WO2014103890A1 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

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匡孝 光田
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ヤンマー株式会社
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification device mounted on a diesel engine or the like, and more particularly to an exhaust gas purification device that removes particulate matter (soot, particulates) and the like contained in exhaust gas. .
  • a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF) is provided as an exhaust gas purification device in an exhaust path of a diesel engine (hereinafter referred to as engine), and the technology for purifying exhaust gas from the diesel engine with DPF has been known. It is known (see, for example, Patent Document 1).
  • DPF diesel particulate filter
  • a technique in which an inner case is provided in a double structure inside the outer case and an oxidation catalyst or a soot filter is built in the inner case is also known (see, for example, Patent Document 2).
  • the engine is versatile and used in various fields such as construction machines and agricultural machines.
  • the mounting space of the engine varies depending on the machine to be mounted, but in recent years, the mounting space is often limited (narrow) due to demand for weight reduction and compactness.
  • the temperature of the exhaust gas passing through the DPF is high (for example, 300 ° C. or higher). For this reason, there is a request to attach a DPF to the engine.
  • the present invention has a technical problem to provide a DPF having a structure in which exhaust gas can flow uniformly without depending on the shape of the exhaust pipe line after examining the present situation.
  • the invention of claim 1 comprises a gas purifying body for purifying exhaust gas exhausted from an engine, a purifying casing for housing the gas purifying body, an exhaust gas inlet pipe communicating with an exhaust gas inlet of the purifying casing, An exhaust gas outlet pipe communicating with the exhaust gas outlet of the purification casing, and the exhaust gas inlet pipe is attached to the purification casing so as to cover the exhaust gas inlet and extend in the longitudinal direction of the purification casing,
  • the pipe wall of the exhaust gas inlet pipe extends along the purification casing. As the portion moves from the exhaust gas inlet side to the exhaust gas outlet side of the exhaust gas inlet pipe, the portion approaches the outer surface of the purification casing. It is that is inclined.
  • a concave portion that is recessed outward is formed on the inner surface side of the side end portion of the purification casing near the exhaust gas inlet. Is.
  • a portion of the pipe wall of the exhaust gas inlet pipe close to the exhaust gas outlet is the exhaust gas of the exhaust gas inlet pipe. As it goes from the inlet side to the exhaust gas outlet side, it inclines away from the center line on the exhaust gas inlet side.
  • the gas purification body which purifies the exhaust gas which the engine discharged
  • an exhaust gas introduction passage is formed by the outer side surface of the purification casing and the inner wall surface of the exhaust gas inlet pipe, along the purification casing of the pipe wall of the exhaust gas inlet pipe As the extending portion moves from the exhaust gas inlet side to the exhaust gas outlet side of the exhaust gas inlet pipe, it approaches the outer surface of the purification casing.
  • the purification casing can be heated by the exhaust gas in the exhaust gas inlet pipe (in the introduction passage), and the decrease in the temperature of the exhaust gas passing through the purification casing can be suppressed. Become. Therefore, the exhaust gas purification performance of the exhaust gas purification device can be improved.
  • the inclined shape of the portion extending along the purification casing in the pipe wall can be a guide surface for sending exhaust gas to the exhaust gas inlet.
  • the exhaust gas inlet pipe can be used as a strength member of the purification casing, and the purification casing can be improved in rigidity with a simple configuration without thickening the purification casing or extremely increasing the number of parts.
  • the exhaust gas from the engine can be smoothly guided into the purification casing by the inclined shape of the portion extending along the purification casing in the pipe wall.
  • Exhaust gas can be supplied to a wide area of the gas purification body in the purification casing, contributing to efficient use of the gas purification body.
  • the concave surface portion that is recessed outward is formed on the inner surface side of the side end portion of the purification casing near the exhaust gas inlet, from the exhaust gas inlet of the purification casing.
  • Exhaust gas can be supplied toward the concave surface portion, and a swirling flow or turbulent flow can be easily formed on the exhaust gas upstream side of the gas purifier by the exhaust gas diffusion action by the concave surface portion. For this reason, exhaust gas can be supplied as evenly as possible to the end surface of the gas purifier on the upstream side of the exhaust gas.
  • the portion of the exhaust gas inlet pipe near the exhaust gas outlet exits from the exhaust gas inlet side of the exhaust gas inlet pipe toward the exhaust gas outlet side. , And is inclined away from the center line on the exhaust gas inlet side.
  • the exhaust gas collides with the outer surface of the purification casing in the portion near the exhaust gas outlet on the inner wall surface of the exhaust gas inlet pipe.
  • the flow can be formed even upstream of the exhaust gas from the exhaust gas inlet.
  • the exhaust gas can be evenly supplied to the end face of the gas purifier upstream of the exhaust gas more reliably.
  • DPF Downward Planar view of DPF. It is an external appearance perspective view of DPF. It is an external appearance side view of the exhaust gas upstream side in DPF. It is an external appearance side view of the exhaust gas downstream side in DPF. It is separation sectional explanatory drawing of DPF. It is a separation side view of a clamping flange. It is an expanded side sectional view of a catalyst side joining flange. It is an expanded sectional view which shows the attachment part of the sensor boss body in an exhaust gas upstream. It is an expanded side sectional view of the exhaust gas upstream side in the DPF. It is the perspective view which looked at the diesel engine mounted with DPF from the cooling fan side. It is the side view which looked at the diesel engine carrying DPF from the exhaust manifold side. It is the side view which looked at the diesel engine carrying DPF from the flywheel side.
  • a continuous regeneration type diesel particulate filter 1 (hereinafter referred to as DPF 1) as an exhaust gas purification device is provided.
  • DPF 1 is configured to reduce carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) in the exhaust gas of the diesel engine 70.
  • the DPF 1 as an exhaust gas purification device is for collecting particulate matter (PM) and the like in the exhaust gas, and is an output shaft (crank) of the diesel engine 70.
  • a substantially cylindrical shape extending long in the left-right direction parallel to the axis).
  • a DPF 1 is disposed on the exhaust manifold 71 of the engine 70.
  • Exhaust gas inlet pipes 16 and exhaust gas outlet pipes 34 are provided on the left and right sides of the DPF 1 (upstream and downstream in the exhaust gas movement direction) in a distributed manner to the left and right of the diesel engine 70.
  • the exhaust gas inlet pipe 16 on the exhaust gas intake side of the DPF 1 is bolted to the exhaust manifold 71 of the diesel engine 70 so as to be detachable.
  • a tail pipe (not shown) is connected to the exhaust gas outlet pipe 34 on the exhaust gas discharge side of the DPF 1.
  • the DPF 1 includes a DPF casing 60 as a purification casing made of a heat-resistant metal material, and a diesel oxidation catalyst 2 such as platinum and a honeycomb structure via cylindrical inner cases 4 and 20.
  • the soot filter 3 is arranged in series and accommodated.
  • the DPF 1 is attached to the cylinder head 72 and the exhaust manifold 71 of the diesel engine 70 via the flange side bracket leg 61 and the casing side bracket leg 62 as a support.
  • the base end side of the flange side bracket leg 61 is detachably bolted to a filter side joining flange 26 (details will be described later) on the outer peripheral side of the DPF casing 60.
  • the base end side of the casing side bracket leg 62 is detachably bolted to the catalyst outer lid body 9 (details will be described later) of the DPF casing 60.
  • the front end side of the flange side bracket leg 61 is detachably bolted to the side surface of the cylinder head 72 on the cooling fan 76 side.
  • the front end side of the casing side bracket leg 62 is detachably bolted to the side surface of the cylinder head 72 on the flywheel housing 78 side.
  • the DPF 1 is connected to the exhaust manifold 71 through the exhaust gas inlet pipe 16 by fastening the inlet flange body 17 (details will be described later) of the exhaust gas inlet pipe 16 to the outlet portion of the exhaust manifold 71.
  • the DPF 1 is stably connected and supported by the bracket legs 61 and 62 to the exhaust manifold 71 and the cylinder head 72 which are high-rigidity parts of the diesel engine 70. Accordingly, it is possible to suppress damage to the DPF 1 due to vibration or the like.
  • the exhaust gas of the diesel engine 70 flows from the exhaust manifold 71 of the diesel engine 70 to the diesel oxidation catalyst 2 side in the DPF casing 60 and moves from the diesel oxidation catalyst 2 to the soot filter 3 side for purification. It is processed. Particulate matter in the exhaust gas cannot pass through the porous partition walls between the cells in the soot filter 3. That is, the particulate matter in the exhaust gas is collected by the soot filter 3. Thereafter, exhaust gas that has passed through the diesel oxidation catalyst 2 and the soot filter 3 is released from the tail pipe.
  • the diesel oxidation catalyst 2 which is an example of a gas purifier (filter) for purifying the exhaust gas discharged from the diesel engine 70 will be described with reference to FIGS. explain.
  • the diesel oxidation catalyst 2 is provided in a substantially cylindrical catalyst inner case 4 made of a heat-resistant metal material.
  • the catalyst inner case 4 is formed in a substantially cylindrical catalyst outer case 5 made of a heat-resistant metal material. That is, the catalyst inner case 4 is fitted on the outside of the diesel oxidation catalyst 2 via the ceramic heat insulating material 6 made of ceramic fiber.
  • a catalyst heat insulating material 6 is press-fitted between the diesel oxidation catalyst 2 and the catalyst inner case 4 to protect the diesel oxidation catalyst 2.
  • the catalyst outer case 5 is fitted on the outside of the catalyst inner case 4 via a thin plate support 7 having a substantially S-shaped cross section.
  • the catalyst outer case 5 is one of the elements constituting the aforementioned DPF casing 60.
  • the stress (mechanical vibration and deformation force) of the catalyst outer case 5 transmitted to the catalyst inner case 4 is reduced by the thin plate support 7.
  • a disk-shaped catalyst inner lid 8 is fixed to one end of the catalyst inner case 4 and the catalyst outer case 5 by welding.
  • a catalyst outer lid body 9 is fastened to the outer surface side of the catalyst inner lid body 8 with bolts and nuts.
  • the gas inflow side end surface 2a of the diesel oxidation catalyst 2 and the catalyst inner lid body 8 are separated by a certain distance L1 (gas inflow space 11).
  • An exhaust gas inflow space 11 is formed between the gas inflow side end surface 2 a of the diesel oxidation catalyst 2 and the catalyst inner lid body 8.
  • An exhaust gas inlet 12 facing the exhaust gas inflow space 11 is opened in the catalyst inner case 4 and the catalyst outer case 5.
  • the opening edge of the exhaust gas inlet 12 in the catalyst outer case 5 is bent toward the catalyst inner case 4. Since the gap between the opening edge of the catalyst inner case 4 and the catalyst outer case 5 is closed by the bent edge, the exhaust gas flows between the catalyst inner case 4 and the catalyst outer case 5. Can be prevented.
  • an exhaust gas inlet pipe 16 is disposed on the outer surface of the catalyst outer case 5 in which the exhaust gas inlet 12 is formed.
  • the exhaust gas inlet pipe 16 is formed in a half-cylinder shape that opens upward, and a rectangular upward opening end portion 16b on the large diameter side covers the exhaust gas inlet 12 and the length of the catalyst outer case 5 ( It is fixed to the outer surface of the catalyst outer case 5 by welding so as to extend in the (left and right) direction. Therefore, the upward opening end portion 16 b on the exhaust gas outlet side of the exhaust gas inlet pipe 16 is connected to the exhaust gas inlet 12 of the catalyst outer case 5.
  • a small-diameter perfect circular downward opening end portion 16 a is opened as the exhaust gas inlet side at the right end portion near the longitudinal middle portion of the catalyst outer case 5.
  • An inlet flange body 17 is fixed by welding to the outer peripheral portion of the downward opening end portion 16a.
  • the inlet flange body 17 is detachably bolted to the exhaust gas discharge side of the exhaust manifold 71.
  • the left end portion of the exhaust gas inlet pipe 16 covers the exhaust gas inlet 12 of the catalyst outer case 5 from the outside.
  • a downward opening end portion 16 a as an exhaust gas inlet side is formed at the right end portion of the exhaust gas inlet pipe 16. That is, the downward opening end portion 16a of the exhaust gas inlet pipe 16 with respect to the exhaust gas inlet 12 is provided offset to the exhaust gas downstream side in the DPF casing 60 (positioned on the right side of the catalyst outer case 5). Are provided in a staggered manner).
  • the upward opening end portion 16 b of the exhaust gas inlet pipe 16 is welded and fixed to the outer surface of the catalyst outer case 5 so as to cover the exhaust gas inlet 12 and extend in the longitudinal (left and right) direction of the catalyst outer case 5.
  • an exhaust gas introduction passage 200 is formed by the outer surface of the catalyst outer case 5 and the inner surface of the tube wall 201 of the exhaust gas inlet tube 16.
  • the DPF casing 60 (catalyst outer case 5) can be heated by the exhaust gas in the exhaust gas inlet pipe 16 (introduction passage 200), and the exhaust gas temperature passing through the DPF casing 60 (catalyst outer case 5) can be increased. It is possible to suppress the decrease.
  • the exhaust gas purification performance of the DPF 1 can be improved.
  • the exhaust gas inlet pipe 16 can be used as a strength member of the DPF casing 60 (catalyst outer case 5), so that the DPF casing 60 (catalyst outer case 5) can be easily made thick without increasing the number of parts. With this configuration, the rigidity of the DPF casing 60 (catalyst outer case 5) can be improved.
  • the exhaust gas of the diesel engine 70 enters the exhaust gas inlet pipe 16 from the exhaust manifold 71, enters the exhaust gas inflow space 11 from the exhaust gas inlet pipe 16 through the exhaust gas inlet 12, and the diesel oxidation catalyst. 2 is supplied from the gas inflow side end surface 2a on the left side. Nitrogen dioxide (NO 2 ) is generated by the oxidation action of the diesel oxidation catalyst 2.
  • a portion extending along the DPF casing 60 (catalyst outer case 5) in the pipe wall 201 of the exhaust gas inlet pipe 16 is the exhaust gas inlet side of the exhaust gas inlet pipe 16.
  • a portion extending along the DPF casing 60 (catalyst outer case 5) in the tube wall 201 is a longitudinally inclined portion 202 having a shape in which a corner is cut off obliquely in a side view.
  • the inner side surface of the longitudinally inclined portion 202 of the exhaust gas inlet pipe 16 covers the exhaust gas inlet 12 of the DPF casing 60 (catalyst outer case 5), and the exhaust gas flowing from the exhaust manifold 71 is allowed to flow into the exhaust gas inlet 12. It is configured to drift in the direction.
  • the exhaust gas flowing into the exhaust gas inlet pipe 16 from the exhaust manifold 71 collides with the inner surface of the longitudinal inclined portion 202 of the exhaust gas inlet pipe 16 and drifts toward the exhaust gas inlet 12, thereby The gas is smoothly guided into the exhaust gas inflow space 11 via the gas inlet 12. That is, the inner surface of the longitudinally inclined portion 202 of the exhaust gas inlet pipe 16 is used as a guide surface for sending the exhaust gas to the exhaust gas inlet 12, and the exhaust gas inlet pipe 16 is used as the strength of the DPF casing 60 (catalyst outer case 5).
  • a portion of the tube wall 201 of the exhaust gas inlet pipe 16 near the exhaust gas outlet pipe 34 that is also an exhaust gas outlet is on the exhaust gas inlet side of the exhaust gas inlet pipe 16.
  • a substantially half of the tube wall 201 near the exhaust gas outlet pipe 34 is a trumpet-shaped short inclined portion 203 whose radius increases from the downward opening end 16a toward the upward opening end 16b.
  • the exhaust gas collides with the outer surface of the DPF casing 60 (catalyst outer case 5) at the portion near the exhaust gas outlet tube 34 on the inner wall surface 201 of the exhaust gas inlet tube 16; Therefore, the swirl flow and the turbulent flow can be formed on the exhaust gas upstream side from the exhaust gas inlet 12. Therefore, the exhaust gas can be evenly supplied more reliably by the end surface 2a (gas inflow side end surface 2a) on the exhaust gas upstream side of the diesel oxidation catalyst 2.
  • a portion 204 is formed. Therefore, the inner lid body 8 of the catalyst has a bowl shape in which the substantially central portion on the inner surface side is recessed most due to the presence of the concave surface portion 204. For this reason, exhaust gas can be supplied from the exhaust gas inlet 12 of the DPF casing 60 (catalyst outer case 5) toward the concave surface portion 204 of the catalyst inner lid body 8, and the diesel oxidation catalyst is obtained by the exhaust gas diffusion action by the concave surface portion 204.
  • a swirling flow or a turbulent flow can be easily formed on the exhaust gas upstream side (exhaust gas inflow space 11). For this reason, exhaust gas can be supplied as evenly as possible to the exhaust gas upstream end surface (gas inflow side end surface 2a) of the diesel oxidation catalyst 2.
  • the soot filter 3 which is an example of a gas purifier (filter) that purifies the exhaust gas discharged from the diesel engine 70, will be described with reference to FIGS. 1, 5, and 9.
  • the soot filter 3 is provided in a substantially cylindrical filter inner case 20 made of a heat-resistant metal material.
  • the filter inner case 20 is provided in a substantially cylindrical filter outer case 21 made of a heat-resistant metal material. That is, the filter inner case 20 is fitted on the outside of the soot filter 3 through the mat-shaped filter heat insulating material 22 made of ceramic fiber.
  • the filter outer case 21 is one of the elements constituting the DPF casing 60 described above together with the catalyst outer case 5.
  • the filter heat insulating material 22 is press-fitted between the soot filter 3 and the filter inner case 20 to protect the soot filter 3.
  • the catalyst inner case 4 formed in a cylindrical shape with a straight ridge line is inserted with an upstream cylinder portion 4 a that houses the diesel oxidation catalyst 2 and a filter inner case 20 described later.
  • the downstream cylinder part 4b is made.
  • the upstream side cylinder part 4a and the downstream side cylinder part 4b are cylinders of substantially the same diameter, and are integrally formed.
  • a thin plate-shaped ring-shaped catalyst side joining flange 25 that is welded and fixed to the outer periphery of the catalyst inner case 4 and a thin plate-shaped ring-shaped filter side joining flange 26 that is welded to the outer periphery of the filter inner case 20 are provided.
  • the catalyst side joining flange 25 and the filter side joining flange 26 are formed in a donut shape having a substantially L-shaped cross section.
  • the inner peripheral side of the catalyst side joining flange 25 is welded and fixed to the end of the downstream side cylinder portion 4b in the catalyst inner case 4.
  • the outer peripheral side of the catalyst side joining flange 25 is protruded toward the outer peripheral side (radial direction) of the catalyst outer case 5.
  • a bent corner portion of the catalyst side joining flange 25 is a stepped step portion 25a.
  • An end portion on the exhaust gas downstream side of the catalyst outer case 5 is welded and fixed to a step portion 25 a of the catalyst side joining flange 25.
  • the inner peripheral side of the filter-side joining flange 26 is welded and fixed to a midway portion in the longitudinal direction (midway portion in the exhaust gas movement direction) of the outer periphery of the filter inner case 20.
  • the outer peripheral side of the filter-side joining flange 26 is projected toward the outer peripheral side (radial direction) of the filter outer case 21.
  • the bent corners of the filter-side joining flange 26 are also stepped step portions 26a.
  • An end portion on the upstream side of the exhaust gas in the filter outer case 21 is welded and fixed to a step portion 26 a of the filter side joining flange 26.
  • the filter inner case 20 is formed in a cylindrical shape whose ridgeline is a straight line.
  • the end portion on the exhaust gas upstream side and the end portion on the exhaust gas downstream side of the filter inner case 20 are cylinders having substantially the same diameter and are integrally formed.
  • the outer diameter of the diesel oxidation catalyst 2 and the outer diameter of the soot filter 3 are formed to be equal.
  • the thickness of the catalyst heat insulating material 6 is formed larger than the thickness of the filter heat insulating material 22.
  • the catalyst inner case 4 and the filter inner case 20 are formed of the same plate thickness material.
  • the outer diameter of the filter inner case 20 is smaller than the inner diameter of the downstream cylindrical portion 4b of the catalyst inner case 4.
  • a downstream gap 23 is formed between the inner peripheral surface of the catalyst inner case 4 and the outer peripheral surface of the filter inner case 20.
  • the downstream gap 23 is formed with a dimension (for example, 2 mm) larger than the plate thickness (for example, 1.5 mm) of each of the cases 4 and 20.
  • the catalyst side joining flange 25 and the filter side joining flange 26 are brought into contact with each other through the gasket 24.
  • the joint flanges 25 and 26 are sandwiched from both sides in the exhaust gas movement direction by a pair of thick plate-like central clamping flanges 51 and 52 surrounding the outer peripheral sides of the outer cases 5 and 21.
  • the exhaust gas upstream side of the filter outer case 21 is connected to the exhaust gas downstream end of the catalyst outer case 5 via the center clamping flanges 51 and 52 and the joint flanges 25 and 26.
  • a catalyst downstream space 29 is formed between the diesel oxidation catalyst 2 and the soot filter 3. That is, the gas outflow side end surface 2b of the diesel oxidation catalyst 2 and the intake side end surface 3a of the soot filter 3 (filter inner case 20) face each other with a distance L2 for sensor attachment.
  • the cylindrical length L4 of the catalyst outer case 5 in the exhaust gas movement direction is longer than the cylindrical length L3 of the upstream cylinder portion 4a of the catalyst inner case 4 in the exhaust gas movement direction.
  • the cylindrical length L6 of the filter outer case 21 in the exhaust gas movement direction is formed shorter than the cylindrical length L5 of the filter inner case 20 in the exhaust gas movement direction.
  • the length (L2 + L3 + L5) obtained by adding the sensor mounting interval L2 in the catalyst downstream space 29, the cylinder length L3 of the upstream cylinder portion 4a of the catalyst inner case 4 and the cylinder length L5 of the filter inner case 20 is It is configured to be substantially equal to a length (L4 + L6) obtained by adding the cylindrical length L4 of the catalyst outer case 5 and the cylindrical length L6 of the filter outer case 21.
  • the end of the filter inner case 20 on the upstream side of the exhaust gas protrudes from the end of the filter outer case 21 on the upstream side of the exhaust gas by a difference in length between the cases 20 and 21 (L7 ⁇ L5-L6). Yes.
  • the exhaust gas downstream side (catalyst inner side) of the catalyst outer case 5 is set by the exhaust gas upstream dimension L7 of the filter inner case 20 protruding from the filter outer case 21.
  • the end portion on the upstream side of the exhaust gas of the filter inner case 20 is inserted into the downstream side cylindrical portion 4 b) of the case 4.
  • the exhaust gas upstream side of the filter inner case 20 is inserted into the downstream cylinder portion 4b (catalyst downstream space 29) in a detachable manner.
  • the flange body that connects the catalyst outer case 5 and the filter outer case 21 to the connection boundary position (catalyst downstream space 29) between the diesel oxidation catalyst 2 and the soot filter 3. (Catalyst side joining flange 25 and filter side joining flange 26) are offset. In other words, the attachment positions of the catalyst side joining flange 25 and the filter side joining flange 26 are shifted with respect to the catalyst downstream side space 29.
  • nitrogen dioxide (NO 2 ) generated by the oxidation action of the diesel oxidation catalyst 2 is supplied into the soot filter 3 from one end face (intake end face 3a).
  • Particulate matter (PM) contained in the exhaust gas of the diesel engine 70 is collected by the soot filter 3 and continuously oxidized and removed by nitrogen dioxide (NO 2 ).
  • the content of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) in the exhaust gas of the diesel engine 70 is reduced.
  • the silencer 30 for attenuating the exhaust gas sound discharged from the diesel engine 70 is made of a heat-resistant metal material and a substantially cylindrical muffler inner case 31, and a heat-resistant metal material and a substantially cylindrical shape.
  • the sound-absorbing outer case 32 and a disk-shaped sound-absorbing outer lid 33 fixed to the side end of the sound-absorbing outer case 32 on the exhaust gas downstream side by welding are provided.
  • a silencer inner case 31 is provided in the silencer outer case 32.
  • the muffler outer case 32 and the catalyst outer case 5 and the filter outer case 21 constitute the DPF casing 60 described above.
  • the diameter of the cylindrical silencing outer case 32 is substantially the same as the diameter of the cylindrical catalyst outer case 5 and the diameter of the cylindrical filter outer case 21.
  • a disc-shaped silencer inner cover body 36 is fixed to the end portion of the silencer inner case 31 on the upstream side of the exhaust gas by welding.
  • a pair of exhaust gas introduction pipes 38 extending in parallel with the exhaust gas moving direction is provided.
  • the exhaust gas upstream side of each exhaust gas introduction pipe 38 penetrates the sound deadening inner cover 36, but the exhaust gas upstream end of each exhaust gas introduction pipe 38 and the exhaust gas upstream side of the sound deadening inner case 31.
  • the position with the end portion substantially coincides with the side sectional view.
  • the exhaust gas upstream end of each exhaust gas introduction pipe 38 is opened as it is.
  • a number of communication holes 39 are formed in each exhaust gas introduction pipe 38.
  • Each exhaust gas introduction pipe 38 communicates with the expansion chamber 45 through a communication hole 39.
  • the expansion chamber 45 is formed inside the silencer inner case 31 (between the silencer inner lid body 36 and the silencer outer lid body 33).
  • Exhaust gas outlet pipes 34 arranged between the exhaust gas introduction pipes 38 are passed through the silencer outer lid body 33 of the silencer outer case 32.
  • the exhaust gas upstream side of the exhaust gas outlet pipe 34 is closed by a silencer inner lid body 36.
  • a number of exhaust holes 46 are formed in the exhaust gas outlet pipe 34 at locations in the silencer inner case 31.
  • Each exhaust gas introduction pipe 38 communicates with the exhaust gas outlet pipe 34 via a large number of communication holes 39, an expansion chamber 45 and a large number of exhaust holes 46.
  • a tail pipe (not shown) is connected to the other end side of the exhaust gas outlet pipe 34.
  • the exhaust gas that has entered the both exhaust gas introduction pipes 38 of the muffler inner case 31 passes through the exhaust gas outlet pipe 34 through the plurality of communication holes 39, the expansion chamber 45, and the numerous exhaust holes 46. Then, the sound is discharged out of the silencer 30 through the tail pipe.
  • the inner side of the filter outlet side joining flange 40 having a thin ring shape is welded and fixed to the end of the filter inner case 20 on the downstream side of the exhaust gas.
  • the outer diameter side of the filter outlet side joining flange 40 is projected toward the outer peripheral side (radius outside, radial direction) of the filter outer case 21.
  • the end of the filter outer case 21 on the downstream side of the exhaust gas is welded and fixed to the outer peripheral side of the filter outlet side joining flange 40.
  • a thin plate-like silencer-side joining flange 41 protruding from the outer peripheral side (radius outside) of the silencer outer case 32 is fixed by welding.
  • the end of the silencer outer case 32 on the upstream side of the exhaust gas is welded and fixed to the outer peripheral side of the silencer side joining flange 41.
  • the exhaust gas upstream end of the silencer inner case 31 protrudes by a predetermined cylindrical dimension L10 on the exhaust gas upstream side of the silencer-side joining flange 41.
  • the filter inner case 20 and the muffler inner case 31 are cylinders having substantially the same diameter
  • the filter outer case 21 and the muffler outer case 32 are cylinders having substantially the same diameter.
  • a pair of thick plate-like shapes that butt the filter outlet side joining flange 40 and the muffler side joining flange 41 through the gasket 24 and surround the outer peripheral sides of the outer cases 21 and 32.
  • the outlet flanges 53 and 54 hold the joint flanges 40 and 41 from both sides in the exhaust gas movement direction.
  • the filter outer case 21 and the muffler outer case 32 are detachably connected by fastening the outlet clamping flanges 53 and 54 to the joint flanges 40 and 41 with bolts 42 and nuts 43, respectively.
  • the cylindrical length L9 of the silencer outer case 32 in the exhaust gas movement direction is shorter than the cylindrical length L8 of the silencer inner case 31 in the exhaust gas movement direction.
  • the exhaust gas upstream side end of the silencer inner case 31 is the difference in length between the cases 31 and 32 from the exhaust gas upstream end (joining flange 41) of the silencer outer case 32 (L10 ⁇ L8 ⁇ L9). Only protruding. In other words, in a state where the silencer outer case 32 is connected to the filter outer case 21, the exhaust gas downstream end of the filter outer case 21 (filter) by the dimension L10 that the end of the exhaust gas upstream of the silencer inner case 31 protrudes.
  • the end of the silencer inner case 31 on the upstream side of the exhaust gas is inserted into the filter downstream side space 49 formed in the outlet side joining flange 40).
  • a flange body filter outlet side joining flange that connects the filter outer case 21 and the muffler outer case 32 to the connection boundary position (filter downstream space 49) of the soot filter 3. 40 and the silencing side joining flange 41) are offset. In other words, the attachment positions of the filter outlet side joining flange 40 and the muffler side joining flange 41 are shifted with respect to the filter downstream side space 49.
  • each exhaust gas introduction pipe 38 in the exhaust gas movement direction can be secured, and the length of the silencer 30 (silencer outer case 32) in the exhaust gas movement direction can be shortened. Therefore, in the DPF 1 with the silencer 30, it is possible to achieve both the compactness of the DPF 1 as a whole and the maintenance and improvement of the silencing function in the silencer 30.
  • the thick plate-like central clamping flange 51 (52) is divided into a plurality (two in the embodiment) in the circumferential direction of the catalyst outer case 5 (filter outer case 21).
  • the semicircular arc bodies 51a and 51b (52a and 52b) are used.
  • the semicircular arc bodies 51a and 51b (52a and 52b) of the embodiment are formed in an arc shape (a substantially semicircular horseshoe shape).
  • the center clamping flange 51 (52) is provided with a plurality of bolt fastening portions 55 with through holes at equal intervals along the circumferential direction.
  • ten sets of bolt fastening portions 55 are provided on one set of center clamping flanges 51.
  • the bolt fastening portions 55 are provided at five locations at equal intervals along the circumferential direction.
  • bolt holes 56 corresponding to the respective bolt fastening portions 55 of the center clamping flange 51 (52) are formed through the catalyst side joining flange 25 and the filter side joining flange 26.
  • the outer peripheral side of the catalyst outer case 5 is surrounded by the catalyst-side semicircular arcs 51 a and 51 b, and the outer peripheral side of the filter outer case 21 is both on the filter side.
  • the catalyst-side joining flange 25 and the filter-side joining flange 26, which are enclosed by the semicircular arc bodies 52a and 52b and sandwich the gasket 24, are joined from both sides in the exhaust gas movement direction by these semicircular arc bodies (center clamping flanges 51 and 52). Hold it.
  • the bolts 27 are inserted into the bolt fastening portions 55 of the center clamping flanges 51 and 52 on both sides and the bolt holes 56 of the joint flanges 25 and 26 and tightened with the nuts 28.
  • the joint flanges 25 and 26 are sandwiched and fixed by the center sandwich flanges 51 and 52, and the connection between the catalyst outer case 5 and the filter outer case 21 is completed.
  • the abutting portions of the ends of the catalyst-side semicircular arcs 51a and 51b and the filter-side semicircular arcs 52a and 52b are configured to be positioned with a phase shift of 72 °.
  • the thick plate-like outlet pinching flange 53 (54) is divided into a plurality of (two in the embodiment) semicircular arcs in the circumferential direction of the filter outer case 21 (silencer outer case 32). It is comprised by the body 53a, 53b (54a, 54b).
  • the semicircular arc bodies 53a, 53b (54a, 54b) of the embodiment have basically the same form as the semicircular arc bodies 51a, 51b (52a, 52b) of the center clamping flange 51 (52).
  • the outlet clamping flange 53 (54) is also provided with a plurality of bolt fastening portions 57 with through holes at equal intervals along the circumferential direction.
  • bolt holes 58 corresponding to the respective bolt fastening portions 57 of the outlet clamping flange 53 (54) are formed through the filter outlet side joining flange 40 and the silencer side joining flange 41.
  • the outer periphery side of the filter outer case 21 is surrounded by both semicircular arcs 53 a and 53 b on the filter outlet side, and the outer periphery side of the silencer outer case 32 is the silencer side.
  • the filter outlet side joining flange 40 and the muffler side joining flange 41 which are surrounded by both the semicircular arc bodies 54a and 54b and sandwich the gasket 24, are arranged in the exhaust gas movement direction by these semicircular arc bodies (exit sandwiching flanges 53 and 54). Clamp from both sides.
  • the bolts 42 are inserted into the bolt fastening portions 57 of the outlet clamping flanges 53 and 54 on both sides and the bolt holes 58 of the joint flanges 40 and 41 and tightened with the nuts 43.
  • both the joining flanges 40 and 41 are sandwiched and fixed by the both outlet sandwiching flanges 53 and 54, and the connection between the filter outer case 21 and the silencer outer case 32 is completed.
  • the abutting portions of the ends of the semicircular arc bodies 53a and 53b on the filter outlet side and the semicircular arc bodies 54a and 54b on the silencer side are configured to be positioned with a phase shift of 72 °.
  • gas purifiers 2 and 3 for purifying exhaust gas exhausted by the engine 70, and inner cases 4, 20, and 31 containing the gas purifiers 2 and 3, respectively.
  • the outer cases 5, 21, and 32 are provided with the inner cases 4, 20, and 31 built therein.
  • Each inner case 4, 20, 31 is connected to each outer case 5, 21, 32 via joint flanges 25, 26, 40, 41 that protrude from the outer peripheral side of each outer case 5, 21, 32.
  • a plurality of combinations of the gas purifiers 2 and 3, the inner cases 4, 20, 31 and the outer cases 5, 21, 32 are provided, and the joining flanges 25, 26 (40, 41) are paired with a pair of sandwiching flanges 51, 52 ( 53, 54), the plurality of outer cases 5, 21, 32 are connected.
  • the adjacent joining flanges 25 and 26 (40, 41) can be sandwiched from both sides by the sandwiching flanges 51 and 52 (53, 54) and can be pressed (contacted).
  • the sandwiching flanges 51 to 54 are formed separately without welding to the outer cases 5, 21, 32, the stress caused by welding in the relationship between the sandwiching flanges 51 to 54 and the outer cases 5, 21, 32.
  • a substantially uniform pressure contact force can be applied to the entire joining flanges 25 and 26 (40, 41), and the surface pressure of the sealing surfaces (clamping surfaces) of the clamping flanges 51 to 54 can be maintained high. As a result, it is possible to reliably prevent exhaust gas leakage from between the joint flanges 25 and 26 (40 and 41).
  • each of the holding flanges 51 to 54 is formed of a plurality of horseshoe-shaped semicircular arcs 51a, 51b (52a, 52b, 53a) divided in the circumferential direction of the outer cases 5, 21, 32. 53b, 54a, 54b), and is configured to surround the outer peripheral side of the outer cases 5, 21, 32 by a plurality of semicircular arc members 51a, 51b (52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b). Yes.
  • the clamping flanges 51 to 54 formed of a plurality of semicircular arc bodies 51a, 51b (52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b) can be assembled in the same manner as an integrated object. Therefore, the clamping flanges 51 to 54 can be easily assembled as compared with the ring-shaped flange, and the assembling workability can be improved. Moreover, DPF1 with high sealing performance can be comprised, suppressing processing cost and assembly
  • each joining flange 25,26,40 has basically the same structure, the catalyst side joining flange 25 that is welded and fixed to the catalyst inner case 4 and the catalyst outer case 5 is used as a representative example with reference to FIG. While explaining.
  • a stepped step portion 25 a is formed at the bent corner portion of the catalyst side joining flange 25.
  • the end portion of the catalyst outer case 5 on the downstream side of the exhaust gas is fitted on the step portion 25a, and the step portion 25a is welded and fixed to the end portion of the catalyst outer case 5 on the downstream side of the exhaust gas.
  • an L-shaped inner diameter side end 25b of the catalyst side joining flange 25 is extended in the exhaust gas movement direction of the catalyst inner case 4 (catalyst outer case 5).
  • An inner diameter side end 25 b is fitted on the end of the catalyst inner case 4 on the exhaust gas downstream side, and the inner diameter side end 25 b is welded and fixed to the catalyst inner case 4.
  • an L-shaped outer diameter side end portion 25c of the catalyst side joining flange 25 is extended from the outer periphery of the catalyst outer case 5 in the radial direction (vertical direction). High rigidity of the catalyst side joining flange 25 is ensured by the L-shaped cross section of the catalyst side joining flange 25 and the presence of the step portion 25a.
  • the nuts 28 are screwed into the bolts 27 that pass through the bolt holes 56 of the sandwiching flanges 51 and 52 and the joining flanges 25 and 26 to fasten the sandwiching flanges 51 and 52 and the joining flanges 25 and 26.
  • the structure in which the outer diameter side end portion 25c of the side joining flange 25 is clamped by the clamping flanges 51 and 52 is as described above.
  • gas temperature sensors 109 and 112 attached to the DPF 1 will be described with reference to FIGS. 1, 8 and 9.
  • one end of a cylindrical sensor boss body 110 is welded and fixed between the upstream cylindrical portion 4 a and the downstream cylindrical portion 4 b of the outer peripheral surface of the catalyst inner case 4. Yes.
  • the other end side of the sensor boss body 110 is extended in the radial direction from the sensor mounting opening 5 a of the catalyst outer case 5 toward the outside of the catalyst outer case 5.
  • the sensor boss body 110 for supporting the exhaust gas sensor penetrates the catalyst outer case 5 in the vicinity of the connection boundary position (catalyst downstream space 29) between the diesel oxidation catalyst 2 and the soot filter 3 on the outer peripheral surface of the catalyst inner case 4. It is provided to do.
  • a sensor mounting bolt 111 is screwed to the other end side of the sensor boss body 110.
  • a thermistor type upstream gas temperature sensor 109 is passed through the sensor mounting bolt 111, and the upstream gas temperature sensor 109 is supported by the sensor boss body 110 via the sensor mounting bolt 111.
  • a detection portion of the upstream gas temperature sensor 109 is inserted into the catalyst downstream space 29.
  • the sensor boss body 110 on the upstream side of the exhaust gas is an exhaust gas on the extension of the gas outflow side end face 2 b orthogonal to the exhaust gas movement direction in the diesel oxidation catalyst 2 and in the soot filter 3. It is located on the extension of the intake side end face 3a orthogonal to the moving direction.
  • the DPF 1 as a whole can be made compact, and the detection accuracy of the upstream gas temperature sensor 109 can be improved, which contributes to performance improvements such as regeneration control for the DPF 1.
  • one end side of the cylindrical sensor boss body 110 is also welded and fixed to the vicinity of the filter downstream space 49 in the outer peripheral surface of the filter inner case 20.
  • the other end side of the sensor boss body 110 is extended in the radial direction from the sensor mounting opening 21 a of the filter outer case 21 toward the outside of the filter outer case 21. That is, the sensor boss body 110 for supporting the exhaust gas sensor is provided in the vicinity of the connection boundary position of the soot filter 3 on the outer peripheral surface of the filter inner case 20 so as to penetrate the filter outer case 21.
  • a sensor mounting bolt 111 is screwed to the other end side of the sensor boss body 110.
  • the thermistor type downstream gas temperature sensor 112 is passed through the sensor mounting bolt 111, and the downstream gas temperature sensor 112 is supported by the sensor boss body 110 via the sensor mounting bolt 111.
  • the detection portion of the downstream gas temperature sensor 112 is inserted into the filter downstream space 49.
  • the exhaust gas temperature is detected by the downstream gas temperature sensor 112.
  • a sensor boss body of a differential pressure sensor can be constructed in the same manner as the sensor boss body 110 for both gas temperature sensors 109 and 112.
  • the gas purification body 2 for purifying the exhaust gas discharged from the engine 70 the purification casing 60 for housing the gas purification body 2, and the purification
  • An exhaust gas inlet pipe 16 communicating with the exhaust gas inlet 12 of the casing 60 and an exhaust gas outlet pipe 34 communicating with the exhaust gas outlet of the purification casing 60 are provided so as to cover the exhaust gas inlet 12 and to perform the purification.
  • the exhaust gas inlet pipe 16 is attached to the purification casing 60 so as to extend in the longitudinal direction of the casing 60, and an exhaust gas introduction passage is formed by the outer side surface of the purification casing 60 and the inner side surface of the pipe wall 201 of the exhaust gas inlet pipe 16.
  • the exhaust gas purification apparatus 1 forming 200 along the purification casing 60 of the pipe wall 201 of the exhaust gas inlet pipe 16.
  • the portion 202 extending in this manner is inclined so as to approach the outer surface of the purification casing 60 from the exhaust gas inlet side 16a of the exhaust gas inlet pipe 16 toward the exhaust gas outlet side 16b.
  • the purification casing 60 can be heated by the exhaust gas in the inlet pipe 16 (inside the introduction passage 200), and a decrease in the temperature of the exhaust gas passing through the purification casing 60 can be suppressed. Therefore, the exhaust gas purification performance of the exhaust gas purification device 1 can be improved.
  • the inclined shape of the portion 202 extending along the purification casing 60 in the pipe wall 201 becomes a guide surface for sending exhaust gas to the exhaust gas inlet 12.
  • the exhaust gas inlet pipe 16 can be used as a strength member of the purification casing 60, and the purification casing 60 can be improved in rigidity with a simple configuration without thickening the purification casing 60 or extremely increasing the number of parts.
  • the exhaust gas from the engine 70 can be smoothly guided into the purification casing 60 by the inclined shape of the portion 202 extending along the purification casing 60 in the pipe wall 201.
  • Exhaust gas can be supplied to a wide area of the gas purification body 2 in the purification casing 60, which contributes to efficient use of the gas purification body 2.
  • a concave surface portion 204 that is recessed outward is formed on the inner surface side of the side end portion 8 near the exhaust gas inlet 12 in the purification casing 60. Therefore, the exhaust gas can be supplied from the exhaust gas inlet 12 of the purification casing 60 toward the concave surface portion 204, and the exhaust gas diffusing action of the concave surface portion 204 causes the exhaust gas upstream side of the gas purification body 2. It is possible to easily form swirl flow and turbulent flow. Therefore, the exhaust gas can be supplied as evenly as possible to the end surface 2a on the exhaust gas upstream side of the gas purification body 2.
  • the portion 203 near the exhaust gas outlet 34 of the pipe wall 201 of the exhaust gas inlet pipe 16 is the portion of the exhaust gas inlet pipe 16. As it goes from the exhaust gas inlet side 16a toward the exhaust gas outlet side 16b, it is inclined so as to be away from the center line C of the exhaust gas inlet side 16a.
  • the exhaust gas collides with the outer surface of the purification casing 60, but the volume of the portion 203 is ensured. Therefore, the swirl flow and the turbulent flow can be formed on the exhaust gas upstream side from the exhaust gas inlet 12.
  • the exhaust gas can be evenly supplied to the end surface 2a on the upstream side of the exhaust gas of the gas purifier 2 more reliably.

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Abstract

　排気ガス入口管１６の形状に依存することなく排気ガスが均一に流入できる構造の排気ガス浄化装置１を提供することを課題としている。排気ガスを浄化するガス浄化体２と、ガス浄化体２を収容する浄化ケーシング６０と、浄化ケーシング６０の排気ガス流入口１２に連通する排気ガス入口管１６と、浄化ケーシング６０の排気ガス流出口に連通する排気ガス出口管３４とを備える。排気ガス流入口１２を覆い且つ浄化ケーシング６０の長手方向に延びるように排気ガス入口管１６を浄化ケーシング６０に取り付ける。浄化ケーシング６０の外側面と排気ガス入口管１６の管壁２０１内側面とで排気ガスの導入通路２００を形成する。管壁２０１のうち浄化ケーシング６０に沿って延びる部分２０２を、排気ガス入口側１６ａから排気ガス出口側１６ｂに向かうに連れて浄化ケーシング６０の外側面に近付くように傾斜させる。

Description

排気ガス浄化装置
　本願発明は、ディーゼルエンジン等に搭載される排気ガス浄化装置に係り、より詳しくは、排気ガス中に含まれた粒子状物質（すす、パティキュレート）等を除去する排気ガス浄化装置に関するものである。
　従来から、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）の排気経路中に、排気ガス浄化装置としてディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）を設け、ディーゼルエンジンからの排気ガスをＤＰＦにて浄化処理する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。ＤＰＦにおいて、外側ケースの内部に内側ケースを二重構造に設け、酸化触媒又はスートフィルタ等を内側ケースに内蔵する技術も公知である（例えば特許文献２参照）。
特開２００４－２６３５９３号公報 特開２００５－１９４９４９号公報
　ところで、エンジンは汎用性が広く、建設機械、農作業機といった様々な分野で用いられる。エンジンの搭載スペースは、搭載対象の機械によって様々であるが、近年は、軽量化・コンパクト化の要請で、搭載スペースに制約がある（狭い）ことが多い。しかも、ＤＰＦにおいては、これを通過する排気ガスの温度が高温（例えば３００℃以上）であるのが機能的に望ましいとされている。このため、エンジンにＤＰＦを取り付けたいという要請がある。
　エンジンにＤＰＦを取り付ける場合、ＤＰＦの取付け位置によっては、排気マニホールドからＤＰＦまでをつなぐ排気管路を長くしたり湾曲させたりすることが必要になる。しかし、排気管路が長ければ長いほど、ＤＰＦに到達するまでに排気ガス温度が下がり、ＤＰＦの排気ガス浄化性能の低下を招来する。また、排気管路が湾曲していれば、排気ガスは排気管路の湾曲内面に衝突しながら流れるから、排気ガスの流速は当然遅くなる。流速の低下はいきおい排気ガス温度の低下を促すため、この場合もＤＰＦの排気ガス浄化性能の低下を招来する。
　そこで、本願発明は、これらの現状を検討した上で、排気管路の形状に依存することなく排気ガスが均一に流入できる構造のＤＰＦを提供することを技術的課題とするものである。
　請求項１の発明は、エンジンが排出した排気ガスを浄化するガス浄化体と、前記ガス浄化体を収容する浄化ケーシングと、前記浄化ケーシングの排気ガス流入口に連通する排気ガス入口管と、前記浄化ケーシングの排気ガス流出口に連通する排気ガス出口管とを備え、前記排気ガス流入口を覆い且つ前記浄化ケーシングの長手方向に延びるように前記排気ガス入口管を前記浄化ケーシングに取り付け、前記浄化ケーシングの外側面と前記排気ガス入口管の管壁内側面とによって排気ガスの導入通路を形成している排気ガス浄化装置において、前記排気ガス入口管の管壁のうち前記浄化ケーシングに沿って延びる部分を、前記排気ガス入口管の排気ガス入口側から排気ガス出口側に向かうに連れて、前記浄化ケーシングの外側面に近付くように傾斜させているというものである。
　請求項２の発明は、請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、前記浄化ケーシングにおける前記排気ガス流入口寄りの側端部の内面側に、外向きに凹む凹面部を形成しているというものである。
　請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置において、前記排気ガス入口管の管壁のうち前記排気ガス流出口寄りの部分は、前記排気ガス入口管の前記排気ガス入口側から前記排気ガス出口側に向かうに連れて、前記排気ガス入口側の中心線から離れるように傾斜しているというものである。
　請求項１の発明によると、エンジンが排出した排気ガスを浄化するガス浄化体と、前記ガス浄化体を収容する浄化ケーシングと、前記浄化ケーシングの排気ガス流入口に連通する排気ガス入口管と、前記浄化ケーシングの排気ガス流出口に連通する排気ガス出口管とを備え、前記排気ガス流入口を覆い且つ前記浄化ケーシングの長手方向に延びるように前記排気ガス入口管を前記浄化ケーシングに取り付け、前記浄化ケーシングの外側面と前記排気ガス入口管の管壁内側面とによって排気ガスの導入通路を形成している排気ガス浄化装置において、前記排気ガス入口管の管壁のうち前記浄化ケーシングに沿って延びる部分を、前記排気ガス入口管の排気ガス入口側から排気ガス出口側に向かうに連れて、前記浄化ケーシングの外側面に近付くように傾斜させているから、前記排気ガス入口管内（前記導入通路内）の排気ガスによって前記浄化ケーシングを加温でき、前記浄化ケーシング内を通過する排気ガス温度の低下を抑制することが可能になる。従って、排気ガス浄化装置の排気ガス浄化性能を向上できる。前記管壁のうち前記浄化ケーシングに沿って延びる部分の傾斜形状を、排気ガスを排気ガス流入口に送る案内面にできる。前記排気ガス入口管を前記浄化ケーシングの強度メンバーとして利用でき、前記浄化ケーシングを厚肉化したり部品点数を極端に増やしたりすることなく、簡単な構成で前記浄化ケーシングの剛性向上を図れるものでありながら、前記管壁のうち前記浄化ケーシングに沿って延びる部分の傾斜形状によって、エンジンからの排気ガスを前記浄化ケーシング内にスムーズに案内できる。前記浄化ケーシング内の前記ガス浄化体の広域に排気ガスを供給でき、前記ガス浄化体を効率よく活用するのに寄与する。
　請求項２の発明によると、前記浄化ケーシングにおける前記排気ガス流入口寄りの側端部の内面側に、外向きに凹む凹面部を形成しているから、前記浄化ケーシングの前記排気ガス流入口から前記凹面部に向けて排気ガスを供給でき、前記凹面部による排気ガス拡散作用によって、前記ガス浄化体の排気ガス上流側において旋回流や乱流を簡単に形成できる。このため、前記ガス浄化体の排気ガス上流側の端面に排気ガスをできるだけ均等に供給できる。
　請求項３の発明によると、前記排気ガス入口管の管壁のうち前記排気ガス流出口寄りの部分は、前記排気ガス入口管の前記排気ガス入口側から前記排気ガス出口側に向かうに連れて、前記排気ガス入口側の中心線から離れるように傾斜している。前記排気ガス入口管の管壁内側面のうち前記排気ガス流出口寄りの部分では、排気ガスが前記浄化ケーシングの外側面に衝突するが、当該部分の容積が確保されるため、旋回流や乱流の形成が前記排気ガス流入口より排気ガス上流側でも行えることになる。前記ガス浄化体の排気ガス上流側の端面に、より一層確実に排気ガスを均等供給できる。
ＤＰＦの断面説明図である。 ＤＰＦの外観斜視図である。 ＤＰＦにおける排気ガス上流側の外観側面図である。 ＤＰＦにおける排気ガス下流側の外観側面図である。 ＤＰＦの分離断面説明図である。 挟持フランジの分離側面図である。 触媒側接合フランジの拡大側面断面図である。 排気ガス上流側にあるセンサボス体の取付け部を示す拡大断面図である。 ＤＰＦにおける排気ガス上流側の拡大側面断面図である。 ＤＰＦ搭載のディーゼルエンジンを冷却ファン側からみた斜視図である。 ＤＰＦ搭載のディーゼルエンジンを排気マニホールド側から見た側面図である。 ＤＰＦ搭載のディーゼルエンジンをフライホイール側から見た側面図である。
　以下、本願発明を具体化した排気ガス浄化装置を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、ディーゼルパティキュレートフィルタ１における排気ガス流入口１２側を左側とし、同じく消音器３０側を右側としている。このような特定の方向や位置を示す用語は説明の便宜のために用いたものであり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。
　（１）．排気ガス浄化装置の概略構造
　まず、図１～図４を参照しながら、排気ガス浄化装置の概略構造について説明する。図１乃至図４に示す如く、排気ガス浄化装置としての連続再生式のディーゼルパティキュレートフィルタ１（以下、ＤＰＦ１という）を備えている。ＤＰＦ１によって、ディーゼルエンジン７０の排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）の除去に加え、ディーゼルエンジン７０の排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を低減するように構成している。
　図１及び図１０～図１３に示す如く、排気ガス浄化装置としてのＤＰＦ１は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）等を捕集するためのものであり、ディーゼルエンジン７０の出力軸（クランク軸）と平行な左右方向に長く延びた略円筒形状に構成されている。エンジン７０の排気マニホールド７１上にＤＰＦ１を配置する。ＤＰＦ１の左右両側（排気ガス移動方向上流側と下流側）には、排気ガス入口管１６と排気ガス出口管３４とが、ディーゼルエンジン７０の左右に振り分けて設けられている。ＤＰＦ１の排気ガス取入れ側である排気ガス入口管１６は、ディーゼルエンジン７０の排気マニホールド７１に着脱可能にボルト締結されている。ＤＰＦ１の排気ガス排出側である排気ガス出口管３４にはテールパイプ（図示省略）が接続される。
　図１～図４に示す如く、ＤＰＦ１は、耐熱金属材料製である浄化ケーシングとしてのＤＰＦケーシング６０に、円筒型の内側ケース４，２０を介して、例えば白金等のディーゼル酸化触媒２とハニカム構造のスートフィルタ３とを直列に並べて収容した構造になっている。図１４～図１７に示すように、ＤＰＦ１は、支持体としてのフランジ側ブラケット脚６１及びケーシング側ブラケット脚６２を介して、ディーゼルエンジン７０のシリンダヘッド７２及び排気マニホールド７１に取り付けられている。
　この場合、フランジ側ブラケット脚６１の基端側は、ＤＰＦケーシング６０の外周側にあるフィルタ側接合フランジ２６（詳細は後述する）に着脱可能にボルト締結されている。また、ケーシング側ブラケット脚６２の基端側は、ＤＰＦケーシング６０の触媒外蓋体９（詳細は後述する）に着脱可能にボルト締結されている。フランジ側ブラケット脚６１の先端側は、シリンダヘッド７２における冷却ファン７６側の側面に着脱可能にボルト締結されている。ケーシング側ブラケット脚６２の先端側は、シリンダヘッド７２におけるフライホイールハウジング７８側の側面に着脱可能にボルト締結されている。
　排気マニホールド７１の出口部に排気ガス入口管１６の入口フランジ体１７（詳細は後述する）を締結させることによって、排気マニホールド７１に排気ガス入口管１６を介してＤＰＦ１を連通接続している。その結果、ＤＰＦ１は、各ブラケット脚６１，６２によって、ディーゼルエンジン７０の高剛性部品である排気マニホールド７１及びシリンダヘッド７２に安定的に連結支持されることになる。従って、振動等によるＤＰＦ１の損傷抑制を図れる。
　上記の構成において、ディーゼルエンジン７０の排気ガスは、ディーゼルエンジン７０の排気マニホールド７１から、ＤＰＦケーシング６０内のディーゼル酸化触媒２側に流入し、ディーゼル酸化触媒２からスートフィルタ３側に移動して浄化処理される。排気ガス中の粒子状物質は、スートフィルタ３における各セル間の多孔質形状の仕切り壁を通り抜けできない。すなわち、排気ガス中の粒子状物質はスートフィルタ３に捕集される。その後、ディーゼル酸化触媒２及びスートフィルタ３を通過した排気ガスがテールパイプから放出される。
　排気ガスがディーゼル酸化触媒２及びスートフィルタ３を通過する際に、排気ガスの温度が再生可能温度（例えば約３００℃程度）を超えていれば、ディーゼル酸化触媒２の作用によって、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）が不安定なＮＯ２（二酸化窒素）に酸化される。そして、ＮＯ２がＮＯに戻る際に放出するＯ（酸素）によって、スートフィルタ３に捕集された粒子状物質が酸化除去される。なお、スートフィルタ３に粒子状物質が堆積した場合は、再生可能温度以上に排気ガス温度を保持すれば粒子状物質が酸化除去されるため、スートフィルタ３の粒子状物質の捕集能力が回復する（スートフィルタ３が再生する）ことになる。
　（２）．ディーゼル酸化触媒の構造
　次に、図１、図５及び図９等を参照しながら、ディーゼルエンジン７０が排出した排気ガスを浄化するガス浄化体（フィルタ）の一例であるディーゼル酸化触媒２の構造を説明する。ディーゼル酸化触媒２は、耐熱金属材料製で略円筒型の触媒内側ケース４内に設けられている。触媒内側ケース４は、耐熱金属材料製で略円筒型の触媒外側ケース５内に設けられている。すなわち、ディーゼル酸化触媒２の外側に、セラミックファイバー製でマット状の触媒断熱材６を介して、触媒内側ケース４を被嵌させている。ディーゼル酸化触媒２と触媒内側ケース４の間に触媒断熱材６を圧入して、ディーゼル酸化触媒２を保護している。また、触媒内側ケース４の外側に、断面略Ｓ字状の薄板製支持体７を介して触媒外側ケース５を被嵌させている。触媒外側ケース５は前述のＤＰＦケーシング６０を構成する要素の１つである。触媒内側ケース４に伝わる触媒外側ケース５の応力（機械振動や変形力）は、薄板製支持体７にて低減されることになる。
　図１、図５及び図９に示す如く、触媒内側ケース４及び触媒外側ケース５の一側端部に円板状の触媒内蓋体８を溶接にて固着している。触媒内蓋体８の外面側には触媒外蓋体９がボルト及びナットにて締結されている。ディーゼル酸化触媒２のガス流入側端面２ａと触媒内蓋体８とは、一定距離Ｌ１（ガス流入空間１１）だけ離間させている。ディーゼル酸化触媒２のガス流入側端面２ａと触媒内蓋体８との間に排気ガス流入空間１１を形成する。触媒内側ケース４及び触媒外側ケース５には、排気ガス流入空間１１に臨む排気ガス流入口１２を開口させている。触媒外側ケース５における排気ガス流入口１２の開口縁は、触媒内側ケース４に向けて折り曲げ形成している。前記折り曲げ縁によって、触媒内側ケース４の開口縁と触媒外側ケース５の開口縁の間の隙間を閉鎖しているから、触媒内側ケース４と触媒外側ケース５の間に排気ガスが流入するのを防止できる。
　図１、図５及び図９に示す如く、排気ガス流入口１２が形成された触媒外側ケース５の外側面に排気ガス入口管１６を配置している。排気ガス入口管１６は上向きに開口した半割筒型に形成されており、大径側である矩形状の上向き開口端部１６ｂが、排気ガス流入口１２を覆い且つ触媒外側ケース５の長手（左右）方向に延びるようにして触媒外側ケース５の外側面に溶接固定されている。従って、排気ガス入口管１６の排気ガス出口側である上向き開口端部１６ｂは、触媒外側ケース５の排気ガス流入口１２に連通接続されている。排気ガス入口管１６のうち触媒外側ケース５の長手中途部寄りにある右端部には、排気ガス入口側として、小径真円状の下向き開口端部１６ａを開口させている。下向き開口端部１６ａの外周部に入口フランジ体１７が溶接固定されている。入口フランジ体１７は、排気マニホールド７１の排気ガス排出側に着脱可能にボルト締結されている。
　図１、図５及び図９に示す如く、排気ガス入口管１６の左端部側が触媒外側ケース５の排気ガス流入口１２を外側から覆っている。排気ガス入口管１６の右端部に、排気ガス入口側としての下向き開口端部１６ａが形成されている。すなわち、排気ガス流入口１２に対して、排気ガス入口管１６の下向き開口端部１６ａは、ＤＰＦケーシング６０における排気ガス下流側にオフセットして設けられている（触媒外側ケース５の右側に位置をずらして設けられている）。また、排気ガス入口管１６の上向き開口端部１６ｂは、排気ガス流入口１２を覆い且つ触媒外側ケース５の長手（左右）方向に延びるようにして触媒外側ケース５の外側面に溶接固定されている。このため、触媒外側ケース５の外側面と排気ガス入口管１６の管壁２０１内側面とによって、排気ガスの導入通路２００を形成している。その結果、排気ガス入口管１６内（導入通路２００内）の排気ガスによってＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）を加温でき、ＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）内を通過する排気ガス温度の低下を抑制することが可能になる。従って、ＤＰＦ１の排気ガス浄化性能を向上できる。また、排気ガス入口管１６をＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）の強度メンバーとして利用でき、ＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）を厚肉化したり部品点数を極端に増やしたりすることなく、簡単な構成でＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）の剛性向上を図れる。
　上記の構成において、ディーゼルエンジン７０の排気ガスが、排気マニホールド７１から排気ガス入口管１６に入り、排気ガス入口管１６から排気ガス流入口１２を介して排気ガス流入空間１１に入り、ディーゼル酸化触媒２にこの左側のガス流入側端面２ａから供給される。ディーゼル酸化触媒２の酸化作用によって二酸化窒素（ＮＯ２）が生成される。
　図１、図５及び図９に示すように、排気ガス入口管１６の管壁２０１のうちＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）に沿って延びる部分を、排気ガス入口管１６の排気ガス入口側（下向き開口端部１６ａ）から排気ガス出口側（上向き開口端部１６ｂ）に向かうに連れて、ＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）の外側面に近付くように傾斜させた長手傾斜部２０２に形成している。換言すると、管壁２０１のうちＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）に沿って延びる部分は、側面視で角を斜めに切り落としたような形状の長手傾斜部２０２になっている。排気ガス入口管１６の長手傾斜部２０２の内側面は、ＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）の排気ガス流入口１２に被さっていて、排気マニホールド７１から流入する排気ガスを排気ガス流入口１２の方向に偏流させるように構成している。
　上記の構成において、排気マニホールド７１から排気ガス入口管１６に流入する排気ガスは、排気ガス入口管１６の長手傾斜部２０２の内側面に衝突して排気ガス流入口１２に向けて偏流し、排気ガス流入口１２経由で排気ガス流入空間１１内にスムーズに案内される。すなわち、排気ガス入口管１６の長手傾斜部２０２の内側面を、排気ガスを排気ガス流入口１２に送る案内面として用いて、排気ガス入口管１６をＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）の強度メンバーとして利用でき、ＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）を厚肉化したり部品点数を極端に増やしたりすることなく、簡単な構成でＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）の剛性向上を図れるものでありながら、排気ガス入口管１６の長手傾斜部２０２の内側面によって、排気マニホールド７１からの排気ガスをＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）内にスムーズに案内できる。従って、ＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）内のガス浄化体であるディーゼル酸化触媒２の広域に排気ガスを供給でき、ディーゼル酸化触媒２を効率よく活用するのに寄与する。
　図１、図５及び図９に示すように、排気ガス入口管１６の管壁２０１のうち排気ガス流出口でもある排気ガス出口管３４寄りの部分は、排気ガス入口管１６の排気ガス入口側（下向き開口端部１６ａ）から排気ガス出口側（上向き開口端部１６ｂ）に向かうに連れて、排気ガス入口側（下向き開口端部１６ａ）の中心線Ｃ（図１及び図９参照）から離れるように傾斜した短手傾斜部２０３に形成している。換言すると、管壁２０１のうち排気ガス出口管３４寄りの略半部は、下向き開口端部１６ａから上向き開口端部１６ｂに向けて半径の広がるラッパ形状の短手傾斜部２０３になっている。この場合、排気ガス入口管１６の管壁２０１内側面のうち排気ガス出口管３４寄りの部分では、排気ガスがＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）の外側面に衝突するが、当該部分の容積が確保されるため、旋回流や乱流の形成が排気ガス流入口１２より排気ガス上流側でも行えることになる。従って、ディーゼル酸化触媒２の排気ガス上流側の端面２ａ（ガス流入側端面２ａ）により一層確実に排気ガスを均等供給できる。
　図１、図５及び図９に示すように、ＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）における排気ガス流入口１２寄りの側端部のうち触媒内蓋体８の内面側に、外向きに凹む凹面部２０４を形成している。従って、触媒内蓋体８は凹面部２０４の存在によって内面側の略中央部を最も凹ませた椀形状になっている。このため、ＤＰＦケーシング６０（触媒外側ケース５）の排気ガス流入口１２から触媒内蓋体８の凹面部２０４に向けて排気ガスを供給でき、凹面部２０４による排気ガス拡散作用によって、ディーゼル酸化触媒２の排気ガス上流側（排気ガス流入空間１１）において旋回流や乱流を簡単に形成できる。このため、ディーゼル酸化触媒２の排気ガス上流側の端面（ガス流入側端面２ａ）に排気ガスをできるだけ均等に供給できる。
　（３）．スートフィルタの構造
　次に、図１、図５及び図９を参照して、ディーゼルエンジン７０が排出した排気ガスを浄化するガス浄化体（フィルタ）の一例であるスートフィルタ３の構造を説明する。スートフィルタ３は、耐熱金属材料製で略円筒型のフィルタ内側ケース２０内に設ける。フィルタ内側ケース２０は、耐熱金属材料製で略円筒型のフィルタ外側ケース２１内に設ける。すなわち、スートフィルタ３の外側に、セラミックファイバー製でマット状のフィルタ断熱材２２を介して、フィルタ内側ケース２０を被嵌させている。フィルタ外側ケース２１は、触媒外側ケース５と共に、前述したＤＰＦケーシング６０を構成する要素の１つである。なお、スートフィルタ３とフィルタ内側ケース２０の間にフィルタ断熱材２２を圧入して、スートフィルタ３を保護している。
　図１、図５及び図９に示す如く、稜線が直線の円筒状に形成された触媒内側ケース４は、ディーゼル酸化触媒２を収容する上流側筒部４ａと、後述するフィルタ内側ケース２０が挿入される下流側筒部４ｂとにより構成されている。なお、上流側筒部４ａと下流側筒部４ｂとは略同一径の円筒であり、一体形状になっている。さらに、触媒内側ケース４の外周に溶接固定する薄板状リング形の触媒側接合フランジ２５と、フィルタ内側ケース２０の外周に溶接固定する薄板状リング形のフィルタ側接合フランジ２６を備える。触媒側接合フランジ２５とフィルタ側接合フランジ２６とは、断面が略Ｌ字のドーナツ形状に形成されている。
　触媒内側ケース４における下流側筒部４ｂの端部には、触媒側接合フランジ２５の内周側を溶接固定している。触媒外側ケース５の外周側（放射方向）に向けて、触媒側接合フランジ２５の外周側を突出させている。触媒側接合フランジ２５の折り曲げ角部は、階段状の段部２５ａになっている。触媒外側ケース５における排気ガス下流側の端部が触媒側接合フランジ２５の段部２５ａに溶接固定されている。一方、フィルタ内側ケース２０の外周のうち長手中途部（排気ガス移動方向の中途部）に、フィルタ側接合フランジ２６の内周側を溶接固定している。フィルタ外側ケース２１の外周側（放射方向）に向けて、フィルタ側接合フランジ２６の外周側を突出させている。フィルタ側接合フランジ２６の折り曲げ角部も、階段状の段部２６ａになっている。フィルタ外側ケース２１における排気ガス上流側の端部が、フィルタ側接合フランジ２６の段部２６ａに溶接固定されている。なお、フィルタ内側ケース２０は、稜線が直線の円筒状に形成されている。フィルタ内側ケース２０の排気ガス上流側の端部と排気ガス下流側の端部とは略同一径の円筒であり、一体形状になっている。
　ディーゼル酸化触媒２の外径とスートフィルタ３の外径とは等しく形成される。フィルタ断熱材２２の厚みに比べて、触媒断熱材６の厚みを大きく形成する。一方、触媒内側ケース４とフィルタ内側ケース２０とは、同一板厚の材料にて形成される。触媒内側ケース４の下流側筒部４ｂの内径に比べて、フィルタ内側ケース２０の外径は小さく形成される。触媒内側ケース４の内周面とフィルタ内側ケース２０の外周面との間には、下流側隙間２３が形成される。下流側隙間２３は、前記各ケース４，２０の板厚（例えば１．５ミリメートル）よりも大きな寸法（例えば２ミリメートル）に形成する。このように構成すると、例えば前記各ケース４，２０が錆びたり熱変形したりしても、触媒内側ケース４の下流側筒部４ｂにフィルタ内側ケース２０の排気ガス上流側の端部を簡単に出し入れできることになる。
　図１～図５及び図８に示す如く、ガスケット２４を介して触媒側接合フランジ２５とフィルタ側接合フランジ２６とを突き合わせる。各外側ケース５，２１の外周側を囲う一対の厚板状の中央挟持フランジ５１，５２にて、各接合フランジ２５，２６を排気ガス移動方向の両側から挟む。ボルト２７及びナット２８にて各中央挟持フランジ５１，５２を締結して、各中央挟持フランジ５１，５２にて各接合フランジ２５，２６を挟持することにより、触媒外側ケース５とフィルタ外側ケース２１とが着脱可能に連結される。
　図１及び図８に示す如く、各中央挟持フランジ５１，５２及び各接合フランジ２５，２６を介して、触媒外側ケース５の排気ガス下流側の端部にフィルタ外側ケース２１の排気ガス上流側の端部を連結した状態では、ディーゼル酸化触媒２とスートフィルタ３との間に触媒下流側空間２９が形成される。すなわち、ディーゼル酸化触媒２のガス流出側端面２ｂと、スートフィルタ３（フィルタ内側ケース２０）の取入れ側端面３ａとが、センサ取付け用間隔Ｌ２だけ離れて対峙することになる。
　図１及び図５に示す如く、触媒内側ケース４における上流側筒部４ａの排気ガス移動方向の円筒長さＬ３よりも、触媒外側ケース５の排気ガス移動方向の円筒長さＬ４を長く形成する。フィルタ内側ケース２０の排気ガス移動方向の円筒長さＬ５よりも、フィルタ外側ケース２１の排気ガス移動方向の円筒長さＬ６を短く形成する。触媒下流側空間２９のセンサ取付け用間隔Ｌ２と、触媒内側ケース４の上流側筒部４ａの円筒長さＬ３と、フィルタ内側ケース２０の円筒長さＬ５とを加算した長さ（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ５）は、触媒外側ケース５の円筒長さＬ４と、フィルタ外側ケース２１の円筒長さＬ６とを加算した長さ（Ｌ４＋Ｌ６）にほぼ等しくなるように構成されている。
　また、フィルタ内側ケース２０の排気ガス上流側の端部は、フィルタ外側ケース２１の排気ガス上流側の端部から、各ケース２０，２１の長さの差（Ｌ７≒Ｌ５－Ｌ６）だけ突出している。このため、触媒外側ケース５にフィルタ外側ケース２１を連結した状態では、フィルタ外側ケース２１から突出したフィルタ内側ケース２０の排気ガス上流側寸法Ｌ７だけ、触媒外側ケース５の排気ガス下流側（触媒内側ケース４の下流側筒部４ｂ）に、フィルタ内側ケース２０の排気ガス上流側の端部が挿入される。すなわち、下流側筒部４ｂ（触媒下流側空間２９）内に、フィルタ内側ケース２０の排気ガス上流側が抜き差し可能に挿入される。上記の説明及び図１から分かるように、ディーゼル酸化触媒２とスートフィルタ３との接続境界位置（触媒下流側空間２９）に対して、触媒外側ケース５とフィルタ外側ケース２１とを連結するフランジ体（触媒側接合フランジ２５及びフィルタ側接合フランジ２６）をオフセットさせている。換言すると、触媒下流側空間２９に対して、触媒側接合フランジ２５及びフィルタ側接合フランジ２６の取付け位置をずらしている。
　上記の構成において、ディーゼル酸化触媒２の酸化作用によって生成された二酸化窒素（ＮＯ２）が、スートフィルタ３内に一側端面（取入れ側端面３ａ）から供給される。ディーゼルエンジン７０の排気ガス中に含まれた粒子状物質（ＰＭ）は、スートフィルタ３に捕集されて、二酸化窒素（ＮＯ２）によって連続的に酸化除去される。ディーゼルエンジン７０の排気ガス中の粒状物質（ＰＭ）の除去に加え、ディーゼルエンジン７０の排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）の含有量が低減される。
　（４）．消音器の構造
　次に、図１及び図５を参照しながら、ディーゼルエンジン７０が排出した排気ガス音を減衰させる消音器３０の構造について説明する。図１及び図５に示す如く、ディーゼルエンジン７０が排出した排気ガス音を減衰させる消音器３０は、耐熱金属材料製で略円筒形の消音内側ケース３１と、耐熱金属材料製で略円筒形の消音外側ケース３２と、消音外側ケース３２の排気ガス下流側の側端部に溶接にて固着した円板状の消音外蓋体３３とを有する。消音外側ケース３２内に消音内側ケース３１を設ける。消音外側ケース３２は、触媒外側ケース５及びフィルタ外側ケース２１と共に、前述したＤＰＦケーシング６０を構成する。なお、円筒形の消音外側ケース３２の直径は、円筒形の触媒外側ケース５の直径や円筒形のフィルタ外側ケース２１の直径と略同一寸法である。
　消音内側ケース３１における排気ガス上流側の端部に円板状の消音内蓋体３６が溶接にて固着されている。消音内側ケース３１内には、排気ガス移動方向と平行状に延びる一対の排気ガス導入管３８が設けられている。各排気ガス導入管３８の排気ガス上流側は消音内蓋体３６を貫通しているが、各排気ガス導入管３８の排気ガス上流側の端部と、消音内側ケース３１の排気ガス上流側の端部との位置は、側面断面視でほぼ一致している。各排気ガス導入管３８における排気ガス上流側の端部はそのまま開口させている。各排気ガス導入管３８には多数の連通穴３９が形成されている。各排気ガス導入管３８は連通穴３９を介して膨張室４５に連通している。膨張室４５は、消音内側ケース３１の内部（消音内蓋体３６と消音外蓋体３３との間）に形成されている。
　消音外側ケース３２の消音外蓋体３３には、各排気ガス導入管３８の間に配置した排気ガス出口管３４を貫通させている。排気ガス出口管３４の排気ガス上流側は消音内蓋体３６によって閉塞されている。排気ガス出口管３４のうち消音内側ケース３１内の箇所には、多数の排気穴４６が形成されている。各排気ガス導入管３８は、多数の連通穴３９、膨張室４５及び多数の排気穴４６を介して、排気ガス出口管３４に連通している。排気ガス出口管３４の他端側にテールパイプ（図示省略）が接続される。上記の構成において、消音内側ケース３１の両排気ガス導入管３８内に入り込んだ排気ガスは、複数の連通穴３９、膨張室４５及び多数の排気穴４６を介して排気ガス出口管３４を通過し、テールパイプを介して消音器３０外に排出されることになる。
　図１及び図５に示す如く、フィルタ内側ケース２０の排気ガス下流側の端部に、薄板状リング形のフィルタ出口側接合フランジ４０の内径側が溶接固定されている。フィルタ外側ケース２１の外周側（半径外側、放射方向）に向けて、フィルタ出口側接合フランジ４０の外径側を突出させている。フィルタ出口側接合フランジ４０の外周側に、フィルタ外側ケース２１の排気ガス下流側の端部が溶接固定されている。消音内側ケース３１の排気ガス上流側の端部に、消音外側ケース３２の外周側（半径外側）にはみ出る薄板状の消音側接合フランジ４１が溶接固定されている。消音側接合フランジ４１の外周側に、消音外側ケース３２の排気ガス上流側の端部が溶接固定されている。なお、消音側接合フランジ４１の排気ガス上流側に、消音内側ケース３１の排気ガス上流側の端部を、所定円筒寸法Ｌ１０だけ突出させている。また、フィルタ内側ケース２０と消音内側ケース３１とは略同一径の円筒であり、フィルタ外側ケース２１と消音外側ケース３２とは略同一径の円筒である。
　図１～図４及び図６に示すように、ガスケット２４を介してフィルタ出口側接合フランジ４０と消音側接合フランジ４１とを突き合わせ、各外側ケース２１，３２の外周側を囲う一対の厚板状の出口挟持フランジ５３，５４にて、各接合フランジ４０，４１を排気ガス移動方向の両側から挟持させる。そして、ボルト４２及びナット４３にて、各接合フランジ４０，４１に各出口挟持フランジ５３，５４を締結することにより、フィルタ外側ケース２１と消音外側ケース３２とが着脱可能に連結される。
　図１及び図５に示すように、消音内側ケース３１の排気ガス移動方向の円筒長さＬ８よりも、消音外側ケース３２の排気ガス移動方向の円筒長さＬ９を短く形成している。消音内側ケース３１の排気ガス上流側の端部は、消音外側ケース３２の排気ガス上流側の端部（接合フランジ４１）から、各ケース３１，３２の長さの差（Ｌ１０≒Ｌ８－Ｌ９）だけ突出している。すなわち、フィルタ外側ケース２１に消音外側ケース３２を連結した状態では、消音内側ケース３１の排気ガス上流側の端部が突出した寸法Ｌ１０だけ、フィルタ外側ケース２１の排気ガス下流側の端部（フィルタ出口側接合フランジ４０）内に形成されたフィルタ下流側空間４９に、消音内側ケース３１の排気ガス上流側の端部が挿入される。上記の説明及び図１から分かるように、スートフィルタ３の接続境界位置（フィルタ下流側空間４９）に対して、フィルタ外側ケース２１と消音外側ケース３２とを連結するフランジ体（フィルタ出口側接合フランジ４０及び消音側接合フランジ４１）をオフセットさせている。換言すると、フィルタ下流側空間４９に対して、フィルタ出口側接合フランジ４０及び消音側接合フランジ４１の取付け位置をずらしている。
　上記のように構成すると、各排気ガス導入管３８の排気ガス移動方向の長さを確保しつつ、消音器３０（消音外側ケース３２）の排気ガス移動方向の長さを短縮できることになる。従って、消音器３０付きのＤＰＦ１において、ＤＰＦ１全体としてのコンパクト化と、消音器３０における消音機能の維持向上とを両立できる。
　（５）．隣り合う外側ケース同士の連結構造
　次に、図１～図４及び図６を参照しながら、隣り合う外側ケース５，２１，３２同士の連結構造を説明する。図１～図４及び図６に示す如く、厚板状の中央挟持フランジ５１（５２）は、触媒外側ケース５（フィルタ外側ケース２１）の周方向に複数（実施形態では２つ）に分割された半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ）にて構成されている。実施形態の各半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ）は、円弧状（ほぼ半円状の馬蹄形）に形成されている。触媒外側ケース５にフィルタ外側ケース２１を連結した状態では、各半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ）の端部同士が円周方向に沿って突き合わさる（当接する）。すなわち、各半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ）によって、触媒外側ケース５（フィルタ外側ケース２１）の外周側が環状に囲われることになる。
　中央挟持フランジ５１（５２）には、周方向に沿った等間隔で、貫通穴付きのボルト締結部５５が複数設けられている。実施形態では、１組の中央挟持フランジ５１に付き１０箇所のボルト締結部５５を備えている。各半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ）単位で見ると、円周方向に沿った等間隔で５箇所ずつボルト締結部５５が設けられている。一方、触媒側接合フランジ２５及びフィルタ側接合フランジ２６には、中央挟持フランジ５１（５２）の各ボルト締結部５５に対応するボルト穴５６が貫通形成されている。
　触媒外側ケース５とフィルタ外側ケース２１とを連結するに際しては、触媒外側ケース５の外周側を触媒側の両半円弧体５１ａ，５１ｂで囲うと共に、フィルタ外側ケース２１の外周側をフィルタ側の両半円弧体５２ａ，５２ｂで囲い、ガスケット２４を挟持した触媒側接合フランジ２５とフィルタ側接合フランジ２６とを、これら半円弧体群（中央挟持フランジ５１，５２）にて排気ガス移動方向の両側から挟持する。次いで、両側の中央挟持フランジ５１，５２のボルト締結部５５と、両接合フランジ２５，２６のボルト穴５６とに、ボルト２７を挿入してナット２８で締め付ける。その結果、両接合フランジ２５，２６が両中央挟持フランジ５１，５２で挟み固定され、触媒外側ケース５とフィルタ外側ケース２１との連結が完了する。ここで、触媒側の半円弧体５１ａ，５１ｂと、フィルタ側の半円弧体５２ａ，５２ｂとの端部同士の突合せ部分は、互いに７２°位相をずらして位置させるように構成されている。
　図１～図４に示す如く、厚板状の出口挟持フランジ５３（５４）は、フィルタ外側ケース２１（消音外側ケース３２）の周方向に複数（実施形態では２つ）に分割された半円弧体５３ａ，５３ｂ（５４ａ，５４ｂ）にて構成されている。実施形態の各半円弧体５３ａ，５３ｂ（５４ａ，５４ｂ）は、中央挟持フランジ５１（５２）の半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ）と基本的に同じ形態のものである。出口挟持フランジ５３（５４）にも、周方向に沿った等間隔で、貫通穴付きのボルト締結部５７が複数設けられている。一方、フィルタ出口側接合フランジ４０及び消音側接合フランジ４１には、出口挟持フランジ５３（５４）の各ボルト締結部５７に対応するボルト穴５８が貫通形成されている。
　フィルタ外側ケース２１と消音外側ケース３２とを連結するに際しては、フィルタ外側ケース２１の外周側をフィルタ出口側の両半円弧体５３ａ，５３ｂで囲うと共に、消音外側ケース３２の外周側を消音側の両半円弧体５４ａ，５４ｂで囲い、ガスケット２４を挟持したフィルタ出口側接合フランジ４０と消音側接合フランジ４１とを、これら半円弧体群（出口挟持フランジ５３，５４）にて排気ガス移動方向の両側から挟持する。次いで、両側の出口挟持フランジ５３，５４のボルト締結部５７と、両接合フランジ４０，４１のボルト穴５８とに、ボルト４２を挿入してナット４３で締め付ける。その結果、両接合フランジ４０，４１が両出口挟持フランジ５３，５４で挟み固定され、フィルタ外側ケース２１と消音外側ケース３２との連結が完了する。ここで、フィルタ出口側の半円弧体５３ａ，５３ｂと、消音側の半円弧体５４ａ，５４ｂとの端部同士の突合せ部分は、互いに７２°位相をずらして位置させるように構成されている。
　図１～図４及び図６に示す如く、エンジン７０が排出した排気ガスを浄化するガス浄化体２，３）と、各ガス浄化体２，３を内蔵する各内側ケース４，２０，３１と、各内側ケース４，２０，３１を内蔵する各外側ケース５，２１，３２とを備える。各内側ケース４，２０，３１は、各外側ケース５，２１，３２の外周側にはみ出る接合フランジ２５，２６，４０，４１を介して、各外側ケース５，２１，３２に連結させる。ガス浄化体２，３、各内側ケース４，２０，３１及び各外側ケース５，２１，３２の組合せを複数備え、各接合フランジ２５，２６（４０，４１）を一対の挟持フランジ５１，５２（５３，５４）にて挟持固定することによって、複数の外側ケース５，２１，３２を連結する。
　このように構成すると、隣り合う接合フランジ２５，２６（４０，４１）を、各挟持フランジ５１，５２（５３，５４）にて両側から挟み付けて圧接（密着）できる。しかも、挟持フランジ５１～５４を外側ケース５，２１，３２に溶接することなく別体に構成するので、挟持フランジ５１～５４と外側ケース５，２１，３２との関係において、溶接に起因する応力集中や歪の問題が生ずるおそれはない。このため、各接合フランジ２５，２６（４０，４１）の全体に略均一な圧接力を付与できると共に、挟持フランジ５１～５４のシール面（挟持面）の面圧を高い状態に維持できる。その結果、各接合フランジ２５，２６（４０，４１）の間からの排気ガス漏れを確実に防止できる。
　図１～図４及び図６に示す如く、各挟持フランジ５１～５４は、外側ケース５，２１，３２の周方向に複数に分割された馬蹄形の半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ）からなり、複数の半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ）にて外側ケース５，２１，３２の外周側を囲うように構成している。従って、複数の半円弧体５１ａ，５１ｂ（５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ）で構成された挟持フランジ５１～５４でありながら、一体物と同様の組付け状態にできる。このため、リング形状のフランジに比べて挟持フランジ５１～５４の組付けが容易であり、組付け作業性を向上できる。また、加工コストや組付けコストを抑制しつつ、シール性の高いＤＰＦ１を構成できる。
　（６）．接合フランジの詳細構造
　次に、各接合フランジ２５，２６，４０の詳細構造を説明する。各接合フランジ２５，２６，４０はいずれも基本的に同じ構造であるから、触媒内側ケース４と触媒外側ケース５とに溶接固定される触媒側接合フランジ２５を代表例として、図７を参照しながら説明する。図７に示す如く、触媒側接合フランジ２５の折り曲げ角部に階段状の段部２５ａが形成されている。当該段部２５ａに触媒外側ケース５の排気ガス下流側の端部を被嵌させ、触媒外側ケース５の排気ガス下流側の端部に段部２５ａを溶接固定させている。
　一方、触媒内側ケース４（触媒外側ケース５）の排気ガス移動方向に、触媒側接合フランジ２５におけるＬ形の内径側端部２５ｂが延設されている。触媒内側ケース４の排気ガス下流側の端部に内径側端部２５ｂを被嵌させ、触媒内側ケース４に内径側端部２５ｂを溶接固定させている。他方、触媒外側ケース５の外周から放射方向（鉛直方向）に向けて、触媒側接合フランジ２５のＬ形の外径側端部２５ｃを延設させている。触媒側接合フランジ２５の断面Ｌ字形状と段部２５ａの存在とによって、触媒側接合フランジ２５の高い剛性が確保されている。
　なお、挟持フランジ５１，５２及び接合フランジ２５，２６の各ボルト穴５６を貫通したボルト２７に、ナット２８を螺着させることによって、挟持フランジ５１，５２と接合フランジ２５，２６を締結させ、触媒側接合フランジ２５の外径側端部２５ｃを挟持フランジ５１，５２にて挟持する構造は、前述した通りである。
　（６）．ガス温度センサの取付け構造
　次に、図１、図８及び図９を参照しながら、ＤＰＦ１に付設するガス温度センサ１０９，１１２について説明する。図１、図８及び図９に示すように、触媒内側ケース４の外周面のうち上流側筒部４ａと下流側筒部４ｂの間に、円筒状のセンサボス体１１０の一端側が溶接固定されている。触媒外側ケース５のセンサ取付け開口５ａから、当該触媒外側ケース５の外側に向けて、放射方向にセンサボス体１１０の他端側を延長させている。すなわち、触媒内側ケース４の外周面のうちディーゼル酸化触媒２とスートフィルタ３との接続境界位置（触媒下流側空間２９）の近傍に、排気ガスセンサ支持用のセンサボス体１１０が触媒外側ケース５を貫通するように設けられている。センサボス体１１０の他端側にセンサ取付けボルト１１１を螺着する。センサ取付けボルト１１１に、例えばサーミスタ形の上流側ガス温度センサ１０９を貫通させ、センサボス体１１０にセンサ取付けボルト１１１を介して上流側ガス温度センサ１０９を支持させる。触媒下流側空間２９内に上流側ガス温度センサ１０９の検出部分を突入させている。上記の構成において、ディーゼル酸化触媒２のガス流出側端面２ｂから排気ガスが排出された場合は、その排気ガス温度が上流側ガス温度センサ１０９にて検出される。
　図８及び図９に示すように、排気ガス上流側のセンサボス体１１０は、ディーゼル酸化触媒２において排気ガス移動方向と直交するガス流出側端面２ｂの延長上で、且つ、スートフィルタ３において排気ガス移動方向と直交する取入れ側端面３ａの延長上に位置している。この場合、ディーゼル酸化触媒２のガス流出側端面２ｂ及びスートフィルタ３の取入れ側端面３ａと、上流側ガス温度センサ１０９との配置間隔を極めて短く設定する（近接させる）ことが可能になるから、ＤＰＦ１全体のコンパクト化を図れると共に、上流側ガス温度センサ１０９の検出精度を向上でき、ＤＰＦ１に対する再生制御等の性能向上に寄与する。
　図１及び図５に示すように、フィルタ内側ケース２０の外周面のうちフィルタ下流側空間４９の近傍にも、円筒状のセンサボス体１１０の一端側が溶接固定されている。フィルタ外側ケース２１のセンサ取付け開口２１ａから、当該フィルタ外側ケース２１の外側に向けて、放射方向にセンサボス体１１０の他端側を延長させている。すなわち、フィルタ内側ケース２０の外周面のうちスートフィルタ３の接続境界位置の近傍に、排気ガスセンサ支持用のセンサボス体１１０がフィルタ外側ケース２１を貫通するように設けられている。センサボス体１１０の他端側にセンサ取付けボルト１１１を螺着する。センサ取付けボルト１１１に、例えばサーミスタ形の下流側ガス温度センサ１１２を貫通させ、センサボス体１１０にセンサ取付けボルト１１１を介して下流側ガス温度センサ１１２を支持させる。フィルタ下流側空間４９内に下流側ガス温度センサ１１２の検出部分を突入させている。上記の構成において、スートフィルタ３の排出側端面３ｂから排気ガスが排出された場合は、その排気ガス温度が下流側ガス温度センサ１１２にて検出される。なお、詳細は図示していないが、両ガス温度センサ１０９，１１２に対するセンサボス体１１０と同様に、差圧センサのセンサボス体を構成できることは言うまでもない。
　（７）．まとめ
　上記の記載並びに図１、図５及び図９から明らかなように、エンジン７０が排出した排気ガスを浄化するガス浄化体２と、前記ガス浄化体２を収容する浄化ケーシング６０と、前記浄化ケーシング６０の排気ガス流入口１２に連通する排気ガス入口管１６と、前記浄化ケーシング６０の排気ガス流出口に連通する排気ガス出口管３４とを備え、前記排気ガス流入口１２を覆い且つ前記浄化ケーシング６０の長手方向に延びるように前記排気ガス入口管１６を前記浄化ケーシング６０に取り付け、前記浄化ケーシング６０の外側面と前記排気ガス入口管１６の管壁２０１内側面とによって排気ガスの導入通路２００を形成している排気ガス浄化装置１において、前記排気ガス入口管１６の管壁２０１のうち前記浄化ケーシング６０に沿って延びる部分２０２を、前記排気ガス入口管１６の排気ガス入口側１６ａから排気ガス出口側１６ｂに向かうに連れて、前記浄化ケーシング６０の外側面に近付くように傾斜させているから、前記排気ガス入口管１６内（前記導入通路２００内）の排気ガスによって前記浄化ケーシング６０を加温でき、前記浄化ケーシング６０内を通過する排気ガス温度の低下を抑制することが可能になる。従って、排気ガス浄化装置１の排気ガス浄化性能を向上できる。前記管壁２０１のうち前記浄化ケーシング６０に沿って延びる部分２０２の傾斜形状が、排気ガスを排気ガス流入口１２に送る案内面になる。前記排気ガス入口管１６を前記浄化ケーシング６０の強度メンバーとして利用でき、前記浄化ケーシング６０を厚肉化したり部品点数を極端に増やしたりすることなく、簡単な構成で前記浄化ケーシング６０の剛性向上を図れるものでありながら、前記管壁２０１のうち前記浄化ケーシング６０に沿って延びる部分２０２の傾斜形状によって、前記エンジン７０からの排気ガスを前記浄化ケーシング６０内にスムーズに案内できる。前記浄化ケーシング６０内の前記ガス浄化体２の広域に排気ガスを供給でき、前記ガス浄化体２を効率よく活用するのに寄与する。
　上記の記載並びに図１、図５及び図９から明らかなように、前記浄化ケーシング６０における前記排気ガス流入口１２寄りの側端部８の内面側に、外向きに凹む凹面部２０４を形成しているから、前記浄化ケーシング６０の前記排気ガス流入口１２から前記凹面部２０４に向けて排気ガスを供給でき、前記凹面部２０４による排気ガス拡散作用によって、前記ガス浄化体２の排気ガス上流側において旋回流や乱流を簡単に形成できる。このため、前記ガス浄化体２の排気ガス上流側の端面２ａに排気ガスをできるだけ均等に供給できる。
　上記の記載並びに図１、図５及び図９から明らかなように、前記排気ガス入口管１６の管壁２０１のうち前記排気ガス流出口３４寄りの部分２０３は、前記排気ガス入口管１６の前記排気ガス入口側１６ａから前記排気ガス出口側１６ｂに向かうに連れて、前記排気ガス入口側１６ａの中心線Ｃから離れるように傾斜している。前記排気ガス入口管１６の管壁２０１内側面のうち前記排気ガス流出口３４寄りの部分２０３では、排気ガスが前記浄化ケーシング６０の外側面に衝突するが、当該部分２０３の容積が確保されるため、旋回流や乱流の形成が前記排気ガス流入口１２より排気ガス上流側でも行えることになる。前記ガス浄化体２の排気ガス上流側の端面２ａに、より一層確実に排気ガスを均等供給できる。
　なお、本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
１　ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）
２　ディーゼル酸化触媒（ガス浄化体）
３　スートフィルタ（ガス浄化体）
４　触媒内側ケース
５　触媒外側ケース
２０　フィルタ内側ケース
２１　フィルタ外側ケース
２５，２６，４０，４１　接合フランジ（フランジ体）
３０　消音器
３１　消音内側ケース
３２　消音外側ケース
３８　排気ガス導入管
６０　ＤＰＦケーシング
７０　ディーゼルエンジン
２００　導入通路
２０１　管壁
２０２　長手傾斜部
２０３　短手傾斜部
２０４　凹面部

Claims (3)

  1. 　エンジンが排出した排気ガスを浄化するガス浄化体と、前記ガス浄化体を収容する浄化ケーシングと、前記浄化ケーシングの排気ガス流入口に連通する排気ガス入口管と、前記浄化ケーシングの排気ガス流出口に連通する排気ガス出口管とを備え、前記排気ガス流入口を覆い且つ前記浄化ケーシングの長手方向に延びるように前記排気ガス入口管を前記浄化ケーシングに取り付け、前記浄化ケーシングの外側面と前記排気ガス入口管の管壁内側面とによって排気ガスの導入通路を形成している排気ガス浄化装置において、
    　前記排気ガス入口管の管壁のうち前記浄化ケーシングに沿って延びる部分を、前記排気ガス入口管の排気ガス入口側から排気ガス出口側に向かうに連れて、前記浄化ケーシングの外側面に近付くように傾斜させている、
    排気ガス浄化装置。
  2. 　前記浄化ケーシングにおける前記排気ガス流入口寄りの側端部の内面側に、外向きに凹む凹面部を形成している、
    請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
  3. 　前記排気ガス入口管の管壁のうち前記排気ガス流出口寄りの部分は、前記排気ガス入口管の前記排気ガス入口側から前記排気ガス出口側に向かうに連れて、前記排気ガス入口側の中心線から離れるように傾斜している、
    請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
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