(57)【要約】【課題】単一のフィルタによる排気浄化をスムーズに行って構造の簡単化、コスト低減及び占有スペースの削減を実現でき、逆洗エアの吹き込み力を確保して逆洗効果を向上でき、フィルタの熱負荷を低減できる、背圧上昇を避けたい内燃機関に好適な排気浄化装置を提供する。【解決手段】粒子状物質の捕集時には高圧エア噴射装置１７１を不作動とし、送風機１６０を作動させて内燃機関の排気通路２００から出る排気を開放部１３１から入る周辺の外気と共に吸入部１３０から本体ケース１１０の汚染側空間１１１ａへ吸引し、フィルタ１２０で粒子状物質を捕集し、浄化された排気を本体ケースの清浄側空間１１１ｂ、清浄側通路１５０を通して外部に排出し、逆洗時には送風機を作動させたままでバイパス弁１８２を開いて清浄側空間の負圧を緩和し、高圧エア噴射装置を作動させてフィルタの逆洗を行うようにした内燃機関の排気浄化装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路から出る排気を周辺の外気と共に吸引し、排気に含まれる粒子状物質を捕集し、浄化した排気を排出する内燃機関の排気浄化装置であって、
内部に捕集用空間が設けられた本体ケースと、
この本体ケースに、上記捕集用空間を汚染側空間と清浄側空間とに仕切るように設けられ、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
上記本体ケースに、汚染側空間に連通するように設けられ、周辺の外気に連通する開放部が設けられた吸入部と、
上記本体ケースに、清浄側空間に連通するように設けられた排出部と、
この排出部に連通する清浄側通路と、
この清浄側通路に設けられた送風機と、
上記本体ケースに、清浄側空間に臨んで設けられ、フィルタに向かって高圧エアを噴射する高圧エア噴射装置と、
上記清浄側通路における送風機よりも本体ケースに近い部位に連通するバイパス通路と、
このバイパス通路に設けられた常閉のバイパス弁とを備え、
粒子状物質の捕集時には高圧エア噴射装置を不作動とし、送風機を作動させて内燃機関の排気通路から出る排気を開放部から入る周辺の外気と共に吸入部から本体ケースの汚染側空間へ吸引し、フィルタで粒子状物質を捕集し、浄化された排気を本体ケースの清浄側空間、清浄側通路を通して外部に排出し、逆洗時には送風機を作動させたままでバイパス弁を開いて清浄側空間の負圧を緩和し、高圧エア噴射装置を作動させてフィルタの逆洗を行うように構成した内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
吸入部の入口が外部に向かって漏斗状に広がっており、この入口と内燃機関の排気通路の末端部との間を離間させて配置することにより、排気通路の末端部と吸入部の入口との間に開放部が設けられる請求項１の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
吸入部の入口が内燃機関の排気通路に接続できるように構成され、
吸入部における入口よりも本体ケースに近い部位に、一端が外気に連通する空気導入通路の他端を接続し、この空気導入通路により開放部を構成した請求項１の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
所定の容積を有して空気導入通路に連通するバッファタンクが設けられた請求項３の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
フィルタが、襞折りされた濾材をほぼ円筒状に一巻きしてなる濾過部を備えたプリーツフィルタである請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
フィルタ又はその支持部材に、これに振動を与える加振装置を設けた請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気から粒子状物質を捕集し、浄化した排気を排出する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気に含まれる黒煙又はその他の粒子状物質を捕集する排気浄化装置として、排気通路に、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタを設けたものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。このような排気浄化装置では、フィルタが目詰まりすると、フィルタの排気下流側からの逆洗エアの吹込みによってフィルタの捕集物質を払い落してフィルタを再生することが行われる。その場合、フィルタを二個並列に設け、片方のフィルタを粒子状物質の捕集に使用し、そのフィルタが目詰まりしたら排気を他方のフィルタに切り換え、その間に目詰まりしたフィルタを再生させるようにしている。
【０００３】
特許文献３は、排ガス浄化設備の一つとして、高温の含塵ガスをバグフィルタ式集塵機に供給してその粉塵を捕集し、さらに上記バグフィルタに付着した粉塵を逆洗エアの吹込みによって払い落とすようにした排気ガス浄化装置を開示している。特許文献４は、プリーツの内外の折り目がそれぞれ周方向にそって並ぶように全体として筒状に形成されているプリーツフィルタを備えたフィルタ装置を開示している。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１８５６１１号公報
【特許文献２】特開平１０−１３１７４０号公報
【特許文献３】特開２００６−２９７２６５号公報
【特許文献４】特開２００５−１９３１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１又は特許文献２の排気浄化装置のように排気通路にフィルタを設け、排気をその圧力によりフィルタに通すようにすると、排気通路の背圧が高くなる。しかし、例えば発電用内燃機関などのように許容背圧が低く設定される内燃機関では、排気通路に排気浄化装置を設けることによって生じる背圧の上昇を抑えたいという要請がある。また、例えばテストベンチに内燃機関を持ち込んで性能試験を行うときには、排気通路に排気浄化装置を接続することによって生じる背圧上昇がエンジン性能に影響を及ぼさないようにしたいという要請がある。
【０００６】
そこで、特許文献３のようにフィルタの排気下流側に送風機を設け、この送風機によりフィルタを介して排気を吸引し、これによって排気をフィルタに通過させることが考えられる。このようにすれば、排気通路の背圧が高くならず、背圧上昇を避けたい内燃機関の排気浄化に好適である。
【０００７】
しかし、フィルタの排気下流側で送風機を用いて排気を吸引しているときに、同じくフィルタの排気下流側からフィルタに向かって逆洗エアの吹き込みを行うと、送風機により実現された負圧の雰囲気のなかに逆洗エアの吹き込みが行われるので、逆洗の効果が低下し、排気浄化装置が正常に機能しにくい。特に比重の小さい物質がフィルタに捕集されているときには、この傾向が強い。その場合、特許文献１又は特許文献２のようにフィルタを二個並列に設け、これを切り換え使用することが考えられる。すなわち、片方のフィルタを粒子状物質の捕集に使用し、そのフィルタが目詰まりしたら排気を他方のフィルタに切り換え、その間に目詰まりしたフィルタの側で送風機を停め、逆洗エアの吹き込みを行ってフィルタを再生させるというものである。しかし、そのようにすると、フィルタ及び通路が二系統必要になるので、構造が複雑になり、コスト的に高くつくし、占有スペースが大きくなるという問題を招く。
【０００８】
また、フィルタの材質によっては排気による熱負荷でフィルタの耐久性が損なわれるおそれがある。特に特許文献３のようなバグフィルタや特許文献４のようなプリーツフィルタを用いた場合、そのことが大きな問題になる。
【０００９】
本発明はこのような点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、フィルタの排気下流側に設けた送風機により内燃機関の排気を周辺の外気と共に吸引して排気の粒子状物質をフィルタで捕集し、逆洗エアの吹き込み時には送風機の吸入側を外部に開放して負圧を緩和することにより、単一のフィルタによる排気浄化をスムーズに行って構造の簡単化、コスト低減および占有スペースの削減を実現でき、逆洗エアの吹き込み力を確保して逆洗効果を向上でき、フィルタの熱負荷を低減できる、背圧上昇を避けたい内燃機関に好適な排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路から出る排気を周辺の外気と共に吸引し、排気に含まれる粒子状物質を捕集し、浄化した排気を排出する内燃機関の排気浄化装置である。この内燃機関の排気浄化装置は、内部に捕集用空間が設けられた本体ケースと、この本体ケースに、上記捕集用空間を汚染側空間と清浄側空間とに仕切るように設けられ、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、上記本体ケースに、汚染側空間に連通するように設けられ、周辺の外気に連通する開放部が設けられた吸入部と、上記本体ケースに、清浄側空間に連通するように設けられた排出部と、この排出部に連通する清浄側通路と、この清浄側通路に設けられた送風機と、上記本体ケースに、清浄側空間に臨んで設けられ、フィルタに向かって高圧エアを噴射する高圧エア噴射装置と、上記清浄側通路における送風機よりも本体ケースに近い部位に連通するバイパス通路と、このバイパス通路に設けられた常閉のバイパス弁とを備え、粒子状物質の捕集時には高圧エア噴射装置を不作動とし、送風機を作動させて内燃機関の排気通路から出る排気を開放部から入る周辺の外気と共に吸入部から本体ケースの汚染側空間へ吸引し、フィルタで粒子状物質を捕集し、浄化された排気を本体ケースの清浄側空間、清浄側通路を通して外部に排出し、逆洗時には送風機を作動させたままでバイパス弁を開いて清浄側空間の負圧を緩和し、高圧エア噴射装置を作動させてフィルタの逆洗を行うように構成している。
【００１１】
浄化運転を行って粒子状物質を捕集するときには、高圧エア噴射装置が不作動となり、送風機が作動して内燃機関の排気通路から出る排気が開放部から入る周辺の外気と共に吸入部から本体ケースの汚染側空間へ吸引され、フィルタで粒子状物質が捕集され、浄化された排気が本体ケースの清浄側空間、清浄側通路を通って外部に排出される。一方、逆洗運転を行ってフィルタを逆洗するときには、送風機が作動したままでバイパス弁が開いて清浄側空間の負圧が緩和されるので、高圧エア噴射装置が作動すると、逆洗エアの吹き込み力が確保され、フィルタの逆洗が強力に行われる。
【００１２】
その場合、送風機により排気を吸引するので、内燃機関の排気通路の背圧上昇が避けられる。また、単一のフィルタによって排気浄化が行われるので、排気浄化装置の構造の簡単化、コスト低減および占有スペースの削減が実現される。また、送風機の停止、再起動を行うものではないので、応答性に優れており、浄化運転、逆洗運転の切り換えがスムーズに行われる。逆洗運転を行うと清浄側空間の負圧が緩和されることから排気吸入量が減るが、吸入部に周辺の外気に連通する開放部が設けられているので、排気が本体ケースに入りきらないときには排気が開放部から外部へ出る。そのため、排気通路の背圧が高くなったり、本体ケースの内圧が高くなることはない。さらに、排気通路から出る排気を周辺の外気と共に吸引するので、外気の希釈によって排気温度が低くなることから、フィルタの熱負荷が低減される。
【００１３】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、吸入部の入口が外部に向かって漏斗状に広がっており、この入口と内燃機関の排気通路の末端部との間を離間させて配置することにより、排気通路の末端部と吸入部の入口との間に開放部が設けられるようにしてもよい。
【００１４】
このようにすれば、排気浄化装置の吸入部を排気通路に直接接続しなくてもよいので、浄化対象となる内燃機関を選ばず、排気浄化装置の設置作業が比較的簡単である。
【００１５】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、吸入部の入口が内燃機関の排気通路に接続できるように構成され、吸入部における入口よりも本体ケースに近い部位に、一端が外気に連通する空気導入通路の他端が接続され、この空気導入通路により開放部が構成されてもよい。
【００１６】
このようにすれば、空気導入通路の一端の位置を適宜にレイアウトできるので、外気の取り入れ先、溢れる排気の排出先を決める自由度が高くなる。
【００１７】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、所定の容積を有して空気導入通路に連通するバッファタンクが設けられてもよい。
【００１８】
このようにすれば、逆洗時に本体ケースに入りきらない排気がバッファタンクに溜まるので、排気が開放部から外部へ溢れることが防止される。
【００１９】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、フィルタが、襞折りされた濾材をほぼ円筒状に一巻きしてなる濾過部を備えたプリーツフィルタであってよい。
【００２０】
このようにすれば、セラミックフィルタなどに較べて安価なプリーツフィルタを用いることで排気浄化装置のコスト低減が実現する。また、プリーツフィルタはセラミックフィルタなどに較べて耐熱性に乏しいので、外気の希釈によるフィルタ熱負荷低減によって導かれるフィルタ耐久性向上という効果が顕著に現れる。
【００２１】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、フィルタ又はその支持部材に、これに振動を与える加振装置を設けてもよい。
【００２２】
このようにすれば、振動によってフィルタに付着した捕集物質がふるい落とされる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、フィルタの排気下流側に設けた送風機により内燃機関の排気を周辺の外気と共に吸引して排気の粒子状物質をフィルタで捕集し、逆洗エアの吹き込み時には送風機の吸入側を外部に開放して負圧を緩和するようにしたので、単一のフィルタによる排気浄化をスムーズに行って構造の簡単化、コスト低減および占有スペースの削減を実現でき、逆洗エアの吹き込み力を確保して逆洗効果を向上でき、フィルタの熱負荷を低減でき、背圧上昇を避けたい内燃機関に好適な排気浄化装置を提供することができた。
【００２４】
吸入部の入口を外部に向かって漏斗状に広げ、この入口と内燃機関の排気通路の末端部との間を離間させて配置することにより、排気通路の末端部と吸入部の入口との間に開放部が設けられるときには、排気浄化装置の吸入部を排気通路に直接接続しなくてもよいので、浄化対象となる内燃機関を選ばず、排気浄化装置の設置作業が比較的簡単である。
【００２５】
吸入部の入口を内燃機関の排気通路に接続できるように構成し、吸入部における入口よりも本体ケースに近い部位に、一端が外気に連通する空気導入通路の他端を接続し、この空気導入通路により開放部を構成したときには、空気導入通路の一端の位置を適宜にレイアウトできるので、外気の取り入れ先、溢れる排気の排出先を決める自由度が高くなる。
【００２６】
空気導入通路に連通するバッファタンクを設けたときには、逆洗時に排気が開放部から外部へ溢れることを防止できる。
【００２７】
フィルタを、襞折りされた濾材をほぼ円筒状に一巻きしてなる濾過部を備えたプリーツフィルタとしたときには、排気浄化装置のコスト低減を実現でき、また外気の希釈によるフィルタ熱負荷低減によって導かれるフィルタ耐久性向上という効果が顕著に現れる。
【００２８】
フィルタ又はその支持部材に、これに振動を与える加振装置を設けたときには、振動によってフィルタに付着した捕集物質を効果的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は第１実施形態の内燃機関の排気浄化装置１００を示す。この排気浄化装置１００により排気浄化を行う内燃機関はシリンダ内に燃料が噴射される内燃機関であり、公知のディーゼル機関である。内燃機関は、シリンダと、このシリンダに摺動可能に嵌挿されたピストンと、シリンダに連通してシリンダに吸気を供給する吸気通路と、シリンダに連通してシリンダから排出される排気を通す排気通路２００とを備えている（排気通路以外は図示を省略）。吸気通路は、例えばエアクリーナ、吸気管、吸気マニフォールドなどの部材の内部通路により一連に構成されており、エアクリーナから導入された吸気が吸気管を通り、吸気マニフォールドからシリンダに吸気が導入される。排気通路２００は、例えば排気マニフォールド、排気管などの部材の内部通路により一連に構成されており、シリンダからの排気が排気マニフォールドへ導出され、排気管を通って大気に放出される。吸気通路及び排気通路の構成はこれに限定されるものではない。この実施形態の内燃機関は、自然吸気の内燃機関であるが、本発明の対象とする内燃機関には、公知の排気ターボ過給器を備えた内燃機関が含まれる。また、本発明の対象とする内燃機関には、ガソリンを燃料としてシリンダ内に燃料が噴射される内燃機関も含まれるし、さらに公知のガソリン機関も含まれる。この実施形態の内燃機関は発電装置駆動用の内燃機関であって敷地に定着されている。しかし、本発明の対象とする内燃機関は、自動車又はその他の輸送用機器に搭載した内燃機関であってもよいし、例えば発電装置駆動用の内燃機関以外であっても敷地に定着した内燃機関であってもよく、用途は限定されない。実施形態の対象となる内燃機関の燃焼方式又はその他の形態により本発明が対象とする内燃機関の形態が限定されるものではない。
【００３０】
この排気浄化装置１００は、内燃機関の排気通路２００から出る排気を周辺の外気と共に吸引し、排気に含まれる粒子状物質を捕集し、浄化した排気を排出するものである。この排気浄化装置１００は本体ケース１１０を備えており、この本体ケース１１０の内部には捕集用空間１１１が設けられている。この本体ケース１１０の内部には、排気に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ１２０が設けられている。このフィルタ１２０は、上記捕集用空間１１１を汚染側空間１１１ａと清浄側空間１１１ｂとに仕切るように設けられている。
【００３１】
図４及び図５に示すように、このフィルタ１２０は、襞折りされた濾材をほぼ円筒状に一巻きしてなる濾過部１２１を備えたプリーツフィルタである。濾材は、ポリエステル及びＰＰＳによりほぼ薄板状に形成されているが、濾過機能を有すれば、これ以外の材料、形状であってもよい。耐熱性ではセラミックフィルタの方が勝っている。襞折りは、図５に示すように、濾材に山折り、谷折りを連続して行い、Ｗ字が連なったように形成することである。濾過部１２１は、襞折りされた濾材をほぼ円筒状に一巻きすることで、プリーツの内外の折り目がそれぞれ周方向にそって並び、図５に示すように折り目の方向にみるとほぼ星形に形成されており、内側に両端の開口部に連通する連通部１２１ａが形成されている。図４及び図５に示すように、濾過部１２１の一方の開口部には、中央付近にほぼ連通部１２１ａの開口に対応した形状の開口を有し且つ濾過部１２１の外径にほぼ等しい直径を有する中抜き円盤１２４が濾材に接触するように設けられ、他方の開口部には、濾過部１２１の外径にほぼ等しい直径を有する円盤１２５が濾材に接触するように設けられてこの開口部を塞いでいる。本体ケース１１０の内部には、フィルタ１２０と共に捕集用空間１１１を汚染側空間１１１ａと清浄側空間１１１ｂとに仕切る仕切り板１１２が設けられ、この仕切り板１１２にほぼ上記連通部１２１ａの開口に対応した形状の開口が設けられている。そして、フィルタ１２０は、中抜き円盤１２４の開口を仕切り板１１２の開口に合わせるようにして汚染側空間側に配置されている。１２２は、仕切り板１１２と共にフィルタ１２０を挟持して支持する支持部材である。よって、汚染側空間１１１ａにある排気が濾過部１２１を通過して連通部１２１ａから清浄側空間１１１ｂへ流れていくと、この間に濾過部１２１により排気から粒子状物質を捕集するようになっている。プリーツフィルタは他の公知のものの構成でもよく、この実施形態によって構成が限定されるものではない。この支持部材１２２には、この支持部材１２２に振動を与える公知の加振装置１２３が設けられている。加振装置１２３は、例えば公知のエアー駆動のピストンバイブレータなどであるが、他の作動原理で振動を発生するものであってもよい。加振装置は、フィルタ１２０又はそれに接触する部材に設けるようにしてもよい。
【００３２】
上記本体ケース１１０には、汚染側空間１１１ａに連通するように吸入部１３０が設けられている。この吸入部１３０は、本体ケース１１０における汚染側空間１１１ａに対応する部位に接続され、外部へ延びて内部に排気を通す通路が形成された管又は管状部材により設けているが、これに代えて開口により設けてもよい。そして、吸入部１３０には、周辺の外気に連通する開放部１３１が設けられている。この実施形態では、吸入部１３０の入口１３２が外部に向かって漏斗状に広がっており、この入口１３２と内燃機関の排気通路２００の末端部との間を離間させて配置することにより、排気通路２００の末端部と吸入部１３０の入口１３２との間に開放部１３１が設けられるようにしている。
【００３３】
上記本体ケース１１０には、清浄側空間１１１ｂに連通するように排出部１４０が設けられている。この排出部１４０は、本体ケース１１０における清浄側空間１１１ｂに対応する部位に開口する開口により設けているが、これに代えて、この部位に接続され、外部へ延びて内部に排気を通す通路が形成された管又は管状部材により設けてもよい。この排出部１４０には清浄側通路１５０が連通している。この清浄側通路１５０は、排出部１４０に接続されて外部へ延びる管又は管状部材の内部通路により設けられている。この清浄側通路１５０の中途部には公知の送風機１６０が設けられている。送風機１６０の圧力比は、一般の送風機の範疇に入るものであるが、ポンプの範疇に入るものであっても本発明に適用することができる。一つの実施例を挙げると、例えば最大吐出圧力が約６ｋＰａの送風機の回転数を制御して、フィルタ前後の差圧が約２ないし３ｋＰａになる範囲で使用する。この場合、圧力比は約１．０３になる。また、本体ケース１１０には高圧エア噴射装置１７１が設けられている。この高圧エア噴射装置１７１は、清浄側空間１１１ｂに臨んで設けられ、フィルタ１２０に向かって高圧エアを噴射する機能を発揮する。この実施形態では高圧エア噴射装置１７１のノズル部がフィルタ１２０の連通部１２１ａの開口に向かって配置され、ノズル部からの高圧エアを連通部１２１ａに向かって噴出するようになっている。しかし、ノズル部の配置はこれに限定されない。高圧エア噴射装置１７１にはコンプレッサ１７３から一旦エアタンク１７２に送られた高圧エアが供給されているが、この構成によって本発明の高圧エア噴射装置の解釈が限定されるものではない。
【００３４】
そして、上記清浄側通路１５０における送風機１６０よりも本体ケース１１０に近い部位にバイパス通路１８１が連通している。このバイパス通路１８１は、清浄側通路１５０における送風機１６０よりも本体ケース１１０に近い部位に一端が接続し且つ他端が外部へ延びて開放された管又は管状部材により設けられている。この部位に開口を設けるだけでバイパス通路を設けてもよい。そして、このバイパス通路１８１には公知の弁よりなる常閉のバイパス弁１８２が設けられている。このバイパス弁１８２は、通常は閉じているが、電気信号を受けると開く。バイパス弁は常閉の弁であればよく、その作動原理、構造を限定するものではない。また、清浄側通路にバイパス通路を複数本連通させ、それぞれにバイパス弁を設けてもよい。
【００３５】
そして、粒子状物質の捕集時には高圧エア噴射装置１７１を不作動とし、送風機１６０を作動させて内燃機関の排気通路２００から出る排気を開放部１３１から入る周辺の外気と共に吸入部１３０から本体ケース１１０の汚染側空間１１１ａへ吸引し、フィルタ１２０で粒子状物質を捕集し、浄化された排気を本体ケース１１０の清浄側空間１１１ｂ、清浄側通路１５０を通して外部に排出し、逆洗時には送風機１６０を作動させたままでバイパス弁１８２を開き、周辺の外気をバイパス通路１８１を介して清浄側空間１１１ｂに導入し、これによって清浄側空間１１１ｂの負圧を緩和し、高圧エア噴射装置１７１を作動させてフィルタ１２０の逆洗を行うように構成している。この実施形態の場合、これらの作動を制御装置１９０により制御する。この制御装置１９０は高圧エア噴射装置１７１と、バイパス弁１８２と、加振装置１２３に電気的に接続されており、これらに電気信号を送り、各装置の作動を制御するようになっている。制御装置１９０は電気回路を有しており、そのタイマー機能により、排気浄化装置１００の作動開始から設定時間が経過するとバイパス弁１８２に開信号を送ってバイパス弁１８２を開き、高圧エア噴射装置１７１に噴射作動信号を送ってそのノズル部から高圧エアを連通部１２１ａに向かって所定時間又は所定量だけ噴出させ、バイパス弁１８２への開信号の送信をとめて浄化運転に戻るように制御する。また、排気浄化装置１００の作動開始から先の設定時間と同じ設定時間か又は別の設定時間が経過すると加振装置１２３に作動信号を送って振動を発生させる。図５にピッチの密な斜線で示したように、浄化運転によりフィルタ１２０の外表面に捕集物質Ｔが付着するが、加振装置１２３が振動を発生すると、濾過部１２１が振動することにより、フィルタ１２０の外表面に付着した捕集物質Ｔが谷折りされた濾材から剥がれ落ちて円盤１２５の上に溜まる。図４に斜線で示したものが溜まった捕集物質Ｔであり、図５ではピッチの粗い斜線により濾過部１２１の特定の谷折り部から円盤１２５上に落ちて溜まった捕集物質Ｔを示している。制御装置はＣＰＵ、メモリなどを有するコンピュータを備えたものであってもよい。しかし、逆洗時の制御方法はこれに限定されるものではなく、送風機を作動させたままでバイパス弁を開いて清浄側空間の負圧を緩和し、高圧エア噴射装置を作動させてフィルタの逆洗を行うように制御すればよい。例えば、設定時間に応じて各装置の作動を制御するのではなく、内燃機関の負荷、回転速度、冷却水温度、キースイッチ開閉状態又はその他の状態量を検出する検出手段からの検出信号を受け、制御装置により、それらに基づいて各装置の作動を制御するようにしてもよい。
【００３６】
第１実施形態の作用を説明する。図２に示すように、浄化運転を行って粒子状物質を捕集するときには、高圧エア噴射装置１７１が不作動となり、送風機１６０が作動して内燃機関の排気通路２００から出る排気が開放部１３１から入る周辺の外気と共に吸入部１３０から本体ケース１１０の汚染側空間１１１ａへ吸引され、フィルタ１２０で粒子状物質が捕集され、浄化された排気が本体ケース１１０の清浄側空間１１１ｂ、清浄側通路１５０を通って外部に排出される。一方、図３に示すように、制御装置１９０の制御により、逆洗運転を行ってフィルタ１２０を逆洗するときには、送風機１６０が作動したままでバイパス弁１８２が開いて清浄側空間１１１ｂの負圧が緩和されるので、高圧エア噴射装置１７１が作動すると、逆洗エアの吹き込み力が確保され、フィルタ１２０の逆洗が強力に行われる。
【００３７】
その場合、送風機１６０により排気を吸引するので、内燃機関の排気通路２００の背圧上昇が避けられる。また、単一のフィルタ１２０によって排気浄化が行われるので、排気浄化装置１００の構造の簡単化、コスト低減および占有スペースの削減が実現される。また、送風機１６０の停止、再起動を行うものではないので、応答性に優れており、浄化運転、逆洗運転の切り換えがスムーズに行われる。逆洗運転を行うと清浄側空間１１１ｂの負圧が緩和されることから排気吸入量が減るが、吸入部１３０に周辺の外気に連通する開放部１３１が設けられているので、排気が本体ケース１１０に入りきらないときには排気が開放部１３１から外部へ出る。そのため、排気通路２００の背圧が高くなったり、本体ケース１１０の内圧が高くなることはない。さらに、排気通路２００から出る排気を周辺の外気と共に吸引するので、外気の希釈によって排気温度が低くなることから、フィルタ１２０の熱負荷が低減される。
【００３８】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、送風機が作動すると内燃機関の排気通路から出る排気を開放部から入る周辺の外気と共に吸入部から本体ケースの汚染側空間へ吸引するように構成されておればよい。しかし、上記実施形態においては、吸入部１３０の入口１３２が外部に向かって漏斗状に広がっており、この入口１３２と内燃機関の排気通路２００の末端部との間を離間させて配置することにより、排気通路２００の末端部と吸入部１３０の入口１３２との間に開放部１３１が設けられるようにした。このようにすれば、排気浄化装置１００の吸入部１３０を排気通路２００に直接接続しなくてもよいので、浄化対象となる内燃機関を選ばず、排気浄化装置１００の設置作業が比較的簡単である。
【００３９】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、フィルタの種類を限定しない。したがって、目封じタイプ、多孔体タイプ、繊維タイプ又はその他の粒子状物質捕集用の公知のフィルタを用いることができ、また材質面でいえばセラミック、金属又はその他の材料により構成された粒子状物質捕集用の公知のフィルタを用いることができる。しかし、上記実施形態においては、フィルタ１２０を、襞折りされた濾材をほぼ円筒状に一巻きしてなる濾過部１２１を備えたプリーツフィルタとした。このようにすれば、セラミックフィルタなどに較べて安価なプリーツフィルタを用いることで排気浄化装置１００のコスト低減が実現する。また、プリーツフィルタはセラミックフィルタなどに較べて耐熱性に乏しいので、外気の希釈によるフィルタ１２０の熱負荷低減によって導かれるフィルタの耐久性向上という効果が顕著に現れる。公知のバグフィルタを用いたときにも、これと類似の作用及び効果が得られる。
【００４０】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、加振装置を設けずに、フィルタに付着した捕集物質がその自重などによってフィルタから剥がれ落ちるようにしてもよい。しかし、上記実施形態においては、フィルタ１２０又はその支持部材１２２に、これに振動を与える加振装置１２３を設けた。このようにすれば、振動によってフィルタ１２０に付着した捕集物質が良好にふるい落とされ、フィルタに付着した捕集物質を効果的に除去することができる。
【００４１】
図６は、第２実施形態の内燃機関の排気浄化装置１００を示す。この実施形態では、吸入部の開放部の構成が第１実施形態の場合と異なっているが、それ以外の構成は第１実施形態の場合と同一である。第１実施形態の排気浄化装置１００と同一の機能を発揮する各部には上記第１実施形態で用いた符号と同一の符号を付して、その説明を省略する。この実施形態では、第１実施形態と同様に、吸入部１３０は、本体ケース１１０における汚染側空間１１１ａに対応する部位に接続され、外部へ延びて内部に排気を通す通路が形成された管又は管状部材により設けている。そして、吸入部１３０の入口１３２が内燃機関の排気通路２００に接続できるように構成されている。これは、入口１３２にフランジを設け、これを排気通路２００の末端部に、排気が漏れないように接続することなどで対応するが、他の接続構造としてもよい。そして、吸入部１３０には、周辺の外気に連通する開放部１３１が設けられている。この第２実施形態では、吸入部１３０における入口１３２よりも本体ケース１１０に近い部位に、一端が外気に連通する空気導入通路１３３の他端を接続し、この空気導入通路１３３により開放部１３１を構成している。また、空気導入通路１３３にはバッファタンク１３４が設けられている。このバッファタンク１３４は空気導入通路１３３の中途部にその部位を膨張させたような形態で設けられており、内部に所定の容積を有している。しかし、バッファタンク１３４は、所定の容積を有して空気導入通路に連通するものであれば形態は問わない。
【００４２】
第２実施形態の内燃機関の排気浄化装置１００によれば、開放部の漏斗状形態から得られる作用及び効果を除いて第１実施形態の排気浄化装置１００と同様の作用及び効果が得られる。そして、第２実施形態では、吸入部１３０の入口１３２を内燃機関の排気通路２００に接続できるように構成し、吸入部１３０における入口１３２よりも本体ケース１１０に近い部位に、一端が外気に連通する空気導入通路１３３の他端を接続し、この空気導入通路１３３により開放部１３１を構成した。このようにすれば、空気導入通路１３３の一端の位置を適宜にレイアウトできるので、外気の取り入れ先、溢れる排気の排出先を決める自由度が高くなる。
【００４３】
また、所定の容積を有して空気導入通路１３３に連通するバッファタンク１３４を設けたので、逆洗時に本体ケース１１０に入りきらない排気がバッファタンク１３４に溜まることから、排気が開放部１３１から外部へ溢れることが防止される。
【００４４】
以上説明した実施形態、実施例は本発明の内燃機関の排気浄化装置の一つの例を示したに過ぎない。したがって、この実施形態、実施例の記載、数値によって本発明の内燃機関の排気浄化装置が限定解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態の内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。フィルタの支持部材、加振装置は省略している。制御装置から出て矢印で終わる信号線は加振装置へ接続されている。
【図２】第１実施形態の内燃機関の排気浄化装置で浄化運転を行ったときの排気の流れを説明する図である。フィルタの支持部材、加振装置は省略している。
【図３】第１実施形態の内燃機関の排気浄化装置で逆洗運転を行ったときの排気の流れを説明する図である。フィルタの支持部材、加振装置は省略している。
【図４】第１実施形態の内燃機関の排気浄化装置の濾過部を断面して示したフィルタ付近の一部縦断面図である。逆洗運転によりフィルタからふるい落とされた捕集物質が示されている。
【図５】第１実施形態の内燃機関の排気浄化装置のフィルタ付近を示す横断面図である。フィルタには捕集物質が付着している。
【図６】第２実施形態の内燃機関の排気浄化装置の全体概略構成図である。フィルタの支持部材、加振装置は省略している。制御装置から出て矢印で終わる信号線は加振装置へ接続されている。
【符号の説明】
【００４６】
１００  排気浄化装置
１１０  本体ケース
１１１  捕集用空間
１１１ａ  汚染側空間
１１１ｂ  清浄側空間
１２０  フィルタ
１２３  加振装置
１３０  吸入部
１３１  開放部
１３２  入口
１３３  空気導入通路
１３４  バッファタンク
１４０  排出部
１５０  清浄側通路
１６０  送風機
１７１  高圧エア噴射装置
１８１  バイパス通路
１８２  バイパス弁
２００  排気通路
【図１】
2008163915.tif 000003
【図２】
2008163915.tif 000004
【図３】
2008163915.tif 000005
【図４】
2008163915.tif 000006
【図５】
2008163915.tif 000007
【図６】
2008163915.tif 000008