KR20110061570A - 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

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마사타카 미츠다
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얀마 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 가스 정화 필터(2, 3)의 설치 길이를 컴팩트하게 형성할 수 있는 것이면서 가스 센서 등을 간단히 배치할 수 있도록 한 배기 가스 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명은 엔진(70)이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터(2, 3), 상기 가스 정화 필터(2, 3)를 내설한 내측 케이스(4, 20), 및 상기 내측 케이스(4, 20)를 내설한 외측 케이스(5, 21)를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서, 복수 세트의 상기 가스 정화 필터(2, 3) 및 상기 내측 케이스(4, 20) 및 상기 외측 케이스(5, 21)를 구비하고, 상기 복수개의 가스 정화 필터(2, 3)의 접속 경계 위치에 대하여 상기 복수개의 외측 케이스(5, 21)를 연결하는 플랜지체(25, 26)를 오프셋시키도록 구성한 것이다.

Description

배기 가스 정화 장치{EXHAUST GAS PURIFYING DEVICE}
본 발명은 디젤 엔진 등에 탑재되는 배기 가스 정화 장치에 관한 것이고, 보다 자세하게는 배기 가스 중에 함유된 입자상 물질(매연, 미립자) 또는 NOx(질소 산화물) 등을 제거하는 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
종래, 디젤 엔진 등에 적용되는 배기 가스 정화 장치에 있어서 주행기체 등에 탑재되는 디젤 엔진의 배기 가스 배출 경로 중에 디젤 파티큘레이트 필터(또는 NOx 촉매) 등이 설치되어 디젤 엔진으로부터 배출된 배기 가스가 디젤 파티큘레이트 필터(또는 NOx 촉매) 등에 의해 정화 처리되도록 한 기술이 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3). 또한, 케이싱(외측 케이스) 내에 필터 케이스(내측 케이스)를 설치하고, 필터 케이스 내에 파티큘레이트 필터를 배치하는 기술도 공지이다(특허문헌 4 참조).
일본 특허 공개 제2000-145430호 공보 일본 특허 공개 제2003-27922호 공보 일본 특허 공개 제2008-82201호 공보 일본 특허 공개 제2001-173429호 공보
복수개의 케이싱에 복수개의 파티큘레이트 필터를 각각 내설하고 복수개의 케이싱을 분해하여 복수개의 파티큘레이트 필터의 유지 보수를 가능하게 한 구조에 있어서, 복수개의 파티큘레이트 필터의 메이팅면에 복수개의 케이싱을 연결하는 플랜지체가 배치되면 복수개의 파티큘레이트 필터의 메이팅부에 가스 센서를 설치하는 경우, 가스 센서를 지지하는 센서 장착 보스체가 필요하게 된다. 케이싱에 센서 장착 보스체를 용접하는 구조에서는 플랜지체와 센서 장착 보스체를 이간시킬 필요가 있다. 다시 말해, 복수개의 파티큘레이트 필터의 설치에 필요한 치수보다 파티큘레이트 필터의 가스 이동 방향으로 케이싱의 치수를 확대할 필요가 있어 쓸데없는 공간이 형성된다는 등의 문제가 있다.
또한, 가스 정화 필터를 각각 내설한 복수개의 필터 케이스(내측 케이스), 및 각 필터 케이스를 각각 내설한 복수개의 케이싱(외측 케이스)을 구비한 구조에 있어서, 각 케이싱을 플랜지에 의해 분리 가능하게 연결한 경우에 각 가스 정화 필터의 메이팅면(접합면)에 플랜지가 배치된다. 다시 말해, 수트 필터 등의 필터 케이스의 단부면이 외측 케이스의 단부면과 면일(面一)하게 되고 케이싱으로부터의 필터 케이스의 노출 범위가 적으므로 수트(매연) 제거 등의 유지 보수 작업을 간단히 실행할 수 없다는 등의 문제가 있다. 게다가, 예를 들면 디젤 엔진에 파티큘레이트 필터를 탑재한 경우, 디젤 엔진의 진동(변형 응력)이 외측 케이스로부터 내측 케이스 내의 파티큘레이트 필터로 전달된다. 외측 케이스 또는 내측 케이스 또는 파티큘레이트 필터 또는 그들의 지지부가 상기 진동(변형 응력)에 의해 변형 손상되고, 밀봉성의 저하 등에 의해 파티큘레이트 필터의 내구성을 향상시킬 수 없다는 등의 문제도 있다.
게다가, 케이싱 내에 파티큘레이트 필터를 배치한 구조에 있어서 원통 형상의 케이싱 내에 원통 형상의 중심선과 직교하는 전단 방향으로부터 엔진의 배기 가스를 넣는 경우, 엔진의 배기 가스용 입구관을 테이퍼관 형상으로 형성하거나, 파티큘레이트 필터 케이스보다 큰 공간을 케이싱측에 형성하고, 그 케이싱 공간의 중심을 향하여 엔진의 배기 가스용 입구관의 펀칭 구멍 형성부를 삽입하여 파티큘레이트 필터의 단부면에 엔진의 배기 가스를 균등하게 공급하도록 구성하고 있었다. 예를 들면, 입구관을 테이퍼관 형상으로 형성한 경우, 테이퍼관의 구배가 제한되므로 입구관의 길이를 짧게 할 수 없다는 등의 문제가 있다. 한편, 케이싱 공간의 중심을 향하여 입구관을 삽입한 경우, 케이싱의 배기 가스 이동 상류측의 치수(배기 가스의 이동 방향의 치수)를 단축할 수 없으므로 케이싱이나 입구관을 컴팩트하게 형성할 수 없다는 등의 문제가 있다. 또한, 케이싱에 삽입하는 파이프 부재(입구관)를 생략할 수 없으므로 파티큘레이트 필터의 배기 가스 상류측의 케이싱의 배기 가스 이동 방향의 길이를 간단히 단축할 수 없다는 등의 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 상기의 문제를 해소한 배기 가스 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 1에 의한 발명의 배기 가스 정화 장치는 엔진이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터, 상기 가스 정화 필터를 내설시키는 내측 케이스, 및 상기 내측 케이스를 내설시키는 외측 케이스를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서, 복수 세트의 상기 가스 정화 필터 및 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스를 구비하고, 상기 복수개의 가스 정화 필터의 접속 경계 위치에 대하여 상기 복수개의 외측 케이스를 연결하는 플랜지체를 오프셋시키도록 구성한 것이다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 2종류의 상기 가스 정화 필터를 설치하는 구조로서, 한쪽의 상기 가스 정화 필터를 내설시키는 상기 내측 케이스에 다른쪽의 상기 가스 정화 필터의 상기 내측 케이스를 내설시키는 상기 외측 케이스가 오버랩되도록 구성한 것이다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 상기 내측 케이스와 상기 외측 케이스 사이에 바퀴 형상의 내측 케이스 지지체를 설치하는 구조로서, 진동 감쇠 기능을 갖는 가요성 재료에 의해 상기 내측 케이스 지지체를 형성하고, 상기 외측 케이스에 상기 내측 케이스 지지체를 통하여 상기 내측 케이스를 지지시키도록 구성한 것이다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 상기 엔진이 배출한 배기 가스의 배기음을 감쇠시키는 배기음 감쇠체를 구비하고, 상기 외측 케이스의 배기 가스 출구측 단부에 상기 배기음 감쇠체를 배치한 것이다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 상기 외측 케이스의 외측에 입구관을 배치하고, 상기 입구관의 배기 가스 출구측에 대향시켜서 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스에 배기 가스 입구를 개구하고, 상기 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 상류측의 상기 외측 케이스의 단부면과 상기 가스 정화 필터의 단부면 사이에 정류실을 형성하고, 상기 입구관에 상기 배기 가스 입구를 통하여 상기 정류실을 연통시키도록 구성한 것이다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스의 일단측의 둘레면에 배기 가스 입구를 형성하고, 상기 외측 케이스의 외주 중 상기 배기 가스 입구의 외측에 입구관을 배치하고, 상기 입구관의 배기 가스 입구측의 개구 단부면의 면적보다 상기 입구관의 배기 가스 출구측의 개구 단부면의 면적을 크게 형성한 것이다.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 배기 가스 정화 장치에 있어서, 상기 내측 케이스가 상기 외측 케이스에 연결되고, 외적인 응력이 부가되는 입구 구성 부품 또는 지지체를 상기 외측 케이스에 배치한 것이다.
<발명의 효과>
청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 엔진이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터, 상기 가스 정화 필터를 내설시키는 내측 케이스, 및 상기 내측 케이스를 내설시키는 외측 케이스를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서, 복수 세트의 상기 가스 정화 필터 및 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스를 구비하고, 상기 복수개의 가스 정화 필터의 접속 경계 위치에 대하여 상기 복수개의 외측 케이스를 연결하는 플랜지체를 오프셋시키도록 구성한 것이므로 상기 복수개의 가스 정화 필터의 접합부의 간격을 축소하여 상기 복수개의 외측 케이스의 연결 길이를 단축할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 가스 정화 필터의 접속 경계 위치에 가스 센서 등을 간단히 배치할 수 있다. 상기 복수개의 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 길이를 단축할 수 있으므로 상기 외측 케이스 등의 강성의 향상이나 경량화를 도모할 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 2종류의 상기 가스 정화 필터를 설치한 구조로서, 한쪽의 상기 가스 정화 필터를 내설시키는 상기 내측 케이스에 다른쪽의 상기 가스 정화 필터의 상기 내측 케이스를 내설시키는 상기 외측 케이스가 오버랩되도록 구성한 것이므로 상기 복수개의 가스 정화 필터의 배기 가스 이동 방향의 길이를 확보하면서 상기 복수 세트의 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 길이를 단축할 수 있다. 또한, 상기 외측 케이스가 오버랩되는 상기 내측 케이스(다른쪽의 상기 가스 정화 필터)가 상기 각 외측 케이스의 분리(분해)에 의해 외부에 많이 노출되기 때문에 상기 내측 케이스(다른쪽의 상기 가스 정화 필터)의 노출 범위가 많아지고 한쪽의 상기 가스 정화 필터의 수트(매연) 제거 등의 유지 보수 작업을 간단히 실행할 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 상기 내측 케이스와 상기 외측 케이스 사이에 바퀴 형상의 내측 케이스 지지체를 설치하는 구조로서, 진동 감쇠 기능을 가진 가요성 재료에 의해 상기 내측 케이스 지지체를 형성하고, 상기 외측 케이스에 상기 내측 케이스 지지체를 통하여 상기 내측 케이스를 지지시키도록 구성한 것이므로 상기 외측 케이스의 진동이 상기 내측 케이스 지지체에 의해 감쇠되어 상기 외측 케이스로부터 상기 내측 케이스로 전달되는 진동을 저감할 수 있고, 상기 가스 정화 필터의 밀봉성의 저하나 상기 외측 케이스 또는 상기 내측 케이스 또는 상기 가스 정화 필터의 손상 또는 탈락 등을 간단히 방지할 수 있다. 다시 말해, 상기 외측 케이스 또는 상기 내측 케이스의 밀봉성의 저하 등을 저감시켜서 상기 가스 정화 필터의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 예를 들면 상기 가스 정화 필터를 복수개 조합시킴으로써 배기 가스의 정화 능력을 높인 필터 구성이어도 상기 가스 정화 필터의 유지 보수 작업성을 간단히 향상시킬 수 있다.
청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 상기 엔진이 배출한 배기 가스의 배기음을 감쇠시키는 배기음 감쇠체를 구비하고, 상기 외측 케이스의 배기 가스 출구측 단부에 상기 배기음 감쇠체를 배치한 것이므로 상기 가스 정화 필터의 배기 가스 정화 기능을 유지하면서 상기 가스 정화 필터의 구조를 변경하지 않고 배기 가스의 소음 기능을 간단히 부가할 수 있다. 예를 들면, 상기 외측 케이스에 테일 파이프를 직접 연결시키는 배기 구조나 이미 설치된 소음기의 소음 기능을 더욱 향상시키는 배기 구조 등을 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 상기 가스 정화 필터에서의 실시가 곤란하였던 배기 가스의 고주파 저감 대책을 간단히 실행할 수 있다. 예를 들면, 펀치 구멍과 섬유상 매트 등으로 형성하는 상기 배기음 감쇠체를 간단히 설치할 수 있다.
청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 상기 외측 케이스의 외측에 입구관을 배치하고, 상기 입구관의 배기 가스 출구측에 대향시켜서 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스에 배기 가스 입구를 개구시키고, 상기 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 상류측의 상기 외측 케이스의 단부면과 상기 가스 정화 필터의 단부면 사이에 정류실을 형성하고, 상기 입구관에 상기 배기 가스 입구를 통하여 상기 정류실을 연통시키도록 구성한 것이므로 예를 들면, 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스내에 그들 중심선과 직교하는 전단 방향으로부터 엔진의 배기 가스를 넣는 구조에 있어서 상기 정류실 내에 상기 입구관을 삽입할 필요가 없다. 그 때문에, 상기 입구관을 설치하는 상기 외측 케이스 구조의 구성 부품점수를 저감하여 낮은 비용으로 구성할 수 있고, 또한 상기 가스 정화 필터의 배기 가스 상류측의 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 길이를 간단히 단축할 수 있다. 다시 말해, 상기 가스 정화 필터의 배기 가스 입구측과 거기에 대향한 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 상류측 단부면의 상대 간격을 간단히 단축할 수 있다. 배기 가스 이동 상류측의 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스 단부면에 근접시켜서 상기 가스 정화 필터를 배치할 수 있고, 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 치수를 단축하여 종래보다 부품수를 적게 하고, 낮은 비용으로 컴팩트하고 또한 경량으로 구성할 수 있다.
청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스의 일단측의 둘레면에 배기 가스 입구를 형성하고, 상기 외측 케이스의 외주 중 상기 배기 가스 입구의 외측에 입구관을 배치하고, 상기 입구관의 배기 가스 입구측의 개구 단부면의 면적보다 상기 입구관의 배기 가스 출구측의 개구 단부면의 면적을 크게 형성한 것이므로 상기 가스 정화 필터 설치부 부근에 배기 가스 입구관을 배치할 수 있고, 상기 가스 정화 필터의 배기 가스 상류측의 상기 외측 케이스(케이싱)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 간단히 단축할 수 있다. 다시 말해, 상기 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 상류측의 단부면에 상기 가스 정화 필터의 단부면을 간단히 접근시켜서 배치할 수 있다. 또한, 상기 입구관의 배기 가스 입구측의 개구 단부면의 면적보다 상기 입구관의 배기 가스 출구측의 개구 단부면의 면적을 크게 형성함으로써 상기 외측 케이스의 외주면에 상기 입구관을 용접할 수 있고, 종래와 같은 상기 외측 케이스와 상기 입구관의 연결용 보강 부재를 설치하지 않고 상기 외측 케이스의 배기 가스 입구측에 있어서의 상기 입구관의 장착 강도를 유지하면서 상기 외측 케이스나 상기 입구관에 있어서의 배기 가스의 배기압 손실을 저감할 수 있다.
청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 상기 내측 케이스가 상기 외측 케이스에 연결되고, 외적인 응력이 부가되는 입구 구성 부품 또는 지지체를 상기 외측 케이스에 배치한 것이므로 상기 외측 케이스에 의해 외적인 응력을 지지할 수 있고, 상기내측 케이스에 변형력으로서 작용하는 외적인 응력을 저감할 수 있다. 상기 내측 케이스와 상기 외측 케이스의 이중 구조에 의해 상기 가스 정화 필터의 단열성을 향상시켜서 상기 가스 정화 필터의 처리 능력이나 재생 능력을 향상시킬 수 있는 것에 추가하여, 예를 들면 엔진으로부터의 진동의 전도나 용접 가공의 왜곡 등에 의해 상기 가스 정화 필터의 지지가 부적정하게 되는 것을 간단히 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 배기 가스 정화 장치의 정면으로부터 본 단면도이다.
도 2는 동 외관 저면도이다.
도 3은 동 배기 가스 유입측으로부터 본 좌측면도이다.
도 4는 동 배기 가스 배출측으로부터 본 우측 단면도이다.
도 5는 도 1의 정면으로부터 본 분해 단면도이다.
도 6은 동 배기 가스 배출측의 정면으로부터 본 확대 단면도이다.
도 7은 동 배기 가스 배출측의 측면으로부터 본 확대 단면도이다.
도 8은 동 배기 가스 유입측의 확대 저면도이다.
도 9는 동 배기 가스 유입측의 평면으로부터 본 확대 단면도이다.
도 10은 도 9의 변형예를 나타내는 배기 가스 유입측의 평면으로부터 본 확대 단면도이다.
도 11은 도 9의 변형예를 나타내는 배기 가스 유입측의 평면으로부터 본 확대 단면도이다.
도 12는 도 9의 변형예를 나타내는 배기 가스 유입측의 평면으로부터 본 확대 단면도이다.
도 13은 도 9의 변형예를 나타내는 배기 가스 유입측의 평면으로부터 본 확대 단면도이다.
도 14는 도 9의 변형예를 나타내는 배기 가스 유입측의 평면으로부터 본 확대 단면도이다.
도 15는 디젤 엔진의 좌측면도이다.
도 16은 디젤 엔진의 평면도이다.
도 17은 디젤 엔진의 정면도이다.
도 18은 디젤 엔진의 배면도이다.
도 19는 백호우(back hoe)의 측면도이다.
도 20은 백호우의 평면도이다.
도 21은 포크리프트 카(fork lift car)의 측면도이다.
도 22는 포크리프트 카의 평면도이다.
도 23은 내측 케이스 지지체의 확대 단면도이다.
도 24는 도 23의 변형예를 나타내는 내측 케이스 지지체의 확대 단면도이다.
도 25는 도 23의 변형예를 나타내는 내측 케이스 지지체의 확대 단면도이다.
도 26은 도 23의 변형예를 나타내는 내측 케이스 지지체의 확대 단면도이다.
도 27은 도 23의 변형예를 나타내는 내측 케이스 지지체의 확대 단면도이다.
이하에, 본 발명을 구체화한 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은 배기 가스 정화 장치의 정면으로부터 본 단면도, 도 2는 동 외관 저면도, 도 3은 동 배기 가스 유입측으로부터 본 좌측면도, 도 4는 동 배기 가스 배출측으로부터 본 우측 단면도, 도 5는 도 1의 정면으로부터 본 분해 단면도, 도 6은 동 배기 가스 배출측의 정면으로부터 본 확대 단면도, 도 7은 동 배기 가스 배출측의 측면으로부터 본 확대 단면도, 도 8은 동 배기 가스 유입측의 확대 저면도, 도 9는 동 배기 가스 유입측의 평면으로부터 본 확대 단면도이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면서 배기 가스 정화 장치의 전체 구조에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 배기 가스 유입측을 간단히 좌측이라고 칭하고, 마찬가지로 배기 가스 배출측을 간단히 우측이라고 칭한다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치로서의 연속 재생식 디젤 파티큘레이트 필터(1)(이하, DPF라고 함)를 설치하고 있다. DPF(1)는 배기 가스 중의 입자상 물질(PM) 등을 물리적으로 포집하기 위한 것이다. DPF(1)는 이산화질소(NO2)를 생성하는 백금 등의 디젤 산화 촉매(2), 및 포집된 입자상 물질(PM)을 비교적 저온에서 연속적으로 산화 제거하는 허니콤 구조의 수트 필터(3)를 배기 가스의 이동 방향(도 1의 좌측으로부터 우측 방향)으로 직렬로 배열한 구조로 되어 있다. DPF(1)는 수트 필터(3)가 연속적으로 재생되도록 구성되어 있다. DPF(1)에 의해 배기 가스 중의 입자상 물질(PM)의 제거에 추가하여, 배기 가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)를 저감할 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하여 디젤 산화 촉매(2)의 장착 구조를 설명한다. 도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 엔진이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서의 디젤 산화 촉매(2)는 내열 금속 재료로 제작된 대략 통 형상의 촉매 내측 케이스(4)에 내설되어 있다. 촉매 내측 케이스(4)는 내열 금속 재료로 제작된 대략 통 형상의 촉매 외측 케이스(5)에 내설되어 있다. 다시 말해, 디젤 산화 촉매(2)의 외측에 매트 형상의 세라믹 섬유로 제작된 촉매 단열재(6)를 통하여 촉매 내측 케이스(4)를 끼우고 있다. 또한, 촉매 내측 케이스(4)의 외측에 단부면이 I자 형상인 박판으로 제작된 지지체(7)를 통하여 촉매 외측 케이스(5)를 끼우고 있다. 또한, 촉매 단열재(6)에 의해 디젤 산화 촉매(2)가 보호된다. 촉매 내측 케이스(4)에 전달되는 촉매 외측 케이스(5)의 응력(변형력)을 박판으로 제작된 지지체(7)에 의해 저감시킨다.
도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)의 좌측 단부에 원판 형상의 좌측 덮개체(8)를 용접에 의해 고착하고 있다. 좌측 덮개체(8)에 좌판체(座板體)(9)를 통하여 센서 접속 플러그(10)를 고착하고 있다. 디젤 산화 촉매(2)의 좌측 단부면(2a)과 좌측 덮개체(8)를 가스 유입 공간용 일정 거리(L1)만큼 이간시켜서 대향시킨다. 디젤 산화 촉매(2)의 좌측 단부면(2a)과 좌측 덮개체(8) 사이에 배기 가스 유입 공간(11)을 형성하고 있다. 또한, 센서 접속 플러그(10)에는 도시되지 않은 입구측 배기 가스 압력 센서나 입구측 배기 가스 온도 센서 등이 접속된다.
도 1, 도 5, 도 9에 나타낸 바와 같이, 배기 가스 유입 공간(11)이 형성된 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)의 좌측 단부에 타원 형상의 배기 가스 유입구(12)를 개구하고 있다. 타원 형상의 배기 가스 유입구(12)는 배기 가스 이동 방향[상기 케이스(4, 5)의 중심선 방향]을 길이가 짧은 직경으로 하고, 배기 가스 이동 방향[상기 케이스(4, 5)의 원주 방향]에 직교하는 방향을 길이가 긴 직경으로 형성하고 있다. 촉매 내측 케이스(4)의 개구 가장자리(13)와 촉매 외측 케이스(5)의 개구 가장자리(14) 사이에 폐색 링체(15)를 협지 상태로 고착하고 있다. 촉매 내측 케이스(4)의 개구 가장자리(13)와 촉매 외측 케이스(5)의 개구 가장자리(14) 사이의 간극이 폐색 링체(15)에 의해 폐쇄된다. 촉매 내측 케이스(4)와 촉매 외측 케이스(5)의 사이에 배기 가스가 유입되는 것을 폐색 링체(15)에 의해 방지하고 있다.
도 1, 도 3, 도 5, 도 8에 나타낸 바와 같이, 배기 가스 유입구(12)가 형성된 촉매 외측 케이스(5)의 외측면에 배기 가스 입구관(16)을 배치하고 있다. 배기 가스 입구관(16)의 소경측의 진원 형상의 개구 단부(16a)에 배기 접속 플랜지체(17)를 용접하고 있다. 배기 접속 플랜지체(17)는 볼트(18)를 통하여 후술하는 디젤 엔진(70)의 배기 매니폴드(71)에 체결되어 있다. 배기 가스 입구관(16)의 대경측의 진원 형상의 개구 단부(16b)는 촉매 외측 케이스(5)의 외측면에 용접되어 있다. 배기 가스 입구관(16)은 소경측의 진원 형상의 개구 단부(16a)로부터 대경측의 진원 형상의 개구 단부(16b)를 향해서 점차 넓어지는 형상(나팔 형상)으로 형성되어 있다.
도 1, 도 5, 도 8에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5)의 외측면 중 촉매 외측 케이스(5)의 개구 가장자리(14)의 좌측 단부의 외측면에 대경측의 진원 형상의 개구 단부(16b)의 좌측 단부가 용접되어 있다. 다시 말해, 타원 형상의 배기 가스 유입구(12)에 대하여 배기 가스 입구관(16)[대경측의 진원 형상의 개구 단부(16b)]이 배기 가스 이동 하류측[촉매 외측 케이스(5)의 우측]에 오프셋되어서 배치되어 있다. 다시 말해, 타원 형상의 배기 가스 유입구(12)는 배기 가스 입구관(16)[대경측의 진원 형상의 개구 단부(16b)]에 대하여 배기 가스 이동 상류측[촉매 외측 케이스(5)의 좌측]에 오프셋되어서 촉매 외측 케이스(5)에 형성되어 있다.
상술한 구성에 의해 엔진(70)의 배기 가스가 배기 매니폴드(71)로부터 배기 가스 입구관(16)으로 들어가고 배기 가스 입구관(16)으로부터 배기 가스 유입구(12)를 통하여 배기 가스 유입 공간(11)으로 들어가서 디젤 산화 촉매(2)에 이 좌측 단부면(2a)으로부터 공급된다. 디젤 산화 촉매(2)의 산화 작용에 의해 이산화질소(NO2)가 생성된다. 또한, 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5)의 외주면에 지지 다리체(19)를 용접하고 있다. 엔진(70)에 DPF(1)를 조립한 경우, 후술하는 엔진(70)의 실린더 헤드(72) 등에 지지 다리체(19)를 통하여 촉매 외측 케이스(5)를 고착시킨다.
도 1 및 도 5를 참조하여 수트 필터(3)의 장착 구조를 설명한다. 도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 엔진(70)이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서의 수트 필터(3)는 내열 금속 재료로 제작된 대략 통 형상의 필터 내측 케이스(20)에 내설되어 있다. 내측 케이스(4)는 내열 금속 재료로 제작된 대략 통 형상의 필터 외측 케이스(21)에 내설되어 있다. 다시 말해, 수트 필터(3)의 외측에 매트 형상의 세라믹 섬유로 제작된 필터 단열재(22)를 통하여 필터 내측 케이스(20)를 끼우고 있다. 또한, 필터 단열재(22)에 의해 수트 필터(3)가 보호된다.
도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 하류측(우측)의 단부에 촉매측 플랜지(25)를 용접한다. 필터 내측 케이스(20)의 배기 가스 이동 방향의 중간, 및 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부에 필터측 플랜지(26)를 용접한다. 촉매측 플랜지(25)와 필터측 플랜지(26)를 볼트(27) 및 너트(28)에 의해 착탈 가능하게 체결하고 있다. 또한, 원통 형상의 촉매 내측 케이스(4)의 직경 치수와 원통 형상의 필터 내측 케이스(20)의 직경 치수가 대략 동일 치수이다. 또한, 원통 형상의 촉매 외측 케이스(5)의 직경 치수와 원통 형상의 필터 외측 케이스(21)의 직경 치수가 대략 동일 치수이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 촉매측 플랜지(25)와 필터측 플랜지(26)룰 통하여 촉매 외측 케이스(5)에 필터 외측 케이스(21)가 연결된 상태에서는 촉매 내측 케이스(4)의 배기 가스 이동 하류측(우측)의 단부에 필터 내측 케이스(20)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부가 센서 장착용 일정 간격(L2)만큼 이간되어 대치한다. 다시 말해, 촉매 내측 케이스(4)의 배기 가스 이동 하류측(우측)의 단부와 필터 내측 케이스(20)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부 사이에 센서 장착 공간(29)이 형성된다. 센서 장착 공간(29) 위치의 촉매 외측 케이스(5)에 센서 접속 플러그(50)를 고착하고 있다. 센서 접속 플러그(50)에는 도시되지 않은 필터 입구측 배기 가스 압력 센서나 필터 입구측 배기 가스 온도 센서(서미스터) 등이 접속된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4)의 배기 가스 이동 방향의 원통 길이(L3)보다 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 원통 길이(L4)를 길게 형성하고 있다. 필터 내측 케이스(20)의 배기 가스 이동 방향의 원통 길이(L5)보다 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 원통 길이(L6)를 짧게 형성하고 있다. 센서 장착 공간(29)의 일정 간격(L2), 촉매 내측 케이스(4)의 원통 길이(L3), 및 필터 내측 케이스(20)의 원통 길이(L5)를 가산한 길이(L2+L3+L5)가 촉매 외측 케이스(5)의 원통 길이(L4) 및 필터 외측 케이스(21)의 원통 길이(L6)를 가산한 길이(L4+L6)와 대략 같아지도록 구성되어 있다. 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부로부터 필터 내측 케이스(20)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부가 그들 길이의 차(L7=L5-L6)만큼 돌출된다. 다시 말해, 촉매 외측 케이스(5)에 필터 외측 케이스(21)를 연결한 경우, 필터 내측 케이스(20)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부가 오버랩 치수(L7)만큼 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 하류측(우측)에 내삽된다.
상술한 구성에 의해 디젤 산화 촉매(2)의 산화 작용에 의해 생성된 이산화질소(NO2)가 수트 필터(3)에 이 좌측 단부면(3a)으로부터 공급된다. 수트 필터(3)에 포집된 디젤 엔진(70)의 배기 가스 중의 포집 입상 물질(PM)이 이산화질소(NO2)에 의해 비교적 저온에서 연속적으로 산화 제거된다. 디젤 엔진(70)의 배기 가스 중의 입상 물질(PM)의 제거에 추가하여, 디젤 엔진(70)의 배기 가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)가 저감된다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3), 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)를 내설시키는 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20)를 내설시키는 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서, 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3) 및 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20) 및 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 구비하고, 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접속 경계 위치에 대하여 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 연결하는 플랜지체로서의 촉매측 플랜지(25)나 필터측 플랜지(26)를 오프셋시키도록 구성한 것이므로 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접합부의 간격을 축소하여 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 연결 길이를 단축할 수 있다. 또한, 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접속 경계 위치에 가스 센서 등을 간단히 배치할 수 있다. 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 단축할 수 있으므로 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21) 등의 강성의 향상이나 경량화를 도모할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 2종류의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)를 설치하는 구조로서, 한쪽의 수트 필터(3)를 내설시키는 필터 내측 케이스(20)에 다른쪽의 디젤 산화 촉매(2)의 촉매 내측 케이스(4)를 내설시키는 촉매 외측 케이스(5)가 오버랩되도록 구성한 것이므로 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 확보하면서 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 단축할 수 있다. 또한, 촉매 외측 케이스(5)가 오버랩되는 촉매 내측 케이스(4)[다른쪽의 디젤 산화 촉매(2)]가 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 분리(분해)에 의해 외부에 많이 노출되므로 촉매 내측 케이스(4)[다른쪽의 디젤 산화 촉매(2)]의 노출 범위가 많아지고, 한쪽의 수트 필터(3)의 수트(매연) 제거 등의 유지 보수 작업을 간단히 실행할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 복수 세트의 가스 정화 필터로서 디젤 산화 촉매(2)와 수트 필터(3)를 설치하고, 수트 필터(3)의 외주측에 촉매측 플랜지(25)나 필터측 플랜지(26)를 오프셋시키도록 구성한 것이므로 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 분리에 의해 수트 필터(5)의 배기 가스 입구측의 내측 케이스(20) 단부를 외측 케이스(21)의 단부면으로부터 많이 노출시킬 수 있고, 수트 필터(3)나 내측 케이스(20)에 부착된 매연의 제거 등의 유지 보수 작업을 용이하게 실행할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 2종류의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)를 설치하는 구조로서, 한쪽의 디젤 산화 촉매(2)를 내설시키는 촉매 내측 케이스(4)와 다른쪽의 수트 필터(3)를 내설시키는 필터 내측 케이스(20) 사이에 센서 장착 공간(29)을 형성한 것이므로 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 연결 길이를 단축하여 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21) 등의 강성의 향상이나 경량화를 도모하면서 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접속 경계 위치의 상기 센서 장착 공간(29)에 가스 센서 등을 간단히 배치할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 필터 내측 케이스(20)에 오버랩되는 촉매 외측 케이스(5)에 센서 지지체로서의 센서 접속 플러그(50)를 조립하고, 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접속 경계 위치에 센서 접속 플러그(50)를 통하여 도시되지 않은 필터 입구측 배기 가스 압력 센서나 필터 입구측 배기 가스 온도 센서(서미스터) 등의 가스 센서를 배치시키도록 구성한 것이므로 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21) 등의 강성의 향상이나 경량화를 도모하면서 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접속 경계 위치에 센서 접속 플러그(50)를 컴팩트하게 설치할 수 있다.
도 1 내지 도 5, 도 8에 나타낸 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3), 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 내설시키는 내측 케이스로서의 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)를 내설시키는 외측 케이스로서의 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서, 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)의 일단측의 둘레면에 배기 가스 유입구(12)를 형성하고, 촉매 외측 케이스(5)의 외주 중 상기 배기 가스 유입구(12)의 외측에 배기 가스 입구관(16)을 배치하고, 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 입구측의 개구 단부면의 면적보다 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측의 개구 단부면의 면적을 크게 형성하고 있다. 따라서, 디젤 산화 촉매(2) 설치부 부근에 배기 가스 입구관을 배치할 수 있고, 디젤 산화 촉매(2)의 배기 가스 상류측의 촉매 외측 케이스(5)(케이싱)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 간단히 단축할 수 있다. 다시 말해, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 상류측의 단부면에 디젤 산화 촉매(2)의 단부면을 간단히 접근시켜서 배치할 수 있다. 또한, 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 입구측의 개구 단부면의 면적보다 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측의 개구 단부면의 면적을 크게 형성함으로써 촉매 외측 케이스(5)의 외주면에 배기 가스 입구관(16)을 용접할 수 있고, 종래와 같은 촉매 외측 케이스(5)와 배기 가스 입구관(16)의 연결용 보강 부재를 설치하지 않고 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 입구측에 있어서의 배기 가스 입구관(16)의 장착 강도를 유지하면서 촉매 외측 케이스(5)나 배기 가스 입구관(16)에 있어서의 배기 가스의 배기압 손실을 저감할 수 있다.
도 1 및 도 2, 도 5, 도 8에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 입구의 외주면에 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측의 단부 가장자리를 고착하고, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 유입구(12)에 대하여 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 하류측에 배기 가스 입구관(16)을 오프셋시키도록 구성하고 있다. 따라서, 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 하류측의 개구 가장자리보다 배기 가스의 상류측에 디젤 산화 촉매(2)의 배기 가스 상류측 단부면을 배치할 수 있고, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 길이 중 배기 가스 상류측의 길이를 간단히 단축할 수 있다. 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 컴팩트하게 형성할 수 있다. 다시 말해, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 상류측의 측단부면으로부터 이반(離反)시켜서 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측을 배치할 수 있다. 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 치수를 단축하여 종래보다 부품수를 적게 하고, 낮은 비용으로 컴팩트하고 또한 경량으로 구성할 수 있다.
도 1 및 도 2, 도 5, 도 8에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향으로 촉매 외측 케이스(5) 및 촉매 내측 케이스(4)의 배기 가스 유입구(12)의 개구 치수보다 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측의 개구 치수를 크게 형성하고 있다. 따라서, 종래와 같은 보강 부재를 설치하지 않고 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 입구측에 있어서의 배기 가스 입구관(16)의 장착 강도를 유지할 수 있고, 배기 가스 입구관(16)이나 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 유입구(12) 등의 배기압 손실을 저감할 수 있다. 종래의 보강 부재를 설치한 구조에 비해 구성 부품수를 삭감하여 낮은 비용으로 구성할 수 있다. 촉매 외측 케이스(5)의 외형을 컴팩트하게 형성할 수 있고, 또한 경량화 등을 간단히 도모할 수 있는 것이면서 촉매 외측 케이스(5)나 배기 가스 입구관(16) 등의 배기 가스 입구측을 고강성으로 구성할 수 있다. 다시 말해, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 상류측의 측단부면에 근접시켜서 촉매 외측 케이스(5) 및 촉매 내측 케이스(4)의 배기 가스 입구를 형성할 수 있다. 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 치수를 단축하여 종래보다 부품수를 적게 하고, 낮은 비용으로 컴팩트하고 또한 경량으로 구성할 수 있다.
도 1 및 도 2, 도 5, 도 8에 나타낸 바와 같이, 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측 중 배기 가스 이동 하류측의 단부보다 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 배기 가스 이동 상류측의 단부면이 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 상류측에 배치되도록 구성하고 있다. 따라서, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 길이 중 배기 가스 상류측의 길이를 간단히 단축할 수 있어 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 컴팩트하게 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2, 도 5, 도 8에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 유입구(12)의 개구 가장자리 중 배기 가스 이동 상류측의 배기 가스 유입구(12)의 개구 가장자리에 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측의 단부를 연결시키도록 구성한 것이므로 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 길이 중 배기 가스 상류측의 길이를 간단히 단축할 수 있는 것이면서 촉매 외측 케이스(5)나 배기 가스 입구관(16)에 있어서의 배기 가스의 배기압 손실을 저감할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 엔진이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서 디젤 산화 촉매(2) 및 수트 필터(3)를 설치하였지만 디젤 산화 촉매(2) 및 수트 필터(3) 대신에 요소(환원제)의 첨가에 의해 발생된 암모니아(NH3)에 의해 엔진(70)의 배기 가스 중의 질소 산화물(NOx)을 환원하는 NOx 선택 환원 촉매(NOx 제거 촉매), 및 NOx 선택 환원 촉매로부터 배출되는 잔류 암모니아를 제거하는 암모니아 제거 촉매를 설치하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 가스 정화 필터로서 촉매 내측 케이스(4)에 NOx 선택 환원 촉매(NOx 제거 촉매)를 설치하고 필터 내측 케이스(20)에 암모니아 제거 촉매를 설치한 경우, 엔진이 배출한 배기 가스 중의 질소 산화물(NOx)이 환원되어 무해한 질소 가스(N2)로서 배출될 수 있다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3), 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)를 내설시키는 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20)를 내설시키는 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서, 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20)가 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)에 연결되고, 외적인 응력이 부가되는 입구 구성 부품으로서의 배기 가스 입구관(16) 및 지지체로서의 지지 다리체(19)를 촉매 외측 케이스(5)에 배치하고 있다.
따라서, 촉매 외측 케이스(5)에 의해 외적인 응력을 지지할 수 있고, 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20)에 변형력으로서 작용하는 외적인 응력을 저감할 수 있다. 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20)와 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 이중 구조에 의해 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 단열성을 향상시켜서 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 처리 능력이나 재생 능력을 향상시킬 수 있는 것에 추가하여, 예를 들면 엔진으로부터의 진동의 전도나 용접 가공의 왜곡 등에 의해 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 지지가 부적정하게 되는 것을 간단히 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3), 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 구비하고, 복수 세트의 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 플랜지체로서의 촉매측 플랜지(25)나 필터측 플랜지(26)에 의해 연결하고 있다. 따라서, 배기 가스 입구관(16) 및 지지 다리체(19)의 구성이나 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3) 사이의 배기 가스의 이동 등에 고려하여 복수 세트의 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20), 또는 복수 세트의 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 기능적으로 구성할 수 있다. 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 처리 능력이나 재생 능력 등을 간단히 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20)의 배기 가스의 이동 방향의 길이와 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스의 이동 방향의 길이를 다르게 하고 있다. 따라서, 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접합 위치에 대하여 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 연결하는 플랜지체를 오프셋시켜서 배치할 수 있다. 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 장착 간격을 간단히 축소 또는 확대할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3), 촉매 내측 케이스(4)나 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 구비하고, 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접합 위치에 대하여 복수 세트의 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)를 연결하는 촉매측 플랜지(25)나 필터측 플랜지(26)를 오프셋시키도록 구성하고, 한쪽의 수트 필터(3)에 대향하는 필터 내측 케이스(20)에 다른쪽의 디젤 산화 촉매(2)에 대향하는 촉매 외측 케이스(5)가 오버랩되도록 구성하고 있다.
따라서, 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접합 간격을 축소할 수 있는 것이면서 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접합 사이에 센서 등을 간단히 배치할 수 있다. 복수 세트의 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 단축하여 복수 세트의 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21) 등의 강성 향상이나 경량화를 도모할 수 있다. 복수 세트의 디젤 산화 촉매(2)나 수트 필터(3)의 접합 간격을 축소하여 복수 세트의 촉매 외측 케이스(5)나 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 단축할 수 있다.
도 1, 도 5, 도 8 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3), 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 내설시키는 내측 케이스로서의 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)를 내설시키는 외측 케이스로서의 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 구비하여 이루어진다. 또한, 촉매 외측 케이스(5)의 외측에 배기 가스 입구관(16)을 배치하고, 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측에 대향시켜서 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 및 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)에 배기 가스 유입구(12)를 개구시키고, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 상류측의 촉매 외측 케이스(5)의 단부면과 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 단부면 사이에 정류실로서의 배기 가스 유입 공간(11)을 형성하고, 배기 가스 입구관(16)에 배기 가스 유입구(12)를 통하여 배기 가스 유입 공간(11)을 연통시키도록 구성하고 있다. 따라서, 예를 들면 촉매 내측 케이스(4) 내에 그들의 중심선과 직교하는 전단 방향으로부터 디젤 엔진(70)의 배기 가스를 넣는 구조에 있어서 배기 가스 유입 공간(11) 내에 배기 가스 입구관(16)을 삽입할 필요가 없다. 그 때문에, 배기 가스 입구관(16)을 설치하는 촉매 외측 케이스(5) 구조의 구성 부품점수를 저감하여 낮은 비용으로 구성할 수 있고, 또한 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 배기 가스 상류측의 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 및 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 간단히 단축할 수 있다. 다시 말해, 디젤 산화 촉매(2)의 배기 가스 입구측과 그것에 대향하는 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 상류측 단부면의 상대 간격을 간단히 단축할 수 있다. 배기 가스 이동 상류측의 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5) 단면에 근접시켜서 디젤 산화 촉매(2)를 배치할 수 있고, 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 치수를 단축하여 종래보다 부품수를 적게 하고, 낮은 비용으로 컴팩트하고 또한 경량으로 구성할 수 있다.
도 1, 도 5, 도 8 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 유입구(12)의 개구 치수보다 배기 가스 이동 방향과 직교하는 방향의 배기 가스 유입구(12)의 개구 치수를 크게 형성한 것이므로 촉매 외측 케이스(5)로의 배기 가스 입구관(16)의 장착 강성을 유지하면서 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 치수를 단축하여 종래보다 부품수를 적게 하고, 낮은 비용으로 컴팩트하고 또한 경량으로 구성할 수 있다.
도 1, 도 5, 도 8 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향으로 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구의 개구 치수보다 배기 가스 유입구(12)의 개구 치수를 작게 형성한 것이므로 배기 가스 유입 공간(11)으로부터 디젤 산화 촉매(2)의 배기 가스 입구측으로 배기 가스를 균등하게 공급할 수 있고, 디젤 산화 촉매(2)의 가스 정화 기능을 유지하면서 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 및 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 컴팩트하고 또한 경량으로 구성할 수 있다.
도 1, 도 5, 도 8 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 배기 가스 유입구(12)의 개구 형상을 타원형, 직사각형, 긴 구멍 형상, 또는 그들의 유사 형상 중 어느 한쪽의 형상으로 형성하고, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 유입구(12)의 개구 치수와 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 입구측의 개구 직경 치수를 대략 같은 치수로 형성한 것이므로 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 입구측의 개구 면적보다 배기 가스 유입구(12)의 개구 면적을 크게 형성할 수 있다. 디젤 산화 촉매(2)의 배기 가스 이동 방향과 직교하는 방향으로 배기 가스를 분산시키면서 배기 가스 유입구(12)로부터 배기 가스 유입 공간(11) 내로 배기 가스를 이동시킬 수 있고, 디젤 산화 촉매(2)에 대한 배기 가스의 편류를 저감할 수 있다.
도 1, 도 5, 도 8 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 유입구(12)의 개구 치수와 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 입구측의 개구 직경 치수를 대략 같은 치수로 형성하고, 배기 가스 이동 방향과 직교하는 방향의 배기 가스 유입구(12)의 개구 치수와 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측의 개구 직경 치수를 대략 같은 치수로 형성하고, 배기 가스 유입구(12)의 개구 가장자리 중 배기 가스 이동 상류측의 배기 가스 유입구(12)의 개구 가장자리에 배기 가스 입구관(16)의 배기 가스 출구측의 단부를 연결시키도록 구성하고 있다. 따라서, 디젤 산화 촉매(2)의 배기 가스 이동 방향과 직교하는 방향으로 배기 가스를 분산시켜서 배기 가스 유입구(12)로부터 디젤 산화 촉매(2)의 배기 가스 입구측으로 배기 가스를 균등하게 이동시킬 수 있다. 디젤 산화 촉매(2)에 대한 배기 가스의 편류를 저감할 수 있고, 디젤 산화 촉매(2)의 배기 가스 정화 능력을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3, 및 도 5 내지 도 7을 참조하여 소음기(30)의 장착 구조를 설명한다. 도 1 내지 도 3, 도 5에 나타낸 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기 가스음을 감쇠시키는 소음기(30)는 내열 금속 재료로 제작된 대략 통 형상의 소음 내측 케이스(31), 내열 금속 재료로 제작된 대략 통 형상의 소음 외측 케이스(32), 및 소음 내측 케이스(31)와 소음 외측 케이스(32)의 우측 단부에 용접에 의해 고착된 원판 형상의 우측 덮개체(33)를 갖는다. 소음 외측 케이스(32)에 소음 내측 케이스(31)를 내설하고 있다. 또한, 원통 형상의 촉매 외측 케이스(5)의 직경 치수, 원통 형상의 필터 외측 케이스(21)의 직경 치수, 및 원통 형상의 소음 외측 케이스(32)가 대략 동일 치수이다. 원통 형상의 촉매 내측 케이스(4)의 직경 치수, 원통 형상의 필터 내측 케이스(20)의 직경 치수, 및 원통 형상의 소음 내측 케이스(31)가 대략 동일 치수이다. 또한, 원통 형상의 촉매 내측 케이스(4)의 직경 치수, 원통 형상의 필터 내측 케이스(20)의 직경 치수, 및 원통 형상의 소음 내측 케이스(31)가 동일 치수가 아니어도 좋다.
도 4 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32)에 배기 가스 출구관(34)을 관통시키고 있다. 배기 가스 출구관(34)의 일단측이 출구 덮개체(35)에 의해 폐쇄되어 있다. 소음 내측 케이스(31)의 내부에 있어서의 배기 가스 출구관(34) 전체에 다수의 배기 구멍(36)이 형성되어 있다. 소음 내측 케이스(31)의 내부가 다수의 배기 구멍(36)을 통하여 배기 가스 출구관(34)에 연통되어 있다. 도시되지 않은 소음기나 테일 파이프가 배기 가스 출구관(34)의 타단측에 접속된다.
도 6, 도 7에 나타낸 바와 같이, 소음 내측 케이스(31)에는 다수의 소음 구멍(37)이 형성되어 있다. 소음 내측 케이스(31)의 내부가 다수의 소음 구멍(37)을 통하여 소음 내측 케이스(31)와 소음 외측 케이스(32) 사이에 연통되어 있다. 소음 내측 케이스(31)와 소음 외측 케이스(32) 사이의 공간은 우측 덮개체(33)와 박판으로 제작된 지지체(38)에 의해 폐쇄되어 있다. 소음 내측 케이스(31)와 소음 외측 케이스(32) 사이에 세라믹 섬유로 제작된 소음재(39)가 충전되어 있다. 소음 내측 케이스(31)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부가 박판으로 제작된 지지체(38)를 통하여 소음 외측 케이스(32)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부에 연결되어 있다.
상술한 구성에 의해, 소음 내측 케이스(31) 내로부터 배기 가스 출구관(34)을 통하여 배기 가스가 배출된다. 또한, 소음 내측 케이스(31)의 내부에 있어서 다수의 소음 구멍(37)으로부터 소음재(39)로 배기 가스음(주로, 고주파대의 음)이 흡음된다. 배기 가스 출구관(34)의 출구측으로부터 배출되는 배기 가스의 소음이 감쇠된다.
도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 필터 내측 케이스(20)와 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 하류측(우측)의 단부에 필터측 출구 플랜지(40)를 용접한다. 소음 외측 케이스(32)의 배기 가스 이동 상류측(좌측)의 단부에 소음측 플랜지(41)를 용접한다. 필터측 출구 플랜지(40)와 소음측 플랜지(41)를 볼트(42) 및 너트(43)에 의해 착탈 가능하게 체결하고 있다. 또한, 필터 내측 케이스(20)와 필터 외측 케이스(21)에 센서 접속 플러그(44)를 고착하고 있다. 센서 접속 플러그(44)에는 도시되지 않은 출구측 배기 가스 압력 센서나 출구측 배기 가스 온도 센서(서미스터) 등이 접속된다.
도 1, 도 2, 도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3), 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 내설시키는 내측 케이스로서의 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20), 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)를 내설시키는 외측 케이스로서의 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기 가스의 배기음을 감쇠시키는 배기음 감쇠체로서의 소음재(39)를 구비하고, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 출구측 단부에 소음재(39)를 배치한 것이므로 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 배기 가스 정화 기능을 유지하면서 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 구조를 변경하지 않고 배기 가스의 소음 기능을 간단히 부가할 수 있다. 예를 들면, 상기 외측 케이스에 테일 파이프를 직접 연결시키는 배기 구조나 기설의 소음기의 소음 기능을 더욱 향상시키는 배기 구조 등을 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)부에서의 실시가 곤란하였던 배기 가스의 고주파 저감 대책을 간단히 실행할 수 있다. 예를 들면 펀치 구멍과 섬유상 매트 등으로 형성되는 소음 구조[소음재(39)]를 간단히 설치할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 소음재(39)를 갖는 소음기(30)를 구비하고 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 출구측 단부에 소음기(30)를 착탈 가능하게 연결시키도록 구성한 것이므로 소음기(30)의 착탈에 의해 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)부에 있어서의 배기 가스의 소음 기능을 간단히 변경할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 소음재(39)를 갖는 소음기(30)를 구비하고 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21) 및 소음기(30)를 대략 동일한 외경 치수의 원통 형상으로 각각 형성하고, 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 출구측 단부에 링 형상의 플랜지체로서의 필터측 출구 플랜지(40)를 설치하고, 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 출구측 단부에 필터측 출구 플랜지(40)를 통하여 소음재(39)를 착탈 가능하게 연결시키도록 구성한 것이므로 대략 동일한 외경 치수의 소음기(30)가 필터측 출구 플랜지(40)에 의해 필터 외측 케이스(21)에 연결됨으로써 배기 가스의 이동 방향으로 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 장착 치수를 길게 하는 것만으로 소음기(30)를 컴팩트하게 조립할 수 있다. 예를 들면, 디젤 엔진(70)의 배기 가스 배출부의 측면에 접근시켜서 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 간단히 설치할 수 있다. 또한, 배기 가스의 온도 유지에 의해 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 가스 정화 기능을 향상시키면서 소음재(39)의 설치에 의해 배기 가스의 고주파 저감 대책을 간단히 실행할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 소음재(39)가 내장된 소음기 케이싱으로서의 소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32), 및 일단측을 폐쇄하고 또한 타단측을 테일 파이프(도시 생략)에 연통시키는 배기 가스 출구관(34)을 구비하고, 소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32)에 배기 가스 출구관(34)의 배기 구멍(36) 형성부를 관통시키고, 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 출구측 단부에 필터측 출구 플랜지(40)를 통하여 소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32)를 착탈 가능하게 연결시키도록 구성한 것이므로 소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32)의 착탈에 의해 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)부에 있어서의 배기 가스의 소음 기능을 간단히 변경할 수 있다. 예를 들면, 소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32)는 별도로 소음기(도시 생략)를 설치함으로써 배기 가스의 소음 기능을 더욱 향상시키는 배기 구조 등을 용이하게 구성할 수 있다. 한편, 소음재(39)가 내장되어 있지 않은 소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32)의 배치에 의해 필터 외측 케이스(21)에 테일 파이프(도시 생략)를 직접 연결시키는 배기 구조를 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)부에서의 실시가 곤란하였던 배기 가스의 고주파 저감 대책으로서 소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32) 내에 소음재(39)(펀치 구멍과 섬유상 매트 등) 소음 구조를 간단히 구성할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 소음기 케이싱은 원통 형상의 소음 내측 케이스(31)와 원통 형상의 소음 외측 케이스(32)를 갖고, 소음 외측 케이스(32) 내에 소음 내측 케이스(31)를 배치시키고, 소음 내측 케이스(31)와 소음 외측 케이스(32) 사이에 소음재(39)를 충전시키고, 소음 내측 케이스(31)에 다수의 소음 구멍(37)을 형성한 것이므로 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 내설시키는 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)나 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 구비한 배기 가스 정화 구조에 근사시켜서 상기 소음기 케이싱[소음 내측 케이스(31)나 소음 외측 케이스(32)]을 구성할 수 있다. 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 내설하기 위한 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)나 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)와 동일 재료(파이프 등)를 이용하여 상기 소음기 케이싱의 소음 내측 케이스(31)나 소음 외측 케이스(32)를 형성할 수 있다. 상기 소음기 케이싱의 제조 비용을 간단히 저감할 수 있다.
도 10 내지 도 14를 참조하여 배기 가스 유입구(12)의 변형 구조를 설명한다. 상기 실시형태에 있어서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 배기 가스 유입구(12)는 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)에 대략 타원형의 관통 구멍을 형성함으로써 형성되어 있었다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)에 대략 사각형의 관통 구멍을 형성함으로써 배기 가스 유입구(12)를 형성할 수 있다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)에 대략 긴 원형의 관통 구멍을 형성함으로써 배기 가스 유입구(12)를 형성할 수 있다. 또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)에 대략 다각형의 관통 구멍을 형성함으로써 배기 가스 유입구(12)를 형성할 수 있다. 또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)에 대략 육각형의 관통 구멍을 형성함으로써 배기 가스 유입구(12)를 형성할 수 있다. 또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)에 부정형의 관통 구멍을 형성함으로써 배기 가스 유입구(12)를 형성할 수 있다.
도 1, 도 5, 도 23 내지 도 27을 참조하여 내측 케이스 지지체(7)의 구조를 설명한다. 도 1, 도 5, 도 23에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 촉매 내측 케이스(4)의 외측에 단부면이 I자 형상인 바퀴 형상의 박판으로 제작된 내측 케이스 지지체(7)를 통하여 원통 형상의 촉매 외측 케이스(5)를 끼우고, 촉매 외측 케이스(5)의 응력(변형력)을 박판으로 제작된 내측 케이스 지지체(7)에 의해 저감하도록 구성하고 있다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 내측 케이스 지지체(7)는 I자 형상의 박판부(7a)와 외측 케이스 연결부(7b)를 갖는다. 촉매 내측 케이스(4)의 배기 가스 이동 하류측의 외면에 I자 형상의 박판부(7a)의 내경측 단부 가장자리를 용접시킨다. 다시 말해, 촉매 내측 케이스(4)의 외면에 I자 형상의 박판부(7a)를 대략 수직으로 세우고 촉매 내측 케이스(4)의 외면으로부터 방사 방향으로 I자 형상의 박판부(7a)를 돌출시킨다. I자 형상의 박판부(7a)의 외경측 단부 가장자리로부터 대략 직각으로 절곡된 방향으로 외측 케이스 연결부(7b)를 연장시킨다. I자 형상의 박판부(7a)와 외측 케이스 연결부(7b)에 의해 내측 케이스 지지체(7)의 단면 단부면을 L 형상으로 형성한다.
또한, 촉매 외측 케이스(5)의 내면을 따라 배기 가스 이동 방향[원통 형상의 케이스(5) 중심선 방향]으로 외측 케이스 연결부(7b)의 단부를 연장시킨다. 촉매 외측 케이스(5)에 개구된 용접 가공용 구멍(5a)을 통하여 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향의 중간부의 내면에 외측 케이스 연결부(7b)를 용접시킨다. 또한, 용접 가공용 구멍(5a)은 외측 케이스 연결부(7b)의 용접 가공에 의해 폐쇄된다. 다시 말해, 도 1 및 도 23에 나타낸 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터로서의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3), 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 내설시키는 내측 케이스로서의 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)를 내설시키는 외측 케이스로서의 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서, 촉매 내측 케이스(4)와 촉매 외측 케이스(5) 사이에 바퀴 형상의 내측 케이스 지지체(7)를 설치하는 구조로서, 진동 감쇠 기능을 갖은 가요성 재료에 의해 내측 케이스 지지체(7)를 형성하고, 촉매 외측 케이스(5)에 내측 케이스 지지체(7)를 통하여 촉매 내측 케이스(4)를 지지하도록 구성하고 있다.
그 결과, 촉매 외측 케이스(5)의 진동이 내측 케이스 지지체(7)에 의해 감쇠되어 촉매 외측 케이스(5)로부터 촉매 내측 케이스(4)로 전달되는 진동을 저감할 수 있고, 디젤 산화 촉매(2)의 밀봉성의 저하나 촉매 외측 케이스(5) 또는 촉매 내측 케이스(4) 또는 디젤 산화 촉매(2)의 손상 또는 탈락 등을 간단히 방지할 수 있다. 다시 말해, 촉매 외측 케이스(5) 또는 촉매 내측 케이스(4)의 밀봉성의 저하 등을 저감하여 디젤 산화 촉매(2)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 예를 들면, 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 복수개 조합시킴으로써 배기 가스의 정화 능력을 높인 필터 구성이어도 수트 필터(3)의 유지 보수 작업성을 간단히 향상시킬 수 있다. 또한, 촉매 내측 케이스(4)와 촉매 외측 케이스(5) 사이의 공간의 단열 작용에 의해 촉매 내측 케이스(4)[디젤 산화 촉매(2)]의 온도를 간단히 관리할 수 있다. 촉매 적정 온도(약 300도~500도)로 디젤 산화 촉매(2)의 온도를 유지할 수 있다.
도 1, 도 5 및 도 23에 나타낸 바와 같이, 내측 케이스 지지체(7)는 단면 단부면이 I자 형상인 박판에 의해 형성되고, 촉매 외측 케이스(5)의 내면을 따른 방향으로 내측 케이스 지지체(7)의 일단측을 연장하고, 내측 케이스 지지체(7)의 일단측의 연장 부분에 촉매 외측 케이스(5)에 용접되는 외측 케이스 연결부(7b)를 형성하고, 촉매 외측 케이스(5)의 내면에 외측 케이스 연결부(7b)를 고착시키도록 구성한 것이므로 촉매 내측 케이스(4)의 외면에 내측 케이스 지지체(7)의 타단측을 용접한 상태로 촉매 외측 케이스(5) 내에 촉매 내측 케이스(4)를 삽입하여 촉매 외측 케이스(5)의 외측으로부터 촉매 외측 케이스(5)로 외측 케이스 연결부(7b)를 용접할 수 있다. 용접 작업에 제한되지 않는 두께의 박판에 의해 내측 케이스 지지체(7)를 형성할 수 있다. 촉매 외측 케이스(5) 및 촉매 내측 케이스(4)의 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 1, 도 5 및 도 23에 나타낸 바와 같이, 복수개의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3), 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20), 및 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 구비하고, 복수개의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 접합 위치에 대하여 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 연결하는 플랜지체로서의 촉매측 플랜지(25) 또는 필터측 플랜지(26)를 오프셋시키도록 구성하고, 한쪽의 수트 필터(3)에 대향하는 필터 내측 케이스(20)에 다른쪽의 디젤 산화 촉매(2)에 대향하는 촉매 외측 케이스(5)가 오버랩되도록 구성한 것이므로 상기 복수개의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 배기 가스 이동 방향의 설치 길이를 확보하면서 상기 복수개의 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 배기 가스 이동 방향의 길이를 단축할 수 있고, 상기 복수개의 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21) 등의 강성의 향상이나 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 촉매 외측 케이스(5)가 오버랩되는 필터 내측 케이스(20)[배기 가스 이동 하류측의 수트 필터(3)]가 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 분리(분해)에 의해 외부로 많이 노출될 수 있다. 다시 말해, 복수개의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3) 중 배기 가스 이동 하류측에 배치된 수트 필터(3)의 배기 가스 이동 상류측 단부[배기 가스 이동 하류측의 필터 내측 케이스(20)]의 노출 범위가 많아지고, 배기 가스 이동 하류측의 수트 필터(3)의 수트(매연) 제거 등의 유지 보수 작업을 간단히 실행할 수 있다. 촉매측 플랜지(25) 또는 필터측 플랜지(26)의 연결부에서 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)[촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)]를 분리하여 실행되는 수트 필터(3)의 청소 등의 유지 보수 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 24 내지 도 27은 도 23에 개시된 내측 케이스 지지체(7)의 변형 구조를 나타낸다. 상기 실시형태에서는 단부면이 I자 형상인 바퀴 형상의 박판에 의해 내측 케이스 지지체(7)를 형성하였지만, 도 24에 나타낸 바와 같이, 단부면이 U자 형상인 바퀴 형상의 박판에 의해 내측 케이스 지지체(7)를 형성하여도 좋다. 또한, 도 25에 나타낸 바와 같이, 단부면이 S자 형상인 바퀴 형상의 박판에 의해 내측 케이스 지지체(7)를 형성하여도 좋다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 단부면이 Z자 형상인 바퀴 형상의 박판에 의해 내측 케이스 지지체(7)를 형성하여도 좋다. 도 27에 나타낸 바와 같이, Z자 형상과 S자 형상을 조합한 복합형 단부면을 갖은 바퀴 형상의 박판에 의해 내측 케이스 지지체(7)를 형성하여도 좋다.
도 23 내지 도 26에 나타낸 바와 같이, 내측 케이스 지지체(7)가 단면 단부면이 I자 형상인 박판(도 23 참조), 또는 단면 단부면이 U자 형상인 박판(도 24 참조), 또는 단면 단부면이 S자 형상인 박판(도 25 참조), 또는 단면 단부면이 Z자 형상인 박판(도 26 참조) 중 어느 하나에 의해 형성되고, 촉매 외측 케이스(5)에 내측 케이스 지지체(7)를 통하여 촉매 내측 케이스(4)를 탄성 지지하도록 구성한 것이므로 예를 들면, 복수 세트의 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21) 및 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)를 설치하고, 복수개의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 조합시킴으로써 배기 가스의 정화 능력을 높인 필터 구성이어도 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향 도중의 내면측에 내측 케이스 지지체(7)를 통하여 촉매 내측 케이스(4)의 배기 가스 이동 하류측 단부의 외면측을 고강성으로 지지할 수 있다. 배기 가스 이동 하류측에 배치된 수트 필터(3)의 배기 가스 이동 상류측 단부의 유지 보수 작업성을 간단히 향상시킬 수 있다. 또한, 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 밀봉성의 저하나 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21) 또는 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 또는 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 손상 또는 탈락 등을 간단히 방지할 수 있다.
도 27에 나타낸 바와 같이, 상기 내측 케이스 지지체가 단면 단부면이 I자 형상인 박판(도 23 참조), 또는 단면 단부면이 U자 형상인 박판(도 24 참조), 또는 단면 단부면이 S자 형상인 박판(도 25 참조), 또는 단면 단부면이 Z자 형상인 박판(도 26 참조) 중 어느 2개 이상이 복합된 형상의 박판(도 27 참조)에 의해 형성되고, 촉매 외측 케이스(5)에 내측 케이스 지지체(7)를 통하여 촉매 내측 케이스(4)를 탄성 지지하도록 구성한 것이므로 예를 들면, 복수 세트의 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21) 및 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)를 설치하고, 복수개의 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)를 조합시킴으로써 배기 가스의 정화 능력을 높인 필터 구성이어도 촉매 외측 케이스(5)의 배기 가스 이동 방향 도중의 내면측에 내측 케이스 지지체(7)를 통하여 촉매 내측 케이스(4)의 배기 가스 이동 하류측 단부의 외면측을 고강성으로 지지할 수 있다. 배기 가스 이동 하류측에 배치된 수트 필터(3)의 배기 가스 이동 상류측 단부의 유지 보수 작업성을 간단히 향상시킬 수 있다. 또한, 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 밀봉성의 저하나 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21) 또는 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 또는 디젤 산화 촉매(2) 또는 수트 필터(3)의 손상 또는 탈락 등을 간단히 방지할 수 있다.
도 15 내지 도 18을 참조하여 디젤 엔진(70)에 상기 DPF(1)를 설치한 구조를 설명한다. 도 15 내지 도 18에 나타낸 바와 같이, 디젤 엔진(70)의 실린더 헤드(72)의 좌우 측면에 배기 매니폴드(71)와 흡기 매니폴드(73)가 배치되어 있다. 실린더 헤드(72)는 엔진 출력축(74)(크랭크축)과 피스톤(도시 생략)을 갖는 실린더 블록(75) 상에 장착된다. 실린더 블록(75)의 전면과 후면으로부터 엔진 출력축(74)의 전단부과 후단부를 돌출시킨다. 실린더 블록(75)의 전면에 냉각 팬(76)을 설치한다. 엔진 출력축(74)의 전단부측으로부터 V 벨트(77)를 통하여 냉각 팬(76)에 회전력을 전달하도록 구성되어 있다.
또한, 도 18에 나타낸 바와 같이, 실린더 블록(75)의 후면에 플라이휠 하우징(78)을 고착하고 있다. 플라이휠 하우징(78)에 플라이휠(79)을 내설한다. 엔진 출력축(74)의 후단측에 플라이휠(79)을 축지시키고 있다. 후술하는 백호우(100)나 포크리프트(120) 등의 작동부에 플라이휠(79)을 통하여 디젤 엔진(70)의 동력을 인출하도록 구성하고 있다. 또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 실린더 헤드(72)에 지지 다리체(19)를 볼트(80)에 의해 착탈 가능하게 체결하고 있다. 상술된 DPF(1)는 지지 다리체(19)를 통하여 고강성 실린더 헤드(72)에 지지되도록 구성되어 있다.
도 19 및 도 20을 참조하여 백호우(100)에 상기 디젤 엔진(70)을 탑재한 구조를 설명한다. 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 백호우(100)는 좌우 한쌍의 주행 크롤러(103)를 갖는 크롤러식 주행 장치(102), 및 주행 장치(102) 상에 설치된 선회기체(104)를 구비하고 있다. 선회기체(104)는 도시되지 않은 선회용 유압 모터에 의해 360° 전방위에 걸쳐 수평 선회 가능하게 구성되어 있다. 주행 장치(102)의 후부에는 대지(對地) 작업용 토공판(105)이 승강 이동 가능하게 장착되어 있다. 선회기체(104)의 좌측부에는 조종부(106)와 디젤 엔진(70)이 탑재되어 있다. 선회기체(104)의 우측부에는 굴착 작업을 위한 붐(111) 및 버킷(113)을 갖는 작업부(110)가 설치되어 있다.
조종부(106)에는 오퍼레이터가 착석하는 조종 좌석(108), 및 디젤 엔진(70) 등을 출력 조작하는 조작 수단이나 작업부(110)용 조작 수단으로서의 레버 또는 스위치 등이 배치되어 있다. 작업부(110)의 구성 요소인 붐(111)에는 붐 실린더(112)와 버킷 실린더(114)가 배치되어 있다. 붐(111)의 선단부에는 굴착용 어태치먼트로서의 버킷(113)이 스쿠핑(scooping)하면서 회동 가능하게 피벗 부착되어 있다. 붐 실린더(112) 또는 버킷 실린더(114)를 작동시켜서 버킷(113)에 의해 토공 작업(홈 형성 작업 등의 대지 작업)을 실행하도록 구성하고 있다.
도 21 및 도 22을 참조하여 포크리프트 카(120)에 상기 디젤 엔진(70)을 탑재한 구조를 설명한다. 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 포크리프트 카(120)는 좌우 한쌍의 전륜(122) 및 후륜(123)을 갖는 주행기체(124)를 구비하고 있다. 주행기체(124)에는 조종부(125)와 디젤 엔진(70)이 탑재되어 있다. 주행기체(124)의 전방측부에는 하역 작업을 위한 포크(126)를 갖는 작업부(127)가 설치되어 있다. 조종부(125)에는 오퍼레이터가 착석하는 조종 좌석(128), 조종 핸들(129), 및 디젤 엔진(70) 등을 출력 조작하는 조작 수단이나 작업부(127)용 조작 수단으로서의 레버 또는 스위치 등이 배치되어 있다.
작업부(127)의 구성 요소인 마스트(130)에는 포크(126)가 승강 가능하게 배치되어 있다. 포크(126)를 승강 이동시켜서 화물을 적재한 팰릿(도시 생략)을 포크(126) 상에 장착하고, 주행기체(124)를 전후진 이동시켜서 상기 팰릿의 운반 등의 하역 작업을 실행하도록 구성하고 있다.
2: 디젤 산화 촉매(가스 정화 필터) 3: 수트 필터(가스 정화 필터)
4: 촉매 내측 케이스 5: 촉매 외측 케이스
7: 내측 케이스 지지체 7b: 외측 케이스 연결부
11: 배기 가스 유입 공간(정류실) 12: 배기 가스 유입구
16: 배기 가스 입구관 19: 지지 다리체(지지체)
20: 필터 내측 케이스 21: 필터 외측 케이스
25: 촉매측 플랜지(플랜지체) 26: 필터측 플랜지(플랜지체)
30: 소음기
31: 소음 내측 케이스(소음기 케이싱)
32: 소음 외측 케이스(소음기 케이싱)
34: 배기 가스 출구관 36: 배기 구멍
37: 소음 구멍 39: 소음재(배기음 감쇠체)
40: 필터측 출구 플랜지(플랜지체) 70: 디젤 엔진

Claims (7)

  1. 엔진이 배출한 배기 가스를 정화하는 가스 정화 필터, 상기 가스 정화 필터를 내설시키는 내측 케이스, 및 상기 내측 케이스를 내설시키는 외측 케이스를 구비하여 이루어진 배기 가스 정화 장치에 있어서:
    복수 세트의 상기 가스 정화 필터, 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스를 구비하고, 상기 복수개의 가스 정화 필터의 접속 경계 위치에 대하여 상기 복수개의 외측 케이스를 연결하는 플랜지체를 오프셋시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    2종류의 상기 가스 정화 필터를 설치한 구조로서, 한쪽의 상기 가스 정화 필터를 내설시키는 상기 내측 케이스에 다른쪽의 상기 가스 정화 필터의 상기 내측 케이스를 내설시키는 상기 외측 케이스가 오버랩되도록 구성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 케이스와 상기 외측 케이스 사이에 바퀴 형상의 내측 케이스 지지체를 설치한 구조로서, 진동 감쇠 기능을 가진 가요성 재료에 의해 상기 내측 케이스 지지체를 형성하고, 상기 외측 케이스에 상기 내측 케이스 지지체를 통하여 상기 내측 케이스를 지지시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진이 배출한 배기 가스의 배기음을 감쇠시키는 배기음 감쇠체를 구비하고, 상기 외측 케이스의 배기 가스 출구측 단부에 상기 배기음 감쇠체를 배치한 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 케이스의 외측에 입구관을 배치하고, 상기 입구관의 배기 가스 출구측에 대향시켜서 상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스에 배기 가스 입구를 개구시키고, 상기 외측 케이스의 배기 가스 이동 방향의 상류측의 상기 외측 케이스의 단부면과 상기 가스 정화 필터의 단부면 사이에 정류실을 형성하고, 상기 입구관에 상기 배기 가스 입구를 통하여 상기 정류실을 연통시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 케이스 및 상기 외측 케이스의 일단측의 둘레면에 배기 가스 입구를 형성하고, 상기 외측 케이스의 외주 중 상기 배기 가스 입구의 외측에 입구관을 배치하고, 상기 입구관의 배기 가스 입구측의 개구 단부면의 면적보다 상기 입구관의 배기 가스 출구측의 개구 단부면의 면적을 크게 형성한 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 케이스가 상기 외측 케이스에 연결되고, 외적인 응력이 부가되는 입구 구성 부품 또는 지지체를 상기 외측 케이스에 배치한 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
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