JP2009127500A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】選択還元型触媒の点検作業を簡便に行い得るようにして作業者の労力負担を軽減し、製作コストの高騰や大型化、重量増加を回避し得るようにした排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気管４の途中に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒６を設け且つ該選択還元型触媒６より上流に還元剤として尿素水をインジェクタ１１により添加してＮＯxを還元浄化するようにした排気浄化装置に関し、尿素水の添加位置（インジェクタ１１の配置位置）から選択還元型触媒６までの間の適宜位置に該選択還元型触媒６の入側端面を視認し得るよう点検口１３を設け、該点検口１３を気密に閉塞し得るよう着脱自在な蓋体１４（封止具）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等のエンジンに適用される排気浄化装置に関するものである。

従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯx（窒素酸化物）と還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。

他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア（ＮＨ₃）を用いてＮＯxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアのような有毒な物質を搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが研究されている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、尿素水を選択還元型触媒の上流側で排気ガス中に添加すれば、該排気ガス中で尿素水が次式によりアンモニアと炭酸ガスに加水分解され、選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。
［化１］
（ＮＨ₂）₂ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→２ＮＨ₃＋ＣＯ₂

このように尿素水を還元剤として使用するに際し、添加した尿素水の全てが加水分解されるとは限らず、運転条件によっては、排気ガス中に添加された尿素水のミストが衝突する流路内壁や触媒表面が十分に高温化していないことがあるため、ここに衝突した尿素水がアンモニアまで分解されないまま結晶化して尿素の固形化物として析出してしまうことがある。

例えば、都市部の路線バス等のように渋滞路ばかりを走行して排気温度の低い運転状態が長く続く運行形態の車両では、選択還元型触媒の入側端面やその近傍で析出した尿素の固形化物が成長して選択還元型触媒に目詰まりを起こす虞れがあり、ＮＯx低減性能の低下や圧力損失の増加等といった異常が検知された際には、選択還元型触媒に尿素の固形化物による目詰まりが生じていないかどうかを確認する必要がある。

このため、従来においては、選択還元型触媒を抱持しているケーシングの両端部と、その入側及び出側に対して接続される排気流路との間を、フランジを介し着脱自在にボルトで締結された分割構造とし、選択還元型触媒をケーシングごと取り外して目詰まりの有無を確認し、万一、目詰まりが確認された場合には、そのまま選択還元型触媒を新しいものと交換することが考えられている。
特開２００２−１６１７３２号公報

しかしながら、選択還元型触媒の目詰まりを確認するためだけに、入側及び出側の二箇所のフランジの全周に亘りボルトを取り外してケーシングを排気流路から切り離すのは、作業者に多大な労力負担を強いることになるという問題があり、しかも、選択還元型触媒の目詰まりを点検し得るように該選択還元型触媒のケーシングの両端部を分割構造としていたため、ここに用いられるフランジの径が大きなものとなって製作コストの高騰や大型化、重量増加を招くという問題もあった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、選択還元型触媒の点検作業を簡便に行い得るようにして作業者の労力負担を軽減し、製作コストの高騰や大型化、重量増加を回避し得るようにした排気浄化装置を提供することを目的としている。

本発明は、排気管の途中に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を設け且つ該選択還元型触媒より上流に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにした排気浄化装置であって、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの間の適宜位置に該選択還元型触媒の入側端面を視認し得るよう点検口を設け、該点検口を気密に閉塞し得るよう着脱自在な封止具を備えたことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、封止具を取り外して点検口から中を覗き込むだけで極めて簡便に選択還元型触媒の入側端面を視認することが可能となり、選択還元型触媒の目詰まりを確認するためだけに、該選択還元型触媒をケーシングごと取り外すような大掛かりな作業を行わなくて済む。

しかも、選択還元型触媒を点検するのに該選択還元型触媒をケーシングごと取り外す必要がなくなれば、該ケーシングの両端部のような径の大きな箇所にわざわざ分割構造を構成しなくても、その入側及び出側に接続される排気流路途中の径の小さな箇所を選定して分割構造を構成することで選択還元型触媒の交換が可能となるので、その分割構造に用いるフランジの径を小さなものとして製作コストの削減や小型化、重量削減を図ることが可能となる。

また、本発明においては、複数の点検口を互いの視認し難い領域を補い合うように設けることが好ましく、このようにすれば、複数の点検口から広範囲を視認することが可能となり、選択還元型触媒の目詰まりに関する点検性が大幅に向上されることになる。

尚、本発明をより具体的に実施するにあたっては、例えば、点検口を気密に閉塞するための着脱自在な封止具を蓋体で構成したり、或いは、ねじプラグで構成したりすることが可能である。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）選択還元型触媒をケーシングごと取り外すような大掛かりな作業を行わなくても、点検口から中を覗き込むだけで選択還元型触媒の点検作業を極めて簡便に行うことができるので、作業者の労力負担を従来よりも大幅に軽減することができ、しかも、選択還元型触媒の交換のための分割構造を排気流路途中の径の小さな箇所を選定することにより、その分割構造に用いるフランジの径を小さなものとして製作コストの削減や小型化、重量削減を図ることもできる。

（ＩＩ）複数の点検口を互いの視認し難い領域を補い合うように設けた構成を採用すれば、複数の点検口から広範囲を視認することができ、選択還元型触媒の目詰まりに関する点検性を大幅に向上することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、ここに図示している例では、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、排気ガス３中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ５と、該パティキュレートフィルタ５の下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒６とをケーシング７，８により夫々抱持して並列に配置した排気浄化装置の場合を例示している。

ここで、パティキュレートフィルタ５の出側端部と選択還元型触媒６の入側端部との間はＳ字構造の連絡流路９（排気流路）により接続されるようになっており、この連絡流路９を通しパティキュレートフィルタ５の出側端部から排出された排気ガス３が逆向きに折り返されて隣の選択還元型触媒６の入側端部に導入されるようにしてある。

また、この連絡流路９の直伸部位を成しているミキシングパイプ１０の入側端部には、該ミキシングパイプ１０の中心位置に尿素水を添加し得るようインジェクタ１１が同心状に装着されており、例えば、ミキシングパイプ１０の入側端部に対し排気ガス３を接線方向から導入することでミキシングパイプ１０内に旋回流を形成してインジェクタ１１で添加した尿素水の分散を促進し得るようにしておくと良い。

更に、ミキシングパイプ１０の下流部分には、選択還元型触媒６の入側端面を被包し且つミキシングパイプ１０から導かれた排気ガス３を逆向きに折り返して前記選択還元型触媒６の入側端部に拡散させつつ導く導入部１２が形成されている。

そして、図２に図１の要部を拡大して示している通り、この導入部１２における排気ガス３の折り返しの曲がり方向外側の適宜位置には、選択還元型触媒６の入側端面を視認し得るよう点検口１３が開口されており、該点検口１３は着脱自在な封止具を成す蓋体１４により気密に閉塞されるようになっている。

図３は前述の点検口１３及び蓋体１４の詳細を示す分解図、図４は図３の構造を組み付け状態で示す断面図であり、前記点検口１３を開けた位置には、両端部に雌ネジ部１５を備えたボス部１６が溶接されており、該ボス部１６に対し蓋体１４をガスケット１７を介しボルト１８で締結することで前記点検口１３が蓋体１４により気密に閉塞されるようにしてある。

尚、図１及び図２中における符号の１９はケーシング７内でパティキュレートフィルタ５の前段に装備されて排気ガス３中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒、２０はケーシング８内で選択還元型触媒６の後段に装備されて余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒、２１はケーシング８から排気ガス３を車外へ排出せしめるテールパイプ（排気流路）を示している。

而して、このように構成すれば、蓋体１４を取り外して点検口１３から中を覗き込むだけで極めて簡便に選択還元型触媒６の入側端面を視認することが可能となり、選択還元型触媒６の目詰まりを確認するためだけに、該選択還元型触媒６をケーシング８ごと取り外すような大掛かりな作業を行わなくて済む。

しかも、選択還元型触媒６を点検するのに該選択還元型触媒６をケーシング８ごと取り外す必要がなくなれば、該ケーシング８の両端部のような径の大きな箇所にわざわざ分割構造を構成しなくても、その入側及び出側に接続される連絡流路９やテールパイプ２１の途中の径の小さな箇所を選定して分割構造を構成することで選択還元型触媒６の交換が可能となるので、その分割構造に用いるフランジの径を小さなものとして製作コストの削減や小型化、重量削減を図ることが可能となる。

従って、上記形態例によれば、選択還元型触媒６をケーシング８ごと取り外すような大掛かりな作業を行わなくても、点検口１３から中を覗き込むだけで選択還元型触媒６の点検作業を極めて簡便に行うことができるので、作業者の労力負担を従来よりも大幅に軽減することができ、しかも、選択還元型触媒６の交換のための分割構造を連絡流路９やテールパイプ２１の途中の径の小さな箇所を選定することにより、その分割構造に用いるフランジの径を小さなものとして製作コストの削減や小型化、重量削減を図ることもできる。

図５は本発明の別の形態例を示すもので、複数の点検口１３を互いの視認し難い領域を補い合うように設けたものであり、このようにすれば、複数の点検口１３から広範囲を視認することができ、選択還元型触媒６の目詰まりに関する点検性を大幅に向上することができる。

図６は本発明の更に別の形態例を示すもので、点検口１３を気密に閉塞するための着脱自在な封止具を蓋体１４で構成することに替えて、ねじプラグ２２で構成した例を示しており、ここに図示している例では、前記点検口１３を開けた位置に、内周部に雌ネジ２３を形成したボス部２４が溶接されており、該ボス部２４に対しねじプラグ２２を締め込むことで前記点検口１３がねじプラグ２２により気密に閉塞されるようにしてあるが、このようなねじプラグ２２を封止具として採用しても、前述の蓋体１４の場合と同様の作用効果を得ることができる。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、点検口は尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの間で該選択還元型触媒の入側端面を視認し得る適宜位置に配置すれば良く、必ずしも図示の配置位置に限定されないこと、また、選択還元型触媒は必ずしもパティキュレートフィルタと並列に配置したものでなくても良いこと、点検口を着脱自在な封止具で気密に閉塞する構造は、必ずしも図示の例に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。 図１の要部を拡大して示す断面図である。 図２の点検口及び封止具の詳細を示す分解図である。 図３の構造を組み付け状態で示す断面図である。 本発明の別の形態例を示す断面図である。 本発明の更に別の形態例を示す斜視図である。

符号の説明

３ 排気ガス
４ 排気管
６ 選択還元型触媒
８ ケーシング
９ 連絡流路（排気流路）
１１ インジェクタ
１３ 点検口
１４ 蓋体（封止具）
２１ テールパイプ（排気流路）
２２ ねじプラグ（封止具）

Claims (4)

1. 排気管の途中に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を設け且つ該選択還元型触媒より上流に還元剤として尿素水を添加してＮＯxを還元浄化するようにした排気浄化装置であって、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの間の適宜位置に該選択還元型触媒の入側端面を視認し得るよう点検口を設け、該点検口を気密に閉塞し得るよう着脱自在な封止具を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
2. 複数の点検口を互いの視認し難い領域を補い合うように設けたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 封止具を蓋体で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
4. 封止具をねじプラグで構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。

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