(57)【要約】【課題】内フィルタで捕獲されるパティキュレートを外フィルタの外側へ排除し、内フィルタの濾過作用を長期間持続させることができるとともに安価に製作できるようにする。【解決手段】パティキュレート捕集用の金属製の内フィルタ２の外側に金属製の外フィルタ３を間隙Ｓ１を空けて配置し、この外フィルタ３の外側に間隙Ｓ２を空けてケーシング４で包囲し、排気ガスの流入路５を内外フィルタ２、３間の間隙Ｓ１に連通し、排気ガスの流出路６を内フィルタ２の内側と連通し、前記外フィルタ３に排気ガスが内外フィルタ２、３間の間隙Ｓ１から外フィルタ３とケーシング４との間の間隙Ｓ２に回り込む流通窓７を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パティキュレート捕集用の金属製の内フィルタの外側に金属製の外フィルタを間隙を空けて配置し、この外フィルタの外側に間隙を空けてケーシングで包囲し、排気ガスの流入路を内外フィルタ間の間隙に連通し、排気ガスの流出路を内フィルタの内側と連通し、前記外フィルタに排気ガスが内外フィルタ間の間隙から外フィルタとケーシングとの間の間隙に回り込む流通窓を形成していることを特徴とするディーゼルエンジン排気ガス用浄化装置。
【請求項２】
前記内外フィルタ及びケーシングを横軸円筒形に形成し、前記外フィルタの流通窓を上部にかつ周方向複数箇所に形成していることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン排気ガス用浄化装置。
【請求項３】
前記内フィルタは、耐熱金属からなる繊維積層構造、蛇腹構造、ハニカム構造又はフォーム構造に形成しかつこれを円筒形状に型付けしていることを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジン排気ガス用浄化装置。
【請求項４】
前記流出路の下流側に窒素酸化物捕集用の触媒フィルタを配置し、この触媒フィルタの外周を保温手段で包囲していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のディーゼルエンジン排気ガス用浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン排気ガス用浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるパティキュレート（カーボンと炭化水素の合成物）を捕集する浄化装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
この従来技術は、ケースの内部に収容されたフィルタユニットに水を噴射し、前記フィルタユニットに排気ガスを通過させることにより排気ガスの有害物質を吸着するものであって、前記フィルタユニットは、二重に形成された金属フィルタの外側に二重に耐熱性のセラミックフィルタを配置し、前記セラミックフィルタの外側を金属フィルタで覆っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３０３９３３号公報（特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術は、セラミックフィルタを水を噴霧して湿らせること及び各二重の金属フィルタ、セラミックフィルタの多層構造で排気ガスを効果的に浄化するものであるが、構造が複雑でかつ高価になっており、コストパーフォーマンスが低くなっている。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決できるようにしたディーゼルエンジン排気ガス用浄化装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明は、ケーシング内に配置されるフィルタを金属で２重筒構造に形成し、内フィルタに外側から内方へ通過される排気ガスの一部を外フィルタの流通窓から外フィルタとケーシングとの間へ流動させて、内フィルタで捕獲されるパティキュレートを外フィルタの外側へ排除し、内フィルタの濾過作用を長期間持続させることができるとともに安価に製作できるようにしたディーゼルエンジン排気ガス用浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。
第１に、パティキュレート捕集用の金属製の内フィルタ２の外側に金属製の外フィルタ３を間隙Ｓ１を空けて配置し、この外フィルタ３の外側に間隙Ｓ２を空けてケーシング４で包囲し、排気ガスの流入路５を内外フィルタ２、３間の間隙Ｓ１に連通し、排気ガスの流出路６を内フィルタ２の内側と連通し、前記外フィルタ３に排気ガスが内外フィルタ２、３間の間隙Ｓ１から外フィルタ３とケーシング４との間の間隙Ｓ２に回り込む流通窓７を形成していることである。
【０００７】
これによって、排気ガス中に含まれるパティキュレートを内フィルタ２で捕集し、その捕集したパティキュレートを内外フィルタ２、３間の間隙Ｓ１における排気ガスの乱流によって流通窓７から外フィルタ３とケーシング４との間の間隙Ｓ２に回り込ませることができ、内フィルタ２の目詰まりを少なくして濾過作用を長期間持続させることができ、金属フィルタを内外２重筒構造に形成するだけでよいので、安価に製作できる。
第２に、前記内外フィルタ２、３及びケーシング４を横軸円筒形に形成し、前記外フィルタ３の流通窓７を上部にかつ周方向複数箇所に形成していることである。
【０００８】
これによって、外フィルタ３とケーシング４との間の間隙Ｓ２に回り込んだパティキュレートをケーシング４の下部に収集しておくことができ、外フィルタ３の目詰まりを少なくして濾過作用を長期間持続させることができる。
第３に、前記内フィルタ２は、耐熱金属からなる繊維積層構造、蛇腹構造、ハニカム構造又はフォーム構造に形成しかつこれを円筒形状に型付けしていることである。
これによって、内フィルタ２の濾過作用を効果的に行うことができる。
【０００９】
第４に、前記流出路６の下流側に窒素酸化物捕集用の触媒フィルタ８を配置し、この触媒フィルタ８の外周を保温手段９で包囲していることである。
これによって、パティキュレートを除去した排気ガスからさらに、窒素酸化物を効果的に除去することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、浄化装置１は略円筒形状で、大別して、消音管１５に接続された上流側のパティキュレート浄化部Ａと、下流側の窒素酸化物浄化部Ｂとを有していて、通常は軸心が水平の横軸状にして、ディーゼルエンジン搭載の車両に装着される。
図１〜４において、前記パティキュレート浄化部Ａは、金属製の内フィルタ２と、この内フィルタ２の外側で内フィルタ２より細目又は同目の金属製の外フィルタ３と、これら内外フィルタ２、３を包囲するケーシング４とを有している。
【００１１】
内フィルタ２は耐熱金属からなる繊維積層構造、蛇腹構造、ハニカム構造又はフォーム構造に形成しかつこれを円筒形状に型付けしており、６０〜１００メッシュ、好ましくは８０メッシュ前後に設定されている。
図３、４では、内フィルタ２は金属繊維を積層してプレート形状にし、それを蛇腹形状に屈曲して蛇腹構造物（フィルタエレメント）１１とし、前後２枚の端板１２、１３に周方向一定間隔で線材１４を固着して、その線材１４に蛇腹構造物１１の屈曲部を引っ掛けて円筒形状に型付けしている。
【００１２】
前記前端板１２は外周縁がケーシング４の内周面に装着され、ケーシング４との間の外周部にガス流通口１２ａを形成しており、この前端板１２に消音管１５が固着されている。
消音管１５はケーシング４の前壁４Ａを貫通しており、ケーシング４の前内部の空洞部１６に位置する部分には多数のガス孔１５ａが穿孔されており、このガス孔の総面積は、消音管１５の断面積の１〜２倍前後、好ましくは１．２倍前後に設定されている。なお、前記ガス流通口１２ａの総開口面積も、消音管１５の断面積の１〜２倍前後、好ましくは１．２５倍前後に設定されている。
【００１３】
前記後端板１３はケーシング４の後壁４Ｒに装着されており、後端板１３とケーシング４の後壁４Ｒとは共に内フィルタ２の内径と略同一径の孔が形成されていて、それらによって排気ガスの流出路６が形成されている。
外フィルタ３は金属網又はパンチングメタルを筒形状に形成したものであり、、６０〜１２０メッシュ、好ましくは８０〜１００メッシュ前後に設定されており、内フィルタ２と同目又はより細目を用いる。
外フィルタ３の後端は前記後端板１３に固着の２重筒取付け部１７に挿入されており、前端はケーシング４内周面に固定の環状取付け部１８と押さえ環１９とによって固定されている。
【００１４】
前記外フィルタ３は内フィルタ２の外側に間隙Ｓ１を空けて配置されており、この間隙Ｓ１は、ガス流通口１２ａを介して空洞部１６に連通しており、排気ガスの流入路５の一部となっている。消音管１５からの排気ガスはこの間隙Ｓ１に入って、内フィルタ２の外周面全域から内方へ流れ、流出路６へ出る。
前記外フィルタ３は横軸配置したその上部に、流通窓７が１箇所又は複数箇所に形成されており、また、その外側のケーシング４との間に間隙Ｓ２が空けられている。
【００１５】
前記間隙Ｓ２は前端が環状取付け部１８によって流入路５から仕切られているので、消音管１５からの排気ガスは直接的には間隙Ｓ２に入らないが、排気ガスが内外フィルタ２、３間の間隙Ｓ１に入った後に、一部の排気ガスが乱流によって、又は間隙Ｓ１と間隙Ｓ２との圧力差によって流通窓７から間隙Ｓ２に入ることになる。
間隙Ｓ２に入る排気ガスは内フィルタ２で捕獲されたパティキュレートを含んでおり、間隙Ｓ２から外フィルタ３を貫通して間隙Ｓ１に戻るときに、パティキュレートを外フィルタ３の外側に残し、排気ガスから排除する。
【００１６】
即ち、前記浄化装置１のパティキュレート浄化部Ａにおいては、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスは消音管１５からガス孔１５ａを通ってケーシング４内の空洞部１６に入り、この空洞部１６でケーシング４内全周に分散されてガス流通口１２ａから流入路５を通って内フィルタ２の外周側に送られ、環状取付け部１８の仕切作用によって内外フィルタ２、３間の間隙Ｓ１に入り、この間隙Ｓ１から内フィルタ２を貫通して流出路６から窒素酸化物浄化部Ｂへ出ていく。
【００１７】
排気ガス中に含まれるパティキュレートは、排気ガスが内フィルタ２を通過するときに内フィルタ２によってその外周側に捕集されるが、その捕集された及び未捕集のパティキュレートの多くは、排気ガスが間隙Ｓ１から外フィルタ３の流通窓７を通って間隙Ｓ２へ入るに伴って間隙Ｓ２へ移動する。
間隙Ｓ２に入った排気ガスは、外フィルタ３を貫通して再び間隙Ｓ１へ戻るが、このときに、排気ガス中に含まれるパティキュレートを外フィルタ３で捕集することになり、内フィルタ２に付着するはずのパティキュレートの多くを、内フィルタ２から剥がして間隙Ｓ２へ搬送し、外フィルタ３の外側で捕集することになる。
【００１８】
前記外フィルタ３で捕集したパティキュレートは自重によってケーシング４の下部に収集される。なお、流通窓７は外フィルタ３の上部に位置することにより、収集されたパティキュレートによって閉鎖されないようになっている。
図１、５において、窒素酸化物浄化部Ｂはケーシング４と連結された円筒形の外筒２２の内部に、円板形状の触媒フィルタ８を軸心方向に間隔をおいて複数枚配置して構成されている。
前記外筒２２は２重筒構造で内部に保温手段９が設けられている。保温手段９は、２重筒の内部に保温材を配置するか、又はガス通路を形成して排気ガスを導入するかして、窒素酸化物浄化部Ｂ内の温度低下を防ぐ又は加熱して、高温（例えば、３００度前後）に維持するようにしている。これによって、触媒フィルタ８による触媒反応を良好に維持する。
【００１９】
触媒フィルタ８はセリウム等を表面に付着した２枚の触媒ディスク８Ａ間に補強板８Ｂを挟持した３層構造であり、外筒２２の内周面にブラケット２３を介して着脱自在に装着されており、その半円部分に排気ガスを流通させる貫通孔８ａが多数個形成されている。
複数枚の触媒フィルタ８は、隣り合うもの同士、互いの位相が１８０度変位するように配置されており、１枚の触媒フィルタ８の貫通孔８ａを貫通流動した排気ガスが隣の触媒フィルタ８の表面と効果的に接触できるようにしている。
【００２０】
図６、７は、前記窒素酸化物浄化部Ｂの触媒フィルタの変形例を示しており、この触媒フィルタ２４はハニカム構造のエレメントを正方形（又は長方形等の矩形状）の薄板に形成し、同一形状のエレメントを多重に重ねており、大正方形の触媒フィルタ２４Ａの各辺に小正方形の触媒フィルタ２４Ｂを隣接配置し、全体形状を外筒２２の内周に入る形状にしている。
従来のハニカム構造の触媒フィルタは、円柱形状になっていて、製造が困難で高価なものになっているが、前記触媒フィルタ２４は大小２種類の正方形の薄板を形成するだけでよいので、安価に多量生産することができる。
【００２１】
また、外筒２２と大小触媒フィルタ２４Ａ、２４Ｂとの間の空間に保温手段９を構成すればよい。
なお、本発明は前記実施形態における各部材の形状及びそれぞれの前後・左右・上下の位置関係は、図１〜５に示すように構成することが最良である。しかし、前記実施形態に限定されるものではなく、部材、構成を種々変形したり、組み合わせを変更したりすることもできる。
例えば、ケーシング４の下部に径外方向に膨出するパティキュレート溜まり部を形成したり、内フィルタ２及び／又は外フィルタ３をケーシング４に取り替え自在に装着したりしてもよい。
【００２２】
また、外フィルタ３の消音管１５側に流通窓７を形成しておいて、浄化装置１を縦軸方向に配置することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、排気ガス中に含まれるパティキュレートを内フィルタ２で捕集し、その捕集したパティキュレートを内外フィルタ２、３間の間隙Ｓ１における排気ガスによって流通窓７から外フィルタ３とケーシング４との間の間隙Ｓ２に回り込ませることができ、内フィルタ２の目詰まりを少なくして濾過作用を長期間持続させることができ、フィルタ２、３を内外２重筒構造に形成するだけでよいので、安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す全体断面側面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】内フィルタの断面側面図である。
【図５】図１のＺ−Ｚ線断面図である。
【図６】触媒フィルタの変形例を示す正面図である。
【図７】触媒フィルタの変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
１        浄化装置
２        内フィルタ
３        外フィルタ
４        ケーシング
５        流入路
６        流出路
７        流通窓
８        触媒フィルタ
９        保温手段
Ａ        パティキュレート浄化部
Ｂ        窒素酸化物浄化部
Ｓ        間隙
【図１】
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【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】
2004176578.tif 000008
【図７】
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