JP2003035127A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化装置Info
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- JP2003035127A JP2003035127A JP2001221283A JP2001221283A JP2003035127A JP 2003035127 A JP2003035127 A JP 2003035127A JP 2001221283 A JP2001221283 A JP 2001221283A JP 2001221283 A JP2001221283 A JP 2001221283A JP 2003035127 A JP2003035127 A JP 2003035127A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明の目的は、エンジンの排気ガス中の
物質を除去し得て、自己清浄機能により除去機能を確保
し得て、耐久性を向上することにある。 【構成】 このため、この発明は、エンジンから排出さ
れる排気ガスが流れる排気管の途中に装置本体を介装し
て設け、この装置本体内に酸化触媒をコーティングした
繊維状セラミックスと繊維状金属とからなる織物状のフ
ィルタエレメントを配設し、このフィルタエレメントよ
りも上流側の排気ガスを下流側に導くバイパス排気管を
設け、前記フィルタエレメントの上流側と下流側との排
気ガスの圧力差が設定値以上となった場合に前記バイパ
ス排気管のバイパス排気通路を開放するリリーフバルブ
を設けたことを特徴とする。
物質を除去し得て、自己清浄機能により除去機能を確保
し得て、耐久性を向上することにある。 【構成】 このため、この発明は、エンジンから排出さ
れる排気ガスが流れる排気管の途中に装置本体を介装し
て設け、この装置本体内に酸化触媒をコーティングした
繊維状セラミックスと繊維状金属とからなる織物状のフ
ィルタエレメントを配設し、このフィルタエレメントよ
りも上流側の排気ガスを下流側に導くバイパス排気管を
設け、前記フィルタエレメントの上流側と下流側との排
気ガスの圧力差が設定値以上となった場合に前記バイパ
ス排気管のバイパス排気通路を開放するリリーフバルブ
を設けたことを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は排気ガス浄化装置
に係り、特に、エンジンの排気ガス中の物質を除去し得
て、自己清浄機能により除去機能を確保し得て、耐久性
を向上し得る排気ガス浄化装置に関する。 【0002】 【従来の技術】エンジンには、一般に、ガソリンエンジ
ンやディーゼルエンジンがあり、燃料を燃焼することに
より駆動力を取出している。燃焼により生じた排気ガス
には、そのまま大気に排出されると環境を損なう物質が
含まれている。このため、エンジンの排気系には、排気
ガスの浄化を図るべく触媒等の排気ガス浄化装置が装着
されている。 【0003】排気ガス浄化装置としての触媒には、酸化
触媒や還元触媒、三元触媒等があり、形状的にはペレッ
トタイプ(粒状のもの)やモノリスタイプ(板状のも
の)等がある。 【0004】酸化触媒は、酸化現象を利用して排気ガス
中のCO(一酸化炭素)及びHC(炭化水素)を低減さ
せるものである。還元触媒は、還元によって排気ガス中
のNOx(窒素酸化物)を低減させるものである。三元
触媒は、排気ガス中のCO及びHC、NOxの3つの成
分を低減させるものである。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ところで、近時は、車
両、特にディーゼルエンジンを搭載する車両からの排気
ガス規制が強化される傾向にあり、排気ガス中に含まれ
る黒煙、粒子等の物質を除去する排気ガス浄化装置が提
案されている。 【0006】ところが、従来の排気ガス浄化装置は、排
気ガス中の物質を捕捉するフィルタを排気通路に配設
し、このフィルタに捕捉された物質を電気ヒータやバー
ナ等の高温発生機器により高温で燃焼させて除去してい
るため、電気ヒータ用の大きな電力やバーナ用の燃料を
必要とする問題がある。 【0007】このため、従来の排気ガス浄化装置は、電
気ヒータやバーナ、車両に搭載された発電機の大型化、
容量の大きなバッテリへの交換、バッテリの増設、燃料
タンクの搭載や燃料配管等を必要とすることにより、大
幅な改造を必要とし、コストアップを招く不都合があ
る。 【0008】また、従来の排気ガス浄化装置は、フィル
タに捕捉した物質を高温によって燃焼させて除去してい
るが、燃焼温度が低下した場合にフィルタの目詰まりを
生じて背圧が上昇し、エンジン出力を低下させる不都合
がある。 【0009】このため、従来の排気ガス浄化装置は、フ
ィルタに捕捉した物質の燃焼状況を監視してフィルタが
目詰まりを生じる前に完全燃焼させる必要があり、燃焼
状況を監視・判断のための制御機器、例えばセンサやコ
ンピュータ等を必要とすることから、コストアップを招
く不都合がある。 【0010】さらに、従来の排気ガス浄化装置を車両に
搭載する場合には、長期間にわたり振動や衝撃を受ける
ことから、耐久性を必要とする。このため、従来の排気
ガス浄化装置は、フィルタのみならず、燃焼用の機器で
ある電気ヒータやバーナ等にも機械的強度を要求されこ
とになり、剛性アップのために重量増加やコストアップ
を招く不都合がある。 【0011】 【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、エンジンから排出される排
気ガスが流れる排気管の途中に装置本体を介装して設
け、この装置本体内に酸化触媒をコーティングした繊維
状セラミックスと繊維状金属とからなる織物状のフィル
タエレメントを配設し、このフィルタエレメントよりも
上流側の排気ガスを下流側に導くバイパス排気管を設
け、このバイパス排気管のバイパス排気通路に前記フィ
ルタエレメントの上流側と下流側との排気ガスの圧力差
が設定値以上となった場合に開放動作するリリーフバル
ブを設けたことを特徴とする。 【0012】 【発明の実施の形態】この発明の排気ガス浄化装置は、
エンジンから排出される排気ガスが流れる排気管の途中
に介装した装置本体内に、酸化触媒をコーティングした
繊維状セラミックスと繊維状金属とからなる織物状のフ
ィルタエレメントを配設したことにより、繊維状セラミ
ックスに捕捉された排気ガス中の物質を酸化触媒によっ
て低温度で燃焼させることができるとともに、繊維状金
属によって触媒による燃焼温度の低下を防止して維持す
ることができ、高温で燃焼させるための電気ヒータやバ
ーナ等の高温発生機器を必要とせず、燃焼状態を監視・
判断するためのセンサやコンピュータ等の制御機器を必
要とせず、機械的強度の安定した繊維状セラミックスに
より振動や衝撃に対して有利な構造とすることができ
る。また、この発明の排気ガス浄化装置は、フィルタエ
レメントよりも上流側の排気ガスを下流側に導くバイパ
ス排気管を設け、このバイパス排気管のバイパス排気通
路にフィルタエレメントの上流側と下流側との排気ガス
の圧力差が設定値以上となった場合に開放動作するリリ
ーフバルブを設けたことにより、たとえフィルタエレメ
ントに目詰まりを生じても、バイパス排気管によってフ
ィルタエレメントをバイパスさせて排気ガスを大気に排
出することができる。 【0013】 【実施例】以下図面に基づいて、この発明の実施例を説
明する。図1〜図3は、この発明の第1実施例を示すも
のである。図3において、2は車両、4は車体、6は車
室、8は前輪、10はエンジン、12はトランスミッシ
ョン、14はプロペラシャフト、16はディファレンシ
ャル、18はアクスル、20は後輪である。 【0014】車両2は、車体4に搭載したディーゼル式
のエンジン10の駆動力をトランスミッション12から
プロペラシャフト14、ディファレンシャル16、アク
スル18を介して後輪20に伝達し、走行する。車両2
に搭載されたエンジン10から排出される排気ガスは、
排気管22の排気通路24により大気に排出される。 【0015】前記エンジン10の排気系には、排気ガス
浄化装置26が設けられている。排気ガス浄化装置26
は、図1に示す如く、排気系を構成する排気管22の途
中に装置本体28を介装して設けている。これにより、
排気管22は、装置本体28よりも上流側の上流側排気
管22−1と下流側の下流側排気管22−2とに分割さ
れ、夫々上流側排気通路24−1と下流側排気通路24
−2とに区画して設けている。 【0016】装置本体28は、略筒形状の周板30と、
周板30の長手方向一端側を閉塞する上流側端板32
と、周板30の長手方向他端側を閉塞する下流側端板3
4と、上流側端板32及び下流側端板34を夫々貫通す
るよう連結された上流側連結管36及び下流側連結管3
8と、からなる。装置本体28は、上流側連結管36と
下流側連結管38とに夫々上流側排気管22−1と下流
側排気管22−2とを連絡し、上流側排気通路24−1
と下流側排気通路24−2とを夫々上流側連結通路40
と下流側連結通路42とに連通している。 【0017】装置本体28内には、フィルタエレメント
44を配設している。フィルタエレメント44は、図2
に示す如く、保持部材46内にフィルタ部材48を充填
している。保持部材46は、耐熱温度が摂氏1000度
以上の素材(例えば、ステンレス綱)により円筒形状に
形成するとともに全面に多数の孔46aを形成して設け
ている。 【0018】フィルタ部材48は、繊維状セラミックス
Cと繊維状金属Mとからなる素材を微細な隙間(図示せ
ず)を有するメッシュ状に編み込んで織物状に形成して
設けている。繊維状セラミックスCは、耐熱温度が摂氏
1200度以上のセラミックス素材により繊維状に形成
され、触媒燃焼開始温度が摂氏300度の酸化触媒(図
示せず)をコーティングしている。 【0019】保持部材46内に酸化触媒をコーティング
した繊維状セラミックスCと繊維状金属Mとからなる織
物状のフィルタ部材48を充填したフィルタエレメント
44は、円柱形状に形成され、複数本をまとめて装置本
体28内に配設している。 【0020】装置本体28内には、上流側連結管36側
の周板30に無孔の上流側保持板50を取付けて設け、
下流側連結管38側の周板30に多数の孔を有する下流
側保持板52を取付けて設けている。これにより、装置
本体28内は、上流側端板32及び上流側保持板50に
より仕切られて上流側連結通路40に連通する上流側室
54と、上流側保持板50及び下流側保持板52により
仕切られてフィルタエレメント44を配設するフィルタ
室56と、下流側保持板52及び下流側端板34により
仕切られて下流側連結通路42に連通する下流側室58
とに区画して設けている。 【0021】複数本にまとめられたフィルタエレメント
44は、一端側を装置本体28内の上流側保持板50に
夫々保持して設け、他端側を装置本体28内の下流側保
持板52に夫々保持して設けている。上流側保持板50
には、複数本のフィルタエレメント44の一端側に夫々
排気を導入する円筒形状の導入筒60を設け、上流側室
54とフィルタエレメント44内を連通する導入通路6
2を設けている。これにより、装置本体28内は、上流
側室54と下流側室58とを導入通路62とフィルタエ
レメント44内とフィルタ室56とを介して連通して設
けている。 【0022】また、排気ガス浄化装置26は、フィルタ
エレメント44よりも上流側の排気ガスを下流側に導く
バイパス排気管64を設けている。バイパス排気管64
は、一端側を上流側室54の周板30に連結して設ける
とともに他端側を下流側連結管38に連結して設け、上
流側室54と下流側連結通路42とをバイパス排気通路
66により連通して設けている。 【0023】バイパス排気管64のバイパス排気通路6
6には、フィルタエレメント44の上流側と下流側との
排気ガスの圧力差が設定値以上となった場合に開放動作
するリリーフバルブ68を設けている。 【0024】次に作用を説明する。 【0025】車両2に搭載されたエンジン10から排出
される排気ガスは、図1に示す如く、上流側排気通路2
4−1により排気ガス浄化装置26を構成する装置本体
28の上流側室54に流入する。上流側室54の排気ガ
スは、導入通路62によりフィルタエレメント44内に
案内され、フィルタ部材48中の隙間を通り、保持部材
46の多数の孔46aから外のフィルタ室56に抜け
て、下流側室58に流入する。 【0026】排気ガス中の物質は、フィルタ部材48中
の隙間を通る間に繊維状セラミックスCに捕捉され、排
気ガス中の残存酸素による酸化触媒の酸化触媒作用によ
り摂氏300度で燃焼が開始される。酸化触媒により開
始された一部の物質の燃焼は、連鎖的に他の捕捉された
物質に伝播し、フィルタエレメント44全体の物質を燃
焼させる。 【0027】この排気ガス中の物質の燃焼は、フィルタ
エレメント44に排気ガスが流れる間、連続的に続行さ
れる。また、排気ガス中の物質の燃焼温度は、フィルタ
部材48中の繊維状金属Mにより維持され、低下を防止
される。 【0028】このように、この排気ガス浄化装置26
は、繊維状セラミックスCに捕捉された排気ガス中の黒
煙や粒子等の物質を酸化触媒によって低温度で燃焼させ
ることができるとともに、繊維状金属Mによって燃焼温
度の低下を防止して維持することができる。 【0029】このため、この排気ガス浄化装置26は、
エンジン10の排気ガス中の物質を低温度において完全
燃焼させて除去することができ、完全燃焼によりフィル
タエレメント44の自己清浄機能を発揮し得て、目詰ま
りを防止して物質の除去機能を確保することができる。 【0030】また、この排気ガス浄化装置26は、従来
のように、高温で燃焼させるための電気ヒータやバーナ
等の高温発生機器を必要とせず、燃焼状態を監視・判断
するためのセンサやコンピュータ等の制御機器を必要と
しないことにより、大幅な改造を必要とせず低コストに
実施することができ、機械的強度の安定した繊維状セラ
ミックスCにより振動や衝撃に対して有利な構造とする
ことができることにより、耐久性を向上することができ
る。 【0031】さらに、この排気ガス浄化装置26は、フ
ィルタエレメント44よりも上流側の排気ガスを下流側
に導くバイパス排気管64を設け、バイパス排気管64
のバイパス排気通路66にフィルタエレメント44の上
流側と下流側との排気ガスの圧力差が設定値以上となっ
た場合に開放動作するリリーフバルブ68を設けてい
る。 【0032】これにより、この排気ガス浄化装置26
は、たとえフィルタエレメント44に目詰まりを生じて
も、リリーフバルブ68が開放動作することにより、バ
イパス排気管64によってフィルタエレメント44をバ
イパスさせることができる。 【0033】このため、この排気ガス浄化装置26は、
たとえフィルタエレメント44に目詰まりを生じても背
圧の上昇を招くことがなく、エンジン10出力の低下を
未然に回避することができ、安定した出力を得ることが
できる。 【0034】また、この排気ガス浄化装置26は、装置
本体28内にフィルタエレメント44を配設するととも
に、フィルタエレメント44により区画された上流側室
54と下流側室58とを細い導入通路62と微細な隙間
を形成したフィルタエレメント44とフィルタ室56と
によって連通していることにより、細い導入通路62に
よって連通する拡張室たるフィルタ室56及び下流側室
58による減圧作用とフィルタエレメント44による吸
音作用とにより消音効果を得ることができる。 【0035】このため、この排気ガス浄化装置26は、
車両2に既設のマフラ(図示せず)と代替することがで
き、既設のマフラ取付位置に配設して使用することがで
き、専用の取付スペースを不要とし得て、容易に実施す
ることができる。 【0036】なお、この発明の排気ガス浄化装置26
は、上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用
改変が可能である。 【0037】例えば、図4は、排気ガス浄化装置26の
第2実施例を示すものである。第2実施例の排気ガス浄
化装置26は、複数のフィルタエレメント44の一端側
を装置本体28内の多数の孔を有する上流側保持板70
に夫々保持して設け、他端側を装置本体28内の無孔の
下流側保持板72に夫々保持して設け、複数本のフィル
タエレメント44の他端側に夫々排気を導出する円筒形
状の導出筒74を下流側保持板72に設け、導出筒74
に導出通路76を設けている。 【0038】これにより、第2実施例の排気ガス浄化装
置26は、排気ガスを、装置本体28の上流側室54か
らフィルタ室56に案内し、保持部材46の多数の孔4
6aからフィルタエレメント44内に入り、フィルタ部
材48中の隙間を通り、下流側室58に流入させること
ができるため、繊維状セラミックスCに捕捉された排気
ガス中の黒煙や粒子等の物質を酸化触媒によって低温度
で燃焼させることができるとともに、繊維状金属Mによ
って燃焼温度の低下を防止して維持することができ、前
述第1実施例と同様の効果を得ることができる。 【0039】図5は、排気ガス浄化装置26の第3実施
例を示すものである。第3実施例の排気ガス浄化装置2
6は、装置本体28内の上流側連結管36側の周板30
に無孔の上流側保持板78を取付けて設け、下流側連結
管38側の周板30に無孔の下流側保持板80を取付け
て設け、上流側保持板78及び下流側保持板80間の周
板30外周に下流側室形成板82を取付けて設け、下流
側室形成板82に下流側連結管38を貫通するように連
結して設けている。 【0040】これにより、装置本体28内は、上流側端
板32及び下流側保持板80により仕切られて上流側連
結通路40に連通する上流側室84と、上流側保持板7
8及び下流側保持板80により仕切られてフィルタエレ
メント44を配設するフィルタ室86と、下流側保持板
80及び下流側端板34により仕切られた配線室88と
に区画して設けている。また、装置本体28には、下流
側室形成板82により区画されてフィルタ室86に連通
するとともに下流側連結通路42に連通する下流側室9
0を形成して設けている。 【0041】フィルタエレメント44は、保持部材46
内に酸化触媒をコーティングした繊維状セラミックスC
と繊維状金属Mとからなる織物状のフィルタ部材48を
充填し(図2参照)、複数本にまとめられて、一端側を
装置本体28内の上流側保持板78に夫々保持して設
け、他端側を装置本体28内の下流側保持板80に夫々
保持して設けている。上流側保持板78には、複数本の
フィルタエレメント44の一端側に夫々排気を導入する
円筒形状の導入筒92を設け、上流側室84とフィルタ
エレメント44内を連通する導入通路94を設けてい
る。これにより、装置本体28内は、上流側室84と下
流側室90とを導入通路94とフィルタエレメント44
内とフィルタ室86とを介して連通して設けている。 【0042】また、この排気ガス浄化装置26は、フィ
ルタエレメント44内にヒータ96を配設している。ヒ
ータ96は、一端側を下流側保持板80に貫通して保持
され、中間部位をフィルタエレメント44内に挿通さ
れ、他端側を上流側保持板78近傍に位置させて配設し
ている。ヒータ96の配線室88に臨む一端側には、電
源線98の一端側を接続して設けている。電源線98の
他端側は、制御盤100に接続して設けている。制御盤
100は、フィルタエレメント44の酸化触媒の酸化触
媒作用による燃焼温度が低い場合に、ヒータ96に電源
を供給して酸化触媒作用による燃焼を維持し得る温度
(例えば、摂氏380度以上)にフィルタエレメント4
4を加熱する。 【0043】なお、この排気ガス浄化装置26は、前述
実施例と同様に、一端側を上流側室54の周板30に連
結して設けるとともに他端側を下流側連結管38に連結
したバイパス管64を設け、上流側室54と下流側連結
通路42とをバイパス排気通路66により連通して設
け、バイパス排気通路66にフィルタエレメント44の
上流側と下流側との排気ガスの圧力差が設定値以上とな
った場合に開放動作するリリーフバルブ68を設けてい
る。 【0044】これにより、第3実施例の排気ガス浄化装
置26は、排気ガスを、装置本体28の上流側室84か
らフィルタエレメント44内に案内し、フィルタ部材4
8中の隙間を通り、保持部材46の多数の孔46aから
外のフィルタ室86に入り、下流側室90に流入させる
ことができるため、繊維状セラミックスCに捕捉された
排気ガス中の黒煙や粒子等の物質を酸化触媒によって低
温度で燃焼させることができるとともに、繊維状金属M
によって燃焼温度の低下を防止して維持することがで
き、前述第1実施例と同様の効果を得ることができる。 【0045】また、第3実施例の排気ガス浄化装置26
は、フィルタエレメント44内にヒータ96を配設し、
酸化触媒の酸化触媒作用による燃焼を維持し得る温度に
フィルタエレメント44を加熱するようヒータ96に電
源を供給する制御盤100を設けている。これにより、
この排気ガス浄化装置26は、燃焼温度が低い場合であ
っても、ヒータ96によって加熱して酸化触媒作用を維
持し得る温度に加熱することができ、排気ガス中の黒煙
や粒子等の物質を酸化触媒によって低温度で燃焼させて
除去することができる。 【0046】 【発明の効果】このように、この発明の排気ガス浄化装
置は、繊維状セラミックスに捕捉された排気ガス中の物
質を酸化触媒によって低温度で燃焼させることができる
とともに、繊維状金属によって触媒による燃焼温度の低
下を防止して維持することができ、高温で燃焼させるた
めの電気ヒータやバーナ等の高温発生機器を必要とせ
ず、燃焼状態を監視・判断するためのセンサやコンピュ
ータ等の制御機器を必要とせず、機械的強度の安定した
繊維状セラミックスにより振動や衝撃に対して有利な構
造とすることができ、また、たとえフィルタエレメント
に目詰まりを生じても、バイパス排気管によってフィル
タエレメントをバイパスさせて排気ガスを大気に排出す
ることができる。 【0047】このため、この排気ガス浄化装置は、エン
ジンの排気ガス中の物質を低温度において完全燃焼させ
て除去することができ、完全燃焼により自己清浄機能を
発揮し得て、目詰まりを防止して除去機能を確保し得
て、高温発生機器や制御機器を必要しないことにより、
大幅な構造必要とせず低コストに実施し得て、振動や衝
撃に対して有利な構造であることにより、耐久性を向上
し得て、また、たとえフィルタエレメントに目詰まりを
生じても排気ガスを大気に排出し得ることにより、背圧
の上昇を招くことがなく、エンジン出力の低下を未然に
回避することができ、安定した出力を得ることができ
る。
に係り、特に、エンジンの排気ガス中の物質を除去し得
て、自己清浄機能により除去機能を確保し得て、耐久性
を向上し得る排気ガス浄化装置に関する。 【0002】 【従来の技術】エンジンには、一般に、ガソリンエンジ
ンやディーゼルエンジンがあり、燃料を燃焼することに
より駆動力を取出している。燃焼により生じた排気ガス
には、そのまま大気に排出されると環境を損なう物質が
含まれている。このため、エンジンの排気系には、排気
ガスの浄化を図るべく触媒等の排気ガス浄化装置が装着
されている。 【0003】排気ガス浄化装置としての触媒には、酸化
触媒や還元触媒、三元触媒等があり、形状的にはペレッ
トタイプ(粒状のもの)やモノリスタイプ(板状のも
の)等がある。 【0004】酸化触媒は、酸化現象を利用して排気ガス
中のCO(一酸化炭素)及びHC(炭化水素)を低減さ
せるものである。還元触媒は、還元によって排気ガス中
のNOx(窒素酸化物)を低減させるものである。三元
触媒は、排気ガス中のCO及びHC、NOxの3つの成
分を低減させるものである。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ところで、近時は、車
両、特にディーゼルエンジンを搭載する車両からの排気
ガス規制が強化される傾向にあり、排気ガス中に含まれ
る黒煙、粒子等の物質を除去する排気ガス浄化装置が提
案されている。 【0006】ところが、従来の排気ガス浄化装置は、排
気ガス中の物質を捕捉するフィルタを排気通路に配設
し、このフィルタに捕捉された物質を電気ヒータやバー
ナ等の高温発生機器により高温で燃焼させて除去してい
るため、電気ヒータ用の大きな電力やバーナ用の燃料を
必要とする問題がある。 【0007】このため、従来の排気ガス浄化装置は、電
気ヒータやバーナ、車両に搭載された発電機の大型化、
容量の大きなバッテリへの交換、バッテリの増設、燃料
タンクの搭載や燃料配管等を必要とすることにより、大
幅な改造を必要とし、コストアップを招く不都合があ
る。 【0008】また、従来の排気ガス浄化装置は、フィル
タに捕捉した物質を高温によって燃焼させて除去してい
るが、燃焼温度が低下した場合にフィルタの目詰まりを
生じて背圧が上昇し、エンジン出力を低下させる不都合
がある。 【0009】このため、従来の排気ガス浄化装置は、フ
ィルタに捕捉した物質の燃焼状況を監視してフィルタが
目詰まりを生じる前に完全燃焼させる必要があり、燃焼
状況を監視・判断のための制御機器、例えばセンサやコ
ンピュータ等を必要とすることから、コストアップを招
く不都合がある。 【0010】さらに、従来の排気ガス浄化装置を車両に
搭載する場合には、長期間にわたり振動や衝撃を受ける
ことから、耐久性を必要とする。このため、従来の排気
ガス浄化装置は、フィルタのみならず、燃焼用の機器で
ある電気ヒータやバーナ等にも機械的強度を要求されこ
とになり、剛性アップのために重量増加やコストアップ
を招く不都合がある。 【0011】 【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、エンジンから排出される排
気ガスが流れる排気管の途中に装置本体を介装して設
け、この装置本体内に酸化触媒をコーティングした繊維
状セラミックスと繊維状金属とからなる織物状のフィル
タエレメントを配設し、このフィルタエレメントよりも
上流側の排気ガスを下流側に導くバイパス排気管を設
け、このバイパス排気管のバイパス排気通路に前記フィ
ルタエレメントの上流側と下流側との排気ガスの圧力差
が設定値以上となった場合に開放動作するリリーフバル
ブを設けたことを特徴とする。 【0012】 【発明の実施の形態】この発明の排気ガス浄化装置は、
エンジンから排出される排気ガスが流れる排気管の途中
に介装した装置本体内に、酸化触媒をコーティングした
繊維状セラミックスと繊維状金属とからなる織物状のフ
ィルタエレメントを配設したことにより、繊維状セラミ
ックスに捕捉された排気ガス中の物質を酸化触媒によっ
て低温度で燃焼させることができるとともに、繊維状金
属によって触媒による燃焼温度の低下を防止して維持す
ることができ、高温で燃焼させるための電気ヒータやバ
ーナ等の高温発生機器を必要とせず、燃焼状態を監視・
判断するためのセンサやコンピュータ等の制御機器を必
要とせず、機械的強度の安定した繊維状セラミックスに
より振動や衝撃に対して有利な構造とすることができ
る。また、この発明の排気ガス浄化装置は、フィルタエ
レメントよりも上流側の排気ガスを下流側に導くバイパ
ス排気管を設け、このバイパス排気管のバイパス排気通
路にフィルタエレメントの上流側と下流側との排気ガス
の圧力差が設定値以上となった場合に開放動作するリリ
ーフバルブを設けたことにより、たとえフィルタエレメ
ントに目詰まりを生じても、バイパス排気管によってフ
ィルタエレメントをバイパスさせて排気ガスを大気に排
出することができる。 【0013】 【実施例】以下図面に基づいて、この発明の実施例を説
明する。図1〜図3は、この発明の第1実施例を示すも
のである。図3において、2は車両、4は車体、6は車
室、8は前輪、10はエンジン、12はトランスミッシ
ョン、14はプロペラシャフト、16はディファレンシ
ャル、18はアクスル、20は後輪である。 【0014】車両2は、車体4に搭載したディーゼル式
のエンジン10の駆動力をトランスミッション12から
プロペラシャフト14、ディファレンシャル16、アク
スル18を介して後輪20に伝達し、走行する。車両2
に搭載されたエンジン10から排出される排気ガスは、
排気管22の排気通路24により大気に排出される。 【0015】前記エンジン10の排気系には、排気ガス
浄化装置26が設けられている。排気ガス浄化装置26
は、図1に示す如く、排気系を構成する排気管22の途
中に装置本体28を介装して設けている。これにより、
排気管22は、装置本体28よりも上流側の上流側排気
管22−1と下流側の下流側排気管22−2とに分割さ
れ、夫々上流側排気通路24−1と下流側排気通路24
−2とに区画して設けている。 【0016】装置本体28は、略筒形状の周板30と、
周板30の長手方向一端側を閉塞する上流側端板32
と、周板30の長手方向他端側を閉塞する下流側端板3
4と、上流側端板32及び下流側端板34を夫々貫通す
るよう連結された上流側連結管36及び下流側連結管3
8と、からなる。装置本体28は、上流側連結管36と
下流側連結管38とに夫々上流側排気管22−1と下流
側排気管22−2とを連絡し、上流側排気通路24−1
と下流側排気通路24−2とを夫々上流側連結通路40
と下流側連結通路42とに連通している。 【0017】装置本体28内には、フィルタエレメント
44を配設している。フィルタエレメント44は、図2
に示す如く、保持部材46内にフィルタ部材48を充填
している。保持部材46は、耐熱温度が摂氏1000度
以上の素材(例えば、ステンレス綱)により円筒形状に
形成するとともに全面に多数の孔46aを形成して設け
ている。 【0018】フィルタ部材48は、繊維状セラミックス
Cと繊維状金属Mとからなる素材を微細な隙間(図示せ
ず)を有するメッシュ状に編み込んで織物状に形成して
設けている。繊維状セラミックスCは、耐熱温度が摂氏
1200度以上のセラミックス素材により繊維状に形成
され、触媒燃焼開始温度が摂氏300度の酸化触媒(図
示せず)をコーティングしている。 【0019】保持部材46内に酸化触媒をコーティング
した繊維状セラミックスCと繊維状金属Mとからなる織
物状のフィルタ部材48を充填したフィルタエレメント
44は、円柱形状に形成され、複数本をまとめて装置本
体28内に配設している。 【0020】装置本体28内には、上流側連結管36側
の周板30に無孔の上流側保持板50を取付けて設け、
下流側連結管38側の周板30に多数の孔を有する下流
側保持板52を取付けて設けている。これにより、装置
本体28内は、上流側端板32及び上流側保持板50に
より仕切られて上流側連結通路40に連通する上流側室
54と、上流側保持板50及び下流側保持板52により
仕切られてフィルタエレメント44を配設するフィルタ
室56と、下流側保持板52及び下流側端板34により
仕切られて下流側連結通路42に連通する下流側室58
とに区画して設けている。 【0021】複数本にまとめられたフィルタエレメント
44は、一端側を装置本体28内の上流側保持板50に
夫々保持して設け、他端側を装置本体28内の下流側保
持板52に夫々保持して設けている。上流側保持板50
には、複数本のフィルタエレメント44の一端側に夫々
排気を導入する円筒形状の導入筒60を設け、上流側室
54とフィルタエレメント44内を連通する導入通路6
2を設けている。これにより、装置本体28内は、上流
側室54と下流側室58とを導入通路62とフィルタエ
レメント44内とフィルタ室56とを介して連通して設
けている。 【0022】また、排気ガス浄化装置26は、フィルタ
エレメント44よりも上流側の排気ガスを下流側に導く
バイパス排気管64を設けている。バイパス排気管64
は、一端側を上流側室54の周板30に連結して設ける
とともに他端側を下流側連結管38に連結して設け、上
流側室54と下流側連結通路42とをバイパス排気通路
66により連通して設けている。 【0023】バイパス排気管64のバイパス排気通路6
6には、フィルタエレメント44の上流側と下流側との
排気ガスの圧力差が設定値以上となった場合に開放動作
するリリーフバルブ68を設けている。 【0024】次に作用を説明する。 【0025】車両2に搭載されたエンジン10から排出
される排気ガスは、図1に示す如く、上流側排気通路2
4−1により排気ガス浄化装置26を構成する装置本体
28の上流側室54に流入する。上流側室54の排気ガ
スは、導入通路62によりフィルタエレメント44内に
案内され、フィルタ部材48中の隙間を通り、保持部材
46の多数の孔46aから外のフィルタ室56に抜け
て、下流側室58に流入する。 【0026】排気ガス中の物質は、フィルタ部材48中
の隙間を通る間に繊維状セラミックスCに捕捉され、排
気ガス中の残存酸素による酸化触媒の酸化触媒作用によ
り摂氏300度で燃焼が開始される。酸化触媒により開
始された一部の物質の燃焼は、連鎖的に他の捕捉された
物質に伝播し、フィルタエレメント44全体の物質を燃
焼させる。 【0027】この排気ガス中の物質の燃焼は、フィルタ
エレメント44に排気ガスが流れる間、連続的に続行さ
れる。また、排気ガス中の物質の燃焼温度は、フィルタ
部材48中の繊維状金属Mにより維持され、低下を防止
される。 【0028】このように、この排気ガス浄化装置26
は、繊維状セラミックスCに捕捉された排気ガス中の黒
煙や粒子等の物質を酸化触媒によって低温度で燃焼させ
ることができるとともに、繊維状金属Mによって燃焼温
度の低下を防止して維持することができる。 【0029】このため、この排気ガス浄化装置26は、
エンジン10の排気ガス中の物質を低温度において完全
燃焼させて除去することができ、完全燃焼によりフィル
タエレメント44の自己清浄機能を発揮し得て、目詰ま
りを防止して物質の除去機能を確保することができる。 【0030】また、この排気ガス浄化装置26は、従来
のように、高温で燃焼させるための電気ヒータやバーナ
等の高温発生機器を必要とせず、燃焼状態を監視・判断
するためのセンサやコンピュータ等の制御機器を必要と
しないことにより、大幅な改造を必要とせず低コストに
実施することができ、機械的強度の安定した繊維状セラ
ミックスCにより振動や衝撃に対して有利な構造とする
ことができることにより、耐久性を向上することができ
る。 【0031】さらに、この排気ガス浄化装置26は、フ
ィルタエレメント44よりも上流側の排気ガスを下流側
に導くバイパス排気管64を設け、バイパス排気管64
のバイパス排気通路66にフィルタエレメント44の上
流側と下流側との排気ガスの圧力差が設定値以上となっ
た場合に開放動作するリリーフバルブ68を設けてい
る。 【0032】これにより、この排気ガス浄化装置26
は、たとえフィルタエレメント44に目詰まりを生じて
も、リリーフバルブ68が開放動作することにより、バ
イパス排気管64によってフィルタエレメント44をバ
イパスさせることができる。 【0033】このため、この排気ガス浄化装置26は、
たとえフィルタエレメント44に目詰まりを生じても背
圧の上昇を招くことがなく、エンジン10出力の低下を
未然に回避することができ、安定した出力を得ることが
できる。 【0034】また、この排気ガス浄化装置26は、装置
本体28内にフィルタエレメント44を配設するととも
に、フィルタエレメント44により区画された上流側室
54と下流側室58とを細い導入通路62と微細な隙間
を形成したフィルタエレメント44とフィルタ室56と
によって連通していることにより、細い導入通路62に
よって連通する拡張室たるフィルタ室56及び下流側室
58による減圧作用とフィルタエレメント44による吸
音作用とにより消音効果を得ることができる。 【0035】このため、この排気ガス浄化装置26は、
車両2に既設のマフラ(図示せず)と代替することがで
き、既設のマフラ取付位置に配設して使用することがで
き、専用の取付スペースを不要とし得て、容易に実施す
ることができる。 【0036】なお、この発明の排気ガス浄化装置26
は、上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用
改変が可能である。 【0037】例えば、図4は、排気ガス浄化装置26の
第2実施例を示すものである。第2実施例の排気ガス浄
化装置26は、複数のフィルタエレメント44の一端側
を装置本体28内の多数の孔を有する上流側保持板70
に夫々保持して設け、他端側を装置本体28内の無孔の
下流側保持板72に夫々保持して設け、複数本のフィル
タエレメント44の他端側に夫々排気を導出する円筒形
状の導出筒74を下流側保持板72に設け、導出筒74
に導出通路76を設けている。 【0038】これにより、第2実施例の排気ガス浄化装
置26は、排気ガスを、装置本体28の上流側室54か
らフィルタ室56に案内し、保持部材46の多数の孔4
6aからフィルタエレメント44内に入り、フィルタ部
材48中の隙間を通り、下流側室58に流入させること
ができるため、繊維状セラミックスCに捕捉された排気
ガス中の黒煙や粒子等の物質を酸化触媒によって低温度
で燃焼させることができるとともに、繊維状金属Mによ
って燃焼温度の低下を防止して維持することができ、前
述第1実施例と同様の効果を得ることができる。 【0039】図5は、排気ガス浄化装置26の第3実施
例を示すものである。第3実施例の排気ガス浄化装置2
6は、装置本体28内の上流側連結管36側の周板30
に無孔の上流側保持板78を取付けて設け、下流側連結
管38側の周板30に無孔の下流側保持板80を取付け
て設け、上流側保持板78及び下流側保持板80間の周
板30外周に下流側室形成板82を取付けて設け、下流
側室形成板82に下流側連結管38を貫通するように連
結して設けている。 【0040】これにより、装置本体28内は、上流側端
板32及び下流側保持板80により仕切られて上流側連
結通路40に連通する上流側室84と、上流側保持板7
8及び下流側保持板80により仕切られてフィルタエレ
メント44を配設するフィルタ室86と、下流側保持板
80及び下流側端板34により仕切られた配線室88と
に区画して設けている。また、装置本体28には、下流
側室形成板82により区画されてフィルタ室86に連通
するとともに下流側連結通路42に連通する下流側室9
0を形成して設けている。 【0041】フィルタエレメント44は、保持部材46
内に酸化触媒をコーティングした繊維状セラミックスC
と繊維状金属Mとからなる織物状のフィルタ部材48を
充填し(図2参照)、複数本にまとめられて、一端側を
装置本体28内の上流側保持板78に夫々保持して設
け、他端側を装置本体28内の下流側保持板80に夫々
保持して設けている。上流側保持板78には、複数本の
フィルタエレメント44の一端側に夫々排気を導入する
円筒形状の導入筒92を設け、上流側室84とフィルタ
エレメント44内を連通する導入通路94を設けてい
る。これにより、装置本体28内は、上流側室84と下
流側室90とを導入通路94とフィルタエレメント44
内とフィルタ室86とを介して連通して設けている。 【0042】また、この排気ガス浄化装置26は、フィ
ルタエレメント44内にヒータ96を配設している。ヒ
ータ96は、一端側を下流側保持板80に貫通して保持
され、中間部位をフィルタエレメント44内に挿通さ
れ、他端側を上流側保持板78近傍に位置させて配設し
ている。ヒータ96の配線室88に臨む一端側には、電
源線98の一端側を接続して設けている。電源線98の
他端側は、制御盤100に接続して設けている。制御盤
100は、フィルタエレメント44の酸化触媒の酸化触
媒作用による燃焼温度が低い場合に、ヒータ96に電源
を供給して酸化触媒作用による燃焼を維持し得る温度
(例えば、摂氏380度以上)にフィルタエレメント4
4を加熱する。 【0043】なお、この排気ガス浄化装置26は、前述
実施例と同様に、一端側を上流側室54の周板30に連
結して設けるとともに他端側を下流側連結管38に連結
したバイパス管64を設け、上流側室54と下流側連結
通路42とをバイパス排気通路66により連通して設
け、バイパス排気通路66にフィルタエレメント44の
上流側と下流側との排気ガスの圧力差が設定値以上とな
った場合に開放動作するリリーフバルブ68を設けてい
る。 【0044】これにより、第3実施例の排気ガス浄化装
置26は、排気ガスを、装置本体28の上流側室84か
らフィルタエレメント44内に案内し、フィルタ部材4
8中の隙間を通り、保持部材46の多数の孔46aから
外のフィルタ室86に入り、下流側室90に流入させる
ことができるため、繊維状セラミックスCに捕捉された
排気ガス中の黒煙や粒子等の物質を酸化触媒によって低
温度で燃焼させることができるとともに、繊維状金属M
によって燃焼温度の低下を防止して維持することがで
き、前述第1実施例と同様の効果を得ることができる。 【0045】また、第3実施例の排気ガス浄化装置26
は、フィルタエレメント44内にヒータ96を配設し、
酸化触媒の酸化触媒作用による燃焼を維持し得る温度に
フィルタエレメント44を加熱するようヒータ96に電
源を供給する制御盤100を設けている。これにより、
この排気ガス浄化装置26は、燃焼温度が低い場合であ
っても、ヒータ96によって加熱して酸化触媒作用を維
持し得る温度に加熱することができ、排気ガス中の黒煙
や粒子等の物質を酸化触媒によって低温度で燃焼させて
除去することができる。 【0046】 【発明の効果】このように、この発明の排気ガス浄化装
置は、繊維状セラミックスに捕捉された排気ガス中の物
質を酸化触媒によって低温度で燃焼させることができる
とともに、繊維状金属によって触媒による燃焼温度の低
下を防止して維持することができ、高温で燃焼させるた
めの電気ヒータやバーナ等の高温発生機器を必要とせ
ず、燃焼状態を監視・判断するためのセンサやコンピュ
ータ等の制御機器を必要とせず、機械的強度の安定した
繊維状セラミックスにより振動や衝撃に対して有利な構
造とすることができ、また、たとえフィルタエレメント
に目詰まりを生じても、バイパス排気管によってフィル
タエレメントをバイパスさせて排気ガスを大気に排出す
ることができる。 【0047】このため、この排気ガス浄化装置は、エン
ジンの排気ガス中の物質を低温度において完全燃焼させ
て除去することができ、完全燃焼により自己清浄機能を
発揮し得て、目詰まりを防止して除去機能を確保し得
て、高温発生機器や制御機器を必要しないことにより、
大幅な構造必要とせず低コストに実施し得て、振動や衝
撃に対して有利な構造であることにより、耐久性を向上
し得て、また、たとえフィルタエレメントに目詰まりを
生じても排気ガスを大気に排出し得ることにより、背圧
の上昇を招くことがなく、エンジン出力の低下を未然に
回避することができ、安定した出力を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す排気ガス浄化装置
の断面図である。 【図2】フィルタエレメントの拡大部分斜視図である。 【図3】排気ガス浄化装置を搭載した車両の概略平面図
である。 【図4】第2実施例を示す排気ガス浄化装置の断面図で
ある。 【図5】第3実施例を示す排気ガス浄化装置の断面図で
ある。 【符号の説明】 2 車両 10 エンジン 22 排気管 26 排気ガス浄化装置 28 装置本体 44 フィルタエレメント 64 バイパス排気管 66 バイパス排気通路 68 リリーフバルブ
の断面図である。 【図2】フィルタエレメントの拡大部分斜視図である。 【図3】排気ガス浄化装置を搭載した車両の概略平面図
である。 【図4】第2実施例を示す排気ガス浄化装置の断面図で
ある。 【図5】第3実施例を示す排気ガス浄化装置の断面図で
ある。 【符号の説明】 2 車両 10 エンジン 22 排気管 26 排気ガス浄化装置 28 装置本体 44 フィルタエレメント 64 バイパス排気管 66 バイパス排気通路 68 リリーフバルブ
─────────────────────────────────────────────────────
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 3/20 F01N 3/20 U
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 エンジンから排出される排気ガスが流れ
る排気管の途中に装置本体を介装して設け、この装置本
体内に酸化触媒をコーティングした繊維状セラミックス
と繊維状金属とからなる織物状のフィルタエレメントを
配設し、このフィルタエレメントよりも上流側の排気ガ
スを下流側に導くバイパス排気管を設け、前記フィルタ
エレメントの上流側と下流側との排気ガスの圧力差が設
定値以上となった場合に前記バイパス排気管のバイパス
排気通路を開放するリリーフバルブを設けたことを特徴
とする排気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001221283A JP2003035127A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | 排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001221283A JP2003035127A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | 排気ガス浄化装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003035127A true JP2003035127A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=19054970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001221283A Pending JP2003035127A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | 排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003035127A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113304517A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-27 | 刘万斌 | 便拆式油过滤器 |
-
2001
- 2001-07-23 JP JP2001221283A patent/JP2003035127A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113304517A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-27 | 刘万斌 | 便拆式油过滤器 |
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