(57)【要約】【課題】すでに社会問題となっているディーゼル機関の黒煙排気問題に対し、簡単な構造で低価格の黒煙排気低減装置を提供し、既存の低減装置が高価格のために特に中古車のあと付け装置として使用が普及しない課題に対応する。【解決手段】排気ガス通路に設けた耐熱性のある不織布などにより付着させた微粒子を凝集成長させ、不織布の表面を機械的に擦過あるいは振動させることにより微粒子の凝集体として捕集し分離する。【選択図】  図１
2004286006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル機関の排気ガス処理装置として、排気ガス中の微粒子を捕捉し、捕捉した微粒子を凝集成長させる手段と、凝集成長した微粒子群を機械的に剥落させる手段と、剥落機構を駆動する手段を備えた排気ガスの処理方法及びその装置
【請求項２】
微粒子を捕捉凝集させる手段としてセラミックスやガラス繊維の不織布又は起毛した織物等を用い、微粒子群を剥落させる手段として相対運動をする案内羽根等が不織布の表面を軽度に擦過あるいは振動させる機構を用い、剥落機構を駆動する手段として排気ガスで駆動される羽根車を用いた請求項１の排気ガス処理方法及びその装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ディーゼルエンジンなどの排気ガスを処理する装置であり、特に排気ガスに含まれる黒煙を低減する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関は高い熱効率を持つ大出力向きの原動機として広く産業に利用されているが、その排気ガスに含まれる黒煙の構成物質である粒子状物質（ＤＥＰ）はすでに社会的問題となっている。ＤＥＰを除去処理する装置（ＤＰＦ）としては、いわゆる目封じ処理をしたセラミック製のフィルターと、分離されたＤＥＰを燃焼処理してフィルターを再生する装置を組み合わせたものが一般的である。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
やや特殊なものとして、界面活性剤などを加えた泡（気泡）に吸着させる方法があり（例えば特許文献３、特許文献４参照）、さらにガス流れの遠心力を利用した分離方法として、特許文献５などがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２９６０２３公報（要約）
【特許文献２】特開２００１−１５２８２９公報（要約）
【特許文献３】特開平１０−１５６１２５公報（要約）
【特許文献４】特開２００２−３３２８２０公報（発明の効果）
【特許文献５】特開２００１−１２３８２０公報（要約）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＰＦとその再生装置で処理する方法は基本的にはメンテナンスフリーで実用的であるが、現状ではきわめてコストが高く新車に搭載する場合は可能であっても中古車にあと付けするには使用者の抵抗感が大きすぎて普及しないという問題がある。トラック、バス、建設機械、農業機械、小型船舶等が、その大部分はあと付を必要としている現状においては大きな問題である。水溶液による気泡を利用する方法は、効果は高いが車載という条件では水の補給やメンテナンスの問題があり実用性が課題である。また、ＤＥＰが５〜１０μの粒子を主成分にしていることを考えると、粒子は排気ガスの流れと同一の行動をとることが知られており、直接に遠心力を利用する分離方法は効果が薄いと考えられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
排気ガス通路に設けたセラミックス繊維やグラスファイバーなど耐熱性のある不織布などにより、付着させたＤＥＰ微粒子を凝集成長させ、不織布の表面を機械的に擦過あるいは振動させることで凝集成長したＤＥＰ凝集体を掻き落し、遠心力等の方法で捕集し分離する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本装置は２重円筒構造で構成され、内筒は回転可能に外筒に支持されている。
内筒は場合により単なる回転軸であってもよい。本装置に導入された排気ガスは入口部に設置されて内筒あるいは回転軸に固定された羽根車を回転させる。羽根車を出た排気ガスは内外筒で構成される２重円筒（環状）通路に入る。通路にはらせん状のガス流れ案内羽根が１枚ないし複数枚設けてあり、導入された排気ガスを数回旋回させてガス出口に導く。排気ガスと接触する内外筒及びらせん案内羽根の表面には耐熱性の不織布が装着されており、不織布は排気ガスと接触することによりＤＥＰが付着凝集する。不織布によりＤＥＰを低減された排気ガスは環状通路の入口と反対側の断面から外部に放出される。また、内筒をスリットやメッシュ構造でガス通過可能の構造とすれば、排気ガスは内筒表面の不織布を通過して内筒内面から外部に放出することが出来る。
【０００７】
らせん案内羽根は外筒又は内筒に固定されており、外筒に固定の場合はらせん案内羽根の内筒側の羽根先端が回転する内筒表面を擦過し、らせん羽根自身も擦過により機械的に振動することになる。らせん羽根が内筒に固定され内筒とともに回転する場合は、らせん羽根の外筒側先端が外筒の内面を擦過することになる。擦過により剥落したＤＥＰ凝集体は外筒上の下面に設けられたスリットからＤＥＰ貯留槽に排出される。羽根車は高速で回転する必要はなく数十〜数百ｒｐｍ程度で十分である。したがって羽根車や軸系あるいは軸受けなども高度な機能を必要としない簡便なものでよい。以下添付図により実施例を説明する。
【０００８】
【実施例１】
図１は内筒が回転軸のみで構成された例であり、１枚のらせん案内羽根が回転軸上に軸方向摺動可能に装着されたものである。排気ガス導入口１から導入された排気ガスは羽根車２を回転させ円筒通路３に入る。外筒４の通路側内面には不織布５が装着されている。表面に不織布が装着されたらせん案内羽根６は羽根の高さが外筒の不織布面に軽度に接触するように設定されており、羽根車２により回転して外筒不織布５を擦過する。外筒４とらせん案内羽根６の表面に装着された不織布によってＤＥＰを低減された排気ガスは、外部排気管７により大気に放出される。
【０００９】
回転軸８に対し軸方向摺動可能に装着されたらせん案内羽根６は、薄い板金製であり軸方向に容易に伸縮できる構造であり、回転軸８と同軸に取り付けられたコイルばね９によって設計位置を保つ構造である。エンジンの始動時や高負荷時のアクセル踏み込みで、ＤＥＰが特に多くなった排気ガスが円筒通路に急速に導入された場合には、排気ガスの圧力がコイルばねに打ち勝ってらせん案内羽根６を圧縮しＤＥＰの多い排気ガスを一時的に貯留する作用がある。また、通路幅が狭くなり不織布との接触の機会が増加したことにより、高負荷時特有の濃い黒煙をより軽減することが出来る。
【００１０】
【実施例２】
図２は回転軸とともに回転する内筒を設けた実施例である。１枚のらせん案内羽根６は外筒４の内面側に装着されており、静止部材として回転する内筒１０の表面に装着された不織布の表面を擦過する構造である。排気ガス導入口１から導入された排気ガスは羽根車２を回転させ環状通路３に入る。外筒４に装着されたらせん案内羽根６と外筒４の通路内面側には不織布などが装着されている。
通路側表面が不織布などで装着された内筒１０は、打ち抜き多孔板またはワイヤメッシュ構造で構成され、環状通路３内の排気ガスは内筒１０表面の不織布層を通過して内筒内面に流入する構造である。外部排気管７は回転する内筒１０の内部に軸受け１１を介して突き出した構造となっている。回転する内筒１０表面の不織布に付着したＤＥＰ凝集体は、静止部材であるらせん案内羽根によって軽度に擦過されて剥落する。剥落したＤＥＰ凝集体は外筒４の下面に設けられたスリットからＤＥＰ貯留槽１２に排出される。
【００１１】
【実施例３】
図３は、実施例１に補助処理筒４ａ、４ｂを装着した例を示す。外筒４で代表して示す処理装置は実施例１とは異なり、排気ガス導入管１と外部排気管７が軸方向に装着されている。その他の内部構造は実施例１と同一であり図示を省略している。エンジンが高負荷で作動するときは大量の黒煙が外筒４に流入し、内圧が上昇するためらせん案内羽根６が後退して通路抵抗を増やし黒煙がそのまま放出されることを防止する。このとき内圧の過度の上昇を防止するために、補助処理筒４ａ、４ｂが装着されており、排気ガスは処理装置外筒４に加えて補助処理筒４ａ、４ｂを通過して処理放出されるバイパス通路からも処理放出が可能となる構成である。図４は処理装置と補助処理装置の排気ガス連絡通路の構成状況を示す断面図である。
【００１２】
【発明の効果】
社会的問題となっており、技術に先行して規制が開始されているディーゼルの黒煙排気問題に関して、高度であるがきわめて高価な処理装置を用いることなく、簡単な構造で製造容易できわめて安価な排気ガス処理方法とその装置を提供することが出来る。低減の程度はＤＰＦ方式ほどには高くないが、安価に提供できることにより、対策が急がれる中古のトラック、バス、建設機械、農業機械、小型船舶等のあと付け処理装置として社会的にも効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】らせん案内羽根回転方式による本発明の実施例
【図２】内筒回転方式による本発明の実施例
【図３】補助処理装置を装着した実施例
【図４】処理装置と補助処理装置のガス流路の状況
【符号の説明】
１                排気ガス導入口
２                羽根車
３                環状通路（実施例１では円筒通路）
４、４ａ、４ｂ    外筒、補助処理装置ａ及びｂの外筒
５                不織布
６                らせん案内羽根
７、７ａ、７ｂ    外部排気管、補助処理装置ａ、ｂの外部排気管
８                回転軸
９                コイルばね
１０              内筒
１１              軸受け
１２、１２ａ、１２ｂ    ＤＥＰ貯留槽及び補助処理装置ａ、ｂのＤＥＰ貯留槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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