(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管を接続する排気入口管を有する加熱空間と、前記加熱空間に連結されパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタに連結された環状導波管とを備えた再生管体部と、前記再生管体部に給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段の駆動電源と、マイクロ波を伝送する直線状導波管とを備えた再生電源部とからなり、前記再生管体部と再生電源部とは、前記環状導波管と直線状導波管とを連結面で接続して再生装置を構成するとともに、前記再生装置は、フォークリフトの運転席側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備し、前記再生管体部を支持するリフト側柱に固定された側柱取付部材を設け、その側柱取付部材は再生管体部のスライド手段を備えてなる内燃機関用フィルタ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジン（内燃機関）が排出する排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒子状物質）を捕集するフィルタの捕集性能を永続するために、フィルタに捕集されたパティキュレートを加熱燃焼させて除去し、フィルタの捕集性能を再生する内燃機関用フィルタ再生装置に関するものであり、さらに詳細に言えば、再生装置をフォークリフトに実装する構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比べて高い燃焼効率であり耐久性に優れる特徴がある一方で、大気汚染物質を多く排出する欠点を有している。ディーゼルエンジンが排出する排気ガスの中には窒素酸化物とともに、パティキュレートが含まれており、排気ガス規制の強化が進められている。パティキュレートは、主にＳＯＦ(Soluble Organic Fraction)、煤、硫黄化合物の３種類からなり、このパティキュレートを排気系で処理する方法として、フィルタを用いてパティキュレートを捕集する方式が、またフィルタの捕集性能を再生する方法として、フィルタ内でパティキュレートを燃焼除去する方式が主流となっている。
【０００３】
パティキュレートは、６００℃程度から燃焼することが知られており、パティキュレートを、この高温度域に昇温するためのエネルギー発生手段として、マイクロ波加熱方式などが考えられている。
【０００４】
パティキュレートが強く誘電加熱される領域は、フィルタの排気ガス流入側であるが、フィルタ内部の温度に対してフィルタ端面近傍の空気は加熱されにくいので、排気ガス流入側のフィルタ端面およびその近傍に堆積したパティキュレートは、燃焼状態に移行可能な温度帯まで昇温することが困難である。このことは、フィルタの排気ガス流入側に堆積したパティキュレートの燃焼除去が困難であることを示唆し、これによりフィルタの排気ガス上流側にはパティキュレートの堆積が積算されるので、目詰まりを生じることになり、排気ガスの通流が阻害されてエンジンの動作異常を来たす恐れがある。
【０００５】
このため、フィルタに捕集されたパティキュレートを、マイクロ波加熱方式で排気ガス通流方向とは逆方向より燃焼除去する再生装置が公知になってきている。
【０００６】
上記再生装置としては、例えば特開平４−３５３２０７号公報があり、図６はそこに開示されている装置である。図６において、１０１は加熱空間、１０２はフィルタ、１０３はマイクロ波発生手段、１０４は気体供給手段である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例における再生装置は、捕集・再生における動作および構成手段が主であり、実用化のため、上記再生装置をフォークリフト等に実装する手段についての開示は皆無であった。
【０００８】
本発明は上記従来例、すなわちフィルタに捕集されたパティキュレートを、排気ガス通流方向とは逆方向より燃焼除去する再生装置に加え、この再生装置をフォークリフトに実装するための実用構成を、メンテナンス性も含めて提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の内燃機関用フィルタ再生装置は、下記の構成とした。
【００１０】
すなわち、内燃機関の排気管を接続する排気入口管を有する加熱空間と、前記加熱空間に連結されパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィルタに連結された環状導波管とを備えた再生管体部と、前記再生管体部に給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発生手段の駆動電源と、マイクロ波を伝送する直線状導波管とを備えた再生電源部とからなり、前記再生管体部と再生電源部とは、前記環状導波管と直線状導波管とを連結面で接続して再生装置を構成するとともに、前記再生装置は、フォークリフトの運転席側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備し、前記再生管体部を支持するリフト側柱に固定された側柱取付部材を設け、その側柱取付部材は再生管体部のスライド手段を備えてなる構成とした。
【００１１】
【作用】
本発明は、上記した構成によって下記の作用を有する。
【００１２】
すなわち、本発明の内燃機関用フィルタ再生装置は、再生管体部と再生電源部とからなり、両再生部は、両導波管を連結面に接続して一連の再生装置を構成するとともに、上記再生装置は、フォークリフトの運転席側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備することにより、この再生装置は、新しく生産されるフォークリフトには無論、既販車にもその側柱やリフト天柱等を利用して取り付けることができるようになり、しかもフィルタを積み上げて組み立てられる形態ともなる。
【００１３】
また、リフト側柱に固定され再生管体部を支持する側柱取付部材は、再生管体部のスライド手段を備えることにより、排気管の伸縮に合わせて加熱空間部をスライドすることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。
【００１５】
図１から図４において、１は内燃機関（ディーゼルエンジン）、２は前記内燃機関１の排気ガスを排出する排気管で、一部に伸縮部材２ａを構成している。
【００１６】
まず再生管体部であるが、３は前記排気管２を接続する排気入口管で、もう一方は加熱空間４に連結されている。５は排気ガスが通過する間に排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するハニカム構造からなるフィルタで、外周に排気ガスの大気排出を抑制する断熱材６と管壁７、およびこの管壁７の外周上下を支持する上流・下流壁８、９とからなり、前記加熱空間４とは排気ガスの大気排出を抑制するガスケット１０を介してこの上流壁８で着脱自在に連結されている。
【００１７】
１１は環状導波管で、中央付近に二箇所の給電孔１２、１３が形成され、同じくガスケットを介して前記下流壁９と着脱自在に連結されている。
【００１８】
１４は前記環状導波管１１のもう一方に接続された排気出口管で、出口を大気に開放する排気トップ14ａと、その途中に前記フィルタ５へのそれぞれ酸素を含む気体の通流を制御する第一のバルブ１５と通流穴１６を開閉する第二のバルブ１７を配設している。
【００１９】
１８、１９はパンチング穴構成あるいはハニカム構成などからなるマイクロ波遮蔽手段で、マイクロ波を実質的に閉じ込める空間を限定するものである。
【００２０】
２０は前記排気入口管３から分岐させた分岐経路管であり、フィルタ再生時にフィルタ５に通流させた気体の通路となるもので、その出口を前記第二のバルブ１７で開閉する通流穴１６を介して前記排気出口管１４に合流させている。また、この分岐経路管２０は、前記排気入口管３、加熱空間４間を連結する入口分岐管２１と、前記上流壁８、下流壁９間を連結するフィルタ分岐管２２と、前記環状導波管１１連結面、第二のバルブ１７間を連結する出口分岐管２３とからなり、それぞれ前記二枚のガスケットを介して連結され、一連の分岐経路管２０を形成している。
【００２１】
２４は前記排気入口管３に配設された温度検出手段、２５は前記フィルタ５の排気ガス非通流空間に配設されたマイクロ波検出手段、２６、２７はそれぞれ前記加熱空間４外周面と環状導波管１１外周面に接続された管体取付部材で、複数の連結部材（例えば、溶接ボルト）２８を有している。以上を総称して再生管体部と呼ぶ。
【００２２】
次に再生電源部であるが、３１はパティキュレートを誘電加熱するために前記加熱空間４に給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段、３２はマイクロ波発生手段３１の発生するマイクロ波を加熱空間４に伝送する直線状導波管、３３は前記マイクロ波発生手段３１の駆動電源で、電線ケーブル３４により商用電源から駆動電力が供給される。
【００２３】
３５は前記加熱空間４に供給する酸素を含む気体を発生する気体供給手段（図中Ａ／Ｐと記す）、３６はその気体を搬送するチューブで、前記排気出口管１４の第一のバルブ１５の配設位置より加熱空間４側に連結される。また、３７は前記第一・第二のバルブ１５、１７の駆動手段である駆動用モータ（図中Ｍｖと記す）で、その駆動部は、連動構成とした両バルブ１５、１７の駆動部とワイヤー３８により連結される。
【００２４】
３９は電子制御ユニット（図中ＥＣＵと記す）である制御手段で、前記温度検出手段２４により、内燃機関１の動作時には排気ガス温度を、フィルタ５の再生実行時にはフィルタ５を通流した気体温度を検出し、また前記マイクロ波検出手段２５により、マイクロ波発生手段３１の動作時には配設空間近傍に存在するマイクロ波量を検出し、それぞれ検出信号として、この制御手段３９に入力させている。
【００２５】
また制御手段３９は、予め規定した捕集量判定マップを有し、フィルタ５の捕集性能を再生することを許可する捕集量の下限値と上限値とを予め記憶している。
【００２６】
内燃機関１の動作中に周期的に前記マイクロ波発生手段３１を動作させて、前記マイクロ波検出手段２５が検出するマイクロ波量と、その検出時点での内燃機関１の動作時間の積算値とを前記捕集量マップに照合させて現在の捕集量を判定する。この現在捕集量がフィルタ５の再生実行を許可する捕集量範囲にある時に、制御手段３９がマイクロ波発生手段３１、気体供給手段３５、駆動用モータ３７の動作制御を行うものである。
【００２７】
４０はこれら電源部材を収容した電源ボックスで、この電源ボックス４０の側面に前記直線状導波管３２を突出させている。また天面には天吊り部材４１を有している。以上を総称して再生電源部と呼ぶ。
【００２８】
前記した再生管体部と再生電源部は、排気ガスの通流方向を垂直方向にして、前記両導波管１１、３２の連結面１１ａ、３２ａにて接続し、一連の再生装置を構成するものである。
【００２９】
そして前記マイクロ波発生手段３１で発生したマイクロ波は、両導波管３２、１１および二箇所の給電孔１２、１３を経て前記加熱空間４に給電される。
【００３０】
また、フィルタ５にパティキュレートを捕集する期間、すなわち内燃機関１の動作時には、第一のバルブ１５は通流状態に、第二のバルブ１７は遮断状態に制御され、排気ガスをフィルタ５に通流させる。
【００３１】
さらに、フィルタ５を再生実行する期間、すなわち内燃機関１の非動作時には、第一のバルブ１５は遮断状態に、第二のバルブ１７は通流状態に制御され、マイクロ波発生手段３１によりパティキュレートの温度上昇後、気体供給手段３５を動作させ、パティキュレートの燃焼を促進させる気体をフィルタ５に通流させるとともに、パティキュレートを燃焼除去し、その排気ガスは分岐経路管２０、通流穴１６、排気トップ１４ａを経て大気に排出されるものである。
【００３２】
次にこの再生装置をフォークリフトに実装する構成について説明する。前記再生管体部は、前記管体取付部材２６、２７に設けた複数の連結部材２８を、フォークリフトの上方ヘッドガード５１を支持する運転席側後方のリフト側柱５２に固定された側柱取付部材２９に備えた再生管体部のスライド手段３０（例えば、スリット穴）を介して、ナット等の連結手段28ａにより固定される。また前記再生電源部は、同様に前記電源ボックス４０の天面に設けた天吊り部材４１を、ヘッドガード５１を構成するリフト天柱５３に固定された天柱取付部材４２に固定され、この再生装置は、フォークリフトの運転席側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備するものである。
【００３３】
なお、５４はエンジン等のメンテナンス時、後方回動させるエンジンカバーを示し、５５は前記エンジンカバー５４の上方に位置する運転席を示すものである。
【００３４】
図２から明かなようにこの再生装置は、車両後方から見てフォークリフトの上方ヘッドガード５１を支持するリフト側柱５２から運転席５５までの上方空間に位置するように構成されている。
【００３５】
また、図３から明かなようにこの再生装置は、平面的にはフォークリフトのヘッドガード５１の外に位置するように構成されている。
【００３６】
上記構成において、再生装置は内燃機関１の排気管２を接続する排気入口管３を有する加熱空間４と、加熱空間４に連結されパティキュレートを捕集するフィルタ５と、フィルタ５に連結された環状導波管１１とを備えた再生管体部と、前記再生管体部に給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段３１と、マイクロ波発生手段３１の駆動電源３３と、マイクロ波を伝送する直線状導波管３２とを備えた再生電源部とからなり、前記再生管体部と再生電源部とは、前記環状導波管１１と直線状導波管３２とを連結面１１ａ、３２ａで接続して再生装置を構成している。そして、前記再生装置は、フォークリフトの運転席５５側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備できるようにしてある。したがってこの再生装置は、新しく生産されるフォークリフトには無論、既販車にもその側柱５２やリフト天柱５３を利用して即時に搭載することができ、しかもフィルタ５を積み上げて組み立てられる形態となっているから、フィルタ５交換等のメンテナンス作業が一人でも可能かつ容易なものとなる。
【００３７】
また、再生装置は、車両後方から見てフォークリフトの上方ヘッドガード５１を支持するリフト側柱５２から運転席５５までの上方空間に位置するように構成してあるから、運転席５５の右側後方の視界が再生装置により妨げられることがなく十分に確保することができる。なお、運転席の左側後方は、再生装置がリフト側柱５２の外に突出していないので、わずかにリフト側柱５２の外に目をやれば容易に確認することができる。
【００３８】
また、再生装置は、平面的にフォークリフトのヘッドガード５１の外に位置するように構成してあり、よって運転席５５と高温になる再生管体部間の距離を確保することができる。
【００３９】
また、再生管体部の排気入口管３に接続する排気管２は、一部に伸縮部材２ａを構成してあるから、内燃機関１の振動吸収が図れるとともに、排気管２の上下伸縮が自在となり、排気入口管３へ接続時の寸法変位を吸収することができる。
【００４０】
また、リフト側柱５２に固定され再生管体部を支持する側柱取付部材２９には、再生管体部のスライド手段３０を設けてあるから、図４に示すように、フィルタ５と環状導波管１１の連結を解いた後、連結手段28ａを緩めるだけで、排気管２の伸縮に合わせて加熱空間４部をスライドすることができ、フィルタ５交換時等の脱着時の位置規制が図れ、加熱空間４部の振れもなく、さらに作業が容易なものとなる。
【００４１】
次に本発明の他の実施例を図５を用いて説明する。
【００４２】
図５において、上記実施例と相違する点は、再生管体部の出口に接続する排気トップ１４ａにエルボ部１４ｂを設けたことにあり、同図に示すように出口側を下向きに構成している。
【００４３】
また、前記排気トップ１４ａに設けたエルボ部１４ｂには、複数の蛇腹加工１４ｃを有する構成としている。
【００４４】
上記した排気トップ１４ａ構成において、エルボ部１４ｂを構成することにより、排気トップ内への異物の落下、侵入を防止することができ、その結果第一のバルブ１５他への噛み込み等による誤作動を防止することができる。
【００４５】
また、前記エルボ部１４ｂに、複数の蛇腹加工１４ｃを形成することにより、エルボの出口方向を自在に変えることができ、特に工場内の作業環境に即した方向に排気ガスを排出することが可能となる。
【００４６】
なお、本発明はエネルギー発生手段としてマイクロ波加熱方式を、また排気ガス通流方向とは逆方向より燃焼再生する構成において説明したが、これに限らず、再生管体部と再生電源部の両再生部を有する再生装置であれば、同様の効果を得ることは明確である。
【００４７】
【発明の効果】
以上本発明の内燃機関用フィルタ再生装置によれば、次の効果が得られる。
【００４８】
（１）内燃機関の排気管を接続する排気入口管を有する加熱空間と、加熱空間に連結されパティキュレートを捕集するフィルタと、フィルタに連結された環状導波管とを備えた再生管体部と、前記再生管体部に給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、マイクロ波発生手段の駆動電源と、マイクロ波を伝送する直線状導波管とを備えた再生電源部とからなり、前記再生管体部と再生電源部とは、前記環状導波管と直線状導波管とを連結面で接続して再生装置を構成するとともに、前記再生装置は、フォークリフトの運転席側後方に排気ガスの通流方向を垂直方向にして装備しているので、この再生装置は、新しく生産されるフォークリフトには無論、既販車にも即時に搭載することができ、しかもフィルタを積み上げて組み立てられる形態となり、フィルタ交換等のメンテナンス作業が一人でも可能かつ容易なものとなる。
（２）リフト側柱に固定され再生管体部を支持する側柱取付部材は、再生管体部のスライド手段を備えているから、排気管の伸縮に合わせて加熱空間部をスライドさせることができ、フィルタ交換時等の脱着時の位置規制が図れ、加熱空間部の振れもなく、さらに作業が容易なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ再生装置のフィルタ再生時の動作状態を示す構成図
【図２】  同内燃機関用フィルタ再生装置のフォークリフト取付状態を示す構成図
【図３】  図２のＡ−Ａ線断面図
【図４】  同内燃機関用フィルタ再生装置の加熱空間部をスライドした時の構成図
【図５】  本発明の他の実施例における内燃機関用フィルタ再生装置の構成図
【図６】  従来の内燃機関用フィルタ再生装置を示す構成図
【符号の説明】
１  内燃機関
２  排気管
２ａ  伸縮部材
３  排気入口管
４  加熱空間
５  フィルタ
１１  環状導波管
１１ａ  連結面
１４ａ  排気トップ
１４ｂ  エルボ部
１４ｃ  蛇腹加工
２６  管体取付部材
２７  管体取付部材
２９  側柱取付部材
３０  スライド手段
３１  マイクロ波発生手段
３２  直線状導波管
３２ａ  連結面
３３  駆動電源
５１  ヘッドガード
５２  リフト側柱
５５  運転席
【図１】
0003674099.tif 000002
【図２】
0003674099.tif 000003
【図３】
0003674099.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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