JPS6231166B2 - - Google Patents

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JPS6231166B2
JPS6231166B2 JP8864080A JP8864080A JPS6231166B2 JP S6231166 B2 JPS6231166 B2 JP S6231166B2 JP 8864080 A JP8864080 A JP 8864080A JP 8864080 A JP8864080 A JP 8864080A JP S6231166 B2 JPS6231166 B2 JP S6231166B2
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hot air
particulate
outlet
flow path
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Shigeru Takagi
Yukihisa Takeuchi
Shigeru Kamya
Masahiro Tomita
Kyohiko Ooishi
Kyoshi Obata
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関において、排気ガス中のカー
ボンその他の微粒子を除去するための微粒子浄化
装置、特に排気ガス流路に微粒子捕集部材および
該微粒子捕集部材により捕集され集積された微粒
子を燃焼せしめるための熱風供給手段を備えた微
粒子浄化装置に関するものである。更に詳しく
は、交互に微粒子捕集作用をなす２個の微粒子捕
集部材を備え、休止中の一方の微粒子捕集部材に
より捕集されている微粒子を熱風供給手段により
燃焼せしめるとともに、燃焼生成物を作動中の微
粒子捕集部材へ循環せしめるようになした微粒子
浄化装置に関するものである。
第１図はこの種の微粒子浄化装置の一例（特開
昭54−111010号）を示すもので、内燃機関１から
排出される排気ガスの入口２および出口３を備
え、その間を連結して排気ガス流路を形成する容
器４内に、排気ガスの分岐部６、合流部７をもつ
２個の各々独立した排気ガス流路５１，５２を形
成し、各流路５１，５２の途中に微粒子捕集部材
たる耐熱性のフイルター８１，８２を設け、更に
分岐部６には排気ガスの流れを両捕集部材８１，
８２のいずれかへ指向せしめるための流路切替手
段９を有する。従つて内燃機関１から排出される
カーボン等の微粒子を含む排気ガスは黒い矢印で
示されるように、例えば微粒子捕集部材８１へ流
入する。
また、休止中の微粒子捕集部材８２に捕集され
ている微粒子を加熱して燃焼せしめるための熱風
供給手段として空気燃料噴霧化用ノズル１０１と
点火手段１０２とを、上記微粒子捕集部材８１，
８２と流路切替手段９との間に備えている。
更に、微粒子捕集部材８１，８２のいずれか一
方からの燃焼生成物を他の捕集部材内に流入する
ガス流路へ再び指向させる手段として、再指向転
換弁１１を合流部７に備え、該転換弁１１により
指向された燃焼生成物を含むガス流を、微粒子捕
集作動中の捕集部材に流入するガス流に導入する
再循環通路１２を合流部７および分岐部６の間に
備えている。従つて、熱風供給手段１０１，１０
２より供給される熱風は、破線矢印で示されるよ
うに供給され、内燃機関１から供給される排気ガ
スとともに作動中の微粒子捕集部材、例えば部材
８１を通過し、この間に浄化され白い矢印で示す
ように出口３から排出される。
なお、微粒子捕集作動中の一方の捕集部材の微
粒子捕集量が排気ガスの通過を制限するような所
定レベルに達すると、手動または自動的な制御装
置（図示せず）により流路切替手段９および再指
向転換弁１１を想像線で示す位置に切替え、両微
粒子捕集部材における微粒子捕集作動および微粒
子の燃焼を交代せしめる。
しかして、微粒子捕集部材の捕集微粒子を燃焼
せしめることにより捕集部材における目づまりを
防止することができ、また、一方の捕集部材の燃
焼生成物は他方の捕集部材へ送給されることによ
り浄化されるのである。
しかしながら、例示したような従来の微粒子浄
化装置では、燃焼生成物を含むガスの再循環を行
なうために、流路切替手段９、再指向転換弁１
１、再循環通路１２、および流路切替手段９と再
指向転換弁１１とを協働して作動せしめる装置が
必要となる。このため装置は、大型で重量のある
複雑な構造となり、車載する場合には特に取付ス
ペースの点で大きな問題となる。
そこで本発明は、排気ガス中の微粒子ととも
に、燃焼プロセスから生じる微粒子をも捕集除去
できる、構造簡単で小型、軽量の微粒子浄化装置
を提供することを目的とし、容器の入口、出口を
結ぶ二つの各々独立した排気ガス流路の途中にそ
れぞれ微粒子捕集部材を設け、これ等排気ガス流
路の下流側の合流部には流路切替手段を設け、更
に随意的に一方の微粒子捕集部材へ熱風を送る熱
風供給手段を上記捕集部材の下流側に設けること
により、上記の目的を達成するものである。
以下、本発明の詳細を図示の実施例により説明
する。
第２図はモデル的に示し第３図に具体的構成を
示す第１の実施例は、内燃機関から排出される排
気ガスの入口２および出口３を備えるとともにこ
れ等の間を連結して排気ガス流路を構成する容器
４内に、入口２および出口３を結び、隔壁４０に
より区画された独立の第１および第２の排気ガス
流路５１，５２を形成するとともに、これ等両流
路５１，５２の上流側に排気ガスの分岐部６を、
下流側に合流部７を形成している。そして両排気
ガス流路５１，５２には微粒子捕集部材８１，８
２がそれぞれ設けられ、また、上記合流部７に
は、排気ガスの大部分の流れを入口２から第１の
捕集部材８１（または第２の捕集部材８２）、更
に合流部７へと指向させるとともに、第２の捕集
部材８２（または第１の捕集部材８１）を通過す
る排気ガス流を遮断するための流路切替手段９が
設けられている。更に、両捕集部材８１，８２の
下流の容器壁には、これ等捕集部材８１，８２に
捕集されたカーボン等の微粒子をその燃焼温度ま
で加熱して間欠的に燃焼せしめるように随意的に
作動可能な熱風供給手段１０の熱風吹出口１０３
が開口している。
この微粒子浄化装置は、排気管の途中に介設さ
れるもので、入口２および出口３にそれぞれ設け
たフランジ２１，３１により排気管（図示せず）
に接続される。
容器４は上下２つ割りで、ステンレス等の耐熱
性の板材よりなり、全周溶接してその内部に一体
的に形成した隔壁４０により区画された第１およ
び第２の排気ガス流路５１，５２を形成する。そ
してこの流路５１，５２内にはさみ込むようにし
て設置する微粒子捕集部材８１，８２としては、
排気ガスの流通を許し、かつ排気ガス中の微粒子
を捕集し得る緻密な通孔を有する耐熱部材、例え
ば発泡セラミツク等が用いられ得る。
捕集部材８１，８２の外周面と、これを囲む容
器４の内周面および隔壁４０との間の空隙１３に
は、捕集部材８１，８２の衝撃による破損を防ぐ
ために金属線の緩衝部材１４が挿置されて捕集部
材８１，８２を周方向に支持している。また、捕
集部材８１，８２の両端周縁には環状の金属細線
織物１５が容器４との間に圧入され、捕集部材８
１，８２の軸方向の振動、衝撃に対して緩衝作用
を果している。
また、捕集部材８１，８２の外周の空隙１３の
一部には、環状のシール部材１６が圧入されてお
り、排気ガスが空隙１３によりバイパスして未浄
化のまま排出されるのを防止している。このシー
ル部材１６は、金属細線、例えば直径0.1〜0.15
mm程度のインコンネールまたはステンレススチー
ル細線織物を嵩密度４ｇ／cm3程度に緻密に圧縮成
形したものであつて、第１０図に示すように環状
で、その断面形状は例えば第１１図ａ，ｂ，ｃに
示すように波形、く字形または台形としてある。
しかして、このような形状とすることにより、全
体として大きな弾性が得られて捕集部材８１，８
２との密着性が良好となり、すぐれたシール効果
を発揮する。
流路切替手段９はその一端が合流部７に位置す
る隔壁４０の一端に回動可能に枢着され、回動す
ることによりその自由端が出口３の両側の容器内
面に接触し、捕集部材８１，８２のいずれかより
の排気ガスの流出を許し、他の捕集部材よりの排
気ガスを遮断する。この切替手段は、手動あるい
は制御装置により回動される。
熱風供給手段１０としては、バーナや電熱線ヒ
ータ等が用いられ得る。
次に上記第１の実施例の作動について説明す
る。
内燃機関から排出される微粒子を含む排気ガス
は、流路切替手段が図示の如く第１の捕集部材８
１の後流を開放するとともに第２の捕集部材８２
の後流を遮断する位置にあるときは、黒い矢印で
示されるように第１の捕集部材８１へ流入し、微
粒子が除去されて白い矢印で示されるように出口
３から清浄な排気ガスが排出される。一方、第２
の捕集部材８２には微粒子が捕集集積されてい
る。
このとき熱風供給手段１０を作動せしめると、
熱風吹出口１０３より熱風が破線矢印で示すよう
に供給され、第２の捕集部材８２へ流入して捕集
されている微粒子を加熱して燃焼せしめる。そし
て第２の捕集部材８２より出る熱風は燃焼生成物
を含み、分岐部６を経て破線矢印に示される如く
第１の捕集部材８１へ流入する排気ガスに合流さ
れ、燃焼生成物は第１の捕集部材８１により除去
される。
次に、第１の捕集部材８１における微粒子の集
積が排気ガスの流通を制限するような所定のレベ
ルに達すると、手動または自動的な制御装置（図
示せず）により流路切替手段９を想像線で示す位
置に切替える。すると、燃焼により清浄化された
第２の捕集部材８２に排気ガスが送られ、第１の
捕集部材８１の可燃物の燃焼により生じる燃焼生
成物は熱風とともに第２の捕集部材８２に循環さ
れ、以下同様の作用を繰返す。
しかして、本発明は上記の構成としたことによ
り、従来例（第１図）におけるが如き再指向転換
弁１１や再循環通路１２のような排気ガスを再指
向させるための手段を必要としない。この結果、
装置の構成部品点数を減らすことができ、大幅に
小型軽量化した、かつすぐれた排気ガス浄化機能
を有する内燃機関用排気ガス微粒子浄化装置を得
ることができる。また、上記実施例に示すように
環状シール部材１６を用いることにより、排気ガ
スの漏れを確実に防止することができる。
第４図、第５図および第６図、第７図はそれぞ
れ第２の実施例および第３の実施例を示すもの
で、いずれも排気マニホールドを兼ねられる構造
としたものである。
第４図にモデル的に示し第５図に具体的構造を
示す第２の実施例では、容器本体４には排気ガス
の入口２および出口３が一体に形成され、入口２
はそのフランジ２１により内燃機関の排気ポート
部（図示せず）へ接続され、出口３はそのフラン
ジ３１により排気管（図示せず）へ接続される。
容器本体４は外筒４ａおよび内筒４ｂよりなる二
重構造で、かつ外筒４ａと内筒４ｂとの間には入
口流路と出口流路とを隔てる隔壁（図示せず）が
設けられている。内筒４ｂ内には同軸的に相対向
して円柱状の微粒子捕集部材８１，８２が設置さ
れている。
容器本体４の両開口端には金属板１７を介して
各捕集部材８１，８２を軸方向に押し付ける突起
部４２１を有する王冠状の容器蓋４２が取付けて
ある。各容器蓋４２には熱風供給手段１０の吹出
口１０３が設けてあり、各捕集部材８１，８２へ
通じている。各捕集部材８１，８２の外周にはク
ツシヨン部材１４、シール部材１６が設けられ、
また軸方向にはクツシヨン部材１５により支持さ
れている。
両捕集部材８１，８２の対向端の間には、各入
口２と通じる排気ガスの分岐部６が形成されてい
る。また、外筒４ａ、内筒４ｂの間の間隙には軸
方向中央部に、上記出口３と通じる合流部７が形
成され、かつ流路切替手段９が設置されている。
しかして本装置においては、例えば流路切替手
段９が図示の如く、捕集部材８１からの排気ガス
の流通のみを許す位置とした場合についていえ
ば、微粒子を含む排気ガスは黒い矢印の如く各入
口２から分岐部６へ、そして一方の流路５１の捕
集部材８１を通つて微粒子が除去され、清浄化さ
れた排気ガスは白い矢印の如く外筒４ａ、内筒４
ｂの間を通り、更に合流部７から出口３へと排出
される。一方熱風供給手段１０からの熱風は他方
の流路５２の捕集部材８２へ送給され、捕集され
ている微粒子が燃焼され、燃焼生成分は図示の破
線矢印の如く分岐部６へ出て入口２からの排気ガ
スに合流して捕集部材８１へ流入し、清浄化され
て出口３へ至る。
第６図にモデル的に示し第７図に具体的構造を
示す第３の実施例では、外筒４ａおよび内筒４ｂ
よりなる容器本体４の両端開口には容器蓋４２が
取付けられている。内筒４ｂ内の両側に形成した
流路５１，５２にはそれぞれ微粒子捕集部材８
１，８２が設置されている。両部材８１，８２の
対向端面間には排気ガスの合流部７が形成され流
路切替手段９が設けられている。該合流部７には
熱風供給手段１０の熱風吹出口１０３が開口して
いる。なお、該合流部７と分岐部６は第７図紙面
上下方向位置に並設され隔壁（図示せず）により
隔てられている。捕集部材８１，８２の支持構造
は上記第２の実施例と実質的に同じである。
しかして、流路切替手段９が例えば第７図実施
位置の場合、各入口２よりの排気ガスは、黒い矢
印で示すように内筒４ｂの外周に入り、下流が開
放されている流路５１の捕集部材８１の外側端か
ら内部に流入し、中央側へ流出し、その間に清浄
化されて白い矢印で示すように出口３から排出さ
れる。一方、熱風は破線矢印で示すように合流部
７から他の捕集部材８２の中央側より入り、該捕
集部材８２内に捕集されている微粒子は燃焼さ
れ、燃焼生成物は捕集部材８２の外側の端部より
出て捕集部材８１に流入する排気ガスに合流し、
該部材８１に捕集されるのである。
更に第８図にモデル的に示し第９図に具体的構
造を示す第４の実施例について、第１の実施例と
の相違点は、容器本体４内において流路５１，５
２を区画する隔壁４０に熱風供給手段１０の熱風
吹出口１０３を設けたことで、これにより熱風供
給手段１０および熱風吹出口１０３を両微粒子捕
集部材８１，８２に共通に適用し得るものとした
ので、装置の小型軽量化、構造の簡素化に貢献す
る。
上記の如く本発明は、排気ガスの通路を構成す
る容器内に互に独立の排気ガス流路を形成すると
ともに、この等流路に微粒子捕集部材を設け、上
記流路に交互に排気ガスを流通せしめるようにな
し、かつ排気ガス流通休止中の流路の捕集部材へ
熱風を供給して捕集されている微粒子を燃焼せし
め、燃焼生成物を排気ガス流通中のガス流路の捕
集部材へ循環せしめるようになした排気ガス微粒
子浄化装置において、上記両ガス流路が合流して
排気ガス出口へ通じる個所に、両ガス流路を選択
的に出口へ連通せしめ、または遮断する流路切換
手段を設けるとともに、両流路の下流側から熱風
を両流路へ送給する手段を設けたことを特徴とす
るもので、流路切替手段の作動により、両ガス流
路に交互に排気ガスを流通せしめることができ
る。そして、ガス流通が遮断されている側のガス
流路へ熱風を送ることにより該流路の捕集部材に
捕集されている微粒子は燃焼され、燃焼生成物は
熱風とともに捕集部材の下流側へ流出されること
より、他方の捕集部材へ流入している排気ガスに
合流され、他方の捕集部材により燃焼生成物が捕
集されるのである。
しかして、従来のこの種の浄化装置では、両ガ
ス流路の入口側に流路切換手段、出口側に熱風を
一方のガス流路へ指向せしめるための手段を、更
に熱風を出口側から入口側へ送るための通路を設
けていたが、本発明では流路切替手段を両ガス流
路下流の合流部に設けたことにより、熱風の通路
を別に設ける必要がなく、装置を簡単に、かつ小
型軽量とすることができ、限られたスペースに設
置される車載用の装置として、実用効果を大きく
向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来装置の縦断面図である。第２図お
よび第３図は本発明の第１の実施例を示すもので
第２図はモデル図、第３図は縦断面図、第４図お
よび第５図は第２の実施例を示すもので第４図は
モデル図、第５図は縦断面図、第６図および第７
図は第３の実施例を示すもので第６図はモデル
図、第７図は縦断面図、第８図および第９図は第
４の実施例を示すもので、第８図はモデル図、第
９図は縦断面図、第１０図は本発明装置に用いる
シール部材の平面図、第１１図第１０図のXI−XI
線断面図である。 １……内燃機関、２……排気ガスの入口、３…
…排気ガスの出口、４……容器、５１，５２……
排気ガス流路、７……排気ガス合流部、８１，８
２……微粒子捕集部材、９……流路切替手段、１
０……熱風供給手段、１６……シール部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 排気ガスの入口および出口を備え、これ等の
    間を連結する容器内に耐熱性の微粒子捕集部材を
    設けた内燃機関の排気ガス微粒子浄化装置におい
    て、上記容器内に上記入口と出口とを連通せしめ
    る２個の独立した第１および第２の排気ガス流路
    を形成するとともに、各排気ガス流路に耐熱性の
    微粒子捕集部材を設置し、上記各排気ガス流路の
    下流に形成した排気ガス合流部には、上記第１お
    よび第２の流路を選択的に上記出口と連通、遮断
    する流路切替手段を設けて上記第１および第２の
    流路に交互に排気ガスを流通せしめるようにな
    し、かつ上記微粒子捕集部材の下流側には上記微
    粒子捕集部材に捕集された微粒子を燃焼せしめる
    ための熱風を供給する熱風供給手段の熱風吹出口
    を開口せしめ、上記排気ガス流路のうちの排気ガ
    ス流通停止時の排気ガス流路にその下流側から上
    記入口方向へ熱風を送給するようになしたことを
    特徴とする内燃機関の微粒子浄化装置。
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