(57)【要約】【課題】触媒による排気ガスの浄化作用を高め、触媒が過度に熱せられることを防止して触媒の寿命を長くした排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気系路内に触媒を有するエンジンの排気浄化装置において、該排気浄化装置を構成する排気マニホールド３２を本体部３２ｂと蓋部３２ｃとに分割し、該排気マニホールド３２の本体部３２ｂにエンジンからの排気ガスが導入される排気入口３２ａを形成し、該排気入口３２ａから蓋部３２ｃにかけて排気ガス通路３６を形成し、該排気ガス通路３６内に触媒５ａを収納配置し、前記触媒５ａが収納される部分の排気ガス通路３６の外周部にウォータージャケット３７を形成し、該ウォータージャケット３７内の冷却水により、該排気系路の触媒５ａの上流側のみを水冷する構造とし、該触媒５ａの上流側を流れる排気ガス、及び触媒５ａの上流側部を冷却すべく構成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系路内に触媒を有するエンジンの排気浄化装置において、該排気浄化装置を構成する排気マニホールド（３２）を、本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とに分割し、該本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とは着脱可能に固着し、該本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）の分割部を、該排気マニホールド（３２）の一端部に配置し、該排気マニホールド（３２）の本体部（３２ｂ）には、エンジンからの排気ガスが導入される排気入口（３２ａ）を形成し、該排気入口（３２ａ）から蓋部（３２ｃ）にかけて排気ガス通路（３６）を形成し、該排気ガス通路（３６）内に触媒（５ａ）を収納配置し、該触媒（５ａ）は本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とに渡り配置したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気浄化装置において、前記本体部（３２ｂ）における触媒（５ａ）が収納される部分の排気ガス通路（３６）の外周部にはウォータージャケット（３７）を形成し、該ウォータージャケット（３７）内の冷却水により、該排気系路の触媒（５ａ）の上流側のみを水冷する構造とし、該触媒（５ａ）の上流側を流れる排気ガス、及び触媒（５ａ）の上流側部を冷却すべく構成したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１記載の排気浄化装置において、前記本体部（３２ｂ）のウォータージャケット（３７）が形成された部分の下方には、排気ガスの冷却により生じる凝縮水を排気ガス通路（３６）内から外部へ排出するための排水用ドレン管（３８）を設けたことを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系路内に触媒を有し、エンジンの排気を浄化するための排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、触媒を用いてエンジンの排気を浄化する排気浄化装置は知られている。このような排気浄化装置にあっては、排気系路内に触媒を有するとともに、排気ガス熱交換器を具備したものがあり、例えば、排気浄化装置内に浸入したエンジンからの排気が、触媒を通過した後に排気ガス熱交換器を通過するように構成されていた。そして、該触媒の排気ガス出口は、排気ガス熱交換器の入口に直接接続されていた。また、前記排気浄化装置においては、触媒が収納される部分の排気系路の冷却構造として、触媒の収納部分を全体的に冷却風で冷却する空冷式冷却構造と、触媒の収納部分を全体的に冷却水で冷却する水冷式冷却構造とがあった。
【特許文献１】特開平３−２６８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述のように構成した排気浄化装置においては、触媒と排気ガス熱交換器とが直接接続されていたので、触媒を取り外すときには排気ガス熱交換器をも同時に外す必要があり、該触媒の取り外しを容易に行うことができず、触媒の交換作業や排気浄化装置のメンテナンス作業に手間がかかり煩雑であった。また、触媒収納部分の排気系路を空冷式に構成したものでは、排気ガスの冷却が効率的に行われず、高温の排気ガスが触媒を通過することとなるため、触媒が熱により劣化し易く寿命が短くなっていた。さらに、触媒収納部分の排気系路を水冷式に構成したものでは、排気ガスが十分に冷却されるが、冷却により排気ガスからの凝縮水が多量に発生し、この凝集水により触媒が劣化することとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
請求項１においては、排気系路内に触媒を有するエンジンの排気浄化装置において、該排気浄化装置を構成する排気マニホールド（３２）を、本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とに分割し、該本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とは着脱可能に固着し、該本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）の分割部を、該排気マニホールド（３２）の一端部に配置し、該排気マニホールド（３２）の本体部（３２ｂ）には、エンジンからの排気ガスが導入される排気入口（３２ａ）を形成し、該排気入口（３２ａ）から蓋部（３２ｃ）にかけて排気ガス通路（３６）を形成し、該排気ガス通路（３６）内に触媒（５ａ）を収納配置し、該触媒（５ａ）は本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とに渡り配置したものである。
請求項２においては、請求項１記載の排気浄化装置において、前記本体部（３２ｂ）における触媒（５ａ）が収納される部分の排気ガス通路（３６）の外周部にはウォータージャケット（３７）を形成し、該ウォータージャケット（３７）内の冷却水により、該排気系路の触媒（５ａ）の上流側のみを水冷する構造とし、該触媒（５ａ）の上流側を流れる排気ガス、及び触媒（５ａ）の上流側部を冷却すべく構成したものである。
【０００６】
請求項３においては、請求項１記載の排気浄化装置において、前記本体部（３２ｂ）のウォータージャケット（３７）が形成された部分の下方には、排気ガスの冷却により生じる凝縮水を排気ガス通路（３６）内から外部へ排出するための排水用ドレン管（３８）を設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は以上の如く、排気系路内に触媒を有するエンジンの排気浄化装置において、該排気浄化装置を構成する排気マニホールド（３２）を、本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とに分割し、該本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とは着脱可能に固着し、該本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）の分割部を、該排気マニホールド（３２）の一端部に配置し、該排気マニホールド（３２）の本体部（３２ｂ）には、エンジンからの排気ガスが導入される排気入口（３２ａ）を形成し、該排気入口（３２ａ）から蓋部（３２ｃ）にかけて排気ガス通路（３６）を形成し、該排気ガス通路（３６）内に触媒（５ａ）を収納配置し、該触媒（５ａ）は本体部（３２ｂ）と蓋部（３２ｃ）とに渡り配置したので、触媒へ接触する排気ガスの温度を適温として、触媒による排気ガスの浄化作用を高めることができるとともに、触媒が過度に熱せられることを防止して触媒の寿命を長くすることができる。
また、余分な凝縮水の発生が抑えられ、触媒の劣化を防止して寿命を延ばすことができる。さらに、触媒の下流側に配置され本体部と着脱可能に構成される排気マニホールドの蓋部には、冷却水用の配管等が不要となって構造が簡単となるため、該蓋部の着脱が容易となる。
また、前記水冷構造部を、排気浄化装置を構成する排気マニホールドの端部に配置したので、排気マニホールドのメンテナンスや触媒の交換等の作業が簡便となる。そして、排気マニホールドの端部にて、触媒を確実に保持・保護することができる。
【０００８】
請求項２に記載の如く、請求項１記載の排気浄化装置において、前記本体部（３２ｂ）における触媒（５ａ）が収納される部分の排気ガス通路（３６）の外周部にはウォータージャケット（３７）を形成し、該ウォータージャケット（３７）内の冷却水により、該排気系路の触媒（５ａ）の上流側のみを水冷する構造とし、該触媒（５ａ）の上流側を流れる排気ガス、及び触媒（５ａ）の上流側部を冷却すべく構成したので、触媒へ接触する排気ガスの温度を適温として、触媒による排気ガスの浄化作用を高めることができるとともに、触媒が過度に熱せられることを防止して触媒の寿命を長くすることができる。
また、余分な凝縮水の発生が抑えられ、触媒の劣化を防止して寿命を延ばすことができる。さらに、触媒の下流側に配置され本体部と着脱可能に構成される排気マニホールドの蓋部には、冷却水用の配管等が不要となって構造が簡単となるため、該蓋部の着脱が容易となる。
また、前記水冷構造部を、排気浄化装置を構成する排気マニホールドの端部に配置したので、排気マニホールドのメンテナンスや触媒の交換等の作業が簡便となる。そして、排気マニホールドの端部にて、触媒を確実に保持・保護することができる。
【０００９】
請求項３に記載の如く、請求項１記載の排気浄化装置において、前記本体部（３２ｂ）のウォータージャケット（３７）が形成された部分の下方には、排気ガスの冷却により生じる凝縮水を排気ガス通路（３６）内から外部へ排出するための排水用ドレン管（３８）を設けたので、触媒の上流側で排気ガスからの凝集水を外部へ排出除去することができ、触媒の凝集水による劣化を防止することができる。
さらに、凝縮水排出部は冷却水により冷却されて低温に保持されるので、該凝縮水排出部へ接続する排水パイプに、ゴムや樹脂等の耐熱温度が低い材質を用いることができ、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は排気浄化装置を示す側面断面図、図２は同じく正面図、図３は排気マニホールドから触媒を取り外して代わりに配管を接続した状態の排気浄化装置を示す側面断面図、図４は触媒を収納した排気マニホールドを示す側面断面図、図５は同じく平面図、図６は同じく正面断面図である。
【００１１】
排気浄化装置の構成について説明する。図１、図２に示すように、排気浄化装置１は、排気マニホールド２、排気ガス熱交換器３、及び触媒ユニット５等により構成されており、該排気浄化装置１における排気マニホールド２の排気入口２ａが、エンジンＥの排気マニホールドＥａに直接固着されている。
【００１２】
排気マニホールド２の排気出口２ｂには、触媒５ａを収納する触媒ユニット５の排気入口５ｂが接続され、該触媒ユニット５の排気出口５ｃは、排気マニホールド２内を貫通する排気ガス通路１１の一端に接続されている。そして、触媒ユニット５は、該排気入口５ｂ及び排気出口５ｃを排気マニホールド２に接続することで、該排気マニホールド２へ着脱可能に取り付けられている。
【００１３】
また、排気ガス熱交換器３の排気入口３ａは、配管１２により前記排気ガス通路１１の他端と接続されており、該排気ガス熱交換器３は、配管１２により排気マニホールド２と接続すること、及び、取付部１３を排気マニホールド２に固定することにより、該排気マニホールド２に固着されている。
【００１４】
排気ガス熱交換器３は略円筒形状に形成されており、該排気ガス熱交換器３内部には、排気ガス通路１５が形成されるとともに、該排気ガス通路１５の略中心部及び外周部に冷却水通路１６が形成されている。該冷却水通路１６の冷却水出口１６ｂは、排気マニホールド２に形成されるウォータージャケット１７の冷却水入口１７ａと、配管やフレキシブルホース等で接続されている。該冷却水通路１６には冷却水入口１６ａから冷却水が導入され、冷却水は冷却水通路１６内を通過した後に、排気マニホールド２のウォータージャケット１７内に流入する。
【００１５】
そして、排気浄化装置１においては、エンジンＥからの排気ガスが排気入口２ａを通じて排気マニホールド２内に導入され、ウォータージャケット１７内の冷却水により冷却される。排気マニホールド２内の排気ガスは触媒ユニット５に案内され、該触媒ユニット５内の触媒５ａを通過した後に、前記排気ガス通路１１及び配管１２を介して、排気ガス熱交換器３の排気ガス通路１５内に導入される。排気ガス通路１５に導入された排気ガスは、排気ガス通路１５を通過しながら冷却水通路１６内の冷却水により冷却され、その後排気出口３ｂから排出される。
【００１６】
この場合、排気マニホールド２のウォータージャケット１７内の冷却水は、排気ガス熱交換器３で排気ガスの熱量を吸収した後に導入されるため、排気マニホールド２内の排気ガスが急速に冷却されることはない。従って、エンジンＥからの排気ガスが、比較的高温状態で触媒５ａに接触することができ、排気ガス中に含まれる有害物質の除去率を高めて、排気ガスの浄化効率を高くすることが可能となっている。一方、触媒５ａに接触して浄化された排気ガスは、排気ガス熱交換器３内にて冷却水通路１６内の冷却水により充分に冷却された後に排出される。
【００１７】
以上の如く構成された排気浄化装置１においては、エンジンＥに排気マニホールド２を固着することで該排気浄化装置１をエンジンＥに取りつけ、該排気マニホールド２に排気ガス熱交換器３を固着し、該排気マニホールド２に触媒５ａを収納する触媒ユニット５を着脱可能に取り付けているので、触媒５ａの交換時や触媒ユニット５のメンテナンス時等に、排気ガス熱交換器３とは関係なしに、触媒ユニット５のみを単独で容易に着脱することが可能となる。従って、図３に示すように、前記触媒ユニット５を取り外し、代わりに配管１９を排気マニホールド２を装着して、排気浄化装置１を触媒無しの仕様に変更することも容易にできる。
【００１８】
また、排気ガス熱交換器３の排気マニホールド２への固着部の一部を、排気ガスが通過する配管１２にて構成したので、該配管１２が排気ガスの通路と排気ガス熱交換器３の排気マニホールド２への取付部材とを兼ねることとなり、該排気ガス熱交換器３の配管構造及び取付構造を簡素化することができる。
【００１９】
さらに、排気マニホールド２の排気ガス出口２ｂに、前記触媒ユニット５の排気ガス入口５ｂを接続し、該触媒ユニット５の排気ガス出口５ｃを、排気マニホールド２に形成した排気ガス通路１１を介して、排気ガス熱交換器３の排気ガス通路１５と連通させたので、排気マニホールド２に取り付けられる触媒ユニット５と排気ガス熱交換器３との間の排気ガス配管をシンプルな構成にすることが可能となる。
【００２０】
また、前記触媒５ａは排気マニホールド内に収納するように構成することもできる。
即ち、本発明の実施例である図４乃至図６においては、排気マニホールド３２内に触媒５ａを収納している。排気マニホールド３２は、本体部３２ｂと蓋部３２ｃとに分割され、該本体部３２ｂと蓋部３２ｃとは着脱可能に固着されている。該本体部３２ｂと蓋部３２ｃとの分割部は排気マニホールド３２の一端部に配置されている。
【００２１】
排気マニホールド３２の本体部３２ｂには、エンジンＥからの排気ガスが導入される排気入口３２ａが形成されており、該排気入口３２ａから蓋部３２ｃへかけて排気ガス通路３６が形成されている。該排気ガス通路３６内には触媒５ａが収納され、該触媒５ａは本体部３２ｂと蓋部３２ｃとに渡って配置されている。
【００２２】
また、本体部３２ｂにおける、触媒５ａが収納される部分の排気ガス通路３６の外周部にはウォータージャケット３７が形成されており、該ウォータージャケット３７内の冷却水により、触媒５ａの上流側（排気入口３２ａ側）を流れる排気ガス、及び触媒５ａの上流側部を冷却するようにしている。蓋部３２ｃの排気ガス通路３６の外周部にはウォータージャケットは形成されておらず、排気ガス通路３６を流れる排気ガス及び触媒５ａは、本体部３２ｂ側の部分のみ、即ち上流側の部分のみが冷却水によって冷却されることとなる。
【００２３】
この場合、ウォータージャケット３７に供給される冷却水は、前記排気ガス熱交換器３で排気ガスの熱量を吸収した後に供給されるため、排気ガス通路３６内の排気ガスが急速に冷却されることはなく、触媒の作用が高くなる適度な温度に冷却される。また、触媒５ａも過度に熱せられないように冷却されるので、寿命を長くすることができる。
【００２４】
尚、排気入口３２ａから排気マニホールド３２の排気ガス通路３６内へ導入された排気ガスは、ウォータージャケット３７内の冷却水により冷却され、触媒５ａを通過して浄化された後に、前記排気ガス熱交換器３の排気ガス通路１５と接続される接続部３２ｄを通じて、該排気ガス通路１５へ導入される。また、触媒５ａにはフランジ３９を設けて、該触媒５ａが冷却され易いような構造とすることで、触媒５ａの冷却を効率良く行うことが可能となる。
【００２５】
また、本体部３２ｂにおける、ウォータージャケット３７が形成される部分の下方には、排気ガスの冷却により生じる凝縮水を排気ガス通路３６内から外部へ排出するための排水用ドレン管３８が設けられている。この排水用ドレン管３８により本体部３２ｂ内で発生した凝縮水を外部に排出することで、触媒５ａの劣化を防止することができる。
【００２６】
また、蓋部３２ｃ側の排気ガス通路３６にはウォータージャケットは形成されておらず空冷式に構成されているため、該蓋部３２ｃ側の排気ガス通路３６内の排気ガスはさほど冷却されず、余分な凝縮水の発生が抑えられている。そして、排水用ドレン管３８より排出されなかった凝縮水は、蓋部３２ｃの壁面に触れること等によって該蓋部３２ｃ内で蒸発するため、排水用ドレン管３８から完全に凝縮水を排出できなかったとしても、触媒５ａの凝縮水による劣化を防止することができる。
【００２７】
また、排水用ドレン管３８はウォータージャケット３７形成部分に設けられているので、該排水用ドレン管３８を冷却水により冷却して、排気ガス温度よりもかなり低温に保持することができる。これにより、排水用ドレン管３８へ接続する排水パイプに、ゴムや樹脂等の耐熱温度が低い材質を用いることができ、低コスト化を図ることができる。尚、排気ガス通路３６内の凝縮水は、例えば、排水用ドレン管３８から、排水パイプ及び該排水パイプに接続される排気サイレンサを通じて外部へ排出されるように構成している。
【００２８】
以上の如く、触媒５ａを収納する排気マニホールド３２を、排気系路である排気ガス通路３６における触媒５ａの上流側のみが水冷構造となるように構成することで、触媒５ａへ接触する排気ガスの温度を適温として、触媒５ａによる排気ガスの浄化作用を高めることができるとともに、触媒５ａが過度に熱せられることを防止して触媒５ａの寿命を長くすることができる。また、余分な凝縮水の発生が抑えられ、触媒５ａの劣化を防止して寿命を延ばすことができる。さらに、排気マニホールド３２の蓋部３２ｃには冷却水用の配管等が不要となって構造が簡単となるため、触媒５ａの下流側に位置する該蓋部３２ｃの着脱が容易となる。
【００２９】
また、ウォータージャケット３７にて構成される前記水冷構造部を、本体部３２ｂと蓋部３２ｃとの分割部である排気マニホールド３２の端部に配置しているので、排気マニホールド３２のメンテナンスや触媒５ａの交換等の作業が簡便となる。そして、排気マニホールド３２の端部にて、触媒５ａを確実に保持・保護することができる。さらに、ウォータージャケット３７への冷却水の供給元である、排気ガス熱交換器３における冷却水通路１６の冷却水出口１６ｂが排気ガス熱交換器３の端部に位置しているため、該排気ガス熱交換器３を排気マニホールド３２に取り付けた際に、該冷却水出口１６ｂとウォータージャケット３７の冷却水入口とを接続する水配管を短くすることができ、さらには、水配管を不要とすることも可能である。
【００３０】
また、前記水冷構造部を構成するウォータージャケット３７の下方に、排気ガス通路３６内の凝縮水を外部へ排出するための凝縮水排出部として排水用ドレン管３８を設けたので、触媒５ａの上流側で排気ガスからの凝集水を外部へ排出除去することができ、触媒５ａの凝集水による劣化を防止することができる。さらに、排水用ドレン管３８は冷却水により冷却されて低温に保持されるので、該排水用ドレン管３８へ接続する排水パイプに、ゴムや樹脂等の耐熱温度が低い材質を用いることができ、低コスト化を図ることができる。
【００３１】
以上の如く、エンジン本体に該排気浄化装置の排気マニホールドを固着し、該排気マニホールドに排気ガス熱交換器を固着し、該排気マニホールドに触媒を着脱可能に取り付けたので、触媒の交換やメンテナンス時等に、排気ガス熱交換器とは関係なしに、触媒ユニットのみを単独で容易に着脱することが可能となる。これにより、触媒を取り外して代わりに配管を排気マニホールドを装着し、排気浄化装置を触媒無しの仕様に変更することが容易にできることとなる。
【００３２】
また、前記排気ガス熱交換器の排気マニホールドへの固着部の一部を、排気ガスが通過する配管にて構成したので、該配管が排気ガスの通路と排気ガス熱交換器の排気マニホールドへの取付部材とを兼ねることとなり、該排気ガス熱交換器の配管構造及び取付構造を簡素化することができる。
【００３３】
また、前記排気マニホールドの排気ガス出口に、前記触媒の排気ガス入口を接続し、該触媒の排気ガス出口を、排気マニホールドに形成した排気ガス通路を介して、前記排気ガス熱交換器と連通させたので、排気マニホールドに取り付けられる触媒と排気ガス熱交換器との間の排気ガス配管をシンプルな構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】排気浄化装置を示す側面断面図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】排気マニホールドから触媒を取り外して代わりに配管を接続した状態の排気浄化装置を示す側面断面図である。
【図４】触媒を収納した排気マニホールドを示す側面断面図である。
【図５】同じく平面図である。
【図６】同じく正面断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  排気浄化装置
２  排気マニホールド
２ａ  排気入口
３  排気ガス熱交換器
５  触媒ユニット
５ａ  触媒
５ｂ  排気ガス入口
５ｃ  排気ガス出口
１１  排気ガス通路
１２  配管
３２  排気マニホールド
３２ｂ  本体部
３２ｃ  蓋部
３６  排気ガス通路
３７  ウォータージャケット
３８  排水用ドレン管
【図１】
2008196498.tif 000003
【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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