(57)【要約】【課題】簡単な構造で黒煙を確実に捕集することが可能で、且つ連続除去運転のための加熱再生も可能な黒煙除去装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気ガスを大気へ排出する排気ガス径路の途中に設ける黒煙除去装置であって、排気ガス入口及び排気ガス出口を有する密閉容器と、中心軸に直交する２つの面の各外面を表裏貫通気孔を有する平板状の複数のフィルタを並べて略全面を塞ぎ且つ前記中心軸の周りに回転するドラムと、前記中心軸周囲を同心円筒状に囲い且つ前記フィルタを通過して前記ドラムに導入された空気を導く複数の開口を設け前記空気を前記密閉容器外へ導出する排気シャフトとを有し、前記排気シャフトを前記密閉容器の排気ガス出口に回転自在に装着する黒煙濾過部と、前記排気シャフトを回転させる回転装置と、前記フィルタの何れかと対向し前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量する再生装置とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを大気へ排出する排気ガス径路の途中に設ける黒煙除去装置であって、
排気ガス入口及び排気ガス出口を有する密閉容器と、
中心軸に直交する２つの面の各外面を表裏貫通気孔を有する平板状の複数のフィルタを並べて略全面を塞ぎ且つ前記中心軸の周りに回転するドラムと、前記中心軸周囲を同心円筒状に囲い且つ前記フィルタを通過して前記ドラムに導入された空気を導く複数の開口を設け前記空気を前記密閉容器外へ導出する排気シャフトとを有し、前記排気シャフトを前記密閉容器の排気ガス出口に回転自在に装着する黒煙濾過部と、
前記排気シャフトを回転させる回転装置と、
前記フィルタの何れかと対向し前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量する再生装置と
を備えることを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２】
内燃機関の排気ガスを大気へ排出する排気ガス径路の途中に設ける黒煙除去装置であって、
排気ガス入口及び排気ガス出口を有する密閉容器と、
中心軸に直交する２つの面の各外面を表裏貫通気孔を有する平板状の複数のフィルタを並べて略全面を塞ぎ且つ前記中心軸の周りに回転するドラムと、前記中心軸周囲を同心円筒状に囲い且つ前記フィルタを通過して前記ドラムに導入された空気を導く複数の開口を設け前記空気を前記密閉容器外へ導出する排気シャフトとを有し、前記排気シャフトを前記密閉容器の排気ガス出口に回転自在に装着する黒煙濾過部と、
前記排気シャフトを回転させる回転装置と、
前記フィルタの何れかと対向し前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量する再生装置と、
前記フィルタの再生時に前記開口を封鎖する封鎖装置と
を備えることを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の黒煙除去装置において、
前記再生装置は、前記黒煙濾過部の一つの前記フィルタを前記ドラムの前記外面から覆う形状を為し、
前記回転装置は、前記黒煙濾過部の一つの前記フィルタを前記再生装置と対向させる位置に回転させ、前記再生装置による再生時には前記黒煙濾過部の回転を停止し、再生後に次の前記フィルタを前記再生装置と対向させる位置に回転させる
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタは、母材をスラリー化して有機発泡体に含浸した後有機発泡体を焼失させて得られる三次元網状構造多孔体である
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項５】
請求項４に記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタの母材は、Ｎｉを含む金属である
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項６】
請求項４に記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタの母材は、セラミックである
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタは、金属繊維を積層して押し固めた金属繊維の不織布である
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタの表裏貫通気孔は、平均気孔径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである
ことを特徴としている黒煙除去装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記黒煙濾過部は、
前記ドラムの内周と前記排気シャフトの外周との間を複数の隔壁で連結して前記ドラム内を密閉区画し前記複数の開口とそれぞれ連通するように形成される複数の区画部と、
前記複数の区画部の前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面に形成される前記フィルタをそれぞれ取り付けるフィルタ取付部と
を有することを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１０】
請求項９記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタ取付部は、
前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面を形成し、前記フィルタの熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成されている
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１１】
請求項９記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタと前記フィルタ取付部との間には、シール材が挟持されており、前記シール材は前記フィルタの熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成されている
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１２】
請求項９記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタは、
その周囲を縁取るフィルタ枠を有し、前記フィルタと前記フィルタ枠との間に、前記フィルタの熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成されるシール材を挟持している
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記排気シャフトは、一端に閉塞部を設けるとともに同一円周上に前記複数の開口を設ける
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記排気シャフトは、前記複数の開口を前記排気シャフトの中心線上の複数箇所においてそれぞれ同一円周上に設け、
前記ドラムは、前記複数の開口が前記中心軸に直交する２つの面間の中心部に位置するように前記排気シャフトの中心線上に沿って配される
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記排気シャフトは、前記密閉容器の排気ガス出口の外面に連続する部位においてグランドパッキンによる漏れ防止部を介して前記排気ガス出口に回転自在に装着されている
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記回転装置は、前記密閉容器の排気ガス出口と対向する前記密閉容器の壁面に設けた開口部を貫通し、前記排気シャフトの一端部と連絡する駆動シャフトを有し、前記駆動シャフトは前記密閉容器の前記排気ガス出口と対向する壁面に連続する部位においてグランドパッキンによる漏れ防止部を介して前記開口部に回転自在に装着されている
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１７】
請求項９記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタ及び前記フィルタ取付部は、略扇形を為していて、
前記フィルタは、前記フィルタ取付部の略扇形よりも小さい面積の略扇形で、且つ隣り合うフィルタ同士の間には空間が設けられている
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタは、
前記複数の隔壁間に配される支持棒に係止される鈎部を下部に有し、前記ドラムに設けた固定フックに係止されナットによって固定される可倒式のアイボルトを上部に有する略扇形のフィルタ枠に取り付けられ、前記フィルタ取付部に対し着脱自在に取り付けられる  ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の黒煙除去装置において、
前記フィルタ取付部は、前記フィルタの形状の補強及び前記フィルタの反り防止のための格子を有する
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項１９の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記再生装置は、ヒータを内蔵するとともに周囲をシール材で囲繞するヒータボックスから成り、前記フィルタと対向させられる加熱部と、再生時に前記加熱部を前記シール材を介して前記フィルタに密着させ、前記ドラムの回転時には前記加熱部を前記フィルタから離すように動作させる駆動装置とを有し、前記駆動装置は前記密閉容器外に設けられている
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２１】
請求項２乃至請求項２０の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記黒煙濾過部は、
前記ドラムの内周と前記排気シャフトの外周との間を複数の隔壁で連結して前記ドラム内を密閉区画し前記複数の開口とそれぞれ連通するように形成される複数の区画部と、
前記複数の区画部の前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面に形成される前記フィルタをそれぞれ取り付けるフィルタ取付部と
を有し、
前記封鎖装置は、
前記フィルタの再生時に再生される前記フィルタが位置する前記区画部に連通する前記開口を封鎖する
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２２】
請求項１乃至請求項２１の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記黒煙濾過部の回転方向で前記再生装置の一側部に沿って灰吸引口を配置され、前記再生装置による黒煙除去後に回転される前記フィルタから灰分除去を行う真空掃除機をさらに備える
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の黒煙除去装置において、
前記真空掃除機は、前記黒煙濾過部の回転時に起動し、前記黒煙濾過部の非回転時に停止する
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２４】
請求項１乃至請求項２３の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記密閉容器外において前記排気シャフトと連絡し、前記複数の開口を介して前記密閉容器内の空気を吸引する排気装置をさらに備える
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の黒煙除去装置において、
前記排気装置は、前記排気シャフトとの接合部にグランドパッキンによる漏れ防止部を有する
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２６】
請求項１乃至請求項２０、請求項２２乃至請求項２５の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記再生装置は、前記黒煙濾過部の前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面に配される前記フィルタをそれぞれ同時に加熱して前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量する
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【請求項２７】
請求項１乃至請求項２０、請求項２２乃至請求項２５の何れか記載の黒煙除去装置において、
前記再生装置は、前記黒煙濾過部の前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面に配される前記フィルタをそれぞれ個別に加熱して前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量する
ことを特徴とする黒煙除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、エンジン試験室、車輌試験室などの内部に試験対象として導入される内燃機関から排出される、排気ガス中に含まれる黒煙などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate  Matter、パーティキュレートとも略す。）を除去する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車メーカや発電機などの汎用エンジンメーカや内燃機関用燃料及び潤滑油製造メーカなどでは、内燃機関や内燃機関を組み込んだ製品を環境試験室に設置し、通常の平地常温での運転状態に加えて、高地などを想定した大気圧より低圧の状態や、寒冷地を想定した氷点下を下回る低温の条件、粗悪な燃料を使用した条件、ノッキングを生じる過負荷条件などの条件下での内燃機関試験を行っている。
これらの試験の際、特にディーゼル機関を対象として試験する場合、排気ガス中に炭素微粒子である黒煙など粒子状物質（ＰＭ）が多量に含まれることがあり、呼吸する空気に含まれると人体に有害な炭素微粒子である黒煙など粒子状物質（ＰＭ）の、大気への拡散防止のための回収と処理方法が問題となっている（例えば、非特許文献１参照）。
この場合の環境試験室について、内燃機関自体であるエンジン単体を試験する室をエンジン試験室、自動車や農業機械、建設機械など（以降、車両という。）に内燃機関を搭載して、その製品における実使用状態で試験する室を車両試験室と称する。環境試験室には平地常温の条件だけを行う室も含まれる。
【０００３】
粒子状物質（ＰＭ）には、黒煙、すす（カーボンスート）、燃料中の硫黄分に起因するサルフェート（硫酸化物）、燃料の燃え残りなど有機溶剤に溶けるＳＯＦ（Soluble  Organic  Fraction）やエンジンオイルの燃え滓（オイルアッシュ）などが含まれている。圧縮着火エンジン内において、局部的に空気不足の状態で燃焼した燃料分子が熱分解により脱水素反応を生じて発生した炭素の微粒子が巨大化して平均５０ｎｍのすす粒子を生じ、それらのすすの間にＳＯＦやサルフェートも含まれて巨大化して全体で１μｍ以下の径の粒子となっていて、これを黒煙という場合もある。質量分布では０．１μｍから１μｍの粒径にピークを有し、粒子数分布では０．１μｍ未満にピークを有する場合がある。上記粒子状物質（ＰＭ）を、以降、まとめて黒煙と称する。
【０００４】
内燃機関（主にディーゼル機関）の排気ガスに含まれる黒煙は、内燃機関が車両に搭載される場合などでは、バグフィルタやセラミック製フィルタ（黒煙除去フィルタ＝ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ））で回収され、最終的には捕集したフィルタ毎産業廃棄物として処理されている。なお、この場合のセラミック製フィルタ（ＤＰＦ）は、フィルタ内部の構造としては、モノリス型ハニカムと呼ばれる、蜂の巣構造の筒開口の片側端部を交互に目詰めし、蜂の巣構造の筒部壁の微細孔を濾過に使用する一体型ウォールスルー・フィルタがあり、素材としてはコーディエライト或いは窒化珪素（ＳｉＣ）を用いたものが販売されている。
また、セラミック製フィルタ（ＤＰＦ）で黒煙を捕集し、セラミックの微細孔に詰まった黒煙を酸素（空気）を通じながらヒータで６００℃〜９００℃の高温で加熱して燃焼再生する黒煙除去装置が知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献４参照）。
【０００５】
また、排気通路を流れる排気ガス中の黒煙などを可撓性の無端環状体であるフィルタで捕集し、捕集した黒煙を燃焼により灰化し体積を減少させることで（約１／１００の体積になるとの説がある。）、目詰まりを解消してフィルタを再生する排気ガス浄化装置が知られている（例えば、特許文献５参照）。
これらの排気ガス浄化装置は主に車載型のものであるが、非特許文献１のように、環境試験室の内燃機関の試験で発生する排気ガスの処理に用いた、定置式排気ガス処理装置に応用する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−４２２６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９２３号公報
【特許文献３】特開２０００−２６３０４４号公報
【特許文献４】特開２００３−１７２１２９号公報
【特許文献５】特開２０００−２０４９２６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】第１１回環境工学総合シンポジウム２００１講演論文集の第３６４頁〜第３６７頁に記載された論文「定置式総合エンジン排ガス処理装置の開発  −試験設備用途及びディーゼル／ガソリンエンジン両対応−」（発行日：２００１年７月９日、発行所：社団法人日本機械学会）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献４に記載のセラミック製フィルタ（ＤＰＦ）は、排気ガスの気体成分が通り抜ける貫通孔径が黒煙の粒子に対して極近い、平均孔径３μｍ〜２０μｍ程度の微細な穴であるため遮り効果が大きく、且つ小さい粒径の粒子の拡散効果も付着壁が近傍にあることから、黒煙の粒子の捕集率は高いが、そのフィルタ表面に穿孔した貫通孔の入口付近のみでの遮り効果や拡散付着効果で濾過する機構である表面濾過のため気体の通り道が少なくて初期圧力損失が高く、目詰まりを起こし易く、頻繁に燃焼再生する必要があるという問題がある。ちなみに、遮りによるフィルタへの付着はどの粒径でも同じように発生し、粒径が０．１μｍ以下の粒子では拡散によるフィルタへの付着捕集が粒径が小さいほど促進されるが、黒煙ではその粒子数や質量分布から拡散付着による捕集効果が期待できる。
【０００９】
また、モノリスハニカム型セラミック製フィルタは、黒煙の捕集と加熱による再生を繰り返すと、その形状から起因する伝熱の不均一やガス流路の複雑さによる気体通り道の発生などで生じるフィルタ表面における黒煙燃焼の不均一から、黒煙など堆積の度合いが不均一になることがあり、再生時の加熱により過剰に堆積した黒煙部分で異常燃焼してヒートスポットが生じてフィルタが溶損したり、熱応力によってフィルタにクラックが生じて破損する虞がある。また、ヒータでの再生のための加熱において、モノリスハニカム型セラミック製フィルタではその形状と母材の材質（特にコーディエライトは熱伝導率が２Ｗ／ｍＫと小さい、ＳｉＣでは２０Ｗ／ｍＫ程度。）に起因して熱が伝わりにくいので、再生に時間が掛かる。しかも、冷えるのにも時間が掛かるので、放熱が必要となる。
また、モノリスハニカム型セラミック製フィルタ（ＤＰＦ）は、複雑な形状と脆い母材や接合材の材質から、振動によって破損し易く、製品が高価であるという問題があった。
【００１０】
さらに、モノリスハニカム型セラミック製フィルタ（ＤＰＦ）は、蜂の巣構造の筒開口の片側端部を交互に目詰めして蜂の巣構造の筒部壁の微細孔を濾過に使用するという構造を、脆いセラミックで形成し且つ風路を確保するために、熱伸縮による残留応力が少ない円筒形に形成することが多く、装置全体の寸法が大きくなりがちで、且つ重いフィルタ重量のため人手で扱えるサイズに制限があり、大型化が困難であるという問題があった。
また、セラミック製フィルタ（ＤＰＦ）は、加熱再生した後の黒煙などの灰化灰分の除去のため、フィルタを逆洗浄するための圧縮空気が必要であった。
そして、加熱再生時には排気ガスを流さずにバッチ式で空間密閉するため、複数のフィルタを設けて黒煙の捕集に従事するフィルタと、加熱再生や逆洗を施されるフィルタとを、順次切り替えるためのダンパや逆洗浄向け圧縮空気用の駆動装置などが必要であり、システムが複雑且つメンテナンス箇所が多いという不具合もあった。
【００１１】
一方、特許文献５に記載の可撓性の無端環状体であるフィルタは、特許文献１乃至特許文献４に記載のモノリスハニカム型セラミック製フィルタ（ＤＰＦ）のような不具合が少ない反面、フィルタ面が移動する構造からどうしてもフィルタと排気ガス通路との間に隙間が生じ、隙間から排気ガスが漏れ出ないように特別な機構を工夫しないと、黒煙を除去しない排気ガスが排気される虞がある。
また、フィルタ面に捕集した黒煙の再生は、６００℃〜９００℃の高温で行われるため、高温の雰囲気中にフィルタの回転機構を設置する必要があり、構造が複雑になるという問題がある。
【００１２】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、簡単な構造により環境試験室に導入する内燃機関から発生する排気ガスに含まれる黒煙を確実に捕集することが可能で、且つ連続除去運転のための加熱再生も可能な黒煙除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、内燃機関の排気ガスを大気へ排出する排気ガス径路の途中に設ける黒煙除去装置であって、排気ガス入口及び排気ガス出口を有する密閉容器と、中心軸に直交する２つの面の各外面を表裏貫通気孔を有する平板状の複数のフィルタを並べて略全面を塞ぎ且つ前記中心軸の周りに回転するドラムと、前記中心軸周囲を同心円筒状に囲い且つ前記フィルタを通過して前記ドラムに導入された空気を導く複数の開口を設け前記空気を前記密閉容器外へ導出する排気シャフトとを有し、前記排気シャフトを前記密閉容器の排気ガス出口に回転自在に装着する黒煙濾過部と、前記排気シャフトを回転させる回転装置と、前記フィルタの何れかと対向し前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量する再生装置とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る発明は、内燃機関の排気ガスを大気へ排出する排気ガス径路の途中に設ける黒煙除去装置であって、排気ガス入口及び排気ガス出口を有する密閉容器と、中心軸に直交する２つの面の各外面を表裏貫通気孔を有する平板状の複数のフィルタを並べて略全面を塞ぎ且つ前記中心軸の周りに回転するドラムと、前記中心軸周囲を同心円筒状に囲い且つ前記フィルタを通過して前記ドラムに導入された空気を導く複数の開口を設け前記空気を前記密閉容器外へ導出する排気シャフトとを有し、前記排気シャフトを前記密閉容器の排気ガス出口に回転自在に装着する黒煙濾過部と、前記排気シャフトを回転させる回転装置と、前記フィルタの何れかと対向し前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量する再生装置と、前記フィルタの再生時に前記開口を封鎖する封鎖装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の黒煙除去装置において、前記再生装置は、前記黒煙濾過部の一つの前記フィルタを前記ドラムの前記外面から覆う形状を為し、前記回転装置は、前記黒煙濾過部の一つの前記フィルタを前記再生装置と対向させる位置に回転させ、前記再生装置による再生時には前記黒煙濾過部の回転を停止し、再生後に次の前記フィルタを前記再生装置と対向させる位置に回転させることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３の何れか記載の黒煙除去装置において、前記フィルタは、母材をスラリー化して有機発泡体に含浸した後有機発泡体を焼失させて得られる三次元網状構造多孔体であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の黒煙除去装置において、前記フィルタの母材は、Ｎｉを含む金属であることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の黒煙除去装置において、前記フィルタの母材は、セラミックであることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項３の何れか記載の黒煙除去装置において、前記フィルタは、金属繊維を積層して押し固めた金属繊維の不織布であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項４乃至請求項７の何れか記載の黒煙除去装置において、前記フィルタの表裏貫通気孔は、平均気孔径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項８の何れか記載の黒煙除去装置において、前記黒煙濾過部は、前記ドラムの内周と前記排気シャフトの外周との間を複数の隔壁で連結して前記ドラム内を密閉区画し前記複数の開口とそれぞれ連通するように形成される複数の区画部と、前記複数の区画部の前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面に形成される前記フィルタをそれぞれ取り付けるフィルタ取付部とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に係る発明は、請求項９記載の黒煙除去装置において、前記フィルタ取付部は、前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面を形成し、前記フィルタの熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成されていることを特徴とする。
請求項１１に係る発明は、請求項９記載の黒煙除去装置において、前記フィルタと前記フィルタ取付部との間には、シール材が挟持されており、前記シール材は前記フィルタの熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成されていることを特徴とする。
請求項１２に係る発明は、請求項９記載の黒煙除去装置において、前記フィルタは、その周囲を縁取るフィルタ枠を有し、前記フィルタと前記フィルタ枠との間に、前記フィルタの熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成されるシール材を挟持していることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、請求項１乃至請求項１２の何れか記載の黒煙除去装置において、前記排気シャフトは、一端に閉塞部を設けるとともに同一円周上に前記複数の開口を設けることを特徴とする。
請求項１４に係る発明は、請求項１乃至請求項１３の何れか記載の黒煙除去装置において、前記排気シャフトは、前記複数の開口を前記排気シャフトの中心線上の複数箇所においてそれぞれ同一円周上に設け、前記ドラムは、前記複数の開口が前記中心軸に直交する２つの面間の中心部に位置するように前記排気シャフトの中心線上に沿って配されることを特徴とする。
【００２０】
請求項１５に係る発明は、請求項１乃至請求項１４の何れか記載の黒煙除去装置において、前記排気シャフトは、前記密閉容器の排気ガス出口の外面に連続する部位においてグランドパッキンによる漏れ防止部を介して前記排気ガス出口に回転自在に装着されていることを特徴とする。
請求項１６に係る発明は、請求項１乃至請求項１５の何れか記載の黒煙除去装置において、前記回転装置は、前記密閉容器の排気ガス出口と対向する前記密閉容器の壁面に設けた開口部を貫通し、前記排気シャフトの一端部と連絡する駆動シャフトを有し、前記駆動シャフトは前記密閉容器の前記排気ガス出口と対向する壁面に連続する部位においてグランドパッキンによる漏れ防止部を介して前記開口部に回転自在に装着されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１７に係る発明は、請求項９記載の黒煙除去装置において、前記フィルタ及び前記フィルタ取付部は、略扇形を為していて、前記フィルタは、前記フィルタ取付部の略扇形よりも小さい面積の略扇形で、且つ隣り合うフィルタ同士の間には空間が設けられていることを特徴とする。
請求項１８に係る発明は、請求項１７記載の黒煙除去装置において、前記フィルタは、前記複数の隔壁間に配される支持棒に係止される鈎部を下部に有し、前記ドラムに設けた固定フックに係止されナットによって固定される可倒式のアイボルトを上部に有する略扇形のフィルタ枠に取り付けられ、前記フィルタ取付部に対し着脱自在に取り付けられることを特徴とする。
【００２２】
請求項１９に係る発明は、請求項１７記載の黒煙除去装置において、前記フィルタ取付部は、前記フィルタの形状の補強及び前記フィルタの反り防止のための格子を有することを特徴とする。
請求項２０に係る発明は、請求項１乃至請求項１９の何れか記載の黒煙除去装置において、前記再生装置は、ヒータを内蔵するとともに周囲をシール材で囲繞するヒータボックスから成り、前記フィルタと対向させられる加熱部と、再生時に前記加熱部を前記シール材を介して前記フィルタに密着させ、前記ドラムの回転時には前記加熱部を前記フィルタから離すように動作させる駆動装置とを有し、前記駆動装置は前記密閉容器外に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
請求項２１に係る発明は、請求項２乃至請求項２０の何れか記載の黒煙除去装置において、前記黒煙濾過部は、前記ドラムの内周と前記排気シャフトの外周との間を複数の隔壁で連結して前記ドラム内を密閉区画し前記複数の開口とそれぞれ連通するように形成される複数の区画部と、前記複数の区画部の前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面に形成される前記フィルタをそれぞれ取り付けるフィルタ取付部とを有し、前記封鎖装置は、前記フィルタの再生時に再生される前記フィルタが位置する前記区画部に連通する前記開口を封鎖することを特徴とする。
請求項２２に係る発明は、請求項１乃至請求項２１の何れか記載の黒煙除去装置において、前記黒煙濾過部の回転方向で前記再生装置の一側部に沿って灰吸引口を配置され、前記再生装置による黒煙除去後に回転される前記フィルタから灰分除去を行う真空掃除機をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項２３に係る発明は、請求項２２記載の黒煙除去装置において、前記真空掃除機は、前記黒煙濾過部の回転時に起動し、前記黒煙濾過部の非回転時に停止することを特徴とする。
請求項２４に係る発明は、請求項１乃至請求項２３の何れか記載の黒煙除去装置において、前記密閉容器外において前記排気シャフトと連絡し、前記複数の開口を介して前記密閉容器内の空気を吸引する排気装置をさらに備えることを特徴とする。
請求項２５に係る発明は、請求項２４記載の黒煙除去装置において、前記排気装置は、前記排気シャフトとの接合部にグランドパッキンによる漏れ防止部を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項２６に係る発明は、請求項１乃至請求項２０、請求項２２乃至請求項２５の何れか記載の黒煙除去装置において、前記再生装置は、前記黒煙濾過部の前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面に配される前記フィルタをそれぞれ同時に加熱して前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量することを特徴とする。
請求項２７に係る発明は、請求項１乃至請求項２０、請求項２２乃至請求項２５の何れか記載の黒煙除去装置において、前記再生装置は、前記黒煙濾過部の前記ドラムの中心軸に直交する２つの面の各外面に配される前記フィルタをそれぞれ個別に加熱して前記フィルタに捕捉された黒煙を燃焼させて灰化減量することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、酸化金属やセラミックを粉体やスラリにして有機発泡体間に含浸した後焼結したり予め繊維状に形成した同様の母材を積層したりして形成し、且つ気孔が連続して貫通している三次元網状構造多孔体を為すスポンジ状やフェルト状の平板状のフィルタを採用し、且つそのフィルタの平均気孔径を捕集対象の黒煙粒子より大きくし（従来のモノリスハニカム型セラミック製フィルタの一種であるコーディエライトフィルタの場合平均気孔径が３μｍ〜２０μｍ程度だったところを、本発明のフィルタは平均気孔径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ（１００μｍ〜５００μｍ）とし）、代わりに不規則に並ぶ空隙空間がランダムに繋がることで同細孔開放端間の折れ曲がり頻度を非常に増加させて、遮り効果や、小さい粒径の粒子の拡散による付着効果をあまり低下させずに、通ガス抵抗を減少させたため、フィルタの表面のみならず処理ガスが通過する気孔の内部で黒煙を捕集することが可能となり、圧力損失がモノリスハニカム型セラミック製フィルタ（ＤＰＦ）の数十〜数百分の１と小さく、フィルタ単位面積当たりの処理風量を大きく取ること、つまりは装置全体の小型化が可能となる。しかも、黒煙除去装置に接続する排気フアンの動力が削減でき、イニシャルコスト及びランニングコストも削減できるという利点がある。
【００２７】
本発明によれば、同上のスポンジ状やフェルト状の平板状のフィルタを採用したため、フィルタの耐熱加工や触媒を添着することも容易であるとともに、排気ガス導入の温度変化によるフィルタ母材の熱膨張に対応できる形状を自由に選ぶことが可能となり、また黒煙の除去率や処理風量にあわせた装置設計に自在に対応させることも可能である。
また、本発明によれば、フィルタを有する黒煙濾過部を回転し、所定の箇所でフィルタの再生を行うため、フィルタを連続再生させながら、他の捕集に供されるフィルタで連続して長時間黒煙の捕集ができるようになった。
また、本発明によれば、フィルタは円盤状にしてドラムの外面に設置し、ドラムの中心軸を同心円筒状に囲む駆動シャフトを清浄な排気用の通風路としたので、黒煙の除去と除去後の空気の流れを確実に分けることが可能となり、黒煙の捕集と洗浄のフィルタを切り替えるためのダンパや圧縮空気用の駆動装置などが不必要となり、且つメンテナンス箇所が少なくて済むので、イニシャルコスト及びランニングコストの低減が可能になった。
【００２８】
また、本発明によれば、定置式の排気ガス処理装置に特化し、車載を想定した処理装置のようなエキゾースト管断面に相似形である円筒の奥行き方向に濾過面積を拡大することを考えず、多数の平板状フィルタをドラムの中心軸に直交する２つの面の外面両面に設置してドラム内を陰圧にすることで、濾過面積を稼ぎつつ、ある程度の天井高さを有する室内に収まる設置床面積が小さな装置を実現できる。
また、本発明によれば、多数の平板状フィルタをフィルタ毎に内部を区画したドラムの中心軸に直交する２つの面の外面に設置し、ドラムの中心軸を同心円筒状に囲みその表面に開口を区画毎に有する駆動シャフトを清浄な排気用の通風路としたので、排気ガスのフィルタでの黒煙捕集をしながら、密閉容器の上部に再生装置を配置するだけで、重力により作動する開口の封鎖装置を備えることができ、捕集に従事するフィルタと再生に供されるフィルタの切替のための駆動や制御が不要となる合理的な装置を提供することができる。
また、本発明によれば、フィルタを逆洗浄するための圧縮空気は必要なくなった。
また、本発明によれば、従来必要だった切り換え用のダンパが動力不要な封鎖装置により不要となり、メンテナンス箇所も少なくなった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置を示す断面図である。
【図２】図１の黒煙除去装置の黒煙濾過部を示す断面図である。
【図３】図１の黒煙除去装置を示す右側面図である。
【図４】図１の黒煙除去装置を示す左側面図である。
【図５】図１の黒煙除去装置を示す正面図である。
【図６】図１の黒煙除去装置を示す平面図である。
【図７】図１の黒煙除去装置の黒煙濾過部と回転装置との関係を示す説明図である。
【図８】図１の黒煙除去装置の黒煙濾過部の一部を示す側面図である。
【図９】図８の黒煙濾過部の一部を示す断面図である。
【図１０】図１の黒煙除去装置の封鎖装置を示す断面図である。
【図１１】図９の要部を示す拡大図である。
【図１２】図１の黒煙除去装置のフィルタ枠を示す平面図である。
【図１３】図１の黒煙除去装置のフィルタを示す平面図である。
【図１４】図１２に示すフィルタ枠に図１３に示すフィルタを収めた平面図である。
【図１５】図１の黒煙除去装置のフィルタの取付を示す説明図である。
【図１６】図１５のフィルタの取付の固定部を示す説明図である。
【図１７】図１の黒煙除去装置の再生装置を示す正面図である。
【図１８】図１の黒煙除去装置の再生装置の動作を示す説明図である。
【図１９】図１の黒煙除去装置の黒煙濾過部と再生装置との関係を示す説明図である。
【図２０】図１の黒煙除去装置の再生装置と密閉容器との摺動部を示す平面図である。
【図２１】図１の黒煙除去装置の再生装置と密閉容器との摺動部を示す説明図である。
【図２２】図１の黒煙除去装置の再生装置と真空掃除機との関係を示す拡大図である。
【図２３】図１の黒煙除去装置の再生装置と真空掃除機との関係を示す正面図である。
【図２４】図１の黒煙除去装置の排気シャフト及び駆動シャフトと密閉容器との漏れ防止部を示す説明図である。
【図２５】図１の黒煙除去装置の排気シャフト及び排気ガス出口との漏れ防止部を示す説明図である。
【図２６】本発明の第二実施形態に係る黒煙除去装置を示す断面図である。
【図２７】図２６の黒煙除去装置を示す正面図である。
【図２８】図２６の黒煙除去装置を示す平面図である。
【図２９】本発明の第三実施形態に係る黒煙除去装置に用いる封鎖装置を示す断面図である。
【図３０】図２９の要部を示す拡大図である。
【図３１】図２９の封鎖装置を示す側面図である。
【図３２】図２９の封鎖装置を示す正面図である。
【図３３】図２９の封鎖装置の蓋を示す側面図である。
【図３４】図２９の封鎖装置の蓋を示す平面図である。
【図３５】本発明の第四実施形態に係る黒煙除去装置を示す断面図である。
【図３６】本発明の第五実施形態に係る黒煙除去装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１乃至図２５は、本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１を示す。
本実施形態に係る黒煙除去装置１は、単体又は車両などに搭載された状態で環境試験室に導入された内燃機関がその性能試験時に発生する排気ガスを、大気へ排出する排気ガス径路の途中に設けられ、排気ガスを導入する排気ガス入口１１ａと黒煙を除去した排気ガスを導出する排気ガス出口１２とを有する密閉容器１０と、この密閉容器１０内に配置され中心軸に直交する２つの面の各外面を平板状の複数のフィルタ３１を並べて略全面を塞ぎ且つ前述の中心軸の周りに回転するドラム２１とドラム２１の中心軸に同心円筒状に配されドラム２１の回転軸を形成し表面に開口２４を有する排気シャフト２２とでロータ形状を為し、フィルタ３１で黒煙を除去された排気ガスを密閉容器１０の外へ排出する黒煙濾過部２０と、この黒煙濾過部２０を回転させるギヤモータ（回転装置）５０と、黒煙濾過部２０のフィルタ３１に排気ガス中から分離され堆積する黒煙を燃焼させてフィルタ３１の再生を行う再生装置６０と、この再生装置６０による黒煙除去後に回転されるフィルタ３１の表面から灰分除去を行うホッパ状ノズルである灰吸引口７１を有する真空掃除機７０と、再生装置６０によって再生されたフィルタ３１がその再生時に位置する領域の黒煙濾過部２０内を開口２４の閉鎖により他の領域と遮断する封鎖装置８０とを備えている。
【００３１】
本実施形態に係る黒煙除去装置は、環境試験室に入れられる内燃機関各気筒から集合するエクゾースト管の後に間接接続し、環境試験室などの空気で希釈して黒煙除去装置１に導入されることを想定した、常時２００℃、瞬時３００℃の耐熱仕様になっている。
以下、本実施形態に係る黒煙除去装置１の各要素を順に説明する。
先ず、密閉容器１０について説明する。
密閉容器１０は、図１乃至図６に示すように、底面１０ｅが円弧形状を為す断面Ｕ字型の略かまぼこ形の容器で構成されている。
【００３２】
密閉容器１０の一側壁１０ａには、排気ガス入口１１ａ、排気ガス出口１２及び掃除口１３ａを有し、一側壁１０ａと対向する他側壁１０ｂには、排気ガス入口１１ｂと後述する黒煙濾過部２０の排気シャフト２２に連結する駆動シャフト４０を回転自在に軸支するための軸穴１４と掃除口１３ｂとを有し、一側壁１０ａと他側壁１０ｂとの間で対向する側壁１０ｃ，１０ｄには、開閉扉１５を有し、天板１０ｆには、再生装置６０を気密状態で移動させる構造体１６（図１７参照）を有する。
【００３３】
排気ガス入口１１ａには、環境試験室の確実な排気ガス排出の安全対策及び黒煙除去装置自体の保護を目的として、導入排気ガス温度の高温異常の監視をするための熱電対と、フィルタ３１の差圧を計測するための入口圧力センサと、黒煙濃度を計測するための排気ガスサンプリング測定口、さらにノルマル風量計などを取り付け、図示しない試験室に配管を介して連絡する。入口圧力センサと後述する出口圧力センサとで計測されるフィルタ差圧は、導入排気ガス温度や流量、フィルタの黒煙捕集状況により正常な黒煙捕集が行えるかどうか、及び高い差圧が続くことによる装置破壊を防止するための判断に利用される。排気ガス入口１１ａ及び排気ガス入口１１ｂには、接続管１１ｘ，１１ｙが取り付けられ、接続管１１ｘ、１１ｙの先には環境試験室内の空気などで希釈冷却されるように間接接続（吸引される排気ガス接続管に同心状に小径管で隙間を保ったまま差し込まれて接続部周囲の空気も吸引されるように接続されること）された内燃機関各気筒から集合するエキゾースト管がある。排気ガス出口１２は、黒煙濾過部２０の排気シャフト２２を回転自在に軸支させる。掃除口１３ａ，１３ｂには、配管１７ａ，１７ｂが接続され密閉容器１０内のフィルタ３１表面から落下した黒煙や灰分などの不純物や結露水などを排出する際に使用される。結露水は内燃機関の燃焼によって発生し排気ガス中に高い蒸気分圧として存在する水分が、黒煙除去装置１の筐体などに凝縮して発生する。排気ガス出口１２も、排気ガス入口１１ａと同様に、安全対策及び装置保護を目的として、排出排気ガス温度の高温異常の監視をするための熱電対と、フィルタ３１の差圧を計測するための出口圧力センサと、黒煙濃度を計測するための排気ガスサンプリング測定口などを取り付けている。
【００３４】
本実施形態の図１乃至図６では、２つの排気ガス入口１１ａ，１１ｂを備えているが、以下の本実施形態詳細の説明では、排気ガス入口１１ａのみから排気ガスが導入される場合について説明する。
なお、排気ガス入口として２つの排気ガス入口１１ａ，１１ｂを設ける理由は、以下の通りである。
（１）現場の設置状況に合わせて接続管をどちらの排気ガス入口からでも接続できるようにするためである。
（２）接続管を接続されない側の排気ガス入口には、管末フランジに閉塞板を取り付けるが、その閉塞板を、装置本体の各部強度よりも弱くしておき、『爆発放散口』として、内部で万一粉塵爆発などが発生して激しい内部圧力変化が生じた際に、装置本体が破裂して甚大な被害が生じるのを防止する。また、高感度の圧力検知センサをこの接続されず閉塞された排気ガス入口内に設け、万一粉塵爆発などで、急激な圧力変化が内部で発生した場合に、爆発による急激な圧力変化を１０００分の数秒で検出して消化剤を装置内部に撒く『爆発抑制システム』を設けても良い。
【００３５】
また、排気ガス入口１１ａ及び排気ガス出口１２に設けられる圧力センサは、フィルタ３１の前後圧力を計測し演算することで差圧を計測し、再生装置６０での再生を行うか否かの監視を行う手段として使用される。排気ガスに含まれる黒煙がフィルタ３１に連続して捕集され堆積すると差圧が大きくなる。差圧が大きくなると、再生装置６０で加熱して捕集黒煙を燃焼させ灰化し減容することで再生する必要がある。
差圧は、本装置の効果とフィルタ性能に影響を与え、さらには内燃機関の性能試験そのものにも影響を与えるので、確実に監視する必要がある。監視をさらに確実にするため、排気ガス入口１１ａと排気ガス出口１２とのガス温度と、排気ガス流量を計測してノルマル流量を演算してフィルタ差圧・排気ガス温度と同時に監視することもある。また、差圧は排気ガス入口１１ａと排気ガス出口１２の配管部分における差で求められる。
【００３６】
黒煙濃度を計測するための排気ガスサンプリング測定口は、排気ガス入口１１ａ及び排気ガス出口１２のガス流通方向に直交する断面ほぼ中央部に設置されている。黒煙濃度を計測するための排気ガスサンプリング測定口は、フィルタ３１による黒煙の除去率を検証するため、別置される希釈トンネルなどに導かれる配管に接続して計測に使用される。また、分流希釈トンネルの多管式分割器を、排気ガス入口１１ａ及び排気ガス出口１２のガス流通方向に直交する断面ほぼ中央部に設置するのがなお好ましい。
密閉容器１０の天井１０ｆに設けられる構造体１６は、例えば、図１７に示すように、再生装置６０のスライド部６５を挿通するために天井１０ｆに設けられた開口１６ａと、ヒータボックス６２に連接するスライド部６５のスライドプレート６５ａを載置し摺動させるために開口１６ａの外部側の縁部に設けられた摺動板１６ｂとで構成されている。
【００３７】
次に、黒煙濾過部２０について説明する。
黒煙濾過部２０は、例えば、図１、図２、図７、図８、図１８、図１９に示すように、中心軸に直交する２つの面の開口部の略全面を１２個の平板状のフィルタ３１で塞がれるドラム２１と、ドラム２１の中心軸周囲を同心円状に囲い、且つ各フィルタ３１を通過してドラム２１に導入された空気を導く６個の矩形状の開口２４を設け空気を密閉容器１０外へ導出する排気シャフト２２とを有する。排気シャフト２２は、ドラム２１と一体に回動し、且つ密閉容器１０の排気ガス出口１２に回転自在に装着される。
排気シャフト２２は、一端に閉塞部２３を設けるとともに軸線に直交する同一円周上に６個の矩形状の開口２４を等間隔で設けている。６個の矩形状の開口２４は、長辺が排気シャフト２２の軸線方向に沿うように形成されている。
【００３８】
ドラム２１の内周２１ａと排気シャフト２２の外周２２ａとの間に、６個の隔壁２５で連結して６個の矩形状の開口２４の各１個ずつを介して排気シャフト２２に連通するように６個の区画部２６が形成されている。６個の区画部２６のドラム２１の中心軸に直交する両面には、２枚のフィルタ３１を並べて一体に取り付けたフィルタ枠３２をそれぞれ取り付ける略扇形のフィルタ取付部２７が形成されている。各隔壁２５は、ドラム２１及び排気シャフト２２に接する部分は、後述する再生に供されるフィルタ３１の区画部２６とそれ以外の５個の区画部２６との間に排気ガスの行き来がないように、つまり隣り合う２つの区画部２６間で排気ガスの行き来がないように全溶接されている。
ドラム２１及び６個の隔壁２５の幅は、６個の矩形状の開口２４の長辺の長さより長く、フィルタ３１の再生時に６個の矩形状の開口２４を封鎖装置８０で封鎖する際に封鎖装置８０の動きに支障を与えない長さに設定されている。
【００３９】
ドラム２１の中心軸に直交する両面が排気シャフト２２の外周２２ａと交わる部位には、外縁を略６角形状と為し中央を排気シャフト２２でくりぬかれた形状を為す取付板２８が固着されている。つまり、取付板２８はドラム２１の中心軸に直交する両面の一部を為す。６個の隔壁２５は２枚の取付板２８の間に一部が挟まれて排気シャフト２２の外周２２ａに固着されている。取付板２８はドラム２１の中心軸方向区画部２６内側において、取付板２８の外縁形状と同様で小さい面積の略６角形状となるよう形成された取付板２８取付用の棒材２９により裏打ちされ各隔壁２５に固着されている。
【００４０】
６個の区画部２６のドラム２１の中心軸に直交する両面に形成される略扇形のフィルタ取付部２７は、２つの隔壁２５の縁部と取付板２８とドラム２１の中心軸に並行する側壁面の縁部とで形成する略扇形を為す輪郭部によって構成されている。略扇形のフィルタ取付部２７は、２つの隔壁２５の縁部及びドラム２１の中心軸に並行する側壁面の縁部にはフランジを有しており、フィルタ３１の形状の補強及びフィルタ３１の反り防止のための２つの補強用の格子２７ａを有する。フィルタ３１をフィルタ取付部２７に組み付ける際に、例えば、図１５に示すように、シール材２７ｂが介装される。例えば後述するように、フィルタ３１がＮｉ（ニッケル）を含む金属母材からなる三次元網状構造多孔体である場合特に採用すべきだが、このシール材２７ｂはフィルタ３１の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成されていることが好ましい。この構成により、後述する再生用ヒータ６３でフィルタ３１に与えられた熱が、このシール材２７ｂにて伝熱を最小限にとどめてドラム２１など金属筐体に熱が逃げていかないようにでき、有効にフィルタ３１を加熱でき短時間で黒煙を燃焼することができる。
【００４１】
また、シール材２７ｂを介装する代わりに、２つの隔壁２５の縁部と取付板２８とドラム２１の中心軸に並行する側壁面の縁部とからなるフィルタ取付部２７の材質を、鋼板ではなくフィルタ３１の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成しても良い。
フィルタ３１を取り付けるフィルタ枠３２は、例えば、図１２乃至図１５に示すように、略扇形のフィルタ取付部２７の輪郭部と同様の形状を為すように略Ｌ字型のアングル状又はチャンネル状の縁取り３２ａを全周に有する。フィルタ３１は、フィルタ枠３２の縁取り３２内に収まるように略扇形を為し、フィルタ３１の輪郭部３１ａが縁取り３２ａの内面に当接して支持されるように補強され、機械的強度を持たせるために、中央部で縦方向で分割されて支持部材３１ｂによって保持されて、略扇形のフィルタ取付部２７の輪郭部に向かって内側から組み付けられる。つまり、１つのフィルタ枠３２に対して２個１組の平板状のフィルタ３１を取り付けている。
【００４２】
フィルタ枠３２は、特にその縁取り３２ａをチャンネル状にしていることが望ましく、縁取り３２ａはその内面にシール材２７ｂを介してフィルタ３１を支持することが望ましい。さらに、このシール材２７ｂはフィルタ３１の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料で構成されていることが好ましい。この構成により、後述する再生用ヒータ６３でフィルタ３１に与えられた熱が、このシール材２７ｂにて伝熱を最小限にとどめて縁取り３２ａからドラム２１など金属筐体に熱が逃げていかないようにでき、有効にフィルタ３１を加熱でき短時間で黒煙を燃焼することができる。また、フィルタ枠３２とフィルタ３１とのフィルタ面方向の隙間（空間）を予め確保しておくか、或いはシール材などの耐熱性に富んだ充填物を充填しておくことで、熱膨張係数がコーディエライト（１〜２×１０−６／℃）と比べて大きなフィルタ３１（Ｎｉを含む金属三次元網状構造多孔体の線熱膨張係数：１０〜１５×１０−６／℃、セラミックの金属三次元網状構造多孔体：５〜７×１０−６／℃）の、膨張収縮の逃げが確保できる。
【００４３】
フィルタ３１を取り付けるフィルタ枠３２は、下部にフィルタ取付部２７から突出して平行に設けられるフィルタ枠取付用の棒材２９に係止される鈎状のフィルタ枠爪３３を有し、上部にドラム２１の側壁面２１ｂに設けた２つの固定金具３０にそれぞれ係止される丸棒３４ａと、この丸棒３４ａが回動自在に軸支するアイボルト３４ｂと、ドラム２１の側壁面２１ｂに沿って回動させたアイボルト３４ｂを片側切り欠いた長穴状切り欠きに導き入れ固定する固定金具３０と、アイボルト３４ｂに螺合され固定金具３０の切り欠きにアイボルト３４ｂが存在する際にアイボルト３４ｂを固定金具３０に締結可能なナット３５を有する。
【００４４】
フィルタ３１は、最も望ましい実施例として、有機発泡体であるテンプレートとなる材料に、金属粉をスラリーとして塗布乾燥してテンプレート焼失及び焼結する方法、或いは有機発泡体であるテンプレート材料に金属メッキ或いはＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）によりコーティングしてテンプレート焼失及び焼結する方法により製造される、金属の骨格を有し、ひとつひとつの気泡側面の開口が連続しフィルタ全体の表裏面が貫通連通する気孔を有する三次元網状構造多孔体である。
この金属粉やメッキ金属は、例えば、純ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル−クロム（Ｃｒ）合金、ニッケル−クロム−鉄（Ｆｅ）合金にアルミニウム（Ａｌ）を１重量％〜６重量％添加した合金、又は、いわゆる一種のステンレス鋼である鉄−クロム−モリブデン（Ｍｏ）−ニッケル合金などで構成される。
【００４５】
そして、純ニッケル（Ｎｉ）が骨格の場合などでは、セラミック粉をスラリーにして、金属骨格三次元網状構造多孔体であるフィルタに塗布して、金属の骨格の表面にセラミック膜を付与する場合もある。
フィルタ３１は、次に望ましい実施例として前述の金属粉をセラミック粉に代替えして製造したセラミックの骨格からなる連通気孔を持つ三次元網状構造多孔体で構成されても良い。
フィルタ３１が、ひとつひとつの気泡側面の開口が連続しフィルタ全体の表裏面が貫通連通する気孔を有する三次元網状構造多孔体の場合の、連通気孔の平均孔径は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが望ましい。これにより、平板状に成形したフィルタ３１の厚みを２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度で変化すれば、単位面積通過させる排気ガスの流速などから所定の黒煙除去率に設定しながら、フィルタ３１の前後差圧も数百Ｐａ程度に抑えることができる。
【００４６】
そして、このような平板状のフィルタ３１が採用できることにより、定置式の排気ガス処理装置である本技術では、特に車両におけるエキゾースト管のシャーシ取り回しに気を遣わず、逆に室内のある程度の天井高さに装置が収まれば良いという条件に適合するため、エキゾースト管断面に相似形である円筒形での黒煙捕集面積確保の制限が無く、黒煙除去装置１にドラム２１とその側平面両面へのフィルタ３１の設置が可能となった。
このドラム２１の中心軸を水平に軸支する装置の型式は、試験室の最低限２．１ｍ以上はある天井高さに収まれば、設置面積は小さくできるという、定置式排気ガス処理装置に適したものである。
【００４７】
排気ガス出口１２を貫通して突出する排気シャフト２２は、例えば、図１、図２４に示すように、密閉容器１０から排気ガス出口１２貫通部からの排気ガスの漏れを防止するため、密閉容器１０の排気ガス出口１２外側には、密閉容器１０外面から支持され排気シャフト２２を中央から突出させる固定具３６にリング状のグランドパッキン３７を排気シャフト２２に嵌合し、このグランドパッキン３７をパッキン押さえ３８で潰すように、固定ボルト３９にて固定具３６とパッキン押さえ３８とを締結する。
【００４８】
また、排気シャフト２２は、本実施形態に係る黒煙除去装置１の外部において図示しない排気ブロアなどの排気装置に連絡するための回転しない配管２２ｂと接続されている。配管２２ｂは、本実施形態に係る黒煙除去装置１の外部において固定されているため、排気シャフト２２との間で常に摺り合わせとなり、黒煙を除去したとはいえ，ＮＯｘ（窒素酸化物）など呼吸すると人体に悪影響を及ぼす排気ガスを漏らさないようにする必要がある。この排気ガス漏れ防止構造は、例えば、図２５に示すように、配管２２ｂ末端を支持する固定具３６ａ内に２つのリング状のグランドパッキン３７ａ，３７ｂを配管２２ｂ末端及び排気シャフト２２末端にそれぞれ取り付け、これらのグランドパッキン３７ａ，３７ｂをパッキン押さえ３８ａで潰すように、固定ボルト３９ａにて固定具３６ａとパッキン押さえ３８aとを締結する。排気シャフト２２は、例えば、図１に示すように、この漏れ防止のための固定具３６及び固定具３６ａの間に設けられる、排気シャフト中央軸に平行に回動可能な２つのローラからなる軸受け２２ｃで中央軸回りに回動自在に支持されている。
【００４９】
排気シャフト２２の一端に設けられた閉塞部２３は、密閉容器１０の軸穴１４を回転自在に貫通する駆動シャフト４０に連結されている。駆動シャフト４０は、例えば、図２４に示すように、排気シャフト２２と同様に、密閉容器１０の軸穴１４の外側で、密閉容器１０からの排気ガスの漏れを防止するために、軸穴１４の外側に設けた固定具４１の内部にリング状のグランドパッキン４２を駆動シャフト４０に嵌合して取り付け、このグランドパッキン４２をパッキン押さえ４３で潰すように、固定ボルト４４にて固定具４１とパッキン押さえ４３とを締結する。駆動シャフト４０は、例えば、図１に示すように、この漏れ防止のための固定具４１の密閉容器１０から離れる側で、駆動シャフト４０に内輪が嵌合し、基台から立設した軸受け固定部に外輪が支持されるベアリングである軸受け４０ａで回動自在に支持されている。
【００５０】
次に、ギヤモータ（回転装置）５０について説明する。
駆動シャフト４０は、例えば、図１、図２、図４乃至図７に示すように、密閉容器１０の外部において、スプロケット４１を取り付け、ギヤモータ（回転装置）５０にチェーン４２を介して連絡している。駆動シャフト４０には、スプロケット４１とは別に回転体４４が設けられ、回転体４４の外周縁部にリミットスイッチ４３が配置されている。リミットスイッチ４３は、回転体４４に６個の区画部２６に対応して設けた外周縁部から突出した６個の作動片により動作されて駆動シャフト４０の回動制御を行う。このリミットスイッチ４３は、非接触で検知できる光電管に、作動片をマーカに、それぞれ変更しても良い。
【００５１】
ギヤモータ（回転装置）５０は、図示しない制御装置から制御シーケンスとして回転の指令を受けると、チェーン４２を介して駆動シャフト４０及びドラム２１を回転させる。ドラム２１が回転して、次の区画部２６分を移動する目的位置にある作動片によりリミットスイッチ４３が検出すると、ギヤモータ（回転装置）５０の制御部がギヤモータ（回転装置）５０を停止させる。スプロケット４１を密閉容器１０の外部に設けて駆動シャフト４０を駆動するので、熱に弱いギヤモータ（回転装置）５０を高温部に入れる必要がない。
その後、ドラム２１の次の区画部２６への回転動作は、おおよそ１０分間隔で実行され、つまり、リミットスイッチ４３が叩かれた後、回転停止後制御装置内のタイマの１０分カウント後に再び動作指令が制御装置からギヤモータ（回転装置）５０へ出力される。
これにより、ドラム２１の回動インターバルは１０分であり、１回に動作する角度は６０度であり、１０分×６＋回動時間×６回で１回転する。
【００５２】
次に、再生装置６０について説明する。
再生装置６０は、例えば、図１、図２、図６、図１７乃至図２２に示すように、再生用ヒータ６３を内蔵するとともに周囲をシール材６４で囲繞する略扇形のヒータボックス６２から成り、ドラム２１の上部の一部においてフィルタ３１と対向させられる２つの加熱部６１と、再生時に２つの加熱部６１をシール材６４を介して黒煙濾過部２０の両面のフィルタ３１にそれぞれ密着させ、ドラム２１の回転時には２つの加熱部６１を黒煙濾過部２０のフィルタ３１からそれぞれ離すように加熱部６１と連結して動作させるエアシリンダ（駆動装置）６６とを有し、２つの加熱部６１は、ドラム２１の両面に対して挟み込むように設置されている。
【００５３】
ヒータボックス６２は、略扇形のヒータ枠６２ａと、このヒータ枠６２ａに取り付けられる略扇形の断熱材６２ｂと、この断熱材６２上に載置される波板から成る略扇形の内蓋６２ｃと、この内蓋６２ｃ上に配される再生用ヒータ６３と、ヒータ枠６２ａから引き出される再生用ヒータ６３の脚線６３ａを導く保護パイプ６２ｄとを有する。
ヒータボックス６２は、加熱部６１を垂下し、密閉容器１０の天井１０ｆに設けた穴部１６ａを挿通して天井１０ｆの面上を摺動するスライドプレート６５ａを上部に備えるスライド部６５を有する。スライドプレート６５ａの下面と、密閉容器１０の天井１０ｆの構造体１６の摺動板１６ｂ上面との各摺動面には潤滑油１８が塗布されている。スライドプレート６５ａの下面摺動面には、潤滑油１８を保持するために削掻加工（０．２ｍｍ程度の凹加工）を施している。削掻加工は摺動装置などでは一般的な手法で、高温における摺動部のシールに利用される。スライドプレート６５ａには、再生用ヒータ６３へ電源供給するケーブルを接続する端子６３ｂを挿通する孔が設けてある。
【００５４】
エアシリンダ（駆動装置）６６は密閉容器１０の天井１０ｆ上に設けられている。エアシリンダ（駆動装置）６６はシリンダを進退するロッド部６６ａを有し、図示しないコンプレッサで圧縮された圧縮空気により、ロッド部６６ａを駆動される。エアシリンダ（駆動装置）６６から突出するロッド部６６ａは、スライドプレート６５ａにブラケットを介してロッド部６６ａ先端のフランジ部にばねなどの弾性体により突出方向へ付勢されて連結されている。そのスライドプレート６５ａは、スライド部６５の一部として密閉装置１０内に設けられる加熱部６１を吊設している。
再生装置６０は、ドラム２１の回転が停止し、所定の再生に供されるフィルタ３１が所定のドラム２１の上部位置に停止すると、エアシリンダ（駆動装置）６６を圧力空気で駆動しロッド部６６ａをシリンダ部へ格納する方向へ駆動することによって、スライド部６５の一部として密閉装置１０内に設けられる加熱部６１を吊設するスライドプレート６５ａを動かし、２つの加熱部６１同士を引き寄せる方向に駆動してドラム２１を挟み込み、フィルタ３１に密着する。この場合、密閉容器１０の天井１０ｆにある構造体１６の開口１６ａは、ロッド部６６ａの進退距離分よりも長い長孔状をなし、スライド部６５の加熱部６１を吊設する部材を貫通させているのは勿論である。高温になると動作が難しいエアシリンダ（駆動装置）６６を、密閉装置１０の外部に設けることができて、安価に加熱部６１の移動が達成できる。
【００５５】
加熱部６１は、再生用ヒータ６３がフィルタ３１の気孔の表面と連続気孔内部とで捕集、堆積した黒煙粒子を加熱燃焼させ、炭素と水素とからなる黒煙を燃焼させて二酸化炭素と水とに大部分を気化させて灰にすることによって微粒子として減容し、それにより気孔を塞いでいた固体を減少させてフィルタ３１を再生する。黒煙は６００℃以上で完全燃焼する。このため、純ニッケルを母材とする表裏面が貫通連通する気孔を有する三次元網状構造多孔体のフィルタ３１の場合、耐熱性を上げるためセラミックコーティングすることが望ましい。再生用ヒータ６３によって焼却された黒煙は、灰になるとその体積が数十〜数百分の１以下に減容される。
フィルタ３１が平板状であり、且つドラム２１の中心軸に直交する２つの面の開口部の略全面を略扇形のフィルタ３１で塞ぐ装置に形成したことにより、従来のハニカムモノリス形セラミックフィルタとは異なり、再生用ヒータ６３から面状に近く発せられる熱を、そのまま平面で受け止められるので、非常に伝熱効率が良い。従来のハニカムモノリス形セラミックフィルタの場合、フィルタウオールの端部から加熱ヒータの熱を伝えなくてはならず、さらにハニカム断面の空間が縦に延びるので、フィルタ内に空気層が殆どを占め、断熱材に加熱をしているようなもので、非効率甚だしかった。
【００５６】
これに対し、フィルタ３１は気孔が存在するものの、母材は同じ材質で連続しており、特に金属を母材とする場合は、熱伝導率がとても大きくて（ニッケルなら熱伝導率が７０Ｗ／ｍＫ〜９０Ｗ／ｍＫ、１８−８ステンレス鋼では２０Ｗ／ｍＫ程度）すぐにフィルタ全体積に熱が伝わる。
よって、迅速なフィルタ再生が可能となり、フィルタ全体積にむら無く熱が伝わるので、局部的に黒煙が残存堆積して、次回の再生時に異常燃焼してフィルタ３１の破損を引き起こすことがない。
さらに、ドラム２１の中心軸に直交する２つの面の開口部の略全面を略扇形のフィルタ３１で塞ぐように構成したことでフィルタ３１を分割することができ、フィルタ３１の熱膨張による変形を、その分割した隙間で吸収すること、及び、ドラム２１と密閉容器１０との位置関係で、厚み方向は伸縮に対し何も遮るものがないことから、フィルタの母材材質について、コーディエライトのような熱膨張係数の小さい材質にこだわる必要がない。
【００５７】
再生装置６０において、フィルタ３１に捕集されている黒煙の燃焼に必要な酸素は供給されるべきではあるが、加熱するべきは黒煙でありその黒煙が付着しているフィルタ３１を加熱するべきである。エアシリンダ（駆動装置）６６のロッド部６６ａを進退駆動することで再生用ヒータ６３を再生対象のフィルタ３１に再生時に接近させることで、フィルタ３１と再生用ヒータ６３との間の排気ガス量を極小にし、場合によっては再生用ヒータ６３の一部を再生対象のフィルタ３１に接触させることで、加熱エネルギを有効にフィルタ３１を介して付着している黒煙に伝熱することができる。
また、再生用ヒータ６３が内装されているヒータボックス６２内の、対面するフィルタ３１に再生用ヒータ６３の反対側に位置する波板は、銀色などの明るい色に着色又はメッキされた鋼板であり、フィルタ３１側へ再生用ヒータ６３からの熱線を反射するので、さらに有効にフィルタ３１を介して付着している黒煙に伝熱することができる。
【００５８】
次に、再生装置６０の一側部に沿って灰吸引口７１を有する真空掃除機７０について説明する。
真空掃除機７０は、例えば、図２、図２２、図２３に示すように、再生装置６０による黒煙除去後に回転されるフィルタ３１の表面から灰分除去を行うために、黒煙濾過部２０の回転方向で再生装置６０に近接配置される灰吸引口７１を有し、黒煙濾過部２０の回転時に図示しないブロワを起動し、黒煙濾過部２０の非回転時に図示しないブロワを停止する。
真空掃除機７０は、再生装置６０の一側部に沿って細長形状の取込口７２を配する略ロート形状の灰吸引口７１と、この灰吸引口７１を斜辺７６ａに沿って固定する直角三角形状の支持枠７６とを有する。
【００５９】
灰吸引口７１は、底部に灰排出口７３を有し、側壁部に支持枠７６の斜辺７６ａに設けた穴７６ｂに挿通するための２つの支持脚７４を有する。また、灰吸引口７１は両端部に振れ止め７５を有する。
直角三角形状の支持枠７６は、取付座７６ｃを天井１０ｆにねじ７６ｄを介して固定されている。
灰吸引口７１と直角形状の支持枠７６との取付は、２つの支持脚７４に先ずそれぞれコイルバネ７７を緩く外嵌した後、支持枠７６の穴７６ｂに差し込み、穴７６ｂの支持脚７４が差し込まれた反対側からナット７８を、支持脚７４に施された雄ネジに螺着して、ナット７８と灰吸引口７１との間に規定された長さの間で、コイルバネ７７により支持枠７６と灰吸引口７１とをお互いに反発するように付勢して移動可能に支持する。
灰排出口７３には、フレキシブルチューブ７９ａが取り付けられる。フレキシブルチューブ７９ａは、配管７９ｂを介して、図示しない真空掃除機本体のブロワにより、灰分を捕集する真空掃除機本体のバグフィルタへ吸引した灰分を導く。
灰吸引口７１の取込口７２は、支持脚７４のコイルバネ７７によりフィルタ３１面への当接方向に付勢されているが、付勢距離を規制するナット７８と、バネ定数の低いコイルバネ７７とにより、ソフトにフィルタ３１面へ当接できるようになっている。
【００６０】
再生装置６０の一側部に沿って備わる灰吸引口７１は、フィルタ３１の気孔表面や連続気孔の内部に残った異物（ここでは灰や、未燃焼物（黒煙の一部、鉄くず、錆など）を指す。）が、フィルタ再生の妨げとなりフィルタ寿命を縮めるので、吸い取る又は払い落とす必要がある。
本装置では、フィルタ３１に捕集された黒煙を再生用ヒータ６３で燃焼減容してフィルタ３１が再生した後で、次のフィルタ３１を再生するために、ドラム２１が回転動作をするタイミングで、再生装置６０の一側部に沿って備わる灰吸引口７１から、図示しない起動された真空掃除機本体のブロワ吸引によりフィルタ３１の気孔表面や連続気孔の内部の灰などを吸い取る。ドラム２１が回転する直前に、図示しない起動された真空掃除機本体のブロワの運転を開始し、ドラム２１を６０度回転させる間にフィルタ３１の気孔表面や連続気孔の内部の灰分を吸い取る。ドラム２１の回転動作が止まると図示しない起動された真空掃除機本体のブロワは停止する。
【００６１】
再生装置６０の一側部に沿って備わる灰吸引口７１を介して真空掃除機７０は装置内部の黒煙の一部も同時に吸い出すことがある。ただし、常時、図示しない起動された真空掃除機本体のブロワを動作させているわけではなく、ドラム２１が６０度回転する際だけなので、真空掃除機７０による吸い出しは１回の回転で約１５秒間であることから、フィルタ３１の黒煙捕集量全体に比べると微量である。
【００６２】
次に、封鎖装置８０について説明する。
封鎖装置８０は、例えば、図１、図８乃至図１１に示すように、開口２４が排気シャフト２２の上方に位置した場合、つまり黒煙濾過部２０の最上位に回動してきた場合に区画部２６内から排気シャフト２２に向かって填り込んで開口２４を封鎖する端部を閉じた塞ぎ筒８１と、この塞ぎ筒８１内に移動自在に配され自重で常に塞ぎ筒８１の下部に移動する円柱形状の錘８２と、塞ぎ筒８１の閉じた端部の中心軸を貫通する軸８３と、各区画部２６を構成する隔壁２５間でドラム２１の中心軸に直交する２つの面間の排気シャフト２２の外周２２ａに沿った部位に固着され、軸８３を案内する軸ガイド用の窓穴８４ａを有するガイドプレート８４と、ガイドプレート８４の外側に位置し軸８３に固定され窓穴８４ａよりも大径である脱落防止プレート８５とを有する。
【００６３】
封鎖装置８０は、ドラム２１及び排気シャフト２２の回転動作に合わせて排気シャフト２２に設けた開口２４を、錘８２の重力による移動を駆動源として塞ぎ筒８１の中心軸が軸ガイド用窓穴８４ａに沿って移動して塞ぎ筒８１の側部がすっぽり塞ぐことで封鎖する。
封鎖装置８０は、黒煙濾過部２０の回転動作に合わせて、ガイドプレート８４の軸ガイド用の窓穴８４ａに沿って移動し、封鎖装置８０が丁度真上の位置に来たときに、排気シャフト２２の開口２４を封止し、真上以外の場所では開口２４を開放する。
ガイドプレート８４は、塞ぎ筒８１の中心軸に直交する端部とわずかな隙間をもって設置されている。
【００６４】
封鎖装置８０の目的は、ある所定のフィルタ３１を再生装置６０に供して捕集した黒煙を燃焼再生する場合に、区画部２６を閉鎖しないで開口２４が開いたままだと、ドラム２１内が周囲の密閉容器１０内部よりさらに負圧のため、排気ガスの行き来が生じる。このため、折角フィルタ３１の側面から再生用ヒータ６３で加熱しても、排気ガスに載って熱が逃げてしまい、黒煙燃焼温度まで加熱することができないことを防ぐものである。ちなみに、区画部２６を閉鎖しても、フィルタ３１に捕集された黒煙が燃焼するに必要な酸素は、区画部２６内に充分存在するので不具合はない。
【００６５】
脱落防止プレート８５は、軸８３がガイドプレート８４の軸ガイド用の窓穴８４ａに沿うことで移動する際に、ガイドプレート８４より外に飛び出したり脱落することを防ぎ、また、軸８３が傾いたりしないでスムーズな軸８３の移動を確保できる。
排気シャフト２２の各開口２４から、その前段のフィルタ３１にて黒煙などを捕集された排気ガスが吸い出される際に、本実施形態では、例えば、最大４ｋＰａ程度の負圧となる。環境試験室の内燃機関の容量やその黒煙発生条件の違いにより、他現場の黒煙除去装置から負圧の条件に変更があっても、封鎖装置８０が移動することができるように、錘８２の材質や長さ、直径を設計変更することで開口２４の封鎖機能維持に対応する。
【００６６】
このように黒煙除去装置全体を、多数の平板状フィルタ３１をフィルタ枠３２毎に内部を区画したドラム２１の中心軸に直交する２つの面の外面に貼り付け、密閉容器１０内に位置するドラム２１の中心軸を同心円筒状に囲みその表面に開口２４を区画部２６毎に有する駆動シャフト４０を清浄な排気用の通風路とし、さらに密閉容器１０の上部に再生装置６０を配置して構成したので、駆動シャフト４０を回転させることにより、大部分のフィルタ３１で排気ガスから黒煙捕集をしながら、再生時に必要な区画部２６の密閉が、重力により作動する開口の封鎖装置８０を備えることができるようになった。この構成により、排気ガスからの黒煙捕集に従事するフィルタ３１と再生に供されるフィルタ３１との切替のための駆動や制御が不要となった。
【００６７】
そして、円筒（塞ぎ筒８１）の中に塞ぎ筒全体の重心を極端に偏心させる錘８２を設け、円筒の中心軸８３を所定の軌道を規定するガイドプレート８４の開口内縁（窓穴８４ａ）に倣わせて摺接移動させることで、重力による円筒の移動と、円筒の側面円弧による開口閉鎖とが利用できる。円筒の側面円弧を略矩形の開口に嵌合するので、開口２４の縁にごみが付着していてもかまわず円筒側面円弧は開口に嵌合し、さらに円筒（塞ぎ筒８１）は回動しながら開口２４に嵌るので縁に付着するごみを排除しながら嵌ることになる。また、高温になる装置内部において、金属同士が接触する部分ではかじりを発生しがちだが、前述のような円筒（塞ぎ筒８１）の側面円弧が開口２４に嵌りにくい場合は浅く、嵌りやすい場合は深く嵌合される塞ぎ形状なので、かじりを発生しにくい。
【００６８】
次に、本実施形態の作用を説明する。
先ず、密閉容器１０の排気ガス出口１２に嵌合する排気シャフト２２に連絡する配管２２ｂに排気ブロアなどの排気装置（図示せず）を接続して、密閉容器１０内の空気を黒煙濾過部２０のフィルタ３１から各区画部２６に吸引しそれぞれの開口２４を介して排気シャフト２２外へ吸い出す。
次に、ギヤモータ（回転装置）５０を駆動して黒煙濾過部２０のドラム２１を１回に約１５秒で６０度回転し、約９分４５秒間その位置に止まる間欠運転を行い、約６０分で１回転させる。
【００６９】
ここでは、ギヤモータ（回転装置）５０に回転指令を与えると、チェーン４２を介してスプロケット４１が回転し、駆動シャフト４０を介してドラム２１を回転させる。この際、ドラム２１の位置に対応してスプロケット４１に並列に設けられた回転体４４が目的の位置に来ると、リミットスイッチ４３は、回転体４４に６個の区画部２６に対応して設けた外周縁部から突出した６個の作動片により動作されて駆動シャフト４０の回動制御として、ギヤモータ（回転装置）５０の制御部がギヤモータ（回転装置）５０を停止させる。
また、再生装置６０は、ドラム２１が回転している時には、エアシリンダ（駆動装置）６６から突出するロッド部６６ａが、スライドプレート６５ａに接続されるロッド部先端のフランジ部にばねなどの弾性体を備えているのでエア駆動により縮められていたロッド部６６ａは突出方向へ付勢されることによって加熱部６１同士が引き離す方向に駆動され、加熱部６１をフィルタ３１から離した位置に移動させられ、ドラム２１が停止すると、加熱部６１をエアシリンダ（駆動装置）６６が引き寄せる方向に駆動されてフィルタ３１の再生が行えるようにしてある。
【００７０】
また、再生装置６０の一側部に沿って備わる灰吸引口７１を有する真空掃除機７０は、ドラム２１が６０度回転する際に、１回の回転で約１５秒間図示しない真空掃除機本体のブロワが駆動される。ドラム２１の回転が止まると図示しない真空掃除機本体のブロワも停止する。
次に、排気ブロアなどの排気装置（図示せず）によって密閉容器１０内が負圧になると、黒煙を含む汚れた空気（自動車の排気ガス）が排気ガス入口１１ａから導入される。
次に、排気ガス入口１１ａから導入された黒煙を含む汚れた空気（自動車の排気ガス）は、密閉容器１０の内部に充満する。
【００７１】
次に、黒煙を含む汚れた空気（自動車の排気ガス）は、黒煙濾過部２０のフィルタ３１を通過して黒煙が除去され、清浄になった空気として排気ブロアなどの排気装置（図示せず）によって吸引され各区画部２６内から排気シャフト２２の開口２４に向かって流れる。
次に、開口２４を通った清浄な空気は、排気シャフト２２から配管２２ｂを介して排出される。
以上が、排気ガスの導入と黒煙濾過部２０のフィルタ３１による主な作用である。
【００７２】
この作用と同時に、本実施形態では、黒煙濾過部２０の最上部に位置する１組のフィルタ３１が再生装置６０によって順次再生される。
先ず、ドラム２１の回転が停止し、フィルタ３１が最上位の位置に停止すると、再生装置６０の２つの加熱部６１がエアシリンダ（駆動装置）６６によって引き寄せる方向に駆動されて黒煙濾過部２０のドラム２１を挟み込まれ、両面のフィルタ３１に密着させられる。
同時に、最上位に移動しようとする封鎖装置８０の塞ぎ筒８１が錘８２によって最上位に位置する開口２４に填り込むように回転し、且つ排気シャフト２２の内部から作用する排気ブロアなどの排気装置（図示せず）による吸引力によって開口２４を閉鎖することとなる。このため、この最上位の区画部２６内には黒煙を含む内燃機関からの排気ガスがフィルタ３１を介して導入されることがない。
【００７３】
この状態で、加熱部６１の再生用ヒータ６３がフィルタ３１の表面と内部とで捕集、堆積した黒煙粒子を加熱燃焼させて大部分の炭素と水素とを二酸化炭素と水とに酸化して気化させ、残りを灰にすることによってフィルタ３１を再生する。再生用ヒータ６３によって焼却された黒煙は、その残分の無害化された灰になるとその体積が数十〜数百分の１以下に減容される。再生用ヒータ６３で燃焼した黒煙は灰となってフィルタ３１の上に残る。
次に、約９分４５秒が経過すると、再生装置６０は、加熱部６１がエアシリンダ（駆動装置）６６によって引き離す方向に駆動される。
【００７４】
次に、ギヤモータ（回転装置）５０を駆動して黒煙濾過部２０のドラム２１が回転すると同時に灰吸引口７１に接続された真空掃除機７０の図示しない真空掃除機本体のブロワを起動し取込口７２からフィルタ３１に残った灰を吸い取り、フレキシブルチューブ７９ａは図示しない真空掃除機本体のブロワにより、灰分を捕集する真空掃除機本体のバグフィルタへ吸引した灰分を導く。この吸い込み時間は、約１５秒である。
次に、黒煙濾過部２０のドラム２１を６０度回転すると、その位置で停止し、上述するように次のフィルタ３１が再生装置６０によって約９分４５秒間に亘って再生される。
【００７５】
以上の動作を繰り返すことによって、本実施形態に係る黒煙除去装置１では、黒煙を含む汚れた空気（自動車の排気ガス）を、排気ブロアなどの排気装置（図示せず）によって吸引して黒煙濾過部２０のフィルタ３１を通過させて清浄になった空気とした後、排気シャフト２２の開口２４を介して排気シャフト２２内に導き外部へ排出させると同時に、黒煙濾過部２０の最上部に位置する１組のフィルタ３１が再生装置６０によって順次再生されるので、連続的に黒煙を除去する運転を行うことが可能となる。
しかも、再生装置６０によるフィルタ３１の再生は、１２枚のフィルタ３１中２枚だけで、残りの１０枚は黒煙を除去する作用を行うことが可能となり、且つ、再生される２枚のフィルタ３１が位置する区画部２６内は、封鎖装置８０によって排気ブロアなどの排気装置（図示せず）による吸引力を受けることなく行うことができるので、フィルタ３１の再生を確実に行うことが可能となる。
【００７６】
次に、本実施形態における風速と除去率について、従来型であるモノリスハニカム形ＳｉＣセラミック製フィルタ（ＤＰＦ）と対比して説明する。どちらも導入する排気ガス量は、１，０００Ｎｍ３／ｈとする。風速もノルマル表示で示す。
先ず、従来型モノリスハニカム形ＳｉＣセラミック製フィルタ（ＤＰＦ）の一般的な仕様は下記の通りである。
形状：円柱２８８φ×１５０ｍｍ／個  ×３個
モノリスハニカムのウオール濾過面積：５．９１Ｎｍ２／個  ×３個
風速（フィルタ形状の円柱断面で）：６．２２ｍ／ｓ
セラミックウオール面の通過速度：０．０１５７ｍ／ｓ
除去率：９５〜９９．９％
圧力損失：１，０００Ｐａ（初期）〜４，０００Ｐａ（最大）  （ａｔ  ３００℃）
【００７７】
次に、本実施形態で使用するフィルタ３１の仕様は下記の通りである。
形状：扇形  ０．１８ｍ２×厚さ３０ｍｍ／枚  ×１２枚
断面積：０．１８ｍ２
風速（フィルタ形状の平板断面）：０．１２９ｍ／ｓ
除去率：９０〜９９．０％
圧力損失：３００Ｐａ（初期）〜２，５００Ｐａ（最大）  （ａｔ  ３００℃）
【００７８】
上述する従来型モノリスハニカム形ＳｉＣセラミック製フィルタ（ＤＰＦ）は、排気ガスが突入する円筒断面積が小さく、１，０００Ｎｍ３／ｈにつき０．３３ｍ２で風速（フィルタ形状の円柱断面で）の風速が６．２２ｍ／ｓと速い。
フィルタの平均気孔径はおよそ１０μｍで、気孔率４２％程度であり、モノリスハニカムのウオール濾過面積５．９１ｍ２に対する風速は０．０１５７ｍ／ｓと非常に小さいにもかかわらず、圧力損失が大きい。
圧力損失は１，０００Ｐａ（初期）〜４，０００Ｐａ（最大）となる。
除去率はさすがに高く、９５％〜９９．９％となる。
そのため、排気ブロアも高静圧且つ大風量の仕様のものが必要となり、設備が高価になる。
【００７９】
これに対し、本実施形態で使用するフィルタ３１は、排気ガスが突入する平板断面積が大きく、１，０００Ｎｍ３／ｈにつき２ｍ２で風速（断面）の風速が０．１２９ｍ／ｓと遅い。
しかし、実際にフィルタの濾過面積も同じ面積であり、フィルタの平均気孔径はおよそ１００μｍ〜５００μｍ（０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）で大きく、且つ気孔率も８０％以上であることから、フィルタ濾過面積２ｍ２で風速（断面）の風速が０．１２９ｍ／ｓと速いにもかかわらず、圧力損失が小さい。
圧力損失は３００Ｐａ（初期）〜２，５００Ｐａ（最大）となる。
除去率は９０％〜９９．０％を確認した。従来品よりも細穴の大きさが大きいにもかかわらず、同等の黒煙除去率を保持している。
本実施形態に係る黒煙除去装置１の黒煙除去率は９０％以上の性能が求められるため、エンジン試験室で求められる除去率を満足できる仕様である。
【００８０】
次に、本発明の第二実施形態に係る黒煙除去装置１Ａについて説明する。
本発明の第二実施形態に係る黒煙除去装置１Ａは、図２６乃至図２８に示すように、黒煙濾過部２０Ａが２つのドラム２１Ａとこれらのドラム２１Ａに対応して排気シャフト２２Ａにそれぞれ６個の矩形状の開口２４Ａによって構成された点で、本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１とは相違する。
その他の構成は、本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１と同様であるからこれらの説明は省略する。
本実施形態に係る黒煙除去装置１Ａにおいても、本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１と同様の作用効果を奏することができる。
【００８１】
次に、本発明の第三実施形態に係る黒煙除去装置について説明する。
本発明の第三実施形態に係る黒煙除去装置は、図２９乃至図３４に示すように、封鎖装置８０とは別な構成により重力を利用して開口２４を封鎖する機構を有する封鎖装置８０Ａを備えた点で、本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１及び本発明の第二実施形態に係る黒煙除去装置１Ａにおける封鎖装置８０とは相違する。
封鎖装置８０Ａは、排気シャフト２２（２２Ａ）の開口２４（２４Ａ）を排気シャフト２２（２２Ａ）の外周２２ａ側から封鎖する蓋８６と、２つの錘部８７と、それぞれの錘部８７を一端部に取り付けるとともに中間部を蓋８６に貫通して取り付けられ他端部を排気シャフト２２（２２Ａ）内に差し込まれる２つの支持軸８８と、これらの支持軸８８の他端部に取り付けられ排気シャフト２２（２２Ａ）内において開口２４（２４Ａ）の前後方向（排気シャフト２２の中心軸に並行な方向）に張り出される脱落防止用の脚部８９とを有する。
【００８２】
蓋８６は、開口２４（２４Ａ）を覆うことができるように開口２４（２４Ａ）と略相似形状を為し、排気シャフト２２（２２Ａ）の外周２２ａと同様の曲率を有する板材の蓋本体８６ａと、この蓋本体８６ａの両端部から排気シャフト２２（２２Ａ）の円周方向に同じ曲率で張り出す耳部８６ｂと、蓋本体８６ａの長手方向の中心線上でそれぞれの耳部８６ｂの根元近傍に穿たれた穴８６ｃと、それぞれの穴８６ｃ上に固着されたナット８６ｄとを有する。耳部８６ｂは排気シャフト２２（２２Ａ）の回転時に錘部８７の動きを補助するために、開口２４の前後方向に直交する両端部を隔壁２５に対する支点として機能する。
２つの錘部８７は、例えば、それぞれ円柱状の２つの錘８７ａ，８７ｂを結合して形成され重心を支持軸８８の延長上から偏らせている。一方の錘８７ａは、蓋８６の穴８６ｃを挿通しナット８６ｄに螺合される支持軸８８と中心軸を揃えて支持軸８８の一端部に螺着されている。他方の錘８７ｂは、排気シャフト２２（２２Ａ）の回転方向に下端部側を傾斜させて一方の錘８７ａに溶接されている。２つの錘部８７は重心を排気シャフト２２の中心軸を原点とした同じ象限に位置させれば良く、他の形状でも良い。
【００８３】
このように構成された封鎖装置８０Ａによれば、排気シャフト２２から見て上方に移動した区画部２６のフィルタ３１以外のフィルタ３１は、排気ガスからの黒煙捕集に従事しているが、その際に排気シャフト２２の開口を開放し区画部２６内と排気シャフト２２とが連通し、フィルタ３１を排気ガスが通過し通気状態になるように、蓋８６は排気シャフト２２の外側２２ａから離隔される。
その状態を、排気シャフト２２から見て最下方に位置する区画部２６からドラム２１の移動方向に見ていく。
先ず、最下方に位置する区画部２６では、開口２４周囲の排気シャフト２２内側に脱落防止用の脚部８９が引っかかって封鎖装置８０Ａ全体がぶら下がる。
【００８４】
次に、ドラム２１の回動方向に隣り合う区画部２６では、隔壁２５が鉛直下方から水平に向けて傾くことで蓋８６の片側の耳部８６ｂ端部に当接した後、隔壁２５自体が弧を下に向けた耳部８６ｂをその傾斜面で引きずり上げるように動かす。これにより排気シャフト２２の内面から脱落防止用の脚部８９の当接が外れる。その後、隔壁２５がさらに水平に向けて傾くと、隔壁２５と排気シャフト２２との接合部分まで、蓋８６の片側の耳部８６ｂを引きずり上げる。
そのさらにドラム２１の回動方向に隣り合う区画部２６では、回動方向後方の隔壁２５が水平よりも垂直上方に向けて動作しある角度まで回動した際に、隔壁２５と排気シャフト２２との接合部分で行き止まりになった蓋８６の片側の耳部８６ｂが支点となり、蓋８６が排気シャフト２２に対して回動しだし、一番遠いところに位置する錘部８７のモーメントも手伝って、蓋８６が開口２４周囲の排気シャフト２２の外側に被さり、開口２４を閉鎖する。
【００８５】
それ以降、排気シャフト２２から見て最上方に位置する区画部２６では、開口２４が封鎖されたまま、再生装置６０がフィルタ３１に接近して再生用ヒータ６３に通電され加熱再生を行う。再生が終了した際には、再生装置６０はフィルタ３１から退避し、ドラム２１の回転準備が整えられる。
排気シャフト２２から見て最上位に位置していた区画部２６の回動方向前方の隔壁２５が水平方向へ移動していくと、開口２４も排気シャフト２２の上部から側部へ移動するので、閉鎖装置８０Ａ全体が回動方向前方の隔壁２５側へ、排気シャフト２２に相対的に移動する。これにより、蓋８６の回動方向前方の耳部８６ｂが隔壁２５と排気シャフト２２との接合部分に当接するようになる。
その後は、最上位に上昇する場合と逆の動作で鉛直下方最下方の区画部２６へ順次動くことで、最下方に位置する区画部２６では、開口２４周囲の排気シャフト２２内側に脱落防止用の脚部８９が引っかかって封鎖装置８０Ａ全体がぶら下がることになり、これを繰り返す。
【００８６】
このように、本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１及び第二実施形態に係る黒煙除去装置１Ａと同様に、再生装置６０によるフィルタ３１の再生が行われる最上位に区画部２６が移動した際には排気シャフト２２の開口２４を封鎖し、それ以外のドラム内部位に区画部２６が位置する場合は、開口２４を開放する。この閉鎖動作について、ドラム２１の回動のみを人的な駆動とし、重力を自然な駆動力としても利用することで、実現している。そして、ドラム２１の回動により蓋８６が開口２４（２４Ａ）を開放し、フィルタ３１で濾過された空気が開口２４（２４Ａ）内に導かれる。
以上のように、本実施形態においても、本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１及び第二実施形態に係る黒煙除去装置１Ａと同様の作用効果を奏することができる。
【００８７】
次に、本発明の第四実施形態に係る黒煙除去装置１Ｂについて説明する。
本実施形態に係る黒煙除去装置１Ｂは、本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１における封鎖装置８０を取り除いた構成となっている。
本実施形態に係る黒煙除去装置１Ｂは、再生装置６０によるフィルタ３１の再生を連続的に行うのではなく、エンジン試験時間以外の時間にフィルタ３１の再生や灰分除去を行う際に用いられる。
例えば、全てのフィルタ３１に定格量の黒煙が堆積してから排気ブロアなどの排気装置が停止し、再生用ヒータ６３で全ての黒煙を燃焼させてから、ある程度の時間放置して放冷してから、排気ブロアなどの排気装置を使用しない状態、つまり無風の状態でドラム２１を回転させて再生装置６０の一側部に沿って備わる灰吸引口７１を有する真空掃除機７０を使って堆積した灰を吸引する。
この際、再生装置６０によるフィルタ３１の再生は、両面を同時に行わず、例えば、一方の加熱部６１を停止し、片面のみを再生し、次に、途方の加熱部６１を停止し、一方の加熱部６１を用いて未処理のフィルタ３１の再生行うよう順番に再生を行って、再生用ヒータ６３による単位時間あたりの消費電力を平均化するようにしても良い。
【００８８】
次に、本発明の第五実施形態に係る黒煙除去装置１Ｃについて説明する。
本実施形態に係る黒煙除去装置１Ｃは、本発明の第二実施形態に係る黒煙除去装置１Ａにおける封鎖装置８０を取り除いた構成となっている。
本実施形態においても、本発明の第四実施形態に係る黒煙除去装置１Ｂと同様の作用効果を奏することができる。
【００８９】
なお、本発明の第二実施形態に係る黒煙除去装置１Ａでは、２つのドラム２１Ａを用いて本発明の第一実施形態に係る黒煙除去装置１よりも効率的に対応できる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ドラム２１を３個以上設け各ドラム２１においてフィルタ３１を取り付けるとともに開口２４をそれぞれに対応して設け、且つ再生装置６０をそれぞれに設けることによって複数の黒煙除去を行うことができる。
また、上記各実施形態では、再生装置６０の一側部に沿って備わる灰吸引口７１を有する真空掃除機７０によって灰を吸引する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、フィルタ３１表面をブラシでこする、外部の高圧ブロアでフィルタ３１表面に高圧空気を当てて払い落とすなどの手段を採用しても良い。
【００９０】
また、上記各実施形態では、黒煙除去を目的としているが、自動車やエンジンと本実施形態に係る黒煙除去装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃを接続する配管やダクト、消音器などを通ってくるためこれらの内部表面が腐食してできた異物（埃、鉄くず、錆、塗装、断熱材、グラスウールなど）も装置に入ってくる。これらは埃のように燃焼物であれば良いが不燃物の場合、フィルタ３１表面にこびりついたり、堆積して黒煙除去の妨げとなる。これを防ぐのが再生装置６０の一側部に沿って備わる灰吸引口７１を有する真空掃除機７０を用いる目的である。
【００９１】
また、上記実施形態では、フィルタ３１は、純ニッケル、ニッケル−クロム合金又はニッケル−クロム−鉄合金にアルミニウムを１重量％〜６重量％添加した合金、セラミックの骨格からなる連通気孔を持つ三次元網状構造多孔体で構成した場合について説明したが，本発明はこれに限らず、例えば、捕集するガスの条件によって炭化珪素繊維やステンレスウール、シリカウールなどを利用することも可能である。
また、上記実施形態では、黒煙濾過部２０のフィルタ取付部２７を６分割した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、４分割や８分割などにすることも可能である。
また、上記実施形態では、黒煙濾過部２０を６０分で１回転させる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、３０分で１回転させるとか１２０分で１回転させるなどにすることも可能である。
【００９２】
また、上記第三実施形態では、錘部８７を２つの錘８７ａと錘８７ｂで構成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、２つの錘８７ａと錘８７ｂとの重量を有する１つの錘としても良い。
また、進行方向側の錘８７ｂの錘８７ａに対する取付角度を大きくして錘８７ｂが進行方向へ倒れやすい形状としても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  黒煙除去装置
１０  密閉容器
１１ａ，１１ｂ  排気ガス入口
１２  排気ガス出口
１６  構造体
２０  黒煙濾過部
２１，２１Ａ  ドラム
２２，２２Ａ  排気シャフト
２４，２４Ａ  開口
２５  隔壁
２６  区画部
２７  フィルタ取付部
２７ａ  格子
２９  フィルタ枠取付用の棒材
３０  固定金具
３１  フィルタ
３２  フィルタ枠
３３  フィルタ枠爪
３４  アイボルト
３５  ナット
３７，３７ａ，３７ｂ  グランドパッキン
４０  駆動シャフト
４１  スプロケット
４２  チェーン
４３  リミットスイッチ
５０  ギヤモータ（回転装置）
６０  再生装置
６１  加熱部
６２  ヒータボックス
６４  シール材
６５  スライドプレート
６６  エアシリンダ（駆動装置）
７０  真空掃除機
７１  灰吸引口
７２  取込口
７３  灰排出口
７４  支持脚
７６  支持枠
８０，８０Ａ  封鎖装置
８１  塞ぎ筒
８２  錘
８３  軸
８４  ガイドプレート
８５  脱落防止プレート
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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