JP2022082397A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合室において排気ガスと還元剤を十分に混合し、下流側に均一に排気ガスを拡散できる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガス浄化装置の筐体であるハウジングに収納される第１浄化部材と第２浄化部材の間に区画される混合室１０内に、排気ガス流れの上流側から第１部材１１、連通管１３及び第２部材１２を配設する。第１部材１１はらせん状の板で、第２部材１２は下流側に向かって広がるフレア形状を備えており、第２部材の開口部と連通管１３の下端部が嵌合し、上端側は第１部材１１の下面により閉塞されており、連通管１３の側面には開口部が設けられる。還元剤添加装置の取付部５は混合室１０内に添加材を噴射できる位置に配設される。排気ガスは第１部材１１の開口部から混合室１０内に流入し、連通管１３内を通過して混合室１０から流出する。【選択図】図６

Description

本発明は、排気ガス浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気には、例えば煤等からなる粒子状物質（ＰＭ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の物質が含まれる。これらを除去するために、例えばディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ）や選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）等の還元触媒等の排気ガス浄化装置が用いられる。

還元触媒は、上流側に添加される還元剤によって排気ガス中に含まれる特定の物質を還元して無害な物質へと変換する。還元剤と排気ガスを十分に混合させる方法として、排気通路内に２枚の板を配設し、その板と排気通路を形成するハウジングによって画定される混合室を設け、混合室内に還元剤を添加する構造が提案されている。

例えば、特許６７５６６２９には混合室を画定する上流の板に開口部を設け、下流の板の中央に設けられた上流側を指向する突起の側面に孔を設けた構造が開示されている。上記の構造では、開口部から混合室に流入した排気ガスは排気通路の中心軸に対して直交する複数の小旋回流を発生させ、混合室から流出する際に排気通路の中心軸まわりに複数の小旋回流を発生させることで、還元剤と排気ガスの混合を促進させる。しかし上記の構造は、偏在する複数の旋回流同士を混合させる構造ではないので、混合が十分されない惧れがある。

また、米国特許１０１７９３１５号には、混合室を形成する上流の板に混合室の中心軸に対して旋回流を発生させる構造が開示されている。

特許６７５６６２９ 米国特許１０１７９３１５号

上記の構造は、混合室内全体に中心軸まわりの旋回流を発生させるが、混合室から排気ガスを流出させる際に制限部材に排気ガスを透過させるので、旋回流が抑止され混合が十分ではなくなる惧れがある。また背圧が上昇する。さらに、下流側に均一に排気ガスを拡散し難い。

そこで本発明は、混合室において排気ガスと還元剤を十分に混合し、下流側に均一に排気ガスを拡散できる排気ガス浄化装置を提案する。

前記の課題を解決するために、本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気ガス浄化装置であって、筐体内に排気ガスを浄化する第１排気ガス浄化部材と、その下流に第２排気ガス浄化部材を同軸状に備え、第１排気ガス浄化部材と第２排気ガス浄化部材の間に区画される混合室内に第１部材と、第１部材の下流側に第２部材と、上流側が第１部材により閉塞され、下流側が第２部材の有する開口部に嵌合する連通管とを備え、混合室内に還元剤を添加する還元剤添加部を備え、第１部材はらせん状であり、第２部材は下流側に向かって広がるフレア形状であり、連通管の側面には１つ以上の開口部が設けられている。

また連通管の開口部にはルーバが設けられていてもよい。

また第１部材及び／又は第２部材には連通孔が設けられていてもよい。

本発明によれば、混合室内全体で中心軸まわりの旋回流を発生させ、排気ガスと還元剤を十分に混合させることができる。更に、旋回流と同軸の連通管の側面に中心軸方向へ延在する開口部が設けられているので、旋回流を維持したまま連通管へ流入できる。更に、第２部材を下流側に向かって広がるフレア形状としたことで、連通管を通過した排気ガスを均一に拡散することが出来る。

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である。 本発明の第１実施形態に係る混合室内に配設される部材の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る混合室の正面図である。 本発明の第１実施形態における混合室のＡ－Ａ断面図である。 本発明の第１実施形態に係る混合室の背面図である。 本発明の第１実施形態に係る混合室の模式的なガス流れを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る混合室内に配設される部材の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る混合室内に配設される部材のもう一つの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る連通管の斜視図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図１乃至図９を参照して説明する。内燃機関側を上流側とし、排気ガス浄化装置を通過した後方を下流側とする。図１乃至図９では内燃機関側である左側から右側に排気ガスが流れる。

図１に本発明の第１実施形態を示す。図１は排気ガス浄化装置１の斜視図である。排気ガス浄化装置１は、筐体であるハウジング２と第１浄化部材３と第２浄化部材４と取付部５と第１部材１１と第２部材１２と連通管１３を備えている。第１浄化部材３には例えばＤＯＣやＤＰＦが挙げられ、第２浄化部材４には還元触媒が挙げられる。

排気ガス浄化装置１内の上流側に配設された第１浄化部材３とその下流側に配設された第２浄化部材４の間に形成される空間６内に混合室１０が形成される。還元剤添加装置の取付部５は、混合室１０内に還元剤を噴射出来る位置に配設される。

図２に混合室１０内に配設される部材の斜視図を、図３乃至図５にはそれぞれ混合室１０付近の正面図、断面図及び背面図を示している。図３及び図４に示すように、らせん状の板である第１部材１１は開口部１１ａを除きハウジング２内面を閉塞するように配設される。図４及び図５に示すように、下流側に向かってフレア状に広がる第２部材１２は、開口部１２ａを除きハウジング２内面を閉塞するように配設される。図４に示すように、第２部材の開口部１２ａと連通管１３の下端部１３ｂが嵌合し、上端部１３ａは第１部材１１の下面により閉塞されており、連通管１３の側面には開口部１３ｃが設けられ、開口部１３ｃには内向きにルーバ１３ｄが設けられている。

本発明の第１実施形態によれば、図６に示すような排気ガスの流れが混合室１０内で発生する。第１浄化部材３を通過した排気ガスは上流側の空間７かららせん状の第１部材１１を経て開口部１１ａより混合室１０内に流入し、混合室１０内の入口部に配設された取付部５から還元剤が噴射される。混合室１０内の中心軸まわりに旋回している排気ガスに還元剤が噴射されるので、流入する排気ガス全体と還元剤が混合される。更に、混合室１０内に流入した排気ガスが下流側の空間８に移動する際に、連通管１３の内部を通過する過程でらせん流を維持したまま排気ガスを凝集させるので、排気ガスと還元剤の均一な混合が行われる。更に、開口部１３ｃにはルーバ１３ｄが設けられているので排気ガスの旋回流が加速されて、連通管１３内でも排気ガスと還元剤の均一な混合が行われる。そして、連通管１３内から下流側の空間８内へ放出される際に、第２部材１２がフレア形状であるので、排気ガスの流速が減少し拡散が行われ、下流側に配設される第２浄化部材４の前面に亘り均一に当たる。

次に、図７乃至図９に本発明の第２の実施形態を示す。図７及び８に、混合室内に配設される部材の斜視図を、図９に連通管２３の斜視図を載せている。第１の実施形態に対して、第２部材２２と連通管２３の形状が異なる。図７及び図８に示すように、第２部材２２は下流側に向かって広がるフレア形状に加えて、らせん状の形状も有し、中央部以外にも開口部２２ｂを設けている。また図７に示すように、連通管２３は、開口部２３ｃを第１部材２１の開口部２１ａ付近に設けていない。

上記の構造によれば、排気ガスが混合室内に流入する際に、第２部材２２によって混合室内での排気ガスと還元剤の混合が行われ、連通管２３を回り込んでから連通管２３内に流入して下流側に流出されるので第１の実施形態に比べて更なる混合が行われるが、背圧は若干上昇する。

第１及び第２の実施形態は、連通管の内側に傾斜したルーバを備える構造であるが、ルーバは外側に傾斜していてもよいし、またルーバを適宜省略してもよい。混合室内に配設される部材は、鋳物等により一体で形成されていてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し範囲の変更があっても本発明に包含される。

１ 排気ガス浄化装置
３ 第１浄化部材
４ 第２浄化部材
５ 取付部
１０ 混合室
１１、２１ 第１部材
１２、２２ 第２部材
１３、２３ 連通管

Claims (3)

1. 内燃機関の排気ガス浄化装置であって
   筐体内に排気ガスを浄化する第１排気ガス浄化部材と、
   その下流に第２排気ガス浄化部材を同軸状に備え、
   前記第１排気ガス浄化部材と前記第２排気ガス浄化部材の間に区画される混合室内に第１部材と、前記第１部材の下流側に第２部材と、上流側が前記第１部材により閉塞され、下流側が前記第２部材の有する開口部に嵌合する連通管とを備え、
   前記混合室内に還元剤を添加する還元剤添加部を備え、
   前記第１部材はらせん状であり、
   前記第２部材は下流側に向かって広がるフレア形状であり、
   前記連通管の側面には１つ以上の開口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。
2. 前記連通管の前記開口部にはルーバが設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 前記第１部材及び／又は前記第２部材には連通孔が設けられている
   ことを特徴とする請求項１及び２に記載の排気ガス浄化装置。

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