JP2015048715A - Urea water mixing structure - Google Patents

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浩史 遠藤
宏 築坂
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宏 築坂
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Noriyuki Takahashi
則行 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a more efficient conversion from urea water into ammonia than that of the prior art.SOLUTION: There is provided urea water mixing structure which includes: a selective reduction type catalyst 4 causing NOx contained in exhaust gas 1 to react with ammonia; an injector 8 (urea water adding means) placed upstream of the catalyst 4 and adding urea water into the exhaust gas 1; a mixing pipe 7B connecting between the injector 8 and the selective reduction type catalyst 4; and mixer structure 15 for feeding the exhaust gas 1 from its tangential direction against an input end part of the mixing pipe 7B to form a swirl flow of the exhaust gas 1 within the mixing pipe 7B, and in which the injector 8 adds the urea water to the swirl flow of exhaust gas and mixes them with each other. In the urea water mixing structure, a spiral rail 16 is installed in the inner circumferential surface of the mixing pipe 7B in such a way that the spiral rail 16 forms a helical railway concentric with a central axis of the mixing pipe 7B, and the helical railway of the spiral rail 16 corresponds to the swirl flow of the exhaust gas 1.

Description

本発明は、尿素水ミキシング構造に関するものである。   The present invention relates to a urea water mixing structure.

近年、排気管の途中に排気ガス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を備えると共に、該パティキュレートフィルタ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選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に還元剤として尿素水を添加してパティキュレートとNOxの同時低減を図ることが提案されている。   2. Description of the Related Art In recent years, a selective reduction catalyst that includes a particulate filter that collects particulates in exhaust gas in the middle of an exhaust pipe, and that can selectively react NOx with ammonia even in the presence of oxygen on the downstream side of the particulate filter. It is proposed that urea water is added as a reducing agent between the selective reduction catalyst and the particulate filter to simultaneously reduce particulates and NOx.

この場合、選択還元型触媒への尿素水の添加は、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間で行われることになるため、排気ガス中に添加された尿素水がアンモニアと炭酸ガスに熱分解されるまでの十分な反応時間を確保しようとすれば、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの距離を長くする必要があるが、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒とを十分な距離を隔てて離間配置させてしまうと、車両への搭載性が著しく損なわれてしまう。   In this case, since the urea water is added to the selective reduction catalyst between the particulate filter and the selective reduction catalyst, the urea water added in the exhaust gas is heated to ammonia and carbon dioxide. In order to secure sufficient reaction time until decomposition, it is necessary to increase the distance from the urea water addition position to the selective catalytic reduction catalyst. However, there is a sufficient distance between the particulate filter and the selective catalytic reduction catalyst. If they are spaced apart from each other, the mountability on the vehicle is significantly impaired.

このため、本発明と同じ出願人により図3に示す如きコンパクトな排気浄化装置(下記の特許文献1を参照)が既に提案されており、ここに図示している排気浄化装置では、エンジンからの排気ガス1が流通する排気管2の途中に、排気ガス1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3と、該パティキュレートフィルタ3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4とをケーシング5,6により夫々抱持して並列に配置し、パティキュレートフィルタ3の出側端部と選択還元型触媒4の入側端部との間をS字構造の連絡流路7により接続し、パティキュレートフィルタ3の出側端部から排出された排気ガス1が逆向きに折り返されて隣の選択還元型触媒4の入側端部に導入されるようになっている。   For this reason, the same applicant as the present invention has already proposed a compact exhaust emission control device as shown in FIG. 3 (see Patent Document 1 below). In the exhaust emission control device shown in FIG. In the middle of the exhaust pipe 2 through which the exhaust gas 1 circulates, a particulate filter 3 that collects particulates in the exhaust gas 1, and NOx is selectively exchanged with ammonia on the downstream side of the particulate filter 3 even in the presence of oxygen. The selective catalytic reduction catalyst 4 having a property capable of reacting is held in parallel by the casings 5 and 6, and the outlet side end of the particulate filter 3 and the inlet side end of the selective catalytic reduction catalyst 4 are arranged. Are connected by an S-shaped connecting flow path 7, and the exhaust gas 1 discharged from the outlet end of the particulate filter 3 is folded back in the opposite direction to the inlet end of the adjacent selective catalytic reduction catalyst 4. To be introduced.

ここで、前記連絡流路7は、パティキュレートフィルタ3の出側端部を包囲し且つ該出側端部から出た直後の排気ガス1を略直角な向きに方向転換させつつ集合せしめるガス集合室7Aと、該ガス集合室7Aで集められた排気ガス1をパティキュレートフィルタ3の排気流れと逆向きに抜き出すミキシングパイプ7Bと、該ミキシングパイプ7Bにより導かれた排気ガス1を略直角な向きに方向転換させつつ分散せしめ且つその分散された排気ガス1を選択還元型触媒4の入側端部に導入し得るよう該入側端部を包囲するガス分散室7CとによりS字構造を成すように構成されており、前記ミキシングパイプ7Bの入側端部の中心位置には、該ミキシングパイプ7B内に尿素水を添加するためのインジェクタ8が前記ミキシングパイプ7Bの出側端部側へ向けて装備されている。   Here, the communication channel 7 surrounds the outlet side end of the particulate filter 3 and collects the exhaust gas 1 immediately after exiting from the outlet side end while changing the direction in a substantially perpendicular direction. A chamber 7A, a mixing pipe 7B for extracting the exhaust gas 1 collected in the gas collecting chamber 7A in a direction opposite to the exhaust flow of the particulate filter 3, and an exhaust gas 1 guided by the mixing pipe 7B in a substantially perpendicular direction The S-shaped structure is formed by the gas dispersion chamber 7C surrounding the inlet side end so that the dispersed exhaust gas 1 can be introduced into the inlet side end of the selective catalytic reduction catalyst 4 while being dispersed. The injector 8 for adding urea water into the mixing pipe 7B is provided at the central position of the inlet side end of the mixing pipe 7B. It is equipped toward the side end portion side.

尚、ここに図示している例では、パティキュレートフィルタ3が抱持されているケーシング5内の前段に、排気ガス1中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒9が装備されており、また、選択還元型触媒4が抱持されているケーシング6内の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒10が装備されている。   In the example shown here, an oxidation catalyst 9 that oxidizes unburned fuel in the exhaust gas 1 is provided in the front stage in the casing 5 in which the particulate filter 3 is held, In addition, an ammonia reduction catalyst 10 that oxidizes surplus ammonia is provided at the rear stage in the casing 6 in which the selective catalytic reduction catalyst 4 is held.

そして、このような構成を採用すれば、パティキュレートフィルタ3により排気ガス1中のパティキュレートが捕集されると共に、その下流側のミキシングパイプ7Bの途中でインジェクタ8から尿素水が排気ガス1中に添加されてアンモニアと炭酸ガスに熱分解され、選択還元型触媒4上で排気ガス1中のNOxがアンモニアにより良好に還元浄化される結果、排気ガス1中のパティキュレートとNOxの同時低減が図られることになる。   If such a configuration is adopted, particulates in the exhaust gas 1 are collected by the particulate filter 3, and urea water is fed from the injector 8 into the exhaust gas 1 in the middle of the mixing pipe 7 B on the downstream side. Is added to the catalyst and thermally decomposed into ammonia and carbon dioxide, and the NOx in the exhaust gas 1 is reduced and purified well by the ammonia on the selective catalytic reduction catalyst 4, so that simultaneous reduction of particulates and NOx in the exhaust gas 1 is achieved. It will be illustrated.

この際、パティキュレートフィルタ3の出側端部から排出された排気ガス1が連絡流路7により逆向きに折り返されてから隣の選択還元型触媒4の入側端部に導入されるようになっているので、尿素水の添加位置から選択還元型触媒4までの距離が長く確保され、尿素水からアンモニアが生成されるのに十分な反応時間が確保される。   At this time, the exhaust gas 1 discharged from the outlet end portion of the particulate filter 3 is folded in the reverse direction by the connecting flow path 7 and then introduced into the inlet end portion of the adjacent selective catalytic reduction catalyst 4. Therefore, a long distance from the urea water addition position to the selective catalytic reduction catalyst 4 is secured, and a sufficient reaction time is secured for ammonia to be generated from the urea water.

しかも、パティキュレートフィルタ3と選択還元型触媒4とが並列に配置され、これらパティキュレートフィルタ3と選択還元型触媒4との間に沿うように連絡流路7が配置されているので、その全体構成がコンパクトなものとなって車両への搭載性が大幅に向上されることになる。   In addition, the particulate filter 3 and the selective catalytic reduction catalyst 4 are arranged in parallel, and the communication flow path 7 is arranged between the particulate filter 3 and the selective catalytic reduction catalyst 4, so that the whole The configuration becomes compact, and the mountability to the vehicle is greatly improved.

そして、下記の特許文献1にも開示されている通り、インジェクタ8により尿素水が添加される箇所には、図4及び図5に詳細を示す如き円筒状のミキシングパイプ7Bにおける入側端部の開口部11に対しガス集合室7Aからの排気ガス1をガイドフィン12,13,14により接線方向から導入せしめ、これにより排気ガス1に旋回流(スワール)を与えるミキサ構造15が採用されており、この旋回流の中心にインジェクタ8から尿素水の添加を行うことで該尿素水の排気ガス1に対する混合性を高めてアンモニアへの転化を促すようにしてある。   As disclosed in Patent Document 1 below, the location where the urea water is added by the injector 8 is provided at the end of the inlet side of the cylindrical mixing pipe 7B as shown in detail in FIGS. A mixer structure 15 is adopted in which the exhaust gas 1 from the gas collecting chamber 7A is introduced into the opening 11 from the tangential direction by the guide fins 12, 13, and 14, thereby giving a swirl flow (swirl) to the exhaust gas 1. The urea water is added from the injector 8 to the center of the swirling flow, thereby improving the mixing property of the urea water with respect to the exhaust gas 1 and promoting the conversion to ammonia.

特開2008−196328号公報JP 2008-196328 A

しかしながら、このように排気ガス1に旋回流を与えることで該排気ガス1に対する尿素水の混合性を高めることには成功したが、いくら尿素水の混合性を高めても、期待されていたほど効率良く尿素水からアンモニアへの転化が進まないことが本発明者らの鋭意研究により確かめられており、尿素水からアンモニアへの転化を更に効率良く進めるにあたっては、尿素水の気化を積極的に促進してアンモニア生成の実質的な化学反応を進める必要があるとの結論に到ったが、その具体的な解決手段については未だ創案されていないのが実情である。   However, although the swirl flow is imparted to the exhaust gas 1 in this way to successfully improve the urea water mixing property with the exhaust gas 1, no matter how much the urea water mixing property is improved, it is expected. The present inventors have confirmed that the conversion from urea water to ammonia does not proceed efficiently, and in order to promote the conversion from urea water to ammonia more efficiently, the vaporization of urea water must be actively carried out. It was concluded that it was necessary to promote the substantial chemical reaction of ammonia production, but the actual solution has not yet been devised.

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、尿素水からアンモニアへの転化を従来より効率良く行わせることが可能な尿素水ミキシング構造を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a urea water mixing structure capable of efficiently converting urea water into ammonia as compared with the prior art.

本発明は、排気ガス中に含まれるNOxをアンモニアと反応せしめる選択還元型触媒と、該選択還元型触媒より上流で排気ガス中に尿素水を添加する尿素水添加手段と、該尿素水添加手段から前記選択還元型触媒までの間を繋ぐミキシングパイプと、該ミキシングパイプの入側端部に対し接線方向から排気ガスを導入して前記ミキシングパイプ内に排気ガスの旋回流を形成するミキサ構造とを備え、該ミキサ構造による排気ガスの旋回流に対し前記尿素水添加手段により尿素水を添加して混合させるようにした尿素水ミキシング構造において、前記ミキシングパイプの内周面に該ミキシングパイプの中心軸と同心の螺旋軌道を成すようにスパイラルレールを敷設し、該スパイラルレールの螺旋軌道が前記排気ガスの旋回流に対応するように構成したことを特徴とするものである。   The present invention relates to a selective reduction catalyst for reacting NOx contained in exhaust gas with ammonia, urea water addition means for adding urea water to the exhaust gas upstream from the selective reduction catalyst, and urea water addition means A mixing pipe that connects between the gas and the selective reduction catalyst, and a mixer structure that introduces exhaust gas from the tangential direction to the inlet side end of the mixing pipe to form a swirling flow of the exhaust gas in the mixing pipe; A urea water mixing structure in which urea water is added and mixed with the swirling flow of exhaust gas by the mixer structure by the urea water adding means, and the mixing pipe has a center on the inner peripheral surface of the mixing pipe. A spiral rail is laid to form a spiral track concentric with the shaft, and the spiral track of the spiral rail is configured to correspond to the swirl flow of the exhaust gas. It is characterized by that.

而して、このように構成すれば、ミキサ構造によりミキシングパイプの入側端部に対し接線方向から排気ガスが導入されて前記ミキシングパイプ内に旋回流が形成されるので、この旋回流に対し尿素水添加手段により尿素水を添加すると、該尿素水の排気ガスに対する混合性が著しく向上されると共に、排気ガスの流れが螺旋軌道に沿う流れとなることで尿素水の移動距離が増えて反応時間が長く確保される。   Thus, with this configuration, exhaust gas is introduced from the tangential direction to the inlet end of the mixing pipe by the mixer structure, and a swirling flow is formed in the mixing pipe. When urea water is added by the urea water addition means, the mixing ability of the urea water with respect to the exhaust gas is remarkably improved, and the movement distance of the urea water is increased due to the flow of the exhaust gas along the spiral trajectory. Long time is secured.

この際、排気ガスの旋回流は、ミキシングパイプの内周面にあるスパイラルレールに沿って流れるので、排気ガスに常時晒されて高温化しているスパイラルレールに対し尿素水のミストが繰り返し高い頻度で接触して効果的な受熱が成され、これにより尿素水の気化が著しく促進されてアンモニアへの転化が従来より効率良く行われる。   At this time, since the swirling flow of the exhaust gas flows along the spiral rail on the inner peripheral surface of the mixing pipe, the mist of urea water is frequently repeated on the spiral rail that is constantly exposed to the exhaust gas and is heated. By contacting, effective heat reception is achieved, whereby the vaporization of urea water is remarkably accelerated, and conversion to ammonia is performed more efficiently than before.

即ち、ミキシングパイプの内周面にスパイラルレールが敷設されることで受熱面積の増加が図られる一方、本来のミキシングパイプの全長分より大幅に長い螺旋軌道に沿い十分な時間をかけて流れる間に尿素水のミストが繰り返しスパイラルレールと接触することで受熱時間も長く確保されるので、尿素水の気化が著しく促進されてアンモニアへの転化が進むことになる。   That is, while the spiral rail is laid on the inner peripheral surface of the mixing pipe, the heat receiving area is increased, while it takes a sufficient amount of time along the spiral track that is significantly longer than the total length of the original mixing pipe. Since the mist of urea water repeatedly contacts the spiral rail, the heat receiving time is ensured for a long time, so that the vaporization of the urea water is remarkably promoted and the conversion to ammonia proceeds.

また、スパイラルレールの螺旋軌道が排気ガスの旋回流に対応するように構成されているので、このようなスパイラルレールの敷設は、排気ガスの旋回流を維持させることにも寄与することになり、ミキシングパイプの入側端部でミキサ構造により形成された排気ガスの旋回流の勢いが衰えないように保たれることになる。   In addition, since the spiral track of the spiral rail is configured to correspond to the swirling flow of the exhaust gas, the laying of the spiral rail contributes to maintaining the swirling flow of the exhaust gas, The momentum of the swirling flow of the exhaust gas formed by the mixer structure at the inlet side end of the mixing pipe is maintained so as not to decay.

尚、ミキサ構造により形成される排気ガスの旋回流は、排気ガスの流量が増減しても旋回速度が変わるだけで同じ螺旋軌道上を旋回することになるため、スパイラルレールの螺旋軌道が排気ガスの旋回流に対応するように構成されていれば、スパイラルレールの敷設による圧力損失の増加は軽微に抑えられることになる。   Since the swirling flow of the exhaust gas formed by the mixer structure swirls on the same spiral track only by changing the swirl speed even if the flow rate of the exhaust gas increases or decreases, the spiral track of the spiral rail becomes the exhaust gas. If it is configured to cope with the swirling flow, the increase in pressure loss due to the laying of the spiral rail can be suppressed to a slight extent.

また、本発明においては、ミキシングパイプの入側端部の円周方向適宜位置に形成された開口部と、該開口部に対し排気ガスを前記入側端部の接線方向から導入せしめるよう設けられたガイドフィンとによりミキサ構造を構成することが好ましく、このようにすれば、ミキシングパイプの入側端部における開口部に対し排気ガスがガイドフィンにより接線方向から導入されることで旋回流が効果的に形成されることになる。   Further, in the present invention, an opening formed at an appropriate position in the circumferential direction of the inlet end of the mixing pipe, and exhaust gas is provided to the opening from the tangential direction of the inlet end. It is preferable to form a mixer structure with the guide fins, and in this way, the exhaust gas is introduced from the tangential direction by the guide fins to the opening at the entrance end of the mixing pipe, so that the swirl flow is effective. Will be formed.

上記した本発明の尿素水ミキシング構造によれば、ミキサ構造によりミキシングパイプ内に形成した排気ガスの旋回流に対し尿素水添加手段で尿素水を添加し、該尿素水のミストを含む旋回流をスパイラルレールに沿わせて流すことにより、既に排気ガスの流れに晒されて高温化しているスパイラルレールに対し尿素水のミストを繰り返し高い頻度で接触させて効果的に受熱させることができるので、尿素水の気化を著しく促進してアンモニアへの転化を従来より効率良く行わせることができるという優れた効果を奏し得る。   According to the urea water mixing structure of the present invention described above, urea water is added by the urea water adding means to the swirling flow of the exhaust gas formed in the mixing pipe by the mixer structure, and the swirling flow including the mist of the urea water is added. By flowing along the spiral rail, urea mist can be repeatedly contacted with high frequency and effectively received heat to the spiral rail that has already been exposed to the flow of exhaust gas and heated to high temperature. It is possible to achieve an excellent effect that the vaporization of water is remarkably promoted and the conversion to ammonia can be performed more efficiently than before.

本発明を実施する形態の一例を示す一部を切り欠いた概略図である。It is the schematic which notched one part which shows an example of the form which implements this invention. 図1の要部を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the principal part of FIG. 従来例を示す一部を切り欠いた概略図である。It is the schematic which notched a part which shows a prior art example. 図3の要部の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the principal part of FIG. 図3の要部を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the principal part of FIG.

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1及び図2は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、前述した図3〜図5のものと略同様に構成した排気浄化装置に適用するための尿素水ミキシング構造として、パティキュレートフィルタ3の出側端部と選択還元型触媒4の入側端部との間を接続するS字構造の連絡流路7のミキシングパイプ7Bの内周面に、該ミキシングパイプ7Bの中心軸と同心の螺旋軌道を成すようにスパイラルレール16が敷設されており、該スパイラルレール16の螺旋軌道は、ミキサ構造15により形成される排気ガス1の旋回流(スワール)に対応するように構成されている。   FIGS. 1 and 2 show an example of an embodiment for carrying out the present invention. In this embodiment, urea water is applied to an exhaust gas purification apparatus configured substantially the same as that shown in FIGS. As a mixing structure, the mixing pipe 7B of the S-shaped connecting flow path 7 connecting the outlet side end of the particulate filter 3 and the inlet side end of the selective catalytic reduction catalyst 4 is mixed on the inner peripheral surface of the mixing pipe 7B. A spiral rail 16 is laid so as to form a spiral track concentric with the central axis of the pipe 7B, and the spiral track of the spiral rail 16 corresponds to the swirl flow (swirl) of the exhaust gas 1 formed by the mixer structure 15. Is configured to do.

ここで、前記スパイラルレール16は、例えば、耐食性の高いステンレス製のアングル材により製作することが可能であり、この種のアングル材の一方の面をミキシングパイプ7Bの内周面に沿う取付面とし且つ他方の面を起立面として全体を螺旋状に成形し、半割りにしたミキシングパイプ7Bで挟み込むようにして配置すれば良い。   Here, the spiral rail 16 can be manufactured by, for example, a stainless steel angle material having high corrosion resistance, and one surface of this type of angle material is a mounting surface along the inner peripheral surface of the mixing pipe 7B. Further, the entire surface may be formed in a spiral shape with the other surface as an upright surface and sandwiched between the half-mixed mixing pipes 7B.

ただし、ミキシングパイプ7Bの内周面にスパイラルレール16を敷設するにあたっては、必ずしも前述の製作方法を採用しなければならないということではなく、スパイラルレール16についても、必ずしもアングル材から製作することに限定されないことは勿論である。   However, when the spiral rail 16 is laid on the inner peripheral surface of the mixing pipe 7B, the above-described manufacturing method is not necessarily adopted, and the spiral rail 16 is not necessarily manufactured from an angle material. Of course, it is not done.

また、先の図3〜図5で詳細を説明した通り、ミキシングパイプ7Bの入側端部の中心位置には、該ミキシングパイプ7B内に尿素水を添加するためのインジェクタ8(尿素水添加手段)が前記ミキシングパイプ7Bの出側端部側へ向けて装備されており、前記インジェクタ8により尿素水が添加される箇所には、円筒状のミキシングパイプ7Bにおける入側端部の開口部11に対しガス集合室7Aからの排気ガス1をガイドフィン12,13,14により接線方向から導入せしめ、これにより排気ガス1に旋回流を与えるミキサ構造15が採用されている。   Further, as described in detail with reference to FIGS. 3 to 5 above, an injector 8 (urea water addition means) for adding urea water into the mixing pipe 7B is provided at the central position of the inlet side end of the mixing pipe 7B. ) Is provided toward the outlet end side of the mixing pipe 7B, and the urea water is added by the injector 8 to the opening 11 at the inlet end of the cylindrical mixing pipe 7B. On the other hand, the mixer structure 15 is employed in which the exhaust gas 1 from the gas collecting chamber 7A is introduced from the tangential direction by the guide fins 12, 13, and 14, thereby giving a swirl flow to the exhaust gas 1.

而して、このように尿素水ミキシング構造を構成すれば、ミキシングパイプ7Bの入側端部における開口部11に対し排気ガス1がガイドフィン12,13,14により接線方向から導入されることで旋回流が効果的に形成されるので、この旋回流に対しインジェクタ8により尿素水を添加すると、該尿素水の排気ガス1に対する混合性が著しく向上されると共に、排気ガス1の流れが螺旋軌道に沿う流れとなることで尿素水の移動距離が増えて反応時間が長く確保される。   Thus, if the urea water mixing structure is configured in this way, the exhaust gas 1 is introduced from the tangential direction by the guide fins 12, 13, 14 into the opening 11 at the inlet side end of the mixing pipe 7B. Since the swirl flow is effectively formed, when urea water is added to the swirl flow by the injector 8, the mixing ability of the urea water with respect to the exhaust gas 1 is remarkably improved and the flow of the exhaust gas 1 is changed to the spiral trajectory. Therefore, the moving distance of the urea water is increased and the reaction time is ensured longer.

この際、排気ガス1の旋回流は、ミキシングパイプ7Bの内周面にあるスパイラルレール16に沿って流れるので、排気ガス1に常時晒されて高温化しているスパイラルレール16に対し尿素水のミストが繰り返し高い頻度で接触して効果的な受熱が成され、これにより尿素水の気化が著しく促進されてアンモニアへの転化が従来より効率良く行われる。   At this time, the swirling flow of the exhaust gas 1 flows along the spiral rail 16 on the inner peripheral surface of the mixing pipe 7B, so that the mist of urea water against the spiral rail 16 constantly exposed to the exhaust gas 1 and heated. Are repeatedly contacted with high frequency and effective heat reception is achieved. As a result, the vaporization of urea water is remarkably promoted, and the conversion to ammonia is performed more efficiently than before.

即ち、ミキシングパイプ7Bの内周面にスパイラルレール16が敷設されることで受熱面積の増加が図られる一方、本来のミキシングパイプ7Bの全長分より大幅に長い螺旋軌道に沿い十分な時間をかけて流れる間に尿素水のミストが繰り返しスパイラルレール16と接触することで受熱時間も長く確保されるので、尿素水の気化が著しく促進されてアンモニアへの転化が進むことになる。   That is, while the spiral rail 16 is laid on the inner peripheral surface of the mixing pipe 7B, the heat receiving area is increased. On the other hand, sufficient time is taken along a spiral track that is significantly longer than the entire length of the original mixing pipe 7B. Since the mist of urea water repeatedly contacts the spiral rail 16 during the flow, the heat receiving time is ensured for a long time, so that the vaporization of the urea water is remarkably promoted and the conversion to ammonia proceeds.

また、スパイラルレール16の螺旋軌道が排気ガス1の旋回流に対応するように構成されているので、このようなスパイラルレール16の敷設は、排気ガス1の旋回流を維持させることにも寄与することになり、ミキシングパイプ7Bの入側端部でミキサ構造15により形成された排気ガス1の旋回流の勢いが衰えないように保たれることになる。   Further, since the spiral trajectory of the spiral rail 16 is configured to correspond to the swirling flow of the exhaust gas 1, the laying of the spiral rail 16 contributes to maintaining the swirling flow of the exhaust gas 1. In other words, the momentum of the swirling flow of the exhaust gas 1 formed by the mixer structure 15 at the inlet side end of the mixing pipe 7B is maintained so as not to decline.

尚、ミキサ構造15により形成される排気ガス1の旋回流は、排気ガス1の流量が増減しても旋回速度が変わるだけで同じ螺旋軌道上を旋回することになるため、スパイラルレール16の螺旋軌道が排気ガス1の旋回流に対応するように構成されていれば、スパイラルレール16の敷設による圧力損失の増加は軽微に抑えられることになる。   The swirl flow of the exhaust gas 1 formed by the mixer structure 15 swirls on the same spiral track only by changing the swirl speed even if the flow rate of the exhaust gas 1 increases or decreases. If the track is configured to correspond to the swirling flow of the exhaust gas 1, an increase in pressure loss due to the laying of the spiral rail 16 can be suppressed to a slight extent.

従って、上記形態例によれば、ミキサ構造15によりミキシングパイプ7B内に形成した排気ガス1の旋回流に対しインジェクタ8で尿素水を添加し、該尿素水のミストを含む旋回流をスパイラルレール16に沿わせて流すことにより、既に排気ガス1の流れに晒されて高温化しているスパイラルレール16に対し尿素水のミストを繰り返し高い頻度で接触させて効果的に受熱させることができるので、尿素水の気化を著しく促進してアンモニアへの転化を従来より効率良く行わせることができる。   Therefore, according to the above embodiment, urea water is added by the injector 8 to the swirling flow of the exhaust gas 1 formed in the mixing pipe 7B by the mixer structure 15, and the swirling flow including the mist of the urea water is converted into the spiral rail 16 , It is possible to receive heat effectively by repeatedly contacting the mist of urea water with the spiral rail 16 that has already been exposed to the flow of the exhaust gas 1 and being heated to a high frequency. The vaporization of water can be remarkably promoted and the conversion to ammonia can be performed more efficiently than before.

ここで、補足して説明しておくと、本形態例におけるスパイラルレール16に替えて、ミキシングパイプ7Bの外周面側を溝状に凹ませることで反転形状としてスパイラル突起を形成したとしても、このようなスパイラル突起の形成は、放熱面を増加してしまうことでもあるので、本形態例のスパイラルレール16のように別部品としてミキシングパイプ7Bの内周面に敷設することで排気ガス1に常時晒して高温化しておけるようにしたものと同じ受熱効果を得ることはできない。   Here, if it explains supplementarily, even if it replaces with the spiral rail 16 in this embodiment, even if it forms a spiral projection as an inverted shape by denting the outer peripheral surface side of the mixing pipe 7B into a groove shape, Since the formation of such spiral projections also increases the heat radiation surface, it is always provided in the exhaust gas 1 by laying it on the inner peripheral surface of the mixing pipe 7B as a separate part like the spiral rail 16 of this embodiment. You can't get the same heat-receiving effect that you can expose and heat up.

尚、本発明の尿素水ミキシング構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示ではパティキュレートフィルタと選択還元型触媒とを並列に配置した場合における選択還元型触媒の入側に適用した場合を例示しているが、尿素水添加手段から選択還元型触媒までの間をミキシングパイプで繋ぐようにした構成が採用されていれば、図示とは異なる様々なレイアウトの排気浄化装置について適用することが可能であること、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。   The urea water mixing structure of the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the figure, the urea water mixing structure is arranged on the inlet side of the selective catalytic reduction catalyst when the particulate filter and the selective catalytic reduction catalyst are arranged in parallel. Although the case where it applies is illustrated, if the structure which connected between the urea water addition means and the selective reduction type catalyst with the mixing pipe is adopted, the exhaust purification device of various layouts different from the illustration Of course, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

1 排気ガス
4 選択還元型触媒
7B ミキシングパイプ
8 インジェクタ(尿素水添加手段)
11 開口部
12 ガイドフィン
13 ガイドフィン
14 ガイドフィン
15 ミキサ構造
16 スパイラルレール
1 Exhaust gas 4 Selective reduction catalyst 7B Mixing pipe 8 Injector (urea water addition means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Opening part 12 Guide fin 13 Guide fin 14 Guide fin 15 Mixer structure 16 Spiral rail

Claims (2)

排気ガス中に含まれるNOxをアンモニアと反応せしめる選択還元型触媒と、該選択還元型触媒より上流で排気ガス中に尿素水を添加する尿素水添加手段と、該尿素水添加手段から前記選択還元型触媒までの間を繋ぐミキシングパイプと、該ミキシングパイプの入側端部に対し接線方向から排気ガスを導入して前記ミキシングパイプ内に排気ガスの旋回流を形成するミキサ構造とを備え、該ミキサ構造による排気ガスの旋回流に対し前記尿素水添加手段により尿素水を添加して混合させるようにした尿素水ミキシング構造において、前記ミキシングパイプの内周面に該ミキシングパイプの中心軸と同心の螺旋軌道を成すようにスパイラルレールを敷設し、該スパイラルレールの螺旋軌道が前記排気ガスの旋回流に対応するように構成したことを特徴とする尿素水ミキシング構造。   A selective reduction catalyst for reacting NOx contained in exhaust gas with ammonia, urea water addition means for adding urea water to the exhaust gas upstream from the selective reduction catalyst, and selective reduction from the urea water addition means A mixing pipe that connects the catalyst up to the type catalyst, and a mixer structure that introduces exhaust gas from a tangential direction to the inlet side end of the mixing pipe to form a swirling flow of exhaust gas in the mixing pipe, In the urea water mixing structure in which urea water is added and mixed with the swirling flow of exhaust gas by the mixer structure by the urea water adding means, the inner peripheral surface of the mixing pipe is concentric with the central axis of the mixing pipe The spiral rail is laid so as to form a spiral track, and the spiral track of the spiral rail is configured to correspond to the swirling flow of the exhaust gas. Characteristic urea water mixing structure. ミキシングパイプの入側端部の円周方向適宜位置に形成された開口部と、該開口部に対し排気ガスを前記入側端部の接線方向から導入せしめるよう設けられたガイドフィンとによりミキサ構造を構成したことを特徴とする請求項1に記載の尿素水ミキシング構造。   A mixer structure comprising an opening formed at an appropriate position in the circumferential direction of the inlet end of the mixing pipe, and a guide fin provided to introduce exhaust gas into the opening from the tangential direction of the inlet end. The urea water mixing structure according to claim 1, wherein:
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