JPH08226317A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気の浄化フィルタの目詰まりを遅延させ、
排気浄化装置寿命を延長するとともに、浄化フィルタの
再生を容易にする。 【構成】 エンジンの排気路１に排気浄化器２を設け、
排気浄化器２に浄化フィルタ３を収容する。排気浄化器
２と浄化フィルタ３とをそれぞれ円筒形に形成し、浄化
フィルタ３の外周面と排気浄化器２の周壁６内面との間
に１次室７を、浄化フィルタ３の内側に２次室８をそれ
ぞれ形成する。排気浄化器２の周壁６に排気入口４を開
口して排気入口４に排気路１を斜め接線方向から接続す
る。１次室７へ導入した排気１０を浄化フィルタ３の周
囲に螺旋状に旋回させ、浄化フィルタ３を透過して２次
室８へ流入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排気中の主にパーティキ
ュレイトを除去するエンジンの排気浄化装置に関し、浄
化フィルタの目詰まりによる寿命を延長し、当該浄化フ
ィルタの再生を容易にできるものを提供する。

【０００２】

【発明の背景】最近では、環境汚染防止の見地から、エ
ンジンの排気路に排気浄化器を付設して、排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯｘなどを除去することが要請される。

【０００３】本発明は、このうち、主にＨＣやイオウ分
を中心とするパーティキュレイトを除去するエンジンの
排気浄化装置を発明の対象とし、その基本構造は、例え
ば図８に示すように、エンジン(Ｅ)の排気路(１)に排気
浄化器(２)を設け、排気浄化器(２)に浄化フィルタ(３)
を収容し、上記排気浄化器(２)の排気入口(４)を排気出
口(５)に上記浄化フィルタ(３)を介して連通し、この浄
化フィルタ(３)で排気(10)中のパーティキュレイトを除
去可能に構成した形式のものである。

【０００４】

【従来の技術】この形式の従来技術としては、図９に示
すように、上記浄化フィルタをハニカム状のセラミック
スフィルタ(53)で構成し、このセラミックスフィルタ(5
3)に形成した排気流通路(54…)の排気入口(４)側と排気
出口(５)側とを交互に閉鎖し、排気(10)を排気入口(４)
から排気流通路(54…)同士の多孔質隔壁(55)を介して排
気出口(５)に通過させ、パーティキュレイトを多孔質隔
壁(55)で捕捉可能に構成したものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、排
気(10)がセラミックスフィルタ(53)の多孔質隔壁(55)を
通過する際に、パーティキュレイトが付着して当該隔壁
(55)の目詰まりを起こすが、排気(10)が前壁の中央に開
口した排気入口(４)から直進状に流入してセラミックス
フィルタ(53)を通過するため、排気(10)中のパーティキ
ュレイトは、浄化フィルタであるセラミックスフィルタ
(53)の上流側部分の中央寄り部で集中的に捕捉される。

【０００６】この結果、浄化フィルタはこの上流側部分
の中央寄り部で早期に目詰まりを起こし、排気浄化装置
の寿命が短縮化する問題があるうえ、この捕捉されたパ
ーティキュレイトを燃焼等により除去して浄化フィルタ
を再生する場合も、浄化フィルタの部分によりパーティ
キュレイトの捕捉量のムラがあるため、容易ではない問
題がある。

【０００７】そこで、浄化フィルタの周辺部分でもパー
ティキュレイトを補足するよう、例えば図６に示すよう
に、排気入口(４)へ排気(10)を導入する際に旋回させる
ことが考えられる。即ち、この着想技術１では、排気浄
化器(61)の周壁(62)に排気入口(４)を開口し、この排気
入口(４)に排気路(１)を接線方向から接続してあり、排
気浄化器(61)に導入された排気(10)は浄化フィルタ(63)
の上流側で旋回し、質量の大きいパーティキュレイトは
遠心力で周壁(62)側へ押しやられる。なお、符号(64)は
排気圧の過剰な上昇を防止するための安全弁を示す。

【０００８】この着想技術１では、カーボン等のパーテ
ィキュレイトが浄化フィルタ(63)の周縁部分で多く捕捉
されるため、浄化フィルタ(63)を周囲から加熱してパー
ティキュレイトを燃焼させることにより浄化フィルタ(6
3)を容易に再生できる利点があるが、パーティキュレイ
トが浄化フィルタ(63)の上流側部分で多く捕捉されるた
め、この上流側部分で早期に目詰まりを起こす虞れがあ
る。

【０００９】また、浄化フィルタを透過させる前にパー
ティキュレイトを排気から除去することが考えられる。
例えば、図７に示す着想技術２では、排気浄化器(71)の
上流側部に排気路(１)を突入させ、この排気路(１)の内
部に螺旋状の羽根(72)を付設するとともに、排気浄化器
(71)内に突入させた排気路(73)の周壁に多数の透過孔(7
4)を開口し、この突入させた排気路(73)を取り囲む状態
に円筒状の捕捉フィルタ(75)を配置し、一方、排気浄化
器(71)の下流側部に浄化フィルタ(76)を収容してある。
なお、この着想技術２では上記捕捉フィルタ(75)を外側
ほど目の細かい３層の金属製フィルタで構成してある。

【００１０】この着想技術２では、排気浄化器(71)に導
入される排気(10)が排気路(１)内で螺旋状に旋回し、そ
の遠心力でパーティキュレイトが透過孔(74)から排出し
て捕捉フィルタ(75)に捕捉されるので、浄化フィルタ(7
6)での目詰まりを遅らせ、排気浄化装置の寿命を延長で
きる利点がある。しかしながら、この着想技術２では、
排気浄化器(71)内に捕捉フィルタ(75)と浄化フィルタ(7
6)とを前後に配置しなければならず、装置が大形化する
問題があるうえ、捕捉フィルタ(75)で捕捉しきれないパ
ーティキュレイトが浄化フィルタ(76)の上流側部分で多
く捕捉されるため、この上流側部分で早期に目詰まりを
起こす虞れがある。

【００１１】本発明は、浄化フィルタでのパーティキュ
レイトの目詰まりを遅延させ、排気浄化装置寿命を延長
するとともに、浄化フィルタの再生を容易にすることを
技術的課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、上記基本構造において、排気浄化器(２)
と浄化フィルタ(３)とをそれぞれ円筒形に形成して、浄
化フィルタ(３)の外周面と排気浄化器(２)の周壁(６)内
面との間に１次室(７)を、浄化フィルタ(３)の内側に２
次室(８)をそれぞれ形成し、排気浄化器(２)の周壁(６)
に上記排気入口(４)を開口してこの排気入口(４)に上記
排気路(１)を斜め接線方向から接続し、上記１次室(７)
へ導入した排気(10)を浄化フィルタ(３)の周囲に螺旋状
に旋回させ、浄化フィルタ(３)を透過して上記２次室
(８)へ流入可能に構成したことを特徴とする。

【００１３】

【作用】排気入口から１次室へ導入された排気は、浄化
フィルタの周囲を螺旋状に旋回することから、浄化フィ
ルタの全長に亘って均一に分散する。そして、この均一
に分散した排気が浄化フィルタを透過して２次室へ流入
する際に、排気中のパーティキュレイトが浄化フィルタ
の外面側部に捕捉される。このとき、浄化フィルタを複
数層に形成し、外側のフィルタほど目を粗く、内側のフ
ィルタほど目を細かくしておくと、大きい粒子のパーテ
ィキュレイトが外側フィルタで、小さい粒子のパーティ
キュレイトが内側フィルタでそれぞれ捕捉され、排気中
のパーティキュレイトは浄化フィルタの半径方向にも均
一に捕捉されることになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて述べ
る。図１から図４は本発明の実施例を示し、図１はエン
ジンの排気ガス浄化装置の縦断面図、図２は図１のＡ−
Ａ線断面図、図３は縦型ディーゼルエンジンの排気浄化
装置全体の概略説明図、図４は浄化フィルタの要部拡大
断面図である。

【００１５】図３に示すように、縦型ディーゼルエンジ
ン(Ｅ)の排気マニホールド(11)にマフラ(12)を排気管(1
3)で接続して排気路(１)を構成し、当該排気管(13)に排
気浄化器(２)を介装し、この排気浄化器(２)に浄化フィ
ルタ(３)を収容し、この浄化フィルタ(３)で排気(10)中
のパーティキュレイトを除去できるように構成してあ
る。

【００１６】図１及び図２に示すように、上記排気浄化
器(２)と浄化フィルタ(３)とは、それぞれ円筒形に形成
してあり、この浄化フィルタ(３)の外周面と上記排気浄
化器(２)の周壁(６)内面との間に１次室(７)を形成し、
浄化フィルタ(３)の内側に２次室(８)を形成してある。

【００１７】上記排気浄化器(２)の周壁(６)には一端寄
り部に排気入口(４)を開口し、この排気入口(６)に上記
排気路(１)を斜め接線方向から接続してある。一方、排
気浄化器(２)の他端部にはフィルタ支持壁(９)を固定
し、このフィルタ支持壁(９)の中央に排気出口(５)を開
口してある。

【００１８】上記浄化フィルタ(３)は、同心状に配置さ
れた３層の円筒形フィルタ(14・15・16)からなり、一端側
を閉塞し、他端側を上記フィルタ支持壁(９)に固定し、
浄化フィルタ(３)内の２次室(８)に上記排気出口(５)を
臨ませてある。上記各円筒形フィルタ(14・15・16)は、内
層ほど目が細かく、外層ほど目が粗い。

【００１９】また図４に示すように、各円筒形フィルタ
(14・15・16)は、それぞれ中間フィルタ(17)を介して交互
に配設した内・外芯(18・19)と、内芯(18)の内側に配設
した内側フィルタ(20)と、外芯(19)の外側に配設した外
側フィルタ(21)とからなり、各フィルタ(17・20・21)は外
側フィルタ(21)、中間フィルタ(20)、内側フィルタ(17)
の順に目が細かくなっている。

【００２０】次に、本実施例の排気浄化装置の機能を説
明する。排気マニホールド(11)から排出される排気(10)
は、排気入口(４)から排気浄化器(２)の１次室(７)に流
入し、浄化フィルタ(３)の周囲を螺旋状に旋回しながら
浄化フィルタ(３)の全長に亘って均一に分散する。この
均一に分散した排気(10)は１次室(７)から浄化フィルタ
(３)を透過して２次室(８)に流入したのち、排気出口
(５)からマフラ(12)へ排出される。

【００２１】このとき、浄化フィルタ(３)を透過する排
気(10)が１次室(７)内で浄化フィルタ(３)の全周囲へ均
一に分散するので、排気(10)中に含まれていたパーティ
キュレイトは浄化フィルタ(３)の全長に亘って均一に捕
捉される。また、各円筒状フィルタ(14・15・16)は外側ほ
ど目が粗く、内側ほど目が細かいので、外側のフィルタ
(14)でより大きい粒子のパーティキュレイトが捕捉さ
れ、内側のフィルタ(16)でより小さい粒子のパーティキ
ュレイトが捕捉される。この結果、パーティキュレイト
は浄化フィルタ(３)の半径方向にも均一に捕捉されるこ
とになる。

【００２２】パーティキュレイトの捕捉量が増えて浄化
フィルタ(３)が目詰まり状態になると、これらのパーテ
ィキュレイトを燃焼させて再生する。即ち、図３及び図
４に仮想線で示すように、各円筒形フィルタ(14・15・16)
の外側には電熱線(22)を配設してあり、この電熱線(22)
に通電し発熱させて浄化フィルタ(３)を加熱し、目詰ま
りしたパーティキュレイトを燃焼させ、浄化フィルタ
(３)を再生させることができる。

【００２３】図５は浄化フィルタの他の再生方法を示す
変形例である。この変形例では、排気浄化器(２)を排気
路(１)に着脱可能に構成してあり、また、４個の排気浄
化器(２)を１組として回転支持台(23)に固定してある。
エンジンからの排気(10)は、上記実施例と同様、排気浄
化器(２)でパーティキュレイトが除去され、マフラ(12)
へ送られる。パーティキュレイトの捕捉量が多くなり浄
化フィルタ(３)が目詰まりすると、回転支持台(23)を回
転させ、排気浄化器(２)を排気路(１)から外すととも
に、再生済みの排気浄化器(２)を排気路(１)に取り付け
る。

【００２４】回転支持台(23)の中央にはバーナー(24)を
配置してあり、回転支持台(23)の回転により上記目詰ま
りした排気浄化器(２)がバーナー(24)正面の再生位置へ
送られる。この再生位置で排気浄化器(２)は排気出口
(５)に熱風路(25)が接続され、内部へバーナーからの熱
風(26)が吹き込まれる。これにより、浄化フィルタ(３)
の外面に捕捉されていたパーティキュレイトが燃焼しな
がら排気入口(４)側から吹き出され、浄化フィルタ(３)
が再生される。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のように構成され作用する
ことから、次の効果を奏する。 （イ）１次室へ導入された排気は、浄化フィルタの全長
に亘って均一に分散しながら浄化フィルタを透過するの
で、前記従来技術のように浄化フィルタの一部分に集中
してパーティキュレイトを捕捉するということがなく、
浄化フィルタでのパーティキュレイトの目詰まりを遅延
させ、排気浄化装置の寿命を延長することができる。

【００２６】（ロ）パーティキュレイトは浄化フィルタ
の外面側部で捕捉されるので、この捕捉したパーティキ
ュレイトを浄化フィルタの外側からの加熱により簡単に
燃焼でき、浄化フィルタを容易に再生することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気浄化装置の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】縦型ディーゼルエンジンの排気浄化装置全体の
概略説明図である。

【図４】浄化フィルタの要部拡大断面図である。

【図５】浄化フィルタ再生方法の変形例の概略説明図で
ある。

【図６】着想技術１を示す図１相当図である。

【図７】着想技術２を示す図１相当図である。

【図８】従来技術を示す図３相当図である。

【図９】従来技術を示す図１相当図である。

【符号の説明】

１…排気路、２…排気浄化器、３…浄化フィルタ、４…
排気入口、５…排気出口、６…排気浄化器(２)の周壁、
７…１次室、８…２次室、10…排気、Ｅ…エンジン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン(Ｅ)の排気路(１)に排気浄化器
   (２)を設け、排気浄化器(２)に浄化フィルタ(３)を収容
   し、上記排気浄化器(２)の排気入口(４)を排気出口(５)
   に上記浄化フィルタ(３)を介して連通し、この浄化フィ
   ルタ(３)で排気(10)中のパーティキュレイトを除去可能
   に構成したエンジンの排気浄化装置において、 上記排気浄化器(２)と浄化フィルタ(３)とをそれぞれ円
   筒形に形成して、浄化フィルタ(３)の外周面と排気浄化
   器(２)の周壁(６)内面との間に１次室(７)を、浄化フィ
   ルタ(３)の内側に２次室(８)をそれぞれ形成し、 排気浄化器(２)の周壁(６)に上記排気入口(４)を開口し
   てこの排気入口(４)に上記排気路(１)を斜め接線方向か
   ら接続し、 上記１次室(７)へ導入した排気(10)を浄化フィルタ(３)
   の周囲に螺旋状に旋回させ、浄化フィルタ(３)を透過し
   て上記２次室(８)へ流入可能に構成したことを特徴とす
   る、エンジンの排気ガス浄化装置。