JPH04116616U - 内燃機関の排気微粒子除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルタによって捕捉された微粒子を加熱に
よらずに容易に廃棄し、装置の簡素化およびコスト低減
を達成する。 【構成】 排気管２１の途中に、フィルタ２２を設け
る。フィルタ２２の下方に、逆洗ノズル２３による圧気
で払い落とされた排気微粒子を受ける粒子収集室２４を
設ける。粒子収集室２４の底部２５に、排気微粒子を一
端側２７に押圧するエアシリンダ２６を設ける。その一
端側２７に、圧縮された排気微粒子を収納する収納袋２
８を着脱自在に取り付ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、排気中に含まれる微粒子（パティキュレート）をフィルタによって 除去する内燃機関の排気微粒子除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排気中には、カーボンを主体と する可燃性の微粒子が多く残留している。近来にあっては、このような微粒子を 除去して排気を浄化すべく、フィルタ（ＤＰＦ；ディーゼル・パティキュレート ・フィルタ）を使用した微粒子除去装置が種々提案されている（例えば「ディー ゼルエンジン排ガス中の微粒子処理装置及びフィルタ体」，特開昭64-77715号公 報、他）。

【０００３】 図４に示すように、従来この種の排気微粒子除去装置は、排気管１の途中に設 けられたフィルタ２と、フィルタ２の下方に形成され、ヒータ３を有したヒータ 室４と、フィルタ２により捕集された微粒子を払い落として再生するための逆洗 ノズル５とにより主として構成されている。ヒータ室４は、フィルタ２から落下 した微粒子を、ヒータ３が設けられている底部に集めるために、適宜下窄まりに 形成され、その斜面部には、ヒータ３側に燃焼エアを供給するための燃焼エア供 給口６が設けられている。

【０００４】 従って、フィルタ２によって微粒子が除去された清浄な排ガスＧは、下流側の 排気管７を通って排出されると共に、フィルタ２に付着していた微粒子は、逆洗 ノズル５から発射されるパルス状の圧気によってヒータ室４へと落下し、ヒータ ３の熱によって燃焼されることになる。また燃焼後のアッシュＡは、バイパス通 路８を経由して排気管７に戻され、排気と共に排出される。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 ところで上記従来の排気微粒子除去装置にあっては、ヒータ３を含む加熱機構 や燃焼エアを供給するためのエア供給機構などが必要で、装置の複雑化とコスト アップを招くこととなっていた。また微粒子が燃焼状態にあるとき、エンジンを 停止しても燃焼が続き、不完全燃焼となって有毒なガスが発生してしまう。

【０００６】 一方図５に示すように、微粒子を燃焼させずに廃棄するようにした除去装置も ある。この構成では、排気管１１の途中にサイクロン１２を設けて、内燃機関１ ３からの排気に含まれている微粒子を旋回させることで分離させ、その下端部に 設けた貯蔵室１４内に落下させるようになっている。この貯蔵室１４に堆積した 微粒子は、定期的に抜取栓１５から抜き取られる。従って、微粒子を燃焼させる ことによる上記課題は生じないことになる。

【０００７】 しかしながらこの構成では、フィルタ２に比べて微粒子の捕捉機能に信頼性が 欠けると共に、微粒子の比重が小さいために貯蔵室１４が満杯になるのがはやく 、抜き取りの頻度が大となる難点がある。

【０００８】 そこで本考案は、上記事情に鑑み、フィルタによる微粒子の捕捉ができ、しか もその微粒子を加熱によらず容易な廃棄ができる排気微粒子除去装置を提供すべ く創案されたものである。

【０００９】 なお本考案に対比すべき技術として、「内燃機関の排気微粒子浄化装置」（特 開昭55-153812 号公報）がある。この提案は、前記図５に示した装置を改良した もので、サイクロンの下端部にシリンダを設けて、微粒子を燃料タンクに圧送し 、燃料中に溶解させることで、抜き取りの繁雑さを解消しようとするものである 。ただしこの構成ではサイクロンの下端部と燃料タンクとが圧送パイプで直結さ れることになるので、燃料タンクの安全性或いは燃料供給系への悪影響が懸念さ れる。本考案は、この様な懸念なく微粒子除去を行うものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 本考案は、排気系に介設されたフィルタの下方に、逆洗エアにより払い落とさ れた排気微粒子を受ける粒子収集室を設け、この粒子収集室の底部に排気微粒子 を一端側に押圧する押圧手段を設けると共に、その一端側に、圧縮された排気微 粒子を収納する収納袋を着脱自在に取り付けたものである。

【００１１】

【作用】

上記構成によって、粒子収集室はフィルタによって捕捉された排気微粒子を底 部に集める。押圧手段は、この微粒子を圧縮しつつ収納袋に入れ、満杯になった 時点でその収納袋を粒子収集室から離脱させて廃棄する。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面に従って説明する。

【００１３】 図１は、本考案に係わる内燃機関の排気微粒子除去装置の一実施例を示したも のである。

【００１４】 この装置は、排気系たる排気管２１の途中に設けられたフィルタ２２と、フィ ルタ２２の下流側に設けられた逆洗ノズル２３と、フィルタ２２の下方に設けら れた粒子収集室２４と、粒子収集室２４の底部２５に設けられた押圧手段たるエ アシリンダ２６と、底部２５の一端側２７に設けられた収納袋２８とにより主と して構成されている。

【００１５】 排気管２１のうちフィルタ２２を内設する部分は、適宜屈折され、断面長方形 状を呈するフィルタ２２の上部２９が上流側（エンジン側）に、一方の側部３０ が下流側に面するように形成されている。フィルタ２２は多孔質のセラミックス などで成形され、排気が通過する間にその中に含まれている微粒子を捕捉するよ うになっており、その角部及び他方の側部３１に設けられたシール部材３２を介 して、排気管２１の内壁に取り付けられている。

【００１６】 逆洗ノズル２３は、その先端がフィルタ２２の側部３０に対向するように排気 管２１の中に挿入され、パルス状の圧気を発射するようになっている。また逆洗 ノズル２３の基端側は、圧気供給源たるエアポンプ３３に接続され、そのエアパ イプ３４の途中には、エア流路を開閉するための第一バルブ３５が設けられてい る。なお逆洗ノズル２３の下流側には排気シャッタ３６が設けられ、エアシリン ダ３７及びリンク３８の作動によって、排気管２１の下流側を閉塞できるように なっている。このエアシリンダ３７は、逆洗ノズル２３と同様にエアパイプ３８ 及び第二バルブ３９を介してエアポンプ３３に接続されている。

【００１７】 粒子収集室２４は、フィルタ２２の下面の位置から下窄まりに形成され、逆洗 エアによりフィルタ２２から払い落とされた排気微粒子を受けて、その底部２５ に集めるようになっている。

【００１８】 エアシリンダ２６は、シリンダ本体４０が底部２５の他端側４１外方に位置さ れ、本体４０から出没するロッド４２が、粒子収集室２４内に挿入されるように 形成されている。また本体４０は、エアパイプ４３及び第三バルブ４４を介して エアポンプ３３に連結されており、エアポンプ３３から圧気が供給されたときに 、ロッド４２が伸びて、底部２５に沿って他端側４１から一端側２７へと移動す るようになっている。また底部２５は、ロッド４２の先端に取り付けられたピス トン４５に相応した断面で形成されており、一端側２７は微粒子の出口４６とな るように開口されている。

【００１９】 収納袋２８は、可撓性のある材質で成形され、窄められた口部４７が底部２５ の出口４６に着脱自在に嵌め込まれている。すなわち、ロッド４２の移動によっ てピストン４５で圧縮された排気微粒子を、その中に収納するようになっている 。そして本実施例にあっては、収納袋２８は底部２５に取り付けられたケース４ ８に保持されていると共に、そのケース４８の微粒子出口４６と反対側の位置に 、収納袋２８の満杯を検知するためのスイッチ４９が設けられている。このスイ ッチ４９は、警報ランプ５０を点滅させるものであり、カバ５１を介して収納袋 ２８が膨出するときの端部５２に接することで、ONとなるように形成されている 。またカバ５１とケース４８との間には、カバ５１を収納袋２８側に付勢するス プリング５３が設けられている。従って、収納袋２８が満杯になって膨らみ、カ バ５０を押すと、スイッチ４９がバッテリ５４と警報ランプ５０とを結線するこ とで、警報ランプ５０を点灯させ、運転者などに収納袋２８の交換を促すもので ある。

【００２０】 このほか本実施例にあっては、各バルブ３５，３９，４４を所定のタイミング で動作させるためのシーケンシャルタイマ５５が設けられている。図２に示すよ うに、その設定制御内容は、エンジンの運転が開始された後、各バルブ３５， ６９，４４が閉の状態で、フィルタ２２に微粒子がたまるまでの時間ｔ₁ だけ待 機し、続いて第二バルブ３９を開にさせてから所定時間ｔ₂ 経過した後に、第 一バルブ３５を所定時間ｔ₃ だけ開とすることで、逆洗ノズル２３及び排気シャ ッタ３６を作動させ、次に各バルブ３５，３９，４４を閉にして微粒子が底部 ２５に落下するまで所定時間ｔ₅ だけ待機させてから、第三バルブ４４を所定 のインターバルｔ₆ ，ｔ₇ で開閉させて、エアシリンダ２６を作動させるように なっている。そしてエアシリンダ２６を所定の回数だけ作動させた後は、〜 を繰り返すようにプログラムされている。

【００２１】 次に実施例の作用を説明する。

【００２２】 図３に示すように、エンジンが始動され、排気が排気管２１の中を通って排出 される過程で、フィルタ２２が排気中の微粒子を捕捉し、清浄な排気として下流 側に通過させる（ST 1）。

【００２３】 そしてフィルタ２２中に微粒子がある程度たまって目詰まりの状態になると（ ST 2）、逆洗ノズル２３を作動させて、その圧気によりフィルタ２２にたまった 微粒子を払い落とす（ST 3）。この工程（ST 2〜 3）は、自動的に為される。す なわち、第二バルブ３９が開になり、エアシリンダ３７が排気シャッタ３６を作 動させることで、フィルタ２２の下流側を閉塞すると共に、第一バルブ３５が開 となり、逆洗ノズル２３にエアポンプ３３からの圧気を通す。これで微粒子は、 粒子収集室２４の底部２５に集められる。

【００２４】 逆洗ノズル２３の作動から、微粒子が完全に落ち切るまで所定時間ｔ₅ をおい た後、第三バルブ４４が開になることでエアシリンダ２６のロッド４２が進出し て、底部２５に集められた微粒子を圧縮する。そしてこの圧縮された微粒子は、 収納袋に入れられる（ST 4）。ロッド４２の往復移動は、数次に亘って行われ、 底部２５の微粒子をさらう。

【００２５】 以上の微粒子圧縮までの工程（ST 1〜 4）は、収納袋が満杯になるまで繰り返 し行われ、収納袋が満杯になって収納できない状態になると（ST 5）、収納袋の 交換を行う。すなわち、満杯になった収納袋２８は、スイッチ４９を押し、警報 ランプ５０を点灯させる。この点灯により、運転者は、満杯になった収納袋２８ を粒子収集室２４から取り外し、代わりの新規な収納袋を取り付けて、微粒子を 圧縮・収納できる状態とする（ST 6）。

【００２６】 このように、排気管２１の途中にフィルタ２２を設け、その下方に逆洗エアに より払い落とされた排気微粒子を受ける粒子収集室２４を設け、その底部２５に エアシリンダ２６を設けると共に、このエアシリンダ２６で圧縮された排気微粒 子を収納する収納袋２８を着脱自在に取り付けたので、フィルタ２２による微粒 子の捕捉がなされることで所望の排気浄化を行い得ると共に、その微粒子を加熱 によらずに安全に廃棄でき、装置の簡素化およびコスト低減が達成される。

【００２７】 そして微粒子を圧縮して収納袋２８に入れるようにしたので、収納袋２８の取 替え頻度は極めて少なくなり、手間がかからず容易な廃棄作業とすることができ る。

【００２８】 また圧縮のための機構としてエアシリンダ２６を使用したことで、逆洗エアの ために既に搭載されているエア供給源（エアポンプ）を利用でき、より簡単な構 成にすることができる。

【００２９】 さらに本実施例にあっては、シーケンシャルタイマ５５により微粒子の払い落 としと圧縮・収納とを連動させ、収納袋２８の状態も警報ランプ５０の点滅で知 らせるようにしたので、微粒子を廃棄するまでの一連の作業を自動的に、しかも 確実に行うことができる。

【００３０】

【考案の効果】

以上要するに本考案によれば、次のような優れた効果を発揮する。

【００３１】 排気系に介設されたフィルタの下方に、逆洗エアにより払い落とされた排気微 粒子を受ける粒子収集室を設け、その底部に排気微粒子を一端側に押圧する押圧 手段を設けると共に、その一端側に、圧縮された排気微粒子を収納する収納袋を 着脱自在に取り付けたので、フィルタにより捕捉した微粒子を加熱によらずに安 全且つ容易に廃棄でき、装置の簡素化およびコスト低減が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる内燃機関の排気微粒子除去装置
の一実施例を示した側断面図である。

【図２】図１のシーケンシャルタイマの機能を説明する
ためのタイミングチャートである。

【図３】図１の作用を説明するためのフローチャートで
ある。

【図４】従来の内燃機関の排気微粒子除去装置を示した
側断面図である。

【図５】従来の他の内燃機関の排気微粒子除去装置を示
した側断面図である。

【符号の説明】

２１ 排気管（排気系） ２２ フィルタ ２３ 逆洗ノズル ２４ 粒子収集室 ２５ 底部 ２６ エアシリンダ（押圧手段） ２７ 一端側 ２８ 収納袋

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気系に介設されたフィルタの下方に、
   逆洗エアにより払い落とされた排気微粒子を受ける粒子
   収集室を設け、該粒子収集室の底部に上記排気微粒子を
   一端側に押圧する押圧手段を設けると共に、上記一端側
   に、圧縮された上記排気微粒子を収納する収納袋を着脱
   自在に取り付けたことを特徴とする内燃機関の排気微粒
   子除去装置。