(57)【要約】【課題】安価で確実にカーボン粒子を付着させて除去することができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気管８の先端部に取り付けられた、排気圧を下げるための、多数の通気孔２…を形成した有底円筒状の本体ケーシング１と、本体ケーシング１を覆うように配置された、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための、耐熱性無機繊維からなるフィルター３と、フィルター３を保持するように本体ケーシング１に取外し可能に取り付けられ又は開閉可能に設けられた通気性のカバー４とから構成される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管の先端部に取り付けられた、排気圧を下げるための、多数の通気孔を形成した有底円筒状の本体ケーシングと、この本体ケーシングを覆うように配置された、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための、耐熱性無機繊維からなるフィルターと、このフィルターを保持するように本体ケーシングに取外し可能に取り付けられ又は開閉可能に設けられた通気性のカバーとから構成されてなる内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記本体ケーシング内には金属細片を装填してなる請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記カバーは、周壁部と底壁部とで有底円筒状に形成されたもので、このカバー本体の周壁部の開口端部を、本体ケーシングの入口部外周側に周設されたカバー本体保持用フランジに嵌挿して保持し、ストッパーによって本体ケーシングに固定するようにしてなる請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記ストッパーは、本体ケーシングの底壁部中央に突設した帯板状のストッパー片を、カバーの底壁部中央に設けたスリットに挿通した状態で、カバーを９０°回転させて、ストッパー片の両側縁所要部に設けた切欠溝を介して前記スリットをストッパー片と直交させた状態とすることにより、カバーを固定するようにした請求項３に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記フィルターは、シリカ（ＳiＯ2）を主成分とする無機繊維からなる請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気ガス中の未燃焼の排気微粒子であるカーボン粒子を除去する排気ガス浄化装置（排気クリーナー）に関する。
【背景技術】
【０００２】
急な坂道を登る場合や急な加速を行なった場合等、高負荷運転時に排気微粒子が多くなり易い。排気微粒子はカーボン粒子からなるもので、排気ガスを黒い煙状に濁らせて排気ガス臭を高める。従来、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれているカーボン粒子を捕集する方法としては、一般的にはセラミック材をしようしたハニカム構造や発泡構造のフィルターを排気管に介装したケース体内に固定的に設置することが検討されている。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のハニカム構造や発泡構造のフィルターは、コスト高になるという欠点があるとともに、カーボン粒子を捕捉後、目詰まりなどの機能の低下を防ぐために、これらのフィルターで捕捉したカーボン粒子を取り除く手段として、自動的にカーボン粒子を燃やし、灰にして大気に放出するヒーター制御手段や、ケース体を外してフィルターを取り出し、水洗いや私費ター等で燃やして再生させる方法が行われているが、これらは何れもコスト高になるとともに、取り外しに時間がかかり、実用に適応しにくいという欠点があった。
【０００４】
本考案は、上記のような従来の欠点に鑑み、安価で確実にカーボン粒子を付着させて除去することができる内燃機関の排気ガス浄化装置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】
【０００５】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る考案の内燃機関の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気管８の先端部に取り付けられた、排気圧を下げるための、多数の通気孔２…を形成した有底円筒状の本体ケーシング１と、この本体ケーシング１を覆うように配置された、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための、耐熱性無機繊維からなるフィルター３と、このフィルター３を保持するように本体ケーシング１に取外し可能に取り付けられ又は開閉可能に設けられた通気性のカバー４とから構成されてなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記本体ケーシング１内には金属細片６を装填してなることを特徴とする
【０００７】
請求項３は、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記カバー４は、周壁部４ａと底壁部４ｂとで有底円筒状に形成されたもので、周壁部４ａの開口端部４ａｏを、本体ケーシング１の入口部１ａｏ外周側に周設されたカバー本体保持用フランジ９に嵌挿して保持し、ストッパー１０によって本体ケーシング１に固定するようにしてなることを特徴とする。
【０００８】
請求項４は、請求項３に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記ストッパー１０は、本体ケーシング１の底壁部１ｂ中央に突設した帯板状のストッパー片１１を、カバー４の底壁部４ｂ中央に設けたスリット１２に挿通した状態で、カバー４を９０°回転させて、ストッパー片１１の両側縁所要部に設けた切欠溝１１ａ，１１ａを介して前記スリット１２をストッパー片１１と直交させた状態とすることにより、カバー４を固定するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５は、請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記フィルター３は、シリカ（ＳiＯ2）を主成分とする無機繊維からなることを特徴としている。
【考案の効果】
【００１０】
上記解決手段による考案の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る考案の排気ガス浄化装置によれば、排気管８からの排気ガスは、本体ケーシング１の周壁部１ａ側及び底壁部１ｂ側の通気孔２…を通過することによって排気圧を下げ、こうして排気ガスが圧力を下げた状態で本体ケーシング１の外側にあるフィルター３を通過することによって、排気ガス中のカーボン粒子をフィルター３に付着させて確実に除去することができる。そして、フィルター３にある程度の量のカーボン粒子が付着したならば、カバー４を取り外し又は開放することにより、カーボン粒子の付着したフィルター３を外して新しいものと簡単容易に交換することができる。また、フィルター３は、無機繊維からなるため、使用済みのものは一般廃棄物としてそのまま廃棄することができる。
【００１１】
請求項２に係る考案のように、本体ケーシング１内には金属細片６を装填しておけば、排気管８からの排気ガスは本体ケーシング１内の金属細片６を通過することにより予めカーボン粒子が除去されるから、フィルター３でのカーボン粒子の付着除去作用をより有効に行なわせることができる。
【００１２】
請求項３に係る考案のように、カバー４を、周壁部４ａと底壁部４ｂとで有底円筒状に形成し、周壁部４ａの開口端部４ａｏを、本体ケーシング１の入口部１ａｏ外周側に周設したカバー本体保持用フランジ９に嵌挿保持し、ストッパー１０で本体ケーシング１に固定する構造とすれば、カバー４の取付け、取外しが簡単容易となる。
【００１３】
請求項４に係る考案によれば、カバー４のストッパー１０は、本体ケーシング１の底壁部１ｂ中央に突設した帯板状のストッパー片１１を、カバー４の底壁部４ｂ中央に設けたスリット１２に挿通した状態で、カバー４を９０°回転させて、ストッパー片１１の両側縁所要部に設けた切欠溝１１ａ，１１ａを介してスリット１２をストッパー片１１と直交させた状態とすることによりカバー４を固定するようになっているので、カバー４の取付け、取外しが一層容易となる。
【００１４】
請求項５に係る考案のように、フィルター３がシリカ（ＳiＯ2）を主成分とする無機繊維からなるものによれば、排気ガスの温度が仮に７００〜８００℃程度であっても、燃えるようなことがなく、カーボン粒子を有効に付着除去することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本考案の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１の(a) は本考案に係る排気ガス浄化装置Ａをトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けた状態の断面図、(b) は(a) のＸ−Ｘ線断面図、(c) は(a) のＹ−Ｙ線断面図、(d) は排気流ガイド部材を示す斜視図、(e) は金属細片を示す斜視図である。図において、この排気ガス浄化装置Ａは、ディーゼルエンジンの排気管８の先端部に取り付けられた、排気圧を下げるための、多数の通気孔２…を形成した有底円筒状の本体ケーシング１と、この本体ケーシング１を覆うように配置された、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための、耐熱性無機繊維からなるフィルター３と、このフィルター３を保持するように本体ケーシング１に対し取外し可能に取り付けられた通気性のカバー４とによって構成される。
【００１６】
本体ケーシング１は、夫々多数の通気孔２…を有する周壁部１ａと底壁部１ｂとで有底円筒状に形成されていて、開口端部１ａｏが排気管８の先端部に嵌合されてクランプ５により締め付け固定されている。尚、本体ケーシング１の開口端部１ａｏには割溝Ｇ（図１の(c) 参照）を形成して、クランプ５による締結を有効に行なわせるようにしている。この本体ケーシング１内には金属細片６が装填されている。この金属細片６は、ステンレス鋼材を旋盤等の工作機械によって切削加工する際に生ずる切り屑をそのまま使用できるもので、図１の(e) に示すように、例えば長さが５０〜６０ｍｍ程度のカール状チップ片６ａや螺旋状片６ｂである。
【００１７】
また、本体ケーシング１の入口部には、本体ケーシング１内の金属細片装填部への排気ガスの長れ込みをガイドする排気流ガイド部材７が設けられ、このガイド部材７は、金属帯板を渦巻状に巻成したものからなるもので、例えば図１の(d) に示すように、長尺状の金属帯板７ａを渦巻状に巻成して形成したものからなり、金属帯板７ａにはパンチ孔７ｂが長手方向一定ピッチで穿設されている。
【００１８】
耐熱性無機繊維からなるフィルター３としては、好ましくは、シリカ（ＳiＯ2）成分が９０％以上のファイバーによって形成された厚さ５ｍｍ程度のファイバーマットが使用され、しかしてこのファイバーマットからなるフィルター３は、図４の(a) 〜(c) に示すように、帯状のものを円筒状に丸めて一端部を窄めた状態で本体ケーシング１に被せるようになっている。
【００１９】
カバー４は、夫々多数の通気孔２…を有する周壁部４ａと底壁部４ｂとで有底円筒状に形成されたもので、その周壁部４ａの開口端部４ａｏを、本体ケーシング１の入口部外周（周壁部１ａの開口端部１ａｏ外周）側に周設されたカバー本体保持用フランジ９に嵌挿して保持し、ストッパー１０によって本体ケーシング１に固定するようになっている。カバー本体保持用フランジ９は、図２の(a) から分かるように、本体ケーシング１の周壁部１ａの開口端部１ａｏ外周に溶接によって固着されている。
【００２０】
クランプ５は、図１の(a) ，(c) 及び図２の(a) に示すように、所要長さの金属製帯板５ｏを、その両端部５ａ，５ｂどうしが重合するように円環状に拡縮可能に形成すると共に、その一端部５ａ側の外側面に長手方向に沿って一定ピッチでラック（図示省略）を刻設し、帯板５ｏの両端部５ａ，５ｂの重合部分にはその他端部５ｂに、前記ラックに噛合するピニオン５ｃを軸支したブラケット５ｄを取り付け、しかしてピニオン５ｃを一方向に回転させて、帯板５ｏの一端部５ａ側を引き込むようにすることにより、帯板５ｏを排気管８の外周面に締め付け固定するようにしたものである。
【００２１】
カバー４のストッパー１０は、図１の(a) および図３の(a) ，(b) から分かるように、本体ケーシング１の底壁部１ｂ中央に突設した帯板状のストッパー片１１を、カバー４の底壁部４ｂ中央に設けたスリット１２に挿通した状態で、カバー４を９０°回転させて、ストッパー片１１の両側縁所要部に設けた切欠溝１１ａ，１１ａを介してスリット１２をストッパー片１１と直交させた状態とすることにより、カバー４の抜け出しを阻止して、このカバー４を本体ケーシング１に対し固定するようにしたもので、図３の(a) の実線図示および同図の(b) はカバー４の抜け出しを阻止した状態を示し、この状態からカバー４を中心軸線回りに９０°回転させると、カバー４側のスリット１２が図３の(a) の仮想線図示のようにストッパー片１１の幅方向と平行に位置するため、カバー４を抜き取ることができる。
【００２２】
上記のような構成よりなる排気ガス浄化装置をトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けるには、図２の(a) に示すように、本体ケーシング１の周壁部１ａの開口端部１ａｏを排気管８の先端部に外嵌合させてクランプ５により締め付け固定した後、円筒状に丸めて一端部を窄めたフィルター３を本体ケーシング１に被せ、この後にカバー４をフィルター３の上から被せて、周壁部４ａの開口端部４ａｏを、本体ケーシング１の開口端部１ａｏに設けてあるカバー保持用フランジ９に嵌挿して保持し、ストッパー１０によって本体ケーシング１に固定すればよい。円筒状に丸めて窄めたフィルター３の一端部３ａは、本体ケーシング１の底壁部１ｂとカバー４の底壁部４ｂとの間に介在される。
【００２３】
こうしてトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けた排気ガス浄化装置Ａの作用について以下に説明すると、ディーゼルエンジンの運転によって、エンジンから排出された排気ガスは、排気管８を通って、その先端部から排気ガス浄化装置Ａの本体ケーシング１内に導入され、この本体ケーシング１内に装填されている金属細片６によって排気ガス中のカーボン粒子の一部が付着除去される。本体ケーシング１内に導入される際に、排気ガスは、その入口部にある排気流ガイド部材７を通ることによって、本体ケーシング１内への流れ込みがスムーズとなり、本体ケーシング１内の金属細片６によるカーボン粒子の付着除去作用を有効に行なわせる。
【００２４】
排気管８からの排気ガスは、上記のように本体ケーシング１内の排気流ガイド部材７及び金属細片６を通過し、更に本体ケーシング１の周壁部１ａ側及び底壁部１ｂ側の通気孔２…を通過することによって排気圧を下げ、こうして排気ガスが圧力を下げた状態で本体ケーシング１の外側にあるフィルター３を通過することにより、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター３に付着して除去される。この場合、排気管８からの排気ガスは本体ケーシング１内の金属細片６を通過することにより予めカーボン粒子が除去されているから、フィルター３でのカーボン粒子の付着除去作用をより有効に行なわせることができる。
【００２５】
フィルター３を通過してカーボン粒子を除去された清浄な排気ガスは、カバー４の周壁部４ａ及び底壁部４ｂの通気孔２…を通ってそのまま外部に放出される。
【００２６】
このフィルター３にある程度の量のカーボン粒子が付着したならば、カバー４を取り外して、新しいフィルター３と交換する。カバー４を取り外す時は、カバー４を本体ケーシング１に対し９０°回転させて引き抜けばよく、そして新しいフィルター３を図２に示すように丸めた状態で本体ケーシング１に被せた後、本体ケーシング１側のストッパー１０をカバー４側のスリット１に挿通させた状態でカバー４を嵌め込み、９０°回転させることにより、カバー４を固定させることができる。
【００２７】
フィルター３の交換時期は、ディーゼルエンジンの運転時間等により適宜に決めればよいが、フィルター３がカーボン粒子によって目詰まりを生じる前に交換する必要がある。フィルター３は、耐熱性無機繊維からなるため、使用中に本体ケーシング１の高温加熱によって燃えるようなことがなく、安全に使用できるものである。また、フィルター３がシリカ（ＳiＯ2）を主成分とする無機繊維からなるものにあっては、排気ガスの温度が仮に７００〜８００℃程度であっても、カーボン粒子を有効に付着除去することができる。
【００２８】
また、本体ケーシング１内に装填している金属細片６や排気流ガイド部材７を洗浄したり交換する場合は、クランプ５を緩めて、排気管８の先端部から本体ケーシング１を取り外せばよい。
【００２９】
この実施形態では、本体ケーシング１内に金属細片６を装填し、また本体ケーシング１内の入口部に排気流ガイド部材７を設けているが、これらは必要に応じて設ければよいものである。
【００３０】
また、この実施形態では、カバー４を、周壁部４ａと底壁部４ｂとで有底円筒状に形成し、周壁部４ａの開口端部４ａｏを、本体ケーシング１の入口部１ａｏ外周側に周設したカバー本体保持用フランジ９に嵌挿保持し、ストッパー１０によって本体ケーシング１に固定するようにしているが、カバー４の周壁部４ａの開口端部４ａｏをカバー本体保持用フランジ９に取り外し不能に固定し、例えばカバー４の底壁部４ｂを周壁部４ａに対して開閉可能に構成してもよく、その場合には周壁部４ａを開放することにより、フィルター３の交換することができる。但し、カバー４を実施形態のような構成にすれば、カバー４の構造が簡単で製作が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】(a) は本考案に係る排気ガス浄化装置をトラックのディーゼルエンジンの排気管に取り付けた状態の断面図、(b) は(a) のＸ−Ｘ線断面図、(c) は(a) のＹ−Ｙ線断面図、(d) は排気流ガイド部材を示す斜視図、(e) は金属細片を示す斜視図である。
【図２】同排気ガス浄化装置の一部断面分解図である。
【図３】(a) は同排気ガス浄化装置をカバーの先方側から見た端面図、(b) は図１の(a) のＺ−Ｚ線断面図である。
【図４】(a) 〜(c) はフィルターを帯状のものから円筒状に丸めて一端部を窄めるようにした状態を示す説明斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１            本体ケーシング
２            通気孔
３            フィルター
４            カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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