(57)【要約】【課題】安価で確実にカーボン粒子を付着させて除去することができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガス導入用開口部１及び排気ガス導入用開口部１よりも開口面積が広い排気ガス排出用開口部２を有し、排気ガス導入用開口部１が内燃機関の排気管８の先端部に取り付けられる本体ケーシング３と、本体ケーシング３内に配置され、排気管８より導入された排気ガスの圧力を下げるための排気ガス降圧部材４と、本体ケーシング３内の排気ガス排出用開口部２側に配置され、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための耐熱性無機繊維シートからなるフィルター９と、排気ガス排出用開口部２に開閉可能に設けられた通気性の蓋体５と、から構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス導入用開口部及びこの排気ガス導入用開口部よりも開口面積が広い排気ガス排出用開口部を有し、排気ガス導入用開口部が内燃機関の排気管の先端部に取り付けられる本体ケーシングと、本体ケーシング内に配置され、排気管より導入された排気ガスの圧力を下げるための排気ガス降圧部材と、本体ケーシング内の排気ガス排出用開口部側に配置され、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための耐熱性無機繊維シートからなるフィルターと、排気ガス排出用開口部に開閉可能に設けられた通気性の蓋体と、から構成されてなる内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記フィルターは蓋体の内側に取り付けられている請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記蓋体は、一端部が排気ガス排出用開口部の開口面の一端側に枢着され、他端部が前記開口面の他端側に固定手段によって固定されるようになっている請求項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】
前記排気ガス降圧部材は、基端部が排気管の先端部に固定されて、本体ケーシング内に配置された通気性の円筒部材からなり、この円筒部材には、その内周側又は外周側に周方向一定間隔で軸方向に延びて、排気管から本体ケーシング内に排出されてくる排気ガスを円筒部材の外周側で旋回させるための羽根が設けられている請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記フィルターは、シリカ（ＳiＯ2）を主成分とする無機繊維からなる請求項１〜４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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気ガス中の未燃焼の排気微粒子であるカーボン粒子を除去する排気ガス浄化装置（排気クリーナー）に関する。
【背景技術】
【０００２】
急な坂道を登る場合や急な加速を行なった場合等、高負荷運転時に排気微粒子が多くなり易い。排気微粒子はカーボン粒子からなるもので、排気ガスを黒い煙状に濁らせて排気ガス臭を高める。従来、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれているカーボン粒子を捕集する方法としては、一般的にはセラミック材をしようしたハニカム構造や発泡構造のフィルターを排気管に介装したケース体内に固定的に設置することが検討されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のハニカム構造や発泡構造のフィルターは、コスト高になるという欠点があるとともに、カーボン粒子を捕捉後、目詰まりなどの機能の低下を防ぐために、これらのフィルターで捕捉したカーボン粒子を取り除く手段として、自動的にカーボン粒子を燃やし、灰にして大気に放出するヒーター制御手段や、ケース体を外してフィルターを取り出し、水洗いや私費ター等で燃やして再生させる方法が行われているが、これらは何れもコスト高になるとともに、取り外しに時間がかかり、実用に適応しにくいという欠点があった。
【０００４】
本発明は、上記のような従来の欠点に鑑み、安価で確実にカーボン粒子を付着させて除去することができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の内燃機関の排気ガス浄化装置は、排気ガス導入用開口部１及びこの排気ガス導入用開口部１よりも開口面積が広い排気ガス排出用開口部２を有し、排気ガス導入用開口部１が内燃機関の排気管８の先端部に取り付けられる本体ケーシング３と、本体ケーシング３内に配置され、排気管８より導入された排気ガスの圧力を下げるための排気ガス降圧部材４と、本体ケーシング３内の排気ガス排出用開口部２側に配置され、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための耐熱性無機繊維シートからなるフィルター９と、排気ガス排出用開口部２に開閉可能に設けられた通気性の蓋体５と、から構成されてなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記フィルター９は蓋体５の内側に取り付けられていることを特徴とする
【０００７】
請求項３は、請求項１に又は２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記蓋体５は、一端部が排気ガス排出用開口部２の開口面の一端側に枢着され、他端部が前記開口面の他端側に固定手段７，１６によって固定されるようになっていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４は、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において、前記排気ガス降圧部材４は、基端部１８ｏが排気管８の先端部に固定されて、本体ケーシング３内に配置された通気性の円筒部材１８からなり、この円筒部材１８には、その内周側又は外周側に周方向一定間隔で軸方向に延びて、排気管８から本体ケーシング３内に排出されてくる排気ガスを円筒部材１８の外周側で旋回させるための羽根１９が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５は、請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記フィルター９は、シリカ（ＳiＯ2）を主成分とする無機繊維からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、内燃機関のエンジンから排出された排気ガスは、排気管８の先端部から排気ガス浄化装置Ａ，Ｂの本体ケーシング３内に導入されて、本体ケーシング３内の排気ガス降圧部材４を通過することにより圧力を下げ、こうして排気圧を下げた状態で本体ケーシング３の外側にあるフィルター９を通過することによって排気ガス中のカーボン粒子がフィルター９に効率良く付着して除去される。フィルター９を通過してカーボン粒子を除去された清浄な排気ガスは、通気性の蓋体５を通って外部に放出される。しかして、フィルター９にある程度の量のカーボン粒子が付着したならば、蓋体５を開放することにより、新しいフィルター９と簡単容易に交換することができる。またフィルター９は、無機繊維からなるため、使用済みのものは一般廃棄物としてそのまま廃棄することができる。
【００１１】
請求項２に記載のように、フィルター９を蓋体５の内側に取り付けることによって、フィルター９の交換が一層容易となる。
【００１２】
請求項３に記載のように、蓋体５は、一端部が排気ガス排出用開口部２の開口面の一端側に枢着し、他端部を前記開口面の他端側に固定手段７，１６により固定するようにすれば、蓋体５の開閉が容易となる。
【００１３】
請求項４に記載のように、排気ガス降圧部材４が本体ケーシング３内に配置された通気性の円筒部材１８からなり、この円筒部材１８に、その内周側又は外周側に周方向一定間隔で軸方向に延びて、排気管８から本体ケーシング３内に排出されてくる排気ガスを円筒部材１８の外周側で旋回させるための羽根１９を設けた場合には、本体ケーシング３内に導入された排気ガスは、通気性の円筒部材１８を通過すると共に、羽根１９に案内されて円筒部材１８の外周を旋回しながら、本体ケーシング３内部の広い排気ガス排出用開口部２側へ向かうことによって、十分に排気圧力を下げ、こうして排気圧力を十分に下げた状態で本体ケーシング３の外側にあるフィルター９を通過することによって、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター９に一層効率良く付着して除去される。
【００１４】
請求項５に記載のように、フィルター３がシリカ（ＳiＯ2）を主成分とする無機繊維からなるものによれば、排気ガスの温度が仮に７００〜８００℃程度であっても、燃えるようなことがなく、カーボン粒子を有効に付着除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１は本発明に係る排気ガス浄化装置Ａをトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けた状態の断面図であり、図２の(a) は同排気ガス浄化装置Ａの正面図であり、(b) は同排気ガス浄化装置Ａの一部切欠分解斜視図である。この排気ガス浄化装置Ａは、排気ガス導入用開口部１及びこの排気ガス導入用開口部１よりも開口面積が広い排気ガス排出用開口部２を有し、排気ガス導入用開口部１が内燃機関の排気管８の先端部に取り付けられる本体ケーシング３と、この本体ケーシング３内に配置され、排気管８より導入された排気ガスの圧力を下げるための排気ガス降圧部材４と、本体ケーシング３内の排気ガス排出用開口部２側に配置され、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための耐熱性無機繊維シートからなるフィルター９と、排気ガス排出用開口部２に開閉可能に設けられた通気性の蓋体５とから構成される。
【００１６】
本体ケーシング３は、角形の周壁部３ａと底壁部３ｂとからなるもので、底壁部３ｂの中央部に円筒状の排気ガス導入用開口部１が一体的に形成され、この円筒状排気ガス導入用開口部１がディーゼルエンジンの排気管８に嵌合されて、クランプ１０により締め付け固定されている。この本体ケーシング３の排気ガス排出用開口部２は、開口面積が排気ガス導入用開口部１よりも非常に大きいものとなっている。
【００１７】
排気ガス降圧部材４は、例えば網状部材４ａとパンチプレート４ｂとからなるもので、図１及び図３から分かるように、網状部材４ａは、その脚部４ａｏによって排気ガス導入用開口部１側から一定間隔をおいた位置で本体ケーシング３内に嵌合配置され、パンチプレート４ｂは、その脚部４ｂｏによって網状部材４ａから外側へ一定間隔をおいて排気ガス排出用開口部２側寄りの位置で本体ケーシング３内に嵌合配置されている。
【００１８】
耐熱性無機繊維からなるフィルター９としては、好ましくは、シリカ（ＳiＯ2）成分が９０％以上のファイバーによって形成された厚さ５ｍｍ程度のファイバーマットを、二重又は３重に重ね合わせた状態で使用される。この実施形態の排気ガス浄化装置Ａでは、フィルター９は、排気ガス降圧部材４のパンチプレート４ｂと蓋体５とで挟み付けた状態で本体ケーシング３内に配置されている。
【００１９】
蓋体５は、矩形状の周枠５ａとこの周枠５ａ内に配設された縦横の格子部材５ｂとで格子状に形成されたもので、周枠５ａの一端部を本体ケーシング３の排気ガス排出用開口部２の一端部にヒンジ６により枢着して、本体ケーシング３の排気ガス排出用開口部２を開閉できるようになっている。周枠５ａの他端部（閉鎖側端部）と、本体ケーシング３の排気ガス排出用開口部２の他端部との間には蓋体５を閉鎖位置にロックするクランプ７が介装されている。
【００２０】
クランプ７は、図１に示すように、周枠５ａの閉鎖側端部に設けられた被係止部７ａと、本体ケーシング３の周壁部３ｂの所要部位に一端部が枢着されたロックレバー７ｂと、このロックレバー７ｂの長手方向中間部に基端部が枢着されていて、被係止部７ａに先端フック部７ｏが係止される係止部材７ｃとからなるもので、ロックレバー７ｂを一方向に回動して係止部材７ｃの先端フック部７ｏを被係止部７ａに係止させた後、ロックレバー７ｂを他方向に回動させることにより係止部材７ｃを係止状態にロックし、それによって蓋体５を閉鎖位置にロックする。
【００２１】
クランプ１０は、例えば、所要長さの金属製帯板１０ｏを円環状に形成すると共に、その両端部に連結片部１０ａ，１０ａを形成し、両連結片部１０ａ，１０ａ間にネジ具１１を介装し、ネジ具１１を締め付けることにより円環状部１０ｏを緊縮して、周壁部１ａの開口端部１ａｏを排気管８に固定するようにしたものである。
【００２２】
上記のような構成の排気ガス浄化装置Ａをトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けるには、本体ケーシング３の排気ガス導入用開口部１を排気管８の先端部に外嵌合してクランプ１０により締め付け固定した後、本体ケーシング３内に排気ガス降圧部材４を構成する網状部材４ａ及びパンチプレート４ｂを嵌め込み、そのパンチプレート４ｂと蓋体５の間にフィルター９を介在させた状態で蓋体５を閉じて、クランプ７により蓋体５を本体ケーシング３に固定すればよい。
【００２３】
こうしてトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けた排気ガス浄化装置Ａの作用について以下に説明すると、ディーゼルエンジンの運転によって、エンジンから排出された排気ガスは、排気管８の先端部から排気ガス浄化装置Ａの広い本体ケーシング３内に導入されることにより排気圧力を下げると共に、本体ケーシング３内に設けられた排気ガス降圧部材４の網状部材４ａ及びパンチプレート４ｂを通過することで排気圧を下げ、こうして排気圧を十分に下げた状態で本体ケーシング３の外側にあるフィルター９を通過することによって、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター９に効率良く付着して除去されることになる。
【００２４】
フィルター９を通過してカーボン粒子を除去された清浄な排気ガスは、格子状の蓋体５を通って外部に放出される。フィルター９にある程度の量のカーボン粒子が付着したら、クランプ７をロック解除して蓋体５を開き、新しいフィルター９と交換する。クランプ７をロック解除するには、ロックレバー７ｂを図１の実線図示位置から仮想線図示位置へと回動させた後、係止部材７ｃの先端フック部７ｏを被係止部７ａから引き抜けばよい。
【００２５】
フィルター９の交換時期は、ディーゼルエンジンの運転時間等により適宜に決めればよいが、フィルター９がカーボン粒子によって目詰まりを生じる前に交換する必要がある。フィルター９は、耐熱性無機繊維からなるため、使用中に本体ケーシング３の高温加熱によって燃えるようなことがなく、安全に使用できるものである。また、このフィルター９は、シリカ（ＳiＯ2）を主成分とする無機繊維からなるもので、１０００℃程度の高温下でも十分使用することができる。
【００２６】
図４は本発明に係る他の排気ガス浄化装置Ｂをトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けた状態の斜視図、図５の(a) は同排気ガス浄化装置Ｂの縦断面図、(b) は同排気ガス浄化装置Ｂの横断面図である。この排気ガス浄化装置Ｂは、排気ガス導入用開口部１及びこの排気ガス導入用開口部１よりも開口面積が広い排気ガス排出用開口部２を有し、排気ガス導入用開口部１が内燃機関の排気管８の先端部に取り付けられる本体ケーシング３と、この本体ケーシング３内に配置され、排気管８より導入された排気ガスの圧力を下げるための多孔状円筒部材１２からなる排気ガス降圧部材４と、本体ケーシング３内の排気ガス排出用開口部２側に配置され、排気ガス中のカーボン粒子を付着除去するための耐熱性無機繊維シートからなるフィルター９と、排気ガス排出用開口部２に開閉可能に設けられた通気性の蓋体５とによって構成される。
【００２７】
本体ケーシング３は、図４から分かるように、山形本体部３ａと、この山形本体部３ａの両妻板部３ｂ，３ｃとで横断面略々三角形状に形成され、その一方の妻板部３ｂに短円筒状に排気ガス導入用開口部１が突設され、そしてこの本体ケーシング３の下面側に開口面積の広い矩形状の排気ガス排出用開口部２が開口形成されている。そして、短円筒状の排気ガス導入用開口部１からは、多数の通気孔１２ａを形成した多孔状円筒部材１２からなる排気ガス降圧部材４が本体ケーシング３内にその全長にわたり突入され、その円筒部材１２の一端部が排気管８の先端部に嵌合固定されている。
【００２８】
蓋体５は、多数のスリット１３ａ，１３ｂを形成した矩形状枠体１３と、この矩形状枠体１３の内側に取り付けられた網状体１４とからなるもので、矩形状枠体１３の一端部が排気ガス排出用開口部２の開口面の一端側にヒンジ１５によって枢着され、他端部が前記開口面の他端側に固定手段１６によって固定されるようになっている。固定手段１６は、例えばビス１７からなるもので、矩形状枠体１３の他端側突片１３ｏに設けたビス挿通孔（図示せず）から本体ケーシング３の妻板部３ｃ側に設けてあるネジ孔（図示せず）にビス１７をねじ込んで締め付けるようになっている。
【００２９】
上記のような構成の排気ガス浄化装置Ｂをトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けるには、図５の(a) に示すように、本体ケーシング３の排気ガス導入用開口部１を、多孔状円筒部材１２からなる排気ガス降圧部材４の一端部と共に排気管８の先端部に外嵌合してクランプ１０により締め付け固定した後、蓋体５の内側にフィルター９を取り付けた状態で蓋体５を閉じて、固定手段１６で蓋体５を本体ケーシング３に固定すればよい。
【００３０】
こうしてトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けた排気ガス浄化装置Ｂの作用について以下に説明すれば、エンジンから排出された排気ガスは、排気管８の先端部から本体ケーシング３内に導入されて直ぐに、多孔状円筒部材１２からなる排気ガス降圧部材４を通過することにより排気ガスの圧力を下げると共に、この排気ガス降圧部材４から、本体ケーシング３内部の広い排気ガス排出用開口部２側へと向かうことによって排気圧を下げ、こうして排気圧を十分に下げた状態で本体ケーシング３の外側にあるフィルター９を通過することによって、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター９に効率良く付着して除去される。
【００３１】
フィルター９を通過してカーボン粒子を除去された清浄な排気ガスは、矩形状枠体１３と網状体１４とからなる通気性の蓋体５を通って外部に放出される。フィルター９にある程度の量のカーボン粒子が付着したら、蓋体５を開放して、新しいフィルター９と簡単に交換することができる。
【００３２】
図６の(a) は本発明に係る他の排気ガス浄化装置Ｃをトラックのディーゼルエンジンの排気管８に取り付けた状態の斜視図、(b) は(a) のＸ−Ｘ線断面図である。この排気ガス浄化装置Ｃは、排気ガス降圧部材４が円筒部材１８からなるもので、その基端部１８ｏを排気管８の先端部に取り付け固定した状態で本体ケーシング３内に挿入配置し、この円筒部材１８に、その内周側に周方向一定間隔で軸方向に延びて、排気管８から本体ケーシング３内に排出されてくる排気ガスを円筒部材１８の外周側で旋回させるための羽根１９を設けたものである。
【００３３】
上記円筒部材１８にはその軸方向に延びる複数の通気用スリット２０が周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット２０の一側縁部が周壁部の内側へ屈曲延設されて羽根１９を形成し、円筒部材１８の内部から各通気用スリット２０を通過した排気ガスが各羽根１９によって円筒部材１８の外周側で旋回するようになっている。図６の(a) に示すように、スリット２０は円筒部材１８にその軸方向に間隔をおいて複数形成されている。尚、円筒部材１８は、その基端部１８ｏが径太に形成されていて、この径太基端部１８ｏが排気管８の先端部に外嵌合され、本体ケーシング３の排気ガス導入用開口部１と共にクランプ１０により固定されている。尚、この実施形態では、各スリット２０の一側縁部を円筒部材１８の内側へ屈曲延設させて羽根１９を形成しているが、各スリット２０の一側縁部を円筒部材１８の外側へ屈曲延設させて外向きに突出する羽根１９を形成してもよい。
【００３４】
この円筒部材１８からなる排気ガス降圧部材４以外の構成については、図４及び図４に示す排気ガス浄化装置Ｂと同様であるため、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
上記の排気ガス浄化装置Ｃにあっては、エンジンから排出された排気ガスは、排気管８から、本体ケーシング３内にある排気ガス降圧部材４を形成する円筒部材１８内に入り、この円筒部材１８のスリット２０を通過すると共に、内向きに突出した羽根１９にガイドされることによって図６の(b) に示すように円筒部材１８の外周を旋回しながら、フィルター９を通過する。
【００３６】
上記のように本体ケーシング３内に導入された排気ガスは、円筒部材１８のスリット２０を通過すると共に羽根１９に案内されて円筒部材１８の外周を旋回しながら、本体ケーシング３内部の広い排気ガス排出用開口部２側へ向かうことによって、十分に排気圧力を下げ、こうして排気圧力を十分に下げた状態で本体ケーシング３の外側にあるフィルター９を通過することによって、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター９に効率良く付着して除去される。フィルター９を通過してカーボン粒子を除去された清浄な排気ガスは、矩形状枠体１３と網状体１４とからなる通気性の蓋体５を通って外部に放出される。
【００３７】
上記排気ガス降圧部材４を形成する円筒部材１８は、多孔状に形成されたもの、つまり小さな多数の通気孔が形成されたものでもよく、その場合も、スリット２０が周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット２０の一側縁部が周壁部の内側又は外側へ屈曲延設されて羽根１９を形成するものとする。また、多孔状に形成されている円筒部材１８の場合には、上記スリットを形成する代わりに、円筒部材１８の外周面側に円筒部材１８の全長に亘って延び且つ円筒部材１８の外周面に対し所定角度に傾斜する複数枚の板羽根を周方向一定間隔に配設するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る排気ガス浄化装置をトラックのディーゼルエンジンの排気管に取り付けた状態の断面図である。
【図２】同排気ガス浄化装置の正面図である。
【図３】同排気ガス浄化装置の一部切欠分解斜視図である。
【図４】本発明に係る他の排気ガス浄化装置をディーゼルエンジンの排気管に取り付けた状態の斜視図、
【図５】(a) は同排気ガス浄化装置の縦断面図、(b) は同排気ガス浄化装置の横断面図である。
【図６】(a) は本発明に係る更に他の排気ガス浄化装置をディーゼルエンジンの排気管に取り付けた状態の斜視図、(b) は(a) のＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ，Ｂ，Ｃ    排気ガス浄化装置
１            排気ガス導入用開口部
２            排気ガス排出用開口部
３            本体ケーシング
４            排気ガス降圧部材
５            蓋体
８            排気管
９            フィルター
１９          羽根
２０          スリット
【図１】
2009275570.tif 000003
【図２】
2009275570.tif 000004
【図３】
2009275570.tif 000005
【図４】
2009275570.tif 000006
【図５】
2009275570.tif 000007
【図６】
2009275570.tif 000008