JP2005194949A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化触媒をパティキュレートフィルタと一緒にフィルタケースから取り外して簡便に洗浄し得るようにした排気浄化装置を提供する。
【解決手段】フィルタケース７を前部１２と中間部１３と後部１４とに三分割して相互間を連結可能に構成すると共に、中間部１３自体を酸化触媒１７及びパティキュレートフィルタ６を一体的に抱持して成るカートリッジシェルとし、その前方部位を前記前部１２に所要のクリアランスＣを介し差し込んだ状態で中間部１３と前部１２とを連結し得るように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関するものである。

ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策として、図４に示す如く、ディーゼルエンジン１からの排出ガス３が流通する排気管４の途中にパティキュレートフィルタ６を装備することが考えられている。

ここに図示している例においては、自動車のディーゼルエンジン１（内燃機関）から排気マニホールド２を介して排出された排出ガス３が流通している排気管４のマフラ５内に、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ６を収容させた場合を例示しており、該パティキュレートフィルタ６を抱持するフィルタケース７がマフラ５の外筒を成すようになっている。

即ち、図５に拡大して示す如く、マフラ５の入口パイプ８と出口パイプ９との間に、多数の連通孔を有する分散板１０，１１により画定された所要の大きさの収容空間が確保されており、この収容空間に前記パティキュレートフィルタ６が収容されるようになっている。

このパティキュレートフィルタ６は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路６ａの入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路６ａについては、その出口が目封じされるようになっており、各流路６ａを区画する多孔質薄壁６ｂを透過した排出ガス３のみが下流側へ排出されるようにしてある。

そして、パティキュレートフィルタ６における多孔質薄壁６ｂの内側表面に捕集されたパティキュレートは、排気温度の高い運転領域にて自己燃焼して除去されるか、或いは、必要に応じてパティキュレートフィルタ６より上流側に添加されたＨＣ（炭化水素）が前段の酸化触媒１７で酸化反応することで生じた反応熱による助勢を受けて燃焼除去されることになるが、パティキュレートフィルタ６内には、潤滑油を起源として気筒内燃焼で発生するアッシュが徐々に溜まってくるため、パティキュレートフィルタ６に対し直接的に高圧温水等で洗浄する必要がある。

このため、フィルタケース７を前部１２と中間部１３と後部１４とに三分割して相互間をフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａを介しボルト１５及びナット１６により着脱自在に締結した構造を採用し、パティキュレートフィルタ６を適宜に中間部１３ごと取り外して洗浄し得るようにしてある。

図中１８は酸化触媒１７及びパティキュレートフィルタ６の夫々の入側端面と出側端面の外縁を掛止して軸心方向への移動を拘束するためのエンドプレート、１９はクッション材、２０はシール材、２１はフィルタケース７の外周囲に装着されたグラスウール等の断熱材を示している。

尚、本発明に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１や特許文献２等がある。
特開２００３−１７２１２１号公報 特開２００３−９７２４８号公報

しかしながら、図５に例示されている通り、従来においては、パティキュレートフィルタ６のみを中間部１３ごと取り外して洗浄するようにしていたため、酸化触媒１７がフィルタケース７の前部１２に残ってしまい、本発明と同じ出願人により先行出願されている如き専用の自動洗浄装置（特願２００３−２５８５６号）等にて酸化触媒１７を良好に洗浄することができないという不具合があった。

即ち、フィルタケース７の前部１２に残る酸化触媒１７は、入口パイプ８等の装備品が邪魔になって良好に汚れを洗い流すことができず、前述した如き専用の自動洗浄装置の洗浄台への載置も困難であったため、現状の分割構造のままで酸化触媒１７の良好な洗浄を行うことは難しかった。

尚、一般的に酸化触媒１７が煤等で目詰まりする可能性は少ないものと考えられてきたが、酸化触媒１７の前端側は添加ＨＣ等の反応熱により活性が高められる後端側と比較して温度が上がり難い条件下にあるので、煤が多量に発生するような運転状態が継続することで酸化触媒１７の前端側に目詰まりが起こり得ることは否定できず、酸化触媒１７についてもパティキュレートフィルタ６と一緒に洗浄できるようにすることが望まれている。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、酸化触媒をパティキュレートフィルタと一緒にフィルタケースから取り外して簡便に洗浄し得るようにした排気浄化装置を提供することを目的としている。

本発明は、排気管途中のフィルタケース内に装備したパティキュレートフィルタに排出ガスを通して該排出ガス中のパティキュレートを除去し得るようにした排気浄化装置であって、パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を直列配置し且つこれら酸化触媒及びパティキュレートフィルタをカートリッジシェルにより一体的に抱持せしめ、該カートリッジシェルを前記フィルタケースに対し着脱可能に構成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、酸化触媒とパティキュレートフィルタとをまとめてカートリッジシェルごとフィルタケースから取り外すことが可能となり、このカートリッジシェルを専用の自動洗浄装置等を利用して簡便に洗浄することが可能となり、しかも、この種の専用の自動洗浄装置への載置もカートリッジシェルごと行うことができて取り扱いが容易となる。

また、本発明を具体的に実施するに際しては、フィルタケースを前部と中間部と後部とに三分割して相互間を連結可能に構成すると共に、前記中間部自体をカートリッジシェルとし且つその前後何れか一方の部位を前記前部又は後部に所要のクリアランスを介し差し込んだ状態で前記中間部と前記前部又は後部とが連結されるように構成すると良い。

このようにすれば、フィルタケースの前部と中間部と後部との連結を解除するだけで、酸化触媒とパティキュレートフィルタとをまとめて中間部ごとフィルタケースから取り外すことが可能となり、しかも、相互の連結状態にあっては、中間部の前後何れか一方の部位が前部又は後部に所要のクリアランスを介して差し込まれた状態となるので、このクリアランスにより空気断熱層が形成されることになり、その外周囲にグラスウール等の断熱材を装着しなくても済む。

更に、本発明においては、フィルタケースを前部と後部とに二分割して相互間を連結可能に構成すると共に、カートリッジシェル全体を前記前部又は後部に所要のクリアランスを介し差し込んだ状態で装着し且つその装着状態が前記前部と後部との連結により固定されるように構成しても良い。

このようにすれば、フィルタケースの前部と後部との連結を解除し、その前部又は後部からカートリッジシェルを抜き出すだけで、酸化触媒とパティキュレートフィルタとをまとめてフィルタケースから取り外すことが可能となり、しかも、相互の連結状態にあっては、カートリッジシェル全体が前部又は後部に所要のクリアランスを介して差し込まれた状態となるので、このクリアランスにより空気断熱層が形成されることになり、その外周囲にグラスウール等の断熱材を装着しなくても済む。

また、本発明においては、フィルタケース内にカートリッジシェルを挿入装着し得るインナシェルを固定設置すると共に、該インナシェルに対しカートリッジシェルを外部から挿脱し得るよう前記フィルタケースの適宜位置に取出口を開閉可能に設け、前記インナシェルに装着したカートリッジシェルの装着状態が前記取出口の閉止により固定されるように構成しても良い。

このようにすれば、フィルタケースの取出口を開けてインナシェルからカートリッジシェルを抜き出すだけで、酸化触媒とパティキュレートフィルタとをまとめてフィルタケースから取り外すことが可能となる。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１〜４に記載の発明によれば、酸化触媒とパティキュレートフィルタとをまとめてカートリッジシェルごとフィルタケースから取り外すことができるので、酸化触媒をパティキュレートフィルタと一緒に簡便に洗浄することができる。

（ＩＩ）特に本発明の請求項２、３に記載の発明によれば、フィルタケースの中間部の前後何れか一方の部位と前部又は後部との間のクリアランス、或いは、カートリッジシェルと前部又は後部との間のクリアランスにより空気断熱層を形成することができ、その外周囲にグラスウール等の断熱材を装着しなくても済むので、当該部分の小径化や断熱コストの低減化を図ることができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１に示す本発明の第一の形態例においては、前述した図５の場合と同様に、マフラ５の外筒を成すフィルタケース７を前部１２と中間部１３と後部１４とに三分割して相互間をフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａを介しボルト１５及びナット１６により着脱可能に締結した構造を採用しているが、その中間部１３がフランジ１３ａよりも更に前方へ延在して前部１２の分散板１０近傍まで到り、パティキュレートフィルタ６の前段に直列配置される酸化触媒１７をエンドプレート１８やクッション材１９等を介して一体的に抱持するようになっている。

即ち、この図１に示す第一の形態例では、酸化触媒１７及びパティキュレートフィルタ６を一体的に抱持するカートリッジシェルが中間部１３自体により構成されるようになっている。

他方、前記フィルタケース７の前部１２は、中間部１３の外径よりも大きな内径を成すように拡径されており、前記前部１２と中間部１３とをフランジ１２ａ，１３ａを介しボルト１５及びナット１６で締結した際に、中間部１３のフランジ１３ａより前方に延びた部位が、前部１２に対し所要のクリアランスＣを介して差し込まれた状態となるようにしてある。

而して、このように排気浄化装置を構成すれば、フィルタケース７の前部１２と中間部１３と後部１４との連結を解除するだけで、酸化触媒１７とパティキュレートフィルタ６とをまとめて中間部１３ごとフィルタケース７から取り外すことが可能となり、この中間部１３を専用の自動洗浄装置等を利用して簡便に洗浄することが可能となり、しかも、この種の専用の自動洗浄装置への載置も中間部１３ごと行うことができて取り扱いが容易となる。

しかも、前部１２と中間部１３と後部１４の相互の連結状態にあっては、中間部１３のフランジ１３ａより前方に延びた部位が前部１２に所要のクリアランスＣを介して差し込まれた状態となるので、このクリアランスＣにより空気断熱層が形成され、その外周囲にグラスウール等の断熱材を装着しなくても済む。

従って、上記形態例によれば、酸化触媒１７とパティキュレートフィルタ６とをまとめて中間部１３ごとフィルタケース７から取り外すことができるので、酸化触媒１７をパティキュレートフィルタ６と一緒に簡便に洗浄することができ、しかも、フィルタケース７の中間部１３のフランジ１３ａより前方に延びた部位と前部１２との間のクリアランスＣにより空気断熱層を形成することができるので、その外周囲にグラスウール等の断熱材を装着しなくても済んで当該部分の小径化や断熱コストの低減化を図ることができる。

図２は本発明の第二の形態例を示すもので、この第二の形態例においては、マフラ５の外筒を成すフィルタケース７を前部１２と後部１４とに二分割して相互間をフランジ１２ａ，１４ａを介しボルト１５及びナット１６により着脱可能に締結した構造を採用しており、ここに図示している例の場合、先に説明した図１の前部１２を後部１４まで延長して中間部１３を無くしたものとしてある。

そして、酸化触媒１７とパティキュレートフィルタ６とがカートリッジシェル２２により一体的に抱持されており、該カートリッジシェル２２全体が前記前部１２に対し所要のクリアランスＣを介して差し込まれた状態で装着されるようになっている。

即ち、前記カートリッジシェル２２の後端には、フランジ２２ａが設けられており、該フランジ２２ａを挟んで前記前部１２及び後部１４のフランジ１２ａ，１４ａをボルト１５及びナット１６により共締めすることで前記カートリッジシェル２２の装着状態が固定されるようになっている。

而して、このように排気浄化装置を構成すれば、フィルタケース７の前部１２と後部１４との連結を解除し、その前部１２又は後部１４からカートリッジシェル２２を抜き出すだけで、酸化触媒１７とパティキュレートフィルタ６とをまとめてフィルタケース７から取り外すことが可能となり、しかも、相互の連結状態にあっては、カートリッジシェル２２全体が前部１２又は後部１４に所要のクリアランスＣを介して差し込まれた状態となるので、このクリアランスＣにより空気断熱層が形成されることになり、その外周囲にグラスウール等の断熱材を装着しなくても済んで当該部分の小径化や断熱コストの低減化を図ることが可能となる。

図３は本発明の第三の形態例を示すもので、この第三の形態例においては、箱形に形成されているマフラ５を対象としたものとなっており、該マフラ５のケーシングがフィルタケース７を成している。

ここに図示している例の場合、前記フィルタケース７内がセパレータ２３，２４により第一室２５、第二室２６、第三室２７に三分割されており、第二室２６から第三室２７に亘りセパレータ２４を貫通して円筒状のインナシェル３０が固定設置され、このインナシェル３０に対し酸化触媒１７とパティキュレートフィルタ６とを一体的に抱持して成るカートリッジシェル２２がフィルタケース７の後面側から挿入装着されるようになっている。

即ち、このフィルタケース７の後面側には、インナシェル３０に対しカートリッジシェル２２を外部から挿脱し得るよう取出口２８が蓋体２９により開閉可能に設けられており、カートリッジシェル２２をインナシェル３０に差し込んで収めた後に、該カートリッジシェル２２の後端にあるフランジ２２ａが、前記蓋体２９の外縁部分と一緒にフィルタケース７の後面に対しボルト１５及びナット１６により共締めされるようになっており、この共締めにより前記カートリッジシェル２２の装着状態が固定されるようにしてある。

また、上流側の排気管４（図４参照）から排出ガス３を導き入れるための入口パイプ８が、マフラ５のフィルタケース７の前面から一枚目のセパレータ２３まで挿入されて先端を閉塞されており、この入口パイプ８により導入された排出ガス３が第一室２５に対し散気孔８ａを介して放出されるようにしてある。

そして、第一室２５に放出された排出ガス３は、カートリッジシェル２２の前端から酸化触媒１７へと導入され、該酸化触媒１７を経た排出ガス３が、パティキュレートフィルタ６へと流れ込んでパティキュレートを捕集された後に、カートリッジシェル２２の後端側のスリット３１、インナシェル３０の後端側のスリット３２を夫々介して第三室２７へ放出されるようにしてある。

ここで、パティキュレートフィルタ６により浄化された排出ガス３を排出するための出口パイプ９が、入口パイプ８と並列にマフラ５のフィルタケース７の前面から第三室２７まで挿入されて先端を開放されているので、前記第三室２７に放出された排出ガス３が、前記出口パイプ９を介して図示しない下流側の排気管へと抜き出されるようになっている。

そして、このように本発明を箱形のマフラ５に適用した場合においても、蓋体２９を取り外すことで取出口２８を開けてインナシェル３０からカートリッジシェル２２を抜き出すだけで、酸化触媒１７とパティキュレートフィルタ６とをまとめてフィルタケース７から取り外すことができ、酸化触媒１７をパティキュレートフィルタ６と一緒に簡便に洗浄することができる。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、必ずしもマフラとしての消音機能を併せ持つものとしなくて良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の第一の形態例を示す断面図である。 本発明の第二の形態例を示す断面図である。 本発明の第三の形態例を示す断面図である。 従来例を示す概略図である。 図４のマフラの内部構造の詳細を示す断面図である。

符号の説明

３ 排出ガス
４ 排気管
５ マフラ
６ パティキュレートフィルタ
７ フィルタケース
１２ 前部
１２ａ フランジ
１３ 中間部
１３ａ フランジ
１４ 後部
１４ａ フランジ
１５ ボルト
１６ ナット
１７ 酸化触媒
２１ 断熱材
２２ カートリッジシェル
２２ａ フランジ
２８ 取出口
２９ 蓋体
３０ インナシェル
Ｃ クリアランス

Claims (4)

1. 排気管途中のフィルタケース内に装備したパティキュレートフィルタに排出ガスを通して該排出ガス中のパティキュレートを除去し得るようにした排気浄化装置であって、パティキュレートフィルタの前段に酸化触媒を直列配置し且つこれら酸化触媒及びパティキュレートフィルタをカートリッジシェルにより一体的に抱持せしめ、該カートリッジシェルを前記フィルタケースに対し着脱可能に構成したことを特徴とする排気浄化装置。
2. フィルタケースを前部と中間部と後部とに三分割して相互間を連結可能に構成すると共に、前記中間部自体をカートリッジシェルとし且つその前後何れか一方の部位を前記前部又は後部に所要のクリアランスを介し差し込んだ状態で前記中間部と前記前部又は後部とが連結されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. フィルタケースを前部と後部とに二分割して相互間を連結可能に構成すると共に、カートリッジシェル全体を前記前部又は後部に所要のクリアランスを介し差し込んだ状態で装着し且つその装着状態が前記前部と後部との連結により固定されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
4. フィルタケース内にカートリッジシェルを挿入装着し得るインナシェルを固定設置すると共に、該インナシェルに対しカートリッジシェルを外部から挿脱し得るよう前記フィルタケースの適宜位置に取出口を開閉可能に設け、前記インナシェルに装着したカートリッジシェルの装着状態が前記取出口の閉止により固定されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。

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