JP2001107724A

JP2001107724A - 内燃機関の排気ガス処理装置

Info

Publication number: JP2001107724A
Application number: JP28619899A
Authority: JP
Inventors: Shoji Ono; 正二大野
Original assignee: INTER DB KK
Current assignee: INTER DB KK
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関からの排気ガス中に含まれる未燃焼ガ
ス、不完全燃焼ガス、煤煙や油分などを低減、除去する
とともに、内燃機関の出力効率、更には、燃料消費効率
を高め、しかも、従来の処理方法に比較し、構造がシン
プルで、運転が容易で、保守整備も簡単で、製造コスト
が低い排気ガス処理装置を提供する。【解決手段】構造物を備えた補助室を設けた内燃機関の
排気ガス処理装置である。該処理装置は、少なくとも、
内燃機関からの排気ガスを導入する排気ガス進入部、構
造物を設置した少なくとも１室以上の補助室及び排出部
とからなる。加えて、消音室、複数の補助室を設ける場
合には該補助室間に中間室、を設けることができる。構
造物は、可動式、固定式いずれも使用することができ
る。具体的には、可動式構造物としては、プロペラ型羽
根車、水車型羽根車、回転ドラム、揺動板、回転コマ、
回転板、バタフライ、スライダー及びワームが固定式構
造物としては、金属板、多孔金属板、突起を有する金属
板、整流板、コマ及び襞等が挙げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気系に設
けた排気ガス処理装置に関するものである。更に詳しく
は、該補助室に構造物を設置し、該補助室にて内燃機関
から排出された排気ガスを酸素との結合を促進し又は再
燃焼させ、排気ガスに含まれる煤煙、不完全燃焼ガス、
未燃焼ガスや油分等の低減又は除去をはかる、排気ガス
処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関で燃焼した排気ガスは、排気系
を経て内燃機関系外に排出される。燃焼効率の向上が計
られているものの、内燃機関での燃焼は完全ではなく、
排気ガスには多くの未燃焼物質が含まれているのが実状
である。自動車内燃機関の排気系は、例えば、図６に示
したような構造としている。即ち、内燃機関排気系は、
内燃機関と接続するためのフランジ４１、内燃機関から
の排気ガスを誘導するマニホールド４２、集合部４３、
排気管４４、４５、触媒装置４６及び消音器４７等から
構成されている。本発明の排気ガス処理装置は、この排
気系のいずれの位置にも設置することができる。

【０００３】未燃焼物質には、未燃焼ガソリン（Ｈ
Ｃ）、不完全燃焼ガス（一酸化炭素など）、煤煙（すす
と呼ばれるもので、不完全燃焼の炭素化合物を中心と
し、窒素酸化物や硫黄化合物を含んだ微細粒子）や油分
（煤煙に内燃機関等から排出されるオイルが付着したも
の）などが含まれる。これらの物質は、大気汚染の主要
な原因の一つにもなっていて、社会的にも問題になって
いる。

【０００４】このような内燃機関の未燃焼ガスや煤煙等
を除去するための方法として、触媒方式、濾過方式ない
し強制再燃焼方式が知られている。しかしながら、触媒
方式、濾過方式に於いては、使用する触媒や濾過布が排
気系の大きな抵抗となり、非気ガスの円滑な移動を妨
げ、内燃機関の燃焼効率に悪影響を与え、内燃機関の出
力、回転力等の低下をもたらすという問題がある。

【０００５】また、強制再燃焼式に於いては、外部から
再燃焼のためのエネルギーを供給する必要があり、コス
トの大幅上昇を招き、更には、発生総エネルギーの増大
という新たな環境問題を引き起こすという問題がある。
更に、強制再燃焼式では、冷却機能を付加して排気系の
温度上昇を抑える場合がある。この場合は、強制再燃焼
に基づく外部から付加するエネルギーに加えて、更なる
エネルギー消費の増大をもたらすものとなる。

【０００６】その上、触媒方式、濾過方式又は強制再燃
焼方式等の従来方式は、機構的にも非常に複雑なものと
なっているので、排気ガスの排出効率を低下させてい
る。そして、触媒方式、濾過方式、強制再燃焼方式と
も、排出ガス処理装置の製造コストの大幅な上昇が避け
られないものになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に注目し、濾過方式や触媒方式に頼ることなく、内
燃機関燃焼効率やエンジンの出力を低下させることな
く、排気ガスを、外部からエネルギーを加えることな
く、酸素との結合を促進し又は再燃焼させて、未燃焼ガ
スを低減させ、排気ガス、特に、煤煙を少なくする排気
ガス処理装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
通りである。請求項１の発明は、内燃機関の排気系に設
けた排気ガス処理装置であって、該装置内に配設した補
助室に構造物を備えたことを特徴とする内燃機関の排気
ガス処理装置である。

【０００９】請求項２の発明は、内燃機関の排気系に設
けた排気ガス処理装置であって、エンジンからの排気ガ
スを導入するための排気ガス進入部、構造物を備えた少
なくとも１室の補助室及び排気ガスの排出部とからなる
ことを特徴とする内燃機関の排気ガス処理装置である。

【００１０】請求項３の発明は、消音装置を付加したこ
とを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気ガス処
理装置である。

【００１１】請求項４の発明は、上記構造物が、可動式
構造物又は固定式構造物であることを特徴とする、請求
項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の排
気ガス処理装置である。

【００１２】請求項５の発明は、排気ガス進入部に於い
て、進入部内管及び該進入部内管の直径よりも大きい直
径をもつ進入部外管を設けて、進入部内管を進入部外管
内に配置し、進入部内管に複数の連通孔を配設し、進入
部内管後端部断面積が進入部内管前端部断面積の６０〜
９５％であり、かつ、進入部外管後端部断面積が進入部
外管前端部断面積よりも小さくなるように進入部外管を
絞りこんだことを特徴とする、請求項２から請求項４の
いずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス処理装置であ
る。

【００１３】請求項６の発明は、排気系の上流側に一次
補助室、下流側に二次補助室を設け、一次補助室に可動
式構造物を配置し、二次補助室に固定式構造物を配した
ことを特徴とする、請求項２、請求項３及び請求項５の
いずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス処理装置であ
る。

【００１４】請求項７の発明は、排気系の上流側に設け
た一次補助室と下流側に設けた二次補助室の間に配置さ
れる中間室の容積が、該二次補助室の容積よりも大きい
ことを特徴とする、請求項６に記載の内燃機関の排気ガ
ス処理装置である。

【００１５】請求項８の発明は、構造物が、可動式であ
るプロペラ型羽根車、水車型羽根車、回転ドラム、揺動
板、回転コマ、回転板、バタフライ、スライダー及びワ
ームからなる群から選択される少なくとも一種であるこ
とを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項
に記載の内燃機関の排気ガス処理装置である。

【００１６】請求項９の発明は、構造物が、固定式であ
る金属板、多孔金属板、突起を有する金属板、整流板、
コマ及び襞からなる群から選択される少なくとも一種で
あることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれ
か１項に記載の内燃機関の排気ガス処理装置である。

【００１７】本発明は、内燃機関の排気系に設けられる
排気ガス処理装置内に配設された補助室に構造物を設置
し、内燃機関から排出されるパルス状の高速排気ガスが
もつエネルギー（運動エネルギー、熱エネルギー及び化
学エネルギーを含む）を、外部から新たなエネルギーを
加えることなく熱エネルギーに転換させ、また、該高速
排気ガスがもつ熱エネルギーを受け取って蓄積し、以て
排気ガスを酸素との結合を促進し又は再燃焼させる排気
ガス処理装置である。

【００１８】本発明の排気ガス処理装置は、少なくとも
構造物を備えた補助室を設け、該補助室に於いて、排気
ガスの温度を速やかに上昇させ、排気ガス中に含まれる
未燃焼ガス、不完全燃焼ガス、煤煙や油分などを再然焼
させ、より完全燃焼させた排気ガスとするものである。

【００１９】該排気ガス処理装置は、基本的には、排気
ガス進入部、構造物を備えた補助室及び排出部とからな
る。排気ガス進入部は、単にパイプ状の配管を使用する
こともできるが、進入部内管及び進入部外管とからな
り、進入部内管の直径は進入部外管の直径よりも小さ
く、かつ、進入部内管は進入部外管の内側に配置され、
進入部内管及び進入部外管いずれも適当な絞りが設けら
れ、出口の断面積は入り口の断面積よりも小さくなって
いるものが好ましい。それは、出口の断面積が入り口の
断面積よりも小さくなっていることにより、排気ガスの
流速が高められて補助室に排気ガスを導入されるからで
ある。

【００２０】補助室に導入された排気ガスは、補助室に
設けられた構造物の作用により、排気ガスがもつエネル
ギーが熱エネルギーに転換されるか、又は、熱エネルギ
ーとして蓄積され、以て排気ガス自体の温度が上昇す
る。

【００２１】補助室内に導入された排気ガスは、構造物
の作用で温度が上昇するので、排気ガス中の未然焼ガ
ス、不完全燃焼ガス、煤煙や油分などが酸素との結合が
促進され、又は、再燃焼により、燃焼度の高いガスとし
て補助室から送り出される。

【００２２】同時に、内燃機関からの排気ガスは、補助
室内に設けられた構造物に衝突するか、又は、攪拌され
ることで空気との混合がよくなり、未燃焼物等の酸素と
の結合が促進され、また、再燃焼により、排気ガス中の
未燃焼物等の量は減少するが、更に、個体不純物（主と
して煤煙からなる）は、ガスとの質量差、又は、粘性に
よって補助室の底部に沈着するか、壁に付着することに
より除去される効果がある。

【００２３】一般に、内燃機関からの排気ガスの流れ
は、連続したものではなく脈動をもったものである。即
ち、エンジンは排気過程にあるときは排気ガスの量が多
くかつ流速も大きく従ってそのエネルギーも大きいもの
となっており、一方、エンジンが吸気過程にあるときは
排気ガスの量が少なくかつ流速も小さくそのエネルギー
も小さい状態になる。このように脈動ある排気ガスの処
理には、大きなエネルギーをもつ場合を基準に設計する
必要があり、従来の方式は過大な装置となることが避け
られない。

【００２４】排気ガスの量が多くかつ流速が大きい場合
には、排気ガスの未燃焼物も当然多くなっており、未燃
焼物を除去するには、従来の方法、例えば、強制再燃焼
方式では、負荷が極端に大きくなり、一方、排気ガス
の量が少なくかつ流速が小さい場合には、排気ガスの未
燃焼物も当然少なくなっており、未燃焼物を除去する負
荷は極端に小さくなる。この両者の差が大き過ぎるとい
う問題が指摘される。

【００２５】これに対して、本発明では、排気ガスの量
が多くかつ流速が大きい場合には、構造物による排気ガ
スの熱エネルギーへの変換量が多くなり、また、構造物
による熱エネルギーの蓄積量も多くなり、補助室内の温
度上昇も大きくなって、従って、排気ガスの未燃焼物と
酸素との結合がより大きく促進され、また、燃焼がより
進行する。その結果、大量の排気ガスに対して、外部か
ら特別の操作を付加することなく、対処できるのであ
る。

【００２６】一方、排気ガスの量が少なくかつ流速が小
さい場合には、構造物による排気ガスの熱エネルギーへ
の変換量が少なくなり、また、構造物による熱エネルギ
ーの蓄積量も少なくなるが、排気ガス中の未燃焼物の量
も少ないので、エネルギー的にはバランスがとれたもの
となる。

【００２７】このように、本発明の内燃機関排気ガスの
処理装置は、原理的には極めて自然法則に順応したもの
となっており、排気ガスの脈動に応じて、外部から特別
の対応策を講じなくても、自律的にプロセスがコントロ
ールされるという一大特徴を有しているのである。

【００２８】補助室に設置される構造物は、可動なも
の、固定的なものの二種類がある。これらは、単独に又
は同時に複数個使用することができる。そして、補助室
の外壁形状、補助室内の流路設計と併せて、構造物の物
理的効果を想定して設計される。

【００２９】可動式構造物は、排気ガスの脈動流とその
エネルギーを利用して動作させるもので、外部からエネ
ルギーを付加することなく、構造物を動かし、それによ
って、排気ガスの酸素との結合を促進し、また、燃焼を
促進させる。同時に、排気ガスの脈動と調和的に動作さ
せることにより、排気ガスの掃気や排気系内の流速及び
脈動の波動を緩和させることもできる。これらは、内燃
機関の出力向上にも寄与している。

【００３０】また、固定式構造物は、排気ガスの熱エネ
ルギーを受け取り、構造物自身の温度が高まり、それに
伴って、未燃焼ガス等を酸素との結合を促進し、又は、
再燃焼させる作用を有する。

【００３１】本発明は、排気ガス中の未燃焼ガス、不完
全燃焼ガス、煤煙や油分などを除去する方法としては、
従来の方式に比較し、排気系に於ける排気ガスに対する
抵抗は小さく、内燃機関の効率を低減させることなく、
また、場合によっては内燃機関の効率を上昇させるとい
う効果を発揮する。特に、可動式構造物を使用する場
合、内燃機関の効率向上が著しく、燃料消費率の向上が
認められる。その上、外部から特別の操作を施すことな
く、排気ガスの脈動を利用して、排気ガスを効率的に処
理しうるという効果を発揮するのである。

【００３２】本発明に使用する構造物として、以下のも
のが具体的に挙げることができる。可動式構造物として
は、プロペラ型羽根車、水車型羽根車、回転ドラム、揺
動板、回転コマ、回転板、バタフライ、スライダー及び
ワーム等を挙げることができる。また、固定式構造物と
して、金属板、多孔金属板、突起を有する金属板、整流
板、コマ及び襞等を挙げることができる。

【００３３】本発明の排気ガス処理装置は、排気系の任
意の位置に設けることができる。排気ガス中の窒素酸化
物や硫黄酸化物の量を低くするという観点から、本発明
の排気ガス処理装置は、触媒装置の後に設けるのが好ま
しい。

【００３４】以上、排気ガスのエネルギーを利用した本
発明による排気ガスの処理装置は、従来の排気ガス処理
装置に比較して、構造がシンプルで、運転が容易で、保
守整備も簡単で、しかも、製造コストが低いという特徴
を有するものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施形態に基
づいて説明する。尚、図中、排気ガスは図の左から右に
流れるものとする（尚、本明細書の説明の中で、排気ガ
ス発生場所に近い部分を上流、遠い部分を下流と表現
し、また、図に於いて左側を上流、右側を下流と表現し
ている）。排気ガス処理装置は、基本的には、補助室を
設け該補助室に構造物を設置した装置である。

【００３６】本発明の実施形態の一例を、図１に示し
た。図１の実施形態では、排気ガス進入部２、水車型羽
根車１０を備えた一次補助室９、中間室１１、二枚の多
孔金属板１７、１８を備えた二次補助室１６、消音室２
３及び排出部２８から構成されている。内燃機関から排
出された排気ガスは、排気ガス進入部２に導入され、こ
こから一次補助室９に送り込まれる。一次補助室９に
は、羽根車１０が備えられており、送り込まれた排気ガ
スは羽根車１０に当たり該羽根車１０を駆動させる。こ
の間に、排気ガスは、空気とよく混合され、排気ガス中
の未燃焼物を酸素との結合を促進し、また、再燃焼を促
す。一次補助室９を出た排気ガスは、二次補助室１６に
入りここに設けられている多孔金属板１７、１８に衝突
する。多孔金属板１７、１８の作用により排気ガス中の
未燃焼物の処理が更に進行する。多孔金属板１７、１８
に衝突した排気ガスは、方向を反転し中仕切板１３の通
気孔Ａ３１から冷却通路１９に導かれ消音室２３に至っ
て消音され、排出部２８を経て排出される。

【００３７】排気ガス進入部２は、進入部内管４及び進
入部外管５とから構成されている。進入部内管４は進入
部外管５の内側に配設され、ほぼ同じ長さになってい
る。進入部内管４は、下流に向かって先細りとなってお
り、進入部内管後端部断面積が進入部内管前端部断面積
の６０〜９５％とするのが好ましい。また、進入部外管
５も同様に、進入部外管後端部断面積が進入部外管前端
部断面積よりも小さくなるように進入部外管を絞りこん
だものになっている。

【００３８】進入部内管４は、先端が絞られているので
排気ガスに対してオリフィスの役目をなし、一次補助室
９に導入する排気ガスの流速を高める役割を果たす。絞
りの程度は、実験の結果、断面積比（進入部内管後端部
断面積／進入部内管前端部断面積）で６０〜９５％の間
で内燃機関の効率が良くなる結果を得た。

【００３９】進入部内管４の前半部分の壁には、内管か
ら外管に向けて排気ガスが連通すべく開口した複数の連
通孔６が配設されている。これは、排気ガスの脈動のう
ち振幅の大きなときに、即ち、排気ガスの圧力及び流量
がともに著しく上昇したときに、進入部内管後端部でガ
ス流が停滞してしまい、流路抵抗となって、円滑なガス
流れを阻害してしまうことを防ぐもので、排気ガスの圧
力にほぼ比例した量のガスの一部はこの連通孔６を通っ
て、進入部外管５内に流出する作用をする。

【００４０】進入部外管５は、進入部内管４から流出し
たガスを、進入部内管４同様に一次補助室９内へ送り込
む。進入部外管５は進入部内管４同様に、後端部は絞り
こまれた状態で一次補助室９に接続されている。進入部
外管５の後端部は進入部内管４の後端部とほぼ同位置に
ある。進入部内管４から連通孔６を経て流れ込んできた
排気ガスは、進入部外管５に引き込まれて、効率よく進
入部外管５の中から一次補助室９に向かって放出され
る。

【００４１】進入部内管４及び進入部外管５の開放部
は、一次補助室９に接続されている。一次補助室９に
は、可動式構造物である羽根車１０が設けられている。
該羽根車１０を効率よく稼働させるために、排気ガス進
入部２の開放部は羽根車１０に対して、その回転軸中心
部からオフセットされて、即ち、羽根車１０の羽根に直
接当たるように接続される。該開放部の設置位置は、勿
論、可動式構造物の形状、運動状態の影響を受ける。排
気ガス進入部２に続く一次補助室９は、排気ガス進入部
２と排気ガス流路管１４以外は、適当な壁で覆われる。
一次補助室９内部には、羽根車１０が設置されている。
羽根車１０は、可動式構造物の一種で、熱交換、熱の蓄
積、化学反応の活性化などの作用をする。一次補助室９
は、室内に置かれる構造物が最大限の効果を発揮できる
ように設計される。例えば、羽根車の場合は、一次補助
室の形状は直方体ないし立方体が好ましい。

【００４２】一次補助室９壁の構造は、排気ガスの再燃
焼を引起す熱エネルギーの仕事率を高めるように、形
状、材質が設計されるのは勿論であるが、排気ガス流を
阻害しないような設計もなされる。特に、可動式構造物
を室内に擁する場合は、設計の仕方によっては、上流の
排気ガス流を掃気させる効果も期待できる。この点は、
従来の触媒式、濾過式と大いに異なる特徴となってい
る。

【００４３】補助室は、内部に設置される構造物によっ
ては、１室でもよいが、複数設けることができる。複数
の補助室を設ける場合、複数の補助室を連続的に設置し
てもよいし、排気ガス流路内に分離して設置することも
できる。本実施形態に於いては、可動構造体である羽根
車１０をもつ一次補助室９と、固定式構造物である多孔
金属板１７、１８を有する二次補助室１６が設置されて
いる。先に述べたとおり、一次補助室９には排気ガス流
と回転方向が平行になるように配設された羽根車１０が
設置されている。羽根車１０は、片持ちないし両持ちの
軸に、メタル軸受けを介してメリホールドで装着されて
おり、排気ガスの流体運動をその羽根車１０に受けるこ
とによってのみ回転する。この際、外部からエネルギー
の付加はない。

【００４４】羽根車１０の回転運動は、排気ガスを激し
く混合、攪拌しそれによって、未燃焼ガス、不完全燃焼
ガス、煤煙や油分などと空気との混合をよくする。その
結果、未燃焼ガス等の活性化を引き越し、酸素との接触
を誘発し、結果として排気ガス中の酸素との結合を促
す。また、２００〜４００℃温度の高速ガス流に曝され
ることによって、羽根自体の金属に熱エネルギーが蓄積
されて高温になり、更に、未燃焼ガス、不完全燃焼ガ
ス、煤煙や油分などの酸素結合を促す。

【００４５】新たに一次補助室内９で起こった酸素結合
によって、未然焼ガス、不完全燃焼ガス、煤煙や油分な
どは、大部分がより燃焼度の高いガスとなって、下流の
流路管１４に送られる。羽根車１０は、排気ガスに遠心
力による作用をもたらし、ガスと煤煙、油分の質量差に
よって、これらの成分を、外壁方向に飛ばして、室内に
沈着、付着させ、ガスから分離させ、室内に残留させ、
大気中に排出させないという効果も認められる。

【００４６】羽根車１０は、羽根車自体の設計と、室外
壁の設計によって、排気脈動の圧力が大きいときは、つ
まり、内燃機関のシリンダー弁の吸入・排出開放がオー
バーラップしているときは、抵抗となって、未燃焼ガス
の排気管への流出量を低減させ、次の瞬間は、脈動高圧
時によって与えられた高速な回転により、圧力の低下し
た排気管内の排気ガスを掃気し、排気管内での流体の排
出下流に向かつた運動を援助する動きを持たせることが
できる。これは、排気管の排気効率と内燃機関の運転効
率を上昇させ、しいては、機関の燃費、出力、回転力の
向上に寄与する。また、低出力回転の遷移領域で発生す
る、いわゆる、トルク（回転力）の谷も大きく改善され
る効果が実験では認められている。

【００４７】本実施形態では一次補助室９を通過した排
気ガスは、一次補助室９の後端に取り付けられた流路管
１４によって、温度が上昇したまま、続いて接続されて
いる二次補助室１６に送られる。二次補助室１６内後端
には、固定式の多孔金属板１７、１８（孔あき面子）が
二枚設置され、ここに高温（２００〜３５０℃）の排気
ガスが吹き付けられる。この多孔金属板１７、１８は、
高温のガス流に曝されることによって、ガスから熱エネ
ルギーを得て、それを蓄積し、自体が５００〜６００℃
に上昇し、この熱によって、未然焼ガス、不完全燃焼ガ
ス、煤煙や油分などを再燃焼させる。これによって、同
様に、大部分が完全燃焼のガスとなって、下流の排出口
に送られる。

【００４８】二次補助室１６に流入した排気ガスは多孔
金属板１７、１８やその後部の璧に当たり、ガスはその
流の向きを変える。当然この時、煤煙や油分などの個体
に近い不純物は、壁に当たることで二次補助室１６底部
への沈着や壁への付着もおきて、更に、処理される。排
気ガスは、二次補助室１６に設けられた多孔金属板１
７、１８等に当たって、ガス流はその方向を変え、二次
補助室１６内周部を通って中仕切板１３に設けられた通
気孔Ａ３１から冷却通路１９に排出される。

【００４９】二次補助室１６の壁部は、セラミックウー
ル１５が貼付けられており、外周部を逆流していく排気
ガスから、表面接触によって、排気ガス中の不純物を物
理的に取り除き、なおかつ強い消音効果を発揮する。金
属板を有する二次補助室１６に於いては、この外壁部の
繊維体による不純物の除去効果は大きなウエートを占め
ている。

【００５０】二次補助室で排気ガスを逆流させるのは、
後端壁に強く排気ガス流を衝突させることにより、浄化
作用が発揮されるからである。更に、限られたマフラー
スペースの中で、最大限の効果を発揮させるためでもあ
る。この繊維体を外周部に利用し、濾過式を採用してい
ないのは、排気ガス流の抵抗となることを避け、内燃機
関の運転効率を低下させないためである、これは、金属
板を利用した再燃焼にガスの浄化があってこそ採用でき
た方法である。しかも、低コストで内燃機関の排気ガス
を効率的に浄化できる。

【００５１】ニ次補助室１６と一次補助室９と間に中間
室１１が設けることができる。一次補助室９から流路管
１４を経て第二補助室１６に入ったガス流は多孔金属板
１７、１８に当たった後その方向を変えて一旦中間室１
１に入り、該中間室から中仕切板１３に設けられた通気
孔Ａ３１を介して冷却通路１９に入り、消音室２３を経
て排出管２８から排出される。排気ガスが冷却通路１９
を通過するとき、外気（車両運行中は外気流）に触れて
いる外壁に直接触れることによって、２００℃ほどに冷
却される。

【００５２】また、中間室の容積は、二次補助室の容積
よりも大きくすることが好ましい。それは、中間室の容
積を二次補助室の容積よりも大きくすることにより、内
燃機関の効率を高めることができるからである。

【００５３】中仕切板１３は二次補助室１６を支持する
構造物であり、二次補助室蓋１２、処理装置後蓋２２と
ともに二次補助室１６を支えている。一次補助室９は、
処理装置前蓋２６と中仕切板１３に支えられている。消
音室２３は、二重構造になっており排出管Ａ２０と排出
管Ｂ２１からなっている。排出管Ａ２０及び排出管Ｂ２
１にはそれぞれ複数の小孔２４があけられており、消音
効果を発揮するものである。消音室２３を経て排出部２
８から排気ガスは排出される。

【００５４】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
てきたが、本発明の基本は、排気系に補助室設け、該補
助室に構造物を設置する点にある。本発明の排気ガス処
理装置は、少なくとも内燃機関からの排気ガスを導入す
るための排気ガス進入部、構造物を設置した補助室及び
排気ガスを排出するための排出管から構成される。該補
助室は１室でもよいし複数室設けてもよい。補助室に
は、構造物を設置するが、これには可動式のものと固定
式のものがあり、いずれのものも使用することができ
る。構造物は、少なくとも１個以上使用する。補助室を
複数設ける場合には、可動式構造物と固定式構造物とを
併用するのが好ましい。更に、中間室や消音室を設ける
ことができる。

【００５５】内燃機関からの排気ガスを導入する排気ガ
ス進入部は、単なる環状のパイプでもよいが、進入部内
管と進入部外管とからなる二重管とし、いじれも下流に
向かって先細りとなる構造をとるのが好ましい。それ
は、下流側を絞ることにより、排気ガスの流速が高ま
り、排気ガスの処理効果を高め、同時に、内燃機関の効
率も高めることができるからである。

【００５６】補助室に設置する構造物は、本実施形態で
は羽根車と多孔金属板とを示したが、具体的には、以下
のものを使用することができる。可動式構造物として具
体的には、プロペラ型羽根車、水車型羽根車、回転ドラ
ム、揺動板、回転コマ、回転板、バタフライ、スライダ
ー及びワーム等を使用することができる。羽根車は、羽
根でガス流を受けて回転するもので、プロペラ型、水車
型いずれも使用することができる。回転ドラムは、円筒
体の内壁に羽根、溝を設け、それらでガス流を受けて回
転するものである（例えば、図７）。揺動板というの
は、板をガス流の中に置き、板の片方を固定するか又は
両方を可動式にして、ガス流によって揺動させるもので
ある（例えば、図８）。回転コマは、表面に凹凸等を設
けこの凹凸等でガス流を受けて回転する、球形、卵形や
錐形の回転体である（例えば、図９）。回転板は、ガス
流によって回転する板である（例えば、図１０）。バタ
フライは、ガス流によって管内で回転し管内の流量を調
節する板である。スライダーは、ガス流を受けて上下又
は左右に移動する、ガス流に対して垂直に近い状態で設
置された一種のシリンダーである（例えば、図１１）。
ワームは、ねじ状の筒型回転体で、筒の軸方向水平な線
を軸として、該筒の表面切られたスパイラルでガス流を
受けて回転する。

【００５７】固定式構造物として具体的に、金属板、多
孔金属板、突起を有する金属板、整流板、コマ及び襞等
が挙げられる。金属板は、孔を有するものでもよいし、
突起を有するものでもよい。いずれもガス流を衝突させ
て熱エネルギーを得るものである。整流板は、ガス流に
対して平行に設置され、突起を設ける。例えば図１２に
示したようなガス流を整流するような突起を設ける。コ
マは、ガス流の中に置いて熱を蓄積・交換をする球形、
卵形や錘形の固定体である。ガス流に対し、０〜１８０
°の角度をもって設置される。襞は、補助室内壁に設け
た突起状物で、例えば、図１３に示したようなものであ
る。

【００５８】

【発明の効果】排気系に処理装置を設け該処理装置に補
助室を配設し該補助室に構造物を設置することにより、
内燃機関からの排気ガス中に含まれる未燃焼ガス、不完
全燃焼ガス、煤煙や油分などを低減、除去するととも
に、内燃機関の出力効率、更には、燃料消費効率を高め
ることができる。更に、この排気ガス処理装置は、従来
の処理方法である、濾過方式、触媒方式や強制再燃焼方
式等に比較し、構造がシンプルで、運転が容易で、保守
整備も簡単で、しかも、製造コストが低いという特徴を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、排気ガス処理装置の構成を示した図面
である

【図２】図２は、図１のＸ−Ｘ矢視図である

【図３】図３は、図１のＹ−Ｙ矢視図である

【図４】図４は、図１のＺ−Ｚ矢視図である

【図５】図５は、内燃機関の排気ガス処理装置の立体透
視図である

【図６】図６は、内燃機関の排気系の概略を示す図であ
る

【図７】図７は、ドラムの一例を示した図面である

【図８】図８は、揺動板の一例を示した図である

【図９】図９は、回転コマの一例を示した図である

【図１０】図１０は、回転板の一例を示した図である

【図１１】図１１は、スライダーの一例を示した図であ
る

【図１２】図１２は、整流板の一例を示した図である

【図１３】図１３は、襞の一例を示した図である

【符号の説明】

１排気ガス処理装置２排気ガス進入部３接続フランジ４進入部内管５進入部外管６連通孔７進入部外管出口８進入部内管出口９一次補助室１０羽根車１１中間室１２二次補助室蓋１３中仕切板１４流路管１５セラミックウール壁１６二次補助室１７多孔金属板１８多孔金属板１９冷却通路２０排出管Ａ２１排出管Ｂ２２処理装置後蓋２３消音室２４小孔２５接続フランジ２６処理装置前蓋２７処理装置外壁２８排出部３１通気孔Ａ３２セラミックウール３３通気孔Ｂ３４通気孔Ｃ４１フランジ４２マニホールド４３集合部４４、４５排気管４６触媒装置４７消音器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設けた排気ガス処理装
置であって、該装置内に配設した補助室に構造物を備え
たことを特徴とする内燃機関の排気ガス処理装置。
【請求項２】内燃機関の排気系に設けた排気ガス処理装
置であって、エンジンからの排気ガスを導入するための
排気ガス進入部、構造物を備えた少なくとも１室の補助
室及び排気ガスの排出部とからなることを特徴とする内
燃機関の排気ガス処理装置。
【請求項３】消音装置を付加したことを特徴とする請求
項２に記載の内燃機関の排気ガス処理装置。
【請求項４】上記構造物が、可動式構造物又は固定式構
造物であることを特徴とする、請求項１から請求項３の
いずれか１項に記載の内燃機関の排気ガス処理装置。
【請求項５】排気ガス進入部に於いて、進入部内管及び
該進入部内管の直径よりも大きい直径をもつ進入部外管
を設けて、進入部内管を進入部外管内に配置し、進入部
内管に複数の連通孔を配設し、進入部内管後端部断面積
が進入部内管前端部断面積の６０〜９５％であり、か
つ、進入部外管後端部断面積が進入部外管前端部断面積
よりも小さくなるように進入部外管を絞りこんだことを
特徴とする、請求項２から請求項４のいずれか１項に記
載の内燃機関の排気ガス処理装置。
【請求項６】排気系の上流側に一次補助室、下流側に二
次補助室を設け、一次補助室に可動式構造物を配置し、
二次補助室に固定式構造物を配したことを特徴とする、
請求項２、請求項３及び請求項５のいずれか１項に記載
の内燃機関の排気ガス処理装置。
【請求項７】排気系の上流側に設けた一次補助室と下流
側に設けた二次補助室の間に配置される中間室の容積
が、該二次補助室の容積よりも大きいことを特徴とす
る、請求項６に記載の内燃機関の排気ガス処理装置。
【請求項８】構造物が、可動式であるプロペラ型羽根
車、水車型羽根車、回転ドラム、揺動板、回転コマ、回
転板、バタフライ、スライダー及びワームからなる群か
ら選択される少なくとも一種であることを特徴とする、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関
の排気ガス処理装置。
【請求項９】構造物が、固定式である金属板、多孔金属
板、突起を有する金属板、整流板、コマ及び襞からなる
群から選択される少なくとも一種であることを特徴とす
る、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の内燃
機関の排気ガス処理装置。