JP3957498B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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５に示す如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス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。
【０００３】
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気ガス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。
【０００４】
即ち、図６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。
【０００５】
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を透過した排気ガス３のみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００６】
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、必要に応じて装備された何らかの加熱手段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に対し直接的にエア洗浄や水洗浄等による清掃を施したり、新たなパティキュレートフィルタ６に交換したりする必要がある。
【０００７】
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ごと取り外して清掃や交換を行い得るようにしてある。
【０００８】
尚、フィルタケース７の中間部１３内において、パティキュレートフィルタ６は、その入側端面と出側端面の外縁をエンドプレート１７により掛止されて軸心方向への移動が拘束されるようになっていると共に、その外周面部分をステンレス等の金属線材を編み込んで成るネット材１８（クッション材）により保持されるようになっており、このネット材１８の軸心方向中間位置には、シール材１９が介装されて排気ガス３の迂回を阻止し得るようにしてある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる三分割型の従来構造においては、前後二箇所の着脱箇所のボルト締結を解除しないと、パティキュレートフィルタ６を抱持した中間部１３を取り外すことができなかったため、パティキュレートフィルタ６の清掃や交換を簡便に行うことができないという不具合があり、しかも、前後二箇所の着脱箇所にフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａが必要となって重量増加を招く上、シールを要する箇所が増えて気密性の保持が困難となり且つ締結作業に手間もかかってボルト１５の閉め忘れ等の過失が起こり易くなるという不具合があった。
【００１０】
更に、従来のマフラ配置スペースを利用して車両へ搭載することを目的として消音機能を併せ持たせようとした場合には、フレームとの干渉を避け且つ適切な地上最低高さ（ロードクリアランス）を確保するための最大外径がフランジ１２ａ，１３ａ，１４ａにより規定される結果、マフラ５の外筒を成すフィルタケース７の胴部分が前記フランジ１２ａ，１３ａ，１４ａの分だけ細くなってパティキュレートフィルタ６の前後に形成される消音室２０，２１の容量が小さくなるという不具合もあった。
【００１１】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、従来の三分割型の排気浄化装置における各種の不具合を同時に解決し得るようにした新規な排気浄化装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排気管の途中に装備されて排気ガス中のパティキュレートを除去する排気浄化装置であって、パティキュレートフィルタをインナシェルで一体的に抱持することによりユニット化したフィルタカセットと、該フィルタカセットに対峙するように配置される第一外筒と、前記フィルタカセットを摺動自在に内嵌保持し得るアウタシェルを内部に固定装備した第二外筒とを有し、第一外筒及びフィルタカセットの相互の対向端部に互いに突き合わされるフランジを夫々形成すると共に、該各フランジよりも外径が大きくなるように第二外筒を形成し且つアウタシェルに対しフィルタカセットを反フランジ側から差し込んだ時に該フィルタカセットのフランジを掛止する当接リングを前記第二外筒における第一外筒との対向端部内周に設け、前記第二外筒における第一外筒との対向端を前記当接リングよりも第一外筒側に張り出すように形成すると共に、前記第一外筒及びフィルタカセットの両フランジの外周面と前記第二外筒における第一外筒との対向端部分との間に隙間を確保し、前記当接リングの円周方向複数箇所にアウタシェルのフランジと対峙する向きにスタッドボルトを突設し、該スタッドボルトを介して前記当接リングと前記第二外筒及びフィルタカセットの両フランジとを着脱自在に締結したことを特徴とするものである。
【００１３】
而して、このようにすれば、第二外筒の当接リングと第一外筒及びフィルタカセットの両フランジとの締結状態を解除するだけで、第一外筒を第二外筒から切り離して該第二外筒内のアウタシェルからフィルタカセットを抜き出すことが可能となり、パティキュレートフィルタの清掃や交換を簡便に行うことが可能となる。
【００１４】
また、着脱箇所が一箇所に集約されることにより、フランジの数を減らして軽量化を図ることが可能となり、また、シールを要する箇所が少なくなって気密性の保持が容易となり、更には、締結作業にかかる手間が省けてボルト類の閉め忘れ等の過失が起こり難くなる。
【００１６】
また、第一外筒のフランジとフィルタカセットのフランジとの間、或いは、フィルタカセットのフランジと第二外筒の当接リングとの間における締結部に万一緩みが生じて相互間から排気ガスが漏出してしまったとしても、その漏出した排気ガスが、第二外筒における第一外筒との対向端部分の内周面に衝突して隙間に導かれ、第一外筒の胴部に沿う比較的安全な向きの排気ガスの流れが形成されることになり、周辺の部品が高温の排気ガスに晒されて焼損する虞れが未然に回避される。
【００１７】
更に、第一外筒及び第二外筒の内部空間は消音室を成していることが好ましく、このようにすれば、マフラとしての消音機能を併せ持たせることにより従来のマフラ配置スペースを利用した車両への搭載が可能となり、しかも、従来の三分割型のものと大差ない最大外径を維持したまま第二外筒側の内部空間の外径を大きく確保して消音室の容量を増加することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２０】
図１〜図４に示す本形態例の排気浄化装置は、パティキュレートフィルタ６をインナシェル２２で一体的に抱持することによりユニット化したフィルタカセット２３と、該フィルタカセット２３の前段に配置されて消音室２４を画定する第一外筒２５と、前記フィルタカセット２３を摺動自在に内嵌保持するアウタシェル２６を内部に固定装備し且つ該アウタシェル２６に内嵌保持されたフィルタカセット２３の後方に消音室２７を画定する第二外筒２８とにより構成されている。
【００２１】
そして、第一外筒２５及びフィルタカセット２３の相互の対向端部には、互いに突き合わされるフランジ２５ａ，２３ａが夫々形成され、しかも、これら各フランジ２５ａ，２３ａよりも外径が大きくなるように第二外筒２８が形成されている。
【００２２】
更に、前記第二外筒２８の前端側内周には、アウタシェル２６に対し前方からフィルタカセット２３を差し込んだ時に該フィルタカセット２３のフランジ２３ａを掛止する当接リング２９が設けられ、該当接リング２９の円周方向複数箇所には、スタッドボルト３０が前方に向けて突設されており、該各スタッドボルト３０に前記各フランジ２５ａ，２３ａを通してナット３１で締結することにより前記第一外筒２５とフィルタカセット２３と第二外筒２８とが一箇所で着脱自在に組み付けられるようになっている。
【００２３】
ここで、特に本形態例においては、第二外筒２８の前端が当接リング２９よりも前方に張り出すように形成されており、第一外筒２５及びフィルタカセット２３の両フランジ２５ａ，２３ａの外周面と前記第二外筒２８の前端部分との間に隙間Ｓが確保されるようになっている。
【００２４】
また、フィルタカセット２３のインナシェル２２に対するパティキュレートフィルタ６の保持構造は、先に説明した従来の場合と略同様で、パティキュレートフィルタ６の入側端面と出側端面の外縁がエンドプレート１７により掛止されて軸心方向への移動が拘束されるようになっており、しかも、その外周面部分をステンレス等の金属線材を編み込んで成るネット材１８（クッション材）により保持されるようになっていて、このネット材１８の軸心方向中間位置には、シール材１９が介装されて排気ガス３の迂回を阻止し得るようになっている。
【００２５】
更に、第二外筒２８のアウタシェル２６に対するフィルタカセット２３の保持構造に関して詳述すると、フィルタカセット２３の前端部（挿入方向手前側端部）が、前述した如きフランジ２３ａの締結保持により強固に固定されるようになっている一方、フィルタカセット２３の後端部（挿入方向奥側端部）は、フィルタカセット２３の装着時にインナシェル２２の後端部外周と対峙するアウタシェル２６の内周面に設けられているガイドリング３２に対し圧入保持されるようになっており、このガイドリング３２は、フィルタカセット２３の挿入方向へ向け徐々に縮径するテーパ形状を成し且つその先端をインナシェル２２の後端部外周に対し略合致するように絞り込んである。
【００２６】
しかも、インナシェル２２の後端部から所要長さだけ前側にずらした位置の外周面には、鍔状を成すようにストッパリング３３が設けられており、該ストッパリング３３と前記ガイドリング３２との間には、ステンレス等の金属線材を編み込んで成るネット材３４（クッション材）がフィルタカセット２３の装着時に挾圧保持されるように介装されている。
【００２７】
また、アウタシェル２６とインナシェル２２との間に形成される隙間の前側位置には、前記ネット材３４と同様のネット材３５が介装されており、これらの前後のネット材３５，３４に挟まれた隙間には、セラミックスファイバー等の耐熱繊維から成るマット材３６（シール機能を兼ね備えたクッション材）が介装されている。
【００２８】
尚、図中における３７，３８はパティキュレートフィルタ６の温度低下を抑制するための断熱材、３９，４０はガスケットを夫々示している。
【００２９】
而して、このように排気浄化装置を構成すれば、スタッドボルト３０及びナット３１による当接リング２９と両フランジ２５ａ，２３ａとの締結状態を解除するだけで、第一外筒２５を第二外筒２８から切り離して該第二外筒２８内のアウタシェル２６からフィルタカセット２３を抜き出すことが可能となり、パティキュレートフィルタ６の清掃や交換を簡便に行うことが可能となる。
【００３０】
また、着脱箇所が一箇所に集約されることにより、フランジ数を減らして軽量化を図ることが可能となり、また、シールを要する箇所が少なくなって気密性の保持が容易となり、更には、締結作業にかかる手間が省けてナット３１の閉め忘れ等の過失が起こり難くなる。
【００３１】
また、特に本形態例においては、フランジ２５ａ，２３ａの相互間やフランジ２３ａ及び当接リング２９の相互間における締結部に万一緩みが生じて排気ガス３が漏出してしまったとしても、その漏出した排気ガス３が第二外筒２８の前端部分の内周面に衝突して隙間Ｓに導かれ、第一外筒２５の胴部に沿う比較的安全な向きの排気ガス３の流れが形成されることになり、周辺の部品が高温の排気ガス３に晒されて焼損する虞れが未然に回避される。
【００３２】
更に、従来の三分割型のものと大差ない最大外径を維持したままパティキュレートフィルタ６後方の消音室２７の外径を大きく確保することが可能となるので、消音室容量が従来より大幅に増加されることになる。
【００３３】
以上に述べた如く、本形態例によれば、当接リング２９と両フランジ２５ａ，２３ａとの締結状態を解除するだけで第一外筒２５を第二外筒２８から切り離してフィルタカセット２３を抜き出すことができるので、パティキュレートフィルタ６の清掃や交換を簡便に行うことができ、しかも、フランジ数を減らして軽量化を図ることができ、また、シールを要する箇所を減らして気密性の保持を容易ならしめ且つ締結作業にかかる手間を省いてナット３１の閉め忘れ等の過失を起こり難くすることにより安全性の向上を図ることができる。
【００３４】
更に、フランジ２５ａ，２３ａの相互間やフランジ２３ａ及び当接リング２９の相互間の締結部に万一緩みが生じて排気ガス３が漏出してしまったとしても、その漏出した排気ガス３の流れを第二外筒２８の前端部分により比較的安全な第一外筒２５の胴部に沿う向きに変更することができるので、周辺の部品が高温の排気ガス３に晒されて焼損する虞れを未然に回避することができ、しかも、従来の三分割型のものと大差ない最大外径を維持したままパティキュレートフィルタ６後方の消音室２７の外径を大きく確保して消音室容量を増加することもできる。
【００３５】
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、また、排気ガスを図示例とは逆向きに流すようにしても良いこと、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。
【００３６】
【発明の効果】
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。
【００３７】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、第二外筒の当接リングと第一外筒及びフィルタカセットの両フランジとの締結状態を解除するだけで、第一外筒を第二外筒から切り離して該第二外筒内のアウタシェルからフィルタカセットを抜き出すことができるので、パティキュレートフィルタの清掃や交換を簡便に行うことができる。
【００３８】
（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、着脱箇所が一箇所に集約されることにより、フランジ数を減らして軽量化を図ることができ、また、シールを要する箇所を減らして気密性の保持を容易ならしめ且つ締結作業にかかる手間を省いてボルト等の閉め忘れ等の過失を起こり難くすることにより安全性の向上を図ることができる。
【００３９】
（ＩＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、第一外筒のフランジとフィルタカセットのフランジとの間、或いは、フィルタカセットのフランジと第二外筒の当接リングとの間における締結部に万一緩みが生じて相互間から排気ガスが漏出してしまったとしても、その漏出した排気ガスの流れを第二外筒における第一外筒との対向端部分により比較的安全な第一外筒の胴部に沿う向きに変更することができるので、周辺の部品が高温の排気ガスに晒されて焼損する虞れを未然に回避することができる。
【００４０】
（ＩＶ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、マフラとしての消音機能を併せ持たせることにより従来のマフラ配置スペースを利用した車両への搭載を実現することができ、しかも、従来の三分割型のものと大差ない最大外径を維持したまま第二外筒側の内部空間の外径を大きく確保して消音室の容量を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す部分断面図である。
【図２】図１のフィルタカセットの前端部の固定状態を拡大して示す断面図である。
【図３】図１のフィルタカセットの後端部の固定状態を拡大して示す断面図である。
【図４】図１の第一外筒と第二外筒とを切り離した状態を示す斜視図である。
【図５】従来例を示す概略図である。
【図６】図５のフィルタケースの詳細な構造を示す部分断面図である。
【符号の説明】
３ 排気ガス
４ 排気管
６ パティキュレートフィルタ
２２ インナシェル
２３ フィルタカセット
２３ａ フランジ
２４ 消音室（排気拡散室）
２５ 第一外筒
２５ａ フランジ
２６ アウタシェル
２７ 消音室（排気回収室）
２８ 第二外筒

Claims (2)

1. 排気管の途中に装備されて排気ガス中のパティキュレートを除去する排気浄化装置であって、パティキュレートフィルタをインナシェルで一体的に抱持することによりユニット化したフィルタカセットと、該フィルタカセットに対峙するように配置される第一外筒と、前記フィルタカセットを摺動自在に内嵌保持し得るアウタシェルを内部に固定装備した第二外筒とを有し、第一外筒及びフィルタカセットの相互の対向端部に互いに突き合わされるフランジを夫々形成すると共に、該各フランジよりも外径が大きくなるように第二外筒を形成し且つアウタシェルに対しフィルタカセットを反フランジ側から差し込んだ時に該フィルタカセットのフランジを掛止する当接リングを前記第二外筒における第一外筒との対向端部内周に設け、前記第二外筒における第一外筒との対向端を前記当接リングよりも第一外筒側に張り出すように形成すると共に、前記第一外筒及びフィルタカセットの両フランジの外周面と前記第二外筒における第一外筒との対向端部分との間に隙間を確保し、前記当接リングの円周方向複数箇所にアウタシェルのフランジと対峙する向きにスタッドボルトを突設し、該スタッドボルトを介して前記当接リングと前記第二外筒及びフィルタカセットの両フランジとを着脱自在に締結したことを特徴とする排気浄化装置。
2. 第一外筒及び第二外筒の内部空間が消音室を成している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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