(57)【要約】【課題】煤剥離片を粉砕することによりエンジン性能を良好に維持できる黒煙浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガス３０を通過させるように、多数の筒状のセル１２の壁面１３に酸化触媒を担持した酸化触媒コンバータ１０を具備する黒煙浄化装置１であって、セル１２の入口部分の隔壁１１に、複数のセル１２の入口を一組として一の入口を形成するよう、切れ込み１４ａがなされた。なお、切れ込み１４ａにより形成されたセル１２の入口部分の形状は、四角錐状の部材１４ｂ又は円錐状の部材と嵌合する形状であることが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを通過させるように、多数の筒状のセルの壁面に酸化触媒を担持した酸化触媒コンバータを具備する黒煙浄化装置であって、
前記セルの入口部分の隔壁に、複数のセルの入口を一組として一の入口を形成するよう、切れ込みがなされた黒煙浄化装置。
【請求項２】
前記切れ込みにより形成された前記セルの入口部分の形状は、四角錐状の部材と嵌合する形状である請求項１に記載の黒煙浄化装置。
【請求項３】
前記切れ込みにより形成された前記セルの入口部分の形状は、円錐状の部材と嵌合する形状である請求項１に記載の黒煙浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの性能を良好に維持できる黒煙浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出されるＰＭは、炭素を主成分とする煤（スート）と、燃え残った燃料や潤滑油の成分であるＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ：可溶性有機成分）等から構成される。
ＳＯＦは、高温では蒸気となっているが、温度が下がると液化して煤同士を接着させる。これによって、煤同士が接着されて巨大化していく。
エンジンから排出される煤は、ほとんどがＳＯＦにより巨大化して排出される。
【０００３】
巨大化した煤を酸化除去する黒煙浄化装置の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の技術の如くである。
【０００４】
特許文献１に開示された技術は、エンジンの排気ガスを、酸化触媒コンバータの酸化触媒を壁面に担持したセル内を通過させて、排気ガス中の微粒子状物質を酸化して浄化する排気ガス浄化方法であって、排気ガス通路の断面に対するセルの密度が段階的又は断続的に大きくなる前記酸化触媒コンバータのセル内を通過させることにより、排気ガス中の微粒子状物質の拡散作用を利用して、微粒子状物質を前記酸化触媒に接触させて、上流側のセル内では微粒子状物質の可溶性有機成分を酸化して、該可溶性有機成分の酸化によりスートを分離して微細化し、下流側のセル内では、前記微細化したスートを酸化して、微粒子状物質を浄化するものである。
【０００５】
上述した特許文献１に開示された構成では、「慣性作用」、「さえぎり作用」よりも「拡散作用」を主に利用して、微粒子状物質（ＰＭ）を捕集し、低温活性の高い酸化触媒で、上流側で、ＰＭを接着して巨大化させている、比較的燃焼し易い可溶性有機成分（ＳＯＦ）を酸化し、この可溶性有機成分を酸化除去することにより、微粒子状物質を随時微細化して、最終的にＰＭを超微粒子のスート（ＳＯＯＴ）にしてＰＭの表面積を飛躍的に増加させることができる。
【０００６】
その上、酸化触媒を担持した酸化触媒コンバータのセルのセル密度が下流側に行くに従って大きく形成しているので、ガス通路が下流側に行くに従って狭くなり、この微細化していくＰＭを効率よく酸化触媒に接触させることができる。
【０００７】
しかし、以下の点で不利であった。
黒煙浄化装置とエンジンとの間の排気管には、エンジンから排出される煤が付着する。この煤は前記ＳＯＦにより接着されて堆積していき、エンジンの排ガス中にふくまれているものよりも大きくなる。そして、振動等によりこの堆積した煤が剥離する（煤剥離片）。
前記煤剥離片は、排気ガス中の煤よりも巨大化しているため、前記セル内に流入できず、前記セルの入口を閉塞してしまう。これによって、前記煤剥離片は前記セルの壁面に担持された酸化触媒と接触できないため、燃焼して微細化するのには時間がかかる。
また、前記煤剥離片により入口を閉塞されたセル内の酸化触媒は、排ガス中の煤と接触しないため、有効に作用しない。
また、前記煤剥離片によりセルの入口が閉塞されることにより前記酸化触媒コンバータのセル全体の入口面積が小さくなるため、排気圧上昇の原因となる。これによって、エンジン性能の悪化を招く。
【特許文献１】特開２００２−２７６３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、煤剥離片を粉砕することによりエンジン性能を良好に維持できる黒煙浄化装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
第１発明の黒煙浄化装置は、排気ガスを通過させるように、多数の筒状のセルの壁面に酸化触媒を担持した酸化触媒コンバータを具備する黒煙浄化装置であって、前記セルの入口部分の隔壁に、複数のセルの入口を一組として一の入口を形成するよう、切れ込みがなされた。
【００１１】
第２発明の黒煙浄化装置は、請求項１に記載の発明において、前記切れ込みにより形成された前記セルの入口部分の形状は、四角錐状の部材と嵌合する形状である。
【００１２】
第３発明の黒煙浄化装置は、請求項１に記載の発明において、前記切れ込みにより形成された前記セルの入口部分の形状は、円錐状の部材と嵌合する形状である。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、セルの入口部分に切れ込みを形成して入口を大きくしたので、煤剥離片をセルの壁面に担持された酸化触媒と接触させることにより酸化させて微細化を促進させることができ、エンジン性能を良好に維持できるという効果を奏する。
【００１４】
第２発明によれば、入口部分を四角錐状の部材が嵌合する形状に構成したので、第１発明の効果に加えて、切れ込みを容易に形成できる。
【００１５】
第３発明によれば、入口部分を円錐状の部材が嵌合する形状に構成したので、第１発明の効果に加えて、切れ込みを容易に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１に示すように、ディーゼルエンジン用黒煙浄化装置１（以下、黒煙浄化装置という）は入口部２、設置部５及び出口部３で構成されている。入口部２と出口部３は、それぞれハウジング４ａ、４ｂの中に形成されている。ハウジング４ａ、４ｂの間の設置部５の、上流側に酸化触媒コンバータ１０が、下流側にディーゼルパティキュレートフィルタ２０（以下、パティキュレートフィルタという）が、所定間隔を開けてそれぞれ配置されている。酸化触媒コンバータ１０と、パティキュレートフィルタ２０とは、ハウジング４ａ、４ｂとガスケット６・６とで気密を保ち、かつ、着脱可能に取り付けられている。入口部２には断熱吸音材７が配置されており、この断熱吸音材７は、断熱吸音材押え板８及び９で入口部２の内壁に押し付けられている。
【００１８】
入口部２には、図示しないエンジンから排気ガス３０を導く入口管３１が配置されている。前記入口管３１は、入口部２を略鉛直方向に挿通しており、一端には図示しない排気管を介してエンジンと接続するための開口部を設けており、他端は封止している。前記入口管３１の円筒側壁には多数の小孔３１ａが設けてある。排気ガス３０は、この小孔３１ａを介して入口管３１から入口部２内へ入るようになっている。また、出口部３には排気ガス３０を排出する出口管３２と、前記出口管３２と平行して排気ガス３０排出時の騒音を低減させる共鳴管３３が設けてある。
【００１９】
図２に示すように、酸化触媒コンバータ１０は、隔壁１１によって多数のセル１２に仕切られたハニカム構造体である。なお、排気ガス３０が流れる方向に略垂直な断面におけるセル１２の形状は、本実施例の四角形状に限定されず、例えば、三角形や六角形状等の多角形状や円形状等であってもよい。
酸化触媒コンバータ１０は、コージェライト等のセラミックスや、ステンレス等の金属で形成される。
セル１２は、壁面１３にＰｔ等の酸化触媒を担持する。なお、酸化触媒としては、本実施例ではＰｔ等を用いているが、特に限定するものではなくＰｄ、Ｒｈ、Ｉｒ等を用いることもできる。
【００２０】
図１に示すように、パティキュレートフィルタ２０は、多孔体の隔壁２１よって多数のセル２２に仕切られたハニカムフィルタである。なお、排気ガス３０が流れる方向に略垂直な断面におけるセル２２の形状は、本実施例の四角形状に限定されず、例えば、六角形状等の多角形状や円形状等であってもよい。
パティキュレートフィルタ２０は、隔壁２１により多数の互いに平行に形成されたセル２２の相隣接する入口部２３と出口部２４とに交互に封止部２５を設けて、いわゆるウォールフロータイプにより構成される。
パティキュレートフィルタ２０は、コージェライト等のセラミックスで形成される。
なお、パティキュレートフィルタ２０のセル壁面にもＰｔ等、酸化触媒コンバータ１０に用いたものと同様の酸化触媒を担持する構成としてもよい。
【００２１】
ディーゼルエンジンの排気ガス３０は、煤（ＳＯＯＴ）と煤を接着するＳＯＦとを有する。排気ガス３０は、酸化触媒コンバータ１０のセル１２内に流入すると、セル１２壁面１３に担持された酸化触媒と接触する。これによって、ＳＯＦが酸化・燃焼して、ＳＯＦの接着力が弱まっていく。そして、煤は粉砕（前記酸化触媒によりＳＯＦの接着力が弱まり煤が分離すること）されて微細化していく。
そして、煤は、酸化触媒コンバータ１０からパティキュレートフィルタ２０に流入して、多孔体の隔壁２１表面に捕集される。そして、捕集された煤を酸化触媒コンバータ１０によって生成された二酸化窒素の酸化力を利用して酸化燃焼させたり、パティキュレートフィルタ２０のセル２２の壁面に酸化触媒を担持させた場合はその酸化力を利用して酸化燃焼させたりしている。
【００２２】
図２に示すように、酸化触媒コンバータ１０のセル１２の入口部分の隔壁１１には、切れ込み１４ａがなされている。
切れ込み１４ａにより、４つのセル１２・１２・１２・１２の入口（上流側の開口部）が結合して一の入口を形成している。
切れ込み１４ａにより形成されたセル１２の入口部分の形状は、四角錐状の部材１４ｂと嵌合する形状である。
【００２３】
ディーゼルエンジンと黒煙浄化装置１とを連結する排気管に排気ガス３０中の煤が付着して堆積していくことにより排気ガス３０中に含まれる煤よりも巨大化した煤が、振動等により剥離（煤剥離片）して酸化触媒コンバータ１０に流入してくる場合について、切れ込み１４ａにより４つのセル１２・１２・１２・１２の入口を結合して一の入口とすることにより、開口面積が一のセル１２のものよりも４倍程度大きくなるため、前記煤剥離片は、セル１２内（排気ガス３０通路内）に流入しやすくなる。セル１２内に流入した前記煤剥離片はセル１２の隔壁１１の端面に衝突して破砕されるとともに、セル１２の壁面に担持された酸化触媒と接触することにより酸化されて微細化していく。
前述の切れ込み１４ａにより形成された入口から入りきらない大きさの煤剥離片については、エンジンの排気圧により煤剥離片が入口に押されてその一部はセル１２端面及び切れ込み１４ａの隔壁１１の端面に接触し、前記煤剥離片は酸化触媒に接触することにより酸化されて微細化していく。
【００２４】
このように酸化触媒コンバータ１０の入口に到達した煤剥離片を早期に粉砕できるので、セル１２の入口やセル１２内が煤剥離片により閉塞されて排気圧が上昇することによりエンジンの排気効率が悪化して、燃費が悪化することがなく、エンジン性能を良好に維持できる。
また、セル１２の入口やセル１２内が煤剥離片により閉塞されることがなく、煤剥離片による酸化触媒コンバータ１０の閉塞状況を、パティキュレートフィルタ２０の閉塞状況とする誤判断を回避できる。
また、現行酸化触媒基材に切れ込み等の追加工をすることにより、安価に煤剥離片によるセル１２の入口やセル１２内の閉塞を防止できる。
【００２５】
なお、本実施例においては、酸化触媒コンバータ１０とパティキュレートフィルタ２０との二段構成からなる黒煙浄化装置１を用いたが、これに限定されず、酸化触媒コンバータ自体をパティキュレートフィルタとして用いた単段構成からなる黒煙浄化装置を用いてもよい。
【００２６】
また、本実施例においては、４つのセル１２・１２・１２・１２の入口を一組として、各組の入口毎に切れ込み１４ａを施したが、一体的に切れ込みを入れる（一組の）セル１２の数についてはこれに限定されず、煤剥離片の大きさ等を考慮して適宜決定すればよい。
【００２７】
また、セル１２の隔壁１１に設ける切れ込み１４ａの（排気ガス３０が流れる方向に対する）深さについても、煤剥離片の大きさ等を考慮して適宜決定すればよい。
【００２８】
また、本実施例においては、切れ込み１４ａにより形成されたセル１２の入口部分の形状は、四角錐状の部材１４ｂと嵌合する形状であるが、これに限定されず、円錐状の部材１４ｃ（図３参照）や三角錐状の部材等と嵌合する形状でもよい。また、セルの断面形状に合わせた多角錘状の切れ込みとすることもできる。
【００２９】
以上のように、本発明に係る黒煙浄化装置１の実施の一形態は、排気ガス３０を通過させるように、多数の筒状のセル１２の壁面１３に酸化触媒を担持した酸化触媒コンバータ１０を具備する黒煙浄化装置１であって、セル１２の入口部分の隔壁１１に、複数のセル１２の入口を一組として一の入口を形成するよう切れ込み１４ａがなされたものである。
また、切れ込み１４ａにより形成されたセル１２の入口部分の形状は、四角錘状の部材１４ｂと嵌合する形状である。
また、切れ込み１４ａにより形成されたセル１２の入口部分の形状は、円錐状の部材１４ｃと嵌合する形状である。
このように構成することにより、酸化触媒コンバータ１０の入口に到達した煤剥離片を早期に粉砕できるので、セル１２の入口やセル１２内が煤剥離片により閉塞されて排気圧が上昇することによりエンジンの排気効率が悪化して、燃費が悪化することがなく、エンジン性能を良好に維持できる。
また、セル１２の入口やセル１２内が煤剥離片により閉塞されることがなく、煤剥離片による酸化触媒コンバータ１０の閉塞状況を、パティキュレートフィルタ２０の閉塞状況とする誤判断を回避できる。
また、現行酸化触媒基材に切れ込み等の追加工をすることにより、安価に煤剥離片によるセル１２の入口やセル１２内の閉塞を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る黒煙浄化装置の実施の一形態を示す図。
【図２】（Ａ）は酸化触媒コンバータの側面図、（Ｂ）は同じく正面断面図、（Ｃ）は同じく切れ込み部分を示す斜視図。
【図３】円錐状の部材と嵌合するときのセルの入口部分の形状を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
１      黒煙浄化装置
１０    酸化触媒コンバータ
１１    隔壁
１２    セル
１３    壁面
１４ａ  切れ込み
１４ｂ  四角錘状の部材
１４ｃ  円錐状の部材
２０    パティキュレートフィルタ
３０    排気ガス
【図１】
2009097408.tif 000003
【図２】
2009097408.tif 000004
【図３】
2009097408.tif 000005