出したが、定期的、即ち一定時間又は一定距離走
行したときに、第１及び第２フィルタを逆洗してもよ
い。更に、上記第１及び第２実施例ではエンジンとして
車両用エンジンを挙げたが、産業機械用エンジン、船用
エンジン又はその他のエンジンでもよい。

【００２２】

【考案の効果】以上述べたように、本考案によれば、一
端が排気マニホルドに接続された上流側排気管の他端に
第１及び第２下流側排気管を分岐して接続し、第１及び
第２下流側排気管の途中に配設された第１及び第２捕集
器に第１及び第２フィルタをそれぞれ収容し、第１又は
第２フィルタの逆洗時に第２又は第１シャットオフバル
ブを開いた状態で第１又は第２シャットオフバルブを閉
じて第１又は第２ノズルから第１又は第２フィルタに圧
縮エアを噴射するように構成し、更に上流側排気管の他
端の分岐部にエンジンの排ガスを膨張させる膨張室を有
する分配器を設けたので、フィルタを収容する捕集器の
表面積、即ち放熱面積が増大し、高温の排ガスが捕集器
内に流入しても、捕集器内温度を低減することができ
る。この結果、エンジンの運転条件がどのように変化し
ても、捕集器内温度はそれらの構成部品の耐熱温度を越
えることはなく、捕集装置の耐久性を向上できる。また
捕集装置の構成部品として優れた耐熱性を有する高価な
材料を用いた従来の逆洗式パティキュレート捕集装置と
比較して、廉価な材料で構成部品を製作できるので、製
造コストを低減できる。更にエンジンの排ガスが捕集器
内に流入する前に、この排ガスを分配器の膨張室にて膨
張させるので、排ガス温度を低減できる。この結果、捕
集器内温度を更に低減できる。上記分配器は比較的簡単
な構造の部品であるため、製造コストの増大は僅かで済
む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案第１実施例の分離型逆洗式パティキュレ
ート捕集装置の構成図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。

【図４】本考案の第２実施例を示す図１に対応する断面
図。

【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図。

【符号の説明】

１１ エンジン １２ 排気マニホルド １３，１１３ 上流側排気管 １４，１１４ 分配器 １４ａ，１１４ａ 膨張室 ２１，１２１ 第１下流側排気管 ２２，１２２ 第２下流側排気管 ３１ 第１捕集器 ３１ｂ 第１焼却室 ３２ 第２捕集器 ３２ｂ 第２焼却室 ４１ 第１フィルタ ４２ 第２フィルタ ５１ 第１ヒータ ５２ 第２ヒータ ６１ 第１ノズル ６２ 第２ノズル ８１ 第１シャットオフバルブ ８２ 第２シャットオフバルブ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端がエンジン(11)の排気マニホルド(1
   2)に接続された上流側排気管(13,113)の他端に分岐して
   接続された第１下流側排気管(21,121)及び第２下流側排
   気管(22,122)と、 前記第１下流側排気管(21,121)及び第２下流側排気管(2
   2,122)の途中にそれぞれ設けられ前記エンジン(11)の排
   ガス中のパティキュレートを捕集する第１フィルタ(41)
   及び第２フィルタ(42)がそれぞれ収容された第１捕集器
   (31)及び第２捕集器(32)と、 前記第１捕集器(31)及び前記第２捕集器(32)の底部にそ
   れぞれ形成された第１焼却室(31b)及び第２焼却室(32b)
   にそれぞれ設けられた第１ヒータ(51)及び第２ヒータ(5
   2)と、 前記第１フィルタ(41)及び前記第２フィルタ(42)より排
   ガス下流側にそれぞれ挿入され前記第１フィルタ(41)及
   び前記第２フィルタ(42)にそれぞれ圧縮エアを噴射可能
   な第１ノズル(61)及び第２ノズル(62)と、 前記第１ノズル(61)及び前記第２ノズル(62)より排ガス
   下流側の前記第１下流側排気管(21,121)及び前記第２下
   流側排気管(22,122)にそれぞれ設けられ前記第１下流側
   排気管(21,121)及び前記第２下流側排気管(22,122)をそ
   れぞれ開閉可能な第１シャットオフバルブ(81)及び第２
   シャットオフバルブ(82)とを備え、 前記第１フィルタ(41)又は前記第２フィルタ(42)の逆洗
   時に前記第２シャットオフバルブ(82)又は前記第１シャ
   ットオフバルブ(81)を開いた状態で前記第１シャットオ
   フバルブ(81)又は前記第２シャットオフバルブ(82)を閉
   じて前記第１ノズル(61)又は前記第２ノズル(62)から圧
   縮エアを噴射するように構成された分離型逆洗式パティ
   キュレート捕集装置において、 前記上流側排気管(13,113)の他端の分岐部に前記エンジ
   ン(11)の排ガスを膨張させる膨張室(14a,114a)を有する
   分配器(14,114)が設けられたことを特徴とする分離型逆
   洗式パティキュレート捕集装置。