KR20120118026A - 배기가스 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 엔진(70)의 배기가스의 정화 성능을 향상시킬 수 있는 것이면서 엔진(70)의 메인터넌스 등의 취급 작업성을 향상시킬 수 있게 한 배기가스 정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본원 발명의 배기가스 정화 장치는 엔진(70)이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 가스 정화체(2, 3)와, 각 가스 정화체(2, 3)를 내설시킨 복수의 내측 케이스(4, 20)와, 각 내측 케이스(4, 20)를 내설시킨 외측 케이스(5, 21)를 구비한다. 배기 상류측인 내측 케이스(4)의 출구 끝부와 배기 하류측인 내측 케이스(20)의 입구 끝부를 이중 구조로 중합시킨다. 그 이중 구조의 출구 끝부 또는 입구 끝부의 외측면에 배기가스 센서(63, 109) 지지용 센서 보스체(110, 113)를 배치한다. 외측 케이스(5)의 외측방으로 센서 보스체(110, 113)를 연장시킨다

Description

배기가스 정화 장치{EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICE}
본원 발명은 디젤 엔진 등에 탑재되는 배기가스 정화 장치에 관계되고, 보다 자세하게는 배기가스 중에 포함된 입자상 물질(그을음, 파티큘레이트) 등을 제거하는 배기가스 정화 장치에 관한 것이다.
종래부터, 디젤 엔진의 배기 경로 중에 배기가스 정화 장치(후처리 장치)로서 디젤 파티큘레이트 필터(이하, DPF라고 한다)를 설치하여 디젤 엔진으로부터 배출된 배기가스를 DPF로 정화 처리하는 기술이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
또한, DPF에 있어서 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 검출하는 온도센서나, 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 압력을 검출하는 압력센서를 설치하는 기술도 공지이다(예를 들면 특허문헌 1~2 참조).
또한, DPF에 있어서 외측 케이스의 내부에 내측 케이스를 이중 구조로 설치하고, 산화촉매 또는 매연 필터(soot filter) 등을 내측 케이스에 내설(內設)시키는 기술이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 3 참조).
또한, DPF에 있어서 산화촉매를 넣은 케이스와, 매연 필터를 넣은 케이스를 볼트에 의해 체결하는 플랜지를 통하여 분리 가능하게 연결하는 기술도 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 4~5 참조).
일본 특허공개 2004-263593호 공보 일본 특허공개 2001-73748호 공보 일본 특허공개 2005-194949호 공보 일본 특허공개 2009-228516호 공보 일본 특허공개 2009-91982호 공보
종래 기술에서는 산화촉매가 내설된 일중(一重) 구조의 케이스와, 매연 필터가 내설된 일중 구조의 케이스를 연결하는 구조에 있어서, 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도를 검출하는 배기가스 온도센서나 배기가스의 압력을 검출하는 배기가스 압력센서를 설치할 경우에 배기가스 온도센서의 지지부나, 압력검출용 배기가스의 인출부를 산화촉매와 매연 필터 사이에서 상기 일중 구조의 케이스에 형성함으로써 상기 케이스 내부의 배기가스 온도가 저하되기 쉽고, 또한 상기 케이스 외면이 고온이 되기 쉽다.
즉, 상기 케이스 내부의 배기가스 온도가 저하됨으로써 배기가스 중의 입자상 물질이 매연 필터에 막히기 쉬워져 매연 필터를 고빈도로 재생할 필요가 있어 배기가스의 정화 성능을 향상시킬 수 없는 등의 문제가 있다. 한편, 상기 케이스 외면이 고온이 됨으로써 상기 케이스가 냉각된 후에 디젤 엔진의 메인터넌스 등을 행할 필요가 있어 취급 작업성을 향상시킬 수 없거나 하는 문제가 있다.
또한, 종래 기술에서는 배기가스의 압력을 검출하기 위한 배기가스 압력센서가 엔진이나 기체측에 설치된 경우 복수 사양의 엔진이나 기체마다 배기가스 압력센서의 초기 설정(조정) 상황의 적부를 평가할 필요가 있기 때문에, 엔진에 DPF를 장착하는 설계나 시험 등의 평가 공수를 삭감할 수 없거나 하는 문제가 있다. DPF에 배기가스 압력센서를 설치함으로써 복수 사양의 엔진에 대하여 DPF를 각각 평가할 필요가 없어지지만 DPF를 구성하는 배기가스 정화 케이스의 강도, 또는 배기가스 압력센서의 지지 강도를 간단하게 확보할 수 없거나 하는 문제가 있다.
한편, DPF에 배기가스 압력센서를 접속시키고나서 DPF와 배기가스 압력센서에 센서 배관을 접속시켜 DPF에 배기가스 압력센서를 연통시킬 필요가 있다. 엔진 등에의 배기가스 정화 케이스의 장착 작업을 간단하게 간략화할 수 없거나 하는 문제가 있다. 또한, DPF에 배기가스 압력센서를 접속시키는 센서 배관이 DPF로부터 엔진이나 기체측으로 연장되는 구조에서는 엔진이나 DPF의 장착 작업이나 메인터넌스 작업시에 작업자 또는 공구 등이 센서 배관 등에 접촉하기 쉬워 센서 배관 등을 간단하게 보호할 수 없고, 취급 작업성을 향상시킬 수 없거나 하는 문제도 있다.
그래서, 본원 발명은 이러한 현재의 상태를 검토해서 개선을 실시한 배기가스 정화 장치를 제공하려고 하는 것이다.
청구항 1의 발명은 엔진이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 가스 정화체와, 상기 각 가스 정화체를 내설시킨 복수의 내측 케이스와, 상기 각 내측 케이스를 내설시키는 외측 케이스를 구비하는 배기가스 정화 장치에 있어서, 배기 상류측인 내측 케이스의 출구 끝부와 배기 하류측인 내측 케이스의 입구 끝부를 이중 구조로 중합시키고, 그 이중 구조의 출구 끝부 또는 입구 끝부의 외측면에 배기가스 센서 지지용 센서 보스체(sensor boss body)를 배치하고, 상기 외측 케이스의 외측방으로 상기 센서 보스체를 연장시킨 것이다.
청구항 2의 발명은 청구항 1에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 한쪽의 내측 케이스의 외측면에 차열 케이스를 설치하고, 상기 차열 케이스 내에 다른쪽의 내측 케이스를 삽입하는 한편, 상기 한쪽의 내측 케이스의 끝면보다 안쪽측의 외주면에 상기 차열 케이스의 일단측을 고착하고, 상기 한쪽의 내측 케이스의 끝면 근방의 상기 차열 케이스의 외주면에 상기 센서 보스체를 고착한 것이다.
청구항 3의 발명은 청구항 2에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 내측 케이스의 외경보다 상기 차열 케이스 중 상기 센서 보스체의 고착 부위의 내경을 크게 형성한 것이다.
청구항 4의 발명은 청구항 2에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 내측 케이스에 상기 차열 케이스의 일단측을 피감시켜 상기 각 외측 케이스의 접합용 플랜지체에 상기 차열 케이스의 타단측을 연결한 것이다.
청구항 5의 발명은 청구항 2에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 외측 케이스의 센서 장착 구멍을 상기 차열 케이스로 폐쇄시킨 것이다.
청구항 6의 발명은 청구항 2에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 차열 케이스의 타단측이 연장된 상기 다른쪽의 내측 케이스의 외주측과, 상기 차열 케이스의 내주측 사이에 공간을 형성한 것이다.
청구항 7의 발명은 청구항 2에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 각 외측 케이스의 접합용 플랜지체에 다른쪽의 상기 내측 케이스의 외측면으로 연장시킨 상기 차열 케이스의 타단측을 연결한 것이다.
청구항 8의 발명은 청구항 2에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 내측 케이스와 상기 차열 케이스와 상기 외측 케이스를 3층 구조로 설치하고, 상기 외측 케이스의 측단보다 상기 차열 케이스의 측단을 단척으로 형성하고, 상기 차열 케이스의 측단보다 상기 내측 케이스의 측단을 단척으로 형성한 것이다.
청구항 9의 발명은 청구항 1 또는 2에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 외측 케이스의 외측면에 상기 배기가스 압력센서를 배치하고, 상기 센서 보스체에 관이음 볼트를 통하여 센서 배관 접속용 관이음체를 체결하여 상기 센서 보스체에 센서 배관을 통하여 상기 배기가스 압력센서를 접속시킨 것이다.
청구항 10의 발명은 청구항 9에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 외측 케이스에 있어서의 협지용 플랜지체의 일부에 센서 지지부를 일체 형성하고, 상기 배기가스 압력센서 장착용 센서 브래킷을 상기 센서 지지부에 착탈 가능하게 설치한 것이다.
청구항 11의 발명은 청구항 9에 기재된 배기가스 정화 장치에 있어서, 상기 배기가스 정화 케이스의 외주 형상을 따르게 해서 상기 센서 배관체로부터 상기 배기가스 압력센서를 향해서 상기 센서 배관을 연장시킨 것이다.
(발명의 효과)
청구항 1의 발명에 의하면 엔진이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 가스 정화체와, 상기 각 가스 정화체를 내설시킨 복수의 내측 케이스와, 상기 각 내측 케이스를 내설시킨 외측 케이스를 구비하는 배기가스 정화 장치에 있어서, 배기 상류측의 내측 케이스의 출구 끝부와 배기 하류측의 내측 케이스의 입구 끝부를 이중 구조로 중합시키고, 그 이중 구조의 출구 끝부 또는 입구 끝부의 외측면에 배기가스 센서 지지용 센서 보스체를 배치하고, 상기 외측 케이스의 외측방으로 상기 센서 보스체를 연장시킨 것이기 때문에 상기 센서 보스체를 통하여 배기가스 온도센서나, 배기가스 압력센서의 배관 등을 간단하게 장착할 수 있다. 또한, 상기 외측 케이스의 단열(보온) 작용에 의해 상기 내측 케이스 내의 배기가스 온도가 저하되는 것을 간단하게 저감할 수 있다. 상기 내측 케이스 내부의 배기가스 온도를 유지함으로써 배기가스 중의 입자상 물질이 상기 가스 정화체(매연 필터)의 내부에서 정체하는 것을 저감할 수 있고, 상기 가스 정화체를 고빈도로 재생할 필요가 없어 배기가스의 정화 성능을 향상시킬 수 있다. 한편, 상기 외측 케이스의 외면 온도의 상승이 억제되기 때문에 상기 엔진 등이 냉각되기 전에 상기 엔진의 메인터넌스 등을 행할 수 있어 취급 작업성을 향상시킬 수 있다.
청구항 2의 발명에 의하면 한쪽의 내측 케이스의 외측면에 차열 케이스를 설치하고, 상기 차열 케이스 내에 다른쪽의 내측 케이스를 삽입하는 한편, 상기 한쪽의 내측 케이스의 끝면보다 안쪽측의 외주면에 상기 차열 케이스의 일단측을 고착하고, 상기 한쪽의 내측 케이스의 끝면 근방의 상기 차열 케이스의 외주면에 상기 센서 보스체를 고착한 것이기 때문에 상기 각 가스 정화체가 대향하는 부위에 상기 외측 케이스와 상기 차열 케이스를 연장시킬 수 있고, 상기 외측 케이스와 상기 차열 케이스에 의해 상기 내측 케이스 내부의 배기가스 온도를 간단하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 각 내측 케이스를 동일 지름으로 형성할 수 있으면서 상기 각 가스 정화체의 대향 간격을 최단 치수로 형성할 수 있다. 즉, 확경부를 형성하는 종래 구조에 비하여 상기 내측 케이스의 확관값이나, 상기 센서 보스체의 반경 및 용접값 등에 영향받는 일없이 상기 가스 정화체 끝면과 상기 배기가스 센서의 장착 위치의 간극을 최단 치수(0 내지 임의 치수)로 형성할 수 있다. 그 결과, 배기가스 정화 장치(DPF)의 전체 길이를 단축할 수 있어 각종 기기에 DPF를 간단하게 탑재할 수 있다. 상기 가스 정화체의 끝면에 접촉할 때까지 상기 배기가스 센서를 근접시킬 수 있어 DPF의 자동 재생 등의 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면 상기 내측 케이스의 외경보다 상기 차열 케이스 중 상기 센서 보스체의 고착 부위의 내경을 크게 형성한 것이기 때문에 상기 차열 케이스와, 상기 차열 케이스에 내부 삽입한 내측 케이스 사이에 간극이 형성됨으로써 상기 차열 케이스와 내측 케이스를 간단하게 빼낼 수 있다. 또한, 상기 차열 케이스와 상기 외측 케이스에 의해 상기 각 가스 정화체의 대향 부위의 단열성을 향상시킬 수 있다. 상기 가스 정화체가 포집한 입자상 물질의 처리 온도를 간단하게 유지할 수 있다.
청구항 4의 발명에 의하면 상기 내측 케이스에 상기 차열 케이스의 일단측을 피감시키고, 상기 각 외측 케이스의 접합용 플랜지체에 상기 차열 케이스의 타단측을 연결한 것이기 때문에 상기 내측 케이스와 플랜지체에 의해 상기 차열 케이스를 고강성으로 지지할 수 있다. 상기 내측 케이스 내의 배기가스가 상기 차열 케이스와의 간극으로부터 상기 외측 케이스를 향해서 누설되는 것을 간단하게 방지할 수 있다. 상기 외측 케이스의 표면 온도의 상승을 저감할 수 있다.
청구항 5의 발명에 의하면 상기 외측 케이스의 센서 장착 구멍을 상기 차열 케이스로 폐쇄시킨 것이기 때문에 상기 외측 케이스의 외측방으로 상기 센서 보스체를 돌출시켜서 상기 배기가스 센서를 계측부에 간단하게 연결할 수 있다. 전기배선이나 배관 등을 상기 센서 보스체측으로부터 간단하게 연장할 수 있다. 또한, 상기 내측 케이스 내의 배기가스가 상기 센서 장착 구멍으로부터 누설되는 것을 간단하게 방지할 수 있다. 상기 외측 케이스의 표면 온도의 상승을 저감할 수 있다.
청구항 6의 발명에 의하면 상기 차열 케이스의 타단측이 연장된 상기 다른쪽의 내측 케이스의 외주측과, 상기 차열 케이스의 내주측 사이에 간극을 형성한 것이기 때문에 상기 차열 케이스에 대하여 상기 다른쪽의 내측 케이스를 간단하게 출입시킬 수 있고, 상기 각 내측 케이스 및 상기 각 외측 케이스를 용이하게 접합 또는 분리할 수 있다. 상기 각 가스 정화체 또는 상기 배기가스 센서 등의 메인터넌스 작업성을 향상시킬 수 있다.
청구항 7의 발명에 의하면 상기 각 외측 케이스의 접합용 플랜지체에 다른쪽의 상기 내측 케이스의 외측면으로 연장시킨 상기 차열 케이스의 타단측을 연결한 것이기 때문에 상기 가스 정화체로부터 상기 외측 케이스를 향해서 배기가스가 누설되는 것을 간단하게 방지할 수 있다. 상기 외측 케이스나 상기 차열 케이스의 단열 작용에 의해 상기 가스 정화체의 배기가스 온도의 저하나, 상기 외측 케이스의 표면 온도의 상승 등을 저감할 수 있다.
청구항 8의 발명에 의하면 상기 내측 케이스와 상기 차열 케이스와 상기 외측 케이스를 3층 구조로 설치하고, 상기 외측 케이스의 측단보다 상기 차열 케이스의 측단을 단척으로 형성하고, 상기 차열 케이스의 측단보다 상기 내측 케이스의 측단을 단척으로 형성한 것이기 때문에 배기가스의 온도저하를 저감할 수 있어 배기가스 중의 입자상 물질의 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 외측 케이스의 표면 온도의 상승을 저감할 수 있어 운전 중에 필요하게 된 디젤 엔진의 메인터넌스 등의 작업성을 향상시킬 수 있다.
청구항 9의 발명에 의하면 상기 외측 케이스의 외측면에 상기 배기가스 압력센서를 배치하고, 상기 센서 보스체에 관이음 볼트를 통하여 센서 배관 접속용 관이음체를 체결하고, 상기 센서 보스체에 센서 배관을 통하여 상기 배기가스 압력센서를 접속시킨 것이기 때문에 복수 사양의 엔진이나 기체마다 상기 배기가스 압력센서의 초기 설정(조정) 상황의 적부를 평가할 필요가 없다. 상기 엔진에 DPF를 장착하는 설계나 시험 등의 평가 공수를 삭감할 수 있다. 상기 DPF에 배기가스 압력센서를 설치함으로써 복수 사양의 엔진에 대하여 상기 DPF를 각각 평가할 필요가 없으므로 상기 DPF 관련 구성 부품의 표준화, DPF 관련 구성 부품 점수의 삭감 등에 의해 제조 비용을 저감할 수 있다. 복수 사양의 엔진이나 기체마다 상기 배기가스 압력센서의 평가가 불필요하게 되어 개발 비용을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 상기 배기가스 압력센서의 검지 정밀도 등을 향상시킬 수 있다.
청구항 10의 발명에 의하면 상기 외측 케이스에 있어서의 협지용 플랜지체의 일부에 센서 지지부를 일체 형성하고, 상기 배기가스 압력센서 장착용 센서 브래킷을 상기 센서 지지부에 착탈 가능하게 설치한 것이기 때문에 고강성의 상기 플랜지체로 상기 배기가스 압력센서를 지지할 수 있어 상기 배기가스 압력센서의 진동을 저감할 수 있다. 상기 배기가스 압력센서의 탈락을 방지할 수 있다. DPF를 구성하는 배기가스 정화 케이스의 강도, 또는 배기가스 압력센서의 지지 강도를 간단하게 확보할 수 있다.
청구항 11의 발명에 의하면 상기 배기가스 정화 케이스의 외주 형상을 따르게 해서 상기 센서 배관체로부터 상기 배기가스 압력센서를 향해서 상기 센서 배관을 연장시킨 것이기 때문에 상기 센서 배관을 상기 DPF의 외주에 컴팩트하게 배치할 수 있다. 또한, 상기 관이음체로부터 상기 배기가스 압력센서를 향해서 상기 센서 배관을 임의의 방향으로 연장할 수 있다. 상기 엔진 등에의 배기가스 정화 케이스의 장착 작업성을 향상시킬 수 있다. 상기 DPF로부터 엔진이나 기체측으로 센서 배관을 연장시키는 종래 구조에 비하여 상기 엔진이나 DPF의 장착 작업이나 메인터넌스 작업시에 작업자 또는 공구 등이 상기 센서 배관 등에 접촉하기 어려워 상기 센서 배관 등을 간단하게 보호할 수 있다. 상기 DPF의 운반 등의 취급 작업성 등도 향상시킬 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태를 나타내는 DPF의 단면 설명도이다.
도 2는 DPF의 외관 사시도이다.
도 3은 DPF의 외관 평면도이다.
도 4는 DPF의 외관 저면도이다.
도 5는 DPF의 외관 정면도이다.
도 6은 DPF의 외관 측면도이다.
도 7은 DPF 상류측의 단면 측면도이다.
도 8은 DPF 하류측의 단면 측면도이다.
도 9는 DPF의 분해 단면 설명도이다.
도 10은 협지 플랜지(반원호체)의 분리 측면도이다.
도 11은 촉매측 접합 플랜지의 확대 측면 단면도이다.
도 12는 가스 온도센서용 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 13은 DPF를 설치한 디젤 엔진의 평면도이다.
도 14는 DPF를 설치한 디젤 엔진의 배면도이다.
도 15는 DPF를 설치한 디젤 엔진의 좌측도이다.
도 16은 DPF를 설치한 디젤 엔진의 우측도이다.
도 17은 DPF를 설치한 디젤 엔진의 배면 사시도이다.
도 18은 DPF를 설치한 디젤 엔진의 평면 사시도이다.
도 19는 도 18의 부분 확대도이다.
도 20은 차압 센서용 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 21은 제 2 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 22는 제 3 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 23은 제 4 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 24는 제 5 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 25는 제 6 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다.
이하, 도 1~도 20을 참조하여 본원 발명을 구체화한 배기가스 정화 장치의 제 1 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 배기가스 정화 장치로서의 연속 재생식 디젤 파티큘레이트 필터(1)[이하, DPF(1)이라고 한다]를 구비한다. DPF(1)에 의해 디젤 엔진(70)의 배기가스 중의 입자상 물질(PM)의 제거에 추가하여 디젤 엔진(70)의 배기가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)를 저감하도록 구성하고 있다.
도 1, 도 6, 도 13에 나타내는 바와 같이, 배기가스 정화 장치로서의 DPF(1)는 배기가스 중의 입자상 물질(PM) 등을 포집하기 위한 것이다. 평면으로 볼 때에 디젤 엔진(70)의 출력축(크랭크축)과 교차하는 좌우 방향으로 길게 연장된 대략 원통 형상으로 DPF(1)를 구성하고 있다. 디젤 엔진(70)의 플라이휠 하우징(78) 상에 DPF(1)를 배치한다. DPF(1)의 좌우 양측(배기가스 이동 방향 일단측과 동 타단측)에는 배기가스 입구관(16)(배기가스 도입측)과, 배기가스 출구관(34)(배기가스 배출측)을 디젤 엔진(70)의 좌우로 나누어서 설치한다. DPF(1)의 배기가스 도입측인 배기가스 입구관(16)은 디젤 엔진(70)의 배기 매니폴드(71)에 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다. DPF(1)의 배기가스 배출측인 배기가스 출구관(34)에 테일 파이프(107)를 접속시킨다.
도 1~도 6에 나타내는 바와 같이, DPF(1)는 내열금속 재료제의 DPF 케이싱(60)에 원통형의 내측 케이스(4, 20)를 개재하고, 예를 들면 백금 등의 디젤 산화촉매(2)와 벌집 구조의 매연 필터(3)가 직렬로 배열되어 수용된 구조이다. DPF(1)는 지지체로서의 플랜지측 브래킷 레그(bracket leg)(61)와 케이싱측 브래킷 레그(62)를 통하여 플라이휠 하우징(78)에 장착되어 있다. 이 경우, 플랜지측 브래킷 레그(61)의 일단측은 DPF 케이싱(60)의 외주측에 후술하는 플랜지(26)를 통하여 착탈 가능하게 볼트 체결되어 있다. 케이싱측 브래킷 레그(62)의 일단측은 DPF 케이싱(60)의 외주면에 일체적으로 용접 고정되어 있다.
한편, 도 1~6, 도 13에 나타내는 바와 같이, 플랜지측 브래킷 레그(61)의 타단측은 플라이휠 하우징(78)의 상면(DPF 장착부)에 2개의 후설치 볼트(88)로 착탈 가능하게 체결된다. 케이싱측 브래킷 레그(62)의 타단측은 플라이휠 하우징(78)의 상면(DPF 장착부)에 선설치 볼트(87)와 후설치 볼트(88)로 착탈 가능하게 체결된다. 케이싱측 브래킷 레그(62)의 타단측에는 선설치 볼트(87)를 끼워넣기 위한 노치 구멍(89)이 형성되어 있다.
즉, 디젤 엔진(70)에 DPF(1)를 장착할 경우, 우선 플라이휠 하우징(78)의 상면에 선설치 볼트(87)를 불완전하게 나사 결합시킨다. 그리고, 작업자가 양손으로 DPF(1)를 들어올려서 선설치 볼트(87)에 노치 구멍(89)을 통하여 케이싱측 브래킷 레그(62)를 록킹시켜 디젤 엔진(70)에 DPF(1)를 가고정한다. 그 상태에서 DPF(1)로부터 작업자가 양손을 뗄 수 있다. 그 후, 배기 매니폴드(71)에 입구 플랜지체(17)를 체결시켜 배기 매니폴드(71)에 배기가스 입구관(16)을 고착시킨다.
한편, 플랜지측 브래킷 레그(61)와 케이싱측 브래킷 레그(62)를 3개의 후설치 볼트(88)에 의해 플라이휠 하우징(78)의 상면에 체결시킨다. 또한, 선설치 볼트(87)도 완전히 체결시켜서 플라이휠 하우징(78)의 상면에 DPF(1)를 착탈 가능하게 고착시킨다. 또한, 상기와 반대의 순서로 DPF(1)를 분리할 수 있다. 그 결과, DPF(1)는 상기 각 브래킷 레그(61, 62)와 배기 매니폴드(71)에 의해 고강성 부재인 플라이휠 하우징(78)의 상부에서 디젤 엔진(70)의 후부에 안정적으로 연결 지지된다. 또한, 1명의 작업자에 의해 디젤 엔진(70)에의 DPF(1)의 착탈 작업을 실행할 수 있다.
상기 구성에 의해, 디젤 엔진(70)의 배기가스는 디젤 엔진(70)의 배기 매니폴드(71)로부터 DPF 케이싱(60) 내의 디젤 산화촉매(2)측으로 유입되고, 디젤 산화촉매(2)로부터 매연 필터(3)측으로 이동해서 정화 처리된다. 배기가스 중의 입자상 물질은 매연 필터(3)에 있어서의 각 셀 간의 다공질 형상의 분리벽을 통과할 수 없다. 즉, 배기가스 중의 입자상 물질은 매연 필터(3)에서 포집된다. 그 후, 디젤 산화촉매(2) 및 매연 필터(3)를 통과한 배기가스가 테일 파이프(107)로 방출된다.
배기가스가 디젤 산화촉매(2) 및 매연 필터(3)를 통과할 때에 배기가스의 온도가 재생 가능 온도(예를 들면 약 300℃)를 초과함으로써 디젤 산화촉매(2)의 작용에 의해 배기가스 중의 NO(일산화질소)가 불안정한 NO2(이산화질소)로 산화된다. 그리고, NO2가 NO로 되돌아갈 때에 방출하는 O(산소)에 의해 매연 필터(3)에 포집된 입자상 물질이 산화 제거된다. 또한, 매연 필터(3)에 입자상 물질이 퇴적했을 경우 재생 가능 온도 이상으로 배기가스의 온도를 유지함으로써 입자상 물질이 산화 제거되기 때문에 매연 필터(3)의 입자상 물질의 포집 능력이 회복된다[매연 필터(3)가 재생된다].
도 1 및 도 9를 참조하여 디젤 엔진(70)이 배출한 배기가스를 정화하는 배기가스 정화체(필터)의 일례인 디젤 산화촉매(2)를 장착한 구조를 설명한다. 디젤 산화촉매(2)는 내열금속 재료제이고 대략 원통형의 촉매 내측 케이스(4) 내에 설치되어 있다. 촉매 내측 케이스(4)는 내열금속 재료제이고 대략 원통형의 촉매 외측 케이스(5) 내에 설치되어 있다. 즉, 디젤 산화촉매(2)의 외측에 세라믹 파이버제이고 매트 형상인 촉매 단열재(6)를 개재하여 촉매 내측 케이스(4)를 피감시키고 있다. 디젤 산화촉매(2)와 촉매 내측 케이스(4) 사이에 촉매 단열재(6)를 압입하여 디젤 산화촉매(2)를 보호하고 있다.
또한, 촉매 내측 케이스(4)의 외측에 끝면 L자 형상의 박판제 지지체(7)를 통하여 촉매 외측 케이스(5)를 피감시키고 있다. 촉매 외측 케이스(5)는 상술한 DPF 케이싱(60)을 구성하는 요소 중 하나이다. 또한, 촉매 단열재(6)에 의해 디젤 산화촉매(2)가 보호된다. 촉매 내측 케이스(4)에 전달되는 촉매 외측 케이스(5)의 응력(기계 진동, 변형력)을 박판제 지지체(7)에서 저감시킨다.
도 1 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)의 일측 끝부에 원판 형상의 측부 덮개체(8)를 용접으로 고착하고 있다. 측부 덮개체(8)의 외면측에는 외덮개체(9)가 볼트 및 너트에 의해 체결되어 있다. 디젤 산화촉매(2)의 가스 유입측 끝면(2a)과 측부 덮개체(8)는 일정 거리(L1)[가스 유입 공간(11)]만큼 이간시킨다. 디젤 산화촉매(2)의 가스 유입측 끝면(2a)과 좌측부 덮개체(8) 사이에 배기가스 유입 공간(11)을 형성한다. 촉매 내측 케이스(4) 및 촉매 외측 케이스(5)에는 배기가스 유입 공간(11)에 임하는 배기가스 유입구(12)를 개구시킨다. 촉매 내측 케이스(4)의 개구 가장자리와 촉매 외측 케이스(5)의 개구 가장자리 사이에 폐쇄링체(15)를 협지 형상으로 고착한다. 촉매 내측 케이스(4)의 개구 가장자리와 촉매 외측 케이스(5)의 개구 가장자리 사이의 간극이 폐쇄링체(15)에 의해 폐쇄되기 때문에 촉매 내측 케이스(4)와 촉매 외측 케이스(5) 사이로 배기가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1~6, 도 9에 나타내는 바와 같이, 배기가스 유입구(12)가 형성된 촉매 외측 케이스(5)의 외측면에 배기가스 입구관(16)을 배치한다. 배기가스 입구관(16)의 한쪽의 개구 끝부에 입구 플랜지체(17)를 용접 고정한다. 디젤 엔진(70)의 배기 매니폴드(71)에 입구 플랜지체(17)를 착탈 가능하게 볼트 체결한다. 배기 매니폴드(71)에 배기가스 입구관(16)의 한쪽의 개구 끝부를 연통시킨다. 배기가스 입구관(16)의 다른쪽의 개구 끝부는 배기가스 유입구(12)를 외측으로부터 덮도록 하여 촉매 외측 케이스(5)의 외측면에 용접되어 있다. 또한, 촉매 외측 케이스(5)의 외측면과 입구 플랜지체(17)의 측가장자리 사이에 1쌍의 보강 브래킷체(18)를 용접 고정하여 배기 매니폴드(71)와 배기가스 입구관(16)의 연결 강도를 확보하고 있다.
상기 구성에 의해, 디젤 엔진(70)의 배기가스가 배기 매니폴드(71)로부터 배기가스 입구관(16)으로 들어가고, 배기가스 입구관(16)으로부터 배기가스 유입구(12)를 통하여 배기가스 유입 공간(11)으로 들어가고, 디젤 산화촉매(2)에 이 좌측의 가스 유입측 끝면(2a)으로부터 공급된다. 디젤 산화촉매(2)의 산화 작용에 의해 이산화질소(NO2)가 생성된다.
도 1 및 도 9를 참조하여 디젤 엔진(70)이 배출한 배기가스를 정화하는 배기가스 정화체(필터)의 일례인 매연 필터(3)를 장착하는 구조를 설명한다. 매연 필터(3)는 내열금속 재료제로이고 대략 원통형인 필터 내측 케이스(20) 내에 설치한다. 필터 내측 케이스(20)는 내열금속 재료제이고 대략 원통형인 필터 외측 케이스(21) 내에 설치한다. 즉, 매연 필터(3)의 외측에 세라믹 파이버제이고 매트 형상인 필터 단열재(22)를 개재하여 필터 내측 케이스(20)를 피감시키고 있다. 필터 외측 케이스(21)는 촉매 외측 케이스(5)와 함께 상술한 DPF 케이싱(60)을 구성하는 요소 중 하나이다. 또한, 매연 필터(3)와 필터 내측 케이스(20) 사이에 필터 단열재(22)를 압입하여 매연 필터(3)를 보호하고 있다.
도 1 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 능선이 직선의 원통 형상으로 형성된 촉매 내측 케이스(4)는 디젤 산화촉매(2)를 수용하는 상류측 통부(4a)와, 후술하는 필터 내측 케이스(20)가 삽입되는 하류측 통부(4b)에 의해 구성되어 있다. 또한, 상류측 통부(4a)와 하류측 통부(4b)는 대략 동일 지름의 원통이다. 또한, 촉매 내측 케이스(4)의 외주에 용접 고정하는 박판 형상 링형의 촉매측 접합 플랜지(25)와, 필터 내측 케이스(20)의 외주에 용접 고정하는 박판 형상 링형의 필터측 접합 플랜지(26)를 구비한다. 촉매측 접합 플랜지(25)와, 필터측 접합 플랜지(26)는 단면 끝면이 L형상인 도넛형으로 형성되어 있다.
촉매 내측 케이스(4)의 하류측 통부(4b)의 끝부에 촉매측 접합 플랜지(25)의 L형 단면 끝면의 내주측을 용접 고정한다. 촉매 외측 케이스(5)의 외주측(방사 방향)을 향해서 촉매측 접합 플랜지(25)의 L형 단면 끝면의 외주측을 돌출시킨다. 촉매측 접합 플랜지(25)의 L형 단면 끝면의 절곡 각부(角部)에 단부(25a)를 형성한다. 촉매 외측 케이스(5)의 하류측 끝부가 단부(25a)에 용접 고정되어 있다.
한편, 필터 내측 케이스(20)의 외주 중 배기가스 이동 방향의 중도부에 필터측 접합 플랜지(26)의 L형 단면 끝면의 내주측을 용접 고정한다. 필터 외측 케이스(21)의 외주측(방사 방향)을 향해서 필터측 접합 플랜지(26)의 L형 단면 끝면의 외주측을 돌출시킨다. 필터측 접합 플랜지(26)의 L형 단면 끝면의 절곡 각부에 단부(26a)를 형성한다. 필터 외측 케이스(21)의 상류측 끝부가 단부(26a)에 용접 고정되어 있다. 또한, 필터 내측 케이스(20)는 능선이 직선의 원통 형상으로 형성되어 있다. 필터 내측 케이스(20)의 배기가스 상류측 끝부와 하류측 끝부는 대략 동일 지름의 원통이다.
또한, 디젤 산화촉매(2)의 외경과 매연 필터(3)의 외경을 같게 형성한다. 필터 단열재(22)의 두께에 비하여 촉매 단열재(6)의 두께를 두껍게 형성하고 있다. 한편, 촉매 내측 케이스(4)와 필터 내측 케이스(20)는 동일 판두께의 재료로 형성한다. 촉매 내측 케이스(4)의 하류측 통부(4b)의 내경에 비하여 필터 내측 케이스(20)의 외경을 작게 형성한다. 촉매 내측 케이스(4)의 내주면과 필터 내측 케이스(20)의 외주면 사이에 하류측 간극(23)을 형성한다. 하류측 간극(23)은 상기 각 케이스(4, 20)의 판두께(예를 들면 1,5밀리미터)보다 큰 치수(예를 들면 2밀리미터)로 형성한다. 예를 들면, 상기 각 케이스(4, 20)가 녹슬거나, 열변형되어도 촉매 내측 케이스(4)의 하류측 통부(4b)에 필터 내측 케이스(20)의 배기가스 상류측끝부를 간단하게 출입할 수 있다.
도 1~도 5, 도 9, 도 12에 나타내는 바와 같이, 개스킷(24)을 통하여 촉매측 접합 플랜지(25)와 필터측 접합 플랜지(26)를 맞댄다. 각 외측 케이스(5, 21)의 외주측을 둘러싸는 1쌍의 후판 형상의 중앙 협지 플랜지(51, 52)로 각 접합 플랜지(25, 26)를 배기가스 이동 방향의 양측으로부터 끼운다. 볼트(27) 및 너트(28)로 각 중앙 협지 플랜지(51, 52)를 체결하여 각 접합 플랜지(25, 26)를 협지함으로써 촉매 외측 케이스(5)와 필터 외측 케이스(21)가 착탈 가능하게 연결된다.
도 1, 도 12에 나타내는 바와 같이, 각 중앙 협지 플랜지(51, 52) 및 각 접 합 플랜지(25, 26)를 통하여 촉매 외측 케이스(5)의 하류측 끝부에 필터 외측 케이스(21)의 상류측 끝부를 연결한 상태에서는 디젤 산화촉매(2)와 매연 필터(3) 사이에 촉매 하류측 공간(29)이 형성된다. 즉, 디젤 산화촉매(2)의 하류측 끝부와 매연 필터(3)[필터 내측 케이스(20)]의 상류측 끝부가 센서 장착용 간격(L2)만큼 떨어져서 대치한다.
도 1 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4)에 있어서의 상류측 통부(4a)의 배기가스 이동 방향의 원통 길이(L3)보다 촉매 외측 케이스(5)의 배기가스 이동 방향의 원통 길이(L4)를 길게 형성한다. 필터 내측 케이스(20)의 배기가스 이동 방향의 원통 길이(L5)보다 필터 외측 케이스(21)의 배기가스 이동 방향의 원통 길이(L6)가 짧게 형성되어 있다. 촉매 하류측 공간(29)의 센서 장착용 간격(L2)과, 촉매 내측 케이스(4)의 상류측 통부(4a)의 원통 길이(L3)와, 필터 내측 케이스(20)의 원통 길이(L5)를 가산한 길이(L2+L3+L5)가 촉매 외측 케이스(5)의 원통 길이(L4)와, 필터 외측 케이스(21)의 원통 길이(L6)를 가산한 길이(L4+L6)에 거의 같아지도록 구성되어 있다.
또한, 필터 내측 케이스(20)의 상류측 끝부는 필터 외측 케이스(21)의 상류측 끝부로부터 각 케이스(20, 21)의 길이의 차(L7≒L5-L6)만큼 돌출되어 있다. 그 때문에, 촉매 외측 케이스(5)에 필터 외측 케이스(21)를 연결한 상태에서는 필터 외측 케이스(21)로부터 돌출된 필터 내측 케이스(20)의 상류측 치수(L7)만큼 촉매 외측 케이스(5)의 하류측[촉매 내측 케이스(4)의 하류측 통부(4b)]에 필터 내측 케이스(20)의 상류측 끝부가 삽입된다. 즉, 하류측 통부(4b)[촉매 하류측 공간(29)] 내에 필터 내측 케이스(20)의 상류측이 빼낼 수 있게 삽입된다.
상기 구성에 의해, 디젤 산화촉매(2)의 산화 작용에 의해 생성된 이산화질소(NO2)가 매연 필터(3) 내에 일측 끝면(도입측 끝면)(3a)으로부터 공급된다. 디젤 엔진(70)의 배기가스 중에 포함된 입자상 물질(PM)은 매연 필터(3)에서 포집되어서 이산화질소(NO2)에 의해 연속적으로 산화 제거된다. 디젤 엔진(70)의 배기가스 중의 입상 물질(PM)의 제거에 추가하여 디젤 엔진(70)의 배기가스 중의 일산화탄소(CO)나 탄화수소(HC)의 함유량이 저감된다.
도 1, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기가스음을 감쇠시키는 소음기(30)는 내열금속 재료제이고 대략 원통형인 소음 내측 케이스(31)와, 내열금속 재료제이고 대략 원통형인 소음 외측 케이스(32)와, 소음 외측 케이스(32)의 하류측 측단부에 용접에 의해 고착된 원판 형상의 측부 덮개체(33)를 갖는다. 소음 외측 케이스(32) 내에 소음 내측 케이스(31)를 설치한다. 소음 외측 케이스(32)는 촉매 외측 케이스(5) 및 필터 외측 케이스(21)와 함께 상술한 DPF 케이싱(60)을 구성한다. 또한, 원통형의 소음 외측 케이스(32)의 직경은 원통형의 촉매 외측 케이스(5)의 직경 또는 원통형의 필터 외측 케이스(21)의 직경과 대략 동일 치수이다.
소음 내측 케이스(31)의 배기가스 이동 방향의 양측 끝부에는 원반 형상의 내덮개체(36, 37)가 각각 용접에 의해 고착되어 있다. 각 내덮개체(36, 37) 사이에는 1쌍의 배기가스 도입관(38)이 설치되어 있다. 각 배기가스 도입관(38)의 상류측 끝부는 상류 내덮개체(36)를 관통하고 있다. 각 배기가스 도입관(38)의 하류측 끝부는 하류 내덮개체(37)에 의해 폐쇄되어 있다. 각 배기가스 도입관(38)의 중간부에는 복수의 연통 구멍(39)이 형성되어 있다. 각 배기가스 도입관(38) 내에 연통 구멍(39)을 통하여 팽창실(45)을 연통시키고 있다. 팽창실(45)은 소음 내측 케이스(31)의 내부[각 내덮개체(36, 37) 사이]에 형성되어 있다.
소음 내측 케이스(31) 및 소음 외측 케이스(32)에는 각 배기가스 도입관(38) 사이에 배치한 배기가스 출구관(34)을 관통시키고 있다. 배기가스 출구관(34)의 일단측이 출구 덮개체(35)로 폐쇄되어 있다. 소음 내측 케이스(31)의 내부에 있어서의 배기가스 출구관(34)의 전체에 다수의 배기 구멍(46)이 개설되어 있다. 각 배기가스 도입관(38)이 복수의 연통 구멍(39), 팽창실(45) 및 다수의 배기 구멍(46)을 통하여 배기가스 출구관(34)에 연통되어 있다. 배기가스 출구관(34)의 타단측에 테일 파이프(48)를 접속시킨다. 상기 구성에 의해, 소음 내측 케이스(31)의 양 배기가스 도입관(38) 내로 들어간 배기가스는 복수의 연통 구멍(39), 팽창실(45) 및 다수의 배기 구멍(46)을 통하여 배기가스 출구관(34)을 통과하고, 테일 파이프(48)를 통하여 소음기(30) 외부로 배출된다.
도 1 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 필터 내측 케이스(20)의 하류측 끝부에 박판 형상 링형의 필터 출구측 접합 플랜지(40)의 내경측이 용접 고정되어 있다. 필터 외측 케이스(21)의 외주측(반경 외측, 방사 방향)을 향해서 필터 출구측 접합 플랜지(40)의 외경측을 돌출시킨다. 필터 출구측 접합 플랜지(40)의 외주측(끝면 L형의 각우부)에 필터 외측 케이스(21)의 하류측 끝부가 용접 고정되어 있다. 소음 내측 케이스(31)의 상류측 끝부에 소음 외측 케이스(32)의 외주측(반경 외측)으로 튀어나온 박판 형상의 소음측 접합 플랜지(41)가 용접 고정되어 있다. 또한, 소음측 접합 플랜지(41)의 배기가스 상류측에 소음 내측 케이스(31)의 상류측을 소정 원통 치수(L10)만큼 돌출시킨다. 소음측 접합 플랜지(41)의 하류측에서 소음 내측 케이스(31)의 외주면에 소음 외측 케이스(32)의 상류측 끝부가 용접 고정되어 있다.
도 1 및 도 7~도 10에 나타내는 바와 같이, 개스킷(24)을 통하여 필터 출구측 접합 플랜지(40)와 소음측 접합 플랜지(41)를 맞대고, 각 외측 케이스(21, 32)의 외주측을 둘러싸는 1쌍의 후판 형상의 출구 협지 플랜지(53, 54)로 각 접합 플랜지(40, 41)를 배기가스 이동 방향의 양측으로부터 협지시킨다. 볼트(42) 및 너트(43)로 각 접합 플랜지(40, 41)에 각 출구 협지 플랜지(53, 54)를 체결함으로써 필터 외측 케이스(21)와 소음 외측 케이스(32)가 착탈 가능하게 연결된다.
도 1 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 소음 내측 케이스(31)의 배기가스 이동 방향의 원통 길이(L8)보다 소음 외측 케이스(32)의 배기가스 이동 방향의 원통 길이(L9)가 짧게 형성되어 있다. 소음 내측 케이스(31)의 상류측 끝부는 소음 외측 케이스(32)의 상류측 끝부[접합 플랜지(41)]부터 각 케이스(31, 32)의 길이의 차(L10≒L8-L9)만큼 돌출되어 있다. 즉, 필터 외측 케이스(21)에 소음 외측 케이스(32)를 연결한 상태에서는 소음 내측 케이스(31)의 상류측 끝부가 돌출된 치수(L10)만큼 필터 외측 케이스(21)의 하류측 끝부[필터 출구측 접합 플랜지(40)] 내에 형성된 필터 하류측 공간(49)에 소음 내측 케이스(31)의 상류측 끝부가 삽입된다.
도 1 및 도 7~도 10에 나타내는 바와 같이, 후판 형상의 중앙 협지 플랜지[51(52)]는 촉매 외측 케이스(5)[필터 외측 케이스(21)]의 둘레 방향으로 복수(실시형태에서는 2개)로 분할된 반원호체[51a, 51b(52a, 52b)]로 구성되어 있다. 실시형태의 각 반원호체[51a, 51b(52a, 52b)]는 원호상(거의 반원상의 말굽형)으로 형성되어 있다. 촉매 외측 케이스(5)에 필터 외측 케이스(21)를 연결한 상태에서는 각 반원호체[51a, 51b(52a, 52b)]의 각 끝부가 접촉한다. 즉, 각 반원호체[51a, 51b(52a, 52b)]에 의해 촉매 외측 케이스(5)[필터 외측 케이스(21)]의 외주측이 환상으로 둘러싸여지도록 구성하고 있다.
중앙 협지 플랜지[51(52)]에는 둘레 방향을 따른 등간격으로 관통 구멍이 형성된 볼트 체결부(55)가 복수 형성되어 있다. 실시형태에서는 1조의 중앙 협지 플랜지(51)에 형성된 8개소의 볼트 체결부(55)를 구비하고 있다. 각 반원호체[51a, 51b(52a, 52b)] 단위로 보면 원주 방향을 따른 등간격으로 4개소씩 볼트 체결부(55)가 형성되어 있다. 한편, 촉매측 접합 플랜지(25) 및 필터측 접합 플랜지(26)에는 중앙 협지 플랜지[51(52)]의 각 볼트 체결부(55)에 대응하는 볼트 구멍(56)이 관통 형성되어 있다.
촉매 외측 케이스(5)와 필터 외측 케이스(21)를 연결할 때에는 촉매 외측 케이스(5)의 외주측을 촉매측의 양 반원호체(51a, 51b)로 둘러쌈과 아울러 필터 외측 케이스(21)의 외주측을 필터측의 양 반원호체(52a, 52b)로 둘러싸고, 개스킷(24)을 협지한 촉매측 접합 플랜지(25)와 필터측 접합 플랜지(26)를 이들 반원호체군[중앙 협지 플랜지(51, 52)]에 의해 배기가스 이동 방향의 양측으로부터 협지한다.
상기 상태에서 양측의 중앙 협지 플랜지(51, 52)의 볼트 체결부(55)와, 양 접합 플랜지(25, 26)의 볼트 구멍(56)에 볼트(27)를 삽입해서 너트(28)로 조인다. 그 결과, 양 접합 플랜지(25, 26)가 양 중앙 협지 플랜지(51, 52)에 의해 끼워져 고정되고, 촉매 외측 케이스(5)와 필터 외측 케이스(21)의 연결이 완료된다. 여기에서, 촉매측의 반원호체(51a, 51b)와, 필터측의 반원호체(52a, 52b)의 끝부끼리가 맞대어진 부분은 서로 72° 위상을 어긋나게 해서 위치시키도록 구성되어 있다.
도 1 및 도 7~도 10에 나타내는 바와 같이, 후판 형상의 출구 협지 플랜지[53(54)]는 필터 외측 케이스(21)[소음 외측 케이스(32)]의 둘레 방향으로 복수(실시형태에서는 2개)로 분할된 반원호체[53a, 53b(54a, 54b)]로 구성되어 있다. 실시형태의 각 반원호체[53a, 53b(54a, 54b)]는 중앙 협지 플랜지[51(52)]의 반원호체[51a, 51b(52a, 52b)]와 기본적으로 같은 형태인 것이다. 출구 협지 플랜지[53(54)]에도 둘레 방향을 따른 등간격으로 관통 구멍이 형성된 볼트 체결부(57)가 복수 형성되어 있다. 한편, 필터 출구측 접합 플랜지(40) 및 소음측 접합 플랜지(41)에는 출구 협지 플랜지[53(54)]의 각 볼트 체결부(57)에 대응하는 볼트 구멍(58)이 관통 형성되어 있다.
필터 외측 케이스(21)와 소음 외측 케이스(32)를 연결할 때에는 필터 외측 케이스(21)의 외주측을 필터 출구측의 양 반원호체(53a, 53b)로 둘러쌈과 아울러 소음 외측 케이스(32)의 외주측을 소음측의 양 반원호체(54a, 54b)로 둘러싸고, 개스킷(24)을 협지한 필터 출구측 접합 플랜지(40)와 소음측 접합 플랜지(41)를 이들 반원호체군[출구 협지 플랜지(53, 54)]로 배기가스 이동 방향의 양측으로부터 협지한다.
상기 상태에서 양측의 출구 협지 플랜지(53, 54)의 볼트 체결부(57)와, 양 접합 플랜지(40, 41)의 볼트 구멍(58)에 볼트(42)를 삽입해서 너트(43)로 조인다. 그 결과, 양 접합 플랜지(40, 41)가 양 출구 협지 플랜지(53, 54)로 끼워져 고정되고, 필터 외측 케이스(21)과 소음 외측 케이스(32)의 연결이 완료된다. 여기에서, 필터 출구측의 반원호체(53a, 53b)와, 소음측의 반원호체(54a, 54b)의 끝부끼리의 맞대어진 부분은 서로 72° 위상을 어긋나게 해서 위치시키도록 구성되어 있다.
도 1 및 도 7~도 10에 나타내는 바와 같이, 협지 플랜지(51~54) 중 적어도 1개에 DPF 케이싱(60)[외측 케이스(5, 21, 32)]를 디젤 엔진(70)에 지지시키는 지지체로서의 좌브래킷 레그(61)가 장착되어 있다. 실시형태에서는 필터 출구측의 출구 협지 플랜지(53) 중 한쪽의 반원호체(53a)에 관통 구멍이 형성된 지지체 체결부(59)가 이웃하는 볼트 체결부(57) 사이에 위치하도록 2개소에 일체 형성되어 있다. 한편, 좌브래킷 레그(61)에는 상술한 지지체 체결부(59)에 대응하는 장착 보스부(86)가 일체 형성되어 있다.
상기 구성에 의해, 필터 출구측에 있는 한쪽의 반원호체(53a)의 지지체 체결부(59)에 좌브래킷 레그(61)의 장착 보스부(86)를 볼트 체결함으로써 필터 출구측의 출구 협지 플랜지(53)에 좌브래킷 레그(61)가 착탈 가능하게 고정된다. 우브래킷 레그(62)의 일단측은 DPF 케이싱(60)[촉매 외측 케이스(5)]의 외주측에 용접 고정되고, 좌우 양 브래킷 레그(61, 62)의 타단측은 플라이휠 하우징(78)의 상면에 형성된 DPF 장착부(80)에 볼트 체결되는 것은 앞의 설명과 같다. 그 결과, DPF(1)는 좌우 양 브래킷 레그(61, 62)와 터빈 케이스(101)의 배기가스 배출관(103)에 의해 고강성 부재인 플라이휠 하우징(78)의 상부에 안정적으로 연결 지지된다.
도 1 및 도 7~도 10에 나타내는 바와 같이, 엔진(70)이 배출한 배기가스를 정화하는 가스 정화체[디젤 산화촉매(2), 매연 필터(3)]와, 디젤 산화촉매(2), 매연 필터(3)를 내장한 각 내측 케이스(4, 20, 31)와, 각 내측 케이스(4, 20, 31)를 내장한 각 외측 케이스(5, 21, 32)를 갖고 있다. 또한, 상기 각 내측 케이스(4, 20, 31)는 각 외측 케이스(5, 21, 32)의 외주측으로 튀어나온 접합 플랜지(25, 26, 40, 41)를 통하여 각 외측 케이스(5, 21, 32)에 연결시킨다. 가스 정화체[디젤 산화촉매(2), 매연 필터(3)], 각 내측 케이스(4, 20, 31) 및 각 외측 케이스(5, 21, 32)의 조합을 복수조 구비하고, 각 접합 플랜지[25, 26(40, 41)]를 1쌍의 협지 플랜지[51, 52(53, 54)]로 협지 고정함으로써 복수의 외측 케이스(5, 21, 32)를 연결한다.
따라서, 이웃하는 접합 플랜지[25, 26(40, 41)]를 각 협지 플랜지[51, 52(53, 54)]에 의해 양측으로부터 끼워서 압접(밀착)시킬 수 있다. 또한, 협지 플랜지(51~54)를 외측 케이스(5, 21, 32)에 용접하는 일없이 별체로 구성하므로 협지 플랜지(51~54)와 외측 케이스(5, 21, 32)의 관계에 있어서 용접에 기인한 응력 집중이나 변형의 문제가 발생할 우려는 없다. 이 때문에, 각 접합 플랜지[25, 26(40, 41)]의 전체에 대략 균일한 압접력을 부여할 수 있음과 아울러 협지 플랜지(51~54)의 밀봉면(협지면)의 면압을 높은 상태로 유지할 수 있다. 그 결과, 각 접합 플랜지[25, 26(40, 41)] 사이로부터의 배기가스 누설을 확실하게 방지할 수 있다.
도 1 및 도 7~도 10에 나타내는 바와 같이, 각 협지 플랜지(51~54)는 외측 케이스(5, 21, 32)의 둘레 방향으로 복수로 분할된 말굽형의 반원호체[51a, 51b(52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)]로 이루어지고, 복수의 반원호체[51a, 51b(52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)]에 의해 외측 케이스(5, 21, 32)의 외주측을 둘러싸도록 구성하고 있다. 따라서, 복수의 반원호체[51a, 51b(52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)]로 구성된 협지 플랜지(51~54)이면서 일체물과 마찬가지의 장착 상태가 된다. 이 때문에, 링 형상인 것에 비하여 협지 플랜지(51~54)의 장착이 용이하여 장착 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 가공 비용이나 장착 비용을 억제하면서 밀봉성이 높은 DPF(1)를 구성할 수 있다.
이어서, 도 11을 참조하면서 각 접합 플랜지(25, 26, 40)의 상세 구조에 대하여 설명한다. 각 접합 플랜지(25, 26, 40)는 모두 기본적으로 같은 구조이기 때문에, 촉매 내측 케이스(4)와 촉매 외측 케이스(5)에 용접 고정되는 촉매측 접합 플랜지(25)를 대표 예로서 설명한다. 도 11은 실시형태에 있어서의 촉매측 접합 플랜지(25)의 확대 측면 단면도를 나타내고 있다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 촉매측 접합 플랜지(25)는 이 단면 끝면이 L형의 중간에 계단 형상으로 절곡된 단부(25a)를 갖는다. 단부(25a)에 촉매 외측 케이스(5)의 하류측 끝부를 피감시켜 촉매 외측 케이스(5)의 하류측 끝부에 단부(25a)를 용접 고정시킨다.
한편, 촉매 내측 케이스(4)[촉매 외측 케이스(5)]의 연장 방향(배기가스 이동 방향)으로 촉매측 접합 플랜지(25)의 L형의 내경측 끝부(25b)가 연장된다. 촉매 내측 케이스(4)의 하류측 끝부에 내경측 끝부(25b)를 피감시키고, 촉매 내측 케이스(4)에 내경측 끝부(25b)를 용접 고정시킨다. 한편, 촉매 외측 케이스(5)의 외주로부터 방사 방향(연직 방향)을 향해서 촉매측 접합 플랜지(25)의 L형의 외경측 끝부(25c)를 연장시킨다. 촉매측 접합 플랜지(25)의 단면 끝면 L형상과 단부(25a)의 형성에 의해 촉매측 접합 플랜지(25)의 높은 강성이 확보되어 있다.
또한, 협지 플랜지(51, 52)와 접합 플랜지(25, 26)에 각각의 볼트 구멍(56)을 통하여 볼트(27)를 관통시키고, 너트(28)를 나사 결합시켜서 협지 플랜지(51, 52)와 접합 플랜지(25, 26)를 체결시키는 것으로, 촉매측 접합 플랜지(25)의 외경측 끝부(25c)가 협지 플랜지(51, 52)에 의해 협지되는 것은 상술과 같다.
이어서, 도 1, 도 12에 나타내는 바와 같이, DPF(1)에 부설하는 상류측 가스 온도센서(109)[하류측 가스 온도센서(112)]에 대하여 설명한다. 촉매 내측 케이스(4)의 상류측 통부(4a)와 하류측 통부(4b) 사이에서 촉매 내측 케이스(4)의 외주면에 원통 형상의 센서 보스체(110)의 일단측을 용접 고정한다. 촉매 외측 케이스(5)의 센서 장착 개구(5a)로부터 상기 케이스(5)의 외측을 향해서 방사 방향으로 센서 보스체(110)의 타단측을 연장시킨다. 센서 보스체(110)의 타단측에 센서 장착 볼트(111)를 나사 결합시킨다. 센서 장착 볼트(111)에 예를 들면 서미스트형 상류측 가스 온도센서(109)를 관통시켜 센서 보스체(110)에 센서 장착 볼트(111)를 통하여 상류측 가스 온도센서(109)를 지지시킨다. 촉매 하류측 공간(29) 내에 상류측 가스 온도센서(109)의 검출 부분을 삽입시키고 있다.
상기 구성에 의해, 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b)으로부터 배기가스가 배출되었을 때에 그 배기가스 온도가 상류측 가스 온도센서(109)에서 검출된다. 또한, 상기와 마찬가지로 도 1에 나타내는 바와 같이 센서 보스체(110)에 센서 장착 볼트(111)를 통해서 예를 들면 서미스트형의 하류측 가스 온도센서(112)를 장착하여 매연 필터(3)의 타측 끝면(배출측 끝면)(3b)의 배기가스 온도를 하류측 가스 온도센서(112)에서 검출시킨다.
이어서, 도 10, 도 13~도 20을 참조하여 DPF(1)에 부설하는 차압 센서(63)의 장착 구조에 대하여 설명한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 배기가스 압력센서로서 차압 센서(63)가 설치되어 있다. 차압 센서(63)는 DPF(1) 내에 있어서의 매연 필터(3)를 사이에 두고 상류측 및 하류측 간의 배기가스의 압력차를 검출하기 위한 것이다. 상기 압력차에 의거하여 매연 필터(3)의 입자상 물질의 퇴적량이 환산되어 DPF(1) 내의 막힘 상태를 파악할 수 있도록 구성하고 있다. 즉, 차압 센서(63)에서 검출된 배기가스의 압력차에 의거하여 예를 들면 도시 생략한 액셀 제어 수단 또는 흡기 스로틀 제어 수단 등을 작동시킴으로써 매연 필터(3)의 재생 제어를 자동적으로 실행할 수 있도록 구성되어 있다.
도 13~도 19에 나타내는 바와 같이, 소음측의 입구 협지 플랜지(54)에 센서 브래킷(66)을 볼트 체결하고, DPF 케이싱(60)의 상면측에 센서 브래킷(66)을 배치시킨다. 차압 센서(63)의 검출 본체(67)가 센서 브래킷(66)에 장착된다. 차압 센서(63)의 검출 본체(67)에는 상류측 센서 배관(68)과 하류측 센서 배관(69)을 통하여 상류측 관이음체(64)와 하류측 관이음체(65)가 각각 접속된다. DPF 케이싱(60)에는 상기 센서 보스체(110)와 마찬가지로 센서 보스체(113)가 배치된다. 관이음 볼트(114)에 의해 센서 보스체(113)에 상류측 관이음체(64)[하류측 관이음체(65)]가 체결된다.
도 10, 도 13~도 19에 나타내는 바와 같이, 소음측의 입구 협지 플랜지(54)의 일부에 센서 지지부(44)를 일체 형성하고, 센서 지지부(44)에 센서 브래킷(66)을 볼트(47)로 체결하고 있다. 필터 출구측의 출구 협지 플랜지(53)(배기가스 압력센서 장착용 플랜지체)에 볼트(42) 및 너트(43)를 통하여 소음측의 입구 협지 플랜지(54)(배기가스 정화 케이스 장착용 플랜지체)가 착탈 가능하게 체결되어 있다. 즉, 배기가스 압력센서 장착용 센서 브래킷(66)을 센서 지지부(44)에 착탈 가능하게 설치하여 필터 외측 케이스(배기가스 정화 케이스)(21)의 외측면에 차압 센서(배기가스 압력센서)(63)를 배치하고 있다.
도 13, 도 15, 도 19에 나타내는 바와 같이, 배기가스 정화 케이스로서의 촉매 내측 케이스(4)[필터 내측 케이스(20)]에 센서 배관체로서의 센서 보스체(113)를 설치한다. 상기 센서 보스체(113)에 관이음 볼트(114)를 통하여 센서 배관 접속용 상류측 관이음체(64)[하류측 관이음체(65)]를 체결하고, 배기가스 정화 케이스로서의 촉매 외측 케이스(5)[필터 외측 케이스(21)]의 외주 형상을 따르게 해서 센서 보스체(113)로부터 배기가스 압력센서로서의 차압 센서(67)를 향해서 강관제의 상류측 센서 배관(68)[하류측 센서 배관(69)]을 연장시키고 있다. 상류측 센서 배관(68)[하류측 센서 배관(69)]에 강성 수지제의 상류측 가동관(137)[하류측 가동관(138)]을 통하여 차압 센서(67)가 접속되어 있다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b) 근방의 촉매 내측 케이스(4)의 외주면에 센서 보스체(113)를 고착하고 있다. 촉매 내측 케이스(4)의 외주면에 원통 형상의 센서 보스체(113)의 일단측을 용접 고정한다. 관이음 볼트(114)에 의해 센서 보스체(113)에 상류측 관이음체(64)가 체결되어 있다. 상류측 관이음체(64)에는 상류측 센서 배관(68)을 통하여 차압 센서(63)의 검출 본체(67)가 접속되어 있다.
또한, 촉매 내측 케이스(4)에는 촉매 하류측 공간(29)에 센서 보스체(113)의 중공부를 연통시키는 센서 개구(4c)가 형성되어 있다. 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b)으로부터 촉매 하류측 공간(29)으로 배기가스가 배출됨으로써 촉매 하류측 공간(29) 내의 배기가스의 일부가 센서 개구(4c), 센서 보스체(113)의 중공부, 상류측 관이음체(64)의 중공부, 상류측 센서 배관(68)을 거쳐 검출 본체(67)측으로 이동하도록 구성하고 있다.
도 1, 도 10, 도 13~도 20에 나타내는 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기가스를 정화하는 가스 정화체로서의 디젤 산화촉매(2) 또는 매연 필터(3)와, 상기 가스 정화체를 내설시키는 배기가스 정화 케이스로서의 촉매 내측 케이스(4), 촉매 외측 케이스(5), 필터 내측 케이스(20), 필터 외측 케이스(21)와, 디젤 산화촉매(2) 또는 매연 필터(3)의 배기가스 압력을 검출하는 배기가스 압력센서로서의 차압 센서(63)를 구비한다. 또한, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 외측면에 차압 센서(63)를 배치하고 있다. 따라서, 복수 사양의 디젤 엔진(70)이나 기체마다 차압 센서(63)의 초기 설정(조정) 상황의 적부를 평가할 필요가 없다. 디젤 엔진(70)에 DPF(1)를 장착하는 설계나 시험 등의 평가 공수를 삭감할 수 있다. DPF(1)에 차압 센서(63)를 설치함으로써 복수 사양의 디젤 엔진(70)에 대하여 DPF(1)를 각각 평가할 필요가 없기 때문에, DPF(1) 관련 구성 부품의 표준화, DPF(1) 관련 구성 부품 점수의 삭감 등에 의해 제조 비용을 저감할 수 있다. 복수 사양의 디젤 엔진(70)이나 기체마다 차압 센서(63)의 평가가 불필요해져 개발 비용을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 차압 센서(63)의 검지 정밀도 등을 향상시킬 수 있다.
도 10, 도 13~도 19에 나타내는 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 플랜지체로서의 입구 협지 플랜지(54)의 일부에 센서 지지부(44)를 일체 형성하고, 차압 센서(63) 장착용 센서 브래킷(66)을 센서 지지부(44)에 착탈 가능하게 설치하고 있다. 따라서, 고강성의 입구 협지 플랜지(54)로 차압 센서(63)를 지지할 수 있어 차압 센서(63)의 진동을 저감할 수 있다. 차압 센서(63)의 탈락을 방지할 수 있다. DPF(1)를 구성하는 촉매 내측 케이스(4) 또는 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 내측 케이스(20) 또는 필터 외측 케이스(21)의 강도, 또는 차압 센서(63)의 지지 강도를 간단하게 확보할 수 있다.
도 1, 도 13~도 18에 나타내는 바와 같이, 차압 센서(63) 장착용 입구 협지 플랜지(54)에 필터 외측 케이스(21) 장착용 플랜지체로서의 출구 협지 플랜지(53)를 착탈 가능하게 체결하고 있다. 따라서, 고강성의 입구 협지 플랜지(54)로 차압 센서(63)를 지지할 수 있어 차압 센서(63)의 진동을 저감할 수 있다. 차압 센서(63)의 탈락을 방지할 수 있다. 상기 배기가스 정화 케이스의 지지 강도, 또는 차압 센서(63)의 지지 강도를 간단하게 확보할 수 있다. 디젤 엔진(70)이나 기체 등에 차압 센서(63) 장착용 입구 협지 플랜지(54)와, 필터 외측 케이스(21) 장착용 출구 협지 플랜지(53)를 통하여 DPF(1)와 차압 센서(63)를 고강성으로 장착할 수 있다.
도 10, 도 13~도 20에 나타내는 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)에 센서 배관체로서의 센서 보스체(113)를 설치하고, 상기 센서 보스체(113)에 관이음 볼트(114)를 통해서 센서 배관(68, 69) 접속용 관이음체(64, 65)를 체결하고, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 외주 형상을 따르게 해서 센서 보스체(113)로부터 차압 센서(63)를 향해서 DPF(1)와 차압 센서(63)에 접속시키는 센서 배관(68, 69)을 연장시키고 있다. 따라서, 센서 배관(68, 69)을 DPF(1)의 외주에 컴팩트하게 배치할 수 있다. 또한, 관이음체(64, 65)로부터 차압 센서(63)를 향해서 센서 배관(68, 69)을 임의의 방향으로 연장할 수 있다. 디젤 엔진(70) 등에의 DPF(1)(배기가스 정화 케이스)의 장착 작업성을 향상시킬 수 있다. DPF(1)로부터 디젤 엔진(70)이나 기체측으로 센서 배관(68, 69)을 연장시키는 종래 구조에 비하여 디젤 엔진(70)이나 DPF(1)의 장착 작업이나 메인터넌스 작업시에 작업자 또는 공구 등이 센서 배관(68, 69)등에 접촉하기 어려워 센서 배관(68, 69) 등을 간단하게 보호할 수 있다. DPF(1)의 운반 등의 취급 작업성 등도 향상시킬 수 있다.
이어서, 도 21을 참조하여 본원 발명에 의한 DPF(1)(배기가스 정화 장치)의 제 2 실시형태를 설명한다. 도 21은 제 2 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다. 촉매 내측 케이스(4)는 디젤 산화촉매(2)를 수용하는 상류측 통부(4a)와, 필터 내측 케이스(20)가 삽입되는 하류측 통부(4b)에 의해 구성되어 있다. 하류측 통부(4b)보다 상류측 통부(4a)를 소경의 원통 형상으로 형성하고 있다. 상류측 통부(4a)와 하류측 통부(4b)는 단차부(4c)를 통하여 일체 연결되어 있다. 상류측 통부(4a)의 외주면 중 단차부(4c) 가까이에 위치한 상류측 통부(4a)의 외주면에 센서 보스체(110)를 용접 고정하고 있다. 상류측 통부(4a)를 이용하여 단차부(4c)에 가까운 상류측 통부(4a)의 고강성 위치에 센서 보스체(110)를 고착할 수 있다. 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b)에 근접시켜서 가스 온도센서(109, 112)를 지지할 수 있다. 또한, 소경의 상류측 통부(4a)와, 필터 내측 케이스(20)는 동일 지름의 원통 형상으로 형성하고 있다.
이어서, 도 22를 참조하여 본원 발명에 의한 DPF(1)(배기가스 정화 장치)의 제 3 실시형태를 설명한다. 도 22는 제 3 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다. 촉매 내측 케이스(4)는 디젤 산화촉매(2)를 수용하는 상류측 통부(4a)와, 필터 내측 케이스(20)가 삽입되는 하류측 통부(4b)에 의해 구성되어 있다. 하류측 통부(4b)보다 상류측 통부(4a)가 소경의 원통 형상으로 형성되어 있다. 상류측 통부(4a)와 하류측 통부(4b)는 단차부(4c)를 통하여 일체 연결되어 있다. 상류측 통부(4a)의 외주면 중 단차부(4c) 가까이에 위치한 상류측 통부(4a)의 외주면과, 단차부(4c)에 센서 보스체(110)가 용접 고정되어 있다. 상류측 통부(4a)와 단차부(4c)를 이용하여 촉매 내측 케이스(4)의 고강성 위치에 센서 보스체(110)를 고착할 수 있다. 가스 온도센서(109, 112)의 기계 진동을 저감할 수 있다. 또한, 소경의 상류측 통부(4a)와, 필터 내측 케이스(20)는 동일 지름의 원통 형상으로 형성되어 있다.
이어서, 도 23을 참조하여 본원 발명에 의한 DPF(1)(배기가스 정화 장치)의 제 4 실시형태를 설명한다. 도 23은 제 4 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다. 필터 내측 케이스(20)는 촉매 내측 케이스(4)가 삽입되는 상류측 통부(20a)와, 매연 필터(3)를 수용하는 하류측 통부(20b)에 의해 구성되어 있다. 필터 내측 케이스(20)보다 촉매 내측 케이스(4)를 소경의 원통 형상으로 형성하고 있다. 즉, 촉매 내측 케이스(4)와 필터 내측 케이스(20)는 능선이 직선의 원통 형상이고, 양 끝측의 직경이 동일하게 형성되어 있다. 한편, 상류측 통부(20a)에 센서 보스체(110)를 고착시켜서 촉매 하류측 공간(29)인 상류측 통부(20a) 내에 가스 온도센서(109)를 삽입시키고 있다. 또한, 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b)보다 상류측에서 접합 플랜지(25, 26)를 통하여 촉매 내측 케이스(4)의 외주면에 상류측 통부(20a)의 끝부가 착탈 가능하게 고착되어 있다. 제 4 실시형태는 제 1 실시형태와 마찬가지의 효과를 갖는다.
이어서, 도 24와 도 25를 참조하여 본원 발명에 의한 DPF(1)(배기가스 정화 장치)의 제 5 실시형태와 제 6 실시형태를 설명한다. 도 24는 제 5 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다. 도 25는 제 6 실시형태의 센서 보스체의 장착부를 나타내는 확대 단면도이다. 도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 중 한쪽의 촉매 내측 케이스(4)의 외측면에 차열 케이스(190)를 설치하고 있다. 촉매 내측 케이스(4)와 필터 내측 케이스(20)를 동일 지름의 원통 형상으로 형성하고 있다. 즉, 촉매 내측 케이스(4)와 필터 내측 케이스(20)는 능선이 직선의 원통 형상이고, 양 끝측의 직경이 동일하게 형성되어 있다. 촉매 내측 케이스(4)와 필터 내측 케이스(20)의 외주면과, 차열 케이스(190)의 내주면 사이에는 제 1 실시형태와 마찬가지의 하류측 간극(23)이 형성되어 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 차열 케이스(190)의 상류측을 하류측보다 소경의 원통 형상으로 형성하고, 촉매 내측 케이스(4)의 외주면에 차열 케이스(190)의 소경의 원통형 상류측 끝부(190a)를 접착시키고, 촉매 내측 케이스(4)에 차열 케이스(190)의 상류측을 용접 고정하고 있다. 한쪽의 촉매 내측 케이스(4)의 하류측 끝면보다 안쪽측의 외주면에 차열 케이스(190)의 일단측을 고착하고 있다. 한편, 다른쪽의 필터 내측 케이스(20)의 상류측(배기가스 도입측 끝부)을 차열 케이스(190) 내에 삽입하고 있다. 촉매 내측 케이스(4) 내의 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b)과, 필터 내측 케이스(20) 내의 매연 필터(3)의 일측 끝면(도입측 끝면)(3a) 사이에 제 1 실시형태와 마찬가지의 촉매 하류측 공간(29)이 형성되어 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 각 내측 케이스(4, 20)와 차열 케이스(190)와 촉매 외측 케이스(5)를 3층 구조로 설치하고, 촉매 외측 케이스(5)의 하류측 끝보다 차열 케이스(190)의 하류측 끝을 단척으로 형성하고, 차열 케이스의 하류측 끝보다 촉매 내측 케이스(4)의 하류측 끝을 단척으로 형성하고 있다. 즉, 한쪽의 촉매 내측 케이스(4)에 차열 케이스(190)의 일단측(상류측)을 피감시키고, 각 외측 케이스(5, 21)의 접합용 플랜지체로서의 촉매측 접합 플랜지(25)에 차열 케이스의 타단측을 용접으로 연결하고 있다. 촉매 외측 케이스(5)의 센서 장착 개구(5a)를 차열 케이스(190)로 폐쇄하고 있다. 한편, 각 외측 케이스(5, 21)의 접합용 플랜지체로서의 촉매측 접합 플랜지(25)에 다른쪽의 필터 내측 케이스(20)의 외측면으로 연장시킨 차열 케이스(190)의 타단측(하류측)을 연결하고 있다. 차열 케이스(190)의 타단측(하류측)이 연장된 다른쪽의 필터 내측 케이스(20)의 외주측과, 차열 케이스(190)의 내주측 사이에 공간인 하류측 간극(23)을 형성하고 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 촉매 내측 케이스(4)의 끝면 근방의 차열 케이스(190)의 외주면에 센서 보스체(113) 또는 센서 보스체(110)를 고착하고 있다. 촉매 내측 케이스(4)[필터 내측 케이스(20)]의 외경보다 차열 케이스(190) 중 센서 보스체(113) 또는 센서 보스체(110) 고착 부위의 내경을 크게 형성하고 있다.
도 24에 나타내는 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4)의 하류측 끝부보다 상류측에서, 촉매 내측 케이스(4)와 차열 케이스(190) 사이에 상류측 간극(23a)을 형성하고 있다. 차열 케이스(190)의 상류측 외주면에 원통 형상의 센서 보스체(113)의 일단측을 용접 고정한다. 관이음 볼트(114)에 의해 센서 보스체(113)에 상류측 관이음체(64)가 체결되어 있다. 상류측 관이음체(64)에는 상류측 센서 배관(68)을 통하여 차압 센서(63)의 검출 본체(67)가 접속되어 있다.
도 24에 나타내는 바와 같이, 상류측 간극(23a)에 센서 보스체(113)의 중공부를 연통시키는 센서 개구(190b)가 형성되어 있다. 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b)으로부터 촉매 하류측 공간(29)으로 배기가스가 배출됨으로써 촉매 하류측 공간(29) 내의 배기가스의 일부가 상류측 간극(23a), 센서 개구(190b), 센서 보스체(113)의 중공부, 상류측 관이음체(64)의 중공부, 상류측 센서 배관(68)을 거쳐 검출 본체(67)측으로 이동하도록 구성하고 있다.
상기 구성에 의해, 촉매 하류측 공간(29) 내의 배기가스가 센서 개구(190b) 방향으로 이동할 때에 배기가스에 포함되어 있는 입상 물질이 촉매 내측 케이스(4)의 하류측 끝부의 각우와 차열 케이스(190) 사이에 퇴적된다. 따라서, 촉매 하류측 공간(29)을 향해서 센서 개구가 직접 개방되는 구조에 비하여 센서 개구(190b)의 입구 가장자리에 퇴적되는 입상 물질의 양이 저감된다. 센서 개구(190b)의 배기가스 유입 압력을 소정 압력 이하로 유지할 수 있다.
특히, 센서 개구(190b)의 면적에 비하여 촉매 내측 케이스(4)와 차열 케이스(190) 간의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되는 상류측 간극(23a)의 면적을 크게 형성할 수 있으므로 촉매 내측 케이스(4)와 차열 케이스(190) 간의 상류측 간극(23a)의 일부에 입상 물질이 퇴적되어도 다른 상류측 간극(23a)으로부터 센서 개구(190b)로 배기가스가 공급된다. 즉, 촉매 내측 케이스(4)와 차열 케이스(190) 간의 전체 둘레에 걸쳐서 형성된 상류측 간극(23a)의 전역에 입상 물질이 퇴적하는데는 장시간에 걸친 디젤 엔진(70)의 연속 운전이 가능하다. 센서 개구(190b)에 퇴적한 입상 물질을 제거하기 위한 메인터넌스 작업의 간격을 길게 설정할 수 있다. 장시간에 걸쳐서 디젤 엔진(70)을 연속해서 운전할 수 있으면서 차압 센서(63)의 검출 정밀도를 장시간에 걸쳐서 유지할 수 있다.
도 25에 나타내는 바와 같이, 차열 케이스(190)의 외주면[촉매 하류측 공간(29)이 형성되는 부위]에 원통 형상의 센서 보스체(110)의 일단측을 용접 고정한다. 촉매 외측 케이스(5)의 센서 장착 개구(5a)로부터 상기 케이스(5)의 외측을 향해서 방사 방향으로 센서 보스체(110)의 타단을 연장시키고 있다. 센서 보스체(110)의 타단측에 센서 장착 볼트(111)를 나사 결합시키고 있다. 센서 장착 볼트(111)에 서미스트형의 상류측 가스 온도센서(109)를 관통시키고, 센서 보스체(110)에 센서 장착 볼트(111)를 통하여 상류측 가스 온도센서(109)를 지지시킨다. 촉매 하류측 공간(29) 내에 상류측 가스 온도센서(109)의 검출 부분을 삽입시키고 있다.
상기 구성에 의해, 예를 들면 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b)보다 상류측에 센서 보스체(110)의 일부를 위치시킬 수 있기 때문에 디젤 산화촉매(2)의 가스 유출측 끝면(2b)에 접촉할 때까지 가스 유출측 끝면(2b)에 상류측 가스 온도센서(109)를 접근시키도록 차열 케이스(190)의 외주면에 센서 보스체(110)를 배치할 수 있다. 또한, 각 외측 케이스(5, 21)의 판두께를 두껍게 함으로써 각 내측 케이스(4, 20)와 차열 케이스(190)의 판두께를 얇게 할 수 있고, 매연 필터(3)를 재생 온도 이상으로 유지할 수 있으면서 DPF(1)의 경량화를 도모할 수 있다.
도 1, 도 9, 도 12, 도 21~도 25에 나타내는 바와 같이, 디젤 엔진(70)이 배출한 배기가스를 정화하는 디젤 산화촉매(2) 또는 매연 필터(3)와, 디젤 산화촉매(2) 또는 매연 필터(3)를 내설시킨 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)와, 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)를 내설시킨 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)를 구비하고 있다. 그리고, 배기 상류측의 촉매 내측 케이스(4)의 출구 끝부(가스 유출측 끝부)와 배기 하류측의 필터 내측 케이스(20)의 입구 끝부(가스 도입측 끝부)를 이중 구조로 중합시키고, 그 이중 구조의 출구 끝부 또는 입구 끝부의 외측면에 배기가스 센서 지지용 센서 보스체(110, 113)를 배치하고, 촉매 외측 케이스(5)의 외측방으로 센서 보스체(110, 113)를 연장시키고 있다. 또한, 배기가스 센서로서 차압 센서(배기가스 압력센서)(63), 상류측 가스 온도센서(배기가스 온도센서)(109)가 설치되어 있다.
따라서, 상기 센서 보스체(110, 113)를 통하여 상류측 가스 온도센서(109)(배기가스 온도센서)나, 차압 센서(63)(배기가스 압력센서)의 배관(68) 등을 간단하게 장착할 수 있다. 또한, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 단열(보온) 작용에 의해 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 내의 배기가스 온도가 저하되는 것을 간단하게 저감할 수 있다. 필터 내측 케이스(20) 내부의 배기가스 온도를 유지함으로써 배기가스 중의 입자상 물질이 매연 필터(3)의 내부에 정체하는 것을 저감할 수 있어 매연 필터(3)를 고빈도로 재생할 필요가 없어 배기가스의 정화 성능을 향상시킬 수 있다. 한편, 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 외면 온도의 상승이 억제되기 때문에 DPF(1) 또는 디젤 엔진(70) 등이 냉각되기 전에 디젤 엔진(70)의 메인터넌스 등을 행할 수 있어 취급 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 촉매 내측 케이스(4)의 외측면에 차열 케이스(190)를 설치하고, 차열 케이스(190) 내에 다른쪽의 필터 내측 케이스(20)를 삽입하는 한편, 한쪽의 촉매 내측 케이스(4)의 끝면보다 안쪽측의 외주면에 차열 케이스(190)의 일단측을 고착하고, 한쪽의 촉매 내측 케이스(4) 끝면 근방의 차열 케이스(190)의 외주면에 센서 보스체(110)를 고착하고 있다.
따라서, 디젤 산화촉매(2)와 매연 필터(3)가 대향하는 부위에 촉매 외측 케이스(5)와 차열 케이스(190)를 연장시킬 수 있어 촉매 외측 케이스(5)와 차열 케이스(190)에 의해 필터 내측 케이스(20) 내의 배기가스 온도를 간단하게 유지할 수 있다. 또한, 촉매 내측 케이스(4)와 필터 내측 케이스(20)를 동일 지름으로 형성할 수 있으면서 디젤 산화촉매(2)와 매연 필터(3)의 대향 간격(L2)을 최단 치수로 형성할 수 있다. 즉, 확경부를 형성하는 종래 구조에 비하여 촉매 내측 케이스의 확관값이나, 센서 보스체의 반경 및 용접값 등에 영향받는 일없이 디젤 산화촉매(2)의 끝면과 상류측 가스 온도센서(109)의 장착 위치의 간격을 최단 치수(0 내지 임의 치수)로 형성할 수 있다. 그 결과, DPF(1)의 전체 길이를 단축할 수 있어 각종기기에 DPF(1)를 간단하게 탑재할 수 있다. 디젤 산화촉매(2)의 끝면에 접촉할 때 까지 상류측 가스 온도센서(109)를 근접시킬 수 있어 DPF(1)의 자동 재생 처리 등의 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20)의 외경보다 차열 케이스(190) 중 센서 보스체(110)가 고착되는 부위의 내경을 크게 형성한 것이기 때문에 차열 케이스(190)와, 차열 케이스(190)에 내삽한 필터 내측 케이스(20) 사이에 하류측 간극(23)이 형성됨으로써 차열 케이스(190)로부터 필터 내측 케이스(20)를 간단하게 빼낼 수 있다. 또한, 차열 케이스(190)와 촉매 외측 케이스(5)에 의해 디젤 산화촉매(2)와 매연 필터(3)가 대향하는 부위의 단열성을 향상시킬 수 있다. 매연 필터(3)가 포집한 배기가스 중의 입자상 물질의 산화 처리 온도(재생 온도)를 간단하게 유지할 수 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4)에 차열 케이스(109)의 일단측을 피감시키고, 각 외측 케이스(5, 21)의 접합용 촉매측 접합 플랜지(25)(플랜지체)에 차열 케이스(190)의 타단측을 연결한 것이기 때문에 촉매 내측 케이스(4)와 촉매측 접합 플랜지(25)에 의해 차열 케이스(190)를 고강성으로 지지할 수 있다. 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 내의 배기가스가 차열 케이스(190)와의 하류측 간극(23)으로부터 각 외측 케이스(5, 21)를 향해서 누설되는 것을 간단하게 방지할 수 있다. 각 외측 케이스(5, 21)의 표면 온도의 상승을 저감할 수 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5)의 센서 장착 개구(5a)(센서 장착 구멍)를 차열 케이스(190)로 폐쇄한 것이기 때문에 촉매 외측 케이스(5)의 외측방에 센서 보스체(110, 113)를 돌출시켜서 차압 센서(63)의 상류측 센서 배관(68), 또는 상류측 가스 온도센서(109)(배기가스 센서)를 계측부에 간단하게 연결할 수 있다. 전기배선이나 배관 등을 센서 보스체(110, 113)측으로부터 간단하게 연장할 수 있다. 또한, 촉매 내측 케이스(4) 또는 필터 내측 케이스(20) 내의 배기가스가 센서 장착 개구(5a)로부터 누설되는 것을 간단하게 방지할 수 있다. 촉매 외측 케이스(5) 또는 필터 외측 케이스(21)의 표면 온도의 상승을 저감할 수 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 차열 케이스(190)의 타단측이 연장된 다른쪽의 필터 내측 케이스(20)의 외주측과, 차열 케이스(190)의 내주측 사이에 하류측 간극(23)을 형성한 것이기 때문에 차열 케이스(190)에 대하여 다른쪽의 필터 내측 케이스(20)를 간단하게 출입시킬 수 있어 각 내측 케이스(4, 20) 및 각 외측 케이스(5, 21)를 용이하게 접합 또는 분리할 수 있다. 가스 정화체로서의 디젤 산화촉매(2), 매연 필터(3), 또는 배기가스 센서로서의 가스 온도센서(109), 하류측 가스 온도센서(112), 차압 센서(63) 등의 메인터넌스 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 촉매 외측 케이스(5)와 필터 외측 케이스(21)의 접합용 촉매측 접합 플랜지(25)(플랜지체)에 다른쪽의 필터 내측 케이스(20)의 외측면으로 연장시킨 차열 케이스(190)의 타단측을 연결한 것이기 때문에, 디젤 산화촉매(2)로부터 각 외측 케이스(5, 21)를 향해서 배기가스가 누설되는 것을 간단하게 방지할 수 있다. 각 외측 케이스(5, 21)나 차열 케이스(190)의 단열 작용에 의해 매연 필터(3)의 배기가스 온도의 저하나, 각 외측 케이스(5, 21)의 표면 온도의 상승 등을 저감할 수 있다.
도 24 또는 도 25에 나타내는 바와 같이, 촉매 내측 케이스(4)[필터 내측 케이스(20)]와, 차열 케이스(190)와, 촉매 외측 케이스(5)[필터 외측 케이스(21)]를 3층 구조로 설치하고, 촉매 외측 케이스(5)[필터 외측 케이스(21)]의 측단보다 차열 케이스(190)의 측단을 단척으로 형성하고, 차열 케이스(190)의 측단보다 촉매 내측 케이스(4)[필터 내측 케이스(20)]의 측단을 단척으로 형성한 것이기 때문에 배기가스의 온도저하를 저감할 수 있어 배기가스 중의 입자상 물질의 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 촉매 외측 케이스(5)[필터 외측 케이스(21)]의 표면 온도의 상승을 저감할 수 있어 운전 중에 필요하게 된 디젤 엔진(70)의 메인터넌스 등의 작업성을 향상시킬 수 있다.
1 : DPF(디젤 파티큘레이트 필터) 2 : 디젤 산화촉매(가스 정화체)
3 : 매연 필터(가스 정화체) 4 : 촉매 내측 케이스
5 : 촉매 외측 케이스 5a : 센서 장착 개구(센서 장착 구멍)
20 : 필터 내측 케이스 21 : 필터 외측 케이스
25 : 촉매측 접합 플랜지 44 : 센서 지지부
53 : 필터 출구측의 출구 협지 플랜지
54 : 소음측의 입구 협지 플랜지
63 : 차압 센서(배기가스 센서) 64 : 상류측 관이음체
65 : 하류측 관이음체 66 : 센서 브래킷
68 : 상류측 센서 배관 69 : 하류측 센서 배관
70 : 디젤 엔진
109 : 상류측 가스 온도센서(배기가스 센서)
110 : 센서 보스체 113 : 센서 보스체
114 : 관이음 볼트

Claims (11)

  1. 엔진이 배출한 배기가스를 정화하는 복수의 가스 정화체와, 상기 각 가스 정화체를 내설시킨 복수의 내측 케이스와, 상기 각 내측 케이스를 내설시킨 외측 케이스를 구비한 배기가스 정화 장치에 있어서:
    배기 상류측인 상기 내측 케이스의 출구 끝부와 배기 하류측인 상기 내측 케이스의 입구 끝부를 이중 구조로 중합시키고, 그 이중 구조의 출구 끝부 또는 입구 끝부의 외측면에 배기가스 센서 지지용 센서 보스체를 배치하고, 상기 외측 케이스의 외측방으로 상기 센서 보스체를 연장시키고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    한쪽의 내측 케이스의 외측면에 차열 케이스를 설치하고, 상기 차열 케이스 내에 다른쪽의 내측 케이스를 삽입하는 한편, 상기 한쪽의 내측 케이스의 끝면보다 안쪽의 외주면에 상기 차열 케이스의 일단측을 고착하고, 상기 한쪽의 내측 케이스의 끝면 근방의 상기 차열 케이스의 외주면에 상기 센서 보스체를 고착하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 케이스의 외경보다 상기 차열 케이스 중 상기 센서 보스체의 고착 부위의 내경을 크게 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 케이스에 상기 차열 케이스의 일단측을 피감시키고, 상기 각 외측 케이스의 접합용 플랜지체에 상기 차열 케이스의 타단측을 연결하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 케이스의 센서 장착 구멍을 상기 차열 케이스로 폐쇄하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 차열 케이스의 타단측이 연장된 상기 다른쪽의 내측 케이스의 외주측과, 상기 차열 케이스의 내주측 사이에 공간을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 외측 케이스의 접합용 플랜지체에 다른쪽의 상기 내측 케이스의 외측면으로 연장시킨 상기 차열 케이스의 타단측을 연결하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 케이스와 상기 차열 케이스와 상기 외측 케이스를 3층 구조로 설치하고, 상기 외측 케이스의 측단보다 상기 차열 케이스의 측단을 단척으로 형성하고, 상기 차열 케이스의 측단보다 상기 내측 케이스의 측단을 단척으로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 케이스의 외측면에 상기 배기가스 압력센서를 배치하고, 상기 센서 보스체에 관이음 볼트를 통하여 센서 배관 접속용 관이음체를 체결하고, 상기 센서 보스체에 센서 배관을 통하여 상기 배기가스 압력센서를 접속시키고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 외측 케이스에 있어서의 협지용 플랜지체의 일부에 센서 지지부를 일체적으로 형성하고, 상기 배기가스 압력센서 장착용 센서 브래킷을 상기 센서 지지부에 착탈 가능하게 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 배기가스 정화 케이스의 외주 형상을 따르게 해서 상기 센서 배관체로부터 상기 배기가스 압력 센서를 향해서 상기 센서 배관을 연장시키고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 장치.
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