(57)【要約】【課題】加速時で排ガスの量が増加しても、排ガス流れ制御機能を損なわないようにする。【解決手段】内燃機関の排気側が接続する排気ガス流入口と排気ガス流出口とを備えた容器状の本体３１を設け、この本体内に、排ガスに接触してこれを浄化する触媒を担持させた浄化ユニット３４と、この浄化ユニットの上流側に位置する排ガス制御部３８とを設けた排気ガスを浄化する微粒子除去フィルタのガス流れ制御装置において、排ガス制御部を、排気ガス流入口と浄化ユニットとの間に固定したバッフル板４０と、バッフル板の上流側に形成した圧力室３５と、バッフル板の下流側に形成した拡散室３６とにより構成し、バッフル板は、排気ガス流入口に対向する部分を無孔部分４１とし他の部分を排ガス透過孔の分散した有孔部分とし、バッフル板の排ガス透過割合を内燃機関の定常運転時に前記圧力室と拡散室との間に圧力差を生じさせる値とした。【選択図】        図２
2004204754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気側が接続する排気ガス流入口と排気ガス流出口とを備えた容器状の本体を設け、この本体内に、排ガスに接触してこれを浄化する触媒を担持させた浄化ユニットと、この浄化ユニットの上流側に位置する排ガス制御部とを設けた排気ガスを浄化する微粒子除去フィルタのガス流れ制御装置において、前記排ガス制御部を、前記排気ガス流入口と前記浄化ユニットとの間に固定したバッフル板と、このバッフル板の上流側に形成した圧力室と、バッフル板の下流側に形成した拡散室とにより構成し、前記バッフル板は、前記排気ガス流入口に対向する部分を無孔部分とし他の部分を排ガス透過孔の分散した有孔部分とし、前記バッフル板の排ガス透過割合を内燃機関の定常運転時に前記圧力室と拡散室との間に圧力差を生じさせる値としたことを特徴とする微粒子除去フィルタのガス流れ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼル機関の排気ガスに含まれる微粒子の除去フィルタ装置に利用されるガス流れを制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関の排気ガスを浄化する微粒子の除去フィルタ装置において、ディーゼル機関の排気ガスは、乱流状態で微粒子の除去フィルタ装置の浄化ユニットに流入するので、浄化ユニットの一部分に集中的に当ることになる。このため、微粒子の除去フィルタ装置の浄化ユニットは、全体が均質な機能を発揮し難くなる。この間題点を解決するため、特許文献１では、微粒子の除去フィルタ装置に設置した浄化ユニットの上流側に、排ガス制御装置を設置して排ガスの流れを浄化ユニットの一部に集中しないようにする機構を提案している。この特許文献１に開示された排ガス制御装置は、図３に示すような構成である。すなわち、ディーゼルエンジンの排出側に接続される微粒子除去フィルタ装置１０は、各種の金属酸化触媒を担持したハニカムモノリスで構成された浄化ユニット１４をその内部に固定してあり、ディーゼルエンジン排気側に接続する排ガス流入管１２と、浄化ユニット１４で浄化されたガスを排出する排ガス流出管１３有する本体１１と、前記浄化ユニット１４の上流側に配置した排ガス流れ制御部１６とで構成されている。前記本体１１内の浄化ユニット１４と排ガス流入管１２の開口部との間に設けた排ガス流れ制御部１６は、衝突板１７と、この衝突板１７から一定間隔を置いて配置した多孔板１８と、衝突板１７と多孔板１８との間に形成した１次整流室１９と、多孔板１８の下流で浄化ユニット１４の上流側に構成した２次整流室２０とで構成されている。
【０００３】
この排ガス流れ制御部１６の衝突板１７は、排ガス流入管１２の断面積とほぼ同一の面積を有し、前記排ガス流入管１２の軸芯と衝突板１７の中心に一致させて配置してある。衝突板１７と多孔板１８との間に形成される１次整流室１９は、衝突板１７に衝突した排気ガスが１次整流室１９で渦流を形成し、この渦流が下流側で多孔板１８により適正に２次整流が行われるような空間である。また多孔板１８は、１次整流室１９に発生した排ガスの渦流れを２次整流するような径の孔２８を多数個穿った平板である。なお、上記、１次整流室１９の空間および孔２８の径は、排ガスの流量に対応して実験的に決定してある。
【０００４】
図３に示す従来の微粒子除去フィルタ装置１０は、排ガス流１入管１２から供給される排ガスを、浄化ユニット１４に担持した触媒に接触させることで浄化し、無害な排ガスとして排ガス流出管１３から排出するものである。この排ガス浄化作用において、ディーゼル機関の排ガスは、図４に示すように、排ガス流入管１２から本体１１に流入し、その一部が１次整流室１９内で渦流Ｇ１に変換され、その他が余剰流Ｇ２になる。この様に１次整流室１９内に一次整流された排ガスの余剰流Ｇ２と渦流Ｇ１は、多孔板１８の孔２８で２次整流室２０内全域に整流Ｇ３が生じるよう２次整流されて、２次整流室２０内で全体に均等な流れとなり、浄化ユニット１４の全体に均質に接触する。このように排ガス流れ制御部１６で整流された排ガスが、浄化ユニット１４に全体に斑無く到達するので、その触媒が一様に機能する、というものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３０４３１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
微粒子除去フィルタ装置１０が利用されるディーゼルエンジン車両、例えばトラックは、トラックの発進走行の時、加速度を加えつづけるので燃料供給が多くなり、排ガス流量、温度が増大する。しかし、定常走行速度に達すると一定の加速度でよくなるので、燃料供給か少なくなり排ガス流量か減少する。前記した排ガス流れ制御部１６は、衝突板１７と１次整流室１９および多孔板１８と２次整流室２０とによって排ガスの流れ方向を制御することで、整流作用を行うものである。従って、前記したように排ガスの流量が変動すると整流作用が行えない欠点を有する。すなわち、従来技術の排ガス流れ制御部１６を、トラック走行の大部分を占める定常走行時の排ガス流量に合わせた構成とした場合、この排ガス流れ制御部１６はトラックが加速され排気ガスの流量か増加すると、一次整流が充分に行われなくなる。
【０００７】
この点を図４で説明する。排ガス流入管１２から供給される排ガス流量か増加すると、衝突板１７と１次整流室１９および多孔板１８が所定流量を整流する構造にしてあるので、大流量の排ガスが供給されると、排ガス流れ制御部１６はその１次整流室１９内で渦流Ｇ１と余剰流Ｇ２の分割を適正にする事ができず、余剰流Ｇ２が増加する。この影響は多孔板１８で修正することができず、結果として２次整流室２０内に余剰流Ｇ２に対応して、整流Ｇ３に余剰整流Ｇ４を加えた２次整流となり、浄化ユニット１４に均質な排ガスの供給が行われなくなる。この様な現象がトラックの加速のたびに発生し、しかもその排ガスは、高温であるから、浄化ユニット１４に供給されると、余剰整流Ｇ４が当る部分にヒートスポットか発生することになる。
本発明は、加速時で排ガスの量が増加しても、排ガス流れ制御機能を損なわないようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の微粒子除去フィルタのガス流れ制御装置は、内燃機関の排気側が接続する排気ガス流入口と排気ガス流出口とを備えた容器状の本体を設け、この本体内に、排ガスに接触してこれを浄化する触媒を担持させた浄化ユニットと、この浄化ユニットの上流側に位置する排ガス制御部とを設けた排気ガスを浄化する微粒子除去フィルタのガス流れ制御装置において、前記排ガス制御部を、前記排気ガス流入口と前記浄化ユニットとの間に固定したバッフル板と、このバッフル板の上流側に形成した圧力室と、バッフル板の下流側に形成した拡散室とにより構成し、前記バッフル板は、前記排気ガス流入口に対向する部分を無孔部分とし他の部分を排ガス透過孔の分散した有孔部分とし、前記バッフル板の排ガス透過割合を内燃機関の定常運転時に前記圧力室と拡散室との間に圧力差を生じさせる値としたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成の装置は、排ガス流入口からトラックの定常走行時に発生する排ガスが供給された場合、この排ガスは、バッフル板の無孔部分に衝突して渦流となりながら圧力室内で外周方向に流れる。この渦流は、有孔部分により、多少絞られて拡散室に流出する。この排ガスは、拡散室内で拡散され下流側の浄化ユニットに均等な状態で到達する。
また、トラックの加速時に発生する排ガスが供給されると、前記と同様にバッフル板の無孔部分に衝突して渦流となりながら圧カ室内で外周方向に流れる。この渦流は、有孔部分により、絞られて拡散室に流出する。この有孔部分は、排ガスの流量が増加すると絞りの効果を大きくするので、拡散室内への排ガスの流れが一部に固まらず確実に拡散されて浄化ユニットに均等な状態で到達する。従って、トラックの走行中に占める定常走行時に発生する排ガスの量で機能するように排ガス制御部を設定しても、加速時のように排ガスの量が増加した場合に、浄化ユニットに向う排ガス流れの制御機能を損なわないものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を、図１（ａ）〜（ｄ）、及び図2（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。図１（ａ）において、微粒子除去フィルタのガス流れ制御装置４４は、インレットチャンバ４６と、プレフィルタコンプリート４７と、スーツフィルタコンプリート４８と、アウトレットチヤンバ４９とを、順次連結した構成である。
【００１１】
インレットチャンバ４６は、エンジンの排気側に接続してあり排気ガスが流入する排気ガス流入管５１を固定してある外筒５２を備え、この外筒５２内にバッフル板５３を固定した構成である。このバッフル板５３は、図１（ｂ）に示すように、中央部に無孔部分５４が設けてあり、その周囲に有孔部分５５を形成してあり、その全外周に取付け脚５６を備えた構成である。バッフル板５３は、外筒５２内に挿入し、取付け脚５６を外筒５２に溶接で固定する構成であり、このバッフル板５３の上流側に圧力室５７を形成すると共に下流側に分散室５８を構成する。尚、バッフル板５３を外筒５２内に固定したとき、無孔部分５４の中心が排気ガス流入管５１の中心に一致し排気ガス流入管５１の開口端の流入口から流入する排ガスが無孔部分５４に衝突する構成である。前記圧力室５７とバッフル板５３と分散室５８とで排ガス制御部６０を構成する。
【００１２】
プレフィルタコンプリート４７は、接続部６３でインレットチャンバ４６の外筒５２に連結される外筒６４と、この外筒６４内に固定されるプレフィルタ６５とを備えた構成である。前記プレフィルタ６５は、外筒６４とプレフィルタ６５との間に緩衝材６６を介在させ、プレフィルタ６５の横方向は、外筒６４内に固定したリング６７ａ、６７ｂに緩衝材を介して取付け、プレフィルタコンプリート４７か排気ガスで加熱されるときに発生する外筒６４とプレフィルタ６５の熱膨張差を各緩衝材で吸収して、プレフィルタ６５の破損を防止する構造である。また、プレフィルタ６５は、図１（ｃ）に示すように、上流側から下流側へ素通しの通孔６８を多数個備えたハニカム形状であり、その材質をセラミックで構成されており、排ガスがこの通孔６８を通過する間に、排ガス中に含まれる比較的大きな粒状物である硫黄分、末燃焼燃料等が、衝突したときに捕集する事で予め除去するフィルタである。
【００１３】
スーツフィルタコンプリート４８は、接統部７０で外筒６４に連結される外筒７１と、この外筒７１内に固定されるスーツフィルタ７２を備えた構成である。前記スーツフィルタ７２は、外筒７１とス一ツフィルタ７２との間に緩衝材７３を介在させ、スーツフィルタ７２の横方向は、外筒７１内に固定したリング７５ａ、７５ｂに緩衝材を介して取り付け、スーツフィルタ７２が加熱されるときに発生する外筒７１とプレフィルタ６５の熱膨張差を各緩衝材で吸収して、スーツフィルタ７２の破損を防止する構造である。スーツフィルタ７２は、図１（ｄ）に示すように、一本の通孔７４の上流側を栓７６で閉鎖、他の通孔７４下流側を栓７６で閉鎖する構成である。この構成のスーツフィルタ７２に排ガスか到達すると、上流側が開口している通孔７４から流入し、その側壁を通過して下流側が開口している通孔７４より流出する。このスーツフィルタ７２は、多孔質のセラミックで形成し、白金触媒等の触媒を担持させており排ガスが通孔７４の側壁を通過するとき微粒子が前記触媒に接触して燃焼することで、排ガス中の微粒子を除去するものである。また、このスーツフィルタコンプリート４８の接続部７０と７７は同一構造であり、スーツフィルタ７２を定期的にクリーニングしかつ方向転換して取付けえる構造となっている。
【００１４】
アウトレットチヤンバ４９は、排気ガス流出管８０が固定される外筒８１で形成してあり、その内部に空洞の排ガス分散室８２を形成する。前記外筒８１は、スーツフィルタコンプリート４８の外筒７１に接続部７７で接続される構造である。このアウトレットチャンパ４９は、微粒子除去フィルタ装置４４の長さを調節するためのものである。すなわち、微粒子除去フィルタ装置４４を既存の車両に取付ける場含、取付け車種によって取付ける長さが相違する。しかし、プレフィルタコンプリート４７とスーツフィルタコンプリート４８は、排ガスの浄化作用上その長さを短くすることができないので、全体の長さをアウトレットチヤンバ４９、及びインレツトチヤンパ４６の長さにより調整するものである。
【００１５】
インレットチヤンバ４６とプレフィルタコンプリート４７とスーツフィルタコンプリート４８及びアウトレットチヤンバ４９は、接続部６３、接続部７０、接続部７７で機械的に接続する構成であり、特にプレフィルタ６５とスーツフィルタ７２は、各接続部を分解することにより取り出して清掃などのメンテナンスを行える構造である。例えば、スーツフィルタ７２は、図１（ａ）の方向で使用し目詰まりを発生し始めると、接続部７０と接統部７７を分解して取り外しスーツフィルタ７２を圧縮空気などで清掃した後、方向を１８０度回転させて取付けるメンテナンスを行うものである。
【００１６】
インレットチヤンバ４６とプレフィルタコンプリート４７とを接続する接続部６３は、外筒５２の端部に形成してあり、テーパ部９１で接続するメス型インロー部９０に、外筒６４の端部に形成したテーパ部９３で接続する前記メス型インロー部９０を挿入しこの挿入部の上から締結金具９４をかぶせこの締結金具９４を締結ベルト９６で締め付ける構成である。
接続部７０は、外筒７１の一方の端部形成しテーパ部１０２で連結するメス型インロー部１０１に、外筒６４の一方の端部形成しテーパ部１０３で連結するオス型インロー部１０４を挿入して、この挿入部の上から締結金具９４で覆い、この締結金具９４を締結ベルト９６で締め付けた構成である。
接続部７７は、外筒７１の一方の端部形成しテーパ部１０６で連結するメス型インロー部１０７に、外筒８１の一方の端部形成しで連結するオス型インロー部１０９を挿入して、この挿入部の上から締結金具９４で覆い、この締結金具９４を締結ベルト９６で締め付けた構成である。
【００１７】
前記した接続部６３の締結は、締結ベルト９６に締め付け力を与えると、締結金具９４か接続部のテーパ部９１とテーパ部９３をすべり、メス型インロー部９０とオス型インロー部９２を嵌入する方向で且つ中心方向に締め付けることで行われる。尚、締結ベルト９６は、円形の金属ベルトの一部にボルトナットによる締め付け具を備えた構成で、ボルトナットにより締め付ける。また、９４は、半円形に構成してあり、締結ベルト９６の締結力が解除されると接続部から自然に外れる構造である。他の接続部７０と接続部７７の締結機能は接続部６３と同様であるからその説明を省略する。
【００１８】
ス一ツフィルタコンプリート４８の両端に形成した接続部７０と接続部７７とは、同一形状で同一寸法である。このため、スーツフィルタコンプリート４８のスーツフィルタ７２のメンテナンス時において、スーツフィルタコンプリート４８を流入側と流出側とを反転させて入れ替えプレフィルタコンプリート４７とアウトレットチャンバ４９に接続できる構成である。
【００１９】
以上の構成を有する微粒子除去フィルタの排ガス流れ制御装置４４は、排気ガス流入管５１から排ガスが流入するとその排ガスが排ガス制御部６０で均質な流れに変換され、プレフィルタコンプリート４７で排ガス中の大きな粒子、未燃焼燃料、硫黄分などが取り除かれて、スーツフィルタコンプリート４８のスーツフィルタ７２にいたり、さらに残余の微粒子がスーツフィルタ７２に担持した触媒に接触して燃焼する事で浄化し、アウトレットチヤンバ４９の排ガス分散室８２を介して排気ガス流出管８０から排出する作用を行う。
【００２０】
微粒子除去フィルタ装置４４の上記の作用中において、排ガス制御部６０は、排気ガス流入管５１から流入する排ガスが、バッフル板５３の無孔部分５４に衝突して圧力室５７内に分散される、この圧力室５７内に分散した排ガスがバッフル板５３の有孔部分５５によって絞られ圧刀室５７に圧力を残存（定常走行の排ガス量で２〜３Ｋｇ/Ｃｍ程度の圧力を残存させる）させる様にするので、この有孔部分５５から噴出した排ガスが、分散室５８内に穏やかに分散することでプレフィルタ６５に均質な流れとして到達するように機能する。
このように、排ガス制御部６０が、排ガスの流れを制御し均質な流れを作ると、プレフィルタ６５、スーツフィルタ７２も順次通過抵抗を有するので排ガス制御部６０で発生した制御流れを保つ。
【００２１】
以上の構成作用を有する微粒子除去フィルタの排ガス流れ制御装置４４は、以下の効果を有する。
排ガス制御部６０を、圧カ室５７とバッフル板５３と分散室５８で構成し、定速走行時に発生する流量の排気ガスが流入する時バッフル板５３の有孔部分５５が圧力室５７に低い残圧を発生させる構成としたので、加速走行時に排気ガスの量が増加しても均等性の良い整流機能を保つ効果を有する。
また、排ガス制御部６０の圧力室５７、分散室５８は、その軸方向の長さを圧力室及び分散室の機能を失なわない限り短くできるので、微粒子除去フィルタ装置４４を既存の自動車に設置する場含、設置する自動車の機構に合わせて調節できる効果を有する。
【００２２】
バッフル板４０の他の実施形態を示す図２（ｄ）〜（ｆ）に付いて説明する。前記したバッフル板４０は、一枚の板に無孔部分４１と有孔部分４２を形成する構造について説明した。しかし、バッフル板は、特に１枚の板で形成する必要性はない。この実施形態は、この点に着目した構成である。図２（ｄ）は、有孔部分を形成するための多孔プレート１２０である。この多孔プレート１２０は、その素材に市版の多孔プレートを利用しインレットチヤンバ４６の内径寸法に合致させて切断しその周囲を析り曲げて取付け脚１２１としてある。図２（ｅ）に示した円盤１２２は、ステンレス板を、排気ガス流入管５１の径に合致させて切断したもので、無孔部分１２３を形成する。この様に２つの素材を、図２（ｆ）に示すように、多孔プレート１２０に円盤１２２を溶接、ボルトナットによる締め付けなど適当な方法で、排気ガス流入管５１に対応する部分に固定することで、バッフル板１２４を構成できる。
【００２３】
このようにして形成するバッフル板１２４は、多孔プレート１２０と円盤１２２の各種寸法の部品として作成しておき、微粒子除去フィルタ装置の状況に応じて、多孔プレート１２０に円盤１２２を組み合わせて、微粒子除去フィルタ装置４４が利用される状況に対応した排ガス制御部を構成できる効果がある。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、排気ガスの量が増加しても均等性の良い整流機能を保つ効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）はバッフル板の背面図、（ｃ）は緩衝材及びプレフィルタの部分拡大縦断側面図、（ｄ）スーツフィルタ及び緩衝材の部分拡大縦断側面図である。
【図２】同実施形態の部分を示し、（ａ）は接続部６３の部分拡大縦断側面図、（ｂ）は接続部７０の部分拡大縦断側面図、（ｃ）は接続部７７の部分拡大縦断側面図、（ｄ）は多孔プレートの拡大背面図、（ｅ）は円盤の正面図、（ｆ）はバッフル板の縦断側面図である。
【図３】従来の装置の概略縦断側面図である。
【図４】同従来の装置の、作用説明のための主要部縦断面部分概略側面図である。
【符号の説明】
４４    微粒子除去フィルタのガス流れ制御装置
４６    インレットチャンバ
４７    プレフィルタコンプリート
４８    スーツフィルタコンプリート
４９    アウトレットチヤンバ
５１    排気ガス流入管
５２    外筒
５３    バッフル板
５４    無孔部分
５５    有孔部分
５６    取付け脚
５７    圧力室
５８    分散室
６０    排ガス制御部
６３    接続部
６４    外筒
６５    プレフィルタ
６６    緩衝材
６７ａ、６７ｂ    リング
６８    通孔
７０    接統部
７１    外筒
７２    ス一ツフィルタ
７３    緩衝材
７４    通孔
７５ａ、７５ｂ    リング
７６    栓
７７    接続部
８０    排気ガス流出管
８１    外筒
８２    排ガス分散室
９０、１０１、１０７    メス型インロー部
９１、１０３、１０６    テーパ部
１０２、１０４、１０９    テーパ部
９３、１０２、１０８    テーパ部
９４    締結金具
９６    締結ベルト
１２０    多孔プレート
１２１    取付け脚
１２２    円盤
１２３    無孔部分
１２４    バッフル板
【図１】
2004204754.tif 000003
【図２】
2004204754.tif 000004
【図３】
2004204754.tif 000005
【図４】
2004204754.tif 000006