(57)【要約】排気を生成するエンジンと連通した排気路を含んだ排気処理システム。排気キャニスターは排気路に連結し、排気キャニスターはその中に排気を処理するための複数の排気処理部品を支持しており、排気キャニスターは排気路から取り外し可能であり、排気処理部品は排気キャニスターから取り外し可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気処理システムであって、
排気を生成しているエンジンと連通した排気路と、
前記排気路に連結し、前記排気を処理するために複数の排気処理部品をその中に支持している排気処理キャニスター
とを含み、
前記排気処理キャニスターは前記排気路から取り外し可能であり、各前記排気処理部品は前記排気処理キャニスターから取り外し可能である
排気処理システム。
【請求項２】
各前記排気処理部品は前記排気処理キャニスター内で一列に配列されている、請求項１に記載の排気処理システム。
【請求項３】
前記排気路は流れ方向を画定し、前記排気処理キャニスターは前記流れ方向と直交する方向に前記排気路から取り外し可能である、請求項１に記載の排気処理システム。
【請求項４】
各前記排気処理部品は前記流れ方向と同軸方向に前記排気処理キャニスターから取り外し可能である、請求項３に記載の排気処理システム。
【請求項５】
各前記排気処理部品各はそれぞれ酸化触媒（ＤＯＣ）、粒子フィルタ（ＤＰＦ）及び選択的な触媒還元（ＳＣＲ）からなる群から選択される少なくとも一つの部品である、請求項１に記載の排気処理システム。
【請求項６】
各前記排気処理部品各は、酸化触媒（ＤＯＣ）、粒子フィルタ（ＤＰＦ）及び選択的な触媒還元（ＳＣＲ）のそれぞれを少なくとも一つを含む、請求項５に記載の排気処理システム。
【請求項７】
前記排気キャニスターの上流にバーナをさらに含む、請求項１に記載の排気処理システム。
【請求項８】
前記排気ガス内に排気処理液を供給するために少なくとも一つのインジェクタをさらに含む、請求項１に記載の排気処理システム。
【請求項９】
前記排気処理液は炭化水素排気処理液である、請求項８に記載の排気処理システム。
【請求項１０】
排気処理液は尿素排気処理液である、請求項１に記載の排気処理システム。
【請求項１１】
前記排気処理キャニスターはそれぞれ前記排気路に連結している吸込口と排出口と、前記吸込口と前記排出口との間に配置された筐体を含み、前記筐体は前記排気路から取り外し可能となっている、請求項１に記載の排気処理システム。
【請求項１２】
前記筐体は各締め付け具で前記吸込口と前記排出口にしっかり固定されている、請求項１１に記載の排気処理システム。
【請求項１３】
前記筐体は、少なくとも一つのバッフルに支持されてその中に配置されている複数の外板を含む、請求項１１に記載の排気処理システム。
【請求項１４】
各前記外板は、それぞれ前記排気処理部品を含んだカートリッジを受容する、請求項１３に記載の排気処理システム。
【請求項１５】
各カートリッジは、締め付け具で各前記外板にしっかり固定されている、請求項１４に記載の排気処理システム。
【請求項１６】
前記カートリッジは第１の端部と第２の端部を含み、前記第１の端部は前記第２の端部の直径より大なる直径を有する、請求項１４に記載の排気処理システム。
【請求項１７】
前記第１の端部は前記外板にしっかり固定されており、前記第２の端部と前記外板との間のインターフェースは熱すべり継手を画定する、請求項１６に記載の排気処理システム。
【請求項１８】
排気処理システムであって、
排気ガスを生成しているエンジンと連通した排気路と、
前記排気路に連結し、その中に配置された排気処理部品装着構造を含んだ排気処理キャニスターと、
前記排気処理部品装着構造に取り外し可能に結合された少なくとも一つの排気処理部品
とを含んだ
排気処理システム。
【請求項１９】
前記排気処理部品装着構造は、前記排気処理キャニスターの内面に定着されたバッフルと、前記バッフルに定着された前記排気処理部品を受容するように作用可能な外板を含む、請求項１８に記載の排気処理システム。
【請求項２０】
前記排気処理部品は、前記外板に固定して前記外板内に摺動可能に挿入されるように動作可能なカートリッジに収容されている、請求項１９に記載の排気処理システム。
【請求項２１】
前記カートリッジの第１の端部は前記カートリッジの第２の端部より大なる直径を含む、請求項２０に記載の排気処理システム。
【請求項２２】
前記第１の端部は締め付け具で前記外板に固定されており、前記第２の端部と前記外板との間のインターフェースは熱すべり継手を画定する、請求項２１に記載の排気処理システム。
【請求項２３】
前記第１の端部の前記直径は前記外板の直径より大である、請求項２１に記載の排気処理システム。
【請求項２４】
前記第１の端部は把持機能を含んでいる、請求項２１に記載の排気処理システム。
【請求項２５】
前記外板は第１の直径を有する吸入口と第２の直径を有する排出口を含み、前記第１の直径は前記カートリッジの第１の端部の直径と等しい、請求項２１に記載の排気処理システム。
【請求項２６】
前記第１の端部と前記吸入口で整備可能な締め付け具を画定する、請求項２５に記載の排気処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系部品装着システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本項では、本開示に関連した背景情報について説明するが、必ずしも先行技術とは限らない。
【０００３】
燃焼機関は、環境に有害となり得る排気物を生じることが知られている。エンジンが環境に与える得る影響を削減するための取り組みとして、排気後処理システムの総合評価及び開発が行われてきた。エンジンの排気処理を支援する種々の部品には、より害の少ない排気物を生成するために各排気ガスと化学的に反応する酸化および還元触媒を含む。しかしながら、エンジン用途の規模によっては、これらの部品の費用は非常に高くなる可能性がある。この点に関し、機関車、船舶、及び大馬力の据付け型用途などのより大型エンジン用途は、例えば、トラクタートレーラーエンジン用途より、実質的に多くの排気物を生じる可能性がある。このため排気後処理システムは、これらの大型用途で生じる有害な排気物を十分に減らすために、一般的により大きな規模となっている。しかし、後処理システムの規模が大きくなると、このようなシステムを製造、設置、及び整備するための費用が大きく増大する。このため、規模がより一般的でありながらも、大型エンジン用途から排出される有害な排気物の影響を削減できる排気後処理システムを製造することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本項は、本開示の大まかな概要を提供し、本開示の全ての範囲又は本開示の特徴の全ての包括的な開示ではない。
【０００５】
本開示は、排気ガスを生じるエンジンと連通している排気路を含んだ排気処理システムを提供する。排気キャニスターは排気路に連結されて、排気キャニスターは排気ガスを処理するために複数の排気処理部品をその中に支持しており、排気キャニスターは排気路から取り外し可能であり、各排気処理部品は排気キャニスターから取り外し可能である。
【０００６】
各排気処理部品はキャニスター内で一列に配列できる。
【０００７】
排気路は流れ方向を画定し、排気キャニスターは流れ方向と直交する方向に排気路から取り外し可能であると同時に、各排気処理部品は流れ方向と同軸方向に排気キャニスターから取り外し可能である。
【０００８】
各排気処理部品各はそれぞれ酸化触媒（ＤＯＣ）、粒子フィルタ（ＤＰＦ）及び選択的な触媒還元（ＳＣＲ）からなる群から選択される少なくとも一つの部品である。
【０００９】
各排気処理部品各は、酸化触媒（ＤＯＣ）、粒子フィルタ（ＤＰＦ）及び選択的な触媒還元（ＳＣＲ）のそれぞれを少なくとも一つをも含んでもよい。
【００１０】
排気処理システムは、排気キャニスターの上流にバーナをさらに含んでもよい。
【００１１】
さらに、排気処理システムは、排気ガス内に排気処理液を供給するために少なくとも一つのインジェクタを含んでもよい。
【００１２】
排気処理液は炭化水素排気処理液及び／又は尿素排気処理液であってもよい。
【００１３】
排気キャニスターはそれぞれ排気路に連結している吸込口と排出口と、吸込口と排出口との間に配置された筐体を含むことができ、筐体は排気路から取り外し可能となっている。
【００１４】
排気キャニスターは、各締め付け具で吸込口と排出口にしっかり固定できる。
【００１５】
筐体は、少なくとも一つのバッフルに支持されてその中に配置されている複数の外板を含むことができる。
【００１６】
各外板は、それぞれ排気処理部品を含んだカートリッジを受容できる。
【００１７】
最後に、各カートリッジは、締め付け具で各外板にしっかり固定できる。
【００１８】
適用範囲のさらなる領域は、本明細書で提供される説明から明らかとなるだろう。この概要における説明および具体的な例は、例示の目的だけのために意図されており、本開示の範囲を限定することは意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本明細書に記載の図面は、選択された実施形態を例示するためだけのものであり、必ずしも全て実現可能な実施例とは限らない、また本開示の範囲を限定するものではない。
【００２０】
一致している参照符号は、複数の図面を通じて対応する部品を指し示している。
【００２１】
【図１】本開示の原理による排気システムを概略的に示している。
【図２】本開示の原理による排気系部品の前面斜視図を示している。
【図３】図２の線３−３に沿った排気系部品の断面図を示している。
【図４】図３の線４−４に沿って装着された排気系部品の断面図を示している。
【図５】図３の線５−５に沿った排気系部品装着システムの断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面を参照して例示的な実施形態を以下にてより詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本開示による排気システム１０を概略的に示す。排気システム１０は、一旦消費すると排気後処理システム１８を有する排気路１６内へ排出される排気ガスを生成する燃料源１４と連通しているエンジン１２を少なくとも含む。エンジン１２の下流には、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）部品２０、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）部品２２、及び選択的な触媒還元（ＳＣＲ）部品２４を配置してもよい。排気後処理システム１８は、排気路１６を通る排気ガスの温度を上げるためのバーナ２６等の部品をさらに含むことができる。排気ガスの温度を上昇させることは、天候の寒い状況において各ＤＯＣ及びＳＣＲ部品２０及び２４内の触媒を着火させるために、また、必要に応じてＤＰＦ２２の再生を開始する際ならびにエンジン１２の始動する際に好ましい。バーナ２６へ燃料を供給するために、バーナ２６は燃料源１４と連通している注入管２８を含むことができる。
【００２４】
ＤＰＦ２４は、すすや排気ガス１４中に存在する全ての他の粒子状物質を濾過するための排気処理部品として所望されてもよい。すすや他の粒子状物質がＤＰＦ２４の細孔（図示せず）に詰まり始めても、排気ガスの温度を上昇させてＤＰＦ２４から余分なすすや他の粒子状物質を焼き取ることによりＤＰＦ２４を清浄できる。バーナ２６は上記の理由により、ＤＯＣ２０、ＳＣＲ２４及びＤＰＦ２２のそれぞれより上流に位置していることが望ましい。しかしながら、ＤＰＦ２２はＤＯＣ２０とＳＣＲ２４のいずれより上流に位置させて再生を目的とした専用のバーナを含むことができると同時に、第２のバーナ（図示せず）をＤＯＣ２０とＳＣＲ２４のいずれより上流に位置させてもよいことを理解されたい。別の代替案として、各ＤＯＣ２０、ＳＣＲ２４及びＤＰＦ２２のそれぞれが専用のバーナを含むことができる。
【００２５】
排気後処理システム１８は、エンジン１２に生成される排気物の削減を支援すべく、排気処理液を排気流内へ定期的に注入するためにインジェクタ３０及び３２を含むことができる。図１に示すように、インジェクタ３０はＤＯＣ２０の上流に位置してもよく、少なくとも排気流内のＮＯｘの削減を支援する炭化水素排気処理液を注入するように動作できる。この点に関し、インジェクタ３０は注入管３４を経由して燃料源１４と流体連通して、ディーゼル燃料等の炭化水素をＤＯＣ２０の上流の排気路１６に注入する。またインジェクタ３０は、戻り管３６を通って燃料源１４と連通していてもよい。戻り管３６は、排気流内に注入されなかった全ての炭化水素を燃料源１４へ戻すことを可能にする。注入管３４、インジェクタ３０及び戻り管３６を通る炭化水素の流れは、インジェクタ３０が過熱しないようにインジェクタ３０の冷却も支援する。しかしながら、他の冷却方法も考えられる。例えば、インジェクタ３０に冷却ジャケット（図示せず）を設けて、その中にインジェクタ３０を冷却するための冷却剤を通すことができる。
【００２６】
インジェクタ３２は、ＳＣＲ２４の上流の位置で尿素などの排気処理液を排気路１６内に注入するために使用できる。インジェクタ３０は、注入管４０を通って還元剤タンク３８と連通している。インジェクタ３２は、戻り管４２を通ってタンク３８とも連通している。戻り管４２は、排気流内に注入されなかった全ての尿素をタンク３８へ戻すことを可能にする。インジェクタ３０と同様、注入管４０、インジェクタ３２及び戻り管４２を通る尿素の流れも、インジェクタ３２が過熱しないようにインジェクタ３２の冷却を支援するが、インジェクタ３２には、インジェクタ３０と同様に冷却ジャケット（図示せず）が設けられてもよい。
【００２７】
機関車、船舶用途及び据付け型用途に使用される大型ディーゼルエンジンは、単一インジェクタの容量を超えた排気流速度を有することができる。このため、炭化水素用インジェクタとして単一のインジェクタ３０だけが、また尿素の注入用として単一のインジェクタ３２だけが例示されているが、本開示では炭化水素の注入及び尿素の注入にはいずれも複数のインジェクタの使用が考慮されていることを理解されたい。
【００２８】
制御器４４は、エンジン１２及び排気処理システム１８を含む、排気処理システム１８の種々の機能を制御するために備えられてもよい。具体的には、排気処理システム１８の各要素を制御するという点に関し、制御器４４はバーナ２６とインジェクタ３０及び３２を制御するように動作可能となる場合がある。これらの各要素を制御するためには、種々のセンサ（図示せず）を、例えば、排気温度、ＮＯｘ濃度、圧力、流速、排気処理液温度及び圧力等を監視すべく、排気処理システム１８のあらゆる位置に配置してもよい。
【００２９】
機関車、船舶及び据付け型用途等の大型エンジン用途では、エンジン１２の動作中に生成される大量の排気ガスを効果的に処理するために必要な規模により、種々の排気処理部品の製造には桁違いの費用がかかることもある。この点に関し、例えば、ＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２及びＳＣＲ２４のセラミック基盤の製造は非常に高額となることがある。非常に大型のものを製造する場合、ＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２及びＳＣＲ２４の製造は非常に高額になることができる。このため、大型エンジン用途に合った大きさで大型の排気処理部品を作る代わりに、排気流をそれぞれより通常規模のバーナ２６、ＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２及びＳＣＲ２４要素を含んだ複数の排気路１６に分けることができる。
【００３０】
あるいは、排気流を通常規模のＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２及びＳＣＲ２４要素を使用する複数の排気路１６に分ける代わりに、また桁違いの費用がかかることもある大型排気処理部品２０，２２及び２４を製造する代わりに、排気処理システム１８は複数の各排気システム部品列を含むことができる。例えば図２−５には、配列２５に並んだ複数の排気処理部品２０，２２又は２４を収容する排気システムキャニスター５０が例示されている。図示の実施形態における、各排気処理部品は複数のＤＰＦ２２であるが、本開示はこれに限定されない。この点に関し、本開示の要旨を逸脱しない範囲で各ＤＯＣ２０やＳＣＲ２４等の他の排気処理部品が排気システムキャニスター５０に収容されてもよいことを理解されたい。さらに、排気システムキャニスター５０は排気システム部品２０，２２及び２４の少なくとも一つずつを収容できる。つまり、本開示の要旨を逸脱しない範囲で排気システムキャニスター５０はＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２及びＳＣＲ２４のうち少なくとも一つを収容できる。
【００３１】
排気キャニスター５０は、吸込口５２と排出口５４とを含むことができる。図２―５に示すように、吸込口５２と排出口５４のそれぞれは円錐形状のようであってもよいが、本開示はこれに限定されない。より具体的には、吸込口５２と排出口５４は平行六面体であってもよいし、当行者に知られている又は所望される他の形状であってもよい。吸込口５２と排出口５４がどのような形状であっても、各吸込口５２と排出口５４とは、排気キャニスター５０を排気路１６にしっかり固定するための複数のボルトまたはネジを受容する複数の開口５８を含んだフランジ５６を含むことができる。
【００３２】
吸込口５２と排出口５４との間には、複数の排気処理装置２０，２２及び２４を支持する筐体６０がある。図示の通り、筐体６０は円筒形であってもよいが、当行者に知られている又は所望されるどのような形状でも考えられる。例えば、筐体６０は立方体、平行六面体あるいは既知又は所望の他の形状でもよい。にもかかわらず、本開示によれば、筐体６０は吸込口５２及び排出口５４から放射状に取り外し可能（つまり、排気流と直交する方向）である。この点に関し、筐体６０は締め付け具６２を用いて吸込口５２と排出口５４との両方に締め付けられていることが望ましい。筐体６０は吸込口５２と排出口５４との両方から取り外し可能となっているため、その中に支持されている排気処理部品の取り替え、清浄又は修理が必要な際に、筐体６０を排気処理システム１８から外すことができる。
【００３３】
締め付け具６２を解除すると、吸込口５２と排出口５４の両方が排気路１６にしっかり固定されたまま、筐体６０を吸込口５２と排出口５４との間から持ち上げることができる。吸込口５２と排出口５４との間から筐体６０を外すべく筐体６０をつかむには、筐体６０に、ハンドル又はフック６４が設けられてそれぞれ作業者又はリフト機構が筐体６０を吸込口５２と排出口５４との間から外すことを可能にしてもよい。このように、キャニスター５０全体を排気処理システム１８から外す必要がないため、キャニスター５０内に支持されている各排気システム部品２０，２２又は２４の洗浄、取り替え及び修理がより容易となる。さらに締め付け具６２を使用することにより、筐体６０は外すために時間の要するボルト又は他の何らかの種類の留め具を用いて吸込口５２と排出口５４に固定されていないため、排気システム部品２０，２２又は２４の修理、取り替え及び洗浄が容易であるという利点がある。
【００３４】
キャニスター６０が吸込口５２と排出口５４から放射状方向に取り外し可能であることに加えて、各排気処理部品２０，２２又は２４は筐体６０から軸方向に取り外し可能である。この点に関し、吸込口５２に隣接した第１のバッフル６６と排出口５４に隣接した第２のバッフル６８を含んだバッフルシステムが筐体６０内に配置されている。第１及び第２バッフル６６，６８は、それぞれ対応する排気処理部品２０，２２又は２４を受容して支持する複数の外板７０を支持する。各外板７０は、溶接、鑞付け又は他の取り付け機構を用いて各バッフル６６，６８に定着されていることが望ましい。第１及び第２バッフル６６，６８は、各外板７０に固定されていることに加えて、溶接、鑞付け又は他の取り付け機構を用いて筐体６０にも定着されることが望ましい。各外板７０を支持するために一組のバッフル６６，６８が使用されているが、単一のバッフル６６又は１組より多いバッフル６６，６８も考慮されていることを理解されたい。
【００３５】
各排気系部品２０，２２又は２４は、対応する外板７０に受容されたカートリッジ７２に収容されてもよい。この点に関し、各カートリッジ７２は各外板７０内に摺動可能に受容可能となっている。各カートリッジ７２が一旦各外板７０内に据付けられると、各カートリッジ７２は吸込口５２に隣接した第１の端部７６で各締め付け具７４の使用を介して各外板７０に固定できる。第２の端部７８は、各締め付け具７４の使用を介して外板７０に固定されていないため、第２の端部７８と外板７０との間のインターフェースが、排気処理システム１８の使用中に各カートリッジ７２及び各外板７０が拡張及び収縮することを可能にする熱すべり継手としての役割を果たす。さらに、筐体６０が排気後処理システム１８から容易に取り外し可能となるように締め付け具６２を用いて筐体６０を吸込口５２と排出口５４に固定することと同様に、各締め付け具７４を用いて各カートリッジ７２を各外板７０に固定することにより、各排気処理部品２０，２２又は２４は筐体６０から軸方向（つまり、排気流の方向）に容易に取り外し可能となる。つまり、外すために時間のかかることのあるボルトやその他の何らかの種類の留め具を用いる代わりに各締め付け具７４を使用すると、筐体６０内に収容されている排気処理部品２０，２２又は２４のいずれもが容易に外してから清浄、取り替え又は修理でき、これにより排気処理システム１８を使用しているあらゆるエンジン１２が排気後処理システム１８の整備中に長期間使されないことはない。
【００３６】
図２−５に示すように、各カートリッジ７２及び外板７０はそれぞれフレアー状の端部８０及び９０を含むことができる。この点に関し、カートリッジ７２の第１の端部７６は第２の端部７８より大なる直径を有し、外板７０の吸入口部９２は排出口部９４より大なる直径を有する。フレアー状端部８０及び９０は同じ直径を有して、これらどうしの接触が、カートリッジ７２が外板７０内で不適切に配置されることを防ぐこととしてもよい。また、フレアー状端部８０と９０は同じ直径を有するため、フレアー状端部８０と９０とが互いに近接している場合には締め付け具７４のほぼ平面状（図５に示すように、断面を見た場合）の接続部を形成することにより、排気処理システム１０の使用中に外板７０とカートリッジ７２とを一緒に固定する。
【００３７】
さらに、フレアー状端部８０は、把持機能８１を含むことができ、図示の実施形態では、作業者の手でカートリッジ７２を把持して外板７０から外すことを可能にする開口８３の形状であってもよい。あるいは、把持機能８１は、作業者がカートリッジ７２を把持して外板７０から外すことを可能にするフック又は取っ手（図示せず）で画定されてもよい。
【００３８】
カートリッジ７２と排気処理装置２０，２２又は２４との間には絶縁マット９６が配置されてもよい。絶縁マット９６は、排気処理システム１８の動作中にカートリッジ７２内に熱を保つために、ＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２又はＳＣＲ２４の各基板８２とカートリッジ７２との間で熱障壁を提供するように動作し、これによりＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４内で触媒反応が十分に起きるように、あるいは、ＤＰＦ２２の再生を支援するように十分な熱が維持されることを確実にすることができる。
【００３９】
本実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的のために提供された。該説明は、完全であること、又は開示を限定することは意図していない。具体的な実施形態の個々の要素又は特徴は、その具体的な実施形態に概して限定されることはなく、適用可能である場合、具体的に示されたり説明されたりしなくても、選択された実施形態で互いに置き換え可能であり、用いることができる。同じことは、多くの方法で変形も可能である。そのような変形態様は本開示からの逸脱として解釈されず、そのような変更の全ては、本開示の範囲内に含まれることを意図している。
【図１】
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【図２】
2015529767.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015529767.tif 000007
【国際調査報告】
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