JPH02259221A - ディーゼルエンジン用カートリッジ交換式煤捕集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる煤
等の微粒子を捕集し、大気中への煤の放出を減少させる
装置に関し、更に詳細にはディーゼルエンジンの排気管
出口に取付けて使用するカートリッジ交換式の煤捕集装
置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ディーゼルエンジン排気ガス中には未燃焼のカ
ーボン微粒子を主体とした煤が含まれており、運転状態
によっては多量に発生して黒煙となって大気中に放出さ
れるため、−酸化炭素（ＣＯ）や窒素酸化物（ＮＯｘ　
）等の有毒排出物と共に大気汚染の１つの原因となって
いる。このため、最近はディーゼルエンジンの排気管途
中にフィルタ等の濾過装置を取付けて排気ガス中の煤を
捕集し、大気中に放出される煤の量の低減を図る試みが
なされている。しかし、フィルタ等の濾過装置を用いた
場合、使用しているうちにフィルタが捕集した煤により
目詰りを起すため、フィルタ部での圧力損失が大きくな
り、ディーゼルエンジンの排気抵抗が増加してエンジン
性能に悪影響を及ぼす問題がある。このため上記フィル
タを耐熱性の材料で製作し、一定期間毎に適当な方法で
フィルタを排気管に取付けたまま加熱し、フィルタ内で
捕集された煤を燃焼させてフィルタを再生する方法が考
えられている。

例えば特公昭６３−６０２１２号公報には、ディーゼル
エンジンの燃料を使用したバーナでフィルタを加熱再生
する装置が記載されている。

上記公報に記載の装置の構成を第２図に示す。

図においてフィルタ３はディーゼルエンジン１の排気管
２の途中に取着されており、フィルタハウジング内のフ
ィルタ上流側にはフィルタ３に向はバーナ４が設けられ
ている。上記バーナ４にはディーゼルエンジン燃料タン
ク（図示せず）からバーナ４に燃料を圧送するツユエル
ポンプ５及び燃焼用空気を供給するエアポンプ６が接続
され、制御回路７によりバーナ運転の制御を行っている
。上記制御回路７は、車両の走行距離や走行時間等に基
づいて定期的にツユエルポンプ５とエアポンプ６を駆動
し、着火装置により（図示せず）バーナ４に点火しフィ
ルタ３に向は火炎を噴出し、フィルタ３を加熱して捕集
された煤を燃焼させてフィルタ３の再生を行うようにな
っている。また、フィルタ再生中には排気管のフィルタ
入口に設けた三方切換弁８が、やはり上記制御回路７の
信号で切換えられ、エンジンからの排気ガスをバイパス
通路９に逃がすようになっている。更にフィルタ３には
熱電対１０が挿入されており、フィルタ３の温度を検知
して制御回路７に送出して煤の燃焼度合いを検出してい
る。制御回路７はこの温度信号に基づきフィルタ３の温
度上昇率を監視しており、例えばフィルタ３に多量の煤
が捕集されていた場合等に煤の燃焼により急激に温度が
上昇してフィルタ３を焼損しないように、温度上昇率が
設定値を越えた場合、ツユエルポンプ及びエアポンプを
停止させる機能を備えている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように従来の捕集装置はフィルタを再生使用する
ため、バーナやエアポンプ、ツユエルポンプ、制御回路
その他安全装置等が必要であり構造的に複雑で、装置自
体も高価なものになっている。また、フィルタの再生は
フィルタに捕集された煤の量とは無関係に一定期間毎に
行われるため、エンジンの運転条件によっては、再生時
期が来る前に多量の煤が捕集され、圧損が高い状態のま
までエンジンが運転される可能性があり、排気抵抗増加
によるエンジンの出力低下、燃費の増大等を生ずる可能
性があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に依れば、上記問題に鑑み安価で構造の簡単なカ
ートリッジ交換式の捕集装置が提供される。また本発明
に依る捕集装置は多量の煤を捕集しても圧力損失が増大
しない構造を有する。

即ち、本発明に依れば、ディーゼルエンジンの排気管出
口に装着するカートリッジ交換式煤捕集装置であって、
一端を前記排気管出口に接続され他端が大気に開放され
た排気ガス流路形成部と、該排気ガス流路を通過する排
気ガス流に旋回運動を生じせしめる旋回流付加手段と、
前記排気ガス流路形成部周囲に設けられ、排気ガス旋回
流中の粒子を付着捕集する捕集部とを具備し、上記流路
形成部、旋回流付加手段、捕集部を１つのカートリッジ
構造としたディーゼルエンジン用カートリッジ交換式煤
捕集装宜が提供される。

〔作　用〕 上述のように捕集装置を構成したことにより、ディーゼ
ルエンジンから排出された煤を含んだ排気ガスは捕集装
置内で旋回付加手段により、旋回流を生じ、排気ガス中
の煤の粒子は上記旋回流中で遠心力を受けるため、上記
旋回流の外周方向に進行する。従い、上記排気ガス流は
中心部より外周部で煤の密度が高くなるので排気ガス流
の外周部に煤を付着する捕集面を設けることにより煤が
効率的に捕集される。

〔実施例〕

本発明に依る捕集装置の構造の例を第１図に示す。図示
のように本発明の捕集装置１１は略円筒形のカートリッ
ジ状の金属製本体を有し、本体の中央を円管状の排気ガ
ス通路１２が軸線方向に貫通した構造になっている。ま
た、排気ガス通路１２の１端はエンジンの排気管１４の
出口に取着できるように排気管出口の形状に合わせた接
続部１３が形成されている。図示していないが接続部１
３は捕集装置を排気管出口に簡単に着脱できる適当な接
続手段（例えばスチールバンドによる締付固定装置等）
を備えている。捕集装置の上記排気ガス通路１２内の前
記排気管接続部には、通路中心を通る金属棒ステー１５
が通路を横断して壁面に固定されており、ステー１５上
の通路中央部には旋回付加手段として金属製プロペラ１
６が回転自由に取付けられている。また排気ガス通路１
２の壁面は図のように排気ガス通路の排気ガス流れ方向
に対して一定の角度を持った多数の細管が放射状に配置
された構造になっており、本実施例では薄い金属製のハ
ニカム構造の厚板を、排気ガス通路まわりに巻き付け、
ハニカムを構成する細管の１端が排気ガス通路に、他端
が本体外周部で大気に開口するようにされており、ハニ
カム構造壁１７を保護するため両端部に金属製の外板１
８゜１９が設けられている。ここで、上記ハニカム構造
壁１７の各細管２０は煤の捕集面として機能するため、
工作性等で支障がない限り、できるだけ細い径のものを
使用して全体として捕集面積を大きくとることが望まし
い。

本発明に依る捕集装置は以下のように作動する。

エンジンが運転されると排気ガスは排気管を通り、その
出口に取着された捕集装置ｌｌ内に接続口１３を通り流
入する。捕集装置内では排気ガス流は排気ガス通路１２
内に設けられたプロペラ１６を通過し、プロペラ１６を
回転させるが、このとき排気ガスはプロペラ１６の回転
により円周方向の速度成分を与えられて図に示すように
旋回流となって捕集装置出口２３に進行する。排気ガス
中に含まれる煤は固体粒子であるため上記旋回流中で遠
心力を受は旋回流外側に向うため壁面に沿って流れる部
分に集まり壁面付近の排気ガス流の煤濃度は中央部に比
して高くなる。また、上記の排気ガス旋回流は旋回しな
がら捕集装置出口に向い、その大部分は捕集装置出口か
ら大気に放出されるが上記壁面付近の、煤を多く含む排
気ガスは遠心力により圧力が高くなっているため、ハニ
カム構造壁１７の細管２０を通り大気に放出される（図
中の矢印２１）、前述のようにハニカム構造壁１７の細
管２０は排気ガス流れ方向に傾斜させてあり、上記の半
径方向に進む排気ガス流が流入し易い構造になっている
。上述のように壁面付近の排気ガスは煤の濃度が高くな
っているため、上記半径方向の排気ガス流２１も高濃度
の煤粒子を含んでいるが排気ガス中の煤粒子はハニカム
構造壁１７の細管２０を通過する間に細管壁と接触して
細管壁に吸着されるなめ細管出口から大気に放出される
排気ガスはほとんど煤を含まない状態になっている。ま
た排気ガスのうち大部分は、細管２０を通らず捕集装置
出口から大気に放出されるがこの排気ガスの煤濃度は前
述の理由で、もとの排気ガスよりも相当低くなっている
。上述のように煤はハニカム構造壁内の細管の壁に付着
して行くが、この付着状況は外部から目視で確認できる
。

本発明による捕集装置は交換式であり再生を考えていな
いため、外部から細管壁への煤の付着状況を確認し、付
着量が多くなったところで本体１１全体をカートリッジ
式に交換することになる０本実施例では排気ガスの旋回
流付加手段として回転プロペラを用いているが、これは
排気ガス流量の広い範囲にわたり圧力損失を小さくする
ためである。従い運転中に排気ガス流量がそれ程変動し
ない定置型のディーゼルエンジンに使用する場合や捕集
装置の排気ガス通路１２が、充分に大きくとれる場合等
には第３図に示すように、回転プロペラ１６に代えて固
定式のらせん状デフレタク板２２を用いても同じ効果を
得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明の捕集装置は以下に記載する効果を奏する。まず
、第１に、カートリッジ交換式としたことにより、複雑
な再生装置が不要となり、簡単かつ安価な構造で効率が
良く既存のエンジンにも容易に取付可能である０次に、
捕集装置を通過する排気ガスの大部分は、前記ハニカム
構造壁の細管部を通過せず、排気ガス通路を通って大気
に放出されるため捕集装置での排気ガス圧力損失が少い
。

また、多量の煤が細管壁に付着した場合でも排気ガスの
大部分は影響を受けないため、従来のフィルタ方式のよ
うにエンジンの排気抵抗が増加してエンジン性能に影響
を与える危険がない。

更に、排気管出口に取付ける構造としたこと、及び煤の
捕集面を一端が大気に開放された細管としたことから捕
集装置の煤の捕集量を簡単に目視確認でき、適切な交換
時期を知ることができると共に取替作業も極めて容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による煤捕集装置の断面略示図、第２図
は従来技術によるフィルタ再生式の捕集装置の略示図、
第３図は本発明による煤捕集装置の別の実施例を示す断
面略示図である。 １１・・・捕集装置、　　　１２・・・排気ガス通路、
１３・・・接続部、　　　　１４・・・排気管、１５・
・・ステー、　　　　　１６・・・プロペラ、１７・・
・ハニカム構造壁、 １８　、１９・・・外板、　　　　２０・・・細管、２
１・・・半径方向排気ガス流、 ２２・・・らせん状デフレクタ、 ２３・・・捕集装置出口。 第１図 ソ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　ディーゼルエンジンの排気管出口に装着するカー
   トリッジ交換式煤捕集装置であって、一端を前記排気管
   出口に接続され他端が大気に開放された排気ガス流路形
   成部と、該排気ガス流路を通過する排気ガス流に旋回運
   動を生じせしめる旋回流付加手段と、前記排気ガス流路
   形成部周囲に設けられ、排気ガス旋回流中の粒子を付着
   捕集する捕集部とを具備し、上記流路形成部、旋回流付
   加手段、捕集部を１つのカートリッジ構造としたディー
   ゼルエンジン用カートリッジ交換式煤捕集装置。
2. ２．　前記旋回流付加手段は、前記排気ガス流路の排気
   ガス入口部に設けられた、排気ガス流により自由に回転
   されるプロペラであり前記捕集部は、１端が流路壁面に
   開口し、他端が大気に開放された多数の細管である特許
   請求の範囲第１項に記載のディーゼルエンジン用カート
   リッジ交換式煤捕集装置。
3. ３．　前記旋回付加手段は前記排気ガス流路の排気ガス
   入口部に設けられた、排気ガス流を偏向させるらせん状
   の固定式偏向板である特許請求の範囲第２項に記載のデ
   ィーゼルエンジン用カートリッジ交換式煤捕集装置。