JP2010007556A

JP2010007556A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2010007556A
Application number: JP2008167541A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamamoto; 浩山本
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】触媒やスーツフィルタ等の排気後処理装置への浸水を確実に防止し、排気後処理装置の耐久性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。
【解決手段】排気ガスを浄化するスーツフィルタ４１と、スーツフィルタ４１が収容されるとともにスーツフィルタ４１で処理された排気ガスを流出させる出口管５１が設けられたケース本体とを備え、スーツフィルタ４１に対してスーツフィルタ４１の下流側に配置された側壁６との間には、スーツフィルタ４１側へ浸水を防止する堰き板２１が設けられている構成とした。従って、ケース本体の出口管５１から入ってきた水を堰き板２１にて堰き止めることができ、スーツフィルタ４１に浸水することを防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気ガス浄化装置に関する。

従来、ディーゼルエンジン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。この排気ガス浄化装置としては、ＰＭ捕集用のスーツフィルタ（Soot Filter）およびドージング燃料（例えば、軽油）を酸化、発熱させるための酸化触媒を、それぞれ筒状のケースで覆った構造が一般的である。

また、ガソリンエンジンの排気管途中にも排気ガス中のＣＯ、ＨＣ等を浄化する排気ガス浄化装置として触媒マフラが用いられる。エンジンから排出される排気ガスは、触媒を通る過程で空気と高温で酸化反応を起こし、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ等がＣＯ_２とＨ_２Ｏ等になり浄化される。このような触媒マフラでも触媒がケース内に収容される（特許文献１）。

実開昭６２−１５２０１４号公報

ところで、特許文献１に記載の排気ガス浄化装置では、ケースの内周面の一部に突条部が設けられ、この突条部を利用して触媒が支持されている。このような突条部は、あくまで触媒を支持する目的で設けられており、例えば、酸化反応で生じた水がケース内に残留したり、ケース内で生じた結露水が残留した場合には、そのような残留水が突条部を超えて触媒と接触することとなり、触媒の耐久性を低下させる。

また、スーツフィルタを用いた排気ガス浄化装置は、排気マフラを兼用する場合が多いため、排気管の末端側に配置される。このため、排気ガス浄化装置には、排気ガスを大気に排出するための出口管が設けられることになるが、このような出口管から雨水が入り込み、入り込んだ雨水との接触によってスーツフィルタの耐久性が低下したり、ケース内部の高温化により雨水が水蒸気となって白煙が排出されるという問題がある。

本発明の目的は、触媒やスーツフィルタ等の排気後処理装置への浸水を確実に防止し、排気後処理装置の耐久性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。

本発明の請求項１に係る排気ガス浄化装置は、排気ガスを浄化する排気後処理装置と、前記排気後処理装置が収容されるとともに当該排気後処理装置で処理された排気ガスを流出させる出口管が設けられたケース本体とを備え、前記排気後処理装置に対して当該排気後処理装置の下流側に配置された壁部との間には、前記排気後処理装置側への浸水を防止する堰き止め部が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る排気ガス浄化装置は、請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、前記堰き止め部は、前記出口管よりも上流側に設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る排気ガス浄化装置は、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、前記堰き止め部は、板状であることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、前記堰き止め部は、前記ケース本体の底部側に設けられていることを特徴とする。
ここでの「底部側に設けられ」とは、ケース自身に直接取り付けられている場合のみか、単に底部側に位置しており、ケース以外の他部材に取り付けられている場合を含む。

本発明の請求項５に係る排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、前記ケース本体の底部には、前記堰き止め部の下流位置に排水用の水抜き部が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、前記堰き止め部の高さ寸法は、当該排気ガス浄化装置が搭載される車両の傾斜姿勢を考慮して設定されていることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る排気ガス浄化装置は、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、前記出口管は、水平に対して上方側に開口していることを特徴とする。

本発明の請求項８に係る排気ガス浄化装置は、エンジン側の排気管に接続される入口管を有した第１ケースと、当該第１ケースに接続されてドージング燃料を酸化、発熱させる酸化触媒が収容された第２ケースと、前記第２ケースに接続されて排気ガス中のパーティキュレート・マターを捕集するスーツフィルタが収容された第３ケースと、前記第３ケースに接続されるとともに、前記排気後処理装置で処理された排気ガスを流出させる出口管が設けられた第４ケースとを備え、前記第４ケースの底部には、前記出口管よりも上流側で、かつスーツフィルタの下流側の位置に板状の堰き止め部が設けられ、前記堰き止め部と当該堰き止め部の下流側に対向配置された前記第４ケースの側壁との間には、排水用の水抜き部が設けられていることを特徴とする。

以上において、請求項１の発明によれば、堰き止め部は、排気後処理装置と当該排気後処理装置の下流側に配置された壁部との間に設けられているので、ケース本体に入ってきた水を堰き止め部にて堰き止めることができ、排気後処理装置に浸水することを防止できる。従って、エンジンの稼動により排気後処理装置が高温となっても、水蒸気が発生しにくく、水蒸気が白煙となって排出されるのを防止できる。

請求項２の発明によれば、堰き止め部は出口管よりも上流側に設けられているので、出口管から入り込んだ水が、出口管の内壁を伝って滴下した場合でも、水が堰き止め部よりも上流側に落下するおそれがなく、水が排気後処理装置に浸水することを防止できる。

請求項３の発明によれば、堰き止め部は板状で形成されているので、構造を簡素化でき、大幅なコストアップが生じない。

請求項４の発明によれば、堰き止め部はケースの底部側に設けられているので、ケース本体の底部に溜まった水が排気後処理装置へ浸水することをより確実に防止できる。

請求項５の発明によれば、水抜き部が堰き止め部の下流位置に設けられているため、出口管から入ってきた水が排気後処理装置へ浸水することなく、水抜き部からケース本体の底部に溜まった水を確実に排水できる。また、ケース本体内に水が溜まらないので、ケースが高温化した場合でも白煙が生じる心配がない。

請求項６の発明によれば、車両の傾斜姿勢を考慮して、堰き止め部の高さ寸法が決められるため、車両が傾斜して停車している場合でも、水が堰き止め部を越えて排気後処理装置に浸水することを確実に防止できる。

請求項７の発明によれば、出口管は、水平に対して上方側に開口しているので、排気ガスを上向きに排出する場合においても、出口管から入ってくる水が排気後処理装置へ浸水することを確実に防止できる。

請求項８の発明によれば、酸化触媒やスーツフィルタを用いた排気ガス浄化装置においても、出口管よりも上流側で、かつスーツフィルタの下流側に板状の堰き止め部が設けられているので、出口管から入ってきた水を堰き止め部で確実に堰き止めることができ、スーツフィルタに浸水することを確実に防止できる。さらに、第４ケースの底部に溜まった水を水抜き部から排水できる。

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、本実施形態での排気ガス浄化装置１を示す全体斜視図である。図２は、図１でのＡ−Ａ矢視図であり、図３は、図２でのＢ−Ｂ矢視図である。図１において、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）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り、ケース本体１Ａを備えている。このケース本体１Ａは、エンジン側の排気管と接続される第１ケースとしてのケース２と、ケース２の下流側に配置された第２ケースとしてのケース３と、ケース３のさらに下流側に配置された第３ケースとしてのケース４と、最下流に配置されて図示しない鉛直なテールパイプが接続される第４ケースとしてのケース５とで構成されている。

ケース２は、円筒状の外周部の一方の開口側を側壁６で閉塞した構造であり、外周部には径方向の下方から排気ガスが流入する入口管２０が設けられている。円筒状のケース３内には、ドージング燃料を酸化、発熱させる酸化触媒３１が配置され、同じく円筒状とされたケース４内には、排気ガス中のＰＭを捕集する排気後処理装置としてのスーツフィルタ４１が収容されている。酸化触媒３１とケース３内周面との間、およびスーツフィルタ４１とケース４との間には、スーツフィルタ４１を保持するように断熱材４２（図２参照）が介装され、排気ガスによって高温となる酸化触媒３１およびスーツフィルタ４１の熱をケース３，４の外表面に伝達しにくくしている。

図２，図３を参照して、排気ガス浄化装置１の最下流に配置されるケース５について詳述する。ケース５は、ケース２と同様に円筒状の外周部の一方の開口部分を塞ぐ壁部として側壁６を有した構造であり、ケース５の外周部には、径方向の上方へ排気ガスを流出させる出口管５１が設けられている。この側壁６がスーツフィルタ４１に対して下流側に対抗配置されていることになる。また、ケース５は、側壁６部分が内壁プレート１１および外壁プレート１２を有する二重壁構造とされ、内壁プレート１１と外壁プレート１２との間には、ガラス繊維からなる断熱材１３が介装されている。

同様に、ケース５の円筒状の外周部分も内筒材１４および外筒材１５を有する二重壁構造とされ、内筒材１４と外筒材１５との間にも断熱材１３が介装されている。ケース５の開口側の端縁には、内筒材１４の露出部分に一体成形されたフランジ継手７が形成され、ケース５は、フランジ継手７を貫通するボルト７１およびこれに螺合するナット７２によって、ケース４に接合される（図１参照）。

ケース５の開口寄りの内部には、ケース４の内部を跨ぐように、断熱リング９が嵌め込まれている。断熱リング９は、ケース５の内面に当接するステンレス製の外周リング部材９１と、一対の外フランジを有する断面凹状に形成されたステンレス製の内周リング部材９２と、外周リング部材９１および内周リング部材９２の間に介装されたセラミックス繊維製の断熱材９４とで構成される。このような断熱リング９は、上流側において、ケース４の断熱材４２とワイヤーメッシュ１０１、ストッパ１０２とを介して近接している。

そして、断熱リング９や断熱材１３を有した二重壁構造は、ケース５内部を流れる排気ガスの熱をケース５表面に伝達しにくくし、表面温度が必要以上に熱くなるのを防止するとともに、ケース４とケース５とを印籠接合するために用いられる。なお、これらの構造は、ケース２や、ケース２とケース３との接合部分にも適用されている。

ケース５内部において、出口管５１に対向した底部５２には、断熱材１３、内筒材１４、および外筒材１５をそれぞれ貫通する貫通孔１６が形成されている。この貫通孔１６には、ケース５内の底部５２に溜まった水を排水する水抜き部１７が設けられている。このような水抜き部１７は、例えばステンレス製のパイプによって形成されている。

水抜き部１７の上流側において、断熱リング９を構成する内周リング部材９２の側面部分には、堰き止め部としての略半円板状でステンレス製の堰き板２１が鉛直に立設されている。堰き板２１は底部５２側で、かつ出口管５１よりも排気ガス流れ方向の上流側に位置しており、図示しないテールパイプから入り込んだ雨水が出口管５１の内壁を伝って滴下した場合でも、雨水が堰き板２１よりも上流側に落下する心配がなく、雨水がスーツフィルタ４１側に流れ込み難くなっている。

また、堰き板２１の高さ寸法ｈは、排気ガス浄化装置１が搭載される車両の傾斜姿勢を考慮して設定されている。本実施形態での高さ寸法ｈは、車両の傾斜角３０°に対応した大きさとなっている。従って、車両をスーツフィルタ４１側が下向きとなるように傾斜角３０°内で傾斜して停車した場合でも、出口管５１から浸入してきた雨水等が堰き板２１の下流側に溜まった状態に維持されるため、堰き板２１によって堰き止められ、上流側のケース４に収容されたスーツフィルタ４１に浸水することを防止でき、雨水を水抜き部１７から排水できる。
なお、排気ガス浄化装置１が搭載される車両としては、好ましくは旋回台を有する油圧ショベルであり、この排気ガス浄化装置１は、旋回台に搭載されているエンジンに取り付けられるか、またはエンジンが収容されているエンジンルーム内の適宜な位置に取り付けられている。

以上、本実施形態によれば、堰き板２１がスーツフィルタ４１の下流側に配置されているので、出口管５１から浸入してきた雨水等がスーツフィルタ４１側に浸水するのを防止でき、スーツフィルタ４１の耐久性を向上させることができる。また、スーツフィルタ４１に雨水が浸み込むことがないので、エンジンの稼動によりスーツフィルタ４１が高温となっても、水蒸気が発生しにくく、水蒸気が白煙となって排出されるのを防止できる。さらに、ケース５の底部５２には、雨水等を排水するための水抜き部１７が設けられ、水抜き部１７からケース５の底部に溜まった雨水等を排水するので、より確実にスーツフィルタ４１への浸水を防止できる。

なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、出口管５１がケース５の鉛直方向に取り付けられていたが、図４に示すように、出口管５１はケース５の任意の位置に取り付けられていてもよく、出口管５１の開口が上方を向いており、出口管５１から入った雨水が底部５２に落下する構造であれば、本発明を適用可能である。

また、図５に示すように、出口管５１がケース５の側壁６に対して水平方向に突出して取り付けられ、外部にて鉛直に折曲されていてもよい。また、出口管５１の水平部分がケース５内にて支持プレート５３にて支持されている場合には、スーツフィルタ４１と支持プレート５３との間に、堰き板２１および水抜き部１７を設ければよく、出口管５１から侵入してきた雨水がスーツフィルタ４１に浸水することを防止できる。つまり、このような場合では、支持プレート５３が本発明に係る壁部である。なお、図５では、出口管５１の水平部分および支持プレート５３には、消音効果を向上させるための多数の孔が穿設されている。

前記実施形態では、ケース５の形状は円筒状であったが、図６に示すように、底部５２が下方に窪んだ断面凹状に形成されていてもよい。この場合においても、出口管５１から侵入してきた雨水をパン部５５に導いて良好に排水でき、雨水がスーツフィルタ４１に浸水することを防止できる。また、このような変形例では、鉛直壁５４を有したパン部５５全体が本発明の堰き止め部となる。

前記実施形態では、本発明の排気後処理装置としてスーツフィルタ４１について説明したが、本発明の排気後処理装置としてはこれに限定されず、例えば図７に示すＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）８１であってもよく、このＳＣＲ８１への雨水の浸水を防止することで、ＳＣＲ８１の耐久性を向上させることができるうえ、白煙の排出を抑制できる。

具体的に、図７においては、ＳＣＲ８１を収容するケース８がスーツフィルタ４１を収容するケース５の下流側に直列に配置され、各ケース５，８の連通部分に尿素水供給装置１８が設けられた排気後処理装置が示されている。つまり、このＳＣＲ８１は尿素水を還元剤とする尿素、脱硝触媒である。このような排気後処理装置では、スーツフィルタ４１で排気ガス中のＰＭが捕集され、ＳＣＲ８１にてＮＯ_ｘを低減できる。

前記各実施形態の排気ガス浄化装置１のケース４，５は別体にて構成されたが、これらケース４，５を一体にして構成してもよい。この場合においても、堰き板２１がスーツフィルタ４１と出口管５１との間に配置されることで、スーツフィルタ４１への浸水を防止できる。

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。

本発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の全体斜視図。図１でのＡ−Ａ矢視図。図２でのＢ−Ｂ矢視図。本発明の変形例に係る排気ガス浄化装置の断面図。本発明の変形例に係る排気ガス浄化装置の要部を示す断面図。本発明の変形例に係る排気ガス浄化装置の要部を示す断面図。本発明の変形例に係る排気ガス浄化装置の要部を示す断面図。

符号の説明

１…排気ガス浄化装置、１Ａ…ケース本体、２…ケース（第１ケース）、３…ケース（第２ケース）、４…ケース（第３ケース）、５…ケース（第４ケース）、６…側壁（壁部）、１７…水抜き部、２０…入口管、２１…堰き板（堰き止め部）、３１…酸化触媒、４１…スーツフィルタ（排気後処理装置）、５１…出口管、５２…底部。

Claims

排気ガスを浄化する排気後処理装置と、
前記排気後処理装置が収容されるとともに当該排気後処理装置で処理された排気ガスを流出させる出口管が設けられたケース本体とを備え、
前記排気後処理装置に対して当該排気後処理装置の下流側に配置された壁部との間には、前記排気後処理装置側への浸水を防止する堰き止め部が設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
前記堰き止め部は、前記出口管よりも上流側に設けられている
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、
前記堰き止め部は、板状である
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、
前記堰き止め部は、前記ケース本体の底部側に設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、
前記ケース本体の底部には、前記堰き止め部の下流位置に排水用の水抜き部が設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の排気ガス浄化装置において、
前記堰き止め部の高さ寸法は、当該排気ガス浄化装置が搭載される車両の傾斜姿勢を考慮して設定されている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
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、
前記出口管は、水平に対して上方側に開口している
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
エンジン側の排気管に接続される入口管を有した第１ケースと、
当該第１ケースに接続されてドージング燃料を酸化、発熱させる酸化触媒が収容された第２ケースと、
前記第２ケースに接続されて排気ガス中のパーティキュレート・マターを捕集するスーツフィルタが収容された第３ケースと、
前記第３ケースに接続されるとともに、前記排気後処理装置で処理された排気ガスを流出させる出口管が設けられた第４ケースとを備え、
前記第４ケースの底部には、前記出口管よりも上流側で、かつスーツフィルタの下流側の位置に板状の堰き止め部が設けられ、
前記堰き止め部と当該堰き止め部の下流側に対向配置された前記第４ケースの側壁との間には、排水用の水抜き部が設けられている
ことを特徴とする排気ガス浄化装置。