(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス系に設けられ、排気ガス中の微小粉塵粒子及び窒素酸化物を除去する排気ガス浄化装置であって、内燃機関の排気ガス通路に接続される筒状の外ケーシングと、該外ケーシングの内部に環状通路を介して設けられた内ケーシングとを有し、該内ケーシングは、パンチングプレートによって形成されて、その内外に排気ガスが流通するようになっている共に、該内ケーシングの内部は排気流れ方向が隔壁によって仕切られ、該隔壁を挟んで排気ガス導入管に繋がれる排気ガス導入ケーシング部と、排気ガス排出管に繋がれる排気ガス排出ケーシング部とからなり、そのうち排気ガス排出ケーシング部の外周面全域にわたって金属製ネットフイルターが取り付けられてなり、前記外ケーシングと内ケーシングとの間に形成される前記環状通路にオゾン発生装置を設けてなると共に、前記オゾン発生装置は、スパークプラグ放電装置からなる内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記外ケーシングと内ケーシングとは分解可能になっており、且つ前記金属製ネットフイルターは内ケーシングに対して取り外し可能となっている請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記金属製ネットフイルターは、ステンレス製ネットからなり、該ステンレス製ネットは内ケーシングの外周面全域にわたって巻回され、これが締結バンドで内ケーシングに取り付けられてなる請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
内ケーシングの内部に遠赤外線セラミック球体が充填されてなる請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、詳しくは排気ガス中に含まれる黒煙等の微小粉塵粒子や窒素酸化物を効果的に除去することができる排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】
例えば、ディーゼルエンジンの排気ガス中には多量の微小粉塵粒子が含まれ、これが黒煙として大気中に放出されるが、これを長期にわたって効果的に除去する装置が見当たらなかった。
【０００３】
本発明は、内燃機関の排気ガス系に設けられ、排気ガス中の微小粉塵粒子及び窒素酸化物を効果的に且つ繰り返し除去することのできる排気ガス浄化装置を提案することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、請求項１に係る発明は、実施形態の参照符合を付して示せば、内燃機関の排気ガス系に設けられ、排気ガス中の微小粉塵粒子及び窒素酸化物を除去する排気ガス浄化装置１であって、内燃機関の排気ガス通路２に接続される筒状の外ケーシング３と、該外ケーシング３の内部に環状通路４を介して設けられた内ケーシング５とを有し、該内ケーシング５は、パンチングプレート６によって形成されて、その内外に排気ガスが流通するようになっている共に、該内ケーシング５の内部は排気流れ方向が隔壁７によって仕切られ、該隔壁７を挟んで排気ガス導入管２ａに繋がれる排気ガス導入ケーシング部８と、排気ガス排出管２ｂに繋がれる排気ガス排出ケーシング部９とからなり、そのうち排気ガス排出ケーシング部９の外周面全域にわたって金属製ネットフイルター１０が取り付けられてなり、前記外ケーシング３と内ケーシング５との間に形成される前記環状通路４にオゾン発生装置１１を設けてなると共に、前記オゾン発生装置１１は、スパークプラグ放電装置１１Ａからなる構成からなるものである。
【０００７】
また請求項２に係る発明は、前記外ケーシング３と内ケーシング５とは分解可能になっており、且つ前記金属製ネットフイルター１０は内ケーシング５に対して取り外し可能となっている請求項１に記載の構成からなるものである。
【０００８】
また請求項３に係る発明は、前記金属製ネットフイルター１０は、ステンレス製ネット１０Ａからなり、該ステンレス製ネット１０Ａは内ケーシング５の外周面全域にわたって巻回され、これが締結バンド１２で内ケーシング５に取り付けられてなる請求項１又は２に記載の構成からなるものである。
【０００９】
また請求項４に係る発明は、内ケーシング５の内部に遠赤外線セラミック球体１３が充填されてなる請求項１〜３の何れかに記載の構成からなるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態の使用状態を示す図であり、ディーゼルエンジン車ＭのディーゼルエンジンＥの排気ガス系である排気ガス通路２に本発明に係る排気ガス浄化装置１が設けられている。
【００１１】
図２及び図３に示すように、排気ガス浄化装置１は、略円筒状のステンレス製の外ケーシング３と、該外ケーシング３の内部に所要の環状通路４を介して同軸に設けられた内ケーシング５とを有する。
【００１２】
外ケーシング３は、排気ガス導入管２ａを一体に設けた端板１４と排気ガス排出管２ｂを一体に設けた端板１５と両者間にあってボルト・ナット１６，１７によって両端板１４，１５に分解可能に組み付けられた、鍔１８ａ，１８ｂ付きの円筒状本体１８とからなる。
【００１３】
内ケーシング５はステンレス製のパンチングプレート６によって形成され、従って、該プレート６の多数の貫通孔１９を通って、排気ガスが矢印で示すように内外に流通できるようになっている。
【００１４】
内ケーシング５の内部は排気ガスの流れ方向に隔壁７によって仕切られ、該隔壁７を挟んで排気ガス導入管２ａに着脱可能に繋がれる排気ガス導入ケーシング部８と、排気ガス排出管２ｂに着脱可能に繋がれ内ケーシング５の大部分を占める排気ガス排出ケーシング部９とからなり、そのうち排気ガス排出ケーシング部９の外周面全域にわたって金属製ネットフイルター１０が取り付けられいる。
【００１５】
金属製ネットフイルター１０は、図２に矢印で拡大して取り出し示すように、内ケーシング５の貫通孔１９を略塞ぐような網目の細かい、例えば実験の結果、３００メッシュ程度のステンレス製ネット１０Ａを３重層乃至５重層に重ねたものが好ましく、このステンレス製ネット１０Ａを排気ガス排出ケーシング部９の外周面を塞ぐように巻回させて、これを長手方向適当間隔に配した周知の締結バンド１２によって排気ガス排出ケーシング部９に締結する。
【００１６】
また、外ケーシング３と内ケーシング５との間の環状通路４には、オゾン発生装置１１が配設される。
【００１７】
このオゾン発生装置１１は、図示のようにスパークプラグ放電装置１１Ａからなるもので、配電線２０からの高圧電気を電極間で放電するようにしたもので、プラグ本体２１と、これに取り付けられた接地電極２２と、中心電極２３と、これらを絶縁するための高アルミナ質の磁器などからなるもので、接地電極２２と中心電極２３との両電極の間で火花放電が行われる。
【００１８】
この放電作用によって窒素酸化物が解離されたり、また混合されている酸素からできる酸素原子やこの放電作用によって発生するオゾンとの反応によって窒素酸化物の分解反応が行われ、これによって最低の状態でも２０％の窒素酸化物の除去率を達成できることが実験の結果判明している。
【００１９】
また、内ケーシング５の内部は空洞の状態でもよいが、好ましくは遠赤外線セラミック球体１３が充填される。この遠赤外線セラミック球体１３は常温で遠赤外線を発するもので、その波長は２〜２０ミクロン、その分光反射率は０．９５であり、多孔状に形成され、その直径は約１０ｍｍである。
【００２０】
このように、遠赤外線セラミック球体１３が球状体からなるため、各球体１３，１３間に十分な間隙が形成され、排気ガスの流通を阻害することがなく、また各遠赤外線セラミック球体１３が多孔状となっているため、排気ガスは各遠赤外線セラミック球体１３の多孔内をも流通することによって吸音効果を発揮することになり、この遠赤外線セラミック球体１３を内ケーシング５に充填するときには吸音管、即ちマフラを兼ねることも可能である。
【００２１】
本発明に係る排気ガス浄化装置１の一実施形態は、以上の構成からなり、これを図１に示すように、ディーゼルエンジン車ＭのディーゼルエンジンＥの排気ガス通路２に本発明に係る排気ガス浄化装置１が取り付けられて走行することによって、エンジンＥから排出される排気ガスは、排気ガス導入管２ａを通って内ケーシング５の排気ガス導入ケーシング部８に導入され、該ケーシング部８に導入された排気ガスは隔壁７によって遮断されているため、該ケーシング部８より矢印で示すように、該ケーシング部８の外側に、即ち該排気ガス導入ケーシング部８の貫通孔１９から外ケーシング３と内ケーシング５との間の環状通路４に送り出され、この環状通路４より金属製ネットフイルター１０であるステンレス製ネット１０Ａの細かいメッシュを通過して、内ケーシング５の排気ガス排出ケーシング部９に送り込まれ、これより直接に、あるいは排気ガス排出ケーシング部９の内部に充填した遠赤外線セラミック球体１３の間を通過して排気ガス導入管２ａから外部に排出されることになる。
【００２２】
環状通路４に介在されているオゾン発生装置１１のスパークプラグ放電装置１１Ａは常時放電作用を発揮しており、従って、排気ガスが排気ガス導入ケーシング部８から矢印で示すように環状通路４を通過して排気ガス排出ケーシング部９に送り込まれる間に、排気ガスはスパークプラグ放電装置１１Ａの放電作用を受け、これによって排気ガス中に混入されている窒素酸化物が解離されたり、また混合されている酸素からできる酸素原子やこの放電作用によって発生するオゾンとの反応によって窒素酸化物の分解反応が行われ、窒素酸化物を大幅に除去することができる。
【００２３】
また、排気ガス導入ケーシング部８から環状通路４に送り出された排気ガスは矢印で示すように、網目（メッシュ）の細かいステンレス製ネット１０Ａを通過して、排気ガス排出ケーシング部９の内部に送り込まれることになるが、この際に排気ガス中に含まれる微小粉塵粒子である黒煙はステンレス製ネット１０Ａに捕捉された状態で、クリーンな排気ガスのみが排気ガス排出ケーシング部９の内部に送り込まれることになる。
【００２４】
従って、排気ガス排出管２ｂから外部に排出される排気ガスは、可能な限り窒素酸化物と微小粉塵粒子である黒煙を除去したクリーンな排気ガスとなって外部に排出されることになる。
【００２５】
以上の使用状態から分かるように、排気ガス浄化装置１の使用途上で、特に微小粉塵粒子である黒煙は内ケーシング５の排気ガス排出ケーシング部９に取り付けて金属製ネットフイルター１０であるステンレス製ネット１０Ａに捕捉されるため、図１の矢印の一部拡大図に示すように、黒煙Ｓは経時的に該ステンレス製ネット１０Ａに大量に付着することになる。
【００２６】
そこで、例えば一日のディーゼルエンジン車Ｍの使用が終了したきとには、図３に示すように、外ケーシング３の排気ガス排出管２ｂ側の端板１５を円筒状本体１８からボルト・ナット１７を緩めて取り外し、内部の内ケーシング５を取り出して、図４に示すように内ケーシング５の排気ガス排出ケーシング部９に巻回している金属製ネットフイルター１０であるステンレス製ネット１０Ａを締結バンド１２を緩めることによって、その巻回状態を開放したのちに、該ステンレス製ネット１０Ａを洗浄して、該ネット１０Ａに付着している黒煙Ｓを除去し、しかるのち、再び該ネット１０Ａを排気ガス排出ケーシング部９に巻回して締結バンド１２で該ネット１０Ａをケーシング部９に締結して、内ケーシング５を外ケーシング３に取り付けることによって、何回でも繰り返し使用することができる。
【００２７】
本発明に係る排気ガス浄化装置１を使用することによる排気ガス中の窒素酸化物および微小粉塵粒子である黒煙の除去率は、該排気ガス浄化装置１を搭載しない場合（「非搭載車」という）と、搭載した場合（「搭載車」という）とを比較測定した結果、次のような結果が出た。
0003977612.tif 000002
【００２８】
なお、念のためいすず４屯車で黒煙の含有率を測定した結果は、次の通りである。
0003977612.tif 000003
以上の測定結果より、本発明ではかなり効果的に窒素酸化物と微小粉塵粒子である黒煙を除去することができることが分かった。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、極めて簡単な構成にも係わらず、微小粉塵粒子である黒煙を効果的に除去することができる。
【００３０】
また本発明によれば、装置内に設けたオゾン発生装置によって、排気ガス中の窒素酸化物を分解して、少なくとも２０％の低減率を達成することができる。
【００３１】
さらにまた本発明によれば、前記オゾン発生装置は、スパークプラグ放電装置からなるため、構成が簡単で市販のもので容易に設置することができ、実用的である。
【００３２】
また請求項２に係る発明によれば、黒煙を除去するための金属製ネットフイルターを外部に取り出し、簡単に洗浄することができるから、本発明に係る排気ガス浄化装置を繰り返し何回でも使用することができ、それだけ長期間安定して使用することができ、結果的にランニングコストを低減することができる。
【００３３】
また請求項３に係る発明によれば、前記金属製ネットフイルターは、ステンレス製ネットからなり、該ステンレス製ネットは内ケーシングの外周面全域にわたって巻回され、これが締結バンドで内ケーシングに取り付けられるようになっているため、金属製ネットフイルターとして市販のステンレス製ネットを使用することが可能となり、且つ締結バンドも市販のものを使用することが可能であるから安価に製作することができ、しかも締結バンドを操作するだけで、ステンレス製ネットを内ケーシングに着脱することができるから使用勝手もよい。
【００３４】
また請求項４に係る発明によれば、内ケーシングの内部に遠赤外線セラミック球体が充填されてなるため、遠赤外線セラミック球体が吸音作用を発揮し、吸音管、即ちマフラを兼ねることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の使用状態を示す正面図である。
【図２】  同一実施形態の縦断正面図である。
【図３】  同分解斜視図である。
【図４】  同要部の分解斜視図である。
【符号の説明】
１            排気ガス浄化装置
２            排気ガス通路
２ａ          排気ガス導入管
２ｂ          排気ガス排出管
３            外ケーシング
４            環状通路
５            内ケーシング
６            パンチングプレート
７            隔壁
８            排気ガス導入ケーシング部
９            排気ガス排出ケーシング部
１０          金属製ネットフイルター
１０Ａ        ステンレス製ネット
１１          オゾン発生装置
１１Ａ        スパークプラグ放電装置
１２          締結バンド
１３          遠赤外線セラミック球体
【図１】
0003977612.tif 000004
【図２】
0003977612.tif 000005
【図３】
0003977612.tif 000006
【図４】
0003977612.tif 000007