JPH0988550A - 内燃機関用フィルタ再生装置 - Google Patents

内燃機関用フィルタ再生装置

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JPH0988550A
JPH0988550A JP7238111A JP23811195A JPH0988550A JP H0988550 A JPH0988550 A JP H0988550A JP 7238111 A JP7238111 A JP 7238111A JP 23811195 A JP23811195 A JP 23811195A JP H0988550 A JPH0988550 A JP H0988550A
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combustion engine
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exhaust
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統雄 垰
Masao Noguchi
正夫 野口
Tomotaka Nobue
等隆 信江
Nobuhiko Fujiwara
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    • F01N3/028Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関用フィルタ再生装置をフォークリフ
トに実装するための実用構成を、メンテナンス性も含め
て提供することを目的とする。 【構成】 内燃機関1の排気管2を接続する排気入口管
3を有する加熱空間4、フィルタ5、環状導波管11と
を備えた再生管体部と、マイクロ波発生手段31、駆動
電源33、直線状導波管32とを備えた再生電源部とか
らなり、これらは両導波管11、32の連結面11a、
32aにて接続して再生装置を構成するとともに、再生
装置は、フォークリフトの運転席側後方に排気ガスの通
流方向を垂直方向にして装備してある。したがって、こ
の再生装置は、新しく生産されるフォークリフトには無
論、既販車にも即時に搭載することができ、しかもフィ
ルタ5を積み上げて組み立てられる形態となり、フィル
タ交換等のメンテナンス作業を容易に行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジン
(内燃機関)が排出する排気ガス中に含まれるパティキ
ュレート(粒子状物質)を捕集するフィルタの捕集性能
を永続するために、フィルタに捕集されたパティキュレ
ートを加熱燃焼させて除去し、フィルタの捕集性能を再
生する内燃機関用フィルタ再生装置に関するものであ
り、さらに詳細に言えば、再生装置をフォークリフトに
実装する構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジ
ンに比べて高い燃焼効率であり耐久性に優れる特徴があ
る一方で、大気汚染物質を多く排出する欠点を有してい
る。ディーゼルエンジンが排出する排気ガスの中には窒
素酸化物とともに、パティキュレートが含まれており、
排気ガス規制の強化が進められている。パティキュレー
トは、主にSOF(Soluble Organic Fraction)、煤、硫
黄化合物の3種類からなり、このパティキュレートを排
気系で処理する方法として、フィルタを用いてパティキ
ュレートを捕集する方式が、またフィルタの捕集性能を
再生する方法として、フィルタ内でパティキュレートを
燃焼除去する方式が主流となっている。
【0003】パティキュレートは、600℃程度から燃
焼することが知られており、パティキュレートを、この
高温度域に昇温するためのエネルギー発生手段として、
マイクロ波加熱方式などが考えられている。
【0004】パティキュレートが強く誘電加熱される領
域は、フィルタの排気ガス流入側であるが、フィルタ内
部の温度に対してフィルタ端面近傍の空気は加熱されに
くいので、排気ガス流入側のフィルタ端面およびその近
傍に堆積したパティキュレートは、燃焼状態に移行可能
な温度帯まで昇温することが困難である。このことは、
フィルタの排気ガス流入側に堆積したパティキュレート
の燃焼除去が困難であることを示唆し、これによりフィ
ルタの排気ガス上流側にはパティキュレートの堆積が積
算されるので、目詰まりを生じることになり、排気ガス
の通流が阻害されてエンジンの動作異常を来たす恐れが
ある。
【0005】このため、フィルタに捕集されたパティキ
ュレートを、マイクロ波加熱方式で排気ガス通流方向と
は逆方向より燃焼除去する再生装置が公知になってきて
いる。
【0006】上記再生装置としては、例えば特開平4−
353207号公報があり、図6はそこに開示されてい
る装置である。図6において、101は加熱空間、10
2はフィルタ、103はマイクロ波発生手段、104は
気体供給手段である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例における再生装置は、捕集・再生における動作および
構成手段が主であり、実用化のため、上記再生装置をフ
ォークリフト等に実装する手段についての開示は皆無で
あった。
【0008】本発明は上記従来例、すなわちフィルタに
捕集されたパティキュレートを、排気ガス通流方向とは
逆方向より燃焼除去する再生装置に加え、この再生装置
をフォークリフトに実装するための実用構成を、メンテ
ナンス性も含めて提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の内燃機関用フィルタ再生装置は、下記の構成
とした。
【0010】すなわち、内燃機関の排気管を接続する排
気入口管を有する加熱空間と、前記加熱空間に連結され
パティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタ
に連結された環状導波管とを備えた再生管体部と、前記
再生管体部に給電するマイクロ波を発生するマイクロ波
発生手段と、前記マイクロ波発生手段の駆動電源と、マ
イクロ波を伝送する直線状導波管とを備えた再生電源部
とからなり、前記再生管体部と再生電源部とは、前記環
状導波管と直線状導波管とを連結面で接続して再生装置
を構成するとともに、前記再生装置は、フォークリフト
の運転席側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして
装備する構成とした。
【0011】また、再生装置は、後面的にフォークリフ
トの上方ヘッドガードを支持するリフト側柱から運転席
までの上方空間に位置する構成とした。
【0012】また、再生装置は、平面的にフォークリフ
トのヘッドガードの外に位置する構成とした。
【0013】また、再生管体部に接続する排気管は、一
部に伸縮部材を有する構成とした。また、リフト側柱に
固定され再生管体部を支持する側柱取付部材は、再生管
体部のスライド手段を備える構成とした。
【0014】また、再生管体部の出口に接続する排気ト
ップは、エルボ部を有する構成とした。
【0015】さらに、排気トップのエルボ部は、複数の
蛇腹加工を有する構成としている。
【0016】
【作用】本発明は、上記した構成によって下記の作用を
有する。
【0017】すなわち、本発明の内燃機関用フィルタ再
生装置は、再生管体部と再生電源部とからなり、両再生
部は、両導波管を連結面に接続して一連の再生装置を構
成するとともに、上記再生装置は、フォークリフトの運
転席側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備
することにより、この再生装置は、新しく生産されるフ
ォークリフトには無論、既販車にもその側柱やリフト天
柱等を利用して取り付けることができるようになり、し
かもフィルタを積み上げて組み立てられる形態ともな
る。
【0018】また、再生装置は、車両後方から見てフォ
ークリフトの上方ヘッドガードを支持するリフト側柱か
ら運転席までの上方空間に配置することにより、運転席
の右側後方の視界を妨げることもないものとなる。
【0019】また、再生装置は、平面的にフォークリフ
トのヘッドガードの外に配置することにより、運転席と
高温になる再生管体部間の距離を確保することができ
る。
【0020】また、再生管体部に接続する排気管は、一
部に伸縮部材を構成することにより、内燃機関の振動吸
収が図れるとともに、排気管の上下伸縮が自在となる。
【0021】また、リフト側柱に固定され再生管体部を
支持する側柱取付部材は、再生管体部のスライド手段を
備えることにより、排気管の伸縮に合わせて加熱空間部
をスライドすることができる。
【0022】また、再生管体部の出口に接続する排気ト
ップは、エルボ部を構成することにより、異物の落下、
侵入を防止する向きとすることができる。
【0023】さらに、排気トップのエルボ部は、複数の
蛇腹加工を形成することにより、エルボ方向を自在に変
えることが可能となる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。
【0025】図1から図4において、1は内燃機関(デ
ィーゼルエンジン)、2は前記内燃機関1の排気ガスを
排出する排気管で、一部に伸縮部材2aを構成してい
る。
【0026】まず再生管体部であるが、3は前記排気管
2を接続する排気入口管で、もう一方は加熱空間4に連
結されている。5は排気ガスが通過する間に排気ガス中
に含まれるパティキュレートを捕集するハニカム構造か
らなるフィルタで、外周に排気ガスの大気排出を抑制す
る断熱材6と管壁7、およびこの管壁7の外周上下を支
持する上流・下流壁8、9とからなり、前記加熱空間4
とは排気ガスの大気排出を抑制するガスケット10を介
してこの上流壁8で着脱自在に連結されている。
【0027】11は環状導波管で、中央付近に二箇所の
給電孔12、13が形成され、同じくガスケットを介し
て前記下流壁9と着脱自在に連結されている。
【0028】14は前記環状導波管11のもう一方に接
続された排気出口管で、出口を大気に開放する排気トッ
プ14aと、その途中に前記フィルタ5へのそれぞれ酸素
を含む気体の通流を制御する第一のバルブ15と通流穴
16を開閉する第二のバルブ17を配設している。
【0029】18、19はパンチング穴構成あるいはハ
ニカム構成などからなるマイクロ波遮蔽手段で、マイク
ロ波を実質的に閉じ込める空間を限定するものである。
【0030】20は前記排気入口管3から分岐させた分
岐経路管であり、フィルタ再生時にフィルタ5に通流さ
せた気体の通路となるもので、その出口を前記第二のバ
ルブ17で開閉する通流穴16を介して前記排気出口管
14に合流させている。また、この分岐経路管20は、
前記排気入口管3、加熱空間4間を連結する入口分岐管
21と、前記上流壁8、下流壁9間を連結するフィルタ
分岐管22と、前記環状導波管11連結面、第二のバル
ブ17間を連結する出口分岐管23とからなり、それぞ
れ前記二枚のガスケットを介して連結され、一連の分岐
経路管20を形成している。
【0031】24は前記排気入口管3に配設された温度
検出手段、25は前記フィルタ5の排気ガス非通流空間
に配設されたマイクロ波検出手段、26、27はそれぞ
れ前記加熱空間4外周面と環状導波管11外周面に接続
された管体取付部材で、複数の連結部材(例えば、溶接
ボルト)28を有している。以上を総称して再生管体部
と呼ぶ。
【0032】次に再生電源部であるが、31はパティキ
ュレートを誘電加熱するために前記加熱空間4に給電す
るマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段、32はマ
イクロ波発生手段31の発生するマイクロ波を加熱空間
4に伝送する直線状導波管、33は前記マイクロ波発生
手段31の駆動電源で、電線ケーブル34により商用電
源から駆動電力が供給される。
【0033】35は前記加熱空間4に供給する酸素を含
む気体を発生する気体供給手段(図中A/Pと記す)、
36はその気体を搬送するチューブで、前記排気出口管
14の第一のバルブ15の配設位置より加熱空間4側に
連結される。また、37は前記第一・第二のバルブ1
5、17の駆動手段である駆動用モータ(図中Mvと記
す)で、その駆動部は、連動構成とした両バルブ15、
17の駆動部とワイヤー38により連結される。
【0034】39は電子制御ユニット(図中ECUと記
す)である制御手段で、前記温度検出手段24により、
内燃機関1の動作時には排気ガス温度を、フィルタ5の
再生実行時にはフィルタ5を通流した気体温度を検出
し、また前記マイクロ波検出手段25により、マイクロ
波発生手段31の動作時には配設空間近傍に存在するマ
イクロ波量を検出し、それぞれ検出信号として、この制
御手段39に入力させている。
【0035】また制御手段39は、予め規定した捕集量
判定マップを有し、フィルタ5の捕集性能を再生するこ
とを許可する捕集量の下限値と上限値とを予め記憶して
いる。
【0036】内燃機関1の動作中に周期的に前記マイク
ロ波発生手段31を動作させて、前記マイクロ波検出手
段25が検出するマイクロ波量と、その検出時点での内
燃機関1の動作時間の積算値とを前記捕集量マップに照
合させて現在の捕集量を判定する。この現在捕集量がフ
ィルタ5の再生実行を許可する捕集量範囲にある時に、
制御手段39がマイクロ波発生手段31、気体供給手段
35、駆動用モータ37の動作制御を行うものである。
【0037】40はこれら電源部材を収容した電源ボッ
クスで、この電源ボックス40の側面に前記直線状導波
管32を突出させている。また天面には天吊り部材41
を有している。以上を総称して再生電源部と呼ぶ。
【0038】前記した再生管体部と再生電源部は、排気
ガスの通流方向を垂直方向にして、前記両導波管11、
32の連結面11a、32aにて接続し、一連の再生装
置を構成するものである。
【0039】そして前記マイクロ波発生手段31で発生
したマイクロ波は、両導波管32、11および二箇所の
給電孔12、13を経て前記加熱空間4に給電される。
【0040】また、フィルタ5にパティキュレートを捕
集する期間、すなわち内燃機関1の動作時には、第一の
バルブ15は通流状態に、第二のバルブ17は遮断状態
に制御され、排気ガスをフィルタ5に通流させる。
【0041】さらに、フィルタ5を再生実行する期間、
すなわち内燃機関1の非動作時には、第一のバルブ15
は遮断状態に、第二のバルブ17は通流状態に制御さ
れ、マイクロ波発生手段31によりパティキュレートの
温度上昇後、気体供給手段35を動作させ、パティキュ
レートの燃焼を促進させる気体をフィルタ5に通流させ
るとともに、パティキュレートを燃焼除去し、その排気
ガスは分岐経路管20、通流穴16、排気トップ14a
を経て大気に排出されるものである。
【0042】次にこの再生装置をフォークリフトに実装
する構成について説明する。前記再生管体部は、前記管
体取付部材26、27に設けた複数の連結部材28を、
フォークリフトの上方ヘッドガード51を支持する運転
席側後方のリフト側柱52に固定された側柱取付部材2
9に備えた再生管体部のスライド手段30(例えば、ス
リット穴)を介して、ナット等の連結手段28aにより固
定される。また前記再生電源部は、同様に前記電源ボッ
クス40の天面に設けた天吊り部材41を、ヘッドガー
ド51を構成するリフト天柱53に固定された天柱取付
部材42に固定され、この再生装置は、フォークリフト
の運転席側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして
装備するものである。
【0043】なお、54はエンジン等のメンテナンス
時、後方回動させるエンジンカバーを示し、55は前記
エンジンカバー54の上方に位置する運転席を示すもの
である。
【0044】図2から明かなようにこの再生装置は、車
両後方から見てフォークリフトの上方ヘッドガード51
を支持するリフト側柱52から運転席55までの上方空
間に位置するように構成されている。
【0045】また、図3から明かなようにこの再生装置
は、平面的にはフォークリフトのヘッドガード51の外
に位置するように構成されている。
【0046】上記構成において、再生装置は内燃機関1
の排気管2を接続する排気入口管3を有する加熱空間4
と、加熱空間4に連結されパティキュレートを捕集する
フィルタ5と、フィルタ5に連結された環状導波管11
とを備えた再生管体部と、前記再生管体部に給電するマ
イクロ波を発生するマイクロ波発生手段31と、マイク
ロ波発生手段31の駆動電源33と、マイクロ波を伝送
する直線状導波管32とを備えた再生電源部とからな
り、前記再生管体部と再生電源部とは、前記環状導波管
11と直線状導波管32とを連結面11a、32aで接
続して再生装置を構成している。そして、前記再生装置
は、フォークリフトの運転席55側後方に排気ガスの通
流方向を垂直方向にして装備できるようにしてある。し
たがってこの再生装置は、新しく生産されるフォークリ
フトには無論、既販車にもその側柱52やリフト天柱5
3を利用して即時に搭載することができ、しかもフィル
タ5を積み上げて組み立てられる形態となっているか
ら、フィルタ5交換等のメンテナンス作業が一人でも可
能かつ容易なものとなる。
【0047】また、再生装置は、車両後方から見てフォ
ークリフトの上方ヘッドガード51を支持するリフト側
柱52から運転席55までの上方空間に位置するように
構成してあるから、運転席55の右側後方の視界が再生
装置により妨げられることがなく十分に確保することが
できる。なお、運転席の左側後方は、再生装置がリフト
側柱52の外に突出していないので、わずかにリフト側
柱52の外に目をやれば容易に確認することができる。
【0048】また、再生装置は、平面的にフォークリフ
トのヘッドガード51の外に位置するように構成してあ
り、よって運転席55と高温になる再生管体部間の距離
を確保することができる。
【0049】また、再生管体部の排気入口管3に接続す
る排気管2は、一部に伸縮部材2aを構成してあるか
ら、内燃機関1の振動吸収が図れるとともに、排気管2
の上下伸縮が自在となり、排気入口管3へ接続時の寸法
変位を吸収することができる。
【0050】また、リフト側柱52に固定され再生管体
部を支持する側柱取付部材29には、再生管体部のスラ
イド手段30を設けてあるから、図4に示すように、フ
ィルタ5と環状導波管11の連結を解いた後、連結手段
28aを緩めるだけで、排気管2の伸縮に合わせて加熱空
間4部をスライドすることができ、フィルタ5交換時等
の脱着時の位置規制が図れ、加熱空間4部の振れもな
く、さらに作業が容易なものとなる。
【0051】次に本発明の他の実施例を図5を用いて説
明する。図5において、上記実施例と相違する点は、再
生管体部の出口に接続する排気トップ14aにエルボ部
14bを設けたことにあり、同図に示すように出口側を
下向きに構成している。
【0052】また、前記排気トップ14aに設けたエル
ボ部14bには、複数の蛇腹加工14cを有する構成と
している。
【0053】上記した排気トップ14a構成において、
エルボ部14bを構成することにより、排気トップ内へ
の異物の落下、侵入を防止することができ、その結果第
一のバルブ15他への噛み込み等による誤作動を防止す
ることができる。
【0054】また、前記エルボ部14bに、複数の蛇腹
加工14cを形成することにより、エルボの出口方向を
自在に変えることができ、特に工場内の作業環境に即し
た方向に排気ガスを排出することが可能となる。
【0055】なお、本発明はエネルギー発生手段として
マイクロ波加熱方式を、また排気ガス通流方向とは逆方
向より燃焼再生する構成において説明したが、これに限
らず、再生管体部と再生電源部の両再生部を有する再生
装置であれば、同様の効果を得ることは明確である。
【0056】
【発明の効果】以上本発明の内燃機関用フィルタ再生装
置によれば、次の効果が得られる。
【0057】(1)内燃機関の排気管を接続する排気入
口管を有する加熱空間と、加熱空間に連結されパティキ
ュレートを捕集するフィルタと、フィルタに連結された
環状導波管とを備えた再生管体部と、前記再生管体部に
給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、
マイクロ波発生手段の駆動電源と、マイクロ波を伝送す
る直線状導波管とを備えた再生電源部とからなり、前記
再生管体部と再生電源部とは、前記環状導波管と直線状
導波管とを連結面で接続して再生装置を構成するととも
に、前記再生装置は、フォークリフトの運転席側後方に
排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備しているの
で、この再生装置は、新しく生産されるフォークリフト
には無論、既販車にも即時に搭載することができ、しか
もフィルタを積み上げて組み立てられる形態となり、フ
ィルタ交換等のメンテナンス作業が一人でも可能かつ容
易なものとなる。
【0058】(2)再生装置は、車両後方から見てフォ
ークリフトの上方ヘッドガードを支持するリフト側柱か
ら運転席までの上方空間に位置するように構成してある
から、運転席の右側後方の視界が再生装置により妨げら
れることがなく十分に確保することができる。
【0059】(3)再生装置は、平面的にフォークリフ
トのヘッドガードの外に位置するように構成してあるか
ら、運転席と高温になる再生管体部間の距離を確保する
ことができる。
【0060】(4)再生管体部の排気入口管に接続する
排気管は、一部に伸縮部材を構成してあるから、内燃機
関の振動吸収が図れるとともに、排気管の上下伸縮が自
在となり、排気入口管へ接続時の寸法変位を吸収するこ
とができる。
【0061】(5)リフト側柱に固定され再生管体部を
支持する側柱取付部材は、再生管体部のスライド手段を
備えているから、排気管の伸縮に合わせて加熱空間部を
スライドさせることができ、フィルタ交換時等の脱着時
の位置規制が図れ、加熱空間部の振れもなく、さらに作
業が容易なものとなる。
【0062】(6)再生管体部の出口に接続する排気ト
ップに、エルボ部を構成してあるから、排気トップ内へ
の異物の落下、侵入を防止することができ、その結果第
一のバルブ他への噛み込み等による誤作動を防止するこ
とができる。
【0063】(7)排気トップのエルボ部に、複数の蛇
腹加工を形成してあるから、エルボの出口方向を自在に
変えることができ、特に工場内の作業環境に即した方向
に排気ガスを排出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ
再生装置のフィルタ再生時の動作状態を示す構成図
【図2】同内燃機関用フィルタ再生装置のフォークリフ
ト取付状態を示す構成図
【図3】図2のA−A線断面図
【図4】同内燃機関用フィルタ再生装置の加熱空間部を
スライドした時の構成図
【図5】本発明の他の実施例における内燃機関用フィル
タ再生装置の構成図
【図6】従来の内燃機関用フィルタ再生装置を示す構成
【符号の説明】
1 内燃機関 2 排気管 2a 伸縮部材 3 排気入口管 4 加熱空間 5 フィルタ 11 環状導波管 11a 連結面 14a 排気トップ 14b エルボ部 14c 蛇腹加工 26 管体取付部材 27 管体取付部材 29 側柱取付部材 30 スライド手段 31 マイクロ波発生手段 32 直線状導波管 32a 連結面 33 駆動電源 51 ヘッドガード 52 リフト側柱 55 運転席
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 19/12 ZAB B01J 19/12 ZABA (72)発明者 藤原 宣彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気管を接続する排気入口管を
    有する加熱空間と、前記加熱空間に連結されパティキュ
    レートを捕集するフィルタと、前記フィルタに連結され
    た環状導波管とを備えた再生管体部と、前記再生管体部
    に給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段
    と、前記マイクロ波発生手段の駆動電源と、マイクロ波
    を伝送する直線状導波管とを備えた再生電源部とからな
    り、前記再生管体部と再生電源部とは、前記環状導波管
    と直線状導波管とを連結面で接続して再生装置を構成す
    るとともに、前記再生装置は、フォークリフトの運転席
    側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備して
    なる内燃機関用フィルタ再生装置。
  2. 【請求項2】再生装置は、フォークリフトの上方ヘッド
    ガードを支持するリフト側柱から運転席までの上方空間
    に位置する構成とした請求項1記載の内燃機関用フィル
    タ再生装置。
  3. 【請求項3】再生装置は、平面的にフォークリフトのヘ
    ッドガード外に位置する構成とした請求項1または2記
    載の内燃機関用フィルタ再生装置。
  4. 【請求項4】再生管体部に接続する排気管は、一部に伸
    縮部材を構成してなる請求項1、2または3記載の内燃
    機関用フィルタ再生装置。
  5. 【請求項5】リフト側柱に固定され再生管体部を支持す
    る側柱取付部材は、再生管体部のスライド手段を備えて
    なる請求項1から4のいずれか1項に記載の内燃機関用
    フィルタ再生装置。
  6. 【請求項6】再生管体部の出口に接続する排気トップ
    は、エルボ部を構成してなる請求項1記載の内燃機関用
    フィルタ再生装置。
  7. 【請求項7】排気トップのエルボ部は、複数の蛇腹加工
    を形成してなる請求項6記載の内燃機関用フィルタ再生
    装置。
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