排気ガス浄化装置
【課題】排気ガスの流れ分布を均一にし、かつ小型化できる排気ガス浄化装置を提供すること。
【解決手段】排気ガス浄化装置１は、筒状の流入側ボディ２２と排気ガスが流入する流入管２１、および筒状の流出側ボディ４２と排気ガスが流出する流出管４１を備える。また、流入管２１には、流入側ボディ２２における排気ガス流れ方向上流側の開口を覆うルーバー部材２４が設けられている。そして、ルーバー部材２４には、スリット２４１１と、このスリット２４１１を通過した排気ガスの流れ方向を所望の方向に変更可能な傾斜板２４１２とが設けられている。
【解決手段】排気ガス浄化装置１は、筒状の流入側ボディ２２と排気ガスが流入する流入管２１、および筒状の流出側ボディ４２と排気ガスが流出する流出管４１を備える。また、流入管２１には、流入側ボディ２２における排気ガス流れ方向上流側の開口を覆うルーバー部材２４が設けられている。そして、ルーバー部材２４には、スリット２４１１と、このスリット２４１１を通過した排気ガスの流れ方向を所望の方向に変更可能な傾斜板２４１２とが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等の排気管途中に排気ガス浄化装置を設けることで、黒煙のもととなる排気ガス中のパーティキュレート・マター（ＰＭ（Particulate Matter）：粒子状物質）を捕集し、ＰＭが大気中に排出されるのを防止することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１における排気ガス浄化装置は、入口ユニット、排気ガス中のＰＭ捕集用のフィルタが内蔵された処理ユニット、および出口ユニットを備え、各ユニットは筒状に形成されている。また、入口ユニットおよび出口ユニットは、処理ユニットの両端部にそれぞれ接続されている。
【０００３】
この入口ユニットは、エンジンからの排気管に接続される入口管部と、処理ユニットの端部に接続されて格子状の整流部材が内蔵された第１本体管部とを備える。入口管部は、第１本体管部の外面に設けられた切欠部分に径方向に突出して接続される。これにより、入口ユニットの入口管部から第１本体管部に流入した排気ガスは、第１本体管部内の整流部材で整流された後、処理ユニット内のフィルタで浄化されて出口ユニットから流出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１３９３３３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の排気ガス浄化装置では、排気ガスの一部が第１本体管部に対して径方向から流入するため、排気ガスの流れ分布が入口ユニットの底側に偏り易いのであるが、このような排気ガスの流れを格子状の整流部材により整流しても、排気ガスの流れ分布を均一にするには限界があり、十分に均一化できない場合がある。これにより、フィルタのある特定の部分のみが使用されてしまい、フィルタを効率的に使用できない。
そこで、整流部材とフィルタとの間の距離を長く確保して、整流部材で整流された排気ガスの流れ分布を均一にしてから排気ガスをフィルタに流入することが考えられる。
しかしながら、整流部材とフィルタとの間の距離を長く確保しようとすると、入口ユニット等が大型化して、ひいては排気ガス浄化装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
また、従来の排気ガス浄化装置では、出口ユニットに設けられた出口管の径寸法が小さいことから、スーツフィルタから流出した排気ガスの抜けが良好とはいえず、効率的に排気できないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、排気ガスの流れ分布を均一にし、かつ装置全体を小型化できる排気ガス浄化装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、排気効率を向上させることができる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の排気ガス浄化装置は、排気ガスが流通する筒状の流入側ボディ、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向の上流側に配置されて排気ガスが流入する流入管、排気ガスが流通する筒状の流出側ボディ、前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向の下流側に配置されて排気ガスが流出する流出管、前記流入側ボディおよび前記流出側ボディの間に設けられてスーツフィルタが収容されたフィルタケースを備える排気ガス浄化装置であって、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向上流側の開口および前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向下流側の開口のうち、少なくともいずれか一方のボディの開口を覆うルーバー部材を備え、前記ルーバー部材には、複数のスリットと、前記スリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材は、少なくとも前記流入管に設けられ、前記ルーバー部材の下流側には、排気ガスが通過する多数の開口を有した整流部材が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材は、少なくとも前記流入管に設けられ、前記流入管は、排気ガスが前記流入側ボディの径方向に沿って流れて該流入側ボディの上流側の端部に達した後、この端部から前記流入側ボディ内に流入する形状に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材の複数のスリットは、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びており、前記スリットの開口面積は、径方向に流れる排気ガスの上流側のスリットで大きく下流側に設けられたスリットほど小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材の複数のスリットは、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びており、前記方向変更板の傾斜角度は、径方向に流れる排気ガスの上流側の方向変更板で大きく下流側に設けられた方向変更板ほど小さいことを特徴とする。
なお、ここでの傾斜角度とは、板状に形成されるルーバー部材の面内方向に対する傾斜角度をいう。
【００１３】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材は、少なくとも前記流出管に設けられ、前記ルーバー部材の上流側には、前記流出管から流入した水が前記フィルタケース内に浸入するのを防止する堰き止め板が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材は、前記流入管および前記流出管の両方に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の排気ガス浄化装置は、排気ガスが流通する筒状の流入側ボディ、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向の上流側に配置されて排気ガスが流入する流入管、排気ガスが流通する筒状の流出側ボディ、前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向の下流側に配置されて排気ガスが流出する流出管、前記流入側ボディおよび前記流出側ボディの間に設けられてスーツフィルタが収容されたフィルタケースを備える排気ガス浄化装置であって、前記流入管は、排気ガスが前記流入側ボディの径方向に沿って流れて該流入側ボディの上流側の端部に達した後、この端部から前記流入側ボディ内に流入する形状に設けられ、前記流出管は、前記流出側ボディの下流側の端部から流出した排気ガスが、この端部から前記流出側ボディの径方向に沿って流れる形状に設けられ、前記流入管には、前記流入側ボディの前記上流側の開口を覆う第１ルーバー部材が設けられ、前記流出管には、前記流出側ボディの前記下流側の開口を覆う第２ルーバー部材が設けられ、前記流入側ボディには、ドージング燃料を酸化、発熱させるための酸化触媒が収容されるとともに、前記第１ルーバー部材の下流側において、排気ガスが通過する多数の開口を有した整流部材が設けられ、前記流出側ボディには、前記第２ルーバー部材の上流側において、前記流出管から流入した水が前記フィルタケース内に浸入するのを防止する堰き止め板が設けられ、前記第１ルーバー部材には、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びた複数のスリットと、これらのスリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられ、前記第２ルーバー部材には、前記排気ガスの前記流出側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びた複数のスリットと、これらのスリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、流入側ボディの排気ガス流れ方向上流側の開口および流出側ボディの排気ガス流れ方向下流側の開口の少なくともいずれか一方の開口をルーバー部材で覆っている。このルーバー部材は、スリットと方向変更板と備えて、スリットを通過した排気ガスの流れ方向を所望の方向に変更する。
例えば、ルーバー部材により流入側ボディの開口を覆うことで、流入管から流入した排気ガスの流れ分布が不均一であっても、排気ガスの流れがルーバー部材で変更され、排気ガスの流れ分布を強制的に均一化できる。すなわち、流入側ボディ内での排気ガスの流れ分布が均一化され、排気ガスはこの状態を維持したまま、流入側ボディの下流側に配置されるスーツフィルタに対して流入するため、スーツフィルタに対して特定の箇所に集中して排気ガスが流入することがなく、スーツフィルタの寿命を長くできる。
また、従来では、整流部材とスーツフィルタとの間の距離を長く確保して、整流部材で整流された排気ガスの流れ分布を均一化させていたが、本発明によれば、ルーバー部材により排気ガス流れ方向を矯正することで流れ分布を均一化するので、整流部材とスーツフィルタとの間の距離を従来よりも短縮でき、排気ガス浄化装置を小型化できる。
【００１７】
一方、ルーバー部材が流出側ボディの開口を覆う場合では、ルーバー部材によりスーツフィルタを通過した排気ガスの流れ方向が、流出管における排気ガスの流出方向に変更される。
これによれば、排気ガスは流出管を通って外部に流出し易くなり、流出側ボディおよび流出管内での背圧上昇が抑制され、この結果、流入側ボディおよび流入管側と、流出側ボディおよび流出管側との両方での排気ガスの流れもスムーズになり、装置全体での排気効率を向上させることができる。
【００１８】
本発明において、ルーバー部材の下流側に整流部材を設ける場合には、排気ガスの流れの分布が一層均一化され、スーツフィルタのさらなる寿命延長が期待できる。
【００１９】
本発明において、流入管としては、排気ガスを流入側ボディの径方向に沿って流して該流入側ボディの端部に導き、この端部から流入側ボディの軸線方向に沿って流入側ボディ内に流入させる形状にするので、流入管を流入側ボディに対して径方向に延出させることができ、軸線方向に沿って延出させるよりも占有スペースを小さくでき、エンジンルームの省スペース化に対応できる。
【００２０】
この際、ルーバー部材のスリットの開口面積や方向変更板の傾斜角度を、排気ガスの流れ方向に対して変化させることで、ルーバー部材を通過する排気ガスの流量を好適に調整でき、流れ分布の均一化をより促進できる。
【００２１】
本発明において、ルーバー部材を流出管に設けるとともに、このルーバー部材の上流側に堰き止め板を設ける場合には、この堰き止め板によって排気ガスの流れに偏りが生じることになるが、その下流にあるルーバー部材にて、偏った流れの排気ガスをもスムーズに排出でき、排気効率を良好に維持できる。また、堰き止め板により、雨水等がフィルタケース内に浸入するのを防止でき、スーツフィルタの耐候性を向上させることができる。
【００２２】
なお、ルーバー部材を流入管および流出管の両方に設ける場合には、本発明の前述した両方の目的を達成できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の外観を示す全体斜視図。
【図２】前記排気ガス浄化装置の入口ケースの分解斜視図。
【図３】前記入口ケースの断面図。
【図４】前記排気ガス浄化装置の出口ケースの分解斜視図。
【図５】前記出口ケースの断面図。
【図６】前記出口ケースを排気ガス流れ方向の上流側から見た平面図。
【図７】前記排気ガス浄化装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る排気ガス浄化装置１の外観を示す全体斜視図である。
なお、以下の説明で使用する「上流側」とは、排気ガスの流れ方向の上流側をいい、「下流側」とは、排気ガス流れ方向の下流側をいう。
排気ガス浄化装置１は、図示しないディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと称する）からの排気管途中に設けられて、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集するものである。この排気ガス浄化装置１は、該排気管と接続されて排気ガスを流入する有底円筒状の入口ケース２と、入口ケース２の下流側に配置された円筒状のフィルタケース３と、フィルタケース３の下流側に配置されて排気ガスを排出する有底円筒状の出口ケース４とを備える。各ケース２〜４は、それぞれの開口側の端縁に設けられたフランジ継手５を介してボルト等により接続されている。
【００２５】
図２は、入口ケース２の分解斜視図であり、図３は、入口ケース２の断面図である。
入口ケース２の下流側は開口しており、この開口側の端縁にはフランジ継手５が一体的に形成されている。また、入口ケース２は、円筒状の流入側ボディ２２と、当該円筒状の流入側ボディ２２の軸線Ｎに沿った方向に膨出し、かつ径方向に突出して排気管に接続される流入管２１とを備え、流入側ボディ２２の上流側の開口を流入管２１が閉塞することで構成される。
【００２６】
流入管２１はさらに、上流側の上流閉塞部材２３と、下流側の第１ルーバー部材２４とが一体化されて構成される。
上流閉塞部材２３は、流入側ボディ２２の上流側の端部を形成する端面２３１３を有するとともに、この端面２３１３から膨出した排気ガス流路形成用の側壁部２３１を有している。側壁部２３１の上流側には、流入側ボディ２２に対して径方向に突出した半円筒状の第１入口部２３２が連続して形成されている。
ここで、側壁部２３１は、鉛直面２３１１と、鉛直面２３１１の下端から下流側に向けて拡開するように傾斜する傾斜面２３１２とで形成されている。すなわち、図３に示すように、軸線Ｎに垂直なＡ１−Ａ１断面、Ａ２−Ａ２断面、Ａ３−Ａ３断面に沿って断面視したとき、傾斜面２３１２の傾斜方向により上流閉塞部材２３の内部空間の断面積は、矢印Ａ１から矢印Ａ３に向かうに従って増加していく。
【００２７】
第１ルーバー部材２４は、流入した排気ガスの流れ方向を矯正して、後述するスーツフィルタ３１の上流側端面に排気ガスを均一に流入させるものである。この第１ルーバー部材２４は、排気ガスが通過する板状のルーバー部２４１を有している。ルーバー部２４１の上流側には、流入側ボディ２２に対して径方向に突出した半円筒状の第２入口部２４２が連続して形成されている。
【００２８】
ルーバー部２４１は、それぞれ水平方向（第１、第２入口部２３２，２４２内を流れる排気ガスの流れ方向に対して直交する方向）を長さ方向として延びる複数のスリット２４１１と、各スリット２４１１に形成されて該スリット２４１１を通過する排気ガスの流れ方向を変更する傾斜板（方向変更板）２４１２と、上流閉塞部材２３の端面２３１３が当接される当接面２４１３とを備える。
【００２９】
複数のスリット２４１１のうち、第２入口部２４２側のスリット２４１１Ａでは、スリット開口面積が最大になっている。他のスリット２４１１では、それぞれの開口高さがＨ１〜Ｈ６となっており、図中の下側のスリット２４１１ほど小さく（Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ４＞Ｈ５＞Ｈ６）、スリット２４１１Ｂが最も小さい。また、スリット２４１１の開口長さは、図２からも分かるように、ルーバー部２４１の中央付近のスリット２４１１ほど大きく、離れるほど小さくなるので、結果として上流側ほど開口面積が大きくなる。
【００３０】
また、傾斜板２４１２は、流入側ボディ２２に対してその端部側から流れ込もうとする排気ガスの流れ分布を、後述する下流側の整流部材２２１も併せて用いることで所定の状態に均一化するものである。本実施形態では、排気ガスは、流入側ボディ２２の端部側に達するまでは、径方向に沿って流れていることから、端部に近接して設けられた第１ルーバー部材２４の傾斜板２４１２としては、スリット２４１１Ａに近い上流側の傾斜板２４１２の傾斜角度が最も大きく、下流側にあるスリット２４１１Ｂに近づくにつれて傾斜板２４１２の傾斜角度が小さくなっている。
【００３１】
なお、ここでの傾斜角度とは、板状であるルーバー部２４１の面内方向に対する傾斜角度をいう。そして、その傾斜方向は、排気ガスの流れが大きく阻害されないよう、上流閉塞部材２３の傾斜面２３１２と同じである。
【００３２】
つまり、流入管２１内を流入側ボディ２２の径方向に沿って流れる排気ガスの多くは従来、傾斜面２３１２付近を通過し易いが、そのような排気ガスの流れ方向の上流側に対応したスリット２４１１ほど大きく開口させ、また、上流側ほど傾斜板２４１２の傾斜角度をより大きくしたことで、上流側のスリット２４１１を通過する排気ガスの流量が増加する。これにより、傾斜面２３１２付近を通過する排気ガスの流量を少なくでき、流入管２１から流入側ボディ２２に流入した排気ガスの流れ分布を均一にできる。
【００３３】
第２入口部２４２は、排気ガスの入口側が半円形状に形成されているが、側面から見ると、下流側に向かうに従って絞られており、最終的に板状のルーバー部２４１と連続するように形成されている。この第２入口部２４２が第１入口部２３２に接合されることで、排気管に接続される円筒状の入口部２０を構成する。さらに、第１ルーバー部材２４が流入側ボディ２２の上流側端縁に接合される他、上流閉塞部材２３の側壁部２３１の開口端縁が第１ルーバー部材２４と接合されることで流入管２１が構成される。これにより、流入管２１全体の形状としては、排気ガスの入口側が円筒状とされ、流入側ボディ２２の上流の端部側では、偏平した箱状に形成される。
【００３４】
流入側ボディ２２の内部には、上流側に排気ガスの流れを整流する整流部材２２１が設けられ、その下流側に燃料供給装置（図示略）によって供給されたドージング燃料（例えば、軽油）を酸化、発熱させるための酸化触媒２２２が設けられる。また、流入側ボディ２２の内面と酸化触媒２２２の外周面との間には、流入側ボディ２２の表面温度の上昇を抑制し、かつ酸化触媒２２２をボディ２２内に保持するセラミックス繊維製の断熱材兼保持材２２３が設けられる。さらに、流入側ボディ２２の外周面には、断熱材２２３２が設けられている。
整流部材２２１は、円板部分に排気ガスが通過する多数の開口を有した網状または格子状に形成されている。
酸化触媒２２２は、ドージング燃料を酸化、発熱することで排気ガスの温度を上昇させる。温度上昇した排気ガスにより、下流側の後述するスーツフィルタ３１に堆積したＰＭを自己燃焼させて焼却除去し、スーツフィルタ３１を再生させる。
【００３５】
フィルタケース３は、上流側および下流側が開口しており、この開口側の端縁にフランジ継手５が一体的に形成されている。このフィルタケース３の内部には、排気ガス中のＰＭを捕集するためのスーツフィルタ３１（図１に示す破線部分）が収容されている。スーツフィルタ３１の外周面とフィルタケース３の内面との間には、セラミックス繊維製の断熱材兼保持材３１１（図７参照）が設けられている。さらに、フィルタケース３の外周面には、断熱材３１１２が（図７参照）が設けられている。
【００３６】
図４は、出口ケース４の分解斜視図、図５は、出口ケース４の断面図、図６は、出口ケース４の上流側から見た平面図である。
出口ケース４の上流側は開口しており、この開口側の端縁にはフランジ継手５が一体的に形成されている。また、出口ケース４は、円筒状の流出側ボディ４２と、当該円筒状の流出側ボディ４２の軸線Ｎに沿った方向に膨出し、かつ径方向に突出して排気用のテールパイプに接続される流出管４１とを備え、流出側ボディ４２の下流側の開口を流出管４１が閉塞することで構成される。
【００３７】
流出管４１はさらに、下流側の下流閉塞部材４３と、上流側の第２ルーバー部材４４とが一体化されて構成される。なお、流出管４１の下流閉塞部材４３および第２ルーバー部材４４は、流入管２１の上流閉塞部材２３および第１ルーバー部材２４と同一構成である。以下には、それらを具体的に説明する。
【００３８】
下流閉塞部材４３は、流出側ボディ４２の下流側の端部を形成する端面４３１３を有するとともに、この端面４３１３から膨出した排気ガス流路形成用の側壁部４３１を有している。側壁部４３１の下流側には、流出側ボディ４２に対して径方向に突出した半円筒状の第１出口部４３２が連続して形成されている。
ここで、側壁部４３１は、鉛直面４３１１と、鉛直面４３１１の下端から上流側に向けて拡開するように傾斜する傾斜面４３１２とで形成されている。この場合、図５に示すように、軸線Ｎに垂直なＢ１−Ｂ１断面、Ｂ２−Ｂ２断面、Ｂ３−Ｂ３断面に沿って断面視したとき、傾斜面４３１２の傾斜方向により下流閉塞部材４３の内部空間の断面積は、矢印Ｂ１から矢印Ｂ３に向かうに従って減少していく。
【００３９】
第２ルーバー部材４４は、スーツフィルタ３１で浄化された排気ガスを後述する出口部４０に導くものであり、その構成は、入口ケース２に設けられる第１ルーバー部材２４と同様である。従って、第２ルーバー部材４４も、排気ガスが通過する板状のルーバー部４４１を有している。ルーバー部４４１の下流側には、流出側ボディ４２に対して径方向に突出した半円筒状の第２出口部４４２が連続して形成されている。
【００４０】
ルーバー部４４１は、それぞれ水平方向（第１、第２出口部４３２，４４２を流れる排気ガスの流れ方向に対して直交する方向）に延びる複数のスリット４４１１と、各スリット４４１１に形成されて該スリット４４１１を通過する排気ガスの流れ方向を変更する傾斜板（方向変更板）４４１２と、下流閉塞部材４３の端面４３１３が当接される当接面４４１３とを備える。
【００４１】
各スリット４４１１および各傾斜板４４１２の態様は、第１ルーバー部材２４の各スリット２４１１および各傾斜板２４１２と同様である。つまり、複数のスリット４４１１のうち、第２入出口部４２側のスリット４４１１Ａでは、スリット開口面積が最大になっている。他のスリット４４１１では、それぞれの開口高さがＨ１〜Ｈ６となっており、図中の下側のスリット４４１１ほど小さく（Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ４＞Ｈ５＞Ｈ６）、スリット４４１１Ｂが最も小さい。また、スリット４４１１の開口長さは、図４からも分かるように、ルーバー部４４１の中央付近のスリット４４１１ほど大きく、離れるほど小さくなるので、結果として後述の通気孔４２１１に近いほど開口面積が大きくなる。
【００４２】
つまり、各スリット４４１１および各傾斜板４４１２は、流出側ボディ４２の端部側から軸線Ｎに沿って偏った流れ分布で流れ出ようとする排気ガスを、より確実に径方向に沿った流れに変更するものであり、第２ルーバー部材４４により排気ガスの流れを変更することで、排気をスムーズに行い、背圧の上昇を抑えて排気効率を向上させている。本実施形態では、流出側ボディ４２の内部に後述する堰き止め板４２１が設けられ、この堰き止め板４２１から排気ガスが偏って流出することになるが、各スリット４４１１および各傾斜板４４１２は、そのような排気ガスの流れを効率的に排気できるようにしている。
【００４３】
第２出口部４４２は、排気ガスの出口側が半円形状に形成されているが、側面から見ると、上流側に向かうに従って絞られており、最終的に板状のルーバー部４４１と連続するように形成されている。この第２出口部４４２が第１出口部４３２接合されることで、排気管に接続される円筒状の出口部４０を構成する。さらに、第２ルーバー部材４４が流出側ボディ４２の下流側端縁に接合される他、下流閉塞部材４３の側壁部４３１の開口端縁が第２ルーバー部材４４と接合され、下流閉塞部材４３の端面４３１３の外周が流出側ボディ４２の外周と接合されることで流出管４１が構成される。これにより、流出管４１全体の形状としても、排気ガスの出口側が円筒状とされ、流出側ボディ４２の下流の端部側では、偏平した箱状に形成される。
【００４４】
流出側ボディ４２の内部には、上流側に堰き止め板４２１が設けられる。
堰き止め板４２１は、排気ガスを通過させつつ、雨水等がフィルタケース３内に浸入することを防止するものである。このため、堰き止め板４２１は、図６に示すように、図中の上方に円形状に開口形成された通気孔４２１１を備え、浸入した雨水を底側で堰き止める。これにより、フィルタケース３の下流側端面から略満遍なく流出した排気ガスは、堰き止め板４２１の通気孔４２１１を通過することで流れ分布に偏りが生じるが、通気孔４２１１を通過した多くの排気ガスは、大きく開口したスリット４４１１Ａからスムーズに排出されることとなり、その他の排気ガスに関しても、他のスリット４４１１を通過することで、その流れを出口部４０に向けて径方向に確実に変更でき、スムーズに排出できる。
【００４５】
次に、排気ガス浄化装置１内の排気ガスの流れについて、図７に示す排気ガス浄化装置１の断面図を参照して説明する。
まず、排気ガスは、エンジンの排気管から入口ケース２の入口部２０へ流入し、流入管２１内を流入側ボディ２２に対して径方向に流れる（矢印Ａ１）。排気ガスは、他のスリット２４１１を通過することで、傾斜板２４１２にて向きが変更され、流入管２１を出る。そして流入側ボディ２２内に流入し、整流部材２２１に向かう（矢印Ａ３）。この際、排気ガスの一部は、傾斜面２３１近傍に到達し、滞留することなく、流入側ボディ２２の上流の端部側から最も大きく開口したスリット２４１１Ａや、その近傍のスリット２４１１を通過して、傾斜板２４１２で向きが変更され、流入管２１を出る。そして流入側ボディ２２内に流入し、整流部材２２１に向かう（矢印Ａ２）。この結果、排気ガスの流れは、整流部材２２１の上流側で均一に近い状態まで分散する。
そして、排気ガスは、整流部材２２１を通過することで、その流れ分布が一層均一化され、酸化触媒２２２に流入する（矢印Ａ４）。
【００４６】
酸化触媒２２２に流入した排気ガスは、必要に応じてドージング燃料を燃焼させることにより温度が高められて酸化触媒２２２から流出し、フィルタケース３のスーツフィルタ３１の端面に対して分布が均一に維持された状態でフィルタケース３に流入する（矢印Ａ５）。
その後、排気ガスは、スーツフィルタ３１でＰＭが捕集されてスーツフィルタ３１の下流側に流出し、出口ケース４内の堰き止め板４２１の通気孔４２１１を通過する（矢印Ａ６）。通気孔４２１１を通過した排気ガスは、流出側ボディ４２から出る。そして流出管４１内に流入する。排気ガスは、通気孔４２１１にほぼ相対する位置にある流出管４１の最も大きく開口したスリット４４１１Ａや、その近傍のスリット４４１１を主に通過する。一方、スリット４４１１Ａ等を通過しきれなかった排気ガスも、他のスリット４４１１を通過することで傾斜板４４１２にて向きが変更され、出口部４０からスムーズに排出される（矢印Ａ７）。
【００４７】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、流入管２１および流出管４１は、入口ケース２および出口ケース４の各端部から径方向に沿って設けられていたが、流入管２１および流出管４１のいずれか一方または両方は、軸線方向に沿って設けられていてもよい。
また、前記実施形態では、入口ケース２および出口ケース４の双方にルーバー部材２４，４４を設けたが、いずれか一方のケースに設ける構成であってもよい。
さらに、前記実施形態では、流入管２１および流出管４１は、同一の径方向を向いているが、異なっていてもよい。例えば、流入管２１に対し、流出管４１をフィルタケース３の軸線Ｎを中心に１８０度回転させて配置することも可能である。
【００４８】
前記実施形態では、ルーバー部材２４，４４における上方のスリット２４１１Ａ，４４１１Ａが他のスリット２４１１，４４１１よりも大きい開口面積を有していたが、他のスリット２４１１，４４１１と同一の開口面積であってもよい。
前記実施形態では、出口ケース４に堰き止め板４２１を設けたが、堰き止め板４２１を設けない構成であってもよく、この場合にはスーツフィルタ３１を通過した排気ガスが第２ルーバー部材４４全体に対して流入するため、排気ガスの流れがよりスムーズになる。
【００４９】
前記実施形態の排気ガス浄化装置１には、酸化触媒２２２が設けられたが、スーツフィルタ３１の再生方法の違いによっては省略してもよい。
前記各実施形態での断熱材はセラミックス繊維製であったが、ガラス繊維製の断熱材であってもよく、材質は任意である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、建設機械、土木機械、農業機械、発電装置、輸送車両等に搭載される内燃機関の排気ガス浄化装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１…排気ガス浄化装置、３…フィルタケース、２１…流入管、２２…流入側ボディ、２４…第１ルーバー部材（ルーバー部材）、３１…スーツフィルタ、４１…流出管、４２…流出側ボディ、４４…第２ルーバー部材（ルーバー部材）、２２１…整流部材、２２２…酸化触媒、４２１…堰き止め板、２４１１，２４１１Ａ，４４１１，４４１１Ａ…スリット、２４１２，４４１２…傾斜板（方向変更板）、４２１１…通気孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等の排気管途中に排気ガス浄化装置を設けることで、黒煙のもととなる排気ガス中のパーティキュレート・マター（ＰＭ（Particulate Matter）：粒子状物質）を捕集し、ＰＭが大気中に排出されるのを防止することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１における排気ガス浄化装置は、入口ユニット、排気ガス中のＰＭ捕集用のフィルタが内蔵された処理ユニット、および出口ユニットを備え、各ユニットは筒状に形成されている。また、入口ユニットおよび出口ユニットは、処理ユニットの両端部にそれぞれ接続されている。
【０００３】
この入口ユニットは、エンジンからの排気管に接続される入口管部と、処理ユニットの端部に接続されて格子状の整流部材が内蔵された第１本体管部とを備える。入口管部は、第１本体管部の外面に設けられた切欠部分に径方向に突出して接続される。これにより、入口ユニットの入口管部から第１本体管部に流入した排気ガスは、第１本体管部内の整流部材で整流された後、処理ユニット内のフィルタで浄化されて出口ユニットから流出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１３９３３３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の排気ガス浄化装置では、排気ガスの一部が第１本体管部に対して径方向から流入するため、排気ガスの流れ分布が入口ユニットの底側に偏り易いのであるが、このような排気ガスの流れを格子状の整流部材により整流しても、排気ガスの流れ分布を均一にするには限界があり、十分に均一化できない場合がある。これにより、フィルタのある特定の部分のみが使用されてしまい、フィルタを効率的に使用できない。
そこで、整流部材とフィルタとの間の距離を長く確保して、整流部材で整流された排気ガスの流れ分布を均一にしてから排気ガスをフィルタに流入することが考えられる。
しかしながら、整流部材とフィルタとの間の距離を長く確保しようとすると、入口ユニット等が大型化して、ひいては排気ガス浄化装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
また、従来の排気ガス浄化装置では、出口ユニットに設けられた出口管の径寸法が小さいことから、スーツフィルタから流出した排気ガスの抜けが良好とはいえず、効率的に排気できないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、排気ガスの流れ分布を均一にし、かつ装置全体を小型化できる排気ガス浄化装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、排気効率を向上させることができる排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の排気ガス浄化装置は、排気ガスが流通する筒状の流入側ボディ、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向の上流側に配置されて排気ガスが流入する流入管、排気ガスが流通する筒状の流出側ボディ、前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向の下流側に配置されて排気ガスが流出する流出管、前記流入側ボディおよび前記流出側ボディの間に設けられてスーツフィルタが収容されたフィルタケースを備える排気ガス浄化装置であって、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向上流側の開口および前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向下流側の開口のうち、少なくともいずれか一方のボディの開口を覆うルーバー部材を備え、前記ルーバー部材には、複数のスリットと、前記スリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材は、少なくとも前記流入管に設けられ、前記ルーバー部材の下流側には、排気ガスが通過する多数の開口を有した整流部材が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材は、少なくとも前記流入管に設けられ、前記流入管は、排気ガスが前記流入側ボディの径方向に沿って流れて該流入側ボディの上流側の端部に達した後、この端部から前記流入側ボディ内に流入する形状に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材の複数のスリットは、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びており、前記スリットの開口面積は、径方向に流れる排気ガスの上流側のスリットで大きく下流側に設けられたスリットほど小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材の複数のスリットは、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びており、前記方向変更板の傾斜角度は、径方向に流れる排気ガスの上流側の方向変更板で大きく下流側に設けられた方向変更板ほど小さいことを特徴とする。
なお、ここでの傾斜角度とは、板状に形成されるルーバー部材の面内方向に対する傾斜角度をいう。
【００１３】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材は、少なくとも前記流出管に設けられ、前記ルーバー部材の上流側には、前記流出管から流入した水が前記フィルタケース内に浸入するのを防止する堰き止め板が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の排気ガス浄化装置では、前記ルーバー部材は、前記流入管および前記流出管の両方に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の排気ガス浄化装置は、排気ガスが流通する筒状の流入側ボディ、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向の上流側に配置されて排気ガスが流入する流入管、排気ガスが流通する筒状の流出側ボディ、前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向の下流側に配置されて排気ガスが流出する流出管、前記流入側ボディおよび前記流出側ボディの間に設けられてスーツフィルタが収容されたフィルタケースを備える排気ガス浄化装置であって、前記流入管は、排気ガスが前記流入側ボディの径方向に沿って流れて該流入側ボディの上流側の端部に達した後、この端部から前記流入側ボディ内に流入する形状に設けられ、前記流出管は、前記流出側ボディの下流側の端部から流出した排気ガスが、この端部から前記流出側ボディの径方向に沿って流れる形状に設けられ、前記流入管には、前記流入側ボディの前記上流側の開口を覆う第１ルーバー部材が設けられ、前記流出管には、前記流出側ボディの前記下流側の開口を覆う第２ルーバー部材が設けられ、前記流入側ボディには、ドージング燃料を酸化、発熱させるための酸化触媒が収容されるとともに、前記第１ルーバー部材の下流側において、排気ガスが通過する多数の開口を有した整流部材が設けられ、前記流出側ボディには、前記第２ルーバー部材の上流側において、前記流出管から流入した水が前記フィルタケース内に浸入するのを防止する堰き止め板が設けられ、前記第１ルーバー部材には、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びた複数のスリットと、これらのスリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられ、前記第２ルーバー部材には、前記排気ガスの前記流出側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びた複数のスリットと、これらのスリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の排気ガス浄化装置によれば、流入側ボディの排気ガス流れ方向上流側の開口および流出側ボディの排気ガス流れ方向下流側の開口の少なくともいずれか一方の開口をルーバー部材で覆っている。このルーバー部材は、スリットと方向変更板と備えて、スリットを通過した排気ガスの流れ方向を所望の方向に変更する。
例えば、ルーバー部材により流入側ボディの開口を覆うことで、流入管から流入した排気ガスの流れ分布が不均一であっても、排気ガスの流れがルーバー部材で変更され、排気ガスの流れ分布を強制的に均一化できる。すなわち、流入側ボディ内での排気ガスの流れ分布が均一化され、排気ガスはこの状態を維持したまま、流入側ボディの下流側に配置されるスーツフィルタに対して流入するため、スーツフィルタに対して特定の箇所に集中して排気ガスが流入することがなく、スーツフィルタの寿命を長くできる。
また、従来では、整流部材とスーツフィルタとの間の距離を長く確保して、整流部材で整流された排気ガスの流れ分布を均一化させていたが、本発明によれば、ルーバー部材により排気ガス流れ方向を矯正することで流れ分布を均一化するので、整流部材とスーツフィルタとの間の距離を従来よりも短縮でき、排気ガス浄化装置を小型化できる。
【００１７】
一方、ルーバー部材が流出側ボディの開口を覆う場合では、ルーバー部材によりスーツフィルタを通過した排気ガスの流れ方向が、流出管における排気ガスの流出方向に変更される。
これによれば、排気ガスは流出管を通って外部に流出し易くなり、流出側ボディおよび流出管内での背圧上昇が抑制され、この結果、流入側ボディおよび流入管側と、流出側ボディおよび流出管側との両方での排気ガスの流れもスムーズになり、装置全体での排気効率を向上させることができる。
【００１８】
本発明において、ルーバー部材の下流側に整流部材を設ける場合には、排気ガスの流れの分布が一層均一化され、スーツフィルタのさらなる寿命延長が期待できる。
【００１９】
本発明において、流入管としては、排気ガスを流入側ボディの径方向に沿って流して該流入側ボディの端部に導き、この端部から流入側ボディの軸線方向に沿って流入側ボディ内に流入させる形状にするので、流入管を流入側ボディに対して径方向に延出させることができ、軸線方向に沿って延出させるよりも占有スペースを小さくでき、エンジンルームの省スペース化に対応できる。
【００２０】
この際、ルーバー部材のスリットの開口面積や方向変更板の傾斜角度を、排気ガスの流れ方向に対して変化させることで、ルーバー部材を通過する排気ガスの流量を好適に調整でき、流れ分布の均一化をより促進できる。
【００２１】
本発明において、ルーバー部材を流出管に設けるとともに、このルーバー部材の上流側に堰き止め板を設ける場合には、この堰き止め板によって排気ガスの流れに偏りが生じることになるが、その下流にあるルーバー部材にて、偏った流れの排気ガスをもスムーズに排出でき、排気効率を良好に維持できる。また、堰き止め板により、雨水等がフィルタケース内に浸入するのを防止でき、スーツフィルタの耐候性を向上させることができる。
【００２２】
なお、ルーバー部材を流入管および流出管の両方に設ける場合には、本発明の前述した両方の目的を達成できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の外観を示す全体斜視図。
【図２】前記排気ガス浄化装置の入口ケースの分解斜視図。
【図３】前記入口ケースの断面図。
【図４】前記排気ガス浄化装置の出口ケースの分解斜視図。
【図５】前記出口ケースの断面図。
【図６】前記出口ケースを排気ガス流れ方向の上流側から見た平面図。
【図７】前記排気ガス浄化装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る排気ガス浄化装置１の外観を示す全体斜視図である。
なお、以下の説明で使用する「上流側」とは、排気ガスの流れ方向の上流側をいい、「下流側」とは、排気ガス流れ方向の下流側をいう。
排気ガス浄化装置１は、図示しないディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと称する）からの排気管途中に設けられて、排気ガス中に含まれるＰＭを捕集するものである。この排気ガス浄化装置１は、該排気管と接続されて排気ガスを流入する有底円筒状の入口ケース２と、入口ケース２の下流側に配置された円筒状のフィルタケース３と、フィルタケース３の下流側に配置されて排気ガスを排出する有底円筒状の出口ケース４とを備える。各ケース２〜４は、それぞれの開口側の端縁に設けられたフランジ継手５を介してボルト等により接続されている。
【００２５】
図２は、入口ケース２の分解斜視図であり、図３は、入口ケース２の断面図である。
入口ケース２の下流側は開口しており、この開口側の端縁にはフランジ継手５が一体的に形成されている。また、入口ケース２は、円筒状の流入側ボディ２２と、当該円筒状の流入側ボディ２２の軸線Ｎに沿った方向に膨出し、かつ径方向に突出して排気管に接続される流入管２１とを備え、流入側ボディ２２の上流側の開口を流入管２１が閉塞することで構成される。
【００２６】
流入管２１はさらに、上流側の上流閉塞部材２３と、下流側の第１ルーバー部材２４とが一体化されて構成される。
上流閉塞部材２３は、流入側ボディ２２の上流側の端部を形成する端面２３１３を有するとともに、この端面２３１３から膨出した排気ガス流路形成用の側壁部２３１を有している。側壁部２３１の上流側には、流入側ボディ２２に対して径方向に突出した半円筒状の第１入口部２３２が連続して形成されている。
ここで、側壁部２３１は、鉛直面２３１１と、鉛直面２３１１の下端から下流側に向けて拡開するように傾斜する傾斜面２３１２とで形成されている。すなわち、図３に示すように、軸線Ｎに垂直なＡ１−Ａ１断面、Ａ２−Ａ２断面、Ａ３−Ａ３断面に沿って断面視したとき、傾斜面２３１２の傾斜方向により上流閉塞部材２３の内部空間の断面積は、矢印Ａ１から矢印Ａ３に向かうに従って増加していく。
【００２７】
第１ルーバー部材２４は、流入した排気ガスの流れ方向を矯正して、後述するスーツフィルタ３１の上流側端面に排気ガスを均一に流入させるものである。この第１ルーバー部材２４は、排気ガスが通過する板状のルーバー部２４１を有している。ルーバー部２４１の上流側には、流入側ボディ２２に対して径方向に突出した半円筒状の第２入口部２４２が連続して形成されている。
【００２８】
ルーバー部２４１は、それぞれ水平方向（第１、第２入口部２３２，２４２内を流れる排気ガスの流れ方向に対して直交する方向）を長さ方向として延びる複数のスリット２４１１と、各スリット２４１１に形成されて該スリット２４１１を通過する排気ガスの流れ方向を変更する傾斜板（方向変更板）２４１２と、上流閉塞部材２３の端面２３１３が当接される当接面２４１３とを備える。
【００２９】
複数のスリット２４１１のうち、第２入口部２４２側のスリット２４１１Ａでは、スリット開口面積が最大になっている。他のスリット２４１１では、それぞれの開口高さがＨ１〜Ｈ６となっており、図中の下側のスリット２４１１ほど小さく（Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ４＞Ｈ５＞Ｈ６）、スリット２４１１Ｂが最も小さい。また、スリット２４１１の開口長さは、図２からも分かるように、ルーバー部２４１の中央付近のスリット２４１１ほど大きく、離れるほど小さくなるので、結果として上流側ほど開口面積が大きくなる。
【００３０】
また、傾斜板２４１２は、流入側ボディ２２に対してその端部側から流れ込もうとする排気ガスの流れ分布を、後述する下流側の整流部材２２１も併せて用いることで所定の状態に均一化するものである。本実施形態では、排気ガスは、流入側ボディ２２の端部側に達するまでは、径方向に沿って流れていることから、端部に近接して設けられた第１ルーバー部材２４の傾斜板２４１２としては、スリット２４１１Ａに近い上流側の傾斜板２４１２の傾斜角度が最も大きく、下流側にあるスリット２４１１Ｂに近づくにつれて傾斜板２４１２の傾斜角度が小さくなっている。
【００３１】
なお、ここでの傾斜角度とは、板状であるルーバー部２４１の面内方向に対する傾斜角度をいう。そして、その傾斜方向は、排気ガスの流れが大きく阻害されないよう、上流閉塞部材２３の傾斜面２３１２と同じである。
【００３２】
つまり、流入管２１内を流入側ボディ２２の径方向に沿って流れる排気ガスの多くは従来、傾斜面２３１２付近を通過し易いが、そのような排気ガスの流れ方向の上流側に対応したスリット２４１１ほど大きく開口させ、また、上流側ほど傾斜板２４１２の傾斜角度をより大きくしたことで、上流側のスリット２４１１を通過する排気ガスの流量が増加する。これにより、傾斜面２３１２付近を通過する排気ガスの流量を少なくでき、流入管２１から流入側ボディ２２に流入した排気ガスの流れ分布を均一にできる。
【００３３】
第２入口部２４２は、排気ガスの入口側が半円形状に形成されているが、側面から見ると、下流側に向かうに従って絞られており、最終的に板状のルーバー部２４１と連続するように形成されている。この第２入口部２４２が第１入口部２３２に接合されることで、排気管に接続される円筒状の入口部２０を構成する。さらに、第１ルーバー部材２４が流入側ボディ２２の上流側端縁に接合される他、上流閉塞部材２３の側壁部２３１の開口端縁が第１ルーバー部材２４と接合されることで流入管２１が構成される。これにより、流入管２１全体の形状としては、排気ガスの入口側が円筒状とされ、流入側ボディ２２の上流の端部側では、偏平した箱状に形成される。
【００３４】
流入側ボディ２２の内部には、上流側に排気ガスの流れを整流する整流部材２２１が設けられ、その下流側に燃料供給装置（図示略）によって供給されたドージング燃料（例えば、軽油）を酸化、発熱させるための酸化触媒２２２が設けられる。また、流入側ボディ２２の内面と酸化触媒２２２の外周面との間には、流入側ボディ２２の表面温度の上昇を抑制し、かつ酸化触媒２２２をボディ２２内に保持するセラミックス繊維製の断熱材兼保持材２２３が設けられる。さらに、流入側ボディ２２の外周面には、断熱材２２３２が設けられている。
整流部材２２１は、円板部分に排気ガスが通過する多数の開口を有した網状または格子状に形成されている。
酸化触媒２２２は、ドージング燃料を酸化、発熱することで排気ガスの温度を上昇させる。温度上昇した排気ガスにより、下流側の後述するスーツフィルタ３１に堆積したＰＭを自己燃焼させて焼却除去し、スーツフィルタ３１を再生させる。
【００３５】
フィルタケース３は、上流側および下流側が開口しており、この開口側の端縁にフランジ継手５が一体的に形成されている。このフィルタケース３の内部には、排気ガス中のＰＭを捕集するためのスーツフィルタ３１（図１に示す破線部分）が収容されている。スーツフィルタ３１の外周面とフィルタケース３の内面との間には、セラミックス繊維製の断熱材兼保持材３１１（図７参照）が設けられている。さらに、フィルタケース３の外周面には、断熱材３１１２が（図７参照）が設けられている。
【００３６】
図４は、出口ケース４の分解斜視図、図５は、出口ケース４の断面図、図６は、出口ケース４の上流側から見た平面図である。
出口ケース４の上流側は開口しており、この開口側の端縁にはフランジ継手５が一体的に形成されている。また、出口ケース４は、円筒状の流出側ボディ４２と、当該円筒状の流出側ボディ４２の軸線Ｎに沿った方向に膨出し、かつ径方向に突出して排気用のテールパイプに接続される流出管４１とを備え、流出側ボディ４２の下流側の開口を流出管４１が閉塞することで構成される。
【００３７】
流出管４１はさらに、下流側の下流閉塞部材４３と、上流側の第２ルーバー部材４４とが一体化されて構成される。なお、流出管４１の下流閉塞部材４３および第２ルーバー部材４４は、流入管２１の上流閉塞部材２３および第１ルーバー部材２４と同一構成である。以下には、それらを具体的に説明する。
【００３８】
下流閉塞部材４３は、流出側ボディ４２の下流側の端部を形成する端面４３１３を有するとともに、この端面４３１３から膨出した排気ガス流路形成用の側壁部４３１を有している。側壁部４３１の下流側には、流出側ボディ４２に対して径方向に突出した半円筒状の第１出口部４３２が連続して形成されている。
ここで、側壁部４３１は、鉛直面４３１１と、鉛直面４３１１の下端から上流側に向けて拡開するように傾斜する傾斜面４３１２とで形成されている。この場合、図５に示すように、軸線Ｎに垂直なＢ１−Ｂ１断面、Ｂ２−Ｂ２断面、Ｂ３−Ｂ３断面に沿って断面視したとき、傾斜面４３１２の傾斜方向により下流閉塞部材４３の内部空間の断面積は、矢印Ｂ１から矢印Ｂ３に向かうに従って減少していく。
【００３９】
第２ルーバー部材４４は、スーツフィルタ３１で浄化された排気ガスを後述する出口部４０に導くものであり、その構成は、入口ケース２に設けられる第１ルーバー部材２４と同様である。従って、第２ルーバー部材４４も、排気ガスが通過する板状のルーバー部４４１を有している。ルーバー部４４１の下流側には、流出側ボディ４２に対して径方向に突出した半円筒状の第２出口部４４２が連続して形成されている。
【００４０】
ルーバー部４４１は、それぞれ水平方向（第１、第２出口部４３２，４４２を流れる排気ガスの流れ方向に対して直交する方向）に延びる複数のスリット４４１１と、各スリット４４１１に形成されて該スリット４４１１を通過する排気ガスの流れ方向を変更する傾斜板（方向変更板）４４１２と、下流閉塞部材４３の端面４３１３が当接される当接面４４１３とを備える。
【００４１】
各スリット４４１１および各傾斜板４４１２の態様は、第１ルーバー部材２４の各スリット２４１１および各傾斜板２４１２と同様である。つまり、複数のスリット４４１１のうち、第２入出口部４２側のスリット４４１１Ａでは、スリット開口面積が最大になっている。他のスリット４４１１では、それぞれの開口高さがＨ１〜Ｈ６となっており、図中の下側のスリット４４１１ほど小さく（Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ４＞Ｈ５＞Ｈ６）、スリット４４１１Ｂが最も小さい。また、スリット４４１１の開口長さは、図４からも分かるように、ルーバー部４４１の中央付近のスリット４４１１ほど大きく、離れるほど小さくなるので、結果として後述の通気孔４２１１に近いほど開口面積が大きくなる。
【００４２】
つまり、各スリット４４１１および各傾斜板４４１２は、流出側ボディ４２の端部側から軸線Ｎに沿って偏った流れ分布で流れ出ようとする排気ガスを、より確実に径方向に沿った流れに変更するものであり、第２ルーバー部材４４により排気ガスの流れを変更することで、排気をスムーズに行い、背圧の上昇を抑えて排気効率を向上させている。本実施形態では、流出側ボディ４２の内部に後述する堰き止め板４２１が設けられ、この堰き止め板４２１から排気ガスが偏って流出することになるが、各スリット４４１１および各傾斜板４４１２は、そのような排気ガスの流れを効率的に排気できるようにしている。
【００４３】
第２出口部４４２は、排気ガスの出口側が半円形状に形成されているが、側面から見ると、上流側に向かうに従って絞られており、最終的に板状のルーバー部４４１と連続するように形成されている。この第２出口部４４２が第１出口部４３２接合されることで、排気管に接続される円筒状の出口部４０を構成する。さらに、第２ルーバー部材４４が流出側ボディ４２の下流側端縁に接合される他、下流閉塞部材４３の側壁部４３１の開口端縁が第２ルーバー部材４４と接合され、下流閉塞部材４３の端面４３１３の外周が流出側ボディ４２の外周と接合されることで流出管４１が構成される。これにより、流出管４１全体の形状としても、排気ガスの出口側が円筒状とされ、流出側ボディ４２の下流の端部側では、偏平した箱状に形成される。
【００４４】
流出側ボディ４２の内部には、上流側に堰き止め板４２１が設けられる。
堰き止め板４２１は、排気ガスを通過させつつ、雨水等がフィルタケース３内に浸入することを防止するものである。このため、堰き止め板４２１は、図６に示すように、図中の上方に円形状に開口形成された通気孔４２１１を備え、浸入した雨水を底側で堰き止める。これにより、フィルタケース３の下流側端面から略満遍なく流出した排気ガスは、堰き止め板４２１の通気孔４２１１を通過することで流れ分布に偏りが生じるが、通気孔４２１１を通過した多くの排気ガスは、大きく開口したスリット４４１１Ａからスムーズに排出されることとなり、その他の排気ガスに関しても、他のスリット４４１１を通過することで、その流れを出口部４０に向けて径方向に確実に変更でき、スムーズに排出できる。
【００４５】
次に、排気ガス浄化装置１内の排気ガスの流れについて、図７に示す排気ガス浄化装置１の断面図を参照して説明する。
まず、排気ガスは、エンジンの排気管から入口ケース２の入口部２０へ流入し、流入管２１内を流入側ボディ２２に対して径方向に流れる（矢印Ａ１）。排気ガスは、他のスリット２４１１を通過することで、傾斜板２４１２にて向きが変更され、流入管２１を出る。そして流入側ボディ２２内に流入し、整流部材２２１に向かう（矢印Ａ３）。この際、排気ガスの一部は、傾斜面２３１近傍に到達し、滞留することなく、流入側ボディ２２の上流の端部側から最も大きく開口したスリット２４１１Ａや、その近傍のスリット２４１１を通過して、傾斜板２４１２で向きが変更され、流入管２１を出る。そして流入側ボディ２２内に流入し、整流部材２２１に向かう（矢印Ａ２）。この結果、排気ガスの流れは、整流部材２２１の上流側で均一に近い状態まで分散する。
そして、排気ガスは、整流部材２２１を通過することで、その流れ分布が一層均一化され、酸化触媒２２２に流入する（矢印Ａ４）。
【００４６】
酸化触媒２２２に流入した排気ガスは、必要に応じてドージング燃料を燃焼させることにより温度が高められて酸化触媒２２２から流出し、フィルタケース３のスーツフィルタ３１の端面に対して分布が均一に維持された状態でフィルタケース３に流入する（矢印Ａ５）。
その後、排気ガスは、スーツフィルタ３１でＰＭが捕集されてスーツフィルタ３１の下流側に流出し、出口ケース４内の堰き止め板４２１の通気孔４２１１を通過する（矢印Ａ６）。通気孔４２１１を通過した排気ガスは、流出側ボディ４２から出る。そして流出管４１内に流入する。排気ガスは、通気孔４２１１にほぼ相対する位置にある流出管４１の最も大きく開口したスリット４４１１Ａや、その近傍のスリット４４１１を主に通過する。一方、スリット４４１１Ａ等を通過しきれなかった排気ガスも、他のスリット４４１１を通過することで傾斜板４４１２にて向きが変更され、出口部４０からスムーズに排出される（矢印Ａ７）。
【００４７】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、流入管２１および流出管４１は、入口ケース２および出口ケース４の各端部から径方向に沿って設けられていたが、流入管２１および流出管４１のいずれか一方または両方は、軸線方向に沿って設けられていてもよい。
また、前記実施形態では、入口ケース２および出口ケース４の双方にルーバー部材２４，４４を設けたが、いずれか一方のケースに設ける構成であってもよい。
さらに、前記実施形態では、流入管２１および流出管４１は、同一の径方向を向いているが、異なっていてもよい。例えば、流入管２１に対し、流出管４１をフィルタケース３の軸線Ｎを中心に１８０度回転させて配置することも可能である。
【００４８】
前記実施形態では、ルーバー部材２４，４４における上方のスリット２４１１Ａ，４４１１Ａが他のスリット２４１１，４４１１よりも大きい開口面積を有していたが、他のスリット２４１１，４４１１と同一の開口面積であってもよい。
前記実施形態では、出口ケース４に堰き止め板４２１を設けたが、堰き止め板４２１を設けない構成であってもよく、この場合にはスーツフィルタ３１を通過した排気ガスが第２ルーバー部材４４全体に対して流入するため、排気ガスの流れがよりスムーズになる。
【００４９】
前記実施形態の排気ガス浄化装置１には、酸化触媒２２２が設けられたが、スーツフィルタ３１の再生方法の違いによっては省略してもよい。
前記各実施形態での断熱材はセラミックス繊維製であったが、ガラス繊維製の断熱材であってもよく、材質は任意である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、建設機械、土木機械、農業機械、発電装置、輸送車両等に搭載される内燃機関の排気ガス浄化装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１…排気ガス浄化装置、３…フィルタケース、２１…流入管、２２…流入側ボディ、２４…第１ルーバー部材（ルーバー部材）、３１…スーツフィルタ、４１…流出管、４２…流出側ボディ、４４…第２ルーバー部材（ルーバー部材）、２２１…整流部材、２２２…酸化触媒、４２１…堰き止め板、２４１１，２４１１Ａ，４４１１，４４１１Ａ…スリット、２４１２，４４１２…傾斜板（方向変更板）、４２１１…通気孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが流通する筒状の流入側ボディ、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向の上流側に配置されて排気ガスが流入する流入管、排気ガスが流通する筒状の流出側ボディ、前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向の下流側に配置されて排気ガスが流出する流出管、前記流入側ボディおよび前記流出側ボディの間に設けられてスーツフィルタが収容されたフィルタケースを備える排気ガス浄化装置であって、
前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向上流側の開口および前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向下流側の開口のうち、少なくともいずれか一方のボディの開口を覆うルーバー部材を備え、
前記ルーバー部材には、複数のスリットと、前記スリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材は、少なくとも前記流入管に設けられ、
前記ルーバー部材の下流側には、排気ガスが通過する多数の開口を有した整流部材が設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材は、少なくとも前記流入管に設けられ、
前記流入管は、排気ガスが前記流入側ボディの径方向に沿って流れて該流入側ボディの上流側の端部に達した後、この端部から前記流入側ボディ内に流入する形状に設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材の複数のスリットは、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びており、
前記スリットの開口面積は、径方向に流れる排気ガスの上流側のスリットで大きく下流側に設けられたスリットほど小さい
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材の複数のスリットは、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びており、
前記方向変更板の傾斜角度は、径方向に流れる排気ガスの上流側の方向変更板で大きく下流側に設けられた方向変更板ほど小さい
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材は、少なくとも前記流出管に設けられ、
前記ルーバー部材の上流側には、前記流出管から流入した水が前記フィルタケース内に浸入するのを防止する堰き止め板が設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材は、前記流入管および前記流出管の両方に設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項８】
排気ガスが流通する筒状の流入側ボディ、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向の上流側に配置されて排気ガスが流入する流入管、排気ガスが流通する筒状の流出側ボディ、前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向の下流側に配置されて排気ガスが流出する流出管、前記流入側ボディおよび前記流出側ボディの間に設けられてスーツフィルタが収容されたフィルタケースを備える排気ガス浄化装置であって、
前記流入管は、排気ガスが前記流入側ボディの径方向に沿って流れて該流入側ボディの上流側の端部に達した後、この端部から前記流入側ボディ内に流入する形状に設けられ、
前記流出管は、前記流出側ボディの下流側の端部から流出した排気ガスが、この端部から前記流出側ボディの径方向に沿って流れる形状に設けられ、
前記流入管には、前記流入側ボディの前記上流側の開口を覆う第１ルーバー部材が設けられ、
前記流出管には、前記流出側ボディの前記下流側の開口を覆う第２ルーバー部材が設けられ、
前記流入側ボディには、ドージング燃料を酸化、発熱させるための酸化触媒が収容されるとともに、前記第１ルーバー部材の下流側において、排気ガスが通過する多数の開口を有した整流部材が設けられ、
前記流出側ボディには、前記第２ルーバー部材の上流側において、前記流出管から流入した水が前記フィルタケース内に浸入するのを防止する堰き止め板が設けられ、
前記第１ルーバー部材には、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びた複数のスリットと、これらのスリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられ、
前記第２ルーバー部材には、前記排気ガスの前記流出側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びた複数のスリットと、これらのスリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項１】
排気ガスが流通する筒状の流入側ボディ、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向の上流側に配置されて排気ガスが流入する流入管、排気ガスが流通する筒状の流出側ボディ、前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向の下流側に配置されて排気ガスが流出する流出管、前記流入側ボディおよび前記流出側ボディの間に設けられてスーツフィルタが収容されたフィルタケースを備える排気ガス浄化装置であって、
前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向上流側の開口および前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向下流側の開口のうち、少なくともいずれか一方のボディの開口を覆うルーバー部材を備え、
前記ルーバー部材には、複数のスリットと、前記スリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材は、少なくとも前記流入管に設けられ、
前記ルーバー部材の下流側には、排気ガスが通過する多数の開口を有した整流部材が設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材は、少なくとも前記流入管に設けられ、
前記流入管は、排気ガスが前記流入側ボディの径方向に沿って流れて該流入側ボディの上流側の端部に達した後、この端部から前記流入側ボディ内に流入する形状に設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材の複数のスリットは、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びており、
前記スリットの開口面積は、径方向に流れる排気ガスの上流側のスリットで大きく下流側に設けられたスリットほど小さい
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材の複数のスリットは、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びており、
前記方向変更板の傾斜角度は、径方向に流れる排気ガスの上流側の方向変更板で大きく下流側に設けられた方向変更板ほど小さい
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材は、少なくとも前記流出管に設けられ、
前記ルーバー部材の上流側には、前記流出管から流入した水が前記フィルタケース内に浸入するのを防止する堰き止め板が設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、
前記ルーバー部材は、前記流入管および前記流出管の両方に設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項８】
排気ガスが流通する筒状の流入側ボディ、前記流入側ボディにおける排気ガス流れ方向の上流側に配置されて排気ガスが流入する流入管、排気ガスが流通する筒状の流出側ボディ、前記流出側ボディにおける排気ガス流れ方向の下流側に配置されて排気ガスが流出する流出管、前記流入側ボディおよび前記流出側ボディの間に設けられてスーツフィルタが収容されたフィルタケースを備える排気ガス浄化装置であって、
前記流入管は、排気ガスが前記流入側ボディの径方向に沿って流れて該流入側ボディの上流側の端部に達した後、この端部から前記流入側ボディ内に流入する形状に設けられ、
前記流出管は、前記流出側ボディの下流側の端部から流出した排気ガスが、この端部から前記流出側ボディの径方向に沿って流れる形状に設けられ、
前記流入管には、前記流入側ボディの前記上流側の開口を覆う第１ルーバー部材が設けられ、
前記流出管には、前記流出側ボディの前記下流側の開口を覆う第２ルーバー部材が設けられ、
前記流入側ボディには、ドージング燃料を酸化、発熱させるための酸化触媒が収容されるとともに、前記第１ルーバー部材の下流側において、排気ガスが通過する多数の開口を有した整流部材が設けられ、
前記流出側ボディには、前記第２ルーバー部材の上流側において、前記流出管から流入した水が前記フィルタケース内に浸入するのを防止する堰き止め板が設けられ、
前記第１ルーバー部材には、前記排気ガスの前記流入側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びた複数のスリットと、これらのスリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられ、
前記第２ルーバー部材には、前記排気ガスの前記流出側ボディの径方向に沿った流れ方向に対して直交する向きに延びた複数のスリットと、これらのスリットに形成されて該スリットを通過する排気ガスの流れ方向を変更する方向変更板とが設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９３７１９（Ｐ２０１２−１９３７１９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６００６７（Ｐ２０１１−６００６７）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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