JP2020002913A - 排気浄化装置および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て作業性を向上することが可能な排気浄化装置および車両を提供する。【解決手段】排気浄化装置は、開口部を有する筐体と、筐体の内壁面部に固定される一端部、および、開口部から露出する位置に配置される他端部を有する繋ぎ板と、内壁面部に固定される第１端部、および、繋ぎ板の前記他端部に固定される第２端部を有し、内壁面部とにより排気ガスの通路を形成する整流板と、を備える。例えば、繋ぎ板の一端部は、波形状を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置および車両に関する。

例えば、筐体と、筐体に収容され、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための触媒とを備え、浄化した排気ガスを筐体内から下流側の排気管へ流出する排気浄化装置が知られている。このような排気浄化装置の場合、筐体の形状によっては、排気ガスが筐体内で渦を巻くことがある。この渦は、内燃機関の運転状態によって変動して、排気管から異音が発生する要因となる場合がある。

例えば、特許文献１には、筐体内の排気ガスの流れを均一にするための整流板を備えた排気浄化装置が開示されている。

特開２００８−２８６１３４号公報

ところで、筐体に整流板を固定する組み立て作業において、例えば、整流板の形状や整流板が配置される場所によっては、筐体と整流板との固定箇所を、例えば、整流板自身が外部から覆う場合があって、固定箇所へ工具を容易に移動できずに、組み立て作業性が低下するという問題がある。

本開示の目的は、組み立て作業性を向上することが可能な排気浄化装置および車両を提供することである。

上記の目的を達成するため、本開示における排気浄化装置は、
開口部を有する筐体と、
前記筐体の内壁面部に固定される一端部、および、前記開口部から露出する位置に配置される他端部を有する繋ぎ板と、
前記内壁面部に固定される第１端部、および、前記繋ぎ板の前記他端部に固定される第２端部を有し、前記内壁面部とにより排気ガスの通路を形成する整流板と、
を備える。

また、本開示における車両は、前記排気浄化装置を備える。

本開示によれば、組み立て作業性を向上することができる。

本発明の一実施の形態に係る排気浄化装置の一例を示す概略図である。 Ｘ軸に対して−Ｙ側に傾斜した方向から見た第２筐体の内部の斜視図である。 Ｘ軸に対して＋Ｙ側に傾斜した方向から見た第２筐体の内部の斜視図である。 Ｘ軸に対して＋Ｚ側に傾斜した方向から見た第２筐体の内部の斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る排気浄化装置２の一例を示す概略図である。なお、図１には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が描かれている。以下の説明では、図１における左右方向をＸ方向といい、左方向を「＋Ｘ方向」又は「＋Ｘ側」、右方向を「−Ｘ方向」又は「−Ｘ側」という。また、図１における上下方向をＹ方向といい、上方向を「＋Ｙ方向」又は「＋Ｙ側」、下方向を「−Ｙ方向」又は「−Ｙ側」という。さらに、図１において紙面に垂直な方向をＺ方向といい、手前方向を「＋Ｚ方向」又は「＋Ｚ側」、奥方向を「−Ｚ方向」又は「−Ｚ側」という。図１に、排気ガスの流れを矢印で示す。

図２は、Ｘ軸に対して−Ｙ側に傾斜した方向から見た第２筐体２ｂの内部の斜視図である。排気浄化装置２は、図１および図２に示すように、第１筐体２ａ、第２筐体２ｂ、触媒３、フィルター３ａ、整流板１１および繋ぎ板１２を備えている。

第１筐体２ａは、触媒３およびフィルター３ａを収容している。第１筐体２ａの上流側端部には貫通孔４ａが設けられている。第１筐体２ａの下流側端部には連通孔４ｂが設けられている。貫通孔４ａには、上流側排気管１が接続されている。上流側排気管１は、排気マニホールド（図示略）に接続されている。

第２筐体２ｂは、第１筐体２ａの下流側に配置される。第２筐体２ｂは、−Ｘ方向へ開かれた開口部２ｄを有している。第２筐体２ｂの内部は、開口部２ｄおよび連通孔４ｂを介して第１筐体２ａの内部と連通している。

触媒３は、例えば、三元触媒、酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst：ＤＯＣ）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（Lean NOx Trap：ＬＮＴ）等やこれらの組み合わせで構成される。三元触媒は、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘの３成分を同時に酸化・還元処理する。酸化触媒は、排気ガス中のＨＣやＣＯを酸化して排気ガスを浄化する役割と、ＬＮＴのＮＯｘ吸蔵能力を回復するためのＮＯｘ再生の際にＮＯｘの還元剤として供給される燃料の炭化水素の一部を酸化して排気ガスの温度を昇温する役割とを有している。ＬＮＴは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を貴金属と共に担持して形成され、酸素過剰な排気ガス中のＮＯを酸化して硝酸塩として触媒上に吸着させて、ＮＯｘを浄化する。

フィルター３ａは、例えば、排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter：ＰＭ）を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）により構成される。

図３は、Ｘ軸に対して＋Ｙ側に傾斜した方向から見た第２筐体２ｂの内部の斜視図である。図４は、Ｘ軸に対して＋Ｚ側に傾斜した方向から見た第２筐体２ｂの内部の斜視図である。第２筐体２ｂは、図２から図４に示すように、側壁面部６，７、曲面部９を有している。なお、曲面部９の内側が、本発明の「内壁面部」に対応している。

曲面部９は、図２から図４に示すように、＋Ｘ方向に膨出するように湾曲している。曲面部９は、Ｚ軸の方向に延在している。なお、曲面部９の−Ｙ方向の端部を、特に、立壁面部１０という。

立壁面部１０は、図２から図４に示すように、Ｘ軸の方向に起立している。立壁面部１０は、Ｚ軸の方向に延在している。立壁面部１０は、開口部２ｄの−Ｙ側の縁部となっている。

側壁面部６は、図２から図４に示すように、曲面部９の＋Ｚ側に配置されている。側壁面部６は、Ｘ軸の方向に起立している。側壁面部６の−Ｘ側端部は、開口部２ｄの＋Ｚ側の縁部となっている。側壁面部６には貫通孔５が設けられている。貫通孔５には、図４に示すように、下流側排気管１３が接続されている。

側壁面部７は、図２から図４に示すように、曲面部９の−Ｚ側に配置されている。側壁面部７は、Ｘ軸の方向に起立している。側壁面部７の−Ｘ側端部は、開口部２ｄの−Ｚ側の縁部となっている。

整流板１１は、曲面部９に対向して配置されている。整流板１１は、−Ｘ方向に膨出するように湾曲している。整流板１１の＋Ｚ側の端部は、側壁面部６に近接又は接している。整流板１１の−Ｚ側の端部は、側壁面部７の方向（Ｚ軸の方向）へ延在している。これにより、整流板１１は、曲面部９とにより排気ガスの通路を形成する。排気ガスの通路は、ほぼ円形状の断面を有し、かつ、第２筐体２ｂ内に収まるように配置されている。排気ガスは、整流板１１の−Ｚ側の端部側から流入し、整流板１１の＋Ｚ側の端部側から貫通孔５を通って流出する。

整流板１１と曲面部９とは、公知の固定方法により、相互に固定されている。本実施の形態では、公知の固定方法の一例として、溶接が用いられる。

ところで、溶接強度が十分であるか否かについて確認するためには、溶接箇所が外部から視認できることが好ましい。溶接箇所が整流板１１自身等によって外部から覆われている場合、溶接用の工具（例えば、溶接トーチ）を容易に移動できずに、溶接作業が困難になって、作業性が低下するという問題がある。また、この場合、溶接強度を容易に確認することができないため、溶接強度が安定しない要因になるという問題がある。

そこで、本実施の形態では、溶接作業の作業性を向上し、かつ、溶接強度の確認を容易にするために、溶接箇所ＷＰ（図２および図３を参照）が開口部２ｄから露出するように構成されている。以下、この構成を中心に説明する。

整流板１１の＋Ｙ方向の端に位置する第１端部１１１は、曲面部９に溶接されている。第１端部１１１は、曲面部９に沿って＋Ｙ方向に延在している。これにより、第１端部１１１と曲面部９との溶接箇所ＷＰは、図２から図４に示すように、開口部２ｄから露出している。

整流板１１の−Ｙ方向の端に位置する第２端部１１２は、繋ぎ板１２を介して立壁面部１０に溶接されている。整流板１１と繋ぎ板１２との溶接箇所ＷＰ、および、繋ぎ板１２と立壁面部１０との溶接箇所ＷＰの詳細については、後述する。

繋ぎ板１２は、Ｚ軸の方向を長尺方向とする長尺体である。繋ぎ板１２の短手方向の一端部１２１は、立壁面部１０に溶接されている。繋ぎ板１２の一端部１２１と立壁面部１０との溶接箇所ＷＰは、それらを溶接する際、開口部２ｄから露出している。その理由は、繋ぎ板１２の一端部１２１と立壁面部１０とを溶接した後に、整流板１１と繋ぎ板１２との溶接を行うため、一端部１２１と立壁面部１０との溶接箇所ＷＰが整流板１１に覆われていないためである。

繋ぎ板１２の短手方向の他端部１２２は、整流板１１の第２端部１１２に溶接されている。繋ぎ板１２の他端部１２２は、Ｘ軸に対して＋Ｙ方向（開口部２ｄの内部側）に延在している。これにより、繋ぎ板１２の他端部１２２と第２端部１１２との溶接箇所ＷＰは、図２に示されているように、開口部２ｄから露出している。

ところで、溶接方法の種類として、例えば、プラグ溶接やすみ肉溶接がある。プラグ溶接では、溶接する前に母材に穴をあけておく必要がある。すみ肉溶接では、穴を開けるような準備が必要でないという利点がある。また、すみ肉溶接では、プラグ溶接と比べて、溶接強度の確認がし易いという利点もある。

本実施の形態では、溶接方法として、すみ肉溶接が用いられる。また、すみ肉溶接による溶接箇所ＷＰの位置および形状は、例えば、第２筐体２ｂ等の熱膨張や熱収縮で生じる熱応力に対する十分な強度を有するように構成されている。

図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。図５に、溶接箇所ＷＰを、ハッチングを付して示す。また、図５に、整流板１１を省略して示す。図５に示すように、繋ぎ板１２における立壁面部１０と溶接される一端部１２１は、矩形波の形状を有している。また、繋ぎ板１２における整流板１１の第２端部１１２（図２を参照）と溶接される他端部１２２は、矩形波の形状を有している。

一端部１２１と立壁面部１０との溶接箇所ＷＰは、図５に示すように、矩形波における山部１２１ａと谷部１２１ｂとの間の中間部１２１ｃの箇所である。溶接箇所ＷＰを中間部１２１ｃの箇所とすることにより、排気ガス処理時にＺ軸の方向に生じる熱応力に対する十分な強度が得られる。

他端部１２２と整流板１１の第２端部１１２との溶接箇所ＷＰは、図５に示すように、矩形波における山部１２２ａの箇所である。溶接箇所ＷＰを山部１２２ａの箇所とすることにより、Ｘ軸の方向に生じる熱応力に対する十分な強度が得られる。

次に、排気浄化装置２の組み立て作業について、図２から図５を参照して説明する。

先ず、整流板１１の第１端部１１１を、曲面部９に溶接する。

次に、繋ぎ板１２の一端部１２１を、立壁面部１０に溶接する。

次に、整流板１１の第２端部１１２を、繋ぎ板１２の他端部１２２に溶接する。

なお、上記組み付け作業では、整流板１１の第１端部１１１を曲面部９に溶接した後に、繋ぎ板１２の一端部１２１を立壁面部１０に溶接したが、逆の態様であってもよい。つまり、繋ぎ板１２の一端部１２１を立壁面部１０に溶接した後に、整流板１１の第１端部１１１を曲面部９に溶接してもよい。この態様においても、繋ぎ板１２の一端部１２１と立壁面部１０との溶接箇所が開口部２ｄから露出しているので、溶接作業を容易に行うことが可能となる。

上記実施の形態に係る排気浄化装置２によれば、開口部２ｄを有する第２筐体２ｂと、第２筐体２ｂの立壁面部１０に溶接される一端部１２１、および、開口部２ｄから露出する位置に配置される他端部１２２を有する繋ぎ板１２と、曲面部９に溶接される第１端部１１１、および、繋ぎ板１２の他端部１２２に溶接される第２端部１１２を有し、曲面部９とにより排気ガスの通路を形成する整流板１１と、を備える。これにより、整流板１１の第２端部１１２と繋ぎ板１２の他端部１２２との溶接箇所が開口部２ｄから露出していて、溶接箇所へ工具を容易に移動できるため、組み立て作業性を向上することができる。また、溶接強度を容易に確認することができるため、溶接強度を安定させることが可能となる。

また、上記実施の形態に係る排気浄化装置２によれば、立壁面部１０に溶接される繋ぎ板１２の一端部１２１は波形状を有している。これにより、繋ぎ板１２の一端部１２１と立壁面部１０との溶接部分ＷＰを、波形状における山部１２１ａや谷部１２１ｂとし、または、山部１２１ａと谷部１２１ｂとの間の中間部１２１ｃとして、熱応力がかかる方向に応じて溶接箇所ＷＰの位置や形状を変更することができるため、十分な溶接強度を得ることが可能となる。同様の理由から、整流板１１の第２端部１１２に溶接される繋ぎ板１２の他端部１２２は、波形状を有してもよい。

なお、上記実施の形態では、繋ぎ板１２の一端部１２１等が有する波形状は、矩形波に限定されず、例えば、三角波や正弦波などであってもよい。この場合においても、例えば、三角波の山部、谷部、傾斜部を適宜選択して溶接箇所とし、また、溶接箇所の形状を適宜変更することで、第２筐体２ｂ等の熱膨張や熱収縮で生じる熱応力に対する十分な強度を得ることが可能となる。

また、上記実施の形態では、排気浄化装置２として、触媒３等を備えたものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、排気ガスに還元剤を噴出する装置を備えたチャンバーであってもよい。

また、上記実施の形態では、例えば、整流板１１と曲面部９とを固定する方法の一例として溶接を用いたが、本発明は、これに限らず、整流板１１と曲面部９を固定することができる公知の固定方法であればよく、例えば、ロウ付けであってもよい。ロウ付けであっても、固定箇所が開口部２ｄから露出していることで、組み付け作業性を上げることが可能となる。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の排気浄化装置は、組み立て作業性を向上することが要求される車両に好適に利用される。

１ 上流側排気管
２ 排気浄化装置
２ａ 第１筐体
２ｂ 第２筐体
２ｄ 開口部
３ 触媒
３ａ フィルター
４ａ 貫通孔
４ｂ 連通孔
５ 貫通孔
６，７ 側壁面部
９ 曲面部
１０ 立壁面部
１１ 整流板
１２ 繋ぎ板
１３ 下流側排気管
１１１ 第１端部
１１２ 第２端部
１２１ 一端部
１２１ａ 山部
１２１ｂ 谷部
１２１ｃ 中間部
１２２ 他端部
１２２ａ 山部

Claims (4)

1. 開口部を有する筐体と、
   前記筐体の内壁面部に固定される一端部、および、前記開口部から露出する位置に配置される他端部を有する繋ぎ板と、
   前記内壁面部に固定される第１端部、および、前記繋ぎ板の前記他端部に固定される第２端部を有し、前記内壁面部とにより排気ガスの通路を形成する整流板と、
   を備える、
   排気浄化装置。
2. 前記繋ぎ板の前記一端部は、波形状を有する、
   請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記繋ぎ板の前記他端部は、波形状を有する、
   請求項１または２に記載の排気浄化装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の排気浄化装置を備える車両。

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