(57)【要約】【課題】車体からＤＰＦを容易に取り外せるようにする。【解決手段】ＤＯＣ及びＤＰＦを収容した第１の筐体４０と、ＳＣＲ触媒を収容した第２の筐体７０と、を排気上流側が車幅外方に位置するようにフレーム１０の外方に並列配置すると共に、第１の筐体４０の排気流出口と第２の筐体７０の排気流入口を連通管で連通する。また、第１の筐体４０を、ＤＯＣを収容する第１のケーシング９０とＤＰＦを収容する第２のケーシング１００とに二分割可能とし、これらをボルト１１０などで分離可能に締結する。さらに、第１のケーシング９０の排気流入口４２を車幅内方に向けて屈曲させ、ボルト２３０などを介して、先端が車幅外方に向けて開口する排気管２４０に着脱可能に締結する。そして、第１の筐体４０を構成する第２のケーシング１００及び第２の筐体７０を、第１のブラケット１５０及び第２のブラケット１６０を介してフレーム１０に固定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前後方向に延びるフレームの外方に、排気流通方向に沿ってＤＯＣ及びＤＰＦをこの順番で収容した筒形の第１の筐体と、アンモニアを使用して排気中の窒素酸化物を選択還元浄化するＳＣＲ触媒を収容した筒形の第２の筐体と、を排気上流側が夫々車幅外方に位置するように並列配置すると共に、前記第１の筐体の排気流出口と前記第２の排気流入口とを連通管で連通接続した排気浄化装置であって、
前記第１の筐体は、前記ＤＯＣを収容する第１のケーシングと、前記ＤＰＦを着脱可能に収容する第２のケーシングと、に二分割可能な構造をなし、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとは、車幅外方から臨むことができる複数の第１の締結部材を介して分離可能に締結されると共に、
前記第１のケーシングにおける排気流入口は、車幅内方に向かって屈曲形成され、車幅外方から臨むことができる第２の締結部材を介して、先端が車幅外方に向けて開口する排気管に着脱可能に締結され、
前記第１の筐体を構成する第２のケーシング及び前記第２の筐体は、ブラケットを介して、前記フレームの外側面に固定されたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記複数の第１の締結部材のうち、上方に位置する少なくとも１つの第１の締結部材は、前記第１のケーシングに溶接されたボルト及びその先端部に螺合されるナットからなることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記複数の第１の締結部材のうち、上方に位置する少なくとも１つの第１の締結部材は、前記第２のケーシングに埋設されたスタッドボルト及びその先端部に螺合されるナットからなることを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記ＤＰＦは、車幅外方から臨むことができる第３の締結部材を介して、前記第２のケーシングに着脱可能に締結されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第２の筐体には、前記ＳＣＲ触媒の排気下流にアンモニアを酸化させる酸化触媒が更に収容されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つ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、排気中のＰＭ（Particulate Matter）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気中のＰＭ及びＮＯｘを浄化するコンパクトな排気浄化装置として、特開２００９−１０８６８５号公報（特許文献１）に記載されるように、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）及びDiesel Particulate Filter（以下「ＤＰＦ」という）を収容したケーシングと、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を収容したケーシングと、をフレームの外方で車幅方向に向けて並列に配設したものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０８６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＤＯＣ及びＤＰＦを備えた排気浄化装置においては、ＤＯＣで生成されたＮＯ2（二酸化窒素）を用いてＤＰＦの再生処理が行われるが、例えば、排気温度が再生温度よりも低い状態が連続すると、ＤＰＦの再生処理が不十分となって目詰まりが発生してしまうおそれがある。このため、従来技術では、ＤＰＦの点検・清掃などを適宜行う必要があることを踏まえ、ＳＣＲ触媒を収容したケーシングを車体側に残したまま、ＤＯＣ及びＤＰＦを収容したケーシングのみを容易に車体から取り外せるようにする工夫がなされている。
【０００５】
しかしながら、ＤＯＣ及びＤＰＦを収容したケーシングのみを車体から取り外せるようにしても、これを分解してＤＰＦを取り出さなければならず、その作業工数が大であった。また、特に大型車両においては、ＤＯＣ及びＤＰＦを収容したケーシングが大きくかつ重いため、これを車体から取り外す作業自体が大変であった。
そこで、本発明は従来技術の問題点に鑑み、ＤＰＦを容易に取り外せるようにした排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明では、車体前後方向に延びるフレームの外方に、排気流通方向に沿ってＤＯＣ及びＤＰＦをこの順番で収容した筒形の第１の筐体と、アンモニアを使用して排気中の窒素酸化物を選択還元浄化するＳＣＲ触媒を収容した筒形の第２の筐体と、を排気上流側が夫々車幅外方に位置するように並列配置すると共に、前記第１の筐体の排気流出口と前記第２の排気流入口とを連通管で連通接続した排気浄化装置であって、前記第１の筐体は、前記ＤＯＣを収容する第１のケーシングと、前記ＤＰＦを着脱可能に収容する第２のケーシングと、に二分割可能な構造をなし、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとは、車幅外方から臨むことができる複数の第１の締結部材を介して分離可能に締結されると共に、前記第１のケーシングにおける排気流入口は、車幅内方に向かって屈曲形成され、車幅外方から臨むことができる第２の締結部材を介して、先端が車幅外方に向けて開口する排気管に着脱可能に締結され、前記第１の筐体を構成する第２のケーシング及び前記第２の筐体は、ブラケットを介して、前記フレームの外側面に固定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排気浄化装置からＤＰＦを取り外すときには、次のような作業を順次行えばよい。即ち、第１の筐体における第１のケーシングと第２のケーシングとを締結している第１の締結部材を取り外すと共に、第１のケーシングにおける排気流入口を排気管に締結している第２の締結部材を取り外す。この作業は、第１の締結部材及び第２の締結部材を車幅外方から臨めるため、さほど困難ではない。次に、第１のケーシングを車幅外方に引っ張ると、第１の筐体における第２のケーシング及び第２の筐体を車体に搭載したまた、第１のケーシングを取り外すことができる。そして、ＤＰＦを車幅外方に引き出すことで、第２のケーシングからＤＰＦを容易に取り外すことができる。なお、排気浄化装置を組み立てるときには、ＤＰＦを取り外すときの作業を逆に辿ればよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を具現化した排気浄化装置の一例を示す斜視図
【図２】第１の筐体の分割構造を説明するための斜視図
【図３】排気浄化装置の取付構造を説明するための斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を具現化した排気浄化装置の一例を示す。
車体の前後方向に延びる梯子型のフレーム１０の車幅外方には、図示しないブラケットを介して、ＤＯＣ２０及びＤＰＦ３０を収容した略筒形の第１の筐体４０と、ＳＣＲ触媒５０及び酸化触媒６０を収容した第２の筐体７０と、が排気上流側を車幅外方に向けた状態で近接して並列に取り付けられる。第１の筐体４０では、排気上流に配設されたＤＯＣ２０が、排気中の一部のＮＯ（一酸化窒素）をＮＯ2へと酸化する一方、排気下流に配設されたＤＰＦ３０が、排気中のＰＭを捕集しつつＮＯ2を用いて再生処理を行うことで、連続的なＰＭの浄化を可能とする。第２の筐体７０では、排気上流に配設されたＳＣＲ触媒５０が、還元剤前駆体としての尿素水溶液から生成されるアンモニアを用いて排気中のＮＯｘを選択還元浄化する一方、排気下流に配設された酸化触媒６０が、ＳＣＲ触媒５０を通過したアンモニアを酸化することで、アンモニアの放出を抑制しつつＮＯｘを浄化する。
【００１０】
第１の筐体４０では、排気上流端の側面から車幅内方に向かって屈曲する排気流入口４２が形成されると共に、排気下流端の側面に排気流出口（図示せず）が形成される。第２の筐体７０では、排気上流端の側面に排気流入口７２が形成されると共に、排気下流端の側面から車幅外方に向かって屈曲する排気流出口（図示せず）が形成される。そして、第１の筐体４０における排気流出口は、第１の筐体４０の軸線と略平行に延びる直線部分を有する連通管８０を介して、第２の筐体７０における排気流入口７２に連通接続される。なお、第１の筐体４０の排気流入口４２開口端には、ディーゼルエンジンの排気管と着脱可能に締結するために、第２の締結部材の一例としてのボルトの挿通孔４４が四隅に開設された略角丸四角形状をなすフランジ４６が形成される。ここで、フランジ４６の形状は、略角丸四角形状に限らず、例えば、円環形状などであってもよい。
【００１１】
また、第１の筐体４０における排気流出口の近傍に位置する連通管８０には、その直線部分の略軸線に沿って尿素水溶液を噴射供給するための噴射ノズル（図示せず）が取り付けられる。このようにすれば、噴射ノズルから噴射供給された尿素水溶液は、連通管８０の直線部分を通って第２の筐体７０へと導入されるため、尿素水溶液の加水分解及びこれを排気に拡散・混合するための時間を稼ぐことができ、ＳＣＲ触媒５０に供給されるアンモニア濃度の均一化を促進することができる。
【００１２】
第１の筐体４０は、図２に示すように、ＤＯＣ２０を収容する第１のケーシング９０と、カートリッジ方式のＤＰＦ３０を着脱可能に収容する第２のケーシング１００と、に二分割可能な構造をなす。第１のケーシング９０及び第２のケーシング１００の開口端には、夫々、その半径外方へと向かって延びるフランジ９２及び１０２が形成される。そして、第２のケーシング１００に対してＤＰＦ３０を着脱可能に固定するために、ＤＰＦ３０の軸方向の一端には、第１のケーシング９０のフランジ９２と第２のケーシング１００のフランジ１０２とで挟持されるフランジ３２が形成される。第１のケーシング９０及びＤＰＦ３０のフランジ９２及び３２には、これらを第２のケーシング１００に着脱可能に締結するために、第１の締結部材の一例としてのボルト１１０の軸部が挿通する挿通孔９４及び３４が複数開設される。また、第２のケーシング１００のフランジ１０２には、第１のケーシング９０及びＤＰＦ３０の挿通孔９４及び３４を挿通したボルト１１０が螺合する雌ネジ１０４が複数形成される。なお、第１のケーシング９０のフランジ９２とＤＰＦ３０のフランジ３２との間、及び、ＤＰＦ３０のフランジ３２と第２のケーシング１００のフランジ１０２との間には、気密性を確保するためのガスケット１２０が夫々介在されることが望ましい。
【００１３】
ここで、第２のケーシング１００のフランジ１０２に形成された複数の雌ネジ１０４のうち、車両搭載状態において鉛直上方に位置する少なくとも１つ（本実施形態では２つ）の雌ネジ１０４の代わりに、フランジ１０２にボルト１０６を溶接してもよい。そして、ボルト１０６にＤＰＦ３０及び第１のケーシング９０の挿通孔３４及び９４を挿通して仮止めすることで、ＤＰＦ３０及び第１のケーシング９０の取付作業を容易にすることができる。この場合には、ボルト１０６の先端に、第１の締結部材の一例としてのナット１３０を螺合すればよい。また、ボルト１０６は、ボルト１１０を取り外したときに、第１のケーシング９０が落下しないように保持できる。なお、ボルト１０６を溶接する代わりに、雌ネジ１０４にスタッドボルトを螺合（埋設）してもよい。
【００１４】
また、第２のケーシング１００から第１のケーシング９０を取り外したとき、ＤＰＦ３０が不意に落下しないようにすることを目的として、ＤＰＦ３０のフランジ３２に固定用ボルト（第３の締結部材）が挿通する挿通孔３６を開設すると共に、第２のケーシング１００のフランジ１０２に固定用ボルトが螺合する雌ネジ１０８を形成してもよい。即ち、ＤＰＦ３０は、車幅外方から臨むことができる固定用ボルトを介して、第２のケーシング１００に着脱可能に締結されてもよい。
【００１５】
そして、第１の筐体４０及び第２の筐体７０含む排気浄化装置は、図３に示すような取付構造により、フレーム１０の外側面に搭載される。
即ち、フレーム１０の外側面には、締結部材の一例としてのボルト１４０を介して、車体前後方向に離間して第１のブラケット１５０及び第２のブラケット１６０が夫々着脱可能に締結される。第１のブラケット１５０は、車体前後方向に所定間隔隔てつつ車幅外方に向かって延びる一対の腕部１５２が一体化された第１の部材１５４と、締結部材の一例としてのボルト１７０及びナット１７２を介して、第１の部材１５４の腕部１５２に着脱可能に連結される車幅外方に向かって延びる第２の部材１５６と、を含んで構成される。ここで、第１の部材１５４が、ボルト１４０を介してフレーム１０の外側面に着脱可能に締結される。また、第２のブラケット１６０は、車幅外方に向かって延びる腕部１６２を有する略Ｌ字形の第１の部材１６４と、その車体上下方向延びる部分をフレーム１０に固定するための第２の部材１６６と、を含んで構成される。
【００１６】
一方、第１の筐体４０を構成する第２のケーシング１００には、締結部材の一例としてのナット１８０を介して、第１のブラケット１５０における第２の部材１５６に着脱可能に締結するための固定部１９０が形成される。固定部１９０は、第２の部材１５６の底面に倣った上面形状を有し、ここにスタッドボルト１９２が埋設される。なお、スタッドボルト１９２の本数は、第１の筐体４０及び第２の筐体７０を含む排気浄化装置の重量などを考慮して適宜決定すればよい。また、第２の筐体７０には、締結部材の一例としてのボルト２００及びナット２０２を介して、第２のブラケット１６０における第１の部材１６４の腕部１６２に固定するための固定部２１０が形成される。固定部２１０は、腕部１６２の先端の底面形状にならった上面形状を有し、ここにボルト２００が挿通する挿通孔２１２が開設されたものである。
【００１７】
そして、第１の筐体４０の排気流入口４２の先端に形成されたフランジ４６は、気密性を確保するためのガスケット２２０を介在させた状態で、第２の締結部材の一例としてのボルト２３０及びナット２３２を介して、車幅外方に向かって開口する排気管２４０の先端に形成されたフランジ２４２に着脱可能に締結される。ここで、ボルト２３０の頭部は、車幅外方に位置するようにする。一方、第２の筐体７０の排気流出口の先端には、先端が車体後方に向かって開口するテールパイプ２５０が連結される。
【００１８】
なお、車体に対する排気管２４０及びテールパイプ２５０の支持強度を向上させるために、第１の筐体４０における第２のケーシング１００に排気管２４０の中間を支持する支持部２６０を形成すると共に、テールパイプ２５０の基端に第２のブラケット１６０と連結する連結部２７０を形成するようにしてもよい。この場合には、第１の筐体４０と排気管２４０、及び、第２のブラケット１６０とテールパイプ２５０とは、締結部材の一例としてのボルト２８０及びナット２８２を介して、着脱可能に締結されることが望ましい。
【００１９】
かかる排気浄化装置において、ディーゼルエンジンの排気がＤＯＣ２０へと導入されると、排気中の一部のＮＯがＮＯ2へと酸化されつつＤＰＦ３０へと流れる。ＤＰＦ３０では、排気中のＰＭが捕集されると共に、ＤＯＣ２０により生成されたＮＯ2を使用してＰＭが酸化されることで、ＰＭの捕集及び再生が連続的に行われる。
また、エンジン運転状態に応じた流量で噴射ノズルから噴射された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気を使用して加水分解され、還元剤として機能するアンモニアへと転化される。このアンモニアは、ＳＣＲ触媒５０において排気中のＮＯｘと選択還元反応し、無害成分であるＨ2Ｏ（水）及びＮ2（窒素ガス）へと浄化されることは知られたことである。一方、ＳＣＲ触媒５０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設された酸化触媒６０により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることを抑制できる。
【００２０】
ＤＰＦ３０の点検・清掃などを行うときには、排気管２４０に対して第１の筐体４０の排気流入口４２を接続しているボルト２３０及びナット２３２を取り外すと共に、第１の筐体４０における第２のケーシング１００に対して第１のケーシング９０を締結しているボルト１１０及びナット１３０を取り外す。この作業は、ボルト１１０の頭部及びナット１３０を車幅外方から臨めるため、さほど困難ではない。次に、第１の筐体４０における第１のケーシング９０を車幅外方に向けて引っ張ると、第１の筐体４０における第２のケーシング１００及び第２の筐体７０を車体に搭載したまま、第１のケーシング９０を取り外すことができる。そして、ＤＰＦ３０を車幅外方に引き出すことで、第２のケーシング１００からＤＰＦ３０を容易に取り外すことができる。ＤＰＦ３０の点検・清掃などが完了したならば、これを取り外すときの作業を逆に辿ることで、排気浄化装置の組立を容易に完了することができる。
【００２１】
なお、第１のブラケット１５０及び第２のブラケット１６０との固定を解除すると共に、排気管２４０との固定を解除することで、第１の筐体４０，第２の筐体７０及びテールパイプ２５０を含む排気浄化装置を車体から容易に取り外すことができる。
また、第１のブラケット１５０及び第２のブラケット１６０は、第１の筐体４０を構成する第２のケーシング１００及び第２の筐体７０をフレーム１０に対して搭載可能であれば、以上説明した構造をなしていなくてもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１０  フレーム
２０  ＤＯＣ
３０  ＤＰＦ
４０  第１の筐体
４２  排気流入口
５０  ＳＣＲ触媒
６０  酸化触媒
７０  第２の筐体
７２  排気流入口
８０  連通管
９０  第１のケーシング
１００  第２のケーシング
１０６  ボルト
１１０  ボルト
１３０  ナット
１５０  第１のブラケット
１６０  第２のブラケット
２３０  ボルト
２３２  ナット
２４０  排気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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