JP2015218615A

JP2015218615A - 排ガス浄化装置

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Publication number: JP2015218615A
Application number: JP2014101278A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　大輔; Daisuke Sato; 大輔佐藤; 学赤羽; Manabu Akaha
Original assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Current assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-15
Also published as: JP6120333B2

Abstract

【課題】還元剤供給装置から排ガス通路内に噴射された還元剤を排ガスと混合するミキサーが、触媒コンバータの上流側に配設される排ガス浄化装置において、ミキサーでの排気抵抗を比較的小さく抑える。【解決手段】ミキサー１４Ａが、還元剤供給装置１５から噴射される還元剤ｒがそれぞれ当てられるようにして排ガス通路１９内の排ガス流通方向２１に沿って平行に延びる複数個の壁部２２，２３，２４，２５，２６を備え、それらの壁部２２〜２６の表面積が、還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、還元剤供給装置から排ガス通路内に噴射された還元剤を排ガスと混合するミキサーが、触媒コンバータの上流側に配設される排ガス浄化装置に関する。

ＮＯ_X触媒が充填された触媒コンバータの上流側に、排ガス通路に噴射された尿素水等の還元剤と、排ガスとを混合させるためのミキサーが設けられるようにした排ガス浄化装置が、たとえば特許文献１で知られている。

特開２０１１−２５２４９８号公報

ところが、上記特許文献１で開示されたものでは、ミキサーが旋回流を得るように構成され、その旋回流で還元剤および排気の混合を促進するようにしており、ミキサーを通過する際の排ガスの流通抵抗すなわち排気抵抗が比較的大きくなってしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ミキサーでの排気抵抗を比較的小さく抑えることを可能とした排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、還元剤供給装置から排ガス通路内に噴射された還元剤を排ガスと混合するミキサーが、触媒コンバータの上流側に配設される排ガス浄化装置において、前記ミキサーが、前記還元剤供給装置から噴射される還元剤がそれぞれ当てられるようにして前記排ガス通路内の排ガス流通方向に沿って平行に延びる複数個の壁部を備え、それらの壁部の表面積が、前記還元剤供給装置から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、複数個の前記壁部が、それらの壁部の少なくとも中央部の前記排ガス流通方向に沿う長さが、前記還元剤供給装置から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されることを第２の特徴とする。

本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、複数個の前記壁部の少なくとも中央部が、前記排ガス流通方向に直交する方向の平面視で前記還元剤供給装置側に向かって突出した形状に形成されることを第３の特徴とする。

さらに本発明は、第１〜第３の特徴の構成のいずれかに加えて、前記ミキサーは、前記排ガス通路を形成するとともに前記還元剤供給装置が取付けられる筒体内に複数個の前記壁部が設けられて成り、前記筒体が、該筒体の上流側および下流側の排気管とは独立して形成されるとともに前記上流側および下流側の排気管に結合されることを第４の特徴とする。

なお実施の形態の二次触媒コンバータ１３が本発明の触媒コンバータに対応する。

本発明の第１の特徴によれば、還元剤供給装置から噴射される還元剤がそれぞれ当てられる複数個の壁部をミキサーが備えるので、各壁部から還元剤を反射、拡散させて排ガスとの混合を良好にすることができ、また各壁部が排ガス流通方向に沿って平行に延びるのでミキサーを通過する排ガスの流通抵抗を比較的低く抑えることが可能であり、しかも各壁部の表面積が還元剤供給装置から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されるので還元剤供給装置から噴射される還元剤を確実に満遍なく壁部に当てるようにして排ガスとの混合効率を高めることができる。

また本発明の第２の特徴によれば、複数個の壁部の少なくとも中央部の排ガス流通方向に沿う長さが、還元剤供給装置から遠くなるにつれて次第に大きくなるので、還元剤供給装置から噴射される還元剤を各壁部に満遍なく無駄なく当てることができる。

本発明の第３の特徴によれば、複数個の壁部の少なくとも中央部が、排ガス流通方向に直交する方向の平面視で前記還元剤供給装置側に向かって突出しているので、還元剤供給装置から噴射されて壁部に当たった還元剤を排ガス流通方向ならびに還元剤噴射方向とほぼ直交する方向に拡散させることができ、排ガスとの混合がより効果的となる。

さらに本発明の第４の特徴によれば、ミキサーの上流側および下流側の排気管と独立して形成されるとともにそれらの排気管に結合される筒体をミキサーが備え、その筒体内に複数個の壁部が設けられ、還元剤供給装置が筒体に取付けられるので、還元剤供給装置が取付けられた状態のミキサーを、排気管とは独立したユニットとして組み立てることができ、ミキサーおよび還元剤供給装置の排ガス浄化装置への組み付け作業性を良好なものとすることができる。

第１の実施の形態の排ガス浄化装置の要部縦断平面図である。図１の２−２線断面図である。第１の実施の形態の薄板リングおよび複数の壁部の斜視図である。第２の実施の形態の排ガス浄化装置の要部縦断平面図である。第３の実施の形態の排ガス浄化装置の要部縦断平面図である。第３の実施の形態の薄板リングおよび複数の壁部の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら説明する。

本発明の第１の実施の形態について図１〜図３を参照しながら説明すると、先ず図１において、デイーゼルエンジンＥの排ガス浄化装置１１Ａは、一次触媒コンバータ１２と、その一次触媒コンバータ１２よりも下流側に配置される二次触媒コンバータ１３と、一次および二次触媒コンバータ１３間に介設されるミキサー１４Ａと、該ミキサー１４Ａ内に還元剤ｒたとえば尿素水を噴射する還元剤供給装置１５とを備える。

前記一次触媒コンバータ１２は、通過する排ガスｇ中のＣＯおよびＨＣを酸化除去する。また二次触媒コンバータ１３は、触媒を担持したハニカム構造のセラミックス１６が、保持筒１７にマット１８を介して支持されて成り、通過する排ガスｇ中のＮＯ_Xを還元除去する。

前記ミキサー１４Ａは、前記還元剤供給装置１５から噴射される還元剤ｒを排ガス通路１９内で排ガスｇと混合して前記二次触媒コンバータ１３側に導くものであり、前記一次触媒コンバータ１２から導出された排ガスｇを導く排気管２０と、前記二次触媒コンバータ１３との間に介設されており、前記還元剤供給装置１５から噴射される還元剤ｒがそれぞれ当てられるようにして前記排ガス通路１９内の排ガス流通方向２１に沿って平行に延びる複数個たとえば第１〜第５の壁部２２，２３，２４，２５，２６を備える。

前記ミキサー１４Ａは、前記排ガス通路１９を形成するとともに前記還元剤供給装置１５が取付けられる筒体２７内に、複数個の壁部が設けられて成るものであり、この第１の実施の形態では、還元剤供給装置１５に近い側から順に番号を付した第１〜第５の壁部２２，２３，２４，２５，２６が前記筒体２７内に設けられて成る。第１〜第５の壁部２２〜２６の両端は、前記筒体２７の内周に嵌合、固着される薄板リング２８に、たとえば溶接によって固着される。

前記筒体２７の両端は、前記排気管２０と、前記二次触媒コンバータ１３の前記保持筒１７の上流端に一体に形成される排気管１７ａとに溶接によって結合されており、前記排気管２０，１７ａとは別体に形成される。また前記還元剤供給装置１５は、前記薄板リング２８が固着される部位よりも前記排ガス流通方向２１に沿う上流側で前記筒体２７の外面に取付けられるものであり、この還元剤供給装置１５の前記筒体２７への取付け姿勢は、該還元剤供給装置１５から噴射される前記還元剤ｒが、より満遍なく第１〜第５の壁部２２〜２６に当たるように設定される。

しかも第１〜第５の壁部２２〜２６の表面積は、前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成される。このため第１〜第５の壁部２２〜２６が、それらの壁部２２〜２６の少なくとも中央部の前記排ガス流通方向２１に沿う長さが、前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されており、この実施の形態では、前記薄板リン２グから前記排ガス流通方向２１に沿う上流側に第１〜第５の壁部２２〜２６が突出するとともに第１〜第５の壁部２２〜２６の中央部２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａの前記薄板リング２８からの前記排ガス流通方向２１に沿う上流側への突出量が、前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成される。

さらに第１〜第５の壁部２２〜２６の少なくとも中央部、この第１の実施の形態では中央部２２ａ〜２６ａが、前記排ガス流通方向２１に直交する方向の平面視で前記還元剤供給装置１５側に向かって、たとえば三角形状に突出した形状に形成される。

次にこの第１の実施の形態の作用について説明すると、ミキサー１４Ａが、還元剤供給装置１５から噴射される還元剤ｒがそれぞれ当てられる第１〜第５の壁部２２〜２６を備えるので、第１〜第５の壁部２２〜２６から還元剤ｒを反射、拡散させて排ガスｇとの混合を良好にすることができる。また第１〜第５の壁部２２〜２６が排ガス流通方向２１に沿って平行に延びるのでミキサー１４Ａを通過する排ガスｇの流通抵抗を比較的低く抑えることが可能であり、しかも第１〜第５の壁部２２〜２６の表面積が前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されるので前記還元剤供給装置１５から噴射される還元剤ｒを確実に満遍なく第１〜第５の壁部２２〜２６に当てるようにして排ガスｇとの混合効率を高めることができる。

また第１〜第５の壁部２２〜２６が、それらの壁部２２〜２６の少なくとも中央部２２ａ〜２６ａの前記排ガス流通方向２１に沿う長さが、前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されるので、前記還元剤供給装置１５から噴射される還元剤ｒを各壁部２２〜２６に満遍なく無駄なく当てることができる。

また第１〜第５の壁部２２〜２６の少なくとも中央部２２ａ〜２６ａが、前記排ガス流通方向２１に直交する方向の平面視で前記還元剤供給装置１５側に向かって突出した形状に形成されるので、前記還元剤供給装置１５から噴射されて第１〜第５の壁部２２〜２６に当たった還元剤ｒを排ガス流通方向２１ならびに還元剤噴射方向とほぼ直交する方向に拡散させることができ、排ガスｇとの混合がより効果的となる。

さらに前記ミキサー１４Ａは、排ガス通路１９を形成するとともに前記還元剤供給装置１５が取付けられる筒体２７内に第１〜第５の壁部２２〜２６が設けられて成り、前記筒体２７が、該筒体２７の上流側および下流側の排気管２０，１７ａとは独立して形成されるとともに前記上流側および下流側の排気管２０，１７ａに結合されるので、還元剤供給装置１５が取付けられた状態のミキサー１４Ａを、排気管２０，１７ａとは独立したユニットとして組み立てることができ、ミキサー１４Ａおよび還元剤供給装置１５の排ガス浄化装置への組み付け作業性を良好なものとすることができる。

図４は本発明の第２の実施の形態を示すものであり、上記第１の実施の形態に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

排ガス浄化装置１１Ｂにおいて一次触媒コンバータ１２および二次触媒コンバータ１３間に介設されるミキサー１４Ｂは、排ガス通路１９を形成するとともに還元剤供給装置１５が取付けられる筒体２７内に、第１〜第５の壁部２２，２３，２４，２５，２６が設けられて成り、第１〜第５の壁部２２〜２６の両端は、前記筒体２７の内周に嵌合、固着される薄板リング２８に、たとえば溶接によって固着される。

前記還元剤供給装置１５は、前記薄板リング２８が固着される部位よりも前記排ガス流通方向２１に沿う下流側で前記筒体２７の外面に取付けられ、第１〜第５の壁部２２〜２６は、それらの壁部２２〜２６の少なくとも中央部の前記排ガス流通方向２１に沿う長さが、前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されており、前記薄板リング２８から前記排ガス流通方向２１に沿う下流側に第１〜第５の壁部２２〜２６が突出するとともに第１〜第５の壁部２２〜２６の中央部２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａの前記薄板リング２８からの前記排ガス流通方向２１に沿う下流側への突出量が、前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成される。また第１〜第５の壁部２２〜２６の中央部２２ａ〜２６ａは、前記排ガス流通方向２１に直交する方向の平面視で前記還元剤供給装置１５側に向かって、たとえば三角形状に突出した形状に形成される。

この第２の実施の形態によっても上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

図５および図６は本発明の第３の実施の形態を示すものであり、上記第１および第２の実施の形態に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとし、詳細な説明は省略する。

排ガス浄化装置１１Ｃにおいて一次触媒コンバータ１２および二次触媒コンバータ１３間に介設されるミキサー１４Ｃは、排ガス通路１９を形成するとともに還元剤供給装置１５が取付けられる筒体２７内に、平板状である第１〜第５の壁部３２，３３，３４，３５，３６が設けられて成り、第１〜第５の壁部３２〜３６の両端は、前記筒体２７の内周に嵌合、固着される薄板リング２８に、たとえば溶接によって固着される。

前記還元剤供給装置１５は、前記薄板リング２８が固着される部位よりも前記排ガス流通方向２１に沿う下流側で前記筒体２７の外面に取付けられ、第１〜第５の壁部３２〜３６は、それらの壁部３２〜３６の少なくとも中央部の前記排ガス流通方向２１に沿う長さが、前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されており、前記薄板リン２グから前記排ガス流通方向２１に沿う下流側に第１〜第５の壁部３２〜３６が突出するとともに第１〜第５の壁部３２〜３６の中央部３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａの前記薄板リング２８からの前記排ガス流通方向２１に沿う下流側への突出量が、前記還元剤供給装置１５から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されており、第１の壁部３２の前記排ガス流通方向２１に沿う下流側の端壁はその中央部３２ａを含んで平坦に形成されるが、第２〜第５の壁部３３〜３６の中央部３３ａ〜３６ａは段差状に突出するように形成される。

この第３の実施の形態によっても上記第１および第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上述の実施の形態では壁部２２〜２６，３２〜３６が薄板リング２８に溶接によって固着されるようにしたが、円形の平板から複数の壁部を切り起こして形成することも可能である。

１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ・・・排ガス浄化装置
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ・・・ミキサー
１５・・・還元剤供給装置
１７，２０・・・排気管
１９・・・排ガス通路
２１・・・排ガス流通方向
２２，２３，２４，２５，２６，３２，３３，３４，３５，３６・・・壁部
２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ；３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ・・・壁部の中央部
２７・・・筒体
ｇ・・・排ガス
ｒ・・・還元剤

Claims

還元剤供給装置（１５）から排ガス通路（１９）内に噴射された還元剤（ｒ）を排ガス（ｇ）と混合するミキサー（１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ）が、触媒コンバータ（１３）の上流側に配設される排ガス浄化装置において、前記ミキサー（１４Ａ〜１４Ｃ）が、前記還元剤供給装置（１５）から噴射される還元剤（ｒ）がそれぞれ当てられるようにして前記排ガス通路（１９）内の排ガス流通方向（２１）に沿って平行に延びる複数個の壁部（２２，２３，２４，２５，２６；３２，３３，３４，３５，３６）を備え、それらの壁部（２２〜２６；３２〜３６）の表面積が、前記還元剤供給装置（１５）から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されることを特徴とする排ガス浄化装置。
複数個の前記壁部（２２〜２６；３２〜３６）が、それらの壁部（２２〜２６；３２〜３６）の少なくとも中央部（２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ；３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ）の前記排ガス流通方向（２１）に沿う長さが、前記還元剤供給装置（１５）から遠くなるにつれて次第に大きくなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
複数個の前記壁部（２２〜２６）の少なくとも中央部（２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ）が、前記排ガス流通方向（２１）に直交する方向の平面視で前記還元剤供給装置（１５）側に向かって突出した形状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス浄化装置。
前記ミキサー（１４Ａ〜１４Ｃ）は、前記排ガス通路（１９）を形成するとともに前記還元剤供給装置（１５）が取付けられる筒体（２７）内に複数個の前記壁部（２２〜２６；３２〜３６）が設けられて成り、前記筒体（２７）が、該筒体（２７）の上流側および下流側の排気管（２０，１７ａ）とは独立して形成されるとともに前記上流側および下流側の排気管（２０，１７ａ）に結合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置。