JP2016211470A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気通路へ供給する還元剤の供給量を増やすことの可能な排気浄化装置を提供する。【解決手段】 排気浄化装置１は、供給器１０、触媒、および気圧低下手段３０を備える。供給器１０は、排気通路３に露出する供給口１３から排気通路３へ還元剤を供給する。触媒は、排気通路３において供給器１０の下流側に設けられ、還元剤を用いて排気を浄化する。気圧低下手段３０は、排気通路３を流れる排気の速度を変え、供給口１３の付近の気圧を供給器本体１１の内側の気圧より下げることが可能である。これにより、供給器本体１１から供給口１３を通じて排気通路３へ還元剤が吸い出される。【選択図】図２

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。

従来、内燃機関の排気を浄化する排気浄化装置が知られている。
特許文献１に記載の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に還元剤を供給する供給器（燃料改質器）と、排気通路において供給器の下流側に設けられた触媒（選択還元型触媒）とを備えている。この排気浄化装置が備える供給器は、燃料を改質して生成した水素を含むガスを還元剤として排気通路へ供給している。排気通路を流れる排気とその還元剤とが触媒に流入すると、排気に含まれるＮＯｘがＮ₂に還元される。

特開２０１４−１２２５５０号公報

ところで、特許文献１に記載の排気浄化装置が備える供給器は、エアタンクまたはコンプレッサーから供給器に導入される空気の圧力を用いて、還元剤を排気通路へ供給している。そのため、内燃機関の運転条件が高負荷となり触媒の上流側に位置する排気通路の気圧が高くなると、エアタンクまたはコンプレッサーのエネルギ消費量の増加や、エアタンクまたはコンプレッサーの出力限界により供給器から排気通路へ供給される還元剤の量の減少のおそれがある。
また、特許文献１に記載の排気浄化装置において、供給器から排気通路へ供給する還元剤の量を増やす場合、エアタンクまたはコンプレッサーの体格が大型化するか、または、コンプレッサーの電力消費量が増大することが懸念される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、排気通路へ供給する還元剤の供給量を増やすことの可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の排気浄化装置は、供給器、触媒、および気圧低下手段を備える。供給器は、還元剤が流れる供給器本体、及び、供給器本体から排気通路へ還元剤を供給する供給口を有する。触媒は、排気通路において供給器の下流側に設けられ、還元剤を用いて排気を浄化する。気圧低下手段は、排気通路を流れる排気の速度を変え、供給口の付近の気圧を供給器本体の内側の気圧より下げることが可能である。
これにより、供給器本体から供給口を通じて排気通路へ還元剤が吸い出される。そのため、排気浄化装置は、還元剤の供給量を増やすことができる。

本発明の第１実施形態による排気浄化装置の構成図である。 図１のＩＩ部分の断面図である。 還元剤の有無によるＮＯｘ低減率を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第３実施形態による排気浄化装置の構成図である。 本発明の第４実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。 本発明の第５実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第６実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 図９のＸ−Ｘ線の断面図である。 本発明の第７実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第８実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第９実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 図１３のＸＩＶ方向における供給器の矢視図である。 本発明の第１０実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１１実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１２実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１３実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１４実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１５実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１６実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１７実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１８実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 本発明の第１９実施形態による排気浄化装置の部分断面図である。 比較例の排気浄化装置の部分断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態による排気浄化装置を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図３に示す。本実施形態による排気浄化装置１は、内燃機関２の排気通路３に設けられ、内燃機関２から排出される排気を浄化するものである。
排気浄化装置１は、排気通路３に還元剤を供給する供給器１０、排気通路３において供給器１０の下流側に設けられる触媒２０、及び、気圧低下手段３０などを備えている。

図２に示すように、供給器１０は、供給器本体１１、突出部１２、供給口１３、燃料添加弁１４、ガス導入孔１５、ヒーター１６および改質触媒１７などを有している。
供給器本体１１の内側には、燃料と、その燃料を改質した改質ガスとが流れる空間が形成されている。
突出部１２は、供給器本体１１から排気通路３へ突出している部分である。この突出部１２において排気通路３の中央側に供給口１３が設けられている。なお、供給口１３は、突出部１２において排気通路３の下流側に設けてもよい。

燃料添加弁１４は、供給器本体１１の内側の空間に燃料を噴射供給する。ガス導入孔１５は、図示していないエアタンク、コンプレッサー、吸気通路または排気通路３などに接続され、供給器本体１１の内側の空間に空気又は排気を導入する。
ヒーター１６は、供給器本体１１の内側の燃料を、例えば４００から６００℃程度に加熱する。改質触媒１７は、燃料を酸化し、アルデヒドなどを含む改質ガスに改質する。この改質ガスは、排気通路３を流れる排気を触媒２０で浄化する際に還元剤として機能するものである。

図１に示すように、触媒２０は、排気通路３において供給器１０の下流側に設けられている。触媒２０として、ＮＯｘ吸蔵還元触媒が例示される。この触媒２０は、排気に含まれるＮＯｘをＮＯ₂に酸化し、これを硝酸塩（ＮＯ₃ ^-）として吸蔵し、その硝酸塩を上述した還元剤によりＮ₂に還元するものである。これにより、排気に含まれるＮＯｘは、Ｎ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏなどに浄化され、大気に排出される。
なお、触媒２０は、ここで説明したものに限らず、金属又は非金属からなる種々のＮＯｘ浄化用触媒を採用することが可能である。

第１実施形態の触媒２０は、排気通路３に設けられたターボチャージャーを構成するタービン４よりも上流側に設けられている。そのため、この触媒２０には、内燃機関２から排出された高温の排気が流入する。したがって、触媒２０における酸化還元反応が活発に行われるので、排気の浄化効率を高めることが可能である。
なお、図１では、吸気通路に設けられるターボチャージャーを構成するコンプレッサーは、図示を省略している。

図２に示すように、第１実施形態の気圧低下手段３０は、供給器１０よりも上流の排気通路３の壁面に設けられる溝部３１である。この溝部３１は、排気通路３の内壁が外側へ凹み、断面が略半円状に形成されている。これにより、溝部３１の内壁に沿った排気の流れと、排気通路３の中央部付近を流れる排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図２の矢印Ａに示すように、溝部３１の下流に渦が生成される。この渦は、供給器１０の供給口１３に隣接する位置に生成される。

排気の流れに渦が生成されると、渦の中心の気圧が低くなり、渦の外側から渦の中心へ排気が引き込まれる。これにより、供給口１３の付近の気圧が供給器本体１１の内側の気圧より低くなり、供給器１０の供給口１３から排気通路３へ還元剤が吸い出される。
即ち、供給口１３は気圧低下手段３０により渦が生成される箇所に設けられる。或いは、供給口１３は、その渦に排気が引き込まれることにより排気通路３の気圧が低下する箇所に設けられる。
供給器１０から排気通路３に吸い出された還元剤は、渦によって排気と攪拌され、触媒２０に流入する。そして、触媒２０に吸蔵された硝酸塩をＮ₂に還元する。

次に、還元剤の有無によるＮＯｘ低減率を調べた実験結果を図３に示す。
この実験は、触媒２０を備えた環状炉に対し「Ｎ₂，Ｏ₂，ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏを含むガスと、Ｎ₂、ＨＣ＋Ｎ₂を含むガスと、還元剤とを混合したガス」を供給し、または「Ｎ₂，Ｏ₂，ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏを含むガスと、Ｎ₂、ＨＣ＋Ｎ₂を含むガスとを混合したガス」を供給し、その環状炉の温度を変化させ、環状炉から排出されたガスをフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）により計測したものである。なお、この実験において、排気はＮＯｘを含むものであり、還元剤にはアルデヒドを使用した。
以下、「Ｎ₂，Ｏ₂，ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏを含むガスと、Ｎ₂、ＨＣ＋Ｎ₂を含むガスと、還元剤とを混合したガス」を還元剤混合ガスといい、「Ｎ₂，Ｏ₂，ＣＯ₂，Ｈ₂Ｏを含むガスと、Ｎ₂、ＨＣ＋Ｎ₂を含むガスとを混合したガス」を還元剤非混合ガスというものとする。

図３の破線Ｃは、触媒２０を入れた環状炉に対し「還元剤混合ガス」を供給し、その環状炉から排出されたガスに含まれるＮＯｘの低減率を示したものである。
一方、図３の実線Ｄは、触媒２０を入れた環状炉に対し「還元剤非混合ガス」を供給し、その環状炉から排出されたガスに含まれるＮＯｘの低減率を示したものである。
実験の結果、「還元剤混合ガス」を供給した場合、「還元剤非混合ガス」を供給した場合よりも低温でＮＯｘの低減率が高くなることが判明した。

第１実施形態の排気浄化装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、気圧低下手段３０は、排気通路３を流れる排気の速度を変え、供給口１３の付近の気圧を供給器本体１１の内側の気圧より下げることが可能である。
これにより、供給器本体１１から供給口１３を通じて排気通路３へ還元剤が吸い出される。そのため、排気浄化装置１は、還元剤の供給量を増やすことができる。
さらに、排気浄化装置１は、排気通路３に設けられたターボチャージャーのタービン４の上流と下流の圧力差等を利用することなく、供給器１０から排気通路３へ還元剤を供給することが容易になる。そのため、排気浄化装置１を内燃機関２の近くに配置することが可能である。そうすることで、排気浄化装置１は、触媒２０に流入する排気の温度を高め、触媒２０での反応を高効率化し、ＮＯｘの低減率を高めることができる。

（２）第１実施形態では、気圧低下手段３０は、排気通路３の排気の流れに速度差を与え、排気通路３の排気の流れに渦を生成する。供給器１０の供給口１３は、気圧低下手段３０により渦が生成される箇所、または、その渦に排気が引き込まれることにより排気通路３の気圧が低下する箇所に設けられる。
これにより、渦の中心の気圧が低くなり、渦の外側から渦の中心へ排気が引き込まれる。そのため、供給器１０の供給口１３から排気通路３へ還元剤を吸い出すことができる。
さらに、排気通路３に吸い出された還元剤は、渦によって排気と攪拌され、素早く混合される。したがって、供給器１０と触媒２０との距離を近づけることが可能となり、排気浄化装置１の体格を小型化することができる。

（３）第１実施形態では、気圧低下手段３０は、供給器１０の供給口１３より上流の排気通路３の壁面に設けられ、供給口１３に隣接する流れに渦を生成する溝部３１である。
気圧低下手段３０としての溝部３１は、排気通路３の流れに速度差を生じさせ、溝部３１の下流に渦を生成することが可能である。そのため、排気浄化装置１は、溝部３１による簡素な構成で渦を生成し、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことができる。
なお、排気通路３の壁面に設ける溝部３１の形状は、上述したように断面が略半円状のものに限らず、実験などにより適宜設定される。また、溝部３１の個数は、１個または複数個としてもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に示す。第２実施形態の気圧低下手段３０は、供給器１０よりも上流の排気通路３の壁面に設けられる突部３２である。この突部３２は、排気通路３の内壁から内側に突出し、断面が略矩形状に形成されている。これにより、突部３２に沿った排気の流れと、排気通路３の中央部付近を流れる排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図４の矢印Ｅに示すように、突部３２の下流に渦が生成される。この渦は、供給器１０の供給口１３に隣接する位置に生成される。

第２実施形態においても、突部３２により、排気通路３の流れに速度差が生じるので、突部３２の下流に渦が生成される。そのため、排気浄化装置１は、突部３２による簡素な構成で渦を生成し、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことが可能である。
なお、排気通路３の壁面に設ける突部３２の形状は、上述したように断面が略矩形状のものに限らず、実験などにより適宜設定される。また、突部３２の個数は、１個または複数個としてもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図５に示す。第３実施形態では、排気浄化装置１は、排気通路３に設けられたターボチャージャーのタービン４よりも下流側に設けられている。
タービン４の上流側に位置する排気通路３と、供給器１０が有するガス導入孔１５とを、連通路５が連通している。タービン４の上流側の気圧は、タービン４の下流側の気圧よりも高い。そのため、供給器本体１１の内側の気圧は、供給器１０の供給口１３が露出するタービン４の下流側の排気通路３の気圧よりも高くなる。したがって、第３実施形態では、供給器１０から排気通路３へ供給する還元剤の供給量を増やすことが可能である。
なお、第３実施形態においても、排気通路３に気圧低下手段３０を設け、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことが好ましい。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図６および図７に示す。第４実施形態の気圧低下手段３０は、供給器１０よりも上流の排気通路３の壁面の一部に設けられる構造体３３である。この構造体３３は、板状に形成され、板厚方向に通じる孔３４を有する。これにより、構造体３３の孔３４を通過した排気の流れと、構造体３３の孔３４を除く位置における構造体３３の下流側の排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図６の矢印Ｆに示すように、構造体３３の下流に渦が生成される。この渦は、供給器１０の供給口１３に隣接する位置に生成される。

第４実施形態においても、構造体３３により、排気通路３の流れに速度差が生じるので、構造体３３の下流に渦が生成される。そのため、排気浄化装置１は、構造体３３による簡素な構成で渦を生成し、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことが可能である。
なお、排気通路３の壁面に設ける構造体３３は、上述したように板状のものに限らず、実験などにより適宜設定することが可能である。
なお、排気通路３の断面は、図７に示した矩形状のものに限らず、円形としてもよい。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図８に示す。第５実施形態では、気圧低下手段３０としての構造体３３は、複数個の孔３４を有する。これにより、構造体３３の複数の孔３４を通過した排気の流れと、構造体３３の複数個の孔３４を除く位置における構造体３３の下流側の排気の流れとに速度差が生じる。そのため、構造体３３の下流に渦が生成される。この渦は、供給器１０の供給口１３に隣接する位置に生成される。

第５実施形態においても、排気浄化装置１は、構造体３３による簡素な構成で渦を生成し、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことが可能である。
なお、排気通路３の壁面に設ける構造体３３は、上述した形状のものに限らず、実験などにより適宜設定される。また、構造体３３は、網状のものとしてもよい。
なお、排気通路３の断面は、図８に示した矩形状のものに限らず、円形としてもよい。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図９及び図１０に示す。第６実施形態の気圧低下手段３０は、供給器１０よりも上流の排気通路３の内壁に螺旋状に延びる複数の溝部３１である。この溝部３１は、排気通路３の内壁の略全周に亘り設けられている。これにより、図９の矢印Ｇに示すように、排気通路３の排気の流れに渦が生成される。この渦の中心と排気通路３の中心軸とは、略同じ位置か又は近い位置となる。
また、第６実施形態では、供給器１０の突出部１２が渦の中心または中心近くまで延びており、そこに供給口１３が設けられている。

第６実施形態では、気圧低下手段３０が排気通路３の中心軸又は中心軸に近い位置に大きな渦を生成し、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことが可能である。
なお、第６実施形態では、排気通路３の内壁に螺旋状の溝部３１を設けた。これに代えて、排気浄化装置１は、排気通路３の内壁から内側へ突出する螺旋状の突部３２を設けてもよい。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を図１１に示す。第７実施形態の排気浄化装置１は、排気通路３の内側に小管５０を備えている。第７実施形態では、気圧低下手段３０は、その小管５０の内壁に形成されたベンチュリ管３５である。図１１の矢印Ｈに示すように、ベンチュリ管３５は、その内側を流れる排気の流速を速くすることが可能である。
また、ベンチュリ管３５の下流では、ベンチュリ管３５から流出する排気の流れと、ベンチュリ管３５の外側の排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図１１の矢印Ｉに示すように、ベンチュリ管３５の下流に渦が生成される。

第７実施形態では、供給器１０の突出部１２と小管５０とが接続され、突出部１２に設けられた供給口１３がベンチュリ管３５の内側の流路に連通している。ベンチュリ管３５の流路を流れる排気の流速が速くなると、その気圧が低くなるので、供給器１０の供給口１３から排気通路３へ還元剤が吸い出される。これにより、排気浄化装置１は、供給器１０から排気通路３へ供給する還元剤の供給量を増やすことができる。
また、第７実施形態では、小管５０の下流に生成される渦により、排気と還元剤とを撹拌することが可能である。

（第８実施形態）
本発明の第８実施形態を図１２に示す。第８実施形態では、気圧低下手段３０は、一端が排気通路３に接続され、他端が図示していないエアタンク、コンプレッサー、吸気通路または排気通路３などに接続された合流管３６である。合流管３６は、排気通路３に空気又は排気を供給する。これにより、合流管３６から排気通路３に供給された空気又は排気の流れと、排気通路３の中心軸に沿った排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図１２の矢印Ｊに示すように、供給器１０の供給口１３の付近に渦が生成される。
第８実施形態においても、排気浄化装置１は、合流管３６から排気通路３に供給する空気又は排気により渦を生成し、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことが可能である。

（第９実施形態）
本発明の第９実施形態を図１３及び図１４に示す。第９実施形態は、気圧低下手段３０は、突出部１２の外壁に設けられた気流案内溝３７である。気流案内溝３７は、排気通路３の中心軸に対し、傾斜するように設けられている。また、第９実施形態では、供給器１０の供給口１３は、突出部１２において排気通路３の下流側に設けられている。
図１３の矢印Ｋ１及びＫ２に示すように、気流案内溝３７は、突出部１２の外壁に沿った排気の速度及び方向を変え、供給口１３の下流に渦を生成することが可能である。これにより、渦の中心の気圧が低くなる。したがって、排気浄化装置１は、供給器１０の供給口１３から渦の中心へ還元剤を吸い出すことが可能である。
なお、第９実施形態では、突出部１２の外壁に気流案内溝３７を設けた。これに代えて、排気浄化装置１は、突出部１２の外壁から外側へ突出する気流案内凸部を設けてもよい。

（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態を図１５に示す。第１０実施形態では、供給器１０の突出部１２は、排気通路３の中心軸に沿って延びる延伸部１８を有している。そのため、突出部１２の外壁に設けられた気流案内溝３７は、上述した第９実施形態のものより、排気通路３の中心軸方向に長く形成されている。また、気流案内溝３７は、突出部１２の外壁に螺旋状に形成してもよい。
第１０実施形態では、突出部１２の外壁に沿った排気の速度と方向を大きく変えることで、供給口１３の下流に生成される渦の中心の気圧を低くすることが可能である。したがって、排気浄化装置１は、供給器１０から排気通路３へ供給する還元剤の供給量を増やすことができる。

（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態を図１６に示す。第１１実施形態では、気圧低下手段３０は、供給器１０の供給口１３より上流の排気通路３に設けられる上流側構造体３８である。上流側構造体３８として、例えばディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）またはディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）などが挙げられる。
上流側構造体３８は、供給器１０の供給口１３側に位置する箇所３８１の通気抵抗が小さく形成され、供給口１３とは反対側に位置する箇所３８２の通気抵抗が大きく形成される。これにより、通気抵抗が小さい箇所３８１の下流側の排気の流れと、通気抵抗が大きい箇所３８２の下流側の排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図１６の矢印Ｌに示すように、上流側構造体３８の下流に渦が生成される。この渦は、供給器１０の供給口１３に隣接する位置に生成される。
第１１実施形態においても、排気浄化装置１は、上流側構造体３８により渦を生成し、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことができる。

（第１２実施形態）
本発明の第１２実施形態を図１７に示す。第１２実施形態では、気圧低下手段３０は、排気通路３の内径が下流側に向かって拡がった排気通路３の拡張部４０である。拡張部４０は、排気通路３の内壁から排気の流れが剥離可能な角度で内径が拡がっている。これにより、排気通路３の内壁から排気が剥離した箇所と、その剥離箇所より内側の排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図１７の矢印Ｍに示すように、拡張部４０に渦が生成される。この渦の中心の気圧が低下することにより、渦の上流側の排気が渦に吸い込まれる。したがって、渦の上流側の排気の流速が速くなる。

供給器１０の供給口１３は、拡張部４０より上流側で、排気の流速が速くなる箇所に設けられている。これにより、排気浄化装置１は、排気の流速が速くなることに伴う気圧の低下により、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことができる。

（第１３実施形態）
本発明の第１３実施形態を図１８に示す。第１３実施形態では、供給器１０の供給口１３は、排気通路３の拡張部４０で渦が生成される箇所に設けられている。これにより、排気浄化装置１は、その渦の中心の気圧の低下により、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことができる。

（第１４実施形態）
本発明の第１４実施形態を図１９に示す。第１４実施形態では、気圧低下手段３０は、排気通路３の曲部４１である。曲部４１は、排気通路３の内壁から排気の流れが剥離する角度で曲がっている。これにより、曲部４１の下流側で排気通路３の内壁から排気が剥離した箇所と、その剥離箇所よりも排気通路３の中心軸側の排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図１９の矢印Ｎに示すように、曲部４１の下流に渦が生成される。
供給器１０の供給口１３は、排気通路３の曲部４１の下流に渦が生成される箇所に設けられている。これにより、排気浄化装置１は、その渦の中心の気圧の低下により、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことができる。

なお、曲部４１の下流側に生成された渦に排気が吸い込まれることで、渦の上流側の排気の流速が速くなる。そのため、供給器１０の供給口１３は、曲部４１より上流側で、排気の流速が速くなる箇所に設けてもよい。これにより、排気浄化装置１は、排気の流速が速くなることに伴う気圧の低下により、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことができる。

（第１５実施形態）
本発明の第１５実施形態を図２０に示す。第１５実施形態では、気圧低下手段３０は、供給器１０の供給口１３より上流の排気通路３に設けられる気流制御弁４２である。気流制御弁４２として、例えば排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置が備えるＥＧＲ通路と排気通路３との接続箇所に設けられるものが挙げられる。なお、ＥＧＲ通路については図示を省略している。
気流制御弁４２により、排気通路３の内壁と気流制御弁４２と開口部を通過した排気の流れと、気流制御弁４２の下流側の排気の流れとに速度差が生じる。そのため、図２０の矢印Ｐに示すように、気流制御弁４２の下流に渦が生成される。
供給器１０の供給口１３は、気流制御弁４２により渦が生成される箇所に設けられている。渦の中心の気圧の低下により、供給器１０から排気通路３へ還元剤が吸い出される。

第１５実施形態では、排気浄化装置１は、排気の浄化とは異なる目的で排気通路３に設置される構成を気圧低下手段３０として機能させ、その下流に渦が生成される箇所に供給器１０の供給口１３を設けることで、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことが可能である。

（第１６実施形態）
本発明の第１６実施形態を図２１に示す。第１６実施形態では、気圧低下手段３０は、供給器１０の供給口１３より上流の排気通路３に設けられるタービン４３である。タービン４３として、発電機またはターボチャージャー等のようなエネルギ回収機が挙げられる。
図１６の矢印Ｑに示すように、タービン４３の下流には渦が生成される。
供給器１０の供給口１３は、タービン４３により渦が生成される箇所に設けられている。渦の中心の気圧の低下により、供給器１０から排気通路３へ還元剤が吸い出される。
第１６実施形態においても、排気浄化装置１は、排気の浄化とは異なる目的で排気通路３に設置される構成を気圧低下手段３０として機能させ、供給器１０から排気通路３へ還元剤を吸い出すことが可能である。

（第１７実施形態）
本発明の第１７実施形態を図２２に示す。第１７実施形態の排気浄化装置１は、排気通路３の内側に小管５０を備えている。第１７実施形態では、気圧低下手段３０は、その小管５０の内壁に設けられた突部３２である。図１７の矢印Ｒに示すように、小管５０の内側において、突部３２の下流には渦が生成される。
供給器１０の供給口１３は、小管５０の内側の流路に連通している。そのため、小管５０の内側に生成された渦の中心へ供給器１０の供給口１３から還元剤が吸い出される。

第１７実施形態では、排気通路３の一部に小管５０を設けることにより、排気通路３において小管５０の上流側の気圧が上昇することを抑制することができる。
また、第１７実施形態では、小管５０の内側の流路で渦を生成することにより、渦の中心の気圧を大きく低下させ、供給器１０から排気通路３へ供給する還元剤の供給量を増やすことができる。
さらに、第１７実施形態では、気圧低下手段３０と小管５０とを組み合わせてアッセンブリとして、それを排気通路３に容易に組み付けることが可能である。

なお、第１７実施形態では、気圧低下手段３０としての突部３２を小管５０の内側に設けた。これに代えて、排気浄化装置１は、上述した第１から第１６実施形態で説明した気圧低下手段３０としての構成を小管５０の内側に設けてもよい。

（第１８実施形態）
本発明の第１８実施形態を図２３に示す。第１８実施形態の排気浄化装置１は、導入通路３９およびポンプ５１を備えている。
導入通路３９は、一端が供給器本体１１のガス導入孔１５に接続され、他端が排気通路３に接続される。
ポンプ５１は、導入通路３９に設けられ、排気通路３から吸い出した排気を供給器本体１１に導入する。これにより、供給器本体１１の内側の気圧が高くなり、供給器１０から排気通路３へ還元剤が供給される。
また、導入通路３９の他端が排気通路３に接続される箇所では、排気が導入通路３９に吸い出されることで、気圧が低下する。そのため、供給器１０から排気通路３へ供給される還元剤を増やすことができる。
さらに、第１８実施形態では、ポンプ５１は、排気通路３の排気を供給器本体１１に供給するので、その仕事量を低減することが可能である。したがって、排気浄化装置１は、小型のポンプ５１を使用することができる。また、排気浄化装置１は、ポンプ５１の消費電力を低減することができる。

（第１９実施形態）
本発明の第１９実施形態を図２４に示す。第１９実施形態の排気浄化装置１は、供給器１０の供給口１３に逆止弁５２を備えている。逆止弁５２は、供給器１０の内側から排気通路３へ還元剤の流出を許容する。また、逆止弁５２は、排気通路３から供給器１０の内側へ排気の流入を遮断する。
第１９実施形態では、内燃機関２が備える排気バルブの開閉などに伴う排気の脈動に対し、排気通路３から供給器１０の内側へ排気が流入することを防ぐことが可能である。
また、第１９実施形態では、排気浄化装置１は、その排気の脈動を利用して、供給器１０から排気通路３へ還元剤を排出することも可能である。

（比較例）
本発明に対する比較例を図２５に示す。比較例の排気浄化装置は、排気通路３の内壁の全体をベンチュリ管３００としている。ベンチュリ管３００は、その内側を流れる排気の流速を速くすることが可能である。供給器１０の供給口１３は、ベンチュリ管３００により排気の流速が速くなる箇所に設けられている。そのため、排気の流速が速くなることに伴う気圧の低下により、供給器１０から排気通路３へ還元剤が吸い出される。
しかしながら、比較例の構成では、排気通路３の横断面全体をベンチュリ管３００としているので、ベンチュリ管３００よりも上流側の気圧が上昇することが考えられる。そのため、内燃機関２の出力が低下するおそれがある。
これに対し、上述した本発明の第１から第１９実施形態の構成では、気圧低下手段３０よりも上流側の気圧の上昇が抑制されるので、内燃機関２の出力低下のおそれがない。

（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、触媒２０として、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を例示した。これに対し、他の実施形態では、触媒２０は、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒、ディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）、または、ディーゼルＰＭ−ＮＯｘ同時低減（ＤＰＮＲ：Diesel PM-NOx Reduction）触媒など、種々の触媒を採用することが可能である。

（２）上述した実施形態では、還元剤として、燃料を酸化して生成したアルデヒドなどを含む改質ガスを例示した。これに対し、他の実施形態では、排気に含まれる成分および触媒の材質などに応じて、燃料または尿素などの種々の還元剤を採用することが可能である。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１ ・・・排気浄化装置
２ ・・・内燃機関
３ ・・・排気通路
１０・・・供給器
１１・・・供給器本体
１３・・・供給口
２０・・・触媒
３０・・・気圧低下手段

Claims (15)

1. 内燃機関（２）の排気通路（３）を流れる排気を浄化する排気浄化装置において、
   還元剤が流れる供給器本体（１１）、及び、前記供給器本体から前記排気通路へ前記還元剤を供給する供給口（１３）を有する供給器（１０）と、
   前記排気通路において前記供給器の下流側に設けられ、前記還元剤を用いて排気を浄化する触媒（２０）と、
   前記排気通路を流れる排気の速度を変え、前記供給口の付近の気圧を前記供給器本体の内側の気圧より下げることの可能な気圧低下手段（３０−４３）と、を備えることを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記気圧低下手段は、前記排気通路の排気の流れに速度差を与え、前記排気通路の排気の流れに渦を生成するものであり、
   前記供給器の前記供給口は、その渦が生成される箇所、または、その渦に排気が引き込まれることにより気圧が低下する箇所に設けられることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記気圧低下手段は、前記供給器の前記供給口より上流に位置する前記排気通路の壁面に設けられ、前記供給口に隣接する流れに渦を生成する溝部（３１）、突部（３２）または構造体（３３）であることを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。
4. 前記突部または前記溝部は、前記排気通路の壁面を螺旋状に延び、前記供給器の前記供給口の付近の流れに渦を生成することを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
5. 前記構造体は、前記排気通路の壁面の一部に設けられ、１個又は複数の孔（３４）を有することを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
6. 前記排気通路の内側に設けられた小管（５０）をさらに備え、
   前記供給器の前記供給口は、前記小管の内側の流路に露出しており、
   前記気圧低下手段は、前記小管に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
7. 前記気圧低下手段は、前記小管の内壁に形成されたベンチュリ管（３５）であることを特徴とする請求項６に記載の排気浄化装置。
8. 前記気圧低下手段は、前記排気通路に排気または空気を供給し、前記供給器の前記供給口の付近の流れに渦を生成する合流管（３６）であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
9. 前記供給器は、前記供給器本体から前記排気通路へ突出すると共に前記供給口が設けられた突出部（１２）を有し、
   前記気圧低下手段は、前記突出部の外壁に設けられ、前記突出部の外壁に沿った排気の速度を変え、前記供給口の下流に渦を生成する気流案内溝（３７）または気流案内凸部であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
10. 前記気圧低下手段は、前記供給器の前記供給口より上流の前記排気通路に設けられた上流側触媒（３８）であり、
    前記上流側触媒は、前記供給口側に位置する箇所（３８１）の通気抵抗よりも、前記供給口とは反対側に位置する箇所（３８２）の通気抵抗が大きく形成され、前記供給器の前記供給口の付近に渦を生成することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
11. 前記気圧低下手段は、前記供給器の前記供給口より上流の前記排気通路に設けられる気流制御弁（４２）またはタービン（４３）であり、
    前記供給器の前記供給口は、前記気流制御弁または前記タービンの下流に渦が生成される箇所に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
12. 前記気圧低下手段は、前記排気通路の内壁から排気の流れが剥離可能な角度で内径が下流側に向かって拡がっている前記排気通路の拡張部（４０）であり、
    前記供給器の前記供給口は、前記拡張部により渦が生成される箇所、または、その渦により排気の流れが速くなる箇所に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
13. 前記気圧低下手段は、前記排気通路の内壁から排気の流れが剥離可能な角度で曲がっている前記排気通路の曲部（４１）であり、
    前記供給器の前記供給口は、前記排気通路の前記曲部の下流に渦が生成される箇所、または、その渦により排気の流れが速くなる箇所に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
14. 前記供給器の前記供給口に設けられ、前記供給器の内側から前記排気通路へ前記還元剤の流出を許容し、前記排気通路から前記供給器の内側へ排気の流入を遮断する逆止弁（５２）を備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
15. 一端が前記供給器本体に接続され、他端が前記排気通路に接続される導入通路（３９）と、
    前記導入通路に設けられ、前記排気通路から吸い出した排気を前記供給器に導入するポンプ（５１）と、を備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の排気浄化装置。

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