JPH0143458Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は排ガス浄化装置に係わり、特に、内燃
機関等から排出される排ガス中の有害成分を高温
度下で取り除く排ガス浄化装置に関する。

一般に、内燃機関（例えばデイーゼルエンジン
やガスエンジン）等にあつては、その排ガス中に
未燃焼の燃料やカーボン等の有害成分が含まれて
おり、これらが内燃機関の外部へ放出されると大
気汚染の原因となるために、その対策が要望され
ている。

そこで従来では、内燃機関の排気管に取り付け
られている消音器内に、触媒コーテイングを施し
た織布製のフイルタを設置して、前述した排ガス
中の有害成分を取り除くことが実施されている。

しかしながら、このような従来の技術にあつて
は、次のような解決すべき問題点を有している。

すなわち、従来において使用されている織布製
のフイルタは耐熱強度が低いために、例えば約
600℃近くの温度を有する排ガス中での使用が困
難で、前記排ガスを約300℃以下に冷却する必要
がある。そして、このような冷却温度下で前述し
た有害成分の除去を行なうと、有害成分の自然燃
焼が大幅に減少することに起因して、有害成分が
織布製のフイルタに付着し、特にカーボンにあつ
ては成長してフイルタに目詰まりを生じさせてし
まう。また、このようなフイルタの目詰まりによ
つて、排気管内における圧力損失が増大し、内燃
機関の運転性能に大きな影響を与える。さらに、
排気管に過給機や廃熱回収装置等が設置されてい
る場合には、これらの過給機や廃熱回収装置にお
ける圧力損失が加わり、かつ、この圧力損失の発
生が不可避であることから、前述したフイルタの
目詰まりによる圧力損失が一層大きな問題とな
る。

一方、前述した問題点を回避するためには、フ
イルタを定期的にあるいは必要に応じて（例えば
フイルタの上流側と下流側との圧力差により目詰
まりを検出し、該目詰まりが許容限界に至つたと
きに）交換する方法、あるいは、一時的にフイル
タを加熱して、付着した有害成分を強制的に燃焼
させる方法等が考えられる。

しかしながら、前者の場合には、消音器ととも
に交換しなければならないから、作業が煩雑でか
つ高価なものとなり、また、後者の場合には、フ
イルタに損傷を与えずに有害成分のみを燃焼させ
る必要があるが、その操作がきわめて難しく実用
的ではない等の問題点を有している。

本考案は前述したような従来の技術における諸
問題点を有効に解決し得る内燃機関等における排
ガス浄化装置を提供せんとするものである。本考
案の該排ガス浄化装置は、排気タービン過給機を
有する内燃機関の排気流路を形成する排気管に、
前記排気流路の一部を構成する短管を、上記排気
タービン過給機より上流側に位置して設け、該短
管の内部に、排気流路を横切る一組の浄化エレメ
ントを排気流路の方向に間隔をおいて設けるとと
もに、該両浄化エレメントと短管の内周面との間
に、両浄化エレメントの間を覆つて区画室を形成
するスペーサを設け、前記短管の外部に、前記区
画室と連通した加熱器を設けて成り、かつ、前記
浄化エレメントおよびスペーサをセラミツク等の
耐火性および断熱性を有する材料によつて形成し
たことを特徴とし、前記浄化エレメントは連続気
孔を有する発泡体あるいはハニカム状に形成され
る。

そして、本考案は前記構成とすることにより、
浄化エレメントを内燃機関の排気口の至近距離で
高温高圧の排ガス中に設置し得るようにするとと
もに、浄化エレメント間の区画室に蓄熱作用を生
じさせ、これによつて、浄化エレメントに有害成
分を付着させるとともに該有害成分に高温の排ガ
スを接触させて燃焼させることにより、内燃機関
が運転状態にあるとき、有害成分の排ガスからの
分離および燃焼除去を連続的に行なうものであ
る。また、加熱器によつて区画室内や浄化エレメ
ントを加熱して、非常時等において浄化エレメン
トに付着した有害成分を浄化エレメントや他の構
成部材に損傷を与えることなく強制燃焼させて除
去する。

以下、本考案の好適な一実施例を図面に基づき
説明する。

図中符号１は本実施例に係わる排ガス浄化装置
（以下単に浄化装置と略す）を示すもので、排気
タービン過給機２を備えたデイゼルエンジン等の
内燃機関３に適用したものである。

該浄化装置１は、内燃機関３の排気流路４ａを
形成する排気管４に、前記排気流路４ａの一部を
構成する短管５を、上記排気タービン過給機２よ
り上流側において内燃機関３の排気口に接近させ
て設け、該短管５の内部に、排気流路４ａを横切
る一組の浄化エレメント６，７を排気流路４ａの
方向に間隔をおいて設けるとともに、該両浄化エ
レメント６，７と短管５の内周面との間に、両浄
化エレメント６，７の間を覆つて区画室８を形成
するスペーサ９を設け、前記短管５の外部に、前
記区画室８と連通した加熱器１０を設けた構成と
なつている。

また、前記浄化エレメント６，７は耐火性、断
熱性に優れ、楼続気孔を有するセラミツク製フオ
ーム材によつて板状に形成されている。そして、
両浄化エレメント６，７の内、排気流路４ａの上
流側に配設された浄化エレメント６は、下流側の
浄化エレメント７に比して高い気孔率に形成され
ている。

さらに、該両浄化エレメント６，７と短管５と
の間に設けられるスペーサ９は、独立気泡を有し
耐火性、断熱性に優れたセラミツク製フオーム材
によつて筒状に形成されており、短管５の内周面
に形成された環状の凹部１３内に嵌合されてい
る。そして前記スペーサ９の内周面には、浄化エ
レメント６，７の厚さとほぼ同等の幅を有する２
条の環状溝１４，１５が形成されていて、該環状
溝１４，１５のそれぞれに、浄化エレメント６，
７が嵌合固着されて前記区画室８が形成されてい
る。

前記加熱器１０は例えばガスバーナであつて、
短管５の外面に固定して取り付けられているとと
もに、該短管５およびスペーサ９を貫通して形成
された貫通孔１６を介して前記区画室８へ連通さ
れている。

次に、このような構成された本実施例に示す浄
化装置１の作用について説明する。

まず、内燃機関３の始動時あるいは始動直後の
低負荷運転時には、燃焼温度が低いために燃料の
不完全燃焼により未燃焼のカーボン等の有害成分
が排気流路４ａ内に排出されるが、該有害成分は
浄化装置１に至つた時点で、両浄化エレメント
６，７に付着して排ガスから分離される。

そして内燃機関３の連続運転により、あるい
は、負荷の増加に伴なう燃焼温度の上昇によつて
高温度の排ガスが排気流路４ａ内に排出されると
ともに、該高温度の排ガスが浄化エレメント６，
７を通過する間に、浄化エレメント６，７に付着
した有害成分に接触する。このとき、前記浄化装
置１が内燃機関３の排気口の近接位置に設置され
ていて、排ガスがほとんど温度低下することなく
浄化エレメント６，７を通過すること、また、十
分な暖機運転後あるいは全負荷時における排気ガ
スの温度が500℃〜600℃に達し、かつ、残留酸素
濃度が12％〜15％と高いこと等に起因して、該排
ガスにより有害成分が自燃焼させられる。

この結果、浄化エレメント６，７に付着した有
害成分が除去されて、その大気中への放出が防止
され、かつ、浄化エレメント６，７の連続再生作
用が行われてその目詰まり、すなわち排気流路に
おける圧力損失が軽減され、内燃機関３および浄
化装置１の下流に設置した排気タービン過給機２
の効率低下が抑制される。さらに、上記排気ター
ビン過給機２のタービンブレードの経時的汚れが
発生が可及的に抑えられ、その保守も容易であ
る。

一方、燃料の異常な燃焼等により浄化エレメン
ト６，７に目詰まりが生じて、浄化装置１におけ
る圧力損失が許容値（例えば本実施例に示すよう
な排気タービン過給機２付のデイーゼルエンジン
にあつては400mmAq〜600mmAqであり、さらに廃
熱回収装置が設置される場合には200mmAq〜400
mmAqである）以上になつた場合には、加熱器１
０から貫通孔１６を経て区画室８および各浄化エ
レメント６，７へ高温ガスを送り込むことによ
り、各浄化エレメント６，７に付着した有害成分
を強制的に燃焼除去して各浄化エレメント６，７
の目詰まりを解消する。そして、前記加熱器１０
の駆動は、浄化装置１に近接して設けられて該浄
化装置１の上流側と下流側との差圧を検出して前
記加熱器１０へ駆動信号を出力する制御手段（図
示略）によつて行なわれる。

このような加熱器１０による浄化装置１の目詰
まり除去操作の際に、区画室８内の温度が急激に
上昇するが、該区画室８を形成する浄化エレメン
ト６，７およびスペーサ９の断熱効果により、区
画室８内の熱が外部の短管５へ伝わるのが抑制さ
れる。したがつて短管５と浄化エレメント６，７
やスペーサ９との間に生じる熱膨張差が極力抑え
られて、浄化装置１の各構成部材の破損するとい
つた事故は発生しない。

なお、前記実施例において示した各構成部材の
諸形状、寸法等は一例であつて、適用する内燃機
関の種類あるいは設計要求等に基づき種々変更可
能である。また、浄化エレメントに酸化触媒コー
テイングを施すか、あるいはセラミツクとしてチ
タニアを採用することによつて、触媒作用による
有害成分の浄化をも期待できる。

以上説明したように、本考案に係わる内燃機関
における排気ガス浄化装置によれば、次のような
優れた効果を奏する。

浄化エレメントを耐火材で形成して浄化装置
を、排気管の内燃機関の排気口の至近距離に設
置することにより、排気ガス中の有害成分を浄
化エレメントにて一担分離して排気流路中に止
めた状態とし、該分離した有害成分に内燃機関
から排出された直後の高温の排気ガスを接触さ
せるようにして、有害成分を完全に燃焼させて
除去することができる。

しかも、前述した有害成分の除去作用は、内
燃機関の運転中に連続的にかつ自動的に行なわ
れるものであるから、浄化エレメントにおける
目詰まりの発生を抑え、もつて、浄化装置にお
ける圧力損失を軽減し、内燃機関の運転効率の
低下を抑制する。

浄化装置を内燃機関の排気口の至近距離に設
置し得るようにしたから、過給機や廃熱回収装
置等、排気流路の下流側へ設置された機器への
有害成分の付着を防止することにより、これら
の機器の性能低下を抑制することができるとと
もに、それらの保守・点検等が容易となる。

浄化エレメントおよびスペーサを耐火性およ
び断熱性を有する材料によつて形成したから、
浄化装置からの放熱を抑えて熱損失を少なくす
ることができ、廃熱回収装置を設置した場合に
有利となる。また、浄化エレメントおよびスペ
ーサとこれらが取り付けられた短管との間の熱
膨張差を極力小さくして、各構成部材の破損を
防止する。

一組の浄化エレメントとスペーサとによつて
区画室を形成したから、これらを通過する排ガ
スを整流するとともにその脈動を抑え、もつ
て、下流側に設置される諸機器の動作を円滑に
する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示す概略図である。 １……浄化装置（排ガス）、３……内燃機関、
４……排気管、４ａ……排気流路、５……短管、
６，７……浄化エレメント、８……区画室、９…
…スペーサ、１０……加熱器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気タービン過給機を有する内燃機関の排気流
   路を形成する排気管に前記排気流路の一部を構成
   する短管を上記排気タービン過給機より上流側に
   位置して設け、該短管の内部に、排気流路を横切
   る一組の浄化エレメントを排気流路の方向に間隔
   をおいて設けるとともに、両浄化エレメントと短
   管の内周面との間に、両浄化エレメントの間を覆
   つて区画室を形成するスペーサを設け、前記短管
   の外部に、前記区画室と連通した加熱器を設けて
   成り、かつ、前記浄化エレメントおよびスペーサ
   をセラミツク等の耐火性および断熱性を有する材
   料によつて形成したことを特徴とする内燃機関に
   おける排ガス浄化装置。