(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】内燃機関の排気管８の先端部に取り付けられ、通気性の周壁部１ａと非通気性の底壁部１ｂとからなる本体ケーシング１と、本体ケーシング１の外周面に周方向一定間隔で軸方向に延びるように設けられ、排気管８から本体ケーシング１内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング１の外周側で旋回させるための羽根４と、本体ケーシング１の外周側に設けられた通気性の中ケーシング６と、中ケーシング６を通過してくる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３と、フィルター３を保持するように本体ケーシング１に取外し可能に取り付けられた通気性のカバー７と、から構成される。【選択図】図１
2009275569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管の先端部に取り付けられ、通気性の周壁部と非通気性の底壁部とからなる有底円筒状の本体ケーシングと、本体ケーシングの外周面側又は内周面側に周方向一定間隔で軸方向に延びるように設けられ、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本体ケーシングの外周側で旋回させるための羽根と、本体ケーシングの外周側に設けられた通気性の中ケーシングと、中ケーシングを覆うように配置され、中ケーシングを通過してくる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、フィルターを保持するように本体ケーシングに取外し可能に取り付けられ又は開閉可能に設けられた通気性のカバーと、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】
前記本体ケーシングの周壁部は多孔状に形成され、この多孔状周壁部の外周面側には周壁部の全長にわたって延び且つ周壁部外周面に対し所定角度に傾斜する複数枚の板羽根が周方向一定間隔に配設され、本体ケーシング内部から周壁部を通過してくる排気ガスが各板羽根に当たって本体ケーシングの外周側で旋回するようになっている請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記本体ケーシングの周壁部にはその軸方向に延びる複数の通気用スリットが周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット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を形成し、本体ケーシング内部から各通気用スリットを通過した排気ガスが羽根によって本体ケーシングの外周側で旋回するようになっている請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記本体ケーシングの周壁部は多孔状に形成されている請求項３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、内燃機関の排気管８の先端部に取り付けられ、通気性の周壁部１ａと非通気性の底壁部１ｂとからなる有底円筒状の本体ケーシング１と、本体ケーシング１の外周面側又は内周面側に周方向一定間隔で軸方向に延びるように設けられ、排気管８から本体ケーシング１内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング１の外周側で旋回させるための羽根４，１４と、本体ケーシング１の外周側に設けられた通気性の中ケーシング６と、中ケーシング６を覆うように配置され、中ケーシング６を通過してくる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３と、フィルター３を保持するように本体ケーシング１に取外し可能に取り付けられ又は開閉可能に設けられた通気性のカバー７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、前記本体ケーシング１の周壁部１ａは多孔状に形成され、この多孔状周壁部１ａの外周面側には周壁部１ａの全長にわたって延び且つ周壁部１ａ外周面に対し所定角度に傾斜する複数枚の板羽根４が周方向一定間隔に配設され、本体ケーシング１内部から周壁部１ａを通過してくる排気ガスが各板羽根４に当たって本体ケーシング１の外周側で旋回するようになっていることを特徴とする
【０００７】
請求項３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、前記本体ケーシング１の周壁部１ａにはその軸方向に延びる複数の通気用スリット１５が周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット１５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１４を形成し、本体ケーシング１内部から各通気用スリット１５を通過した排気ガスが羽根１４によって本体ケーシング１の外周側で旋回す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３に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記本体ケーシング１の周壁部１ａは多孔状に形成さ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、本体ケーシング１内に導入された排気ガスは、通気性の周壁部１ａを通過すると共に板羽根４に当たって本体ケーシング１の外周を旋回することにより、排気圧を十分に下げ、こうして排気圧を下げた状態で中ケーシング６の外側にあるフィルター３を通過することにより、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター３に効率良く付着して除去される。そして、フィルター３にある程度の量のカーボン粒子が付着したならば、カバー４を取り外し又は開放することにより、新しいフィルター３と簡単容易に交換することができる。また、フィルター３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、本体ケーシング１の周壁部１ａは多孔状に形成されたものでもよく、この場合には、周壁部１ａの外周面側には周壁部１ａの全長にわたって延び且つ周壁部１ａ外周面に対し所定角度に傾斜する複数枚の板羽根４を周方向一定間隔に配設することによって、本体ケーシング１内部から周壁部１ａを通過してくる排気ガスは各板羽根４に当たって本体ケーシング１の外周側で旋回することができる。
【００１２】
請求項３に記載のように、本体ケーシング１の周壁部１ａに軸方向に延びる複数の通気用スリット１５を周方向一定間隔に形成すると共に、各スリット１５の一側縁部を周壁部の内側又は外側へ屈曲延設して羽根１４を形成することによって、本体ケーシング１内部から各通気用スリット１５を通過した排気ガスを羽根１４によって本体ケーシング１の外周側で旋回させることができる。
【００１３】
請求項４に記載のように、請求項３の場合、本体ケーシング１の周壁部１ａは多孔状に形成してもよい。即ち、多孔状の周壁部１ａに軸方向に延びる通気用スリット１５を形成すると共に、各スリット１５の一側縁部を周壁部の内側又は外側へ屈曲延設して羽根１４を形成してもよい。
【００１４】
請求項５に係る発明のように、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の(a) 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、(b) は(a) のＸ−Ｘ線断面図、(c) は(a) のＹ−Ｙ線断面図である。この排気ガス浄化装置Ａは、ディーゼルエンジンの排気管８の先端部に取り付けられ、通気性の周壁部１ａと非通気性の底壁部１ｂとからなる有底円筒状の本体ケーシング１と、この本体ケーシング１の外周面側に周方向一定間隔で軸方向に長く延びるように設けられ、排気管８から本体ケーシング１内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング１の外周側で旋回させるための複数の板羽根４…と、これらの羽根４…の外周側に設けられた通気性の中ケーシング６と、この中ケーシング６を覆うように配置され、中ケーシング６を通過してくる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３と、このフィルター３を保持するように本体ケーシングに取外し可能に取り付けられた通気性のカバー７と、から構成されている。
【００１６】
本体ケーシング１は、多数の通気孔２…を有する多孔状の周壁部１ａと、通気孔２を形成していない非通気性の底壁部１ｂとで有底円筒状に形成されていて、開口端部１ａｏが排気管８の先端部に嵌合されてクランプ５により締め付け固定されている。尚、本体ケーシング１の開口端部１ａｏには割溝Ｇ（図１の(c) 参照）が形成されていて、クランプ５による締結を有効に行なわせるようにしている。中ケーシング６は、図２にも示すように多数の通気孔２…を有する多孔状の円筒形周壁体からなる。
【００１７】
この本体ケーシング１の多孔状周壁部１ａには外周面側に、周壁部１ａの全長にわたるように延び且つ周壁部１ａ外周面に対し所定角度をなして傾斜する（図１の(b) 参照）と共に軸方向に対し所定角度傾斜する（図１の(a) 参照）複数枚の板羽根４…が周方向一定間隔に配設されていて、本体ケーシング１の内部から周壁部１ａの通気孔２…を通過してくる排気ガスが図１の(b) に矢印で示すように各板羽根４の内側面に当たって本体ケーシング１の外周側で旋回するようになっている。
【００１８】
耐熱性無機繊維からなるフィルター３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が使用される。しかして、このファイバーマットからなるフィルター３は、図２に示すように、帯板状のものを二重〜三重の円筒状に丸めた状態で本体ケーシング１に被せるようになっている。
【００１９】
カバー７は、図２にも示すように、多数の通気孔２…を有する円筒状の周壁体１１と、中央部にボルト挿通孔１２ｏを形成し、前記円筒状周壁体１１の先端部及び中ケーシング６の先端部を塞ぐ皿形の底蓋体１２とからなるもので、周壁体１１の基端部を、本体ケーシング１の入口部外周（周壁部１ａの開口端部１ａｏ外周）側に周設されたカバー本体保持用フランジ９に保持し且つ周壁体１１の先端部を底蓋体１２により塞いだ状態で、底蓋体１２の中央部のボルト挿通孔１２ｏから固定用ボルト１３を、本体ケーシング１の底壁部１ｂ中央部に設けたネジ孔１ｂｏにねじ込んで締め付けることにより、中ケーシング６及び周壁体１１をフランジ９に保持すると共に底蓋体１２を中ケーシング６及び周壁体１１の先端部に固定するようにしている。
【００２０】
クランプ５は、図１の(a) ，(c) 及び図２の(a) に示すように、所要長さの金属製帯板５ｏを、その両端部５ａ，５ｂどうしが重合するように円環状に拡縮可能に形成すると共に、その一端部５ａ側の外側面に長手方向に沿って一定ピッチでラック（図示省略）を刻設し、帯板５ｏの両端部５ａ，５ｂの重合部分にはその他端部５ｂに、前記ラックに噛合するピニオン５ｃを軸支したブラケット５ｄを取り付け、しかしてピニオン５ｃを一方向に回転させて、帯板５ｏの一端部５ａ側を引き込むようにすることにより、帯板５ｏを排気管８の外周面に締め付け固定するようにしたものである。
【００２１】
上記のように構成され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８に取り付けるには、図２に示すように、板羽根４を取り付けた本体ケーシング１の周壁部１ａの開口端部１ａｏを排気管８の先端部に外嵌合させてクランプ５により締め付け固定した後、本体ケーシング１を囲繞すにように中ケーシング６を嵌め込んで、その基端部をカバー本体保持用フランジ９に係合させ、そしてこの中ケーシング６に、円筒状に丸めたフィルター３を本体ケーシング１に被せ、この後、フィルター３を囲繞するようにカバー７の周壁体１１を嵌合して、その基端部をフランジ９に係合させ、この周壁体１１及び中ケーシング６の夫々先端部を底蓋体１２により塞いだ状態で、この底蓋体１２を固定用ボルト１３で本体ケーシング１の底壁部１ｂに固定すればよい。
【００２２】
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を通って、その先端部から排気ガス浄化装置Ａの本体ケーシング１内に導入された後、本体ケーシング１の周壁部１ａの通気孔２…を通って各板羽根４の内側面に当たることにより、図１の(b) に示すように本体ケーシング１の外周を旋回しながら、中ケーシング６の通気孔２…からフィルター３に入り込むようになる。中ケーシング６は、フィルター３を支持すると共に、本体ケーシングの外周面とフィルター３の内周面との間で排気ガスが旋回しうるだけの空間を形成する役割を果たしている。
【００２３】
上記のように本体ケーシング１内に導入された排気ガスは、周壁部１ａの通気孔２…を通過すると共に、板羽根４に当たって本体ケーシング１の外周を旋回することによって、排気圧が十分に下がることになり、こうして排気圧を十分に下げた状態で中ケーシング６の外側にあるフィルター３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３に効率良く付着して除去される。
【００２４】
フィルター３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、カバー７の周壁体１１の通気孔２…を通ってそのまま外部に排出される。
【００２５】
このフィルター３にある程度の量のカーボン粒子が付着したならば、カバー７を取り外して、新しいフィルター３と交換する。カバー７を取り外す時は、底蓋体１２を本体ケーシング１に固定している固定用ボルト１３を抜き取ればよいから、フィルター３の交換が簡単容易となる。
【００２６】
フィルター３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３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３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１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３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しようすることができる。
【００２７】
図３の(a) 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断面図、(b) は(a) のＺ−Ｚ線断面図である。この排気ガス浄化装置Ｂは、ディーゼルエンジンの排気管８の先端部に取り付けられ、通気性の周壁部１ａと非通気性の底壁部１ｂとからなる有底円筒状の本体ケーシング１と、この本体ケーシング１の内周面側に周方向一定間隔で軸方向に長く延びるように設けられ、排気管８から本体ケーシング１内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング１の外周側で旋回させるための複数の羽根１４…と、これらの羽根４…の外周側に設けられた通気性の中ケーシング６と、この中ケーシング６を覆うように配置され、中ケーシング６を通過してくる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３と、このフィルター３を保持するように本体ケーシング１に開閉可能に取り付けられた通気性のカバー７と、から構成されている。
【００２８】
本体ケーシング１の周壁部１ａにはその軸方向に延びる複数の通気用スリット１５が周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット１５の一側縁部が周壁部の内側へ屈曲延設されて羽根１４を形成し、本体ケーシング１内部から各通気用スリット１５を通過した排気ガスが各羽根１４によって本体ケーシング１の外周側で旋回するようになっている。図３の(a) に示すように、スリット１５は、周壁部１ａにその軸方向に間隔をおいて複数形成されている。
【００２９】
また本体ケーシング１は、周壁部１ａの開口端部１ａｏが排気管８の先端部に嵌合されてクランプ１６により締め付け固定されている。このクランプ１６は、所要長さの金属製帯板１６ｏを円環状に形成すると共に、その両端部に連結片部１６ａ，１６ａを形成し、両連結片部１６ａ，１６ａ間にネジ具１７を介装し、ネジ具１７を締め付けることにより円環状部１６ｏ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。中ケーシング６は、図４にも示すように多数の通気孔２…を有する円筒状周壁部６ａと、非通気性の底壁部６ｂとで有底円筒状に形成されている。
【００３０】
カバー７は、図４にも示すように、多数の通気孔２…を有する円筒状の周壁体１１と、この周壁体１１の先端部を塞ぐ皿形の底壁体１２とからなるもので、周壁体１１の基端部は、本体ケーシング１の入口部外周側に周設されたカバー本体保持用フランジ９の周縁部に溶接により固着されて、本体ケーシング１と同心状に一体に取り付けられている。底壁体１２は、その一端側を周壁体１１の先端部にヒンジ１８により枢着し、他端側に突設した突片１９を周壁体１１の先端所要部にビス２０で螺着することにより、閉じた状態で周壁体１１に固定できるようにしている。
【００３１】
図４は、上記のような構成の排気ガス浄化装置Ｂを排気管８に取り付ける方法を示したもので、本体ケーシング１の入口部外周側に周設されたカバー本体保持用フランジ９にカバー７の周壁体１１を一体に保持した状態で、カバー７の底壁体１２を開放させ、この開放状態から、本体ケーシング１に中ケーシング６を嵌め込んで、その基端部をカバー本体保持用フランジ９に係合させ、そしてこの中ケーシング６に円筒状に丸めたフィルター３を被せた後、カバー７の底蓋体１２を閉じて、突片１９を周壁体１１の先端所要部にビス２０で螺着すればよい。
【００３２】
こうして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にあっては、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を通って、その先端部から排気ガス浄化装置Ｂの本体ケーシング１内に導入された後、本体ケーシング１の周壁部１ａのスリット１５を通過すると共に、内向きに突出した羽根１４にガイドされることによって図３の(b) に示すように本体ケーシング１の外周を旋回しながら、中ケーシング６の通気孔２…からフィルター３に入り込む。
【００３３】
上記のように本体ケーシング１内に導入された排気ガスは、周壁部１ａのスリット１５を通過すると共に板羽根４により本体ケーシング１の外周を旋回することによって、排気圧を十分に下げ、こうして排気圧を下げた状態で中ケーシング６の外側にあるフィルター３を通過することにより、排気ガス中のカーボン粒子がフィルター３に効率良く付着して除去されることになる。フィルター３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、カバー７の周壁体１１の通気孔２…を通って外部に排出される。
【００３４】
図５は、排気管８から本体ケーシング１内に排出されてくる排気ガスを本体ケーシング１の外周側で旋回させるための羽根１４が本体ケーシング１の外周面側に周方向一定間隔で軸方向に延びるように設けられた排気ガス浄化装置Ｃを示すもので、本体ケーシング１の周壁部１ａにはその軸方向に延びる複数の通気用スリット１５が周方向一定間隔に形成されると共に、各スリット１５の一側縁部が周壁部の外側へ屈曲延設されて羽根１４を形成している。
【００３５】
この排気ガス浄化装置Ｃの場合も、エンジンから排出された排気ガスは、排気管８を通って、その先端部から排気ガス浄化装置Ｂの本体ケーシング１内に導入された後、本体ケーシング１の周壁部１ａのスリット１５を通過すると共に、外向きに突出した羽根１４にガイドされることによって図５ に示すように本体ケーシング１の外周を旋回しながら、中ケーシング６の通気孔２…からフィルター３に入り込む。しかして、本体ケーシング１内に導入された排気ガスは、周壁部１ａのスリット１５を通過すると共に板羽根４によって本体ケーシング１の外周を旋回することにより、排気圧を十分下げた状態で中ケーシング６の外側にあるフィルター３を通過し、それによって排気ガス中のカーボン粒子がフィルター３に効率良く付着して有効に除去される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】(a) は本発明に係る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断面図、(b) は(a) のＸ−Ｘ線断面図、(c) は(a) のＹ−Ｙ線断面図である。
【図２】同排気ガス浄化装置の取付状態を説明する一部断面分解図である。
【図３】(a) は、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断面図、(b) は(a) のＺ−Ｚ線断面図である。
【図４】同排気ガス浄化装置の取付状態を説明する一部断面分解図である。
【図５】更に他の排気ガス浄化装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ，Ｂ，Ｃ    排気ガス浄化装置
１            本体ケーシング
２            通気孔
３            フィルター
４            羽根
６            中ケーシング
７            カバー
８            内燃機関の排気管
１４          羽根
１５          通気用スリット
【図１】
2009275569.tif 000003
【図２】
2009275569.tif 000004
【図３】
2009275569.tif 000005
【図４】
2009275569.tif 000006
【図５】
2009275569.tif 000007