KR20030025193A - 내연기관의 배기가스 정화장치 - Google Patents

내연기관의 배기가스 정화장치 Download PDF

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와까모또고오따로오
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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

담체(擔體)전체의 용량을 크게 하여서 본래의 기능을 향상시킬 수 있고, 또한 큰 배치스페이스를 요하지 않는 내연기관의 배기가스정화장치의 제공에 관한 것이다.
배기가스정화장치(1)에서는, 각 담체(34)를 배기가스의 흐름 방향에 따라서 직렬로 배치하고, 상류의 담체(34)에는 제1분배유로(4)를 통하는 대략 절반의 배기가스를, 하류의 담체(34)에는 제2분배유로(5)를 통하는 나머지 절반의 배기가스를 각각 유입시킨다. 따라서 한 쌍의 담체(34)전체에서의 용량을 약 2배로 할 수 있어서, 정화효율의 향상을 실현할 수 있다. 또, 각 분배유로(4, 5)로부터의 배기가스를 합류실(21)에서 합류시켜, 한 개의 출구관(22)에서 배출 시킨다. 따라서 각 담체(34)의 직렬배치에 의하여 단면적의 대형화를 억제할 수 있을뿐 더러, 출구관(22)을 한 개로 하여 소형화할 수 있어서, 배치스페이스를 줄일 수가 있다.

Description

내연기관의 배기가스 정화장치{EXHAUST GAS PURIFYING APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES}
본 발명은 내연기관의 배기가스 정화장치에 관하며, 상세하게는 내연기관의 배기통로에 설치되어, 배기가스를 정화하는 내연기관의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.
종래로부터, 디젤엔진 등의 내연기관으로부터 배출되는 배기가스중의 입자형상물질을 포집한다던지, NOx량을 저감하기위하여 내연기관의 배기통로에 배기가스 정화장치를 설치하는 것이 알려져 있다.
입자상물질(粒子狀物質)을 형상 포집하기 위한 배기가스 정화장치로서는 디젤 미립자여과기〔이하, D P F(Diesel Particulate Filter)라 한다〕로 이루어지는 배기 후 처리장치를 구비한 것이 개발되어 있다.
NOx 량을 저감시키기 위한 배기가스정화장치로서는, NOx환원촉매( De NOx촉매)나 NOx흡장환원촉매로써 이루어지는 배기 후 처리장치를 구비한것이 개발되어 있다.
이들의 배기가스 정화장치의 배기 후 처리장치에서는 어떠한 경우라도, 코디어라이트(cordierite)나 탄화규소 등의 세라믹, 혹은 금속으로 이루어지는, 예를 들면 원주형상의 담체(core) 가 사용되고 있다. 이 담체는, 하니컴(honeycomb)형상으로 다수의 소공이 축 방향으로 설치된 구조이다.
DPF를 구비한 배기 후 처리장치에서는 담체가 여과기로서의 기능을 가지고 있다. 요컨데, 배기가스는 담체의 한쪽의 끝 면에서 유입하여, 소공끼리를 나누는 다공질의 격벽(경계 벽)을 통과하여, 다른 쪽의 끝 면에서 유출한다. 그리고 격벽을 통과할 때에 배기가스중의 미립자가 포집된다.
또, NOx환원촉매나 NOx흡장환원촉매를 구비한 배기후처리장치에서는 그 담체에 각종 촉매가 미리 담지 되어 있어서, 배기가스가 담체 안을 흐름 사이에 NOx가 환원된다.
이와 같은 담체는 제조상의 제한이 많기 때문에 현저히 큰 단면형상으로 제조하는 것은 어렵다. 이 때문에 담체전체의 용량을 크게 하여, DPF에서의 포집효율을 향상시킨다던지 촉매에서의 환원효율을 향상시키기 위해서는 복수의 담체를 병열로 배치하여, 전체의 용량을 크게 할 필요가 있다.
그러나 복수의 담체를 병열로 배치하면 전체의 단면적도 크게 되기 때문에 엔진룸(engine room)내에 큰 배치스페이스를 확보하지 않을 수 없어, 기기 류(機器類)의 소형화를 저해한다는 문제가 있다.
그래서 한 쌍의 담체를 간격을 두어서 직렬로 배치하여, 담체 사이에 배기가스를 유입시키는 것에 의해, 배기가스의 절반을 한쪽의 담체에 유입시키고, 남은 절반의 배기가스를 앞서의 역방향으로 흘려서 다른 쪽의 담체로 유입시켜, 이에 의해, 한 쌍의 담체를 병열로 하지 않고, 담체전체의 용량을 배로 증가시키는 것을생각할 수 있다.
그러나 이와 같은 구성에서는 단면적의 대형화가 억제되기는 하나 각 담체 내에서의 배기가스의 흐름방향이 역방향으로 되기 때문에 출구관이 두개 필요하게 되어, 역시 배치스페이스에 연구가 필요하게 되는 등, 충분한 문제 해결은 불가능 하다.
본 발명의 목적은 담체전체의 용량을 크게 하여 본래의 기능을 향상시킬 수 있으며, 또한 큰 배치스페이스가 불필요한 내연기관의 배기가스정화장치를 제공함에 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시 예에 관한 배기가스 정화장치의 전체를 표시하는 단면도.
도 2 는, 도 1 의 배기가스 정화장치의 요부를 표시하는 단면도.
도 3 은, 도 1 의 배기가스 정화장치의 구성부품을 확대하여 표시하는 사시도.
도 4 는, 본 발명의 제 1 변형 예를 표시하는 단면도.
도 5 는, 본 발명의 제 2 변형 예를 표시하는 단면도.
도 6 은, 본 발명의 제 3 변형 예를 표시하는 단면도.
도 7 은, 본 발명의 제 4 변형 예를 표시하는 단면도.
도 8 은, 도 7 의 제 4 변형 예를 표시하는 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 101, 102, 103, 104 :배기가스 정화장치, 2, 6 : 정류장치, 3 : 분류부,
4 : 제 1 분배유로, 5 : 제 2 분배유로, 12 : 입구관, 21 :합류실,
22 : 출구관, 30 :담체 배치용 유닛, 31, 41 : 내통부재,
32, 42 : 외통부재, 34 : 담체, 35 : 바이패스유로, 40 : 분류유닛,
43 : 개구부인 출구쪽 개구부, 44 : 개구부인 입구쪽 개구부, 45 :내부격벽,
46 : 외부격벽, 47 : 출구공간, 48 : 입구공간, 49 : 격벽부.
본 발명의 청구 항 1의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 상기 내연기관의 배기유로에 설치되어 있고, 배기가스의 흐름방향을 따라서 직렬로 배치된 배기후처리용의 복수의 담체와, 각각의 담체에 배기가스를 분배하여 유통시키는 분배유로와, 각각의 분배유로를 통과한 배기가스를 합류시키는 합류 실을 구비함을 특징으로 한다.
이와 같은 배기가스 정화장치에서는, 복수의 담체가 직렬로 배치되지만 각각의 담체에는 다른 분배유로를 통하는 배기가스가 유입하기 때문에 담체전체에서의 용량은 각 담체를 병열로 배치한 경우와 마찬가지로 대략 몇 배가 되어, 배기가스정화장치로서의 본래의 기능이 향상된다.
또, 각 분배유로를 통과한 배기가스는 합류 실에서 합류하기 때문에 상기 합류실과 연통한 출구 관을 한개 만을 설치하면 된다. 따라서 각 담체를 직렬로 배치함으로써 단면적의 대형화가 억제될 뿐 더러, 출구관의 수를 증가시킬 필요가 없기 때문에 큰 배치스페이스가 필요 없게 된다.
청구 항 2 의 내연기관의 배기가스 정화장치는 상기 내연기관의 배기유로에 설치되어 있고, 배기가스의 흐름방향에 따라 직렬로 배치된 배기 후 처리용의 복수의 담체와, 각각의 담체에 배기가스를 분배하여 유통시키는 분배유로를 구비하여, 상기 배기가스의 흐름방향이 한쪽 방향으로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 배기가스정화장치에서는, 청구 항 1에서 설명한바와 같이, 담체전체에서의 용량이 각 담체를 병열로 배치한 경우와 같이 대략 몇 배로 되어, 배기가스 정화장치로서의 본래의 기능이 향상된다.
또, 각 담체 안을 흐름 배기가스의 흐름방향이 같기 때문에, 각 분배유로를 통과한 배기가스는, 한 개소에서 용이하게 합류하게 되며, 상기 합류부분에 출구 관을 한개 설치하면 된다. 따라서 역시, 각 담체를 직렬로 배치함으로서 단면적의 대형화가 억제될뿐더러, 출구관의 개수를 증가할 필요가 없기 때문에 큰 배치스페이스가 필요 없게 된다.
청구 항 3 의 내연기관의 배기가스 정화장치는 청구 항 1 또는 청구 항 2 에 기재한 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 담체는, 상 · 하류에 직렬로 2개 배치되고, 이들 담체의 동심원상에는 바이패스유로가 각각 설치되며, 이들의 담체 사이에는, 상류 쪽의 담체 안을 통과한 배기가스가 유입하는 출구공간과, 하류 쪽의 담체 안을 통과시키는 배기가스가 유입하는 입구공간과, 각 공간을 칸막이하는 격벽 부를 구비한 분류부가 설치되고, 분류부의 출구공간과 이에 연통한 하류 쪽의 바이패스유로를 포함하여, 상류 쪽의 담체용의 제 1 분배유로가 형성되며, 상류 쪽의 바이패스유로와 이에 연통한 분류부의 입구공간을 포함하여 하류 쪽의 담체용의 제 2 분배유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 배기가스 정화장치에 의하면 담체가 2개 설치됨으로서 담체를 한 개 설치하는 경우에 비하여 용량이 대략 2배로 된다.
더욱, 각 담체용의 제 1 , 제 2분배유로의 바이패스 유로는, 담체의 동심원상에 설치됨으로서 그 단면이 고리형상(環狀)이나 부채형상, 또는 원통 형상으로 형성 되도록 되어, 담체로부터 극단(極端)적으로 돌출할 염려가 없다. 이 때문에 배기가스 정화장치의 외형 형상이 간소하게 되어, 보다 콤팩트화가 촉진된다.
청구 항 4 의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 청구 항 1 내지 청구 항 3 의 어느 것에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 각각의 담체가 개개로 배치되는 복수의 담체배치용 유닛과, 인접하는 담체배치용 유닛사이에 배치되는 분류유닛을 구비하고, 각 담체배치용 유닛에는 담체의 동심원상에 바이패스유로가 설치되며, 상기분류유닛으로는 상류 쪽의 담체 안을 통과한 배기가스가 유입하는 출구공간과, 하류 쪽의 담체 안을 통과시키는 배기가스가 유입하는 입구공간과, 각 공간을 칸막이(仕切)하는 격벽부를 구비한 분류부가 설치되어, 분류부의 출구공간과, 이에 연통한 하류 쪽의 바이패스유로를 포함하여, 상류 쪽의 담체용의 분배유로가 형성되고, 상류 쪽의 바이패스유로와, 이에 연통한 분류부의 입구공간을 포함하여, 하류 쪽의 담체용의 분배유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 배기가스 정화장치에 의하면 장치전체가 복수의 담체배치용 유닛과 분류유닛으로 유닛화 되기 때문에 담체의 교환 등이 유닛단위로 용이하게 이루어질 뿐 더러, 각 담체 배치용 유닛에 호환성을 가지게 함으로서, 취급성이 향상되고, 또 부재종류가 적어도 된다.
그리고 담체배치용 유닛을 상류 쪽과 하류 쪽을 반전시켜서 사용가능한 형상으로 하는 것도 가능하며, 특히 담체를 D P F에 사용하는 경우에는 담체배치용 유닛을 반전시켜서 사용함으로서 사용효율이 향상한다.
청구 항 5 의 내연기관의 배기가스정화장치는 청구 항 4 에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 분류유닛은 외통부재 및 내통부재를 구비한 이중관구조로 되고, 내통부재에는 내외공간부분을 연통시키는 적어도 한 쌍의 개구부가 설치되며 내통부재의 내부에는 상기 한 쌍의 개구부를 나누는 내부격벽이 설치되며, 외통부재 및 내통부재와의 사이에는 당해 한 쌍의 개구부를 나누는 격벽이 설치되어, 한 쪽의 개구부에서 연통하여 합쳐지는 내통부재의 내외공간부분에서 상기 출구공간이 형성되며, 다른 쪽의 개구부에서 연통하여 합쳐지는 내통부재의 내외공간부에서, 상기 입구공간이 형성되어, 내부격벽 및 외부격벽에서 상기격벽부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 배기가스 정화장치에 의하면, 분류유닛을 사용하는 것만으로서, 상류 쪽의 담체 안을 통과한 배기가스는 개구부를 가진 출구공간을 개재하여 하류 쪽의 바이패스유로를 흐르게 되며, 또 상류 쪽의 바이패스유로를 흐름 배기가스는 개구부를 가진 입구공간을 개재하여 하류 쪽의 담체의 내부에 유입하게 되어 각 담체용의 분배유로가 간단하게 형성된다.
청구 항 6 의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 청구 항 4 또는 청구 항 5에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 내부격벽은 담체 안의 배기가스의 흐름방향에 대해서 경사지고, 상기 개구부는 내부격벽의 원주가장자리를 따라 개구되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 배기가스의 정화장치에 의하면 내부격벽을 경사지게 함으로서 출구공간에서는, 상류 쪽의 담체를 통과한 배기가스는, 경사진 내부격벽에 따라서 개구부로 원활하게 인도되게 되어, 배기가스가 효율적으로 배기된다.
또, 입구공간에서는, 개구부를 개재하여 들어온 배기가스는 경사진 내부격벽에 부딪쳐서 정류되기 때문에 흐름분포가 개선되어 하류 쪽의 담체 안으로 유입하게 되어, 이 내부격벽의 경사면으로 정류장치(整流裝置)를 겸용시키는 것이 가능해 진다.
청구 항 7 의 내연기관의 배기가스 정화장치는, 청구 항 1내지 청구 항 6의 어느 것에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 각 담체의 상류 쪽에는, 유입하는 배기가스의 흐름을 정류하는 정류장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 배기가스 정화장치에 의하면 담체 안에 유입하는 배기가스의 흐름분포가 개선되기 때문에, 담체의 일부에 집중하여 배기가스가 유입할 염려가 없다. 이 때문에 담체에 촉매를 담지 시켜서 사용하는 경우에는 촉매의 일부만이 집중적으로 배기가스에 노출되는 일이 없기 때문에 촉매작용이 효율 좋게 이루어진다. 또, 담체를 D E F로서 사용하는 경우에는 미립자가 한쪽으로 기울어서 막히는 일이없기 때문에, 담체 재생 시의 온도분포의 균일화가 도모되어, 열응력에 의한 담체의 파손이 방지된다.
청구 항 8 의 내연기관의 배기가스 정화장치는 청구 항 1 내지 청구 항 7 의 어느 것에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 배기가스 정화장치 안으로 배기가스가 유입되는 입구 관, 및 배기가스 정화장치 안에서 배기가스를 배출시키는 출구관은 담체안의 배기가스의 흐름 방향에 대해서 대략 직각으로 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 배기가스 정화장치에 의하면 입구 관 및 출구 관이 담체의 배기가스의 흐름 방향에 대해서 대략 직각으로 부착되기 때문에 출입구관의 처리가 간단해 져서 배기가스 정화장치가 한층 콤팩트하게 되어, 보다 작은 배치 스페이스로 대응가능 하게 된다.
<발명의 실시의 형태>
(실시예)
이하 본 발명의 목적달성을 위하여 본 발명의 한실시예를 첨부된 도면에 의하여 설명한다.
도 1 에는 본 발명의 한실시예에 관한 배기가스 정화장치 (1) 가 표시 되어 있다.
상기 배기가스 정화장치(1)는 내연기관으로서의 디젤엔진(도시하지 않음)에서 배출되는 배기가스를 정화하는 것으로서, 디젤엔진의 배기통로의 도중에 설치되어 있다.
구체적으로 배기가스 정화장치(1)는 배기가스의 유입 쪽에 설치된 입구 실 유닛(10)과 배기가스의 배출 쪽에 설치된 합류 실 유닛(20)과 입구 실 유닛(10)에서 합류 실 유닛(20)으로 흐름 배기가스의 한 흐름방향에 따라서 직렬로 배치된 한 쌍의 담체 배치용 유닛(30)과 이들 담체배치용 유닛(30)사이에 배치된 분류유닛(40)을 구비하고 있다.
이들의 유닛(10,20,30,40)은 원통형상으로 되어, 근접하는 플랜지부분에서 서로 보울트 및 너트 등으로 연결되어 있다.
배기가스 정화장치(1)의 입구 실 유닛(10)은 도 2 에도 확대하여 표시하듯이, 내부가 입구 실(11)로 되어있고, 이 입구 실(11)에는 디젤엔진의 배기통로에 접속되는 입구 관(12)이 삽입되어 있다. 입구 관(12)의 삽입방향은 담체배치용 유닛(30)(후술하는 담체)안을 흐름 배기가스의 흐름 방향에 대해서 직각인 방향이다.
입구 관(12)의 입구 실(11)내에 수용된 부분에는 대략 전체 둘레에 원주에 걸쳐서 다수의 환공(丸孔)(13)이 뚫려 있으며, 이들의 환공(13)에서 배기가스가 내뿜겨서(吹出) 입구 실(11)내로 들어간다. 이때 입구 관(12)의 내부에는 배기가스의 흐름방향의 상류 쪽 및 하류 쪽에 간격을 두고 한 쌍의 저항 판(14, 15)이 용접 등으로 고정되어 있다. 각 저항 판(14, 15)에는 그 중앙에 관통 공(14A, 15A)이 뚫어지고, 상류 쪽의 저항 판(14)의 관통 공(14A)은, 하류 쪽의 저항 판(15)의 관통 공(15A)보다도, 직경치수가 크다.
이들의 저항 판(14, 15)에 의하면 입구 관(12)안을 흐름 배기가스의 흐름이 첫째, 상류 쪽의 저항 판(14)에 의해 방해되어, 저항 판(14)의 바로 앞에서 배기가스가 입구 실(11)내에 들어가기 쉬워진다. 다음에 저항 판(14)의 관통 공(14A)을 빠져나와서 하류 쪽으로 향하는 배기가스는 저항판(15)에 의하여 방해되어 이 바로 앞에서도 입구실(11)안으로 들어가기 쉬워진다. 그리고 저항 판(15)의 관통 공(15A)을 통과한 배기가스가 저항 판(15)의 맨 앞의 환공(13)에서 입구 실(11)로 들어간다.
이것에 의해 입구 관(12)안의 배기가스는 단숨에 하류 쪽 선단으로 흘러서 집중하여 입구 실(11)안으로 들어가는 것은 아니고 입구 관(12) 전체에서 구석구석까지 입구 실(11) 안에 들어가게 된다. 즉 저항 판(14, 15)을 설치하는 것에 의해 입구 실 유닛(10)에서 다음의 담체배치용 유닛(30)으로 향하는 배기가스의 흐름분포가 균일하게 되도록 흐름분포의 개선이 도모되고 있다.
그리고 복수의 환공(13)을 구비한 입구관(12)과 이 입구관(12)안에 설치된 저항판(14, 15)을 포함하여 본 발명에 관한 정류장치(2)가 구성되어 있다.
또, 입구 관(12)의 선단 쪽은 유저 통 형상(有底筒狀)의 단관부재(16)에 용접 등에 의한 고착은 아니고 압입되어 있다. 이 단관부재(16)는 입구 실 유닛(10)의 외곽을 형성하는 통 부재(筒部材)(17)에 고정되어 있다. 입구 관(12)의 선단과 단관부재(16)의 바닥부분과의 사이에는 틈새기(隙間)가 형성되어 있어서, 배기가스에 의해 입구 관(12)이 열 팽창한 경우에도 열팽창분이 당해 틈새기에 흡수되어, 통 부재(17)등의 파손이 방지되도록 되어 있다.
합류 실 유닛(20)은 그 내부가 합류 실(21)로 되고, 합류 실(21)에는 각 담체 배치용 유닛(30)을 각각 통과한 배기가스가 합류하며, 합류한 배기가스가 출구관(22)에서 배기관을 통하여 대기 중에 배출된다. 출구 관(22)은 입구 관(12)과 마찬가지로 담체배치용 유닛(30)(후술하는 담체)안을 흐름 배기가스의 흐름방향에 대하여 직각인 방향으로 부착되어 있다. 단 출구 관(22)은 대략 전체가 합류 실 (21)의 외부에 돌출되어 있어서, 합류 실(21)안에 수용되는 부분이 대략 존재하지 아니 한다.
담체배치용 유닛(30)은, 상류 쪽의 유닛(30) 및 하류 쪽의 유닛(30)으로 각각 동일형상이고, 담체배치용 유닛(30)의 외곽을 형성하는 외통부재(31)와 외통부재(31)안에 수용된 내통부재(32)를 가지는 이중관구조로 되어 있다.
내통부재(32)안에는 탄성을 가진 완충부재(33)를 개재하여 담체(34)가 배치되어 있다. 또, 도 1에서 분명하듯이 담체배치용 유닛(30)은 점대칭인 구조로 되어 180°반전시켜서 사용하는 것도 가능하다.
담체(34)는 벌집 형상(honey-comb)으로 다수의 소공(341)을 배치한 구조로 되어 있다. 소공(341)은 유입 쪽 끝 면(34A)에서 유출 쪽 끝 면(34B) 쪽으로 향하여 요컨데, 담체(34)의 축 방향에 따라 연통되어 있고, 그 단면은 다각형상(본 실시형태에서는 육각형상)으로 형성되어 있다.
또, 담체(34)는 코디어라이트(cordierite), 탄화규소 등의 세라믹, 또는 스테인리스, 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있고, 재질은 담체(34)의 용도에 상응하게 적의 결정 된다.
담체(34)를 D P F로서 사용하는 경우에는 다수의 소공(341)은 유출 쪽 끝 면(34B) 쪽이 눈가림됨으로서 유입 쪽 유로(流路)로서의 역할을 하는 소공(341)과,유입 쪽 끝 면(34A) 쪽이 눈가림됨으로서 유출 쪽 유로로서의 역할을 하는 소공(341)으로 나누어져서, 이들의 유로는 갈 짓자 형상으로 배치된다. 각 유로(소공(341))의 경계 벽 부분은 무작위(random)한 다공질 형상으로 되며, 유입 쪽 유로로부터 유입한 배기가스 중의 미립자(Particulate)〔예를 들면, 검댕이, 미연소 연료나 윤활유의 안개(mist) 및 황산염(sulfate)(유산 안개 등) 등으로 구성되는 복합체등〕은, 그 경계벽부분에서 포집되어서
유입 쪽 유로 안에 축적되고, 미립자가 제거된 청결한(clean) 배기가스가 유출 쪽 유로를 개재하여 배출된다.
한편, 담체(34)에 촉매를 담지 시키는 경우에는 침지에 의한 함침, 워시코우트(wash coat), 이온교환 등의 이미 알려진 방법에 의해, 담체(34)에 촉매가 담지 된다. 그리고 배기가스가 소공(341)을 통과하는 사이에 촉매의 작용에 의해 배기가스가 정화되어 청결해 진다.
또한, 담체(34)에 담지 되는 촉매로서는, NOx (질소산화물)을 제거하기 위한 NOx 흡장환원(吸藏還元)촉매나 NOx 흡장촉매, HC 나 CO(일산화탄소)를 산화 제거하기위한 산화촉매, 탄화수소나 일산화탄소, 질소산화물을 제거하기 위한 삼원촉매 등을 채용 할 수 있다.
이와 같은 담체배치용 유닛(30)에 있어서, 외통부재(31)와 내통부재(32)는 예를 들면, 원주방향에 따라 불연속으로 설치된 부래킷(bracket)(도시 하지 않음)을 개재하여 틈새기를 두고 접합되며, 이들 내 외통부재(31, 32)의 사이 틈새기는 담체(34)의 외주 쪽에 동심원상에 설치된 단면이 고리형상의 바이패스유로(35)로되어 있다. 요컨데, 담체배치용 유닛(30)을 통과하는 배기가스는 담체(34)자체를 통과하는 배기가스와 담체(34)의 외주 쪽의 바이패스유로(35)를 통과하는 배기가스로 나누어진다. 바이패스유로(35)의 단면적은 압력손실이 거의 없고, 콤팩트한 범위에서 결정된다.
분류유닛(40)은 외통부재(41)와 내통부재(42)를 구비 하였다. 이 분류유닛(40)도 점대칭인 구조이므로, 180°반전시켜 사용하는 것이 가능하다.
도 3 에도 확대하여 표시하듯이 내통부재(42)에는 도면중의 아래쪽의 대략 둘레의 반(半周分)에 걸치는 출구 쪽 개구부(開口部)(43)와 남은 위쪽의 둘레반부분에 걸치는 입구 쪽 개구부(44)가 설치되어, 이들의 개구부(43, 44)로 내통부재(42)의 내외공간부분이 연통되어 있다.
내통부재(42)의 내부에는 출구 쪽 개구부(43) 및 입구 쪽 개구부(44)를 나누는 내부격벽(45)이 설치되어, 각 개구부(43, 44)에서 유입 · 유출하는 배기가스가 내통부재(42)안에서 서로 섞이지 않도록 되어 있다.
이 내부격벽(45)은 담체(34)안의 배기가스의 흐름방향에 대하여 경사져 있다. 내부격벽(45)이 경사져 있음에 의하여 상류의 담체배치용 유닛(30) 쪽에 개방된 내통부재(42)안의 내부공간부분은, 도면중의 아래쪽이 넓게 되어 있으며, 이 넓은 부분을 형성하는 내통부재(42)의 아래쪽 둘레의 반 부분을 이용하여 출구 쪽 개구부(43)가 크게 개구되어 있다. 요컨데 출구 쪽 개구부(43)의 둘레방향의 한 변의 가장자리를, 내통부재(42)의 외주 가장자리에 따라 근접시켜서 설치함과 동시에, 둘레방향의 또 한쪽변의 가장자리를 내부격벽(45)의 둘레 가장자리에 따라 근접시켜서 설치함에 의해 출구 쪽 개구부(43)의 개구면적을 가능한 한 크게 하였다.
또 그 출구 쪽 개구부(43)와는 대칭위치에 있는 도면 중 위쪽의 입구 쪽 개구부(44)도 마찬가지로 충분히 큰 개구면적을 가지고 있다.
한편, 외통부재(41) 및 내통부재(42)사이 틈새기에는, 출구 쪽 개구부(43) 및 입구 쪽 개구부(44)를 나누는 외부격벽(46)이 설치되어 있다.
외부격벽(46)은 틈새기를 출구 쪽 개구부(43) 쪽과 입구 쪽 개구부(44) 쪽으로 둘로 나누어지도록 둘레방향으로 연속해서 설치되며, 각 개구부(43, 44)에서 유입 ·유출하기 시작하는 배기가스가 틈새기 안에서도 서로 섞이지 않도록 되어 있다.
외부격벽(46)에서 칸막이(仕切)된 틈새기 중 출구 쪽 개구부(43) 쪽의 틈새기, 요컨데 내통부재(42)에서 바라본 한쪽의 외부공간부분은 하류의 담체배치용 유닛(30) 쪽으로 개방되어 있다. 이에 대해 입구 쪽 개구부(44) 쪽의 틈새기, 요컨데, 내통부재(42)에서 바라본 다른 쪽 외부공간부분은 상류의 담체배치용 유닛(30) 쪽으로 개방되어 있다.
그리고 출구 쪽 개구부(43)를 개재하여 연통하는 내통부재(42)의 내 · 외공간부분에 의해 출구 공간(47)이 형성되고, 입구 쪽 개구부(44)를 개재하여 연통하는 내통부재(42)의 내 · 외공간부분에 의해 입구 공간(48)이 형성되어 있다.
또, 출구 공간(47)과 입구 공간(48)을 나누는 내부격벽 및 외부격벽(46)에 의해 격벽부(49)가 형성되어 있다.
더욱더, 이들의 출구 공간(47), 입구 공간(48), 및 격벽 부(49)에 의해, 본발명에 관한 분류부(3)가 형성되어있다. 따라서 분류유닛(40)은 분류부(3)가 설치된 유닛 이다.
이와 같은 분류유닛(40)은 상류 쪽 및 하류 쪽의 각 담체배치용 유닛(30)에 연결됨에 의해 각각의 외통부재(31, 41)끼리가 접합되며, 또한 각각의 내통부재(32, 42)끼리도 접합된다.
각 유닛(30, 40)의 연결에 의해, 분류유닛(40)의 출구 공간(47)과, 하류 쪽의 담체배치용 유닛(30)의 바이패스유로(35)가 연통하고, 이들을 포함하여 상류 쪽의 담체(34)용의 제 1 분배유로(4)가 형성된다.
또, 상류 쪽의 바이패스유로(35)와 분류유닛(40)의 입구 공간(48)이 연통하고, 이들을 포함하여 하류 쪽의 담체(34)용의 제 2 분배유로(5)가 형성 된다.
이상의 구성으로부터 되는 배기가스 정화장치(1)에 있어서는, 도 1 에 의거하여 설명하면, 입구 실 유닛(10)으로부터 보내지는 배기가스의 대략 절반은 제 1 분배유로(4)를 개재하여 합류 실 유닛(20)에 들어간다. 구체적으로는 입구 관(12)→ 입구 실 (11) → 상류 쪽의 담체(34) → 출구 공간(47) (출구 쪽 개구부 43 )→ 하류 쪽의 바이패스유로(35) → 합류 실(21)의 순으로 흘러, 출구 관(22)에서 배출 된다.
이 때, 출구 공간(47)안에서는 상류 쪽의 담체(34)로부터의 배기가스는 내부격벽(45)의 경사면에 따라서 출구 쪽 개구부(43)로 원활하게 흘러서, 크게 개구한 출구 쪽 개구부(43)로부터 효율 좋게 배출 된다.
남은 절반의 배기가스는 제 2 분배유로(5)를 개재하여 합류 실 유닛(20)에들어간다. 구체적으로는 입구 관(12) → 입구 실(11) → 상류 쪽의 바이패스유로(35) → 입구 공간(48)(입구 쪽 개구부44) → 하류 쪽의 담체(34) → 합류 실(21)의 순으로 흘러, 출구 관(22)에서 배출 된다.
이 때, 입구 공간(48)안에서는 입구 쪽 개구부(44)로부터 들어온 배기가스 일부는 내부격벽(45)의 경사면에 부딪침에 의해 도 1중의 아래쪽까지 도달하는 도중에서 흐름 방향이 하류 쪽의 담체(34)에 향하도록 변하여, 담체(34)에 들어가기 직전의 흐름분포의 균일화가 도모되고 있다. 요컨데 경사진 내부격벽(45)의 벽면은 하류 쪽의 담체(34)에 대해 정류장치(6)로서 기능한다.
이와 같이, 상류 쪽의 담체 배치용 유닛(30)에서 둘로 나누어진 배기가스는 도중에서 혼합되지 않고 각 담체(34)를 통과하여, 합류 실(21)에서 합류하여 한 개의 출구 관(22)으로부터 배출 된다.
이와 같은 본 실시 예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1)배기가스정화장치(1)에서는, 한 쌍의 담체(34)가 배기가스의 흐름방향에 따라 직렬로 배치되어 있고, 상류 쪽의 담체(34)에는 제 1 분배유로(4)를 통하는 대략 절반의 배기가스가 유입하고, 하류 쪽의 담체(34)에는, 제 2 분배유로(5)를 통하는 남은 절반의 배기가스가 유입하기 때문에 한 쌍의 담체(34)전체에서의 용량을 각 담체(34)를 병렬로 배치한 경우와 마찬가지로 대략 2배로 할 수 있어서, 배기가스 정화장치(1)로서의 기능을 향상 시킬 수가 있다.
(2) 또, 제 1 , 제 2 분배유로( 4, 5)를 통과한 배기가스는 하류 쪽의 합류실(21)에서 합류함으로서 이 합류실(21)과 연통한 출구관(22)을 하나만 설치하여배출할 수 있다. 따라서 각 담체(34)를 직렬로 배치함으로서 단면적의 대형화를 억제할 수 있을 뿐 더러, 출구관(22)의 개수를 최소한으로 할 수 있어서, 배기가스 정화장치(1)를 배치하기위한 커다란 배치 스페이스가 필요 없게 된다.
(3) 각 담체(34)안을 흐름 배기가스는 도 1 에 표시한바와 같이, 도면 중의 왼쪽부터 오른쪽으로 같은 방향으로 흐르기 때문에 제 1, 제 2 분배유로(4, 5)를 통과한 배기가스를, 한개 합류실(21)에서 용이하게 합류 시킬 수 있어서, 배기가스를 한 개의 출구관(22)으로부터 확실히 배출할 수 있다.
(4) 제 1 , 제 2 분배유로(4, 5)를 구성하는 각 바이패스유로(35)는, 담체(34)의 외주 쪽으로 동심원상에 설치되어 있으므로 그 단면을 담체(34)의 전 원주에 걸친 고리형상으로 형성할 수 있어서, 담체(34)의 지름방향으로 극단적(極端的)으로 돌출할 걱정은 없다. 이 때문에 배기가스정화장치(1)를 대략 원통형상의 간소한 외형 형상으로 할 수 있어서, 보다 콤팩트화가 촉진된다.
(5) 배기가스정화장치(1)는 각각 유닛화 된 입구 실 유닛(10), 합류 실 유닛(20), 담체배치용 유닛(30), 및 분류 유닛(40)으로 구성되어 있기 때문에 예들면, 담체(34)를 교환하는 경우에는, 담체배치용 유닛(30)마다 교환하면 되고, 담체배치용 유닛(30)을 분해하는 등의 번잡한 작업이 필요 없게 되어, 담체(34)의 교환 등을 용이하게 할 수 있다.
(6) 한 쌍의 담체배치용 유닛(30)이 동일한 형상이어서, 호환성이 있기 때문에 어느 쪽을 상류 쪽에 배치하고, 어느 쪽을 하류 쪽에 배치하면 좋다고 하는 구별을 없셀 수가 있어서 ,조립시의 취급성을 향상시킬 수가 있다. 또한 담체배치용유닛(30)으로서는 한 종류이면 되므로, 부재종류를 줄일 수 있어서 생산 코스트를 삭감할 수 있다.
(7) 그리고, 담체 배치용 유닛(30)은 점대칭적인 구조로서, 180°반전시켜서 사용할 수 있으므로 특히 담체(34)를 D P F로 사용하는 경우에는 담체 배치용 유닛(30)을 반전시켜서 사용하는 것으로 사용효율을 향상시킬 수 있다.
또, 180°반전이 가능함에 의하여, 신품을 배치하는 경우 등, 그의 방향을 고려할 필요가 없고, 이 점에서도, 취급성을 양호하게 할 수 있다.
분류 유닛(40)도 점대칭적인 구조이기 때문에 이것을 배치하는 경우에도, 그 방향을 고려할 필요가 없어서, 배치시의 취급성을 양호하게 할 수 있다.
(8) 더욱이, 담체배치용 유닛(30) 및 분류 유닛(40)이 모두 점대칭적인 구조이고, 게다가 각 담체배치용 유닛(30)은 동일한 형상이기 때문에 한 쌍의 체배치용 유닛(30)과 분류 유닛(40)을 일체로 한 그대로, 180°반전시켜서 사용하는 것도 가능하여, 각 담체배치용 유닛(30)을 개별적으로 반전시키는 경우에 비해서 반전 작업을 간략화 할 수 있다.
(9) 더하여 담체배치용 유닛(30) 및 분류 유닛(40)은 서로의 외통부재(31, 41)끼리 접합시키고, 또, 서로의 내통부재(32, 42)끼리 접합시키면 되므로, 원주방향의 위치관계를 고려할 필요가 없으므로, 각 유닛(30, 40)의 연결 작업 시에는, 서로의 위치 맞춤을 간단히 할 수 있어서, 연결작업도 신속히 할 수 있다.
(10) 분류유닛(40)을 사용하는 것에 의하여, 상류 쪽의 담체(34)안을 통과한 배기가스를, 출구 공간(47)을 개재하여 하류 쪽의 바이패스유로(35)에 용이하게 흘릴 수 있음과 동시에 상류 쪽의 바이패스유로(35)를 통과한 배기가스를 입구 공간(48)을 통하여 하류 쪽의 담체(34)내부에 용이하게 유입시킬 수 있어서, 각 담체(34)용의 제 1, 제2분배유로(4, 5)를 간단하게 형성 할 수 있다.
(11) 배기가스정화장치(1)에 있어서, 입구 실 유닛(10)의 입구 실(11)안에는, 환공(丸孔)(13)을 구비한 입구 관(12)과 이 입구 관(12)안에 설치된 저항 판(14, 15)을 포함한 정류장치(2)가 설치되어있으므로 상류 쪽의 담체(34)에 들어온 배기가스의 흐름분포를 개선할 수 있어서, 담체(34)의 일부분에 집중하여 배기가스가 유입하는 것을 방지할 수 있다.
(12) 이 때문에 담체(34)에 촉매를 담지 시켜서 사용하는 경우에는 일부분의 촉매만이 집중되어 배기가스에 노출되는 것을 방지할 수 있어서, 촉매작용을 효율 좋게 할 수 있다. 또한, 담체를 D P F로서 사용하는 경우에는 미립자여과기가 기우러져 막히는 것을 방지할 수 있어서, 담체(34)재생 시의 온도분포의 균일화를 도모할 수 있고, 열응력이 일부분에 집중함에 의한 담체(34)의 파손을 방지할 수 있다.
(13) 이 정류장치(2)는, 입구실(11)로부터 하류로 향하는 배기가스 전체의 흐름분포의 개선에 도움이 되기 때문에, 상류 쪽의 담체(34)(제 1 분배유로 4 ) 에 들어오는 유량과 그 외주의 바이패스유로(35)(제2 분배유로 5 )에 들어오는 유량을 대략 균일하게 되어, 각 담체(34)를 통과하는 배기가스의 유량을 균일화하여 정화효율을 더욱 향상 시킬 수가 있다.
또, 유량의 균일화에 의해, 각 담체(34)의 사용상태도 균일하게 되어, 양쪽의 교환을 같은 타이밍으로 할 수 있는 등 정비성도 향상시킬 수 있다.
(14) 한편, 분류 유닛(40)의 입구공간(48)에서는 입구 쪽 개구부(44)를 통하여 들어온 배기가스를 내부격벽(45)의 경사면에 부딪쳐서 정류(整流)시킬수 있어서, 흐름 분포를 개선시켜서 하류 쪽의 담체(34)안에 유입시킬 수가 있다. 요컨데, 하류 쪽의 담체(34)에 대해서도 경사진 내부격벽(45)의 벽면이 정류장치(6)로서 기능하기 때문에 이 담체(34)에 있어서도 상술한(11), (12)의 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다.
(15) 또, 내부격벽(45)이 경사져 있는 것에 의해, 출구공간(47)에서는 상류 의 담체(34)를 통과한 배기가스를, 내부격벽(45)의 경사면에 따라서 출구 쪽 개구부(43)로 원활하게 인도할 수 있어서, 배기가스를 효율 좋게 배기할 수 있다.
특히, 본 실시 예에서는 출구 쪽 개구부(43)나 입구 쪽 개구부(44)를 내통부재(42)의 전체 폭을 이용하여 크게 개구시켰으므로 이 점으로서도 배기가스의 통과를 원활하게 할 수 있다.
(16) 입구관(12) 및 출구관(22)은, 담체(34)안의 배기가스의 흐름방향에 대하여 대략 직각으로 부착되어 있기 때문에 출입구관(12, 22)의 처리를 간단히 할 수가 있다. 이 때문에 배기가스 정화장치(1)를 한층 콤팩트하게 하여, 보다 작은 배치스페이스에 대응 시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 다른 구성 등을 포함하며, 이하에 표시하는 바와 같은 변형등도 본 발명에 포함된다.
(제 1 변형 예)
도 4에는, 본 발명의 제 1 변형 예에 관한 배기가스정화장치(101)가 표시되어 있다. 상기 도 4 에 있어서, 상술한 실시 예에 사용되고 있는 부재와 동일부재, 또는 동일기능 부재에는 상기 실시 예와 동일 부호를 붙이고, 그들의 설명을 생략 또는 간략화 한다. 후술하는 제 2 변형 예에 있어서도 마찬가지다.
도 4에 있어서, 이 제 1변형 예의 배기가스정화장치(101)에서는 분류유닛(40)의 내부격벽(45)이 경사져 있지 않고 담체(34)안을 흐름 배기가스의 흐름방향에 대하여 직각으로 배치되어 있는 점, 이것에 수반하여 출구 쪽 개구부(43) 및 입구 쪽 개구부(44)는 전개한 형상이 사각형으로 되는 점에서 상기실시 예와는 다르다. 기타의 구성은 실시 예와 대략 동일하다.
이와 같은 변형 예에 있어서도 상술한(14),(15)의 효과를 제외한 기타의 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다.
(제 2 변형 예)
도 5에서는 본 발명의 제 2 변형 예에 관한 배기가스정화장치(102)가 표시되어 있다.
이 제 2 변형 예의 배기가스정화장치(102)에서는 한개의 담체 배치용 유닛(30)안에 한 쌍의 담체(34)가 직렬로 배치된 구조이고, 상기 실시 예와 같은 분류 유닛(40)을 갖지 않았다.
구체적으로 설명하면 담체배치용 유닛(30)은 입구실 유닛(10) 및 합류실 유닛(20)사이에 배치된 커다란 외통부재(31)를 가지고, 이 외통부재(31) 안에는완충부재(33)를 개재하여 상류 쪽의 담체(34)가 배치되어 있다.
이 상류 쪽 담체(34)의 중앙에는 배기가스의 흐름방향에 따른 커다란 관통공(342)이 뚫려 형성되어 있으며 이 관통공(342)안에는 분배유로 형성부재(50)의 상류 쪽이 삽입되어 있다.
분배유로 형성부재(50)는 상기 관통공(342)안에 삽입된 소경 통부(51)와 하류 쪽에 설치된 대경 통부(52)와 이들의 통부(51, 52)를 연결하는 벨 마우스(bell mouth)(53)부를 구비하고, 벨 마우스부(53)는 소경 통부(51)로부터 대경 통부(52)로 향하여 넓혀져 있다.
이 분배유로형성부재(50)는 소경통부(小經筒部)(51)가 상류 쪽의 담체 및 완충부재(33)를 개재하여 외통부재(31)에 지지되어 대경통부(大徑筒部)(52)가 도시하지 않은 복수의 브래킷 등을 개재하여 외통부재(31)안에 고정되어 있다.
대경통부(52)안에는 완충부재(33)를 개재하여 하류 쪽의 담체(34)가 배치되어 있다. 이 담체(34)는 상류 쪽의 담체(34)와 동일 형상이며, 중앙에 관통공(342)이 뚫려 있다. 그러나 이 관통공(342)의 양쪽 끝은 폐쇄부재(343)로서 막혀 있다.
그리고 소경통부(51)안의 공간은 담체(34)의 내주 쪽으로 동심원상에 설치된 원통형상의 바이패스유로(35)로 되어있다. 또, 대경통부(52) 및 벨마우스부(53)와 외통부재(31)의 사이에는 틈새기가 형성되며, 이 틈새기가 담체(34)의 외주 쪽으로 동심원상에 설치된 단면(斷面)이 고리형상의 바이패스유로(35)로 되어 있다.
이와 같은 담체배치용 유닛(30)에서는 하류 쪽의 바이패스유로(35)를 포함하여 제 1 분배유로(4)가 형성되고, 소경통부(51)안의 바이패스유로(35)를 포함하여제 2 분배유로(5)가 형성되어 있다.
따라서 입구실(11)로부터의 배기가스의 대략 절반은 제 1 분배유로(4)를 통함으로서 상류 쪽의 담체(34)만을 통과하고, 제 2 분배유로(5)를 통함으로서 하류 쪽의 담체(34)만을 통과하게 되어, 각각의 배기가스는 도중에서 혼합되는 일 없이 하류 쪽의 합류실 (21)에서 합류한, 다음에 배출된다.
여기에서 분배유로 형성 부재(50)의 벨마우스(53)는 그 내 주면이 정류장치(6)로서 기능함으로, 소경통부(51)로부터의 배기가스를 직경방향의 바깥쪽을 향하여 확산하여, 하류 쪽의 담체(34)의 바로 앞의 흐름분포를 개선시키고 있다.
또 상류의 담체(34)를 통과한 배기가스는 벨마우스부 (53)의 외주 면에 따라 흘러서, 원활하게 하류 쪽의 바이패스유로(35)안을 흐른다.
이 변형 예에 있어서도 상기 실시 예와 같은 구성 및 유사한 구성에 의해
(1) ∼ (3), (5), (9), (11), (13), (16)의 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다.
또, 배기가스정화장치(102) 특유의 구성에 의해 아래의 효과가 있다.
(17) 제 2분배유로(5)의 바이패스(35)는, 상기 실시 예와 마찬가지로 하류 쪽의 담체(34)의 외주 쪽으로서, 그 동심원상에 설치되어 있기 때문에 담체(34)에서 외주 쪽으로 많이 돌출되지 않는다.
또, 제 1분배유로(4)의 바이패스유로(35)는 상류 쪽의 담체(34)의 내주 쪽으로서, 그 동심원상에 설치되어 있기 때문에 역시 담체(34)의 외주 쪽으로 돌출하지않는다.
따라서 본 변형 예에서도 제 1 분배유로(4)의 구성이 상기실시 형태와는 다르지만 상술한 (4)의 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다.
(18) 다시 본 변형 예에서도 한 개의 담체 배치용 유닛(30)을 통째로 180 ??반전시킴에 의하여 상류 쪽과 하류 쪽을 교체하여 사용할 수 있어서, 구성은 다르지만 상기 실시 예(8)의 효과도 마찬가지로 얻을 수가 있다.
(19) 그리고 분배유로 형성부재(50)의 벨마우스부(53)에 의하면 제 1 분배유로(5)에 있어서는 그의 바깥쪽 외주면(外周面)에 따라서 배기가스가 원활히 흐르는, 제 2 분배유로(4)에 있어서는 그 안쪽 내주면(內周面)이 정류장치(6)로서 기능하기 때문에 역시 구성은 다르지만 상술한 (14), (15)의 효과를 마찬가지로 얻을 수가 있다.
〔제 3 변형 예〕
도 6 에는 본 발명의 제 3 변형 예에 관한 배기가스 정화장치(103)가 표시되어 있다.
이 제 3 변형예의 배기가스 정화장치(103)에서는 입구관(12)이 담체(34)안을 흐름 배기가스의 흐름방향에 따른 방향으로 부착되어 있는 점, 정류장치(2)가 복수의 개구공(61)을 가진 정류격자(60)로서 형성되어 있는 점에서 상기 실시 예와는 다르다. 기타의 구성은 실시 예와 대략 동일하다.
또, 이 변형 예에서는 정류격자(60)의 개구공(61) 하나하나의 개구면적은 입구관(12) 근처의 개구공(61)에서는 작고, 멀어짐에 따라서 크게 되어 있으며, 이에의해 정류격자(60)를 통과하는 배기가스의 흐름분포를 한층 개선시키고 있다. 그러나 모두 같은 개구면적의 개구공(61)을 뚫은 경우에도 충분한 정류효과를 얻을 수 있는 경우에는 그리하여도 좋다.
이와 같은 변형 예에서는 상술한 (16)의 효과를 달성할 수는 없으나, 기타의 동일 또는 유사한 구성에 의해 (1) ∼ (15)의 효과를 마찬가지로 얻을 수 있다.
〔제 4 변형 예〕
도 7, 도 8에는 본 발명의 제 4 변형 예에 관한 배기가스정화장치(104)가 표시되어 있다.
이 제 4 변형 예의 배기가스정화장치(104)에서는 입구관(12)이 담체(34)안의 배기가스의 흐름방향에 따라 부착되어 있는 점, 정류격자(60)를 구비한 정류장치(2),(6)가 각 담체(34)의 바로 상류 쪽에 배치되어 있는 점 외의, 구성이 상기 실시 예와는 다르다.
즉, 배기가스정화장치(104)에 사용되고 있는 담체배치용 유닛(30) 및 분류 유닛(40)은 외통부재(31)(41)만을 가진 한겹관(一重管)의 구조이고, 담체 배치유닛(30)의 외통부재(31)안에 담체(34)가 배치되며, 또 분류 유닛(40)의 외통부재(41)안의 공간이 격벽부(49)에 의해 칸막이되어 있다.
입구실 유닛(10) 및 분류유닛(40)에는 담체(34)에 대하여 외주 쪽(도면중의 위쪽)에 돌출한 돌출부(18, 411)가 설치되고, 각 돌출부( 18, 411)에는 서로 대향한 개구부(19, 412)가 설치되어 있다. 또, 돌출부(18, 411)사이에는 개구부(19, 412)를 연통시키도록 바이패스 관(70)이 배치되어 있다.
한편 그 분류유닛(40) 및 합류실 유닛(20)에는 담체(34)에 대해서 외주쪽(도면중의 아래쪽)에 돌출한 돌출부(28, 413)가 형성되고, 각 돌출부(28, 413)에는 서로 대향한 개구부(29, 414)가 설치되어 있다. 또 돌출부(28, 413)사이에도 개구부(29, 414)를 연통 시키도록 바이패스 관(70)이 배치되어 있다.
그리고 분류유닛(40)안의 출구공간(47)과 하류 쪽의 바이패스 관(70)안의 바이패스유로(35)를 포함하여 제 1분배유로(4)가 형성되며, 상류 쪽의 바이패스 관(70)안의 바이패스유로(35)와 분류 유닛(40)안의 입구공간(48)을 포함하여 제 2 분배유로(5)가 형성되어 있다.
또한, 바이패스 관(70)의 연통방향의 도중에는 물결형상의 신축부(71)가 설치되어 있어서, 바이패스유로(35)안을 통하는 배기가스의 열로 바이패스 관(70)이 신축해도, 그의 신축 량이 신축부(71)에 흡수되어, 각 돌출부(18, 28, 411, 413)가 파손되는 것을 방지하고 있다.
이와 같은 변형 예에 의하면 각 바이패스유로(35)가 담체(34)등에서 이간(離間)하여 돌출설치 된 바이패스 관(70)에 의하여 형성되어, 담체(34)의 동심원상에 있지 않으므로 때문에 상술한 (4)의 효과를 충분히 달성 할 수는 없으나, 제 1, 제2분배유로(4, 5)에 의해 직렬로 배치된 각 담체(34)에 배기가스를 개별로 유통시킬 수 있어서, 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다.
기타의 변형예로서는 예를 들면 상기 실시 예 및 각 변형 예에서는 담체(34)가 직렬로 2개 배치되어 있었으나, 담체(34)의 개수는 3개 이상이라도 되고 임의로 하여도 좋다.
상기실시 예 및 각 변형 예의 출구관(22)은 담체(34)안을 흐름 배기가스의 흐름방향에 대해서 직각인 방향으로 부착되어있었으나, 이와 같은 출구관(22)도 제3, 제4변형예의 입구관(12)과 같이, 당해 흐름방향에 따라 부착해도 되고 이와 같은 경우에도 청구 항 8 을 제외한 기타 청구항의 발명에 포함 된다.
본 발명의 배기가스정화장치에 사용되는 정류장치로서는 상기 실시예나 각 변형 예에서 사용된 것에 한정되지 않고, 그 구체적인 구조 등은 실시에 있어서 임의로 결정되어도 좋다.
또 그와 같은 정류장치를 설치하지 않는 경우에 있어서도 청구 항 7을 제외한 기타의 청구 항의 발명에 포함된다.
상기 실시 예에서는 예를 들면 각 담체(34)가 개별의 담체배치용 유닛(30)안에 배치되고, 또, 분류부(3)도 분류유닛(40)안에 설치되어 있었으나, 같은 구조의 담체(34)나 분류부(3)가 한 개의 커다란 외통부재 안에 수용될 수 있는 구조일지라도 좋다. 요컨대 담체(34)나 분류부(3)는 유닛화 되어 있지 않아도 되고 이와 같은 경우에도 청구 항 4 및 청구 항 5를 제외한 기타의 청구 항의 발명에 포함된다.
그리고 그와 같은 커다란 외통부재 안에 입구실(11) 이나 합류실(21)을 일체로 설치해도 좋다.
또 담체배치용 유닛(30)이나 분류유닛(40)을 사용한 경우에도 각 유닛(30, 40)의 구체적인 형상 등은 임의이고, 한겹(一重)구조나 두겹(二重)구조로 한정되지 아니한다.
더욱, 분류유닛(40)의 출구 쪽 개구부(43)나 입구 쪽 개구부(44)의 형상이나개수(數)등도 본 발명의 목적 달성을 방해하지 않는 범위에서 적의한 변경이 가능하다.
본 발명의 상기와 같은 제 1 항의 내연기관의 배기가스 정화장치에서는, 복수의 담체가 직렬로 배치되나 각각의 담체에는 다른 분배유로를 통하는 배기가스가 유입하기 때문에 담체전체에서의 용량은 각 담체를 병열로 배치한 경우와 마찬가지로 대략 복수배로 되어, 배기가스정화장치로서의 본래의 기능이 향상된다.
또, 각 분배유로를 통과한 배기가스는 합류 실에서 합류함으로서 상기 합류실과 연통한 출구 관을 한개 만을 설치하면 된다. 따라서 각 담체를 직렬로 배치함으로서 단면적의 대형화가 억제될뿐더러, 출구관의 개수를 증가할 필요가 없기 때문에 큰 배치스페이스가 필요 없게 된다.
상기와 같은 본 발명 제 2 항의 내연기관의 배기가스 정화장치에서는, 본 발명의 제 1 항에서 설명한바와 마찬가지로, 담체전체에서의 용량이 각 담체를 병열로 배치한 경우와 마찬가지로 대략 몇 배로 되어, 배기가스 정화장치로서의 본래의 기능이 향상된다.
또, 각 담체 안을 흐름 배기가스의 흐름방향이 같기 때문에, 각 분배유로를 통과한 배기가스는, 한 개소에서 용이하게 합류하게 되므로, 상기 합류부분에 출구 관을 한개 설치하면 된다. 따라서 역시, 각 담체를 직렬로 배치함으로서 단면적의 대형화가 억제될뿐더러 이상, 출구관의 개수를 증가할 필요가 없기 때문에 큰 배치스페이스가 필요 없게 된다.
이와 같은 본 발명 제 3 항의 내연기관의 배기가스 정화장치에 의하면 담체가 두개 설치됨으로서 담체를 한개 설치하는 경우에 비하여 용량이 대략 두배로 된다.
더욱, 각 담체용의 제 1 , 제 2분배유로의 바이패스유로는, 담체의 동심원상에 설치되기 때문에 그 단면이 고리형상이나 부채 형상, 또는 원통 형상으로 형성 되도록 되어, 담체로부터 극단(極端)으로 돌출할 염려가 없다. 이 때문에 배기가스정화장치의 외형 형상이 간소하게 되어, 보다 콤팩트화가 촉진된다.
이와 같은 본 발명 제 4 항의 내연기관의 배기가스 정화장치에 의하면, 장치전체가 복수의 담체배치용 유닛과 분류유닛으로서 유닛화 되기 때문에 담체의 교환 등이 유닛단위로 용이하게 이루어지게 될 뿐 더러, 각 담체 배치용 유닛에 호환성을 가지게 함으로서, 취급성이 향상되고, 또 부재종류가 적어도 된다.
그리고 담체배치용 유닛을 상류 쪽과 하류 쪽을 반전시켜서 사용가능한 형상으로 하는 것도 가능하며, 특히 담체를 D P F 에 사용하는 경우에는 담체배치용 유닛을 반전시켜서 사용함으로서 사용효율이 향상한다.
이와 같은 본 발명 제 5 항의 내연기관 배기가스 정화장치에 의하면, 분류유닛을 사용하는 것만으로서, 상류 쪽의 담체 안을 통과한 배기가스는 개구부를 가진 출구공간을 통하여 하류 쪽의 바이패스유로를 흐르게 되고, 또 상류 쪽의 바이패스유로를 흐름 배기가스는 개구부를 가진 입구공간을 통하여 하류 쪽의 담체의 내부에 유입하게 되어 각 담체용의 분배유로가 간단하게 형성된다.
본 발명 제 6 항의 내연기관의 배기가스정화장치는 제 4 항 또는 제 5 항에기재된 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 내부격벽을 경사지게 이룸으로서 출구공간에서는 상류 쪽의 담체를 통과한 배기가스는 경사진 내부격벽에 따라서 개구부에 원활히 인도되도록 되어, 배기가스가 효율 좋게 배기 된다.
또, 입구공간에서는 개구부를 통하여 들어간 배기가스는 경사진 내부격벽에 충돌하여 정류되기 때문에 흐름분포가 개선되어 하류 쪽의 담체 안으로 유입 하게 되어, 이 내부격벽의 경사면에서 정류장치를 겸용시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명 제 7 항의 내연기관의 배기가스정화장치에 의하면 담체 안에 유입하는 배기가스의 흐름분포가 개선되기 때문에 담체의 일부분에 집중해서 배기가스가 유입할 염려가 없다. 이 때문에 담체에 촉매를 담지 시켜 사용하는 경우에는 촉매의 일부만이 집중하여 배기가스에 지나치게 노출되는 일이 없기 때문에 촉매작용이 효율 좋게 이루어진다. 또, 담체를 D E F로서 사용하는 경우에는 미립자가 한쪽으로 치우쳐서 막히는 일이 없기 때문에, 담체 재생 시의 온도분포의 균일화가 도모되어, 열응력에 의한 담체의 파손이 방지된다.
본 발명 제 8 항의 내연기관의 배기가스 정화장치에 의하면 입구 관 및 출구 관이 담체의 배기가스의 흐름 방향에 대하여 대략 직각으로 부착됨으로서 출입구관의 잡아 돌림이 간단해져서 배기가스 정화장치가 한층 콤팩트하게 되어, 보다 작은 배치 스페이스로 대응가능 하다.

Claims (8)

  1. 내연기관의 배기가스정화장치에 있어서,
    상기 내연기관의 배기유로에 설치되어 있으며,
    배기가스의 흐름방향에 따라서 직렬로 배치된 배기 후 처리용의 복수의 담체(34)와,
    각각의 담체(34)에 배기가스를 분배하여 유통시키는 분배유로(4, 5)와,
    각각의 분배유로(4, 5)를 통과한 배기가스를 합류시키는 합류실(21)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화장치(1).
  2. 내연기관의 배기가스 정화장치에 있어서,
    상기내연기관의 배기유로에 설치되어 있으며,
    배기가스의 흐름방향에 따라서 직렬로 배치된 배기후처리용의 복수의 담체(34)와,
    각각의 담체(34)로 배기가스를 분배하여 유통시키는 분배유로(4, 5)를 구비하여,
    상기 배기가스의 흐름방향이 한 방향으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화장치(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 기재의 내연기관의 배기가스 정화장치(1)에 있어서,상기 담체(34)는, 상 하류에 직렬로 2개 배치되고,
    이들 담체(34)의 동심원상에는 바이패스유로(35)가 각각 설치되며,
    이들의 담체(34) 사이에는, 상류 쪽의 담체(34) 안을 통과한 배기가스가 유입하는 출구공간(47)과, 하류 쪽의 담체(34) 안을 통과시키는 배기가스가 유입하는 입구공간(48)과, 각 공간(47, 48)을 칸막이 하는 격벽 부(49)를 구비한 분류부(3)가 설치되고,
    분류부(3)의 출구공간(47)과 이에 연통한 하류 쪽의 바이패스유로(35)를 포함하여, 상류 쪽의 담체(34)용의 제 1 분배유로(4)가 형성되며,
    상류 쪽의 바이패스유로(35)와 이에 연통한 분류부(3)의 입구공간(48)을 포함하여 하류 쪽의 담체(34)용의 제 2 분배유로(5)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스정화장치(1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 것에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치(1)에 있어서,
    각각의 담체(34)가 개개로 배치되는 복수의 담체배치용 유닛(30)과,
    인접하는 담체배치용 유닛(30)사이에 배치되는 분류유닛(40)을 구비하여,
    각 담체배치용 유닛(30)에는 담체(34)의 동심원상에 바이패스유로(35)가 설치되며,
    상기분류유닛(40)에는 상류 쪽의 담체(34)안을 통과한 배기가스가 유입하는 출구공간(47)과 하류 쪽의 담체(34)안을 통과시키는 배기가스가 유입하는입구공간(48)과 각 공간(47, 48)을 칸막이(仕切)하는 격벽부(49)를 구비한 분류부(3)가 설치되어,
    분류부(3)의 출구공간(47)과, 이에 연통한 하류 쪽의 바이패스유로(35)를 포함하여, 상류 쪽의 담체(34)용의 분배유로(4)가 형성되며,
    상류 쪽의 바이패스유로(35)와, 이에 연통한 분류부(3)의 입구공간(48)을 포함하여, 하류 쪽의 담체(34)용의 분배유로(5)가 형성되어 있는것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스정화장치(1).
  5. 제 4 항에 기재된 내연기관의 배기가스정화장치(1)에 있어서,
    상기 분류유닛(40)은 외통부재(41) 및 내통부재(42)를 구비한 이중관구조로 되고,
    내통부재(42)에는 내외공간부분을 연통시키는 적어도 한 쌍의 개구부(43, 44)가 설치되며,
    내통부재(42)의 내부에는 상기 한 쌍의 개구부(43, 44)를 나누는 내부격벽(45)이 설치되며,
    외통부재(41) 및 외 내통부재(42)와의 사이에는 당해 한 쌍의 개구부(43, 44)를 나누는 격벽(46)이 설치되고,
    한쪽의 개구부(43)에서 연통하여 합쳐지는 내통부재(42)의 내외공간부분에서, 상기 출구공간(47)이 형성되며,
    다른 쪽의 개구부(44)에서 연통하여 합쳐지는 내통부재(42)의 내외공간부분에서, 상기 입구공간(48)이 형성되며,
    내부격벽(45) 및 외부격벽(46)에서 상기 격벽부(49)가 형성되어 있는것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스정화장치(1).
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치(1)에 있어서, 상기 내부격벽(45)은 담체(34)안의 배기가스의 흐름방향에 대하여 경사지고, 상기 개구부(43, 44)는 내부격벽(45)의 둘레가장자리에 따라 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스정화장치(1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 의 어느 것에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치(1)에 있어서,
    상기 각 담체(34)의 상류 쪽에는, 유입하는 배기가스의 흐름을 정류하는 정류장치(2, 6)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스정화장치(1).
  8. 제 1 내지 제 7 항의 어느 것에 기재된 내연기관의 배기가스 정화장치(1)에 있어서,
    배기가스정화장치(1)안으로 배기가스를 유입시키는 입구 관(12), 및 배기가스정화장치(1)안으로부터 배기가스를 배출시키는 출구관(22)은 담체(34)안의 배기가스의 흐름 방향에 대하여 대략 직각으로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스정화장치(1).
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