JP2015055218A - 拡散板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排気流路における排ガスの拡散性の低下を抑制しつつ、排気流路の圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制することのできる拡散板を提供する。【解決手段】筒状体から複数の羽根が突出した形状の拡散板の製造方法であって、一平面において弧状に曲がった形状の帯部と、前記帯部の幅方向一側であって前記弧状の外側に当たる前記一側から突出する複数の前記羽根と、が形成された１枚の展開金属板に対し、前記帯部の形状が前記弧状と比較して直線状となるように矯正する加工を施す矯正工程と、前記矯正工程よりも後に、前記帯部を筒状にして前記筒状体を形成する筒形成工程と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、排気流路において排ガスを拡散する拡散板に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、大気汚染物質である窒素酸化物（ＮＯ_x）が含まれている。こうした排ガスを浄化するための排気浄化システムとして、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択触媒還元）方式の触媒を排気流路に設け、その上流側の排ガス中に尿素水を噴射する構成の排気浄化システムが知られている。排ガス中に噴射された尿素水は、排ガスの熱により加水分解し、加水分解により生じたアンモニア（ＮＨ₃）が排ガスとともに触媒へ供給される。排ガス中の窒素酸化物は、触媒においてアンモニアと反応し、還元浄化される。

また、この種の排気浄化システムでは、触媒に流入する排ガスの分布に偏りを生じにくくするため、排気流路を流れる排ガスを拡散するための拡散板が触媒の上流側に設けられている。拡散板は、例えば特許文献１に記載のように、円筒状の筒状体から複数の羽根が突出した形状であって、１枚の展開金属板から形成される。展開金属板には、直線状の帯部と、帯部の幅方向一側から突出する複数の羽根と、が形成され、帯部を円筒状に丸めることで筒状体が形成される。また、特許文献１に記載の拡散板では、筒状体の内側に中央通路を残すような寸法で、複数の羽根が筒状体から内側へ突出している。

特開２００８−２７４９４１号公報

前述した特許文献１に記載の拡散板では、筒状体の中心軸に沿った方向から見て筒状体の内側における羽根の存在しない部分（開口部）が大きいため、排ガスの流れが開口部に偏りやすく、排ガスの拡散性が低くなってしまう。かといって、単に開口部を塞ぐように羽根を形成したのでは、排気流路の圧力損失が大きくなり過ぎてしまう。

本発明は、排気流路における排ガスの拡散性の低下を抑制しつつ、排気流路の圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制することのできる拡散板を提供することを目的としている。

本発明の一側面は、筒状体から複数の羽根が突出した形状の拡散板の製造方法であって、一平面において弧状に曲がった形状の帯部と、前記帯部の幅方向一側であって前記弧状の外側に当たる前記一側から突出する複数の前記羽根と、が形成された１枚の展開金属板に対し、前記帯部の形状が前記弧状と比較して直線状となるように矯正する加工を施す矯正工程と、前記矯正工程よりも後に、前記帯部を筒状にして前記筒状体を形成する筒形成工程と、を有する。

このような製造方法によれば、排気流路における排ガスの拡散性の低下を抑制しつつ、排気流路の圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制することのできる拡散板を製造することができる。

すなわち、排気流路における排ガスの拡散性の低下を抑制するためには、筒状体の中心軸に沿った方向から見て筒状体の内側における羽根の存在しない開口部の割合を小さくすることが有効である。ただし、開口部の割合を小さくするほど、排気流路の圧力損失が大きくなる傾向がある。一方、排気流路の圧力損失を抑制するためには、筒状体の中心軸に対する、羽根における排ガスの流れに対向する対向面の角度（迎角）を小さくすることが有効である。ただし、羽根の迎角を小さくするほど、筒状体の中心軸に沿った方向から見た羽根の面積が小さくなり、開口部の割合が大きくなる傾向がある。

そこで、拡散板の材料となる１枚の展開金属板において、筒状体を形成する帯部を、一平面において弧状に曲がった形状とし、弧状の外側から複数の羽根を突出させる。このようにすることで、帯部が直線状である場合と比較して、一平面における羽根の幅（１枚の展開金属板から形成可能な羽根の幅）を大きくすることが可能となる。したがって、排気流路における排ガスの拡散性の向上と排気流路の圧力損失の抑制とを両立した拡散板を製造することができる。

上記製造方法において、前記矯正工程よりも前に、複数の前記羽根を部分的に折り曲げる折曲工程を有してもよい。このような製造方法によれば、矯正工程により羽根同士が接近して干渉することを生じにくくすることができる。

上記製造方法において、前記帯部における前記弧状の内側に当たる内縁は、Ｍ本（Ｍは２以上の整数）の線分が折れ線状につながった形状であってもよい。このような製造方法によれば、折れ線状につながった位置で帯部を部分的に矯正することで、矯正工程後の帯部の内縁を直線状に近づけることができる。

上記製造方法において、前記Ｍ本の線分のそれぞれに対応してＮ枚（Ｎは１以上の整数）の前記羽根が形成されていてもよい。このような製造方法によれば、矯正工程後の複数の羽根の配置をばらつきにくくすることができる。

上記製造方法において、前記矯正工程では、前記帯部が部分的に折り曲げられてもよく、また、前記帯部が部分的に引き延ばされてもよい。また、帯部の一部が折り曲げられ、他の一部が引き延ばされてもよい。このような製造方法によれば、弧状に曲がった形状の帯部を、比較的簡単な加工により直線状に近づけることができる。

上記製造方法において、前記展開金属板は、単一の金属板で形成されていてもよく、また、複数の金属板を組み合わせて１枚に形成されていてもよい（例えばテーラード材）。
本発明の別の側面は、排気流路を流れる排ガスを拡散するための拡散板であって、前記排気流路を形成する流路部材の内面に固定される筒状体と、前記筒状体から突出した複数の羽根と、を備え、前記筒状体及び複数の前記羽根は、１枚の展開金属板で形成され、前記筒状体は、一平面において弧状に曲がった形状の帯部を前記弧状と比較して直線状となるように矯正した上で筒状にされており、複数の前記羽根は、前記帯部の幅方向一側であって前記弧状の外側に当たる前記一側に形成されている。

このような拡散板によれば、排気流路における排ガスの拡散性の低下を抑制しつつ、排気流路の圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制することができる。前述のとおり、筒状体を形成する帯部を、一平面において弧状に曲がった形状とし、弧状の外側から複数の羽根を突出させることで、直線状の帯部と比較して、羽根を大きく形成することが可能となるからである。したがって、排気流路における排ガスの拡散性の向上と、排気流路の圧力損失の抑制と、を両立させることができる。

上記拡散板において、前記羽根における排ガスの流れに対向する対向面は、前記筒状体の中心軸に対する角度が１５〜４０度の平面に形成され、前記中心軸に沿った方向から見て前記筒状体の内側における前記羽根の存在しない開口部の割合が２５％以下であってもよい。このような拡散板によれば、排気流路における排ガスの拡散性の低下を抑制しつつ、排気流路の圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制することができる。

本発明の別の側面は、排気流路を流れる排ガスを拡散するための拡散板であって、前記排気流路を形成する流路部材の内面に固定される筒状体と、前記筒状体から突出した複数の羽根と、を備え、前記筒状体及び複数の前記羽根は、１枚の展開金属板で形成され、前記羽根における排ガスの流れに対向する対向面は、前記筒状体の中心軸に対する角度が１５〜４０度の平面に形成され、前記中心軸に沿った方向から見て前記筒状体の内側における前記羽根の存在しない開口部の割合が２５％以下である。このような拡散板によれば、排気流路における排ガスの拡散性の低下を抑制しつつ、排気流路の圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制することができる。

図１（Ａ）は第１実施形態の排気浄化システムの上面図、図１（Ｂ）は第１実施形態の排気浄化システムの側面図である。 図２（Ａ）は図１（Ａ）のIIＡ−IIＡ断面図、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）のIIＢ−IIＢ断面図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）における一部の領域を強調した図である。 図３（Ａ）は第１実施形態の拡散板の斜視図、図３（Ｂ）は第１実施形態の拡散板をその中心軸と直交する方向から見た側面図、図３（Ｃ）は第１実施形態の拡散板をその中心軸に沿って排気流路の下流側となる方向から見た背面図である。 図４（Ａ）は第１実施形態の拡散板の材料となる平面状の展開金属板を示す図、図４（Ｂ）は折曲工程後の展開金属板を示す図、図４（Ｃ）は矯正工程後の展開金属板を示す図、図４（Ｄ）は筒形成工程後の展開金属板（拡散板）を示す図である。 図５（Ａ）は解析モデルを示す図、図５（Ｂ）は比較例の拡散板を用いた場合の噴霧状態を示す図、図５（Ｃ）は比較例の拡散板を用いた場合のアンモニアの一様度を示す図である。 図６（Ａ）は第１実施形態の拡散板を用いた場合の噴霧状態を示す図、図６（Ｂ）は第１実施形態の拡散板を用いた場合のアンモニアの一様度を示す図である。 図７（Ａ）は第２実施形態の拡散板の斜視図、図７（Ｂ）は第２実施形態の拡散板をその中心軸と直交する方向から見た側面図、図７（Ｃ）は第２実施形態の拡散板をその中心軸に沿って排気流路の下流側となる方向から見た背面図である。 第２実施形態の拡散板の材料となる平面状の展開金属板を示す図である。 図９（Ａ）は第３実施形態の拡散板の斜視図、図９（Ｂ）は第３実施形態の拡散板をその中心軸と直交する方向から見た側面図、図９（Ｃ）は第３実施形態の拡散板をその中心軸に沿って排気流路の下流側となる方向から見た背面図である。 図１０（Ａ）は第３実施形態の拡散板の材料となる平面状の展開金属板を示す図、図１０（Ｂ）は折曲工程後の展開金属板を示す図、図１０（Ｃ）は筒形成工程後の展開金属板（拡散板）を示す図である。 図１１（Ａ）は折り曲げる加工の模式図、図１１（Ｂ）は引き延ばす加工の模式図、図１１（Ｃ）は折り曲げる加工及び引き延ばす加工の模式図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２（Ａ）に示す排気浄化システム１は、自動車の内燃機関（例えばディーゼルエンジン）から排出された排ガスを浄化するためのものである。排気浄化システム１は、第１の流路部材２と、第２の流路部材３と、触媒４と、噴射装置５と、拡散板１０と、を備える。なお、以下の説明では、図２（Ａ）を基準に上下左右方向（鉛直方向及び水平方向）を表現するが、あくまでも説明の便宜上の表現であり、排気浄化システム１が設けられる向きは特に限定されない。

第１の流路部材２は、内燃機関から排出された排ガスを自動車の外部へ導くための排気流路の一部、具体的には触媒４へ至る排気流路を形成する。第１の流路部材２は、排気流路における上流側（図２（Ａ）でいう左側）から順に、第１の管部２Ａと、第２の管部２Ｂと、第３の管部２Ｃと、第４の管部２Ｄと、第５の管部２Ｅと、を備える。なお、これら第１〜第５の管部２Ａ〜２Ｅは、説明の便宜上の区分であり、第１の流路部材２を構成する部品の区分は特に限定されない。

第１の管部２Ａは、直線状の円管部である。
第３の管部２Ｃは、第１の管部２Ａと内径が同じ直線状の円管部である。ただし、第３の管部２Ｃは、排ガスの流れる方向が第１の管部２Ａと異なる。具体的には、第１の管部２Ａは、排ガスが斜め下方へ流れる流路を形成し、第３の管部２Ｃは、排ガスが水平方向へ流れる流路を形成する。このため、第１の管部２Ａと第３の管部２Ｃとは、側面視において円弧状に湾曲した形状の第２の管部２Ｂによって、なだらかに連結されている。

第２の管部２Ｂは、例えば２枚の外装を上下に貼り合わせて形成されている。第２の管部２Ｂによって形成された排気流路（第２の流路部材３が挿入された部分）は、図１（Ａ）に示すように、上面視で第１の管部２Ａ及び第３の管部２Ｃよりも幅方向（図１（Ａ）でいう上下方向）両側へ広がる（膨れる）ように拡張されている。ここでいう幅方向とは、第２の流路部材３の外面（具体的には上面）に衝突する排ガスの流れ方向（斜め下方向）である第１の方向と、第２の流路部材３の軸方向である第２の方向（水平方向）と、のいずれにも直交する方向のことである。また、第１の方向とは、第１の管部２Ａの中心軸線である第１の軸線Ｃ１に沿った方向であり、第２の方向とは、第３の管部２Ｃの中心軸線である第２の軸線Ｃ２に沿った方向である。なお、本実施形態では、第１の軸線Ｃ１と第２の軸線Ｃ２とが、互いに交差する位置関係にある。

第５の管部２Ｅは、第３の管部２Ｃと同軸の（第２の軸線Ｃ２を中心軸線とする）直線状の円管部である。ただし、第５の管部２Ｅは、第３の管部２Ｃの内径よりも外径が大きい円柱状の触媒４を収容するために、第３の管部２Ｃよりも内径が大きく形成されている。このため、第３の管部２Ｃと第５の管部２Ｅとは、排気流路の内径を徐々に拡大するための拡径流路を形成する形状（本実施形態では円錐台状）の円管部である第４の管部２Ｄによって、なだらかに連結されている。つまり、触媒４へ至る排気流路として、触媒４の上流側に拡径流路を有する排気流路が、第１の流路部材２によって形成されている。

第２の流路部材３は、噴射装置５により噴射された（排気流路外の小孔５Ａから拡散された）還元剤を触媒４よりも上流側の排気流路へ導く還元剤流路を形成する、いわゆるドージングパイプである。第２の流路部材３は、第３の管部２Ｃと同軸の（第２の軸線Ｃ２を中心軸線とする）円管部である。本実施形態では、第２の流路部材３は、噴射された還元剤が内面に直接当たりにくいように（腐食しにくいように）、排気流路へ向かって還元剤流路の内径が徐々に拡大された形状（本実施形態では円錐台状）に形成されている。第２の流路部材３は、第１の流路部材２における第２の管部２Ｂに接続されており、噴射装置５により噴射された還元剤は、第２の管部２Ｂ内を流れる排ガスと合流する。具体的には、第２の流路部材３は、第２の管部２Ｂの側壁を貫通して排気流路に突出するように（第２の流路部材３の先端が排気流路における中心部に位置するように）挿入されている。

前述したように、排気流路における第２の流路部材３が挿入された部分は、図１（Ａ）に示すように、上面視で幅方向両側へ広がるように拡張されている。このため、図２（Ｂ）に示すように、第１の流路部材２と第２の流路部材３との間に形成された排気流路は、上部よりも幅方向両側の側部の方が広く形成されている。したがって、第１の管部２Ａから流れてきた排ガスは、図２（Ｃ）に示す領域Ｒ（第２の流路部材３の幅方向両側に形成された領域）を回り込むように流れやすくなり、これにより、第２の流路部材３からの還元剤をすくい上げる流れが発生する。

触媒４は、窒素酸化物（ＮＯ_x）を還元する機能を有するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択触媒還元）方式の触媒であり、排気流路における拡径流路の下流側（具体的には第５の管部２Ｅ内）に設けられている。

噴射装置５は、液状の還元剤を噴射し、第２の流路部材３を介して、排気流路における拡散板１０よりも上流側（具体的には第２の管部２Ｂ内）へ還元剤を供給する供給装置として機能する。本実施形態では、還元剤として尿素水が噴射される。なお、厳密には、排ガス中に噴射された尿素水が、排ガスの熱により加水分解してアンモニア（ＮＨ₃）が生じ、こうして生じたアンモニアが還元剤として機能するが、加水分解前の状態（尿素水）についても還元剤と称する。

拡散板１０は、排気流路における拡径流路の上流側（第３の管部２Ｃ内）に設けられ、流入した排ガスを旋回（攪拌）するように案内することで拡径流路へ拡散するように流出させ、触媒４に流入する排ガスの偏りを抑制する（均一に近づける）。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように、拡散板１０は、筒状体１１と、案内部１２と、を備える。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）における矢印Ｆは、拡散板１０への流入位置における排ガスの流れ方向（第２の軸線Ｃ２に沿った方向）を示す。

筒状体１１は、第１の流路部材２（具体的には第３の管部２Ｃ）の内周面に溶接等で接合固定される部分であり、第３の管部２Ｃの内径に対応した（例えば第３の管部２Ｃの内径と同じ又はやや小さい寸法の）外径の円筒状に形成されている。筒状体１１は、第３の管部２Ｃと同軸となるように（第２の軸線Ｃ２が中心軸線となるように）配置される。

案内部１２は、排ガスを旋回するように案内するために筒状体１１から突出して設けられた複数の羽根１２１，１２２を備える。本実施形態では、案内部１２は、５枚の第１種の羽根１２１と、第１種の羽根１２１よりも径方向に沿った長さが短い（換言すれば、第２の軸線Ｃ２から先端までの間隔が大きい）５枚の第２種の羽根１２２と、を備える。第１種の羽根１２１及び第２種の羽根１２２は、それぞれが筒状体１１の円周方向に沿って等間隔に配置され、第１種の羽根１２１及び第２種の羽根１２２が１枚ずつ交互に配置されている。

複数の羽根１２１，１２２は、それぞれ、筒状体１１における排気流路の下流側から、第２の軸線Ｃ２へ近づく方向へ延びるように形成されている。図３（Ｃ）に示すように、第２の軸線Ｃ２に沿った方向から見て、各羽根１２１，１２２の先端部（筒状体１１の中心に近い部分）は、中心に向かって細くなる形状である。そして、複数の羽根１２１，１２２は、第２の軸線Ｃ２に沿った方向から見て、互いに重なり合わず、羽根同士の僅かな隙間を除き、羽根１２１，１２２の存在しない部分（開口部）が形成されないように設計されている。つまり、案内部１２は、第２の軸線Ｃ２に沿った方向から見て、筒状体１１の内側における開口部（開口面積）の割合が、０％に近い割合（少なくとも２５％以下）となるように設計されている。

また、図３（Ｂ）に示すように、複数の羽根１２１，１２２のそれぞれにおける排ガスの流れ方向Ｆに対向する対向面は、筒状体１１の中心軸（第２の軸線Ｃ２）に対する角度（迎角）θ１が１５〜４０度（本実施形態では３０度）の平面に形成されている。これは、従来の拡散板（例えば前述した特許文献１に記載の構成）と比較して、小さい角度である。つまり、本実施形態の拡散板１０では、羽根１２１，１２２が、従来の構成と比較して、排ガスの流れをより阻害しにくい角度に形成されている。

ここで、拡散板１０の製造方法について説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示すように、拡散板１０（筒状体１１及び案内部１２）は、１枚の展開金属板１０Ｍから形成される。展開金属板１０Ｍは、単一の金属板（例えばステンレス製の板）で形成されている。

具体的には、まず、図４（Ａ）に示すように、筒状体１１を形成するための帯部１１Ｍと、複数の羽根１２１，１２２と、が一体となった形状の平面状の１枚の展開金属板１０Ｍを形成する。この工程は、例えば、長方形状の金属板材料から、図４（Ａ）に示す形状をプレスにより打ち抜く加工やレーザにより切り抜く加工などにより実現される。

帯部１１Ｍは、筒状体１１を形成する部分であるが、直線状の帯状ではなく、一平面において弧状に曲がった形状の帯状に形成されている。ここでいう弧状とは、例えば円弧のようになだらかな曲線状だけでなく、複数の線分が折れ線状につながった形状なども含まれる。本実施形態では、帯部１１Ｍにおける弧状の内側に当たる内縁１３（図４（Ａ）でいう下側の縁）は、５本の線分１３Ａ〜１３Ｅが折れ線状（概略円弧状）につながった形状である。

複数の羽根１２１，１２２は、帯部１１Ｍの幅方向一側であって弧状の外側に当たる一側（図４（Ａ）でいう上側）から突出するように形成されている。弧状の帯部１１Ｍの外方向に（この例では放射状に）羽根１２１，１２２を配置することで、拡散板１０を形成した状態における開口部の割合を小さくすることができる。具体的には、帯部１１Ｍの内縁１３における５本の線分１３Ａ〜１３Ｅのそれぞれに対応して２枚の羽根１２１，１２２が形成されている。このため、帯部１１Ｍが直線状の帯状である構成と比較して、複数の羽根１２１，１２２同士が一平面において干渉しにくく（形状の自由度が高く）、羽根１２１，１２２の幅を大きく形成することができる。

続いて、図４（Ｂ）に示すように、展開金属板１０Ｍに対し、羽根１２１，１２２を所望の角度に部分的に折り曲げる加工を施す（折曲工程）。なお、本実施形態では、各線分１３Ａ〜１３Ｅに対応する各羽根１２１，１２２の折曲線の角度αが６０度に設計され、折曲線で９０度に折り曲げられることにより、迎角が３０度に形成される。

続いて、図４（Ｃ）に示すように、折曲工程後の展開金属板１０Ｍに対し、帯部１１Ｍの形状が直線状となるように矯正する加工を施す（矯正工程）。矯正工程では、帯部１１Ｍが、折れ線状につながった位置（線分１３Ａ〜１３Ｅの接続位置１４Ａ〜１４Ｄ）で部分的に折り曲げられる（矯正される）。その結果、帯部１１Ｍの内縁１３が概略直線状となる。なお、複数の羽根１２１，１２２は、事前に行われた折曲工程により、矯正工程後に干渉しにくい形状とされている。

続いて、図４（Ｄ）に示すように、矯正工程後の展開金属板１０Ｍに対し、帯部１１Ｍを円筒状に丸めて筒状体１１を形成する加工を施す（筒形成工程）。このようにして、拡散板１０が製造される。

［１−２．作用］
次に、排気浄化システム１の作用について説明する。図２（Ａ）に示すように、内燃機関から排出された排ガスは、排気流路によって拡散板１０へ導かれ、拡散板１０を通過した後に触媒４へ導かれる。一方、噴射装置５から噴射された還元剤は、還元剤流路によって排気流路の中心部まで導かれてから排ガスと合流する。

第２の流路部材３における排気流路に挿入された部分は、第１の管部２Ａから第２の管部２Ｂへ流れる排ガスのうち、第２の流路部材３の外面における上面に衝突した排ガスを、当該外面に沿って回り込むように案内する機能を有する。このため、第２の流路部材３から流れ出た還元剤がすくい上げられ、排気流路において分散される。そして、拡散板１０へ流入した排ガスは、複数の羽根１２１，１２２により旋回するように案内されて拡径流路へ拡散するように流出し、偏りの抑制された状態で触媒４に流入する。複数の羽根１２１，１２２は迎角が小さいため、排ガスの流れが阻害されにくい一方、開口部の割合が小さいため、還元剤が効率よく拡散される。

［１−３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
［１Ａ］排気流路における排ガスの拡散性を向上させるためには、拡散板１０の開口部の割合を小さくすることが有効である。ただし、開口部の割合を小さくするほど、排気流路の圧力損失が大きくなる傾向がある。一方、排気流路の圧力損失を抑制するためには、羽根１２１，１２２の迎角を小さくすることが有効である。ただし、迎角を小さくするほど、筒状体１１の中心軸に沿った方向から見た羽根１２１，１２２の面積が小さくなり、開口部の割合が大きくなる傾向がある。

そこで、第１実施形態では、拡散板１０の材料となる１枚の展開金属板１０Ｍにおいて、筒状体１１を形成する帯部１１Ｍを、一平面において弧状に曲がった形状とし、弧状の外側から複数の羽根１２１，１２２を突出させる。このようにすることで、帯部が直線状である場合と比較して、一平面における羽根１２１，１２２の幅（１枚の展開金属板１０Ｍから形成可能な羽根の幅）を大きくすることができる。したがって、第１実施形態の拡散板１０の製造方法によれば、排気流路における排ガスの拡散性の向上と排気流路の圧力損失の抑制とを両立した拡散板１０を製造することができる。

［１Ｂ］第１実施形態の拡散板１０の製造方法では、矯正工程よりも前に、複数の羽根１２１，１２２を部分的に折り曲げる折曲工程を行う。したがって、第１実施形態の拡散板１０の製造方法によれば、矯正工程により羽根１２１，１２２同士が接近して干渉することを生じにくくすることができる。

［１Ｃ］第１実施形態の拡散板１０の製造方法では、帯部１１Ｍにおける弧状の内側に当たる内縁１３が、５本の線分１３Ａ〜１３Ｅが折れ線状につながった形状である。したがって、第１実施形態の拡散板１０の製造方法によれば、折れ線状につながった位置で帯部１１Ｍを部分的に矯正することで、矯正工程後の帯部１１Ｍの内縁１３を直線状に近づけることができる。

［１Ｄ］第１実施形態の拡散板１０の製造方法では、５本の線分１３Ａ〜１３Ｅのそれぞれに対応して２枚の羽根１２１，１２２が形成されている。したがって、第１実施形態の拡散板１０の製造方法によれば、矯正工程後の複数の羽根１２１，１２２の配置をばらつきにくくすることができる。

［１Ｅ］第１実施形態の拡散板１０の製造方法では、矯正工程において、帯部１１Ｍが部分的に折り曲げられる。したがって、第１実施形態の拡散板１０の製造方法によれば、弧状に曲がった形状の帯部１１Ｍを、比較的簡単な加工により直線状に近づけることができる。

［１Ｆ］第１実施形態の拡散板１０では、羽根１２１，１２２における排ガスの流れに対向する対向面が、筒状体１１の中心軸に対する角度θ１が１５〜４０度の平面に形成されている。しかも、第１実施形態の拡散板１０は、中心軸に沿った方向から見て筒状体１１の内側における羽根１２１，１２２の存在しない開口部の割合が２５％以下である。したがって、第１実施形態の拡散板１０によれば、排気流路における排ガスの拡散性の低下を抑制しつつ、排気流路の圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制することができる。

［１Ｇ］本実施形態のように、第２の流路部材３（ドージングパイプ）が排気流路に突出するように挿入された構成では、ドージングパイプが排気流路に突出していない構成と比較して、排気流路の圧力損失が大きくなる。この点、第１実施形態の拡散板１０では、羽根１２１，１２２が、従来の構成と比較して、排ガスの流れをより阻害しにくい角度に形成され、圧力損失が小さいため、ドージングパイプが排気流路に突出した構成にも適している。

［１−４．解析結果］
次に、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析による解析結果について説明する。なお、以下に説明する圧力損失及びアンモニアの一様度の検出箇所は、図５（Ａ）に示すＣＡＥ解析モデルのとおりである。すなわち、点Ｊは尿素水噴射位置を示し、圧力損失は拡散板１０Ａに対して上流側と下流側との差圧ΔＰを表し、アンモニアの一様度は触媒４の上流側端面（Ａ−Ａ断面）におけるアンモニアの分布を表す。なお、図５（Ａ）に示す拡散板１０Ａとは、前述した特許文献１の図７に記載の拡散板（以下「比較例の拡散板」という。）又は本実施形態の拡散板１０を意味する。

図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示す比較例の拡散板を用いた解析結果によれば、羽根が流れを遮りやすい角度に形成されているため圧力損失が大きく、しかも開口部の割合が大きいため排ガスの流れが偏りやすい。これに対し、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す本実施形態の拡散板１０を用いた解析結果によれば、羽根が流れを遮りにくい角度に形成されているため、比較例の拡散板よりも圧力損失が４５％削減された。また、比較例の拡散板よりも開口部の割合が小さく、排ガスの流れが外周部に偏りにくいため、アンモニアの一様度（一様性が高いほど高くなる値）が１．９％向上した。つまり、本実施形態の拡散板１０によれば、比較例の拡散板よりもアンモニアの一様度を高くしつつ、圧力損失を小さくすることができる。

［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であり、前述した拡散板１０（図３（Ａ）〜図３（Ｃ））に代えて、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示す拡散板２０が用いられている点で相違する。その他、共通する構成については、同一符号を用いて説明を省略する。

［２−２．拡散板の構成］
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように、拡散板２０は、筒状体２１と、案内部２２と、を備える。

筒状体２１は、第１実施形態の筒状体１１と同様、第１の流路部材２の内周面に溶接等で接合固定される部分であり、第３の管部２Ｃの内径に対応した外径の円筒状に形成されており、第３の管部２Ｃと同軸となるように配置される。

案内部２２は、第１実施形態の案内部１２と同様、５枚の第１種の羽根２２１と、第１種の羽根２２１よりも径方向に沿った長さが短い５枚の第２種の羽根２２２と、を備える。第１種の羽根２２１及び第２種の羽根２２２は、それぞれが筒状体１１の円周方向に沿って等間隔に配置され、第１種の羽根２２１及び第２種の羽根２２２が１枚ずつ交互に配置されている。

複数の羽根２２１，２２２は、それぞれ、筒状体２１における排気流路の下流側から、第２の軸線Ｃ２へ近づく方向へ延びるように形成されている。図７（Ｃ）に示すように、第２の軸線Ｃ２に沿った方向から見て、各羽根２２１，２２２は、基端部から先端部へ向かって三角形状に細くなる形状である。そして、複数の羽根２２１，２２２は、第２の軸線Ｃ２に沿った方向から見て、互いに重なり合わず、羽根同士の僅かな隙間を除き、開口部が形成されないように設計されている。つまり、案内部２２は、第１実施形態の案内部１２と同様、開口部の割合が０％に近い割合（少なくとも２５％以下）となるように設計されている。

また、図７（Ｂ）に示すように、複数の羽根２２１，２２２のそれぞれにおける排ガスの流れ方向Ｆに対向する対向面は、筒状体２１の中心軸（第２の軸線Ｃ２）に対する角度θ２が１５〜４０度（本実施形態では３０度）の平面に形成されている。

また、図８に示すように、第２実施形態の拡散板２０（筒状体２１及び案内部２２）は、第１実施形態の拡散板１０と同様、１枚の（単一の）展開金属板２０Ｍから形成される。そして、筒状体２１を形成するための帯部２１Ｍが、第１実施形態の帯部１１Ｍと同様、一平面において弧状に曲がった形状の帯状に形成されている。複数の羽根２２１，２２２は、帯部２１Ｍの幅方向一側であって弧状の外側に当たる一側（図８でいう上側）から放射状に突出するように形成されている。

具体的には、帯部２１Ｍにおける弧状の内側に当たる内縁２３（図８でいう下側の縁）は、１０本の線分２３Ａ〜２３Ｊが折れ線状（概略円弧状）につながった形状である。そして、１０本の線分２３Ａ〜２３Ｊのそれぞれに対応して１枚の羽根２２１，２２２が形成されている。第２実施形態の拡散板２０も、第１実施形態と同様の折曲工程、矯正工程及び筒形成工程を展開金属板２０Ｍに施すことにより製造される。

［２−３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果と同様の効果が得られる。

［３．第３実施形態］
［３−１．第１実施形態との相違点］
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であり、前述した拡散板１０（図３（Ａ）〜図３（Ｃ））に代えて、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示す拡散板３０が用いられている点で相違する。その他、共通する構成については、同一符号を用いて説明を省略する。

［３−２．拡散板の構成］
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように、拡散板３０は、筒状体３１と、案内部３２と、を備える。

筒状体３１は、第１実施形態の筒状体１１と同様、第１の流路部材２の内周面に溶接等で接合固定される部分であり、第３の管部２Ｃの内径に対応した外径の円筒状に形成されており、第３の管部２Ｃと同軸となるように配置される。

案内部３２は、第１実施形態の案内部１２と同様、５枚の第１種の羽根３２１と、第１種の羽根３２１よりも径方向に沿った長さが短い５枚の第２種の羽根３２２と、を備える。第１種の羽根３２１及び第２種の羽根３２２は、それぞれが筒状体１１の円周方向に沿って等間隔に配置され、第１種の羽根３２１及び第２種の羽根３２２が１枚ずつ交互に配置されている。

複数の羽根３２１，３２２は、それぞれ、筒状体３１における排気流路の下流側から、第２の軸線Ｃ２へ近づく方向へ延びるように形成されている。図９（Ｃ）に示すように、第２の軸線Ｃ２に沿った方向から見て、各羽根３２１，３２２の先端部（筒状体３１の中心に近い部分）は、中心に向かって細くなる形状である。そして、複数の羽根３２１，３２２は、第２の軸線Ｃ２に沿った方向から見て、互いに重なり合わず、開口部は存在するものの小さく（少なくとも２５％以下となるように）設計されている。

また、図９（Ｂ）に示すように、複数の羽根３２１，３２２のそれぞれにおける排ガスの流れ方向Ｆに対向する対向面は、筒状体３１の中心軸（第２の軸線Ｃ２）に対する角度θ３が１５〜４０度（本実施形態では３０度）の平面に形成されている。

また、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示すように、第３実施形態の拡散板３０（筒状体３１及び案内部３２）は、第１実施形態の拡散板１０と同様、１枚の展開金属板３０Ｍから形成される。ただし、第３実施形態の拡散板３０は、筒状体３１を形成するための帯部２１Ｍが直線状の帯状に形成されている点で第１実施形態の拡散板１０と異なる。複数の羽根３２１，３２２は、帯部２１Ｍの幅方向一側（図１０（Ａ）でいう上側）から突出するように形成されている。第３実施形態の拡散板３０も、第１実施形態と同様の折曲工程（図１０（Ｂ））及び筒形成工程（図１０（Ｃ））を展開金属板３０Ｍに施すことにより製造される（矯正工程は行われない）。

［３−３．効果］
以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果［１Ｆ］〜［１Ｇ］と同様の効果が得られる。

［４．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、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。

［４Ａ］上記第１実施形態及び第２実施形態では、図１１（Ａ）の模式図に示すように、矯正工程において、帯部１１Ｍ，２１Ｍを、折れ線状につながった位置で部分的に折り曲げる加工を行うようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、図１１（Ｂ）に示すように、矯正工程において、部分的に折り曲げる加工に代えて、部分的に引き延ばす加工を行うようにしてもよい。また、図１１（Ｃ）に示すように、一部（弧状の外側）を折り曲げ、他の一部（弧状の内側）を引き延ばすように加工してもよい。

［４Ｂ］拡散板の形状、例えば羽根の枚数、形状、迎角などは、上記各実施形態で例示したものに限定されない。例えば、上記各実施形態では形状の異なる２種類の羽根が１枚ずつ交互に配置されているが、１枚と２枚とを交互にするなど、配置する枚数のパターンを変更してもよい。また、上記各実施形態では羽根の形状を２種類としているが、１種類としてもよく、３種類以上としてもよい。また、迎角を複数種類としてもよい。

［４Ｃ］帯部の内縁の形状（折れ線の数や角度等）は、上記実施形態で例示したものに限定されない。また、帯部の内縁を折れ線以外の形状（例えば円弧状）としてもよい。
［４Ｄ］筒状体１１，２１，３１の断面形状は円形に限定されるものではなく、例えば楕円状や多角形状などとしてもよい。

［４Ｅ］拡散板１０，２０，３０の材料となる１枚の展開金属板１０Ｍ，２０Ｍ，３０Ｍは、例えばテーラード材のように、複数種類の金属板を組み合わせて１枚に形成されたものであってもよい。例えば、板厚の異なる２種類の金属板を組み合わせた１枚の展開金属板を材料として、板厚の薄い部分で筒状体１１，２１，３１を形成し、板厚の厚い部分で案内部１２，２２，３２を形成してもよい。この場合、羽根１２１，１２２，２２１，２２２，３２１，３２２の剛性が高くなるため、変形しにくく、耐久性が向上する。

［４Ｆ］上記実施形態の排気流路及び還元剤流路はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第２の流路部材３が排気流路に突出する構成を前提として、第１の流路部材２における一部の断面形状を横長形状としているが、第２の流路部材３における少なくとも一部の断面形状を縦長形状としてもよい。また例えば、第２の流路部材３が排気流路に突出しない構成としてもよく、第１の流路部材２及び第２の流路部材３の断面形状をそれぞれ円形としてもよい。また例えば、第１の管部２Ａと第３の管部２Ｃとは、内径が異なっていてもよく、第３の管部２Ｃ、第５の管部２Ｅ及び第２の流路部材３は、同軸である必要はない。また例えば、排気流路は、拡径流路を有していることに限定されるものではなく、拡径流路を有していない排気流路であってもよい。

［４Ｇ］還元剤は、尿素水に限定されるものではなく、触媒における排ガスの浄化に寄与するものであればよい。また、本発明は、還元剤を用いる排気浄化システム以外の排気系に適用してもよい。

［４Ｈ］上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

［４Ｉ］本発明は、前述した拡散板の他、拡散板を構成要素とする排気浄化システム、排ガスの流れの偏りを抑制する方法など、種々の形態で実現することができる。

１…排気浄化システム、２…第１の流路部材、３…第２の流路部材、４…触媒、５…噴射装置、１０，２０，３０…拡散板、１０Ｍ，２０Ｍ，３０Ｍ…展開金属板、１１，２１，３１…筒状体、１１Ｍ，２１Ｍ，３１Ｍ…帯部、１２，２２，３２…案内部、１３，２３…内縁、１２１，１２２，２２１，２２２，３２１，３２２…羽根、Ｃ１…第１の軸線、Ｃ２…第２の軸線。

Claims (11)

1. 筒状体から複数の羽根が突出した形状の拡散板の製造方法であって、
   一平面において弧状に曲がった形状の帯部と、前記帯部の幅方向一側であって前記弧状の外側に当たる前記一側から突出する複数の前記羽根と、が形成された１枚の展開金属板に対し、前記帯部の形状が前記弧状と比較して直線状となるように矯正する加工を施す矯正工程と、
   前記矯正工程よりも後に、前記帯部を筒状にして前記筒状体を形成する筒形成工程と、
   を有することを特徴とする拡散板の製造方法。
2. 請求項１に記載の拡散板の製造方法であって、
   前記矯正工程よりも前に、複数の前記羽根を部分的に折り曲げる折曲工程を有する
   ことを特徴とする拡散板の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の拡散板の製造方法であって、
   前記帯部における前記弧状の内側に当たる内縁は、Ｍ本（Ｍは２以上の整数）の線分が折れ線状につながった形状である
   ことを特徴とする拡散板の製造方法。
4. 請求項３に記載の拡散板の製造方法であって、
   前記Ｍ本の線分のそれぞれに対応してＮ枚（Ｎは１以上の整数）の前記羽根が形成されている
   ことを特徴とする拡散板の製造方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の拡散板の製造方法であって、
   前記矯正工程では、前記帯部が部分的に折り曲げられる
   ことを特徴とする拡散板の製造方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の拡散板の製造方法であって、
   前記矯正工程では、前記帯部が部分的に引き延ばされる
   ことを特徴とする拡散板の製造方法。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の拡散板の製造方法であって、
   前記展開金属板は、単一の金属板で形成されている
   ことを特徴とする拡散板の製造方法。
8. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の拡散板の製造方法であって、
   前記展開金属板は、複数の金属板を組み合わせて１枚に形成されている
   ことを特徴とする拡散板の製造方法。
9. 排気流路を流れる排ガスを拡散するための拡散板であって、
   前記排気流路を形成する流路部材の内面に固定される筒状体と、
   前記筒状体から突出した複数の羽根と、
   を備え、
   前記筒状体及び複数の前記羽根は、１枚の展開金属板で形成され、
   前記筒状体は、一平面において弧状に曲がった形状の帯部を前記弧状と比較して直線状となるように矯正した上で筒状にされており、
   複数の前記羽根は、前記帯部の幅方向一側であって前記弧状の外側に当たる前記一側に形成されている
   ことを特徴とする拡散板。
10. 請求項９に記載の拡散板であって、
    前記羽根における排ガスの流れに対向する対向面は、前記筒状体の中心軸に対する角度が１５〜４０度の平面に形成され、
    前記中心軸に沿った方向から見て前記筒状体の内側における前記羽根の存在しない開口部の割合が２５％以下である
    ことを特徴とする拡散板。
11. 排気流路を流れる排ガスを拡散するための拡散板であって、
    前記排気流路を形成する流路部材の内面に固定される筒状体と、
    前記筒状体から突出した複数の羽根と、
    を備え、
    前記筒状体及び複数の前記羽根は、１枚の展開金属板で形成され、
    前記羽根における排ガスの流れに対向する対向面は、前記筒状体の中心軸に対する角度が１５〜４０度の平面に形成され、
    前記中心軸に沿った方向から見て前記筒状体の内側における前記羽根の存在しない開口部の割合が２５％以下である
    ことを特徴とする拡散板。