JP3166660B2 - 内燃機関の排ガス浄化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等の排ガ
ス浄化装置に関し、詳しくは、内燃機関の始動時等に発
生する排ガス中の未燃焼分やカーボン微粒子を除去する
排ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ディーゼルエンジン等の内燃機
関等においては、始動時等に排出される排ガス中にカー
ボン微粒子や燃料の未燃焼分が含まれており、これらが
外部に放出されると大気汚染の原因となるため、その対
策が求められている。

【０００３】そこで、内燃機関等の排気系統には排ガス
中からカーボン微粒子や未燃焼分を取り除く排ガスフィ
ルタを内蔵した排ガス浄化装置が配置される。しかし、
その使用時間が長くなり、排ガスフィルタに排ガス中の
カーボン微粒子や未燃焼分が多量に付着すると、浄化能
力が低下すると共に、排気系統における排気抵抗が増大
し、内燃機関の性能に悪影響を及ぼすことになる。その
ため、排ガスフィルタは限度以内の清浄な状態に保つこ
とが要求されている。

【０００４】かかる要求に沿った排ガス浄化装置として
図１１に示すものが知られている。図において、ディー
ゼルエンジン等の内燃機関１０１には排気管１０２が連
結され、排気管１０２の途中には消音器１０３，第１開
閉弁１０４が上流側から順番に設けられ、排気管１０２
の末端は煙突１０５に連結されている。排気管１０２の
途中には第１開閉弁１０４に並列にバイパス管１０６が
連結され、バイパス管１０６の途中には排ガス浄化装置
のケーシング１０７が配設されている。

【０００５】ケーシング１０７は排ガスを流入する流入
口１０８と排ガスを排出する流出口１０９とを有し、ケ
ーシング１０７内には織布製の濾袋からなる排ガスフィ
ルタ１１０が配設されている。バイパス管１０６には、
ケーシング１０７の上流側に第２開閉弁１１１が介装さ
れ、ケーシング１０７の下流側に第３開閉弁１１２が介
装されている。

【０００６】そして、ケーシング１０７には冷却管１１
３を介して空気希釈用ブロア１１４が接続されている。
しかして、内燃機関１０１は、特に非常用に用いられる
場合、例えば病院等の発電機の駆動に供されるが、正常
動作の確認を行うため定期的に試験運転される。内燃機
関１０１の試験運転の始動時には、第１開閉弁１０４は
閉状態にあり、第２開閉弁１１１，第３開閉弁１１２は
開状態になっている。

【０００７】排ガスは、内燃機関１０１→排気管１０２
→バイパス管１０６→ケーシング１０７→バイパス管１
０６→排気管１０２→煙突１０５の順序で流れる。ケー
シング１０７内において、排ガス中のカーボン微粒子や
未燃焼分は排ガスフィルタ１１０に付着され、カーボン
微粒子や未燃焼分が排ガスから取り除かれ、この排ガス
が浄化される。

【０００８】ここで、排ガスは空気希釈用ブロア１１４
からケーシング１０７内に送られた空気と混合され、排
ガスの温度が低くなる。これにより織布製の濾袋からな
る排ガスフィルタ１１０は、比較的耐熱性の劣るもので
あっても、温度の下げられた排ガスの熱に耐えながら浄
化作用を果す。内燃機関１０１の試験運転の負荷運転時
には、第１開閉弁１０４は開状態になり、第２開閉弁１
１１，第３開閉弁１１２は閉状態になる。排ガスは、ケ
ーシング１０７内の排ガスフィルタ１１０を通らずに、
排気管１０２を通って煙突１０５に導かれる。

【０００９】一方、排ガス中のカーボン微粒子や未燃焼
分を除去する排ガス浄化装置として、セラミック成形材
からなるフィルタエレメントを用いた排ガスフィルタが
知られている。この排ガス浄化装置は、フィルタエレメ
ント内部に電熱線からなる加熱装置が埋め込まれた一対
の排ガスフィルタで構成され、一方の排ガスフィルタに
カーボン微粒子や未燃焼分が目詰まりすると、排ガス通
路が他方の排ガスフィルタ側に切り換えられ、同時に目
詰まりした一方の排ガスフィルタの電熱線に通電されて
カーボン微粒子や未燃焼分が燃焼してフィルタエレメン
トが再生され、フィルタエレメントの再生と排ガスの通
過が交互に繰り返されるようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の従来
例では、排ガスフィルタ１１０として用いられる濾袋は
非耐熱性の織布製であるため、高温の排ガス中での使用
が困難で、排ガスを冷却して温度を下げ、ガスフィルタ
１１０の使用を可能にするため、排ガスを冷却する空気
希釈用ブロア１１４が必要になる。

【００１１】従って、装置の構成が複雑になると共に、
濾布の交換等の保守，点検作業に手間がかかる問題があ
った。一方、後者の従来例では、排ガスフィルタのフィ
ルタエレメントを再生するため、フィルタに目詰まりし
たカーボン微粒子や未燃焼分を焼却するための加熱装置
として電熱線が必要になり、構造が大規模で複雑であっ
た。そのため、保守，点検作業が面倒であった。

【００１２】また、加熱装置を排ガス浄化装置内に有し
ない場合には、フィルタエレメントを取り外し、焼却装
置等の特別な装置を使用してカーボン微粒子や未燃焼分
を焼却しなければならず、メインテナンス作業が繁雑で
あった。このように、上述の２つの従来例では、排ガス
フィルタの構造が複雑で、保守，点検作業が面倒であっ
た。

【００１３】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、排ガスの温度を低くする
ための空気希釈用ブロアを必要とせず且つフィルタエレ
メントの目詰まりの再生に排ガス中のカーボン微粒子や
未燃焼分の焼却するための加熱装置を必要とせず、構造
を簡単にするとともに保守が簡単にできる内燃機関の排
ガス浄化装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
排気管から排ガスを流入する流入口と排ガスを排出する
流出口とを有するケーシングと、ケーシング内にその流
入口と流出口の間に配設された排ガスフィルタとを備え
た排ガス浄化装置において、前記ケーシングに、前記流
入口に連通すると共に排ガスフィルタを収納するフィル
タ室と、流出口に連通する合流室とにケーシング内を区
画する仕切板が配置され、前記排ガスフィルタは、前記
仕切板に前記フィルタ室と合流室とを連通するようにあ
けた複数の孔部に形成されたフィルタ装着部に、それぞ
れ着脱自在に取り付けられて前記フィルタ室に配置され
た複数のフィルタケージと、耐熱性材料の繊維で織布状
に構成され、各フィルタケージにそれぞれ保持・取外し
可能に装着されたフィルタ濾袋とで構成され、前記ケー
シングに、前記フィルタ室を外部に開放する開口部が形
成されると共に、該開口部を開閉する扉が設けられてい
ることを特徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の内
燃機関の排ガス浄化装置において、前記ケーシングのフ
ィルタ室に、排ガスフィルタの上流側に位置して、複数
の孔を設けた整流板が配置されていることを特徴とす
る。請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記
載の内燃機関の排ガス浄化装置において、前記排ガスフ
ィルタは、前記フィルタ濾袋が一端側を閉じて他端側を
開口した袋状に構成され、筒状部材の周囲に多数の孔を
設けて構成されたフィルタケージの基端側外周面には、
所定の距離を隔てて一対のリング状の突部が固定して設
けられ、フィルタケージの外側に被せて装着されたフィ
ルタ濾袋の他端側は、止め具によりフィルタケージの一
対のリングの間に固縛されていることを特徴とする。

【００１６】請求項４記載の発明は、排気管に並列に連
結されたバイパス管の途中に配設され、前記排気管から
排ガスを流入する流入口と排ガスを排出する流出口とを
有するケーシングと、前記ケーシング内にその流入口と
流出口の間に位置して配設された排ガスフィルタとを備
えた排ガス浄化装置において、前記排気管から分岐して
前記ケーシングの前記排ガスフィルタの下流側に排ガス
を導く連結管と、前記ケーシングの前記排ガスフィルタ
の上流側に連結された逆洗用排ガスフィルタとを備えて
いることを特徴とする。

【００１７】請求項５記載の発明は、排気管に並列に連
結されたバイパス管の途中に配設され、前記排気管から
排ガスを流入する流入口と排ガスを排出する流出口とを
有するケーシングと、前記ケーシング内にその流入口と
流出口の間に位置して配設された排ガスフィルタとを備
えた排ガス浄化装置において、前記排気管から前記ケー
シングの前記排ガスフィルタの下流側に排ガスを導く連
結管と、前記ケーシングの前記排ガスフィルタの上流側
に連結された逆洗用排ガスフィルタとを備え、前記ケー
シングに、前記流入口に連通すると共に前記排ガスフィ
ルタを収納するフィルタ室と、流出口に連通する合流室
とに前記ケーシング内を区画する仕切板が配置され、前
記排ガスフィルタは、前記仕切板に前記フィルタ室と前
記合流室とを連通するようにあけた複数の孔部に形成さ
れたフィルタ装着部に、それぞれ着脱自在に取り付けら
れて前記フィルタ室に配置された複数のフィルタケージ
と、耐熱性材料の繊維で織布状に構成され、前記フィル
タケージにそれぞれ保持・取外し可能に装着されたフィ
ルタ濾袋とで構成され、前記ケーシングに、前記フィル
タ室を外部に開放する開口部が形成されると共に、前記
開口部を開閉する扉が設けられ、前記連結管は排気管を
流れる排ガスの一部が分流される管に構成され、前記逆
流用排ガスフィルタは前記フィルタ室に連結されている
ことを特徴とする。

【００１８】（作用）請求項１記載の発明においては、
排ガスは、流入口よりケーシング内のフィルタ室に入
り、排ガスフィルタを通って合流室に流された後流出口
に導かれる。排ガス中のカーボン微粒子や未燃焼分はフ
ィルタ濾袋上に捕捉される。フィルタ濾袋が一定期間使
用され、目詰まりにより劣化したときに、ケーシングの
扉を開けて、開口部を開放した後、フィルタ濾袋付きの
フィルタケージを、仕切板のフィルタ装着部から外して
ケーシング外に取り出す。

【００１９】次いで、フィルタケージに装着されている
フィルタ濾袋は取り出して使い捨てられ、新しいフィル
タ濾袋が交換されてフィルタケージに取り付けられ、ケ
ーシングの内部のフィルタ室に収納され、排ガスフィル
タが復旧される。そして、ケーシングの扉が閉じられ、
その開口部が閉状態にされて、排ガスフィルタのフィル
タ濾袋の交換作業が終了する。

【００２０】請求項２記載の発明においては、ケーシン
グに、排ガスフィルタの上流側に複数の孔を設けた整流
板が配置されているので、排ガスは整流板を介してフィ
ルタ室に均一に整流され、流入し、各排ガスフィルタは
均等な負荷状態で排ガスを浄化して下流に流す。請求項
３記載の発明においては、排ガスフィルタのフィルタ濾
袋が使用される際には、フィルタ濾袋の他端側は、止め
具リングによりフィルタケージ上の一対のリングの間に
保持されている。従って、排ガスによりフィルタ濾袋は
フィルタケージ上に押し付けられ、フィルタケージ上に
保持され、所定の濾過表面を維持する。

【００２１】また、排ガスはフィルタ濾袋からフィルタ
ケージを通過し、フィルタケージには浄化された排ガス
（カーボン微粒子や未燃焼分が除去されたもの）が通過
し、フィルタケージの内側にカーボン微粒子や未燃焼分
が溜まることはない。請求項４記載の発明においては、
排ガスフィルタは、負荷運転中の比較的清浄な排ガスに
より逆洗される。

【００２２】請求項５記載の発明においては、フィルタ
濾袋に付着したカーボン微粒子や未燃焼分が、フィルタ
濾袋上から一部除去される。 また、フィルタ濾袋はフィ
ルタケージに確実に保持され、比較的清浄な排ガスの一
部により的確に逆洗される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。

【００２４】図１ないし図９により請求項１ないし請求
項５記載の発明の実施の形態に係わる内燃機関の排ガス
浄化装置について内燃機関としてディーゼルエンジンを
例に挙げて説明する。最初に排気系統について説明す
る。図２において、ディーゼルエンジン等の内燃機関１
には排気管２が連結され、排気管２の途中には消音器
３，第１開閉弁４が上流側から順番に設けられ、排気管
２の末端は煙突５に連結されている。

【００２５】排気管２の途中には第１開閉弁４に並列に
バイパス管６が連結され、バイパス管６の途中には排ガ
ス浄化装置Ｆが配設されている。排ガス浄化装置Ｆは排
ガスを流入する流入口８と排ガスを排出する流出口９と
を有するケーシング７と、該ケーシング７内にその流入
口８と流出口９との間に配設された排ガスフィルタ１０
を備えている。

【００２６】バイパス管６には、ケーシング７の上流側
部分に第２開閉弁１１が介装され、ケーシング７の下流
側部分に第３開閉弁１２が介装されている。また、排気
管２における第１開閉弁４より上流側の部分とケーシン
グ７の排ガスフィルタ１０の下流側７Ｂとは連結管１３
を介して連結されている。連結管１３の途中には第４開
閉弁１４が介装されている。

【００２７】ケーシング７の排ガスフィルタ１０の上流
側７Ａに逆洗用管１５を介して逆洗用排ガスフィルタ装
置１６が連結されている。逆洗用管１５の途中には第５
開閉弁１７が介装されている。次に、ケーシング７及び
排ガスフィルタ１０について説明する。図１，図３，図
４，図５に示すように、ケーシング７は、第１側壁部１
８，第２側壁部１９，第３側壁部２０，第４側壁部２１
と、上壁部２２と、下壁部２３とで囲まれて箱形に構成
されている。

【００２８】第２側壁部１９は開口部１９Ａを有し、開
口部１９Ａの縁にはケーシング７から排ガスが外部に洩
れないようにするためにパッキン１９Ｂが貼り付けられ
ている。第１側壁部１８と第２側壁部１９の接合部に
は、水平方向に回動自在のヒンジ部材２４，２４が装着
されている。第２側壁部１９と第３側壁部２０の接合部
には、水平方向に回動自在のヒンジ部材２５，２５が装
着されている。

【００２９】各ヒンジ部材２４，２４；２５，２５に、
第１扉２６，第２扉２７が取り付けられており、該第
１，２扉２６，２７は、互いに水平方向の反対側に回動
して開口部１９Ａを開閉し、開口部１９Ａの閉鎖時に
は、パッキン１９Ｂ上に押し付けられて開口部１９Ａを
密閉するように設けられている。第２側壁部１９の第２
扉２７は第２側壁部１９に対して中心線Ｃ（図１に示
す）の方向に向けて傾斜している。第４側壁部２１は途
中で折れ曲がって第３側壁部２０の側が中心線Ｃの方向
に向け傾斜している。従って、ケーシング７の水平断面
形状は、平行な両側縁が途中から図１で下方に行くに従
って互いに近づくように傾斜した六角形に形成されてい
る。

【００３０】また、図５に示すように、第４側壁部２１
には、左右一対の点検用窓があけられ、該点検用窓を開
閉する点検用蓋２８，２９が着脱自在に取り付けられて
いる。ケーシング７の内部は、上壁部２２から下壁部２
３にかけて橋渡してボルト等のネジによりケーシング７
の内周部に取外し可能に固定された整流板３０と、ケー
シング７の内周部に気密に固定した仕切板３１とで区画
されている。

【００３１】すなわち、仕切板３１で仕切られて流入口
８の側に配置されたフィルタ室は、さらに、整流板３０
で仕切られており、この整流板３０と、該整流板３０に
対向して流出口９の側に配置された仕切板３１との間に
中央室７Ｃが形成され、第２側壁部１９と整流板３０と
の間に整流室Ｓ１が形成され、また、仕切板３１と第４
側壁部２１との間に合流室Ｓ２が形成されている。

【００３２】上記整流室Ｓ１はケーシング７の排ガスフ
ィルタ１０の上流側７Ａに位置されており、第３側壁部
２０の側に行くに従って断面積が小さくなっている。仕
切板３１と第４側壁部２１の間に合流室Ｓ２が形成され
ている。合流室Ｓ２はケーシング７の排ガスフィルタ１
０の下流側７Ｂに位置されている。上記整流板３０には
その全域にわたって多数の孔３０Ａ（図３）が貫通して
あけられており、これらの孔３０Ａを介して整流室Ｓ１
と中央室７Ｃとが連通している。

【００３３】図１，図４において、ケーシング７の第１
側壁部１８における整流板３０と第２側壁部１９の間の
部分は、ガス流入部１８Ａとなっており、該ガス流入部
１８Ａには、流入ダクト３２の拡径された一端３２Ａが
結合され、流入ダクト３２の小径の他端３２Ｂは前記流
入口８を構成している。図１，図５において、ケーシン
グ７の第１側壁部１８における仕切板３１と第４側壁部
２１との間の部分は、ガス流出部１８Ｂとなっており、
該ガス流出部１８Ｂには、流出ダクト３３の大径の一端
３３Ａが結合され、流出ダクト３３の縮径された他端３
３Ｂは前記流出口９を構成している。

【００３４】流入ダクト３２の側面には温度計３４と圧
力計３５が装着され、流出ダクト３３の側面には連結管
１３が連結される接続口３６が設けられている。また、
図２に示すように、下壁部２３は平坦になっており、下
壁部２３の上に溜まったカーボン微粒子や未燃焼分を取
り出すため、第３側壁部２０の下部には、カーボン排出
口３７が形成され、カーボン排出口３７には蓋３８がボ
ルト３９により着脱自在に取り付けられている。

【００３５】そして、前記排ガスフィルタ１０は、複数
のフィルタ濾袋１０Ａと、各フィルタ濾袋１０Ａを保持
するステンレス孔あき鋼板製のフィルタケージ４２とで
構成されている。中央室７Ｃに設ける排ガスフィルタ１
０の数は、フィルタ容量に応じて決定される。図１に示
すように、各フィルタケージ４２は、仕切板３１に排ガ
スフィルタ１０の数に対応させて縦横に整列して設けた
多数のフィルタ装着部３１Ａにそれぞれ基端部が着脱自
在に取り付けられ、自由端は整流板３０の方向に向けて
相互に並列して設けられている。

【００３６】フィルタケージ４２の構造は、図６，図７
に示される。図において、仕切板３１の各フィルタ装着
部３１Ａは、仕切板３１にあけた孔３１Ｂに挿通して短
円筒状のソケット４０がそれぞれ溶接等により仕切板３
１に気密に固定され、該ソケット４０は中央室７Ｃと合
流室Ｓ２とを連通しており、その内側には、雌ねじ４１
が形成されている。

【００３７】ソケット４０の雌ねじ４１にフィルタケー
ジ４２の基端部の雄ねじ４３が螺合している。フィルタ
ケージ４２は円筒形状に構成され、その基端部の雄ねじ
４３の終端側（フィルタケージ４２の自由端寄り側の）
外周面には、軸長方向で所定の距離を隔てて一対のリン
グ４４，４５が溶接で固定して設けられている。フィル
タケージ４２の周壁４２Ａと自由端側の端壁４２Ｂに
は、排ガスが通過するための多数の孔４６が形成され、
フィルタケージ４２の基端にはソケット４０を介して合
流室Ｓ２に連通する開口部４２Ｃが形成されている。

【００３８】上記一対のリング４４，４５のうちフィル
タケージ４２の基端側に位置するリング４５は、フィル
タケージ４２をソケット４０に螺合した際、ソケット４
０の端部に当接してフィルタケージ４２の螺合深さを規
制するストッパとしての役目を果たしている。図６，図
８に示すように、前記フィルタ濾袋１０Ａは、耐熱，難
燃性の炭素繊維を材料として織布状に織り込まれて一端
側を閉じて他端側を開口した袋状に構成され、可撓的性
質を有しており、フィルタケージ４２上にその自由端側
から挿入して被せられ、仕切板３１の反対方向（整流板
３０の方向）に向けて抜脱可能となっている。フィルタ
濾袋１０Ａはフィルタケージ４２に被せられると、フィ
ルタケージ４２の形状にならって円筒形状になる。

【００３９】フィルタ濾袋１０Ａは、その基端部１０Ｂ
はフィルタケージ４２の一対のリング４４，４５の上を
覆い、フィルタ濾袋１０Ａの各リング４４，４５の間の
部分に装着されたリング状スプリングからなる止め具４
７によりフィルタケージ４２上に弾力的に固定されるこ
とにより、フィルタケージ４２から抜け出ないように保
持されている。

【００４０】図９に逆洗用排ガスフィルタ装置１６が示
されている。図において、逆洗用排ガスフィルタ装置１
６は、円筒容器４８と、円筒容器４８内に立設された円
筒支持部材４８Ａに保持されて逆洗用管１５に接続され
た濾袋４９と、円筒容器４８の頂部４８Ｂに立設された
垂直排気管５０とで構成され、逆洗用管１５の管端がケ
ーシング７の第３側壁部２０に設けた逆流出管１５Ａに
連結されて、排ガス浄化装置Ｆの内部に連結されてい
る。濾袋４９の材料はフィルタ濾袋１０Ａの材料より緻
密になっている。

【００４１】なお、図中５２はケーシング７の第３側壁
部２０にケーシング７内に連通して設けたドレン管であ
り、常時は蓋で閉鎖されている。しかして、内燃機関１
は例えば病院等の非常用発電機の駆動に供されるが、非
常時の正常動作の確認を行うため定期的（例えば１回／
週）に試験運転される。内燃機関１の試験運転の始動時
には、第１開閉弁４は閉状態にあり、第２開閉弁１１，
第３開閉弁１２は開状態になっている。

【００４２】排ガスは、内燃機関１→排気管２→消音器
３→第２開閉弁１１のある側のバイパス管６→排ガス浄
化装置Ｆ→第３開閉弁１２のある側のバイバス管６→排
気管２→煙突５の順序で流れる（図２に一点鎖線（イ）
で示す）。排ガス浄化装置Ｆ内の排ガスの流れを以下に
説明する。排ガスは、第２開閉弁１１のある側のバイバ
ス管６からケーシング７内の流入口８を介して流入ダク
ト３２に拡がって入り、流入ダクト３２からガス流入部
１８Ａを通って整流室Ｓ１に導かれる。排ガスは、整流
室Ｓ１は先に行くに従って断面積が小さくなっているの
で、整流板３０へ向けて均一に流れ、整流板３０の多数
の孔３０Ａを通過することにより整流されながら、ケー
シング７の中央室７Ｃに入る。

【００４３】さらに、排ガスは、中央室７Ｃに配置され
ている各フィルタ濾袋１０Ａの間の空間を通って、各フ
ィルタ濾袋１０Ａの織目から各フィルタケージ４２の中
にそれぞれ導かれ、フィルタケージ４２の開口部４２Ｃ
を介して合流室Ｓ２に導かれる。排ガスは、合流室Ｓ２
から第３開閉弁１２のある側のバイバス管６を通って排
気管２に至り、煙突５に導かれる。

【００４４】排ガスは、各フィルタ濾袋１０Ａの織目を
通る際、カーボン微粒子や未燃焼分がフィルタ濾袋１０
Ａ上に捕捉され、付着され、除去されることにより、浄
化される。なお、各フィルタ濾袋１０Ａが使用される際
には、フィルタ濾袋１０Ａの基端部１０Ｂは、円形スプ
リングからなる止め具４７によりフィルタケージ４２上
に一対のリング４４，４５の間に保持されており、排ガ
スの流れの勢いによりフィルタ濾袋１０Ａはフィルタケ
ージ４２上に押し付けられ、従って、フィルタ濾袋１０
Ａはフィルタケージ４２から抜け出ることがない。

【００４５】そして、排ガスは、各フィルタ濾袋１０Ａ
から各フィルタケージ４２に通過する順序になっている
ので、フィルタケージ４２の内側にカーボン微粒子や未
燃焼分は溜まることなく、フィルタケージ４２の掃除は
不要となっている。なお、フィルタ濾袋１０Ａにおける
排ガスの通過流速を0.15m/s〜0.25m/sに設定することに
より、フィルタ濾袋１０Ａの寿命は０．５ないし１年に
維持されることが確認されている。

【００４６】通過流速は、上記範囲より小さくすると、
排ガス浄化装置Ｆが大型化し、また、上記範囲より大き
くすると、フィルタ濾袋１０Ａの目詰まりが早まり、寿
命が短くなると共に、排ガスの浄化が充分に行なわれな
いので、上記範囲とすることが好ましい。ここで、通過
流速とは、フィルタケージ４２の孔４６の総面積で１秒
当たりの排ガスの流量を割った値である。

【００４７】内燃機関１の試験運転の負荷運転時には、
第１開閉弁４は開状態になり、第２開閉弁１１，第３開
閉弁１２は閉状態になる。排ガスは、内燃機関１から排
ガスフィルタ１０を通らずに第１開閉弁４を通って排気
管２を流れ（図２に一点鎖線（ロ）で示す）、煙突５に
導かれる。第１開閉弁４を開状態、第２開閉弁１１，第
３開閉弁１２を閉状態にしてから、第４開閉弁１４，第
５開閉弁１７を開状態にして、逆流操作が行なわれる。
排ガスは、排気管２→連結管１３→排ガス浄化装置Ｆの
排ガスフィルタ１０→逆洗用管１５→逆洗用排ガスフィ
ルタ装置１６の順序で流れる（図２に一点鎖線（ハ）で
示す）。

【００４８】すなわち、排ガスが比較的に浄化された後
の負荷運転時、連結管１３により排気管２を流れる排ガ
スの量の一部（２％程度）が逆流される。排ガスフィル
タ１０は排ガスにより逆洗されるので、フィルタ濾袋１
０Ａに付着しているカーボン微粒子や未燃焼分は該フィ
ルタ濾袋１０Ａから除去され、 ケーシング７を通った
排ガスに伴なわれて、逆洗用排ガスフィルタ装置１６に
送られ、その濾袋４９によって、回収される。

【００４９】これにより、フィルタ濾袋１０Ａの寿命が
より長くなる。逆流される排ガスに伴なわれずに落下し
たカーボン微粒子や未燃焼分はケーシング７の下壁部２
３上に堆積され、カーボン排出口３７から掃除により排
出される。ここで、逆流される排ガスによりフィルタ濾
袋１０Ａがフィルタケージ４２から抜けようとする力を
受けても、フィルタ濾袋１０Ａを逆流する排ガスの量は
一部（２％程度）になっていて少ないので、排ガスの速
度が遅く、上記力は小さく、フィルタ濾袋１０Ａはフィ
ルタケージ４２に確実に保持されている。

【００５０】そして、排ガスフィルタ１０は一定期間
（例えば１回／週で１年間（６０回程度の運転））の使
用によりカーボン微粒子や未燃焼分の目詰まりが生じて
排ガスの圧力が上昇するが、圧力計３５により排ガスの
圧力を監視することにより、フィルタ濾袋１０Ａの目詰
まり状態が判断される。排気抵抗の増加量が例えば３０
０mmAqに達した時点でフィルタ濾袋１０Ａの寿命と判定
され、フィルタ濾袋１０Ａは次の手順で新品に交換され
る。

【００５１】まず、ケーシング７の第１扉２６，第２扉
２７が開けられ、ケーシング７の開口部１９Ａが開状態
になり、作業スペースができる。仕切板３１上のソケッ
ト４０の雌ねじ４１とフィルタケージ４２の雄ねじ４３
の螺合が解除されることにより、フィルタ濾袋１０Ａが
被せられた状態のフィルタケージ４２が、仕切板３１か
ら該仕切板３１の反対方向に向けて抜き出される。

【００５２】フィルタ濾袋１０Ａ上から止め具４７が外
され、続いて、フィルタケージ４２上に被せられた使用
済みのフィルタ濾袋１０Ａが、該フィルタケージ４２上
から取り外される。使用済みのフィルタ濾袋１０Ａは適
宜に廃棄される。新しいフィルタ濾袋１０Ａがフィルタ
ケージ４２の上に外挿され、その基端部１０Ｂは、止め
具４７でフィルタケージ４２の上に取り付けられる。

【００５３】新しいフィルタ濾袋１０Ａが被せられたフ
ィルタケージ４２が、ケーシング７の中央室４７Ｃに入
れられ、仕切板３１上のソケット４０の雌ねじ４１にフ
ィルタケージ４２の雄ねじ４３が螺合されることによ
り、フィルタケージ４２は仕切板３１の各フィルタ装着
部３１Ａにそれぞれ取り付けられる。最後に、ケーシン
グ７の第１扉２６，第２扉２７が閉じられ、ケーシング
７の開口部１９Ａは閉状態になる。

【００５４】以上の如き構成によれば、次の効果を奏す
る。第１に、フィルタ濾袋１０Ａは耐熱，難燃性材料で
織布状に構成されているので、排ガスの温度を下げる必
要がなく、従来の空気希釈用ブロアを必要とせず、構造
が簡単になる。第２に、一定期間使用されてカーボン微
粒子や未燃焼分で目詰まりしたフィルタ濾袋１０Ａは使
い捨てられるので、フィルタ濾袋１０Ａの再生作業が不
要になり、カーボン微粒子や未燃焼分の焼却するための
加熱装置を必要とせず、構造が簡単になる。

【００５５】第３に、使用済みのフィルタ濾袋１０Ａを
使い捨て、新しいフィルタ濾袋１０Ａに交換できるの
で、フィルタ濾袋１０Ａの機能を完全に回復して発揮で
きる。しかも、フィルタ濾袋１０Ａはフィルタケージ４
２とともに仕切板３１に取外し可能に装着され、また、
フィルタ濾袋１０Ａはフィルタケージ４２から引き抜い
て取り外すことができ、さらに、フィルタケージ４２は
仕切板３１上のソケット４０から螺脱すれば良いので、
フィルタケージ４２の仕切板３１からの取外し作業やフ
ィルタケージ４２からのフィルタ濾袋１０Ａの取外し作
業が容易である等により、フィルタ濾袋１０Ａの交換作
業が容易に行え、保守，点検作業を簡単にできる。

【００５６】第４に、排ガスフィルタ１０の数が複数に
なっているので、排ガスの通過する表面積を広くでき、
カーボン微粒子や未燃焼分の捕捉効率を高くできる。ま
た、内燃機関１の出力に応じて排ガスフィルタ１０の数
を調整し、内燃機関の広範囲の出力に対応できる。第５
に、ケーシング７に、排ガスフィルタ１０の上流側に複
数の孔を設けた整流板３０が配置されているので、均一
に排ガスを排ガスフィルタ１０に流し、排ガス中のカー
ボン微粒子や未燃焼分の除去効率を高くできる。

【００５７】第６に、ケーシング７に整流室Ｓ１，合流
室Ｓ２が形成されているので、均一に排ガスを排ガスフ
ィルタ１０に流し、排ガス中のカーボン微粒子や未燃焼
分の除去効率を高くできる。第７に、フィルタ濾袋１０
Ａが使用される際には、フィルタ濾袋１０Ａの基端部１
０Ｂは、円形スプリングからなる止め具４７によりフィ
ルタケージ４２上の一対のリング４４，４５の間に保持
されており、排ガスによりフィルタ濾袋１０Ａはフィル
タケージ４２上に押し付けられ、従って、フィルタ濾袋
１０Ａをフィルタケージ４２上に確実に保持できる。

【００５８】また、排ガスはフィルタ濾袋１０Ａからフ
ィルタケージ４２を通過する順序になっているので、フ
ィルタケージ４２の内側にカーボン微粒子や未燃焼分は
溜まることなく、フィルタケージ４２の掃除を不要にで
きる。第８に、フィルタ濾袋１０Ａは排ガスにより逆洗
されるので、フィルタ濾袋１０Ａに付着したカーボン微
粒子や未燃焼分を該フィルタ濾袋１０Ａ上から除去で
き、従って、フィルタ濾袋１０Ａの寿命を長くできる。

【００５９】第９に、フィルタ濾袋１０Ａが排ガスによ
り逆洗される際、排ガスによりフィルタ濾袋１０Ａがフ
ィルタケージ４２から抜けようとする力を受けても、排
ガスの一部（排気管２を流れる排ガスの量の２％程度）
がフィルタ濾袋１０Ａを逆流するので排ガスの速度が遅
く、上記力は小さく、フィルタ濾袋１０Ａをフィルタケ
ージ４２から抜脱しないように確実に保持できる。

【００６０】なお、本実施の形態においては、非常用の
内燃機関を例に挙げて説明したが、常用の内燃機関に適
用することもできる。また、本実施の形態においては、
内燃機関としてディーゼルエンジンを例に挙げて説明し
たが、これに限定されることなく、例えば、ガソリンエ
ンジンに適用することもできる。

【００６１】さらに、本実施の形態においては、ケーシ
ングの扉の数は２個になっているが、１個にすることも
できる。また、ケーシング７に第１扉２６，第２扉２７
がヒンジ部材２４，２５により開閉自在に設けられてい
るが、ケーシング７に第１扉２６，第２扉２７をボルト
等により取外し自在に設けることによりケーシング７の
開口部１９Ａを開閉自在にすることもできる。

【００６２】そして、本実施の形態においては、フィル
タケージ４２は円筒状に構成され、フィルタ濾袋１０Ａ
は、その濾材が可撓的性質を有し、一端側を閉じて他端
側を開口した袋状に構成されており、フィルタ濾袋１０
Ａは止め具４７によりフィルタケージ４２上の一対のリ
ング４４，４５の間に保持され、フィルタケージ４２に
被せられているが、フィルタケージ４２を断面４角形，
その他の多角形に構成するとともにフィルタ濾袋１０Ａ
の濾材を帯状に構成して、フィルタケージ４２の各周面
に帯状の濾材をそれぞれ取外し可能に装着することもで
きる。

【００６３】加えて、本実施の形態においては、仕切板
３１にフィルタケージ４２が抜脱可能に設けられ、フィ
ルタケージ４２とともにフィルタ濾袋１０Ａが取り外す
ようになっているが、フィルタケージ４２を仕切板３１
に固定状態にしておき、フィルタケージ４２上に被せら
れた使用済みのフィルタ濾袋１０Ａを、整流板３０の方
向に移動して該フィルタケージ４２上から抜脱すること
もできる。

【００６４】また、本実施の形態においては、フィルタ
濾袋１０Ａに要求される耐熱，難燃性材料として炭素繊
維を例に挙げて説明したが、これに限定されることな
く、ガラス繊維，セラミック繊維，金属，繊維を用いる
こともできる。

【００６５】さらに、また、本実施の形態においては、
フィルタケージ４２は円筒部材に構成され、その周壁４
２Ａには、排ガスが通過するための多数の孔４６が形成
されているが、フィルタケージ４２はフィルタ濾袋１０
Ａの形状を保持する機能があれば他の構造でも良く、例
えば針金を縦横に編んで構成することもできる。そし
て、本実施の形態においては、下壁部２３が平坦になっ
ており、その上にカーボン微粒子や未燃焼分が堆積され
るようになっているが、下壁部２３に傾斜部とこの傾斜
部に連続する溜まり部を設け、溜まり部上にカーボン微
粒子や未燃焼分を集めるように構成することもできる。

【００６６】また、本実施の形態においては、排ガス浄
化装置Ｆは排気管２に１個設置されているが、内燃機関
の出力に応じて複数個並列に設置しても良く、この場
合、ケーシング７の上部の受金具Ｇに他のケーシング７
の下部の増設金具Ｈにボルト等により連結して多段に設
置することができる。また、本実施の形態においては、
逆洗用排ガスフィルタ装置１６がケーシング７に連結さ
れているが、逆洗用排ガスフィルタ装置１６が無くても
良く、逆洗用排ガスフィルタ装置１６が無い場合には、
請求項１ないし請求項３記載の発明の実施の形態に係わ
る内燃機関の排ガス浄化装置が構成される。

【００６７】そして、本実施の形態においては、排気管
２とバイバス管６の途中の排ガスフィルタ１０とを切り
換える構造になっているが、バイバス管６を設けないで
排気管２の途中に排ガスフィルタ１０を直接装着し、常
時、排ガスフィルタ１０を使用することもできる。

【００６８】その上、本実施の形態においては、排気管
２の途中には第１開閉弁４に並列にバイパス管６が連結
され、バイパス管６の途中にケーシング７が配設されて
いるが、図１０に示すように、排気管２の途中に分岐管
６１を連結し、分岐管６１の途中にケーシング７を配設
するとともに、分岐管６１の末端を煙突５に連結するこ
ともできる。この場合には、排気管２と分岐管６１の接
続部６２に、排気管２または分岐管６１に排ガスを切り
換えて流す第６切換弁６３が介装され、ケーシング７を
排ガスが流れる場合は一点鎖線（ト）で示される。

【００６９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、フィルタ
濾袋は耐熱，難燃性材料で織布状に構成されており、高
温の排ガスの熱に耐えるので、排ガスの浄化にあたり、
その温度を下げる必要がなく、従来の空気希釈用ブロア
を必要とせず、構造が簡単になる。

【００７０】また、一定期間使用されてカーボン微粒子
や未燃焼分で目詰まりしたフィルタ濾袋は使い捨てられ
るので、フィルタ濾袋の再生作業が不要になり、カーボ
ン微粒子や未燃焼分の焼却するための加熱装置を必要と
せず、構造が簡単になり、その保守，点検作業が容易で
ある。さらに、使用済みのフィルタ濾袋を使い捨て、新
しく交換できるので、フィルタ濾袋の機能を完全に回復
できる。しかも、フィルタ濾袋はフィルタケージに保持
・取外し可能に装着されているので、フィルタ濾袋の交
換作業が容易で、保守，点検作業を簡単にできる。

【００７１】そして、排ガスフィルタの数が複数になっ
ているので、排ガスの通過する表面積を広くでき、カー
ボン微粒子や未燃焼分の捕捉効率を高くできる。また、
内燃機関の出力に応じて排ガスフィルタの数を調整し、
内燃機関の広範囲の出力に対応できる。請求項２記載の
発明によれば、ケーシングに、排ガスフィルタの上流側
に複数の孔を設けた整流板が配置されているので、均一
に排ガスを排ガスフィルタに流し、排ガス中のカーボン
微粒子や未燃焼分の除去効率を高くできる。

【００７２】請求項３記載の発明によれば、フィルタ濾
袋が使用される際には、フィルタ濾袋の基端側は、止め
具によりフィルタケージ上に一対のリングの間に保持さ
れており、排ガスによりフィルタ濾袋はフィルタケージ
上に押し付けられ、従って、フィルタ濾袋をフィルタケ
ージ上に確実に保持して所定の濾過表面を維持すること
ができる。

【００７３】また、排ガスはフィルタ濾袋からフィルタ
ケージを通過する順序になっているので、フィルタケー
ジの内側にカーボン微粒子や未燃焼分は溜まることな
く、フィルタケージの掃除を不要にできる。請求項４記
載の発明によれば、排ガスフィルタは負荷運転時に比較
的清浄な排ガスにより逆洗できる。

【００７４】請求項５記載の発明によれば、排ガスフィ
ルタは負荷運転時に比較的清浄な排ガスにより逆洗され
るので、フィルタ濾袋に付着したカーボン微粒子や未燃
焼分を、該フィルタ濾袋上から除去でき、従って、フィ
ルタ濾袋の寿命を長くできる。 また、排ガスの一部を排
ガスフィルタに逆洗する際に、フィルタ濾袋がフィルタ
ケージから抜けようとする力を受けても、フィルタ濾袋
を逆流する排ガスの速度が遅く、上記力は小さくて済む
ので、フィルタ濾袋をフィルタケージ上から抜脱しない
ように確実に保持でき、比較的清浄な排ガスの一部によ
り、濾過表面の逆洗を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１ないし請求項５記載の発明の実施の形
態に係わる内燃機関の排ガス浄化装置の主要部を示す平
面図である。

【図２】同排ガス浄化装置の排気系統図である。

【図３】同内燃機関の排ガス浄化装置のケーシング及び
その内部を示す一部断面正面図である。

【図４】同内燃機関の排ガス浄化装置のケーシングを示
す左側面図である。

【図５】同内燃機関の排ガス浄化装置のケーシングを示
す一部断面右側面図である。

【図６】フィルタ濾袋及びフィルタケージを示す一部断
面側面図である。

【図７】フィルタケージを示す底面図である。

【図８】フィルタ濾袋を示す側面図である。

【図９】逆洗用排ガスフィルタ装置を示す側面断面図で
ある。

【図１０】同排ガス浄化装置の他の排気系統図である。

【図１１】従来における内燃機関の排ガス浄化装置の排
気系統図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 排気管 ７ ケーシング ８ 流入口 ９ 流出口 １０ 排ガスフィルタ １０Ａ フィルタ濾袋 １０Ｂ 基端部 １３ 連結管 ３０ 整流板 ３１ 仕切板 ４２ フィルタケージ ４７ 止め具 ４９ 逆洗用排ガスフィルタ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−334（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−185339（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−208147（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−64213（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−171813（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−52319（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−112510（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−137212（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/02 301

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気管から排ガスを流入する流入口と排
   ガスを排出する流出口とを有するケーシングと、ケーシ
   ング内にその流入口と流出口の間に配設された排ガスフ
   ィルタとを備えた排ガス浄化装置において、 前記ケーシングに、前記流入口に連通すると共に排ガス
   フィルタを収納するフィルタ室と、流出口に連通する合
   流室とにケーシング内を区画する仕切板が配置され、 前記排ガスフィルタは、 前記仕切板に前記フィルタ室と合流室とを連通するよう
   にあけた複数の孔部に形成されたフィルタ装着部に、そ
   れぞれ着脱自在に取り付けられて前記フィルタ室に配置
   された複数のフィルタケージと、 耐熱性材料の繊維で織布状に構成され、各フィルタケー
   ジにそれぞれ保持・取外し可能に装着されたフィルタ濾
   袋とで構成され、 前記ケーシングに、前記フィルタ室を外部に開放する開
   口部が形成されると共に、該開口部を開閉する扉が設け
   られていることを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装
   置。
2. 【請求項２】 前記ケーシングのフィルタ室に、排ガス
   フィルタの上流側に位置して、複数の孔を設けた整流板
   が配置されていることを特徴とする請求項１記載の内燃
   機関の排ガス浄化装置。
3. 【請求項３】 前記排ガスフィルタは、前記フィルタ濾
   袋が一端側を閉じて他端側を開口した袋状に構成され、 筒状部材の周囲に多数の孔を設けて構成されたフィルタ
   ケージの基端側外周面には、所定の距離を隔てて一対の
   リング状の突部が固定して設けられ、 フィルタケージの外側に被せて装着されたフィルタ濾袋
   の他端側は、止め具によりフィルタケージの一対のリン
   グの間に固縛されていることを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
4. 【請求項４】 排気管に並列に連結されたバイパス管の
   途中に配設され、 前記 排気管から排ガスを流入する流入口と排ガスを排出
   する流出口とを有するケーシングと、前記 ケーシング内にその流入口と流出口の間に位置して
   配設された排ガスフィルタとを備えた排ガス浄化装置に
   おいて、前記 排気管から分岐して前記ケーシングの前記排ガスフ
   ィルタの下流側に排ガスを導く連結管と、前記 ケーシングの前記排ガスフィルタの上流側に連結さ
   れた逆洗用排ガスフィルタとを備えていることを特徴と
   する内燃機関の排ガス浄化装置。
5. 【請求項５】 排気管に並列に連結されたバイパス管の
   途中に配設され、 前記排気管から排ガスを流入する流入口と排ガスを排出
   する流出口とを有するケーシングと、 前記ケーシング内にその流入口と流出口の間に位置して
   配設された排ガスフィルタとを備えた排ガス浄化装置に
   おいて、 前記排気管から前記ケーシングの前記排ガスフィルタの
   下流側に排ガスを導く連結管と、 前記ケーシングの前記排ガスフィルタの上流側に連結さ
   れた逆洗用排ガスフィルタとを備え、 前記ケーシングに、前記流入口に連通すると共に前記排
   ガスフィルタを収納するフィルタ室と、流出口に連通す
   る合流室とに前記ケーシング内を区画する仕切板が配置
   され、 前記排ガスフィルタは、前記仕切板に前記フィルタ室と
   前記合流室とを連通するようにあけた複数の孔部に形成
   されたフィルタ装着部に、それぞれ着脱自在に取り付け
   られて前記フィルタ室に配置された複数のフィルタケー
   ジと、 耐熱性材料の繊維で織布状に構成され、前記フィルタケ
   ージにそれぞれ保持・取外し可能に装着されたフィルタ
   濾袋とで構成され、 前記ケーシングに、前記フィルタ室を外部に開放する開
   口部が形成されると共に、前記開口部を開閉する扉が設
   けられ、前記 連結管は排気管を流れる排ガスの一部が分流される
   管に構成され、前記逆流用排ガスフィルタは前記フィル
   タ室に連結されていることを特徴とする内燃機関の排ガ
   ス浄化装置。