(57)【要約】【課題】  簡単な構成で二重管構造とし、ＤＰＦの保温断熱特性を保持しつつ、センサを容易に取り付けることもできるようにする。【解決手段】  ディーゼル微粒子捕集装置（ＤＰＦ）２と燃料供給装置３とを収容するための排気後処理装置用のケーシング構造４において、ＤＰＦ２を保持するための内側円筒管５と、燃料供給装置３を収容するための外側円筒管６と、外側円筒管６を内側円筒管５から間隔をあけて内側円筒管５に固定するため外側円筒管６と内側円筒管５との間に配置された固定用リング７、８とを設け、固定用リング７、８には、内側筒管５との接触面積を減少させる目的で切り欠き部７Ａ、８Ａを形成すると共にセンサを固定するための取付構造を設けた。排気ガスにより加熱された内側円筒管５から固定用リング７を介して外側円筒管６に伝達される熱量が小さく抑えられ、外側円筒管６の温度を充分に低い温度に抑えることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼル排気ガス処理部材または装置と燃料供給装置とを収容するための排気後処理装置用のケース構造において、
前記ディーゼル排気ガス処理部材または装置を保持するための内側筒管と、
該内側筒管の外側に設けられ、前記燃料供給装置を収容するための外側筒管と、
前記外側筒管を前記内側筒管から間隔をあけて前記内側筒管に固定するため前記外側筒管と前記内側筒管との間に配置された固定用リングと
を備えて成り、
前記固定用リングには、前記内側筒管との接触面積を減少させる目的で切り欠き部が形成されると共にセンサを固定するための取付構造が設けられていることを特徴とする排気後処理装置用のケース構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル機関の排気中に含まれるディーゼル排気ガスを処理する排気後処理装置のためのケース構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル排気ガス中に含まれるディーゼル微粒子（ＰＭ）を処理するための、または排気ガスを触媒を用いて処理するための各種排気後処理装置が実用化されている。この種の装置においては、ＰＭを捕集するディーゼル微粒子捕集装置（ＤＰＦ）と、該ＤＰＦを再生し、及び又は触媒を活性化させるための装置をケーシング内に収納する場合が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような場合、ＤＰＦを固定するケースとして、一般に金属を円筒状に切削加工した円管が使用されるが、各種センサを取り付ける必要性がある上に、気密性の確保が要求されるので、薄肉構造が取りにくいという問題があった。必要なセンサとしては、排気ガス、触媒、ＤＰＦ本体の温度の計測のための温度センサ、ＤＰＦのＰＭ堆積量を判定するためフィルタ前後の差圧を測定するための差圧センサ、バーナの燃焼状態判定やｄｅＮＯｘ触媒制御のための空気過剰率計測に用いるλセンサなどである。
【０００４】
また、ＤＰＦにはセラミックス材（ＳｉＣ）が使用されることが多いので、熱伝導率が小さく温度を上昇させにくい。このため、保温・断熱機構が不可欠であるが、例えば、ＤＰＦ再生時の温度は６００°Ｃ以上であるから、これを実現しようとすると装置が大型化するという問題点も有している。
【０００５】
さらに、排気後処理装置は使用環境が劣悪な排気管に取り付けられる部品であるので、ＤＰＦを再生し、及び又は触媒を活性化させるため燃焼バーナへ燃料を供給するための燃料供給装置もパッケージングし、保護処理が必要と考えられるが、現在ではそのような構造は採用されていない。
【０００６】
つまり、従来のＤＰＦのパッケージは大型で、頑強で、重く、熱の放散を考慮していないものであった。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題を解決することができる排気後処理装置用のケース構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ディーゼル排気ガス処理部材または装置と排気後処理に必要な燃料供給装置を含めて収容できる薄板を用いた成形品として構成し、溶接やネジ止めを使用して、断熱性の良い二重構造を軽量・安価に製作できるようにしたものである。
【０００９】
本発明の特徴は、ディーゼル排気ガス処理部材または装置と燃料供給装置とを収容するための排気後処理装置用のケース構造において、前記ディーゼル排気ガス処理部材または装置を保持するための内側筒管と、該内側筒管の外側に設けられ、前記燃料供給装置を収容するための外側筒管と、前記外側筒管を前記内側筒管から間隔をあけて前記内側筒管に固定するため前記外側筒管と前記内側筒管との間に配置された固定用リングとを備えて成り、前記固定用リングには、前記内側筒管との接触面積を減少させる目的で切り欠き部が形成されると共にセンサを固定するための取付構造が設けられている点にある。
【００１０】
固定用リングには、センサ取付用の取付構造が設けられているので、固定リングの外周側から各種センサやセンサホルダーをネジ止め（テーパーネジ又はガスケットシール等）か溶接で固定することができる。また、固定用リングの外側は、外側筒管をネジ止めや溶接により固定するための部位とすることができる。
【００１１】
外側筒管の両端側は、ＤＰＦあるいは触媒等のディーゼル排気ガス処理部材または装置に排気ガスを導入・排出する排気管に溶接固定されたフランジにネジ止めか溶接により固定し、外周構造を形成するようにすることもできる。
【００１２】
上述したフランジに、燃料供給装置に供給され又は接続される、燃料、空気、電源、入出力信号等のための接続コネクタを取り付ける構造とすることができる。これらの接続コネクタはフランジに製作した穴の両側に断熱性ガスケットを介しネジ・ナット等で挟み込む方式で固定するようにし、フランジに直接接していない構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
センサ固定用リング以外は、薄板で製作することが可能となり、排気後処理装置が小型軽量化でき、製作コストが低くて済む。そして、簡単な構成で二重管構造ができるので、ＤＰＦあるいは触媒等のディーゼル排気ガス処理部材または装置の保温・断熱特性が向上する。保温・断熱特性が良くなるとＤＰＦあるいは触媒等のディーゼル排気ガス処理部材または装置の自己再生機能が向上するので、再生頻度が少なくなると同時に強制再生時に必要とするエネルギーも低下する。よって、省エネルギーで燃料供給装置自体も使用可能期間（寿命）が向上する効果を持つ。さらに、燃料供給装置がケース内に収納されるため、使用環境条件が向上し、信頼性が向上するほか、高温部が直接外部に出ないので、駐車時等に草等に接したことで生じる２次火災の心配が低下する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１５】
図１〜図５は、本発明によるケース構造を備えた排気後処理装置の一実施形態を示す図で、図１は断面図、図２は右側面図、図３は左側面図、図４は図１のＡ−Ａ線断面図、図５は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１６】
排気ガス後処理装置１は、ＰＭを捕集するためのＤＰＦ（フィルタ本体）２と、ＤＰＦ２の再生に用いる燃料供給装置３とを有し、本発明によるケーシング構造４内にＤＰＦ２及び燃料供給装置３が収容されている。なお、本実施の形態では、ディーゼル排気ガス処理部材としてディーゼル微粒子捕集装置を用いた場合について説明されるが、ディーゼル排気ガス処理部材として触媒を用いる構成の場合にも本発明を同様にして適用できる。
【００１７】
ケーシング構造４は、ＤＰＦ２を収容する内側円筒管５と、内側円筒管５を覆うように同軸に設けられる外側円筒管６とから成る二重管構造となっている。なお、ここでは、内側円筒管５、外側円筒管６は共に円筒管となっているが、必ずしも円筒管でなくてもよく、任意の断面形状の筒管（例えば角筒管）を用いることもできる。
【００１８】
内側円筒管５と外側円筒管６との間には、内側円筒管５と外側円筒管６との間を所定の間隔に保って両者を互いに固定して二重管構造とすると共に、センサ取り付け用部材としても機能する固定用リング７、８が設けられている。本実施の形態では、固定用リングは２つ設けられた場合を示したが、固定用リングの個数は任意であってよい。
【００１９】
図４、５から判るように、固定用リング７、８は、いずれも内側円筒管５側に、すなわち、径方向内側に、複数の切り欠き部７Ａ、８Ａが設けられており、各切り欠き部間に形成される脚部７Ｂ、８Ｂのみが内側円筒管５と接触する構成となっている。この構成によると、ＤＰＦ２内を通過する排気ガスにより内側円筒管５が加熱された場合でも、内側円筒管５から固定用リング７を介して外側円筒管６に伝達される熱量は小さく抑えられ、外側円筒管６の温度を内側円筒管５よりも充分に低い温度に抑えることができる。
【００２０】
また、固定用リング７、８の剛性を利用して固定用リング７、８に各種センサを設けることができるようにするため、固定用リング７、８には、センサ取付構造が設けられている。ここでは、脚部７Ｂ、８Ｂに対応する位置に温度センサ固定用ホルダ９がセンサ取付構造として設けられているほか、差圧力検出用導入管１０及びλセンサ１１が図示の如く設けられている。
【００２１】
ここで、内側円筒管５及び外側円筒管６は、いずれも、薄肉の円管やシームレス管を切除後、各センサの挿入部に貫通孔を製作しておけばよい。固定用リング７、８は、内径部が燃料供給装置３の外形と隙間バメとなるように製作され、容易に任意の位置に配置可能とされている。また、固定用リング７、８は、内周側に切り欠き部７Ａ、８Ａを持ち、内周部が内側円筒管５と接触していない部分を持つ特徴があり、外周側から各種センサやセンサホルダー及びカバーをネジ止め（テーパーネジ又はガスケットシール等）又は溶接で固定するための加工が施されている。
【００２２】
固定用リング７、８は、内側円筒管５の所定の位置に配置後、それらの接触部を全周溶接にてセンサ側の気密性を確保しながら内側円筒管５と一体化されている。
【００２３】
次に、ＤＰＦ２の内側円筒管５への取り付けについて説明する。図１ではＤＰＦ２はセラミック製のフィルタを前提として描いているが、ＤＰＦ２はこれに限定されるものではない。ＤＰＦ２の外周部にフィルタ用マット１２を巻き付け、内側円筒管５内部の所定の位置に挿入する。必要があれば、ＤＰＦ２、内側円筒管５、固定用リング７、８を熱処理し、フィルタ用マット１２を硬化させ、充分な気密性を得ておくのが好ましい。
【００２４】
符号１３で示すのは前側フランジ機構であり、符号１４で示すのは後側フランジ機構である。前側フランジ機構１３において、１３−１はフランジ、１３−２はストッパ、１３−３は排気ガス導入管、１３−４は燃料供給装置３を固定するための固定用ナットである。これらが、溶接により筒管１３−５と一体に製作されており、筒管１３−５は内側円筒管５に固定されている。
【００２５】
フランジ１３−１は、円板部材であり、排気ガス導入管１３−３及び燃料噴射装置３の取り付け用及び固定用の孔が製作されている。なお、内側円筒管５は薄肉円管より製作してもよいし、板材を丸め、溶接にて製作してもよい。
【００２６】
ストッパ１３−２は、内側円筒管５をプレス等で折り曲げて製作するがリング状のプレートを筒管１３−５に溶接固定して製作することもできる。また、フィルタ側に耐熱製の金属メッシュを溶接固定する構成とすることもできる。排気ガス導入管１３−３は薄肉の鉛管やシームレス管より製作されている。
【００２７】
本実施形態では、燃料供給装置３を取り外し可能なネジ固定とするために固定用ナット１３−４を設置したが、必要ない場合は、溶接接合が可能であり、この場合には省略することもできる。
【００２８】
後側フランジ機構１４は、フランジ１４−１、筒体１４−２、ストッパ１４−３、排気ガス放出管１４−４が溶接により一体に製作されている。後側フランジ機構１４の構成は前側フランジ機構１３と同様であるので、その詳細説明は省略する。後側フランジ機構１４は内側円筒管５の所定の位置に挿入され、外側接触部を全周溶接して固定される。
【００２９】
符号１５で示されるのは、燃料供給装置３を収容するため外側円筒管６内に設けられたスペースであり、燃料供給装置３はスペース１５内に収容され、固定ボルト１６によりフランジ１３−１に固定用ナット１３−４を用いて固定される。
【００３０】
次に、前側カバーフランジ１７について説明する。前側カバーフランジ１７は排気ガス導入管１３−３が挿入可能な孔と後記する接続コネクタ１７−１が貫通する穴が製作された円盤である。前側カバーフランジ１７の外周側に円筒状のカバー取付部材１７−２が溶接固定されている。また、カバー取付部材１７−２は前側カバーフランジ１７をプレス成形し、一体で製作してもよい。カバー取付部材１７−２には、後記するカバーを固定するための、ネジ部が形成されている。
【００３１】
前側カバーフランジ１７を排気ガス導入管１３−３の所定の位置に挿入し、外側接触部を全周すみ肉溶接することにより前側カバーフランジ１７の取り付けが行われている。
【００３２】
後側カバーフランジ１８も前側カバーフランジ１７と同様に排気ガス放出管１４−４が挿入可能な穴が製作された円盤で、円筒状のカバー取付部材１８−１が外側に形成されている。後側カバーフランジ１８を排気ガス放出管１４−４の所定の位置に挿入し、外側接触部を全周すみ肉溶接することにより、後側カバーフランジ１８の取り付けが行われる。
【００３３】
前側カバーフランジ１７には各種溶接コネクタが両フランジ面に断熱ガスケットを介して、固定ナットで固定されている。
【００３４】
本実施の形態では、外側円筒管６は２つ割れの半円筒形のカバー部材６−１、６−２として形成されており、これらは薄板をプレス成形することにより製作されている。カバー部材６−１は組み付け後、カバー固定スクリュー１９で固定用リング７、８に固定される。この時、気密性を向上させるため、固定部に接着剤やコーティング剤を塗布してもよい。
【００３５】
同様にカバー部材６−２も組み付け後、カバー固定スクリュー１９で固定する。
【００３６】
カバー部材６−１、６−２の接合部は、カバー固定スクリュー２０とカバー固定ナット２１で一体化する。同様に接合部に接着剤やコーティング剤を塗布してもよい。
【００３７】
排気ガス後処理装置１は以上のように、そのケーシング構造が薄板材を用いて簡単に製作することができる二重管構造となっている。そして、固定用リング７、８と内側円筒管５との間の接触面積の最小化が図られているので、伝熱面積を小さくできる。さらに、内側円筒管５と外側円筒管６との間に空気層ができるため、外側円筒管６への伝熱が抑えられ、内側円筒管５の保温特性が向上する。
【００３８】
また、装置全体を分解する必要性がないならば、内側円筒管５と外側円筒管６との間に断熱材を充填してもよい。
【００３９】
上記実施の形態では、プレス成形の半円筒形状のカバー部材６−１、６−２を上下方向からスクリュー止めすることにより外側円筒管６を設ける構成を説明したが、装置を分解する必要がなければ、溶接接合でもよい。  
【００４０】
また、カバー自体もプレス成形品に限定するものでない。燃料供給装置３の寸法が小さい場合等には、外側円筒管６は、ただの円筒状でよい。この場合は、円筒形に製作した板材を横から挿入したり、板材を巻きながら固定し、接合部を溶接してもよい。
【００４１】
前側カバーフランジには燃料供給装置３の燃料、空気、電源、入出力信号等の接続コネクタを取り付けることができる。この様な接続部品を取り付ける際には、高温度条件に適した構造とし、例えばコネクタ取り付け穴の両側に断熱性ガスケットを介しネジ・ナット等で挟み込む方式で固定され、フランジに直接、接していない構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図。
【図２】図１の右側面図。
【図３】図１の左側面図。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図５】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１  排気ガス後処理装置
２  ＤＰＦ（フィルタ本体）
３  燃料供給装置
４  ケーシング構造
５  内側円筒管
６  外側円筒管
７、８  固定用リング
９  固定用ホルダ
１０  差圧力検出用導入管
１１  λセンサ
１２  フィルタ用マット
【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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