JPH0730310U - 分離型逆洗式パティキュレート捕集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】捕集器表面積の増大により、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る。また捕集器
に流入する前に排ガス温度を低減できる。 【構成】上流側排気管１３の他端に膨張室１４ａを有す
る分配器１４を介して第１及び第２下流側排気管２１，
２２が接続され、第１及び第２下流側排気管の途中に設
けられた第１及び第２捕集器３１，３２に第１及び第２
フィルタ４１，４２が収容される。第１及び第２フィル
タより排ガス下流側の第１及び第２フィルタ室３１ａ，
３２ａに第１及び第２ノズル６１，６２が挿入され、第
１及び第２下流側排気管に第１及び第２下流側排気管を
開閉する第１及び第２シャットオフバルブ８１，８２が
設けられる。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ノズルから圧縮
エアを噴射する。

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。 本考案の分離型逆洗式パティキュレート捕集装置は、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２２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４２より排ガス下流側にそれぞれ挿入され第１フィルタ４１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８２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８２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ことを特徴 とする。 また、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を設けることもできる。

【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２ １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３１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４２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２ ２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１４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１４ｅ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３２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２４，２ ５にそれぞれ接続され、ロータリアクチュエータ２４，２５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２ ５が第１下流側排気管２１又は第２下流側排気管２２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２５内の圧縮エアが排出 され、ロータリアクチュエータ２４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７１、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１ １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４１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２ ２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１ ４ａに流入するとき及び捕集器３１，３２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３１ｂに落下し、パティキュレート中の煤は第１ヒータ５１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１１３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、更に第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。 また、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ることにより、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。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 (2)

【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。
2. 【請求項２】 上流側排気管(13,113)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,114a)を
   有する分配器(14,114)が設けられた請求項１記載の分離
   型逆洗式パティキュレート捕集装置。