JP6826058B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1A,1Bに示す排気ガス浄化装置(以下、単に「浄化装置」ともいう。)1は、内燃機関の排気ガス流路内に設けられ、排気ガス中の環境汚染物質を低減する。浄化装置1は、排気ガス浄化部2と、還元部3と、還元剤供給部4と、排気ガス管路5と、旋回流発生部6と、を備える。
排気ガス浄化部2は、排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集する。ここで、「環境汚染物質」とは、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、粒状物質(PM)、硫黄酸化物(SOx)、炭化水素類(HC)等を意味する。
還元部3は、排気ガスを還元剤の存在下で還元する。具体的には、還元部3は、アンモニアと還元触媒とによって、排気ガス中のNOxを還元し、無害な窒素に改質する。還元剤であるアンモニアは、一般に尿素水を排気ガス中に噴射し、この尿素水中の尿素を加水分解することで生成される。
還元剤供給部4は、排気ガスの流れ方向において還元部3よりも上流側で排気ガスに還元剤を供給する。本実施形態では図1A,1Bに示すように、還元剤供給部4は、排気ガス管路5の内部に還元剤を噴射するように構成されている。
排気ガス管路5は、排気ガス浄化部2の排出口2Aと還元部3の導入口3Aとを連通する管体である。つまり、排気ガス浄化部2から排出された排気ガスは、排気ガス管路5を通って還元部3に導入される。排気ガス管路5の内部には、旋回流発生部6が配置される。また、排気ガス管路5の周面には、還元剤供給部4が接続される。
旋回流発生部6は、排気ガス管路5内に設置され、排気ガスに複数の旋回流を発生させる。旋回流発生部6は、図2A,2Bに示すように、第1遮蔽部7と、第2遮蔽部8とを有する。
第1遮蔽部7は、排気ガス管路5内を流れる排気ガスに対し、排気ガス管路5の中心軸方向である第1方向D1の流れの一部を遮蔽する。
第2遮蔽部8は、図3に示すように、環状部8Aと、側壁部8Bとを有する。
環状部8Aは、排気ガス管路5の径方向中心に開口8Cが形成され、開口8Cの径方向外側における第1方向D1の流れを遮蔽する部位である。環状部8Aの外径は、排気ガス管路5の内径と一致する。また、環状部8Aの排気ガス管路5の内周面との当接部分8Hは、第1方向D1に沿って下流側に延伸している。
次に、浄化装置1における旋回流の発生メカニズムについて説明する。
浄化装置1では、排気ガス浄化部2から排出された排気ガスは、流れの向きを変えずにそのまま排気ガス管路5に進入する。
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)第1方向D1の排気ガスの流れが第1遮蔽部7によって第2遮蔽部8の側壁部8Bの外側に誘導される。側壁部8Bに誘導された流れは側壁部8Bによって2つの流れに分割されつつ、環状部8Aの開口8Cに向かって流れる。これにより、排気ガスの流路が伸びると共に、第1方向D1と平行な旋回軸を有する互いに逆向きの2つの旋回流が生じる。そのため、側壁部8Bに向かって噴射された還元剤が効率よく拡散される。その結果、還元剤の蒸発が促進されると共に、分散性が向上する。さらに、排気ガスの流れの一部は、第1遮蔽部7の複数の貫通孔7Cを通過して、上記2つの旋回流に合流する。その結果、還元剤と排気ガスとの撹拌が効果的に行なわれる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
次に、本開示の効果を確認するために行った実施例1と比較例1との比較について説明する。
図1の排気ガス浄化装置1にガスを供給した際の旋回流発生部6における圧損と、還元剤であるアンモニアの一様度とを解析により求めた。
Φi={(Wi−Wm)2}1/2/Wm ・・・(1)
Φ=ΣΦi/n ・・・(2)
γ=1−Φ/2 ・・・(3)
特許文献1に開示される流路を閉塞するプレートに導入孔を設けた従来の排気ガス浄化装置において、実施例1と同様の条件で旋回流発生部における圧損と、アンモニアの一様度とを解析により求めた。
実施例1のアンモニアの一様度は、比較例1とほぼ同等であった。また、実施例1では、比較例1に対し、圧損が約80%低減された。つまり、実施例1では、旋回流発生部における圧損を低くしつつ、ガスの流れを一様とできることが推測される。
3A…導入口、4…還元剤供給部、5…排気ガス管路、6…旋回流発生部、
7…第1遮蔽部、7A…中央部、7B…周縁部、7C…貫通孔、7D…第1端部、
7E…第2端部、7F…当接部、7G…開口部、8…第2遮蔽部、8A…環状部、
8B…側壁部、8C…開口、8D…開放部分、8E…第1端部、8F…第2端部、
8G…接続部、21…浄化用部材、22…ケーシング、31…還元触媒、
32…ケーシング。
Claims (4)
- 内燃機関の排気ガス浄化装置であって、
排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集するように構成された排気ガス浄化部と、
前記排気ガスの流れ方向において前記排気ガス浄化部の下流側に設けられ、前記排気ガスを還元剤の存在下で還元するように構成された還元部と、
前記排気ガスの流れ方向において前記還元部よりも上流側で前記排気ガスに還元剤を供給するように構成された還元剤供給部と、
前記排気ガス浄化部の排出口と前記還元部の導入口とを連通する排気ガス管路と、
前記排気ガス管路内に設置される旋回流発生部と、
を備え、
前記旋回流発生部は、
前記排気ガス管路の中心軸方向における流れの一部を遮蔽するように構成された第1遮蔽部と、
前記第1遮蔽部の下流側に配置される第2遮蔽部と、
を有し、
前記第2遮蔽部は、
前記排気ガス管路の径方向中心に開口が形成され、前記開口の径方向外側における前記中心軸方向の流れを遮蔽するように構成された環状部と、
前記環状部から前記第1遮蔽部まで延伸すると共に、前記環状部の前記開口を周方向に部分的に囲う側壁部と、
を有し、
前記第1遮蔽部は、
前記中心軸方向から視て前記環状部の前記開口と重なると共に、前記排気ガス管路の内面とは離間した中央部と、
前記中央部から前記排気ガス管路の内周面まで延伸すると共に、前記中心軸方向と直交する板面を有する板状部を含む周縁部と、
前記板状部に設けられた複数の貫通孔と、
を有し、
前記周縁部は、前記中心軸方向から視て、前記環状部の前記開口の外縁のうち前記側壁部に囲われていない開放部分の径方向外側の領域と少なくとも重なるように配置され、
前記還元剤供給部は、前記側壁部に向かって前記還元剤を噴射する、排気ガス浄化装置。 - 請求項1に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記中心軸方向から視て、前記排気ガス管路内における前記第1遮蔽部が配置されていない領域の面積は、前記複数の貫通孔の合計面積よりも大きい、排気ガス浄化装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記周縁部と前記排気ガス管路の内周面との当接部分の前記周方向における長さは、前記排気ガス管路の内周長さの1/2以下である、排気ガス浄化装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記側壁部の前記周方向の第1端部が、前記中心軸方向から視て前記周縁部の前記周方向の第1端部と重なると共に、前記側壁部の前記周方向の第2端部が、前記中心軸方向から視て前記周縁部の前記周方向の第2端部と重なる、排気ガス浄化装置。
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