(57)【要約】【課題】排気浄化装置を小型化できる技術を提供する。【解決手段】排気を浄化する担体１１と、前記担体１１を納めるケース１２と、前記ケース１２へ排気を案内する案内管１３と、を備える排気浄化装置１において、前記案内管１３は、該案内管１３における排気の流れ方向Ｆｉが前記ケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して垂直に交わるように配置されており、前記案内管１３の断面形状は、前記ケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気を浄化する担体と、
前記担体を納めるケースと、
前記ケースへ排気を案内する案内管と、を備える排気浄化装置において、
前記案内管は、該案内管における排気の流れ方向が前記ケースにおける排気の流れ方向に対して垂直に交わるように配置されており、
前記案内管の断面形状は、前記ケースにおける排気の流れ方向に対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている、ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
排気を浄化する担体と、
前記担体を納めるケースと、
前記ケースから排気を排出する排出管と、を備える排気浄化装置において、
前記排出管は、該排出管における排気の流れ方向が前記ケースにおける排気の流れ方向に対して垂直に交わるように配置されており、
前記排出管の断面形状は、前記ケースにおける排気の流れ方向に対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている、ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
前記案内管と前記排出管の断面形状は、円形状から徐々に略楕円形状へ変化しており、
前記ケースの内側で略楕円形状になっている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから排出される排気には、不完全燃焼によって発生する一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）が多く含まれている。また、エンジンから排出される排気には、燃料や潤滑油に由来する有機可溶成分（ＳＯＦ）が多く含まれている。従って、これらの環境負荷物質を取り除くべく、排気浄化装置を備えたエンジンが存在していた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、排気浄化装置は、小型化を考慮した設計がなされる。排気浄化装置を小型化することでエンジンの搭載性が向上するからである。例えば、トラクターは、前輪の視認性を確保するためにエンジンルームの全幅が狭いという特徴を有する。そのため、排気浄化装置を小型化して搭載性を向上させたエンジンでなければ、エンジンルーム内に納めることができないという問題があった。従って、排気浄化装置を小型化する技術が求められていたのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５５４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、排気浄化装置を小型化できる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１に係る排気浄化装置は、
排気を浄化する担体と、
前記担体を納めるケースと、
前記ケースへ排気を案内する案内管と、を備える排気浄化装置において、
前記案内管は、該案内管における排気の流れ方向が前記ケースにおける排気の流れ方向に対して垂直に交わるように配置されており、
前記案内管の断面形状は、前記ケースにおける排気の流れ方向に対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている、とした。
【０００８】
請求項２に係る排気浄化装置は、
排気を浄化する担体と、
前記担体を納めるケースと、
前記ケースから排気を排出する排出管と、を備える排気浄化装置において、
前記排出管は、該排出管における排気の流れ方向が前記ケースにおける排気の流れ方向に対して垂直に交わるように配置されており、
前記排出管の断面形状は、前記ケースにおける排気の流れ方向に対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている、とした。
【０００９】
請求項３に係る排気浄化装置は、請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置において、
前記案内管と前記排出管の断面形状は、円形状から徐々に略楕円形状へ変化しており、
前記ケースの内側で略楕円形状になっている、とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、案内管は、該案内管における排気の流れ方向がケースにおける排気の流れ方向に対して垂直に交わるように配置されており、案内管の断面形状は、ケースにおける排気の流れ方向に対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている。これにより、案内管の中心軸が担体に対して近接するように該案内管を配置でき、排気浄化装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、排出管は、該排出管における排気の流れ方向がケースにおける排気の流れ方向に対して垂直に交わるように配置されており、排出管の断面形状は、ケースにおける排気の流れ方向に対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている。これにより、排出管の中心軸が担体に対して近接するように該排出管を配置でき、排気浄化装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、案内管と排出管の断面形状は、円形状から徐々に略楕円形状へ変化しており、ケースの内側で略楕円形状となっている。換言すると、案内管と排出管の断面形状は、ケースの外側で円形状となっている。これにより、案内管と該案内管へ排気を案内する他の配管の接続が容易となる。また、排出管と該排出管からの排気を案内する他の配管の接続が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態に係る排気浄化装置の構造を示す図。（１Ａ）排気浄化装置の内部構造を示す断面図。（１Ｂ）案内管の断面形状を示す図。（１Ｃ）排出管の断面形状を示す図。
【図２】第二実施形態に係る排気浄化装置の構造を示す図。（２Ａ）排気浄化装置の内部構造を示す断面図。（２Ｂ）案内管の断面形状を示す図。（２Ｃ）排出管の断面形状を示す図。（２Ｄ）領域Ｒにおける排気の流れ方向を示す図。
【図３】第三実施形態に係る排気浄化装置の構造を示す図。（３Ａ）排気浄化装置の内部構造を示す断面図。（３Ｂ）案内管の断面形状を示す図。（３Ｃ）排出管の断面形状を示す図。（３Ｄ）領域Ｒにおける排気の流れ方向を示す図。
【図４】排気浄化装置の外観を示す図。
【図５】排気浄化装置を備えたエンジンを示す正面図。
【図６】排気浄化装置を備えたエンジンを示す右側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、第一実施形態に係る排気浄化装置１について説明する。
【００１６】
図１は、第一実施形態に係る排気浄化装置１の構造を示す図である。なお、図中の矢印Ｆｉ・Ｆｃ・Ｆｅは、排気の流れ方向を示している。
【００１７】
排気浄化装置１は、主に担体１１と、ケース１２と、案内管１３と、排出管１４と、で構成される。本実施形態において担体１１は、酸化触媒担持体（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ：以降「ＤＯＣ」という。）である。
【００１８】
ＤＯＣ１１は、排気を浄化する。具体的に説明すると、ＤＯＣ１１は、排気に含まれるＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）を酸化して無害化するとともに、粒子状物質であるＳＯＦ（有機可溶成分）を酸化して除去する。なお、本実施形態におけるＤＯＣ１１は、白金やパラジウム等の触媒を担持した金属製ハニカムである。ＤＯＣ１１は、各セル（ハニカムの排気通路）を排気が流れていくフロースルー型とされる。但し、ＤＯＣ１１は、例えばコージェライト等を基材としたセラミックハニカムであっても良く、これに限定するものではない。また、ＤＯＣ１１は、いわゆるウォールフロー型であっても良く、これに限定するものではない。
【００１９】
ケース１２は、ＤＯＣ１１を納める。具体的に説明すると、ケース１２は、円筒形状に形成された金属管であり、その内部にＤＯＣ１１を収納する。なお、本実施形態においてケース１２は、ＤＯＣ１１の上流側と下流側に金属管１２ａ・１２ｂを溶接して一の金属管を構成している。但し、ケース１２は、金属管１２ａ・１２ｂをボルト等によって取り付ける構造であっても良く、これに限定するものではない。また、本実施形態においては、ＤＯＣ１１が円柱形状であるためにケース１２を円筒形状に形成している。しかし、ケース１２の断面形状は、ＤＯＣ１１の形状に応じて変更すべきであり、これに限定するものではない。
【００２０】
案内管１３は、ケース１２へ排気を案内する。具体的に説明すると、案内管１３は、エンジン主体部５０（図５、図６参照）から排出された排気をケース１２へ案内する。案内管１３は、無数の穴１３ｈが設けられた金属板（パンチングプレート）を用いて形成されている。このため、エンジン主体部５０から排出された排気は、案内管１３に設けられた無数の穴１３ｈを通ってケース１２内へ流入する。
【００２１】
排出管１４は、ケース１２から排気を排出する。具体的に説明すると、排出管１４は、ＤＯＣ１１によって浄化された排気をケース１２から排出する。排出管１４は、無数の穴１４ｈが設けられた金属板（パンチングプレート）を用いて形成されている。このため、ＤＯＣ１１によって浄化された排気は、排出管１４に設けられた無数の穴１４ｈを通って排出管１４内へ流入する。
【００２２】
以下に、本排気浄化装置１が採用している構造について詳細に説明し、かかる構造による効果を述べる。
【００２３】
案内管１３は、該案内管１３における排気の流れ方向Ｆｉがケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して垂直に交わるように配置されている（図１Ａ参照）。また、案内管１３の断面形状は、ケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている（図１Ｂ参照）。換言すると、案内管１３の断面形状は、ケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して垂直となる方向を長軸とした略楕円形状になっている。ここで、略楕円形状とは、長円形（オーバル形状）や長方形のほか、これらに近い形状も含むものと定義される。このような断面形状を有する案内管１３は、例えば短軸方向へのプレス加工によって製作される。
【００２４】
このように、案内管１３は、該案内管１３における排気の流れ方向Ｆｉがケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して垂直に交わるように配置されており、案内管１３の断面形状は、ケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている。これにより、案内管１３の中心軸１３ｃがＤＯＣ１１に対して近接するように該案内管１３を配置でき、排気浄化装置１の小型化を図ることが可能となる。
【００２５】
また、排出管１４は、該排出管１４における排気の流れ方向Ｆｅがケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して垂直に交わるように配置されている（図１Ａ参照）。また、排出管１４の断面形状は、ケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている（図１Ｃ参照）。換言すると、排出管１４の断面形状は、ケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して垂直となる方向を長軸とした略楕円形状になっている。ここで、略楕円形状とは、長円形（オーバル形状）や長方形のほか、これらに近い形状も含むものと定義される。このような断面形状を有する排出管１４は、例えば短軸方向へのプレス加工によって製作される。
【００２６】
このように、排出管１４は、該排出管１４における排気の流れ方向Ｆｅがケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して垂直に交わるように配置されており、排出管１４の断面形状は、ケース１２における排気の流れ方向Ｆｃに対して平行となる方向を短軸とした略楕円形状になっている。これにより、排出管１４の中心軸１４ｃがＤＯＣ１１に対して近接するように該排出管１４を配置でき、排気浄化装置１の小型化を図ることが可能となる。
【００２７】
なお、案内管１３と排出管１４の断面形状は、円形状から徐々に略楕円形状へ変化しており、ケース１２の内側で略楕円形状になっている。換言すると、案内管１３と排出管１４の断面形状は、ケース１２の外側で円形状となっている。これにより、案内管１３と該案内管１３へ排気を案内する他の配管１３Ｉの接続が容易となる（図４参照）。また、排出管１４と該排出管１４からの排気を案内する他の配管１４Ｅの接続が容易となる（図４参照）。
【００２８】
次に、第二実施形態に係る排気浄化装置２について説明する。
【００２９】
図２は、第二実施形態に係る排気浄化装置２の構造を示す図である。なお、図中の矢印Ｆｉ・Ｆｃ・Ｆｅは、排気の流れ方向を示している。
【００３０】
第二実施形態に係る排気浄化装置２は、上述した排気浄化装置１とほぼ同様の構造である。そのため、第一実施形態に係る排気浄化装置１と同様の部分については同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。
【００３１】
排気浄化装置２は、ＤＯＣ１１を二つ備える点で排気浄化装置１と相違する。ここでは、上流側のＤＯＣ１１をＤＯＣ１１ａとし、下流側のＤＯＣ１１をＤＯＣ１１ｂとする。本実施形態においてケース１２は、ＤＯＣ１１ａの上流側とＤＯＣ１１ｂの下流側に金属管１２ａ・１２ｂを溶接し、ＤＯＣ１１ａとＤＯＣ１１ｂの間を金属管１２ｃで溶接して一の金属管を構成している。
【００３２】
また、ＤＯＣ１１ａとＤＯＣ１１ｂは、空間Ｘを隔てて配置されている。このため、図２Ｄに示すように、ＤＯＣ１１ａを通過した排気は、空間Ｘで混合されてからＤＯＣ１１ｂの各セルへ流れ込むこととなる。これにより、ＤＯＣ１１ａの温度分布等によって各セル毎に浄化効率がばらついたとしても、排気を混合してからＤＯＣ１１ｂを通過させるので全体としての浄化効率を安定させることが可能となる。
【００３３】
次に、第三実施形態に係る排気浄化装置３について説明する。
【００３４】
図３は、第三実施形態に係る排気浄化装置３の構造を示す図である。なお、図中の矢印Ｆｉ・Ｆｃ・Ｆｅは、排気の流れ方向を示している。
【００３５】
第三実施形態に係る排気浄化装置３は、上述した排気浄化装置１とほぼ同様の構造である。そのため、第一実施形態に係る排気浄化装置１と同様の部分については同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。
【００３６】
排気浄化装置３は、ＤＯＣ１１のほかに、フィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ：以降「ＤＰＦ」という。）３１を備える点で排気浄化装置１と相違する。本実施形態においてケース１２は、ＤＯＣ１１の上流側とＤＰＦ３１の下流側に金属管１２ａ・１２ｂを溶接し、ＤＯＣ１１とＤＰＦ３１の間を金属管１２ｃで溶接して一の金属管を構成している。
【００３７】
ＤＰＦ３１は、排気を浄化する。具体的に説明すると、ＤＰＦ３１は、排気に含まれる粒子状物質を捕集するとともに、捕集した粒子状物質を酸化して除去する。なお、本実施形態におけるＤＰＦ３１は、コージェライト等を基材としたセラミックハニカムである。ＤＰＦ３１は、一のセル（ハニカムの排気通路）に流れ込んだ排気が隣接するセルに抜けて流れていくウォールフロー型とされる。但し、ＤＰＦ３１は、例えば金属線で編まれた不織布を備える金属製ハニカムであっても良く、これに限定するものではない。また、ＤＰＦ３１は、いわゆるフロースルー型であっても良く、これに限定するものではない。
【００３８】
また、ＤＯＣ１１とＤＰＦ３１は、空間Ｙを隔てて配置されている。このため、図３Ｄに示すように、ＤＯＣ１１を通過した排気は、空間Ｙで混合されてからＤＰＦ３１の各セルへ流れ込むこととなる。これにより、粒子状物質の堆積量が各セル毎にばらつくのを抑制でき、粒子状物質の酸化による急激な温度上昇を防止することが可能となる。つまり、ＤＰＦ３１の溶損を防止することが可能となる。
【００３９】
次に、上述した排気浄化装置１・２・３の他の特徴点について説明する。
【００４０】
図４は、排気浄化装置１の外観を示す図である。図５は、排気浄化装置１を備えたエンジン１００を示す正面図であり、図６は、その右側面図である。なお、以下では、排気浄化装置１について説明しているが、排気浄化装置２及び排気浄化装置３についても同様である。
【００４１】
排気浄化装置１には、差圧センサ１５及び温度センサ１６ａ・１６ｂが取り付けられている。また、排気浄化装置１には、カバー１７ａ・１７ｂが取り付けられている。
【００４２】
差圧センサ１５は、ＤＯＣ１１の上流側と下流側の圧力差を検出する。差圧センサ１５は、ＤＯＣ１１の上流側に挿入されるプルーブ１５ａと下流側に挿入されるプルーブ１５ｂを備え、各プルーブ１５ａ・１５ｂに掛かる圧力から圧力差を検出する。各プルーブ１５ａ・１５ｂは、ケース１２に設けられた取り付け穴１２ｈから挿入される。
【００４３】
温度センサ１６ａは、ＤＯＣ１１の上流側の温度を検出する。また、温度センサ１６ｂは、ＤＯＣ１１の下流側の温度を検出する。温度センサ１６ａ・１６ｂは、ケース１２に設けられた取り付け穴１２ｈから挿入される。
【００４４】
カバー１７ａは、ＤＯＣ１１の上流側の温度が低下しないように保温する。また、カバー１７ｂは、ＤＯＣ１１の下流側の温度が低下しないように保温する。更に、カバー１７ａ・１７ｂは、外部からの衝撃によってＤＯＣ１１が損傷しないように保護することを目的としている。カバー１７ａ・１７ｂは、左右対称に形成されており、ボルトＢによって固定されている。
【００４５】
上述したように、ケース１２は、金属管１２ａ・１２ｂを溶接して一の金属管を構成している。このため、金属管１２ａ・１２ｂを溶接する位相を変更すれば、案内管１３及び排出管１４の位相を変更することが可能となる。そのような場合でも、中心軸１２ｄを中心として一定の位相角度毎に取り付け穴１２ｈが設けられているので、差圧センサ１５のプルーブ１５ａ・１５ｂや温度センサ１６ａ・１６ｂを取り付けることが容易となる。また、カバー１７ａ・１７ｂには、取り付け穴１２ｈを覆う部分に作業穴１７ａｈ・１７ｂｈが設けられているため、プルーブ１５ａ・１５ｂや温度センサ１６ａ・１６ｂと干渉しない。
【符号の説明】
【００４６】
１００    ディーゼルエンジン
５０      エンジン主体部
１        排気浄化装置
２        排気浄化装置
３        排気浄化装置
１１      担体（ＤＯＣ）
１２      ケース
１３      案内管
１４      排出管
Ｆｉ      案内管における排気の流れ方向
Ｆｃ      ケースにおける排気の流れ方向
Ｆｅ      排出管における排気の流れ方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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