JPS6140410A

JPS6140410A - サイレンサ−清浄装置

Info

Publication number: JPS6140410A
Application number: JP12702785A
Authority: JP
Inventors: ルイージ　カルボニ
Original assignee: PIEERU ANTONIO KOONAGURIA
Current assignee: PIEERU ANTONIO KOONAGURIA
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1986-02-26
Also published as: IT1179718B; IT8467597A0; EP0166480B1; EP0166480A1; IT8467597A1; DE3567936D1

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〕本発明は排気ガスサイレンサー清浄装置に関し、特に、
消音作用の他に、一定のスムースな空気流を確実とし、
非燃焼ガスを完全燃焼させるため′に排気ガスを後段燃
焼させ、最終的に、有害吻賞を除去するよう触媒作用が
施こされる内海機閃のサイレンサー清浄装置に関する。

〔背景技術とその問題点〕

燃料燃焼、特に内Ｐｉ機関におけるＰ：焼に起因した大
気汚染は、炭化水素の通常燃焼によって生ずるガス、即
ち二酸化炭素、無害ガスおよび°藩尭気によって発生し
ないことがよく知られている。汚染は、非燃焼ガス即ち
炭化水素、−酸化炭素や、燃焼不純物、特に硫黄化合物
、および有害な酸化窒素が混入した副次的な化学反応作
用による生成物に起因するものである。このため、前記
した汚染生成物を除去することのできる注目すべき排気
ガス？＾゛浄装置が案出されている。これは、発明者自
身の以前の研究から始めて、装置に２つの作用である後
段燃焼と触媒作用を結合させ、それと同時にサイレンサ
ーおよび？ｉ？浄装置として’ａ　！：’ａさせ、更に
流出するガスからは付加的な１１Ｌ進力を得ることがで
さるという重大なる成果が達成されている。

にもかかわらず、この装置は解決するにさほど、容易で
ない多くの問題を呈している。その１つは、燃焼ガスと
、非常に割合の少ない非燃焼ガスとの混合物との可燃性
が極めて低いにも拘わらず、いつでもスタートが可能で
後段！／Ａ焼の反作用を維持することができる簡易且つ
確実な点火システムをどのようにして達成するかという
ことである。他の問題は、ガス燃料またはガソリンを用
いるエンジンの排気ガス？■浄の困難性に比べ、ガスオ
イルまたは燃料オイルを用いるエンジン（特にデーゼル
エンジン）のガス・ｌ〃浄の困テ１【性は、特に不純物
の割合が高いため、より深刻であるということである。

ｉｔ　Ｋのところ、今日まで、ヂーゼルエンジンから生
じる排気ガスは、依然として十分なレヘルまで清浄され
て−いな−い。

［発明の目的〕本発明の目的は、前記した全ての異なるｍ　ｆｉｔ：を
達成するナイレンサー？８浄装置によって、内燃機関の
全ての型式の（ノド気ガスを清浄するという問題を最良
の方法で解決することにある。

前記目的は、実質的に以下のように構成ンれた本発明の
装置によって十分に達成することができる。即ち、エンジンからの排気ガスの第１の吸込口前記第１の吸込
口の周辺に同軸上に設けられるとともに逆止弁が装着さ
れた、新鮮な空気取入れのための第２の吸込口前記第１の吸込口の後方にあり、該吸込口を通　　　　
１遇するガスによって回転されるものであり、第２の吸
込口からの新鮮な空気を吸入するようになされたファン
またはプロペラ同心円上においてそれぞれ別々とされたガスおよび空気
の前記２つの流れを受ける後段燃焼室前記後段燃焼室の
内側において同軸上に位置し、はとんど球体に近い中空
の球形状を有し、前方にガス流入のための開口と、後方
にガス流出のための開口とを備え、且つ、電気的に加熱
され、光束発散温度まで加熱可能な熱部材を含んで構成
されているコンバスタと称するユニット前記後段燃焼室の直後に設けられた触媒ユニット装置の末端にガスを流出させるためのものであり、特別
なサイレンサーを含む流線型の告装置全体を覆うもので
あり、装置全体に沿って流線型にされた内側面を６１８
え、空気力学上良好なガスの流れを達成することのでき
る耐熱、防音外側ケーシングＣ問題点を解決するための手段および作用１本装置の前
記特徴によれば、前記第１の吸込口に吸込まれたエンジ
ンからの排気ガスはファンの回転を維持し、第２の吸込
口を介して新鮮な空気を吸入する。ガスと空気が後段燃
焼室すｈＬ射力方向層状に入り、このとき、軸近辺は熱
いガスが、周辺は空気であるのが一般的である。

前記コンバスタの中にはガスのための小さな部品が入れ
られ、そこでは、熱および光束発散のため、発熱による
分解、特に二酸化炭素の分解が行われるようになってい
る。これら分解は、高温発光によって生ずる熱部材の光
束発散に起因した光化学効果によって顕著に促進される
ことが立証されている。前記光束発散現象は、コンバス
タの内側が非常に激しく、後段燃焼室合本の外側でもま
た部分的に生じ、いわゆるレッドヒート、即ち赤色の光
束発散のための温度が十分になった瞬間に開始する。前
記コンバスタに入ったガスの一部は加熱されて分解され
た後に後部開口を通って流出し、後段燃焼室へ直接入っ
たガスと混合さ°れるようになっている。

ここで、前記分解された一部、特に二酸化炭素の化学的
放熱による再結合が高温度で行われることは非燃カ１ε
ガスの完全゛燃焼にとって非常に有用である。この高温
レベルは、燃焼と、燃焼されていない炭化水素および新
鮮な空気と共に入ってくる酸素を含む一酸化炭素の燃焼
反作用とにより、これらの燃焼を略完全に近（行うため
に有益である。

後段燃焼室で燃焼されたガスが、燃υεされていない−
極めて割合の少ない残りの炭化水素が分解作用を受ける
ところである触媒ユニットを通過すると、残）の−酸化
炭素は二酸化炭素に変化され、酸化窒素およびその他の
化学成分は分解され、こ、れ〆より汚染ガスを消失させ
ることΣなる。

ｇｔａ＝的にガスは流出するが、この段階ではｔｎ失エ
ネルギとして依然として重要である。というのは、完全
燃焼は機械的１１．進カを付加、即ら噴出効果を付与す
ることとなり、通常の排気管を省くことができるためで
ある。

本装置を自動車に装備する際には、自動車の速度に起因
するダイナミック圧力の利点を得るため乏、゛空気吸込
口を適宜な位置に置くことが存効である。これによれば
、新鮮な空気吸入効率を向上させることができ、また、
特に速度によっては、エンジンからの排気ガスの吸入作
用でファンの回転を開始させることができる。前記ファ
ンはエンジンの最高速度の約６０％で最大の効果が得ら
−れう実際の理由は、エンジンが最高速度に極めてまれ
に到達しないからである。

前記コンバスタは、ニッケルが触媒作用の特性を持って
いることからステンレスニッケル鋼で形成することが好
ましく、また石英からも形成することができる。

前記触媒ユニットは、ディスクまたは同類の板片である
焼結した透過性材料製であることが好ましく、銅また銅
合金の圧縮された小さな球体により構成されている。

採用される触媒エレメントは、低コスト、耐久性があり
、且つ、フィルタとしても利用できる。

前記したように、この触媒作用は酸化窒素への作用に限
界のある白金触媒と異なり、硫黄混合物、分陣可能な固
体粒状物にも作用することができる。

前記触媒ユニットの後方には、好ましくは非拡散サイレ
ンサーが装備されている。このサイレンサーは、ばねの
ように渦巻形状に巻回されるとともに全面的に穴が穿設
されている板材からＪＡＳ成されている。これによりガ
スの一定連続した流れが保証され、振動や騒音が著しく
減少され、それでもなお極めて低い空気抵抗を存するこ
とができる。

エンジンが始動している中間状態で、ガス流圧力と正確
にバランスされたばねにより、互いに連結された２つの
可動フラップが、ガスの流出する後方ダクトに装着され
ている。

流量が増加すると、圧力上界により前記フラップがより
開口した位置に開き、この方法により、流れの断面積が
増大し、新たなバランス力が得られ、流れの加速が回避
され、効率低下をきたすことがないようになっている。

一本発明の前記したいくつかの’Ｉｊ　ｔｉ５［は、添
付図面に概略的に示した非限定的な実際の装置に基づい
て、以下に明確に説明する。

第１図において、符号Ｏは例えば自動車のエンジンに連
結される排気パイプの最終部分である。

本装置の形状、寸法および本発明の目的１よ飽来の排気
ガスサイレンサーと略同様である。前記排気バイブ０に
は、本装置内にガスが入る第１の吸入口である管１が連
結されている。この第１の吸入口には、新鮮な空気を取
り入れる第２の吸入口であって前記管１より大径の管２
が囲繞されている。この第２の吸入口は、自動車の場合
にあっては、ダイナミック圧力を全体的に回復させるた
めに、速度によって生ずる風に対向する適宜な方向に沿
って常に配置されるべきものである。　、前記吸入口２
の直後には、カーブし丸止や板５により保護され且つ開
放度を制限される薄肉な羽根４により構成された逆止弁
３が装備されている。

この逆止弁は空気またはガスの逆流を防止するようにな
っている。

前記？２の吸入口は、その前部が金属ネ°ノドスクリー
ン６によって覆われている。

前記吸入口１．２の後方には、２つの軸受け８゜１０を
介して緩やかに回転する多くの羽根を有す゛るファン（
もしくはプロペラ）７が設りられている。前記軸受け８
は３つのラジアルＤソド９により支持され、また軸受り
１０は前記ファンからの空気の拡（ｌＩｌ！器としての
機能をなず翼１１の径方向列上に保持されている。

前記第２の吸入口後方には他の拡散器が位置される。

前記吸入口の後方には後段燃焼室１４が設げられ、こ１
のプ焼室１４の内方にはコンバスタ１５が装飾されてい
る。コンバスタ１５は極めて球形に近い形状の中空体と
され、この中空体は、自らを保持するよう設けられたエ
ツジ１６をそれぞれの側に存するステンレス鋼からなる
２つの半球体により構成されている。

前′記ダクト１３の内壁ば板材により形成され、前記コ
ンバスタ１５の周りの縮小した領域にガスを通過させる
ようになっている。

前記コンバスタ１５の前方部分には、ガスの一部を１吸
入するためのいくつかの小さな開口１７が設けられてい
る。このコンバスタ１５の内側には、例えばセラミック
スパークプラグ等の熱エレメント１８が装（ｌｉｉｉさ
れており、このエレメント１８は光束発散が行われるよ
う少なくとも６００°の十分な温度に到達することがで
き、且つ、該温度を一定に維持できるようになっている
。前記コンバスタはその直後に開口１９を存し、この開
口１９からは後段燃焼室１４に向かって内部ガスが流出
されるようになっている。

前記燃焼室１４の後方には触媒ユニットが配置されてい
る。この触媒ユニットは、それぞれ交互に配置されると
ともに、長軸ボルト２２により％　−まとめに固定され
たディスク２０とリング２１とにより構成されている。

なお、前記リング２１は外側ケーシングに保持されてい
る。前記ディスク２０とリング２１は、焼結した透過性
材料により形成され、小さな銅製球体によって形成され
てい−る。前記材料の表面は、体積、触媒作用および浄
化目的の効果的な特質と関係において極めて重要で下ある。

前記触媒ユニットは窒素および硫黄混合物の分解に効果
的であり、フィルタとして、特に酸化鉛および硫黄固体
混合物の残留粒子を分解することもできる。

前記触媒ユニ７トの後方にはサイレンツー２３゜２４が
設けられている。このサイレンツー２３゜２４は最後部
のディスク２０に支持されるとともに、テーパ状穴あき
板２３により形成され、内部に巻回された穴あき板ばね
２４を収納して構成されている。これにより、前記サイ
レンツーの内側に゛は連通口が設けられ、この連通口は
流れの方向にのみ開放され、極めて小さな空気（氏抗を
受は名にもかかわらず、振動、騒音調整として有効に作
用するようになっている。

前記装置の直後には１１本実施例では、２枚のシート２
５．２６により構成された管が設けられている。前８己
シート２５．２６は、それぞれハーフシリンダに非常に
近い形状に形成され、前方部２７が外側ケーシング１３
に枢着され、且つ、ばね２８を介して互いに引き寄せら
れている。

前記ばね力に対して流れの力が上回るとシート２５．２
６は枢着部を支点として回ｆＪＪシ、第１図中一点鎖線
で示す位置まで回ａＪされるようＧ、−なつぞ゛いる。

小ざなダクト２９は管を冷却し、且つ、ガスの流れを制
限するよう管の内側に新鮮な空気を導入するようになっ
ている。

外側ケーシングは２つのシェル３０．３１により設けら
れ、これらシェルはそのエツジ３２が軸線上で一方が他
方に接合するようにして連結されている。

前記構造型式のケーシングは溶接によって容易に組立て
ることができ、また、エツジ、１Ｇでコンバスタ１５を
支持する場合にも有益である。内部構造物に接近する必
要がある場合には、シェル３０．３１のある部分を取り
外し可能とし、またボルト止めによってドアを固定する
ことができる。

前記ドアを介して、多（の内部部品であ゛るファン７や
フラップ２５．２６等を動かしたり取外したりすること
ができる。前記ケーシング３０．３１は２ｍ壁によって
構成され、これら壁の間には断熱、防音材料が介装され
ている。

熱の発生源である後段燃焼室に沿フて、前記ケーシング
３０．３１を外側壁３４がある距離だけ囲繞して本体の
全面に冷たい新鮮な空気が流れるようになっている。

次に本発明による装置の作用について説明する。

エンジンからパイプＯを通って吸入口ｌに入った排気ガ
曝スは゛、ファン７を通ってｄすれファンを回転させる
とともに、逆止弁３〜５を介して新鮮な空気を吸入口２
に吸入させる。

“前記２つの流れであるガスと空気は、部分的に分割さ
れた拡散器を介して前進され、前記したように、軸線近
傍のガスと周辺のエアとの２層状には前記開口１°７を
介してコンバスタ内に入り、スパークプラグ１８の熱お
よび光化学作用により、特に二酸化炭素に関する発熱性
あ分解作用を受け、同時に、このガスの一部は後部開口
１９を通って流出されて他のガスおよび燃焼室１４内の
空気とｌｎ合される。この混合において、特に二酸化炭
素の発熱再結合が、拡１１にシた非常に熱い炎により行
われることにより、非燃焼ガス、特に炭化水素および一
酸化炭素を略完全燃焼させることとなる。−この際、殆
んど既に清浄されている熱い混合物は、触媒ユニッ）−
２０，２１に接触し、孟れを通って残りの非燃焼ガスが
分解されるとともに、触媒作用により残りの一酸化炭素
を酸化させ、且つ、窒累酸化物を分解させ、硫黄化合物
を熱により粒状固体に変化させるようになっている。

前記ディスクおよびリング２０．２１により構成された
前記ユニットは、フィルタとしても穂ｆｉｉＥする他、
それらの透過性および流れを変えるように構成されてい
ることにより粒状物を堆積させることができる。

この方法は、燃料による場合、アンチノック物質の燃焼
による酸化鉛をも除去することができる−０また、騒音
を減少させることにも有益であるが、この機能は巻回さ
れた仮ばねにより構成されたサイレンサ２４を介して程
よく音波を減退させ、ｌ員失エネルギを小さくさせるこ
とによって効果的に働かせることができる。

前記ガスは最終的にエレメント２５．２６を通って流出
する。前記ばね２８は中間状ｆフにおいてガス圧とバラ
ンスされるよう調整されている。高速時には高圧により
前記エレメント２５．２６が開放され、流れの断面積を
増大させるごとにより。

ガス流速を変化させず、反対圧力を増大させることはな
い。

前記小さなダクト２９からガスの源流の周りに薄１い層
状に流れてくる新鮮な空気は、乱流、流れの抵抗および
騒音を減退させ、管の可動部品を冷却させることができ
る。

前記現象は連続してめったに発生するものではないが、
時々圧力振動の動的流動特性が得られる。

そして、これら振動は２つの長軸な感覚で交互に拡がり
、前記逆止弁３〜５は反対からの圧力波を反射してパル
スジェットエンジンの流動特性と同様の動的流動特性を
増進°させるようになっている。

前記特徴によれば、本発明の装置は極めて効率的な方法
で排気ガスを浄化し、汚染物質を除去し、それと同時に
、振動や騒音を効果的に減少させることができる０本装
置は一般的使用に適して２いるが、特に、内燃機関に好
適である。また、ヂーゼルエンジンの排気ガスおよび燃
料オイルが燃焼される全ての機関一般の排気ガスを効率
良く浄化することもできる。

本装誼を自動車のエンジンに搭載した場合には、流出す
るガスの増大した推進力が、効果的な付加推進力となる
という特別な効果を得ることができる。この点によれば
、後段燃焼室に液体、ガズ状またガス燃料の付加的な流
れを注入して前記した装置で推進力効果を増大させるこ
とが、可ｈｎである。

前記構成部分に多くの改良を施すこ゛とは勿論可ｆｉヒ
である。

前記コンバスタにおいて、例えばスパークプラグに代え
て、特殊な電気抵抗または静電銹専効果により加熱され
る棒部材等の熱源を使用することも可能である。コンパ
スフ本体を鋼基外の異なる材料により形成してもよく、
この場合、石英製とすると有利である。

装Ｕの直後に設けられたＳＬ！整可能な管は、２つのエ
レメント２５．２’６以外のものであってもよく、例″
えば、ターボジェット産業で採用されているような多数
フラップシステムであってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサイレンサー清浄装置の縦断面図
、第２図は逆止弁を（ｌｉｉｉえた吸込口の第１図中矢
印■方向から見た図、第３図は吸入ファンを示す第１図
ｍ−ｍ線断面図、第４図はコンバスタを示すパ第１図Ｉ
Ｖ−ｒＶ線断面図、第５図は流出側から第１図中矢印■
に従って装置軸方向を見た図である。１・・・第１の吸入口としての管、２・・・第２の吸入
口としての管、７・・・ファン、１４・・・後段燃焼室
、１５・・・コンバスタ、２０．２１・・・触媒ユニッ
トを構成するディスクおよびリング、２５．２６・；・
流出管としてのシート、３０．３１・・・ケーシング。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）排気ガスの流れを減少させて消音する以外に、非
燃焼ガスをなくすよう後段燃焼させるとともに有害物質
を除去するよう触媒作用を行なわせる型式の、特に内燃
機関に用いられるサイレンサー清浄装置において、前記
装置は実質的に、第１のガス吸入口１と、新鮮な空気を
取り入れるための逆止弁３〜５を備え、前記第１の吸入
口１の周囲にリング状に配置された第２の吸入口２と、
軸方向に吸込を行うためのものであって、前記第１の吸
入口１域に中央部が位置するとともに、第２の吸入口２
域に周辺部が位置するよう設けられたファンまたはプロ
ペラ７と、前記２つの吸入口１、２からの２つの空気流
を受けるよう配置された後段燃焼室１４と、この燃焼室
１４内に位置され、流入１７、流出１９のための開口を
備えた中空体１５により構成されるとともに光束発散温
度に加熱される熱エレメントを含むコンバスタと、前記
燃焼室１４後方に設けられた触媒ユニット２０、２１と
、流出管２５、２６と、装置全体に沿って最良の状態で
ガスが流れるように内側形状が流線形にされた耐熱、防
音ケーシング３０、３１とを含んでいることを特徴とす
るサイレンサー清浄装置。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記第２の吸入
口２は、自動車の速度によってもたらされる風によりダ
イナミック圧力が作用するよう位置されていることを特
徴とする自動車に通したサイレンサー清浄装置。
（３）特許請求の範囲第１項において、前記ファン７は
中間速度で、例えばエンジンの最高の６０％で最大に作
用するよう構成されていることを特徴とするサイレンサ
ー清浄装置。
（４）特許請求の範囲第１項において、一連の拡散器を
構成する小さな連続放射翼９、１２、１１が設けられ、
空気流を案内するとともに前記第１、第２の吸入口１、
２にいくつかの部品を支持するよう構成されていること
を特徴とするサイレンサー清浄装置。
（５）特許請求の範囲第１項において、前記コンバスタ
１５はステンレスニッケル合金製であることを特徴とす
るサイレンサー清浄装置。
（６）特許請求の範囲第１項において、前記コンバスタ
は石英により形成されていることを特徴とするサイレン
サー清浄装置。
（７）特許請求の範囲第１項において、前記熱エレメン
ト１８はセラミックスパークプラグであり電気抵抗によ
り加熱されることを特徴とするサイレンサー清浄装置。
（８）特許請求の範囲第１項において、前記熱エレメン
ト１８は誘電効果によって加熱されることを特徴とする
サイレンサー清浄装置。
（９）特許請求の範囲第１項において、前記触媒ユニッ
ト２０、２１は一連のリング２１と、これと交互に設け
られた一連のディスク２０とにより構成されるとともに
、銅また銅合金の小さな球体である焼結した透過性材料
により形成されていることを特徴とするサイレンサー清
浄装置。
（１０）特許請求の範囲第１項において、前記触媒ユニ
ット２０、２１の後部には非拡散サイレンサーが設けら
れ、このサイレンサーは全体的に穴が穿設された金属板
からなる渦巻形状のばね２４により構成されていること
を特徴とするサイレンサー清浄装置。
（１１）特許請求の範囲第１項において、前記流出管２
５、２６はガスの流入圧力により弾力的に移動する移動
エレメント２５、２６により構成されていることを特徴
とするサイレンサー清浄装置。
（１２）特許請求の範囲第１項において、前記流出管２
５、２６は２つのエレメントによって制限され、これら
エレメントは互いに連結されるとともに中間状態で排気
ガスの圧力に対応する力で弾性手段１８により引っ張ら
れるよう構成されていることを特徴とするサイレンサー
清浄装置。
（１３）特許請求の範囲第１項において、前記流出管２
５、２６の周りにエアーを薄層状に流すよう小さなエア
ダクト２９が設けられていることを特徴とするサイレン
サー清浄装置。
（１４）特許請求の範囲第１項において、前記ケーシン
グ３０、３１は軸線上で互いに調整される実質的に２つ
のシェル３０、３１により構成され、これらシェルは全
ての内部部品を収納できるよう周辺で連結されているこ
とを特徴とするサイレンサー清浄装置。
（１５）特許請求の範囲第１項において、前記シェル３
０、３１のいくつかの部品は取外し不能に連結され、点
検、作業のために内部構成部品に接近できるよう構成さ
れていることを特徴とするサイレンサー清浄装置。
（１６）特許請求の範囲第１４項において、前記シェル
３０、３１は二重壁構造とされ、これら壁間には耐熱、
防音材料３３が介装されていることを特徴とするサイレ
ンサー清浄装置。
（１７）特許請求の範囲第１４項において、前記後段燃
焼室１４の周りには補助的に板状金属壁が設けられ、こ
の金属壁は前記ケーシングのシェル３０、３１をある長
さで囲繞していることを特徴とするサイレンサー清浄装
置。
（１８）特許請求の範囲第１項において、前記装置には
、より大きな推進力効果が得られるよう、前記後段燃焼
室に補助的に液体、霧化またはガス化された燃料を送る
手段が設けられていることを特徴とするサイレンサー清
浄装置。