JP2009228635A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】継手用のフランジとセンサボスとの間のスペースを縮小し、ケースひいては全体の大きさを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】排気ガスを清浄化するスーツフィルタ５３を収容し、かつ端部にフランジ継手７が設けられたケース５１と、ケース５１の外表面に溶接して取り付けられるセンサボス２とを備え、センサボス２は、ケース５１外表面と当接する頭部２１の最外周部分は、頭部２１の中央部分よりも厚みの薄い溶接部になっていることで、頭部２１は、円錐台状に形成されているか、または円柱状の本体部と、本体部の外径寸法より大きく、かつ厚さ寸法が小さいつば部とが設けられている構成としたことにより、溶接トーチ３０をケース５１に対して垂直方向（径方向）に用いることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気ガス浄化装置に関する。

従来、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筒状のケースで覆った構造が一般的であり、ケースには、センサボスを介して温度センサや差圧センサが取り付けられている（特許文献１）。ここでセンサボスは、排気ガスやドージング燃料が漏れ出すのを防止するために、ケースに対して全周溶接されている。

特開２００４−２６３５９３号公報

しかしながら、ケースが分割構造とされ、センサボス付近で継がれている場合には、センサボスをケースに溶接トーチを用いて全周溶接する際に、継手用のフランジと溶接トーチとが干渉し、溶接作業が妨げられるおそれがあるため、フランジとセンサボスとの間に十分なスペースを設ける必要があり、ケースが大型化するという問題がある。

本発明の目的は、継手用のフランジとセンサボスとの間のスペースを縮小し、ケースひいては全体の大きさ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。

本発明の請求項１に係る排気ガス浄化装置は、排気ガスを清浄化するスーツフィルタを収容し、かつ端部にフランジ継手が設けられたケースと、前記ケースの外表面に溶接して取り付けられるセンサボスとを備え、前記センサボスは、前記ケース外表面と当接する頭部を有し、前記頭部の最外周部分は、前記頭部の中央部分よりも厚みの薄い溶接部になっ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、ドージング燃料を酸化、発熱させるための酸化触媒を内蔵しているとともに、前記センサボスは、前記酸化触媒と前記スーツフィルタとの間の空間に対応した位置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、前記センサボスの頭部は、円錐台状に形成されてい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、前記センサボスの頭部には、円柱状の本体部と、前記本体部の外径寸法より大きく、かつ厚さ寸法が小さいつば部と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、センサボスのケース外表面と当接する頭部は、最外周部分が中央部分より厚みの薄い溶接部になっていることで、フランジ継手が設けられたケース外表面に対して、例えば溶接トーチを用いて溶接する際に、溶接トーチをケースに対して垂直方向に用いても、センサボスをケースに全周溶接できる。従って、溶接トーチとフランジ継手とが干渉することなく溶接作業ができることから、フランジ継手とセンサボスとの間のスペースを縮小でき、排気ガス浄化装置を小型化できる。

請求項２の発明によれば、酸化触媒とスーツフィルタとの間の空間に対応した位置にセンサボスを設けることで、この空間を縮小できるため、この空間を通過する排気ガスの排気温度低下を防止できる。

請求項３の発明によれば、センサボスの頭部が円錐台状であるため、ケース外表面に当接する円錐台状の外周縁をケースに全周溶接できる。

請求項４の発明によれば、センサボスの頭部には、円柱状の本体部と、その本体部の外径寸法よりも大きく、かつ厚さ寸法が小さいつば部とが設けられたことで、ケース外表面に当接するつば部の外周縁をケースに全周溶接できる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１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を示す斜視図であり、図２は、本実施形態で使用されるセンサボス２の斜視図である。図３は、図１でのＡ−Ａ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、エンジンの排気管と接続される入口室３と、酸化触媒４２が内蔵された酸化触媒室４と、スーツフィルタ５３が内蔵されたフィルタ室５と、図示しない出口管が接続される出口室６とを備えている。

入口室３および出口室６はそれぞれ、側壁９を有した円筒状のケース１０，１１により形成され、ケース１０，１１の径方向から排気ガスが流出入する流入部３１および流出部６１を備えている。さらに、入口室３および出口室６の端部には、ケース１０，１１に一体成形されたフランジ継手７が形成されている。

酸化触媒室４は、円筒状のケース４１によって形成され、このケース４１の両端部にも、フランジ継手７が形成されている。ケース４１の内部には、図示しない燃料供給装置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４２と、この酸化触媒４２の両端部からケース４１の両端部に向かってリング状のステンレス製のワイヤーメッシュ１７およびストッパ１８（図３では一方のみを図示）とが設けられている。これによれば、ストッパ１８は、酸化触媒４２がケース４１の端部からはみ出ることがないように、ワイヤーメッシュ１７を介して酸化触媒４２を押圧している。また、ドージング燃料を酸化、発熱させることにより排気ガスの温度を上昇させて、この上昇した排気ガスを利用することで、下流側に位置するフィルタ室５内のスーツフィルタ５３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５３を再生させる。

そして、ケース４１の一端側のフランジ継手７と入口室３のケース１０に設けられたフランジ継手７との間にシール材１６を介装したうえで、フランジ継手７同士がボルト８およびナット１４により締結される。なお、シール材１６は、耐熱性の高い膨張黒鉛製であり、排気ガス浄化装置１内を通過する排気ガスが大気に漏れ出さないために配置されるものである。なお、酸化触媒４２の外周とケース４１の内面との間には、セラミックス繊維製の断熱材１２が設けられている。

フィルタ室５は、酸化触媒室４と同様に円筒状のケース５１によって形成され、このケース５１の両端部にも、フランジ継手７がケース５１に一体成形されている。従って、ケース４１，５１，１１同士も、ケース５１のフランジ継手７と、上流側のケース４１および下流側のケース１１のフランジ継手７との間にシール材１６を介装したうえで、ボルト８およびナット１４により締結される。また、図３を参照するとケース５１の内部には、排気ガス中のＰＭを除去するためのスーツフィルタ５３が設けられ、このケース５１の内部にもスーツフィルタ５３の両端部からケース５１の両端部に向かってリング状のステンレス製のワイヤーメッシュ１７およびストッパ１８（図３では一方のみを図示）とが設けられている。スーツフィルタ５３が設けられていない部分は、酸化触媒室４とスーツフィルタ５３との間に形成された空間としての連通室５２となっている。

連通室５２には、リング状の断熱リング１３がケース５１の内壁に沿って配置されている。断熱リング１３は、断面凹部状に形成されたステンレス製の内周リング部材１３１と、内周リング部材１３１の凹部に収容されるセラミックス繊維製の断熱材１３２と、断熱材１３２を覆うように取り付けられるステンレス製の外周リング部材１３３とで構成され、内周リング部材１３１と外周リング部材１３３とは接触しておらず、空気の空間１３４が形成されている。そのため、内周リング部材１３１から外周リング部材１３３へ熱伝導されることがない。
なお、スーツフィルタ５３の外周にもケース５１の内面との間に、セラミックス繊維製の断熱材１２が設けられている。

ケース５１および断熱リング１３には、それぞれを通過する挿通孔５４が設けられている。この挿通孔５４には、図示しない差圧センサおよび温度センサを取り付けるためのセンサボス２が挿通され、ケース５１に対して溶接トーチ３０（図３に２点鎖線で図示）により全周溶接されている。

センサボス２は、ケース５１外表面に当接される円錐台状の頭部２１と、挿通孔５４内に位置する円柱状の挿入部２２とを備え、センサボス２の中央部分には、温度センサおよび差圧センサを螺合するためのねじ部２３が形成されている。頭部２１が円錐台状であるため、頭部２１の最外周部分が中央部分よりも厚みの薄い溶接部２５になっており、頭部２１の側面とケース５１の表面とにより鈍角が形成される。これにより、溶接トーチ３０をケース５１に対して垂直方向に用いて、頭部２１の底面側周縁がケース５１に全周溶接されることとなる。

以上、説明したように、本実施形態によれば、頭部２１の最外周部分が中央部分よりも厚みの薄い溶接部２５になっており、頭部２１が円錐台形状に形成されているため、センサボス２をケース５１に全周溶接する際に、溶接トーチ３０をケース５１に対して垂直方向（径方向）に用いることができる。そのため、フランジ継手７付近にセンサボス２を配置しても、フランジ継手７と溶接トーチ３０とが干渉することなく、センサボス２の溶接部２５をケース５１に対して確実に全周溶接できる。従って、フランジ継手７とセンサボス２との間に十分なスペースを確保する必要がなく、距離Ｌを短くでき、排気ガス浄化装置１を小型化できる。

また、距離Ｌを短くすることで連通室５２を狭くできるため、連通室５２を通過する排気ガスの排気温度が低下するのを防止でき、特に、酸化触媒室４が設けられている本実施形態では、酸化触媒室４でのドージング燃料の酸化、発熱により高温となった排気ガス温度を維持したままスーツフィルタ５３に流入させることができ、スーツフィルタ５３の再生を良好にできる。

距離Ｌを短くできることとは逆に、排気ガス浄化装置１全体の大きさを従前どおりにすることで、逆にスーツフィルタ５３として長さ寸法が長く、容量を大きいものを使用できるということであるから、スーツフィルタ５３の使用期間を延ばすことができ、交換時期を延長できる。従って、排気ガス浄化装置１を分解して、スーツフィルタ５３を取り外したりする等の回数を減らすことができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態でのセンサボス２を示す斜視図であり、図５は、センサボス２を排気ガス浄化装置１に溶接した際の断面図である。図４，５に示すように、本実施形態でのセンサボス２は、フィルタ室５のケース５１の表面から露出する頭部２４を備え、この頭部２４には、図中上方から円柱状の本体部２４１と、ケース５１外表面に当接されるつば部２４２とが設けられている。つば部２４２の外径寸法は、本体部２４１の外径寸法より大きく、かつ厚さ寸法も十分に小さい。そして、このセンサボス２においては、つば部２４２の最外周部分が頭部２４の中央部分よりも厚みの薄い溶接部２５となっており、この溶接部２５がケース５１に対して全周溶接される。

この構成によっても、つば部２４２に対して垂直方向に溶接トーチ３０を用いることで、フランジ継手７と溶接トーチ３０とが干渉することなく、センサボス２の溶接部２５を確実にケース５１に全周溶接できる。従って、第１実施形態と同様に、フランジ継手７とセンサボス２との間のスペースを十分に確保する必要なく溶接作業ができ、排気ガス浄化装置１を小型化できる。

［第３実施形態］
図６は、第３実施形態を示す図である。
本実施形態では、各ケース１０，１１，３１、４１は、フランジ継手７の間にシール材１６を介装したうえで、フランジ継手７同士をＶクランプ１５で締め付けることにより接合される。これによっても、前記各実施形態と同様に各ケース１０，１１，３１、４１を良好に接合することができる。

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、前記各実施形態では、入口室３と酸化触媒室４とを別体にしたが、一体に成形されていてもよい。
また、前記各実施形態の排気ガス浄化装置１には、酸化触媒室４が設けられたが、スーツフィルタ５３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１３２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。

本発明は、排気ガス浄化装置に好適に利用できる。

本発明の第１実施形態に係る排気ガス浄化装置の斜視図。 第１実施形態に係るセンサボスを示す斜視図。 図１でのＡ−Ａ矢視図。 第２実施形態に係るセンサボスを示す斜視図。 前記第２実施形態に係る排気ガス浄化装置の要部を示す断面図。 第３実施形態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、２…センサボス、７…フランジ継手、４２…酸化触媒、５１…ケース、５２…連通室（空間）、５３…スーツフィルタ、２１，２４…頭部、２５…溶接部、２４１…本体部、２４２…つば部。

Claims (4)

1. 排気ガスを清浄化するスーツフィルタを収容し、かつ端部にフランジ継手が設けられたケースと、
   前記ケースの外表面に溶接して取り付けられるセンサボスとを備え、
   前記センサボスは、前記ケース外表面と当接する頭部を有し、
   前記頭部の最外周部分は、前記頭部の中央部分よりも厚みの薄い溶接部になっている
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. 請求項１に記載の排気ガス浄化装置において、
   ドージング燃料を酸化、発熱させるための酸化触媒を内蔵しているとともに、
   前記センサボスは、前記酸化触媒と前記スーツフィルタとの間の空間に対応した位置に設けられている
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
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、
   前記センサボスの頭部は、円錐台状に形成されている
   ことを特徴とする排気ガス浄化装置。
4. 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、
   前記センサボスの頭部には、円柱状の本体部と、前記本体部の外径寸法より大きく、かつ厚さ寸法が小さいつば部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。

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