JP2016109004A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】旋廻流型通路内に噴射された還元剤を、一様に分散させて還元触媒に供給することができる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】ＳＣＲＦ（還元触媒）の上流に形成されたスパイラルミキサー３１（旋廻流型通路）は、外筒３２とボス３３とボス３３回りに螺旋状に傾斜した傾斜面で構成された旋回流板３４とを備える。スパイラルミキサー３１内には、旋廻流板３４から起立するように、噴射弁６から噴射された尿素水（還元剤）を衝突させる衝突板３５が配置される。衝突板３５は、一方の板面３５３がスパイラルミキサー３１の内側かつ噴射弁６に向くように配置される。衝突板３５の上流端３５１の、スパイラルミキサー３１の中心Ｏからの距離Ｒ１が、衝突板３５の下流端３５２の中心Ｏからの距離Ｒ２よりも大きくなるように、衝突板３５は配置される。距離Ｒ２は外筒３２の半径Ｒｍの略１／２倍に設定され、距離Ｒ１は半径Ｒｍに近い値に設定される。【選択図】図２

Description

本発明は、排気ガス浄化装置に関し、詳細には内燃機関の排気通路に配置された還元触媒により排気ガス中の有害成分を還元浄化する排気ガス浄化装置に関する。

内燃機関の排気浄化システムの一つに尿素ＳＣＲシステムが知られている。その尿素ＳＣＲシステムでは排気通路に排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化するための還元触媒（ＳＣＲ触媒、ＮＯｘ選択還元触媒、ＳＣＲＦ）が設けられる。その還元触媒の上流には、排気ガス中に還元剤としての尿素水を排気通路に噴射する噴射弁が設けられる。そして、還元触媒において、尿素水から生成されたアンモニアでＮＯｘを窒素と水とに分解する還元反応が行われる。

還元触媒でＮＯｘの還元浄化を効果的に行うためには、噴射弁から噴射された液状の還元剤を微粒化して排気ガス中に広い範囲で分散させる必要がある。そこで、従来では、尿素水を効率よく分散（微粒化、蒸発）させるために、還元触媒の前段（上流）の排気通路を旋回流型通路とした技術の提案がある（特許文献１参照）。この特許文献１の技術では、旋回流型通路内に尿素水が噴射され、噴射された尿素水及び排気ガスは旋回流型通路を旋回流で通過するので、尿素水及び排気ガスが還元触媒に到達するまでの距離、つまり尿素水の分散距離をかせぐことができる。

米国特許出願公開第２０１２／０２１６５１３号明細書

しかしながら、噴射弁から旋廻流型通路内に供給された還元剤は、排気ガスの旋廻流に作用する遠心力により、旋廻流型通路の外周側に集中し、還元触媒の上流面に一様に分散せずに外周部に偏って分布する。その結果、エミッション量の変化に応じて還元触媒に供給すべき還元剤量の供給精度が大幅に悪化する。還元剤量の供給精度が悪化すると、例えば還元触媒のある部分では排気ガス量に対して還元剤量が過少の状態となってしまい、この場合には、エミッション（ＮＯｘ）を効果的に浄化できない。また、例えば還元触媒のある部分では排気ガス量に対して還元剤量が過多の状態になってしまい、この場合には、エミッションの浄化に寄与しない分の還元剤が還元触媒の下流に放出されるスリップが発生してしまう。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、旋廻流型通路内に噴射された還元剤を、一様に分散させて還元触媒に供給することができる（分散一様性を向上できる）排気ガス浄化装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気通路に配置された還元触媒と、
前記還元触媒の上流側にあって、旋廻流で排気ガスが通過するように構成された旋廻流型通路と、
前記旋廻流型通路の外筒に取り付けられ、前記還元触媒において排気ガス中の有害物質の還元反応を行わせるための還元剤を前記旋廻流型通路内に噴射する噴射弁と、
前記旋廻流型通路内において一方の板面が前記旋廻流型通路の内側かつ前記噴射弁に向くように配置され、前記噴射弁から噴射された前記還元剤を前記一方の板面に衝突させる衝突板とを備え、
前記衝突板の端部のうち旋廻流の方向の上流側に位置する端部を上流端、旋廻流の方向の下流側に位置する端部を下流端として、
前記衝突板は、前記上流端の前記外筒の中心からの距離である上流端距離が、前記下流端の前記中心からの距離である下流端距離よりも大きくなるように配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、旋廻流型通路内に衝突板が設置されているので、噴射弁から噴射された還元剤をその衝突板に衝突させることにより、還元剤の液滴を微粒化や蒸発させることができ、還元剤を排気ガスの広範囲に分散させることができる。また、衝突板は、衝突板の上流端距離が下流端距離よりも大きくなるように配置される。つまり、衝突板は、旋廻流の下流にいくにしたがって旋廻流型通路の内側に向かうように配置される。これにより、その衝突板に沿って排気ガス及び還元剤を旋廻流型通路の内側（外筒の中心側）に案内することができる。よって、還元剤が旋廻流型通路の外周側に集中してしまうのを抑制でき、還元剤を一様に分散させて還元触媒に供給することができる（分散一様性を向上できる）。

第１実施形態の排気浄化システムの側面断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線でスパイラルミキサーを切ったときの断面を上流側から見た図である。 衝突板を外筒と略並行して配置した場合における尿素水の濃度分布を示した図である。 第２実施形態におけるスパイラルミキサーの断面図である。 第３実施形態の排気浄化システムの側面断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線でスパイラルミキサーを切ったときの断面を上流側から見た図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、車両に搭載された排気浄化システム１（本発明の「排気ガス浄化装置」に相当）の側面断面図を示している。先ず、排気浄化システム１の構成を説明する。排気浄化システム１は、内燃機関としてのディーゼルエンジン２（以下、単にエンジンという）から排出される排気ガスを浄化するシステムである。詳細には、排気浄化システム１は、排気ガス中のＮＯｘを浄化する尿素ＳＣＲシステムを含む形で構成されている。その排気浄化システム１では、エンジン２に円筒状の排気通路３が接続されており、エンジン２から排出された排気ガスはその排気通路３を流れて車両外に排出されるようになっている。

排気通路３には、排気ガス中の有害成分の一つであるＨＣやＣＯを酸化浄化する酸化触媒４（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）が配置されている。酸化触媒４は、例えば、ウォールスルータイプのセラミック製ハニカムや金属製のメッシュなどに、ＨＣ、ＣＯの酸化反応を促進させる触媒成分（例えば、Ｐｔ（白金）やＰｄ（パラジウム）など）を担持した構造となっている。

酸化触媒４の活性は温度による依存性が高く、低温ではほとんど酸化作用はない。そのため、エンジン２の始動後に早めに酸化触媒４を暖めてＨＣやＣＯの酸化浄化を促進するために、酸化触媒４は後述するＳＣＲＦ５よりも上流（エンジン２に近い側）に配置されている。また、酸化触媒４は、酸化反応により排気ガスを昇温して、昇温した排気ガスによりＳＣＲＦ５に堆積した粒子状物質（ＰＭ、すす）を燃焼除去する役割も担っている。

酸化触媒４の下流の排気通路３には、排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元浄化するＳＣＲＦ（Selective Catalytic Reduction Filter）５が配置されている。ＳＣＲＦ５は、ＮＯｘのＳＣＲ（選択触媒還元）を促進する触媒成分（ＳＣＲ触媒）を含有するとともに、排気ガス中の粒子状物質を捕獲する機能も有している。ＳＣＲＦ５は、例えば、ウォールスルータイプのセラミック製ハニカムに触媒成分を担持した構造となっている。排気ガスは、ＳＣＲＦ５の多孔性の隔壁を通過しながら下流に流れ、その間に排気ガス中の粒子状物質がＳＣＲＦ５に捕集される。

ＳＣＲＦ５に含有されている触媒成分は、尿素水から生成されたアンモニア（ＮＨ３）とＮＯｘとの還元反応として例えば下記式１、式２、式３の還元反応を促進させるものであり、例えばバナジウム、モリブデン、タングステン等の卑金属酸化物である。このように、排気ガスがＳＣＲＦ５を通過する間に、ＮＯｘは例えば下記式１、式２、式３により水や窒素に分解（浄化）する。なお、ＳＣＲＦ５に代えて、通常のＳＣＲ触媒、すなわち粒子状物質の捕集機能を有せず、ＮＯｘの還元浄化のみを行うタイプの触媒を採用しても良い。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（式１）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ ・・・（式２）
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ ・・・（式３）

なお、ＳＣＲＦ５は無尽蔵にアンモニアを貯蔵できるわけではなく、ＳＣＲＦ５に貯蔵できるアンモニアの最大貯蔵量は、ＳＣＲＦ５の温度（触媒温度）によって変化する。触媒温度が急激に下がった場合や、ＳＣＲＦ５にアンモニア（尿素水）が過剰供給された場合には、ＳＣＲＦ５からアンモニアが放出されるアンモニアスリップという現象が発生する。そのため、ＳＣＲＦ５の下流の排気通路には、ＳＣＲＦ５から放出されたアンモニアを浄化するための酸化触媒が設けられることがある。

酸化触媒４とＳＣＲＦ５の間の排気通路３１は、排気ガスを旋回流で通過させる、つまり旋回流を生じさせる旋回流型通路に構成されている。以下では、旋回流型通路をスパイラルミキサーという。スパイラルミキサー３１の長さ、つまり酸化触媒４とＳＣＲＦ５の間の長さは、例えば５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度となっている。スパイラルミキサー３１は、後述する噴射弁６から噴射された尿素水（尿素水噴霧）を排気ガス中に分散させて、尿素水と排気ガスとの混じりを良くするための通路である。

そのスパイラルミキサー３１は、該スパイラルミキサー３１の外周壁を構成する円筒状の外筒３２と、その外筒３２の中心軸線Ｌ１付近に配置されてその中心軸線Ｌ１と同等の方向に伸びた棒状のボス３３と、外筒３２及びボス３３に溶接接続された旋回流板３４とを備えている。本実施形態では、ボス３３は、正面視円状であり、ボス３３の中心軸線Ｌ２と外筒３２の中心軸線Ｌ１とが一致する位置に配置されているが、中心軸線Ｌ２が中心軸線Ｌ１からずれた位置に配置されたとしても良い。

旋廻流板３４は、排気ガスの流れを旋廻流に変更する機能を有した板である。詳細には、旋廻流板３４は、旋廻流板３４の外縁が外筒３２の内側の面に接続し、内縁がボス３３の正面視円状の側面に接続して、ボス３３の側面回りに螺旋状に傾斜した傾斜面で構成された板である。つまり、旋廻流板３４の外縁が描く線は外筒３２が伸びた方向に螺旋状に推移し、旋廻流板３４の内縁が描く線はボス３３が伸びた方向に螺旋状に推移する。なお、本実施形態では、旋廻流板３４は、排気ガスの旋回流が上流側（後述する図２の方向）から見て右回り（時計回り）に発生するように、旋廻流板３４の傾斜面が調整されている。ただし、上流側から見て、左回り（反時計回り）の旋回流を発生させるスパイラルミキサー（旋廻流板）を採用しても良い。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線でスパイラルミキサー３１を切ったときの断面を矢視方向（上流側）から見たときの図である。図１のＩＩ−ＩＩ線は、スパイラルミキサー３１の入口領域（旋廻流板３４より上流領域）の位置において軸線Ｌ１に直交する線である。旋廻流板３４は、ボス３３回りに一回転分（３６０°分）の傾斜面から構成されている。すなわち、図２において外筒３２の円周を、ボス３３を中心としたアナログ時計の時間としてあらわしたときに、旋廻流板３４は、図２の略７時半方向に位置する旋廻流板３４の板縁３４１（実線）で螺旋が開始した後、同じく略７時半方向に位置する板縁３４２（破線）（板縁３４１の下流に位置する板縁）まで、ボス３３を中心に時計回りに螺旋状に回転している。なお、一回転以外の回転分（一回転未満の回転分や、一回転以上の回転分）の旋廻流板を採用しても良い。

また、螺旋開始を示す板縁３４１と螺旋終了を示す板縁３４２の間（厳密には板縁３４１、３４２、外筒３２及びボス３３の間）で開口（旋廻流板の出口）が形成されている。その開口は、旋廻流板３４の傾斜面に沿って流れた旋廻流の出口となる部分であり、旋廻流の方向に開いている。開口を通過した旋廻流の排気ガス及び尿素水が、ＳＣＲＦ５に供給される。

図１、図２に示すように、スパイラルミキサー３１には、噴射弁６から噴射された尿素水を衝突させるための衝突板３５が設けられている。その衝突板３５は、図２に示すように、旋廻流の流れが強くなる旋廻流板３４の出口付近の領域（螺旋終了を示す板縁３４２の手前領域）において、一方の板面３５３（衝突面）が、スパイラルミキサー３１の内側（ボス３３の側）かつ噴射弁６に向くように配置されている。衝突板３５と噴射弁６の間に、スパイラルミキサー３１の内側（ボス３３）が位置している。

詳しくは、衝突板３５は、旋廻流板３４の出口の手前（図２では、時計方向におけるおよそ４時から７時半までの範囲）に位置する旋廻流板３４の板面から起立する形で配置されている（図１、図２参照）。本実施形態では、衝突板３５と軸線Ｌ１とは平行になっている。また、衝突板３５は、図２の方向から見ると、旋廻流の方向（旋廻流板３４の螺旋方向）に沿って湾曲した形状に形成される。さらに、衝突板３５は、正面方向から見ると（噴射弁６の側から見ると）、略長方形状（台形に近い長方形状）に形成される。また、衝突板３５は、図１に示すように、旋廻流板３４よりも上流（軸線Ｌ１が伸びた方向における上流）に及ぶ形で配置されている。衝突板３５の端部を形成する４辺のうち軸線Ｌ１が伸びた方向における下流側に位置する１辺が、旋廻流板３４に溶接等で接続されている。なお、衝突板３５と旋回流板３４とは、一体に成型されても良い。

旋廻流板３４の配置についてさらに詳しく説明すると、旋廻流板３４の端部（４辺）のうち、旋廻流の方向における上流側に位置する端部（１辺）を上流端３５１、旋廻流の方向における下流側に位置する端部（１辺）を下流端３５２として、上流端３５１の、スパイラルミキサー３１の中心Ｏ（外筒３２の中心、ボス３３の中心）からの距離Ｒ１（上流端距離）が、下流端３５２の中心Ｏからの距離Ｒ２よりも大きくなっている（図２参照）。つまり、衝突板３５は、旋廻流の方向における上流から下流にいくにしたがって次第に中心Ｏに近づくように配置される。

このとき、上流端距離Ｒ１は、外筒３２の半径Ｒｍに近い値とするのが好ましい。つまり、上流端３５１は外筒３２に近い位置に配置されるのが好ましい。そうすることで、衝突板３５の面積をある程度大きくでき、噴射弁６から噴射された尿素水噴霧を微粒化しやすくできる。また、下流端距離Ｒ２は、半径Ｒｍの略１／２倍（０．４倍〜０．６倍）とするのが好ましい。そうすることで、衝突板３５を通過した排気ガス及び尿素水を、スパイラルミキサー３１の外周側と内側とに均一に分散させることができる。下流端距離Ｒ２が半径Ｒｍの略１／２倍より大きい（半径Ｒｍの０．６倍より大きい）とすると、衝突板３５を通過した排気ガス及び尿素水はスパイラルミキサー３１の外周側に偏ってしまう。反対に、下流端距離Ｒ２が半径Ｒｍの略１／２倍より小さい（半径Ｒｍの０．４倍より小さい）とすると、衝突板３５を通過した排気ガス及び尿素水はスパイラルミキサー３１の内側に偏ってしまう。ただし、上流端距離Ｒ１が下流端距離Ｒ２より大きいという条件を満たしていれば、下流端距離Ｒ２が半径Ｒｍの略１／２倍以外であったとしても、衝突板を外筒に略並行に設ける構成（後述の図３の構成）に比べて、尿素水の分散一様性を向上できる。つまり、下流端距離Ｒ２は半径Ｒｍの略１／２倍以外でも良い。

衝突板３５の大きさは、スパイラルミキサー３１内に尿素水が滞留するのを抑制することと、排気ガスの流れが阻害されるのを抑制することの両方を考慮して設定するのが好ましい。すなわち、衝突板３５が大きいほど、噴射弁６から噴射された尿素水を衝突板３５に衝突させやくなり、衝突板３５から尿素水への熱伝達量が大きくなるので、尿素水を微粒化して分散しやくできる。一方で、衝突板３５が大きすぎると、衝突板３５の存在により排気ガスが流れにくくなるので、エネルギー損失（圧損）が大きくなる。

衝突板３５を含むスパイラルミキサー３１の各部材は、排気ガスや尿素水による腐食を防止するために耐腐食性のある金属（例えばステンレス）で形成されている。

スパイラルミキサー３１の外周壁、つまり外筒３２には、スパイラルミキサー３１内に尿素水（還元剤）を噴射する噴射弁６が配置されている。具体的には、噴射弁６は、酸化触媒４とＳＣＲＦ５との間に設けられ、スパイラルミキサー３１の入口領域、つまり旋廻流板３４の手前側（上流側）において外筒３２に取り付けられている。詳しくは、噴射弁６は、外筒３２が伸びた方向に直交する方向に、かつ、噴射弁６の軸線Ｌ３（ノズル中心線）が、衝突板３５の中心付近に向くように（衝突板３５に向けて尿素水を噴射するように）、取り付けられている。噴射弁６が配置される外筒３２の部分には開口６３（図１参照）が形成されており、その開口６３に合わさる形で筒状部６２（図２参照）が配置されている。その筒状部６２の一端が開口６３に繋がり、他端が外筒３２の外側に位置している。外筒３２の外側に位置する筒状部６２の端部には、その端部から筒状部６２の径方向に突出したフランジ部６４が接続されている。噴射弁６はそのフランジ部６４にボルトにより取り付けられている。

噴射弁６は、尿素水を霧状に噴射させるためのノズル６１（図２参照）を備えている。ノズル６１の先端には尿素水の噴射口となる噴孔が形成されている。その先端が筒状部６２内に位置する形で噴射弁６が設けられている。このように、噴射弁６は筒状部６２を介してスパイラルミキサー３１の主配管である外筒３２に接続されているので、スパイラルミキサー３１内を流れる排気ガスの主流（高温の排気ガス流）から距離をあけて噴射弁６（ノズル６１）を配置できる。これによって、噴射弁６が高温になりすぎて故障するのを防止できる。

噴射弁６は、ガソリンエンジンの筒内または吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）と同様の構造を有している。すなわち、噴射弁６は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、尿素水を流通させる尿素水通路やノズル６１を開閉するためのニードルを有する弁本部とを備えた電磁式開閉弁として構成されている。そして、電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードルの移動に伴いノズル先端に形成された噴孔から尿素水が噴射される。

また、排気浄化システム１には、尿素水を貯蔵する尿素水タンク（図示外）、尿素水タンクと噴射弁６の間を繋ぐ配管（図示外）、尿素水タンクから尿素水を汲み上げて配管を通じて噴射弁６側に吐出するポンプ（図示外）、配管内の尿素水の圧力を所定圧力となるように調整するレギュレータ（図示外）、噴射弁６を駆動制御する制御回路（図示外）等が設けられている。その制御回路は、噴射弁６を間欠駆動して、エンジン２の運転状態に応じた尿素水量、言い換えるとエンジン２から排出されるＮＯｘ量に応じた尿素水量を噴射弁６で噴射させる。

以上が排気浄化システム１の構成である。次に、排気浄化システム１の作用を説明する。噴射弁６を制御する制御回路はエンジン２の運転状態に応じた量の尿素水を噴射弁６に噴射させる。噴射弁６からスパイラルミキサー３１内に噴射された尿素水噴霧６５（図２参照）の大部分は衝突板３５の内側に向いた衝突面３５３に衝突する。衝突板３５（衝突面３５３）に衝突した尿素水噴霧は、排気ガスや衝突板３５から熱をもらって速やかに蒸発（微粒化）する。

衝突板３５に衝突し微粒化した尿素水噴霧は、スパイラルミキサー３１内の広い範囲に満遍なく散らばって、排気ガスとともに旋回流板３４に囲まれたスパイラル状の通路を通過する。このとき、衝突板３５は、旋廻流の方向に沿って湾曲しているので、その衝突板３５で、排気ガス及び尿素水噴霧を旋廻流の方向に案内することができる。言い換えると、衝突板３５の存在で、排気ガス及び尿素水噴霧の流れが阻害されてしまうのを抑制できる（圧損を低減できる）。さらに、衝突板３５は、上流端距離Ｒ１が下流端距離Ｒ２よりも大きくなるように配置されているので、排気ガス及び尿素水噴霧を旋廻流の方向に流しつつ、スパイラルミキサー３１の内側に向けることができる。つまり、排気ガス及び尿素水噴霧を、スパイラルミキサー３１の外周に集中してしまうのを抑制でき、スパイラルミキサー３１の外周と内側とに一様に（均一に）分散させることができる。

スパイラルミキサー３１内に一様に分散した排気ガス及び尿素水噴霧がＳＣＲＦ５の上流側表面５１（図１参照）の各部に一様に分散して到達する。なお、尿素水は、ＳＣＲＦ５の内部で又はＳＣＲＦ５に到達する前に、加水分解によりアンモニア（ＮＨ３）に変換される。そして、ＳＣＲＦ５にて、アンモニアとＮＯｘとが反応して、ＮＯｘが還元浄化される。

これに対して、図３は、本発明の比較例として、衝突板が外筒３２に近い位置において外筒３２と略並行して配置した場合、つまり衝突板の上流端距離Ｒ１と下流端距離Ｒ２とが略等しい場合における、外筒３２内の尿素水の濃度分布を示している。図３は、ＳＣＲＦ５（図１参照）の上流側表面５１からスパイラルミキサー３１０を見たときの濃度分布を示している。また、図３において、符号「９」の部材は、外筒３２と略並行して配置された衝突板を示している。また、図３のスパイラルミキサー３１０の構成は、衝突板９以外は図１、図２に示すスパイラルミキサー３１と同じであり、図３において、スパイラルミキサー３１と同じ部材には同一符号を付している。また、図３において、色が濃い部分ほど、尿素水の濃度が高いことを示している。

図３に示すように、衝突板９を外筒３２と略並行して配置した場合には、旋廻流の遠心力によって、尿素水がスパイラルミキサー３１の外周に偏ってしまう。

以上説明したように、本実施形態によれば、衝突板の上流端距離が下流端距離よりも大きくなるようにしているので、尿素水をスパイラルミキサー内に一様に分散でき、ＳＣＲＦへの尿素水の供給精度を向上できる。これにより、エンジンの状態に応じて変化するエミッション（ＮＯｘ）を効果的に浄化できるとともに、ＳＣＲＦから浄化に寄与しないアンモニアが放出されるアンモニアスリップを抑制できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。図４は、本実施形態におけるスパイラルミキサー３６の断面図を示している。図４は、図２と同じ方向（図１のＩＩ−ＩＩ線の矢視方向）から見たときの断面図である。図４において、第１実施形態と同じ構成には同一符号を付している。

図４のスパイラルミキサー３６では、衝突板３７が第１実施形態の衝突板３５と異なっており、それ以外は第１実施形態の構成と同じである。本実施形態の衝突板３７は、第１実施形態と同様に、旋廻流板３４から起立するように配置されるとともに、衝突板３７の上流端３７１の、スパイラルミキサー３６の中心からの距離Ｒ１（上流端距離）が、下流端３７２の中心からの距離Ｒ２（下流端距離）よりも大きくなるように、配置されている。

一方、衝突板３７には、上流端３７１と下流端３７２の間の位置に曲げ段部３７３（段差部）が形成されている。その曲げ段部３７３は、曲げ段部３７３より上流側（旋廻流の方向における上流側）の衝突板３７の部分３７５（上流部）から見て、スパイラルミキサー３６の外周側（外筒３２側）に曲がるように形成されている。別の言い方をすると、曲げ段部３７３は、曲げ段部３７３より下流側（旋廻流の方向における下流側）の衝突板３７の部分３７６（下流部）から見て、スパイラルミキサー３６の内側（ボス３３側）に曲がるように形成されている。この曲げ段部３７３には、曲げ段部３７３を貫通する１又は複数の孔３７４が形成されている。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、上流部３７５の外側をまわってきた排気ガスを、曲げ段部３７３の孔３７４を通して、衝突板３７の内側（下流部３７６の内側）に流すことができる。これによって、排気ガス及び尿素水が、スパイラルミキサー３６の外周に偏ってしまうのをより一層抑制できる。つまり、尿素水の分散一様性をより一層向上できる。また、衝突板３７に孔３７４が形成されることで、衝突板３７の存在による圧損を低減できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。図５は、本実施形態の排気浄化システム１０の側面断面図を示している。なお、図５において、図１の排気浄化システム１と同じ構成には同一符号を付している。

本実施形態の排気浄化システム１０は、図１の排気浄化システム１とスパイラルミキサー内の構成が異なっており、それ以外は図１の構成と同じである。詳しくは、図５のスパイラルミキサー３８は、補助ガイド板３９（本発明のガイド板に相当）を備える点で図１のスパイラルミキサー３１と異なっており、それ以外はスパイラルミキサー３１の構成と同じである。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線でスパイラルミキサー３８を切ったときの断面を矢視方向（上流側）から見たときの図である。図６に示すように、補助ガイド板３９は、旋廻流板３４の螺旋終了を示す板縁３４２（旋廻流板３４の出口）よりも、旋廻流の方向における下流の位置に配置されている。詳しくは、補助ガイド板３９は、旋廻流板３４のうち、旋廻流板３４の螺旋開始を示す板縁３４１からの一部における裏面（ＳＣＲＦ５側に向いた面）から、ＳＣＲＦ５の側に起立する形で配置されている。

図５に示すように、補助ガイド板３９は、正面視で略長方形状（台形に近い長方形状）に形成される。図５の方向から見て、補助ガイド板３９の４辺のうちの２辺３９１、３９２は、外筒３２が伸びた方向と略平行の直線形状であり、残りの２辺３９３、３９４は、外筒３２が伸びた方向に略直交する方向、つまり軸線Ｌ１に平行に伸びている。詳しくは、２辺３９３、３９４は、図６の方向から見ると、旋廻流の方向に沿って湾曲した形状に形成されている。なお、補助ガイド板３９の辺３９４が旋廻流板３４の裏面に溶接等で接続されている。

また、図６の方向から見て、旋廻流の方向における上流側に位置する辺３９２の、スパイラルミキサー３８の中心Ｏ（外筒３２の中心）からの距離Ｒ３は、例えば、衝突板３５の下流端距離Ｒ２と同等、つまりスパイラルミキサー３８の半径の略１／２倍に設定されている。さらに、旋廻流の方向における下流側に位置する辺３９１の中心Ｏからの距離Ｒ４も、例えば、スパイラルミキサー３８の半径の略１／２倍に設定されている。なお、距離Ｒ３が距離Ｒ４よりも大きくなるように、補助ガイド板３９を配置しても良い。

これによれば、上記実施形態と同様の効果が得られることに加えて、旋廻流板３４の出口を通過した位置に、旋廻流の方向に沿って伸びた補助ガイド板３９が配置されているので、旋廻流板３４の出口を通過した排気ガス及び尿素水を、その補助ガイド板３９で、スパイラルミキサー３８の内側に案内することができる。つまり、旋廻流板３４の出口以降においても、排気ガス及び尿素水がスパイラルミキサー３８の外周に偏ってしまうのを抑制できる。よって、ＳＣＲＦ５の上流側表面に供給される尿素水の分散一様性をより一層向上できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、還元触媒（ＳＣＲＦ、ＳＣＲ触媒）の上流に酸化触媒が配置されていない排気浄化システムに本発明を適用しても良い。また、ガソリンエンジンの排気浄化システムに本発明を適用しても良い。

１、１０ 排気浄化システム（排気ガス浄化装置）
２ ディーゼルエンジン（内燃機関）
３ 排気通路
３１、３６、３８ スパイラルミキサー（旋廻流型通路）
３２ スパイラルミキサーの外筒
６ 噴射弁
３５、３７ 衝突板
３５１、３７１ 衝突板の上流端
３５２、３７２ 衝突板の下流端

Claims (5)

1. 内燃機関（２）の排気通路（３）に配置された還元触媒（５）と、
   前記還元触媒の上流側にあって、旋廻流で排気ガスが通過するように構成された旋廻流型通路（３１、３６、３８）と、
   前記旋廻流型通路の外筒（３２）に取り付けられ、前記還元触媒において排気ガス中の有害物質の還元反応を行わせるための還元剤を前記旋廻流型通路内に噴射する噴射弁（６）と、
   前記旋廻流型通路内において一方の板面（３５３）が前記旋廻流型通路の内側かつ前記噴射弁に向くように配置され、前記噴射弁から噴射された前記還元剤を前記一方の板面に衝突させる衝突板（３５、３７）とを備え、
   前記衝突板の端部のうち旋廻流の方向の上流側に位置する端部（３５１、３７１）を上流端、旋廻流の方向の下流側に位置する端部（３５２、３７２）を下流端として、
   前記衝突板は、前記上流端の前記外筒の中心からの距離である上流端距離が、前記下流端の前記中心からの距離である下流端距離よりも大きくなるように配置されたことを特徴とする排気ガス浄化装置（１、１０）。
2. 前記下流端距離は、前記外筒の半径の０．４倍〜０．６倍であることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
3. 前記衝突板（３７）は、前記外筒が伸びた方向に直交する平面で前記外筒を切った断面の方向から前記衝突板を見たとき、前記上流端（３７１）と前記下流端（３７２）の間の位置に曲げ段部（３７３）を有し、
   前記曲げ段部は、前記曲げ段部より上流側の前記衝突板の部分である上流部（３７５）を基準として前記旋廻流型通路（３６）の外周側に曲がるように形成され、かつ、前記曲げ段部を貫通する孔（３７４）が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス浄化装置。
4. 前記旋廻流型通路（３８）内の、旋廻流の方向における前記衝突板より下流の位置に配置され、前記衝突板を通過した排気ガス及び前記還元剤を前記旋廻流型通路の内側に案内するガイド板（３９）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置（１０）。
5. 前記還元剤は尿素水であり、
   前記還元触媒は、尿素水から生成されたアンモニアで排気ガス中のＮＯｘを還元させる触媒であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。

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