JP2020045774A - インジェクタ及び排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路部材に対して精度良く簡単に取り付けできるインジェクタ及び排気浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のインジェクタ１００は、内燃機関ＥＮＧからの排気流路Ｓに還元剤を添加するためのインジェクタ１００であって、インジェクタ１００は、筒状のインジェクタ本体１０を備え、インジェクタ本体１０は、一端に、還元剤を噴出するノズルが取り付けられるノズル取付部２０を有し、他端に、噴出された還元剤を拡散する制御羽根３０を有する。【選択図】 図４

Description

本発明は、インジェクタ及び排気浄化装置に関するものである。

従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関における排気浄化装置として、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが知られている。尿素ＳＣＲシステムは、還元剤となる尿素水を排気流路内に噴射するインジェクタと、インジェクタの下流における排気流路に設けられた還元触媒と、を備えている。
そして、従来の尿素ＳＣＲシステムにおいて、インジェクタによって尿素水が排気中に噴射されると、噴射された尿素水が熱分解及び加水分解の反応をして、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。発生したアンモニアにより、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、還元触媒において、窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に還元される。このようにして、従来の排気浄化装置は、排気中の窒素酸化物を選択的に還元することにより浄化して、排気を無害にする。

また、従来、還元触媒より上流の排気流路に、上流側から流入した排気を拡径流路へ拡散するように流出させる拡散部材と、拡散部材よりも上流側に設けられた誘導部材と、を備えた排気浄化装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１００６２８号公報

しかしながら、例えば、特許文献１に開示されているような排気浄化装置は、拡散部材と誘導部材とが別体であり、それぞれが独立した状態で排気流路を形成する流路部材（ケーシング）の内壁に対して溶接によって取り付けられたものであるので、拡散部材と誘導部材との位置関係を精度良く配置するには、流路部材の内壁に対して拡散部材及び誘導部材を精度良く取り付ける必要があった。そして、流路部材の内壁に対する拡散部材及び誘導部材の取付位置による、拡散部材より下流における排気の流れへの影響は無視できないものであった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、流路部材に対して精度良く簡単に取り付けできるインジェクタ及び排気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、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のインジェクタは、内燃機関からの排気流路に還元剤を添加するためのインジェクタであって、前記インジェクタは、筒状のインジェクタ本体を備え、前記インジェクタ本体は、一端に、前記還元剤を噴出するノズルが取り付けられるノズル取付部を有し、他端に、噴出された前記還元剤を拡散する制御羽根を有する。
（２）上記（１）において、前記インジェクタ本体は、前記排気流路の上流側に取込開口部を有する。
（３）上記（１）又は（２）において、前記インジェクタ本体は、内側に突出する当て板を有する。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記制御羽根は、前記排気流路の流れ方向に対して斜めに交差する平坦面を有する交差羽根と、前記流れ方向に対して実質的に平行な平坦面を有する整流羽根と、を有する。
（５）本発明の排気浄化装置は、内燃機関からの排気流路に還元剤を添加するためのインジェクタを備えた排気浄化装置であって、前記インジェクタは、前記排気流路に突出する筒状のインジェクタ本体を備え、前記インジェクタ本体は一端に、前記還元剤を噴出するノズルが取り付けられるノズル取付部を有し、他端に、噴出された前記還元剤を拡散する制御羽根を有する。

本発明によれば、流路部材に対して精度良く簡単に取り付けできるインジェクタ及び排気浄化装置を提供できる。

第１実施形態に係る排気浄化装置を正面から見た概略図である。 第１実施形態に係るインジェクタをケーシングに接続する際の説明図である。 第１実施形態に係るインジェクタがケーシングに接続された状態の説明図である。 図３におけるＡ矢視断面図である。 図４におけるＢ矢視断面図である。 図４におけるＣ矢視断面図である。 図４におけるＤ矢視断面図である。 図４におけるＥ矢視断面図である。 上流から見たインジェクタの斜視図である。 下流から見たインジェクタの斜視図である。 第２実施形態に係るインジェクタが直線状の流路を有するケーシングに接続された状態を示す説明図であり、（ａ）は正面から見た断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＦ矢視断面図である。 第３実施形態に係るインジェクタが螺旋状の流路を有するケーシングに接続された状態を示す説明図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明を実施するための第１の形態（以下、第１実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ符号が付される。なお、以下では、特に説明のない限り、排気の流れ方向を基準として内燃機関側を上流又は上流側と呼び、反対側（外気側）を下流又は下流側と呼ぶ。

図１は第１実施形態に係る排気浄化装置１を正面から見た概略図である。なお、図１における白抜き矢印は、排気が流れる方向を示している。図２は第１実施形態に係るインジェクタ１００をケーシング６０に接続する際の説明図である。

第１実施形態に係る排気浄化装置１は、ディーゼルエンジン等の内燃機関ＥＮＧから排出される排気を浄化する装置であり、排気の流れの途中である、内燃機関ＥＮＧと外気との間に設けられる。排気浄化装置１は、例えば、尿素水（尿素水溶液）を還元剤として利用して、内燃機関ＥＮＧから排出された排気中の窒素酸化物ＮＯｘを選択的に還元する選択触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）タイプの浄化装置である。

図１に示すように、排気浄化装置１は、気密な管状のケーシング６０（流路部材）及びコンテナＫの内側に、排気流路Ｓを形成している。排気流路Ｓの断面は、圧力損失をできる限り抑制するために円形状となっている。なお、ケーシング６０の上流側及び下流側は、適宜、排気流路Ｓを内側に形成するコンテナＫに連結されている。

詳細には、排気浄化装置１は、排気流路Ｓに、酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst）ＤＯＣと、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（Diesel Particulate Filter）ＤＰＦと、還元触媒が担持された選択触媒還元装置(Selective Catalytic Reduction）ＳＣＲと、を備えている。排気浄化装置１は、適宜、排気流路Ｓにおける選択触媒還元装置ＳＣＲより下流に配置され、アンモニアＮＨ３が通り抜けて外気中に放出されるのを防止するための酸化触媒であるアンモニアスリップ触媒ＡＳＣを備えている。

酸化触媒ＤＯＣは、排気中の有害成分の一つである炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯを酸化浄化するものであり、例えば、セラミック製ハニカムや金属製メッシュ等に、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの酸化反応を促進させる白金又はパラジウム等の触媒成分を担持させたものである。

ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦは、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタである。

選択触媒還元装置ＳＣＲは、例えば、コージライト等の多孔質セラミックス基材に、ゼオライト系、酸化バナジウム系、酸化タングステン系等の触媒を担持させたものである。

また、排気浄化装置１は、内燃機関ＥＮＧからの排気流路Ｓに還元剤を添加するためのインジェクタ１００を有している。

そして、排気浄化装置１において、インジェクタ１００によって還元剤となる尿素水が排気流路Ｓを流れる排気中に噴射されると、噴射された尿素水は熱分解及び加水分解の反応をして、アンモニアＮＨ３が生成される。すると、生成されたアンモニアＮＨ３により、排気中の窒素酸化物ＮＯｘは、選択触媒還元装置ＳＣＲにおいて、窒素Ｎ２と水Ｈ２Ｏに還元される。還元された窒素Ｎ２と水Ｈ２Ｏは、外気中に放出される。
このようにして、排気浄化装置１は、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを選択的に還元することにより浄化して、排気を無害にする。

ところで、ケーシング６０は、図２に示すように、インジェクタ１００が挿入される接続開口部６０ａを有している。なお、接続開口部６０ａには、インジェクタ１００を直接接続してよく、インジェクタ１００にケーシング接続片（不図示）が設けられている場合、インジェクタ１００をそのケーシング接続片を介して接続してもよい。

ここで、インジェクタ１００は、排気流路Ｓに突出する筒状のインジェクタ本体１０を備えている。インジェクタ１００は、例えば、所定の板厚を有する鋼製のパイプを素材として、切断加工及び曲げ加工により形成されている。インジェクタ本体１０は、一端に、還元剤を噴出する噴出弁（不図示）が取り付けられるノズル取付部２０を有し、他端に、噴出された還元剤を含む排気を拡散する制御羽根３０を有している。
インジェクタ１００は、このような構造であるので、ケーシング６０に対して精度良く簡単に取り付けでき、ケーシング６０の内壁に対して高い位置決め精度が要求される加工を要することなく、排気及び還元剤を誘導し、拡散できる。
加えて、インジェクタ１００は、このような構造であるので、インジェクタ本体１０がケーシング６０を貫通するようにしてケーシング６０に接続することができる。すなわち、インジェクタ本体１０の上部（ノズル側）がケーシング６０の外側に露出し、下部（制御羽根３０側）が排気流路Ｓに突出した状態で、インジェクタ１００をケーシング６０に接続することができる。よって、排気流路Ｓにインジェクタ１００の一部が露出するので、内燃機関ＥＮＧからの排気に、噴出された還元剤を、効率よく合流させることができる。
また、還元剤と合流した排気を、制御羽根３０によって拡散することができるので、排気中に還元剤をムラのないように均質に混ぜることができるとともに、インジェクタ１００より下流にある選択触媒還元装置ＳＣＲに対して、断面一様に流入させることができる。
さらに、インジェクタ本体１０の下部は、高温である排気流路Ｓに突出しているので、突出している部分を高温に保つことができる。よって、還元剤である尿素水は、高温に保たれたインジェクタ本体１０の下部に接する際に熱分解されやすくなるので、アンモニアＮＨ３を効率よく生成できる。したがって、インジェクタ１００によって、短距離（短時間）で排気と還元剤とを均質に混合でき、排気の還元効率を高くできる。
加えて、インジェクタ１００をモジュール化してケーシング６０に接続できるので、インジェクタ１００を接続する箇所におけるケーシング６０の形状（直線状、屈曲状、螺旋状等）又は排気流路Ｓの形状（直線状、屈曲状、螺旋状等）に応じて接続部の複雑な設計変更を要することがなく、インジェクタ１００とケーシング６０とを簡単に組み立てられる。そして、インジェクタ１００に制御羽根３０が設けられているので、制御羽根３０に相当する機能部分をケーシング６０に対して付加する加工の必要がなく、簡単に製造できる。

次に、図３から図１０を用いてインジェクタ１００について更に詳細に説明する。
図３は、第１実施形態に係るインジェクタ１００がケーシング６０に接続された状態の説明図である。図４は、図３におけるＡ矢視断面図である。図５は、図４におけるＢ矢視断面図である。図６は、図４におけるＣ矢視断面図である。図７は、図４におけるＤ矢視断面図である。図８は、図４におけるＥ矢視断面図である。図９は、上流から見たインジェクタ１００の斜視図である。図１０は、下流から見たインジェクタ１００の斜視図である。なお、図３及び図４において、白抜き矢印は排気の流れ方向ＳＳを示す。

図３及び図４に示すように、インジェクタ１００は、ケーシング６０の上部に備えられている。また、インジェクタ１００は、上部（ノズル側）がケーシング６０の外部に位置し、下部（制御羽根３０側）がケーシング６０の内部に位置するように、すなわち、インジェクタ１００は、ケーシング６０を貫通するようにして、ケーシング６０に接続されている。なお、第１実施形態においては、インジェクタ１００は、ケーシング６０の上部に備えられているが、これに限らず、側部や下部に備えられてもよい。

そして、図４から図８に示すように、インジェクタ１００は、インジェクタ本体１０と、インジェクタ本体１０の一端に設けられ、タンク及びポンプ等の供給源（不図示）から供給された還元剤を噴出するノズル（不図示）を取り付け可能なノズル取付部２０と、ノズルから噴出された還元剤の経路上に配置され、ノズルから噴出された還元剤を衝突により微細化する当て板４０と、インジェクタ本体１０の他端に設けられ、微細化された還元剤を排気流路Ｓにおける排気中に拡散する制御羽根３０と、排気流路Ｓを流れる排気の一部を取り込む取込開口部５０を備えている。なお、ノズルから噴出された還元剤の経路は、排気による流れがない場合、噴出方向ＩＮＪを中心としてノズル先端から円錐状に拡がるような形状になり、排気による流れがある場合、その流れに押されて、噴出方向ＩＮＪよりインジェクタ本体１０の上方に向けて曲がった円錐状に拡がるような形状になる。
以下、インジェクタ１００を構成する各部について、説明する。

（インジェクタ本体１０）
図４に示すように、インジェクタ本体１０は、筒状であって、一端の開口１１及び他端の開口１２を有している。第１実施形態において、インジェクタ本体１０は、直線状に形成されている。インジェクタ本体１０の軸心Ｊは、軸心Ｊにおける上流側の直線状の軸心Ｊ１と、軸心Ｊにおける下流側の直線状の軸心Ｊ２とがつながった軸心Ｊであり、軸心Ｊ１は、ノズルからの還元剤の噴出方向ＩＮＪと平行に配置され、軸心Ｊ２は、排気の流れ方向ＳＳと平行に配置されている。これにより、ケーシング６０の形状又は排気流路Ｓの形状が屈曲部を有する場合、その屈曲部に対して直線状のインジェクタ本体１０を接続できる。よって、噴出方向ＩＮＪが排気の流れ方向ＳＳと交差していても、すなわち、平行になっていなくても、ノズルから噴出された還元剤を、排気と混合しながら滑らかに排気の流れ方向ＳＳに沿うように誘導できる。

インジェクタ本体１０は、ケーシング６０の内壁面に固定されるブラケット１４を有している。ブラケット１４は、鋼製の板材又は線材を曲げ加工したものでよく、ステンレススチール製のメッシュであってもよい。
また、インジェクタ本体１０は、ケーシング６０の接続開口部６０ａに対して溶接等の適宜の手段で固定されている。これにより、ケーシング６０に対してインジェクタ本体１０を、ブラケット１４の位置と接続開口部６０ａの位置との２箇所で固定できるので、ケーシング６０に対するインジェクタ本体１０の位置決め精度を高められる。なお、インジェクタ本体１０は、接続開口部６０ａに対して、ケーシング接続片（不図示）を介して固定してもよい。

（ノズル取付部２０）
ノズル取付部２０は、図４及び図５に示すように、ノズルからの還元剤の噴出経路となる開口２１を略中央に有し、複数の取付孔２２ａを周縁に有するフランジ２２を備えている。そして、フランジ２２には、取付孔２２ａが３箇所形成されており、これらの取付孔２２ａを利用して、ボルト等の固定具により、ノズルが取り付けられる。これにより、ノズルとインジェクタ１００との位置関係を確実に規定できる。なお、取付孔２２ａの形成箇所は３箇所に限られない。なお、このような構造に限らず、ノズル取付部２０は、ノズルからの還元剤の噴出経路となる開口２１を有しており、インジェクタ本体１０に対してノズルが取り付けられる構造であれば、クランプを用いる構造等、その他の構造であってもよい。

また、ノズル取付部２０は、他端に、インジェクタ本体１０と接続する接続部２３を有している。接続部２３は、開口２１に連通する内腔を有する。その内腔は、開口２１側の径が小さく、インジェクタ本体１０側になるにつれて径が大きくなっており、径の大きい部分がインジェクタ本体１０に対して、ネジ、溶接又は接着等の適宜の手段で固定されている。

（取込開口部５０）
インジェクタ本体１０は、図４に示すように、インジェクタ本体１０を構成する周壁の一部に、排気を内側に取り込む取込開口部５０を有している。なお、取込開口部５０の数、配置及び開口面積は、取込開口部５０から取り込まれる排気の流れ（向き、流速又は圧力）と、ノズルから噴出された還元剤の流れ（向き、流速又は圧力）と、排気の流れと還元剤の流れとが合流した後の流れと、をそれぞれ考慮して、圧力損失を抑制しつつ均質な混合がなされるように最適化されて設定されている。
そして、ノズルから噴出された還元剤がインジェクタ本体１０の一端の開口１１から入って他端の開口１２を抜けるのと同時に、排気流路Ｓの上流側からの排気が取込開口部５０から入って他端の開口１２を抜けるようになっている。

具体的には、取込開口部５０は、図４及び図９に示すように、インジェクタ本体１０の長手方向（軸心Ｊの方向）の略中央に配置されている。
取込開口部５０は、内燃機関ＥＮＧからの排気を少ない抵抗（小さい圧力損失）でインジェクタ本体１０の内側に取り込むのに十分な開口面積を有している。取込開口部５０は、丸みを帯びた形状となっている。

（当て板４０）
当て板４０は、インジェクタ本体１０の内側に突出した板状体である。当て板４０は、インジェクタ本体１０の内側に突出しているので、ノズルから噴出された尿素水等の還元剤を衝突させて粒径を小さくし、微細化できる。また、当て板４０はインジェクタ本体１０の内側に突出しているので、排気の熱によって比較的高温に維持できる。このため、還元剤の熱分解及び加水分解を促進できる。
なお、当て板４０は、噴出方向ＩＮＪに見て、インジェクタ本体１０の内壁面からインジェクタ本体１０の軸心Ｊ近傍まで至る長さを有している。これにより、ノズルから噴出されたより広範囲の還元剤を当て板４０に衝突させることができる。また、当て板４０におけるインジェクタ本体１０の軸心Ｊ側の端部は、インジェクタ本体１０の長手方向における略中央（軸心Ｊ１と軸心Ｊ２との交点近傍）に位置するように配置され、取込開口部５０に対向するように設けられている。これにより、取込開口部５０から取り込まれた排気を、当て板４０における還元剤が衝突する部分に直接的に当てることができるので、より効率的に排気と還元剤とを混合できる。

当て板４０は、図４から図７に示すように、還元剤の噴出方向ＩＮＪから見て、インジェクタ本体１０の周壁の上部に設けられている。これは、排気流路Ｓを流れる排気の流れの影響により、ノズルから噴出された還元剤が噴出方向ＩＮＪに対して上方に押し流されることを見越して、押し流された還元剤が衝突するようにするためである。また、当て板４０を、噴出方向ＩＮＪを基準として、取込開口部５０の反対側に設けることができる。よって、当て板４０と、取込開口部５０とを対向して配置できるため、インジェクタ本体１０の長さを短縮でき、コンパクトにできる。

当て板４０は、インジェクタ本体１０とは別体となるように、複数の舌片を取付部に一体に形成し、その取付部を溶接等の適宜の手段によってインジェクタ本体１０の内壁面に固定する方法によって形成されている。

当て板４０は、図５から図７に示すように、インジェクタ本体１０の周壁の上部に、噴出方向ＩＮＪから見て、舌片が最上部と左部と右部の合計３箇所、互いに約６０度の等間隔となるように設けられている。このように、舌片を互いに離して配置することで、当て板４０ができるだけ高い温度を維持できるとともに、噴出された還元剤が衝突する機会を増やすことができる。なお、当て板４０の数及び配置はこれに限らない。

（制御羽根３０）
制御羽根３０は、当て板４０によって微細化された還元剤を含むノズルから噴出された還元剤を、インジェクタ本体１０の内側に取り入れられた排気とともに、排気流路Ｓにおける下流の排気中に拡散するものである。
制御羽根３０は、図８から図１０に示すように、インジェクタ本体１０の他端に、整流羽根３１と、交差羽根３２とを備えている。整流羽根３１及び交差羽根３２は、板状体であり、インジェクタ本体１０を形成する素材と共通である、円筒状の部品を素材として、その部品の端部に切り込みを入れた後に曲げ加工を施すことで形成できる。

整流羽根３１は、自由端部が、排気の流れ方向ＳＳに対して実質的に平行な平坦面３１ｓを有している。ここで、整流羽根３１は、インジェクタ本体１０の他端において、排気の流れ方向ＳＳを基準とする対向する位置に、２つ設けられている。これにより、排気がインジェクタ本体１０の他端から排気流路Ｓの下流側に向かう際に乱流が生じるのを抑制できるとともに、排気及び還元剤を、交差羽根３２によって向きが変えられた、排気の流れ方向ＳＳと交差する排気及び還元剤の流れと相まって、制御羽根３０より下流の排気流路Ｓの流路断面に対して、より広域に一様に拡散できる。なお、整流羽根３１の数及び配置は、これに限らず、整流羽根３１は、なくてもよい。

交差羽根３２は、自由端部が、排気の流れ方向ＳＳに対して斜めに交差する平坦面３２ｓを有している。このように、平坦面３２ｓは排気の流れ方向ＳＳに対して斜めに交差するので、排気の流れ方向ＳＳに流れる還元剤及び排気は、この平坦面３２ｓによって向きが変えられて、螺旋状に拡散して流れるようになる。また、交差羽根３２には、ノズルから噴出された還元剤が衝突するので、当て板４０に衝突して微細化された還元剤を更に微細化させることができ、還元効率を高められる。
ここで、第１実施形態に係る交差羽根３２は、インジェクタ本体１０の他端において、排気の流れ方向を基準として対向する位置に、２つ設けられているが、これに限らず、単数であっても、２以外の複数であってもよい。

交差羽根３２の平坦面３２ｓが排気の流れ方向ＳＳと交差する角度は、インジェクタ本体１０より下流の排気流路Ｓの流路断面の大きさ（下流の排気流路Ｓに配置された選択触媒還元装置ＳＣＲの大きさ）及びインジェクタ本体１０より下流における排気の流れ（向き、流速又は圧力）の分布に応じて設定されている。

また、第１実施形態のように、交差羽根３２が複数で構成される場合において、それぞれの交差羽根３２の平坦面３２ｓが排気の流れ方向ＳＳと交差する角度を、それぞれ異なる角度としてよい。これにより、インジェクタ本体１０より下流の排気流路Ｓの流路断面に対して、より広域に一様に拡散できる。

交差羽根３２の平坦面３２ｓは、螺旋形状に沿う曲面であってよい。これにより、インジェクタ本体１０の内側にある排気の噴出方向ＩＮＪの流れを、インジェクタ本体１０の他端から排気流路Ｓの下流側に向かうにつれて、滑らかに変えることができる。

したがって、整流羽根３１と交差羽根３２との協働により、インジェクタ本体１０を通過する排気及び還元剤は、整流羽根３１の自由端部における平坦面３１ｓによって整流されて真っ直ぐに流れ、交差羽根３２の自由端部における平坦面３２ｓによって螺旋状に拡散して流れる。これにより、圧力損失を抑制しつつ、排気流路Ｓの中に、螺旋状の流れを形成でき、排気中に還元剤を効率的に混合しながら拡散できる。
このような制御羽根３０によれば、添加された還元剤を微細化するとともに、還元剤の熱分解及び加水分解を促進し、微細化された還元剤の流れと排気の流れが合流した螺旋状の流れを生じさせることができ、排気流路Ｓを通る排気中に拡散させて混合させることができる。また、流速を高く維持できるので、還元剤及び生成されたアンモニアＮＨ３がインジェクタ本体１０及びケーシング６０の内壁に付着したり、付着したままになったりすることを抑制できる。よって、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを、短い流れの距離、すなわち、限られた狭い空間で効率的に還元できる。

（インジェクタ１００を用いた排気浄化装置１による作用）
以上説明したインジェクタ１００を用いた排気浄化装置１によって排気が浄化されるまでの作用を、排気の流れに沿って説明する。

図１に示すように、内燃機関ＥＮＧから排出された窒素酸化物ＮＯｘを含む排気は、排気浄化装置１に導かれる。

続いて、排気浄化装置１に導かれた排気は、上流の排気流路Ｓに配置された酸化触媒ＤＯＣを通過する。その際、排気中の有害成分の一つである炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯは、酸化触媒ＤＯＣにより酸化浄化される。

酸化触媒ＤＯＣを通過した排気は、上流の排気流路Ｓに配置されたディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦを通過する。その際、排気中の粒子状物質は、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦにより捕集される。

ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦを通過した排気は、ケーシング６０に導かれる。

排気流路Ｓに沿って流れる排気は、一部が取込開口部５０を通過してインジェクタ本体１０の内側に至る。
なお、取込開口部５０を通過せず、インジェクタ本体１０の内側に至らなかった排気は、インジェクタ本体１０の外側を伝って、インジェクタ本体１０の他端から出た排気と還元剤とが混合した流れに合流する。

排気がこのように流れている間に、インジェクタ１００に取り付けられたノズルから噴出されて霧状になった尿素水は、インジェクタ本体１０の内部に突出するように設けられた当て板４０に衝突して、粒径が更に微細化されるとともに、熱分解及び加水分解の反応をして、アンモニアＮＨ３を生成する。

生成されたアンモニアＮＨ３は、インジェクタ本体１０の内側に至った排気と合流し、互いに混ざり合いながら、制御羽根３０に至る。

制御羽根３０に至った排気とアンモニアＮＨ３は、制御羽根３０によって、層流と螺旋流とに分けられ、流速が過度に落とされることなく、均質に混ざり合いながら拡散していく。

インジェクタ本体１０を通過して互いに混ざり合って拡散された排気及びアンモニアＮＨ３は、選択触媒還元装置ＳＣＲに至る。

選択触媒還元装置ＳＣＲに至った、排気中の窒素酸化物ＮＯｘ及びアンモニアＮＨ３は、選択触媒還元装置ＳＣＲに担持された触媒の作用によって還元反応して分解され、窒素Ｎ２及び水Ｈ２Ｏになる。

そして、選択触媒還元装置ＳＣＲを通過すると、排気流路Ｓにおいて選択触媒還元装置ＳＣＲより下流に配置されたアンモニアスリップ触媒ＡＳＣによって、選択触媒還元装置ＳＣＲを通過した排気に残存するアンモニアＮＨ３は捕獲され、窒素Ｎ２と水Ｈ２Ｏは、適宜、外気中に放出される。

このようにして、排気浄化装置１は、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを効率的に浄化して、排気を無害にする。したがって、還元効率の高いインジェクタ１００及び排気浄化装置１を提供でき、その結果、排気浄化装置１の全体をコンパクトにできる。

（第２実施形態）
以下、図面を参照して本発明を実施するための第２の形態（以下、第２実施形態）について詳細に説明する。ここで、第２実施形態は、第１実施形態と比べて、ケーシングが有する流路の形状、すなわち、ケーシングの形状及びインジェクタ本体の軸心の形状が異なるので、以下では、主に両者の異なる部分を説明し、共通する部分については説明を省略する場合がある。

図１１は、第２実施形態に係るインジェクタ２００が直線状の流路を有するケーシング７０に接続された状態を示す説明図であり、（ａ）は正面から見た断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＦ矢視断面図である。

図１１（ａ）に示すように、第２実施形態に係る排気浄化装置１を構成するケーシング７０は、第１実施形態に係るケーシング６０が屈曲状であるのとは異なり、直線状になっている。

また、第２実施形態に係る排気浄化装置１を構成するインジェクタ本体２１０の軸心Ｊは、第１実施形態に係るインジェクタ本体１０の軸心Ｊが、一つの直線状であるのに対して、二つの直線（軸心Ｊ１及び軸心Ｊ２）がつながった折線状となっている。

インジェクタ本体２１０は、一端に、還元剤を噴出するノズルが取り付けられるノズル取付部２２０を有し、他端に、噴出された還元剤を拡散する制御羽根２３０を有している。
また、インジェクタ本体２１０は、排気流路Ｓの上流側に取込開口部２５０を有している。
そして、インジェクタ本体２１０は、ケーシング７０に対して、軸心Ｊにおける上流側の直線状の軸心Ｊ１が、ノズルからの還元剤の噴出方向ＩＮＪと平行に配置され、軸心Ｊにおける下流側の直線状の軸心Ｊ２が、排気の流れ方向ＳＳに沿って略平行になるように配置されている。ケーシング７０が直線状であっても、モジュール化したインジェクタ本体２１０を固定することができる。この際、インジェクタ本体２１０の軸心Ｊが、二つの直線がつながった折線状となっているので、インジェクタ本体２１０は、直線状の軸心Ｊを有する鋼管等の素材から、取込開口部２５０の存在によって剛性の低下したインジェクタ本体２１０の長手方向における中央付近を中心に所望の角度で曲げ加工することによって簡単に製造できる。
なお、インジェクタ２００は、ケーシング７０の接続開口部７０ａに挿入された状態で、ケーシング接続片１５を介して接続開口部７０ａに接続されている。

（第３実施形態）
以下、図面を参照して本発明を実施するための第３の形態（以下、第３実施形態）について詳細に説明する。ここで、第３実施形態は、第１実施形態と比べて、インジェクタ本体の軸心の形状は共通し、ケーシングが有する流路の形状、すなわち、ケーシングの形状は異なるので、以下では、主に両者の異なる部分を説明し、共通する部分については説明を省略する場合がある。

図１２は、第３実施形態に係るインジェクタ３００が螺旋状の流路を有するケーシング８０に接続された状態を示す説明図である。

図１２に示すように、第３実施形態に係る排気浄化装置１を構成するケーシング８０は、第１実施形態に係るケーシング６０及び第２実施形態に係るケーシング７０とは異なり、本流（内燃機関ＥＮＧから外気に向かう大きな流れ）となる排気の流れ方向ＳＳ（図１２において紙面の表側から裏側に向かう方向）を中心として、螺旋状に流れる螺旋流路Ｒを有している。

また、排気浄化装置１を構成するインジェクタ本体３１０の軸心Ｊは、第１実施形態に係るインジェクタ本体１０の軸心Ｊの形状と同様に、一つの直線状となっている。

インジェクタ本体３１０は、一端に、還元剤を噴出するノズルが取り付けられるノズル取付部３２０を有し、他端に、噴出された還元剤を拡散する制御羽根３３０を有している。
また、インジェクタ本体３１０は、排気流路Ｓの上流側に取込開口部３５０を有している。
そして、インジェクタ本体３１０は、ケーシング８０に対して、軸心Ｊが、下流側の排気の流れ方向（螺旋流路Ｒの断面中心を通る線）に沿って、例えば、螺旋流路Ｒが成す曲線に接するように配置されている。このように、ケーシング８０が本流の排気の流れ方向ＳＳとは異なる方向に流れる螺旋流路Ｒを有していても、ケーシング８０の側壁に対して、モジュール化したインジェクタ本体３１０を固定することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明に係るインジェクタ１００、２００、３００及び排気浄化装置１は上述した実施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の要旨の範囲内において、種々の変形、変化が可能である。

本発明によれば、インジェクタ１００、２００、３００は、筒状のインジェクタ本体１０、２１０、３１０を備え、インジェクタ本体１０、２１０、３１０は、一端に、還元剤を噴出するノズルが取り付けられるノズル取付部２０、２２０、３２０を有し、他端に、噴出された還元剤を拡散する制御羽根３０、２３０、３３０を有するので、制御羽根３０、２３０、３３０を一体化したインジェクタ１００、２００、３００をモジュールとしてケーシング６０、７０、８０に対して精度良く簡単に取り付けできる。また、還元剤と合流した排気を拡散して、ムラのないように均質に混ぜることができ、インジェクタ１００、２００、３００より下流にある選択触媒還元装置ＳＣＲに対して、断面一様に流入させることができる。よって、流路部材（ケーシング６０、７０、８０）に対して精度良く簡単に取り付けできるインジェクタ１００、２００、３００及び排気浄化装置１を提供できる。

１ 排気浄化装置
ＤＯＣ 酸化触媒
ＤＰＦ ディーゼル微粒子捕集フィルタ
ＳＣＲ 選択触媒還元装置
ＡＳＣ アンモニアスリップ触媒
ＥＮＧ 内燃機関
１００ インジェクタ
２００ インジェクタ
３００ インジェクタ
１０ インジェクタ本体
２１０ インジェクタ本体
３１０ インジェクタ本体
１１ 一端の開口
１２ 他端の開口
１４ ブラケット
１５ ケーシング接続片
２０ ノズル取付部
２２０ ノズル取付部
３２０ ノズル取付部
２１ 開口
２２ フランジ
２２ａ 取付孔
２３ 接続部
３０ 制御羽根
２３０ 制御羽根
３３０ 制御羽根
３１ 整流羽根
３１ｓ 平坦面
３２ 交差羽根
３２ｓ 平坦面
４０ 当て板
５０ 取込開口部
２５０ 取込開口部
３５０ 取込開口部
６０ ケーシング
７０ ケーシング
８０ ケーシング
６０ａ 接続開口部
ＣＯ 一酸化炭素
Ｈ２Ｏ 水
ＨＣ 炭化水素
ＩＮＪ 噴出方向
Ｊ 軸心
Ｊ１ 軸心
Ｊ２ 軸心
Ｎ２ 窒素
ＮＨ３ アンモニア
ＮＯｘ 窒素酸化物
Ｒ 螺旋流路
Ｓ 排気流路
ＳＳ 排気の流れ方向

Claims (5)

1. 内燃機関からの排気流路に還元剤を添加するためのインジェクタであって、
   前記インジェクタは、筒状のインジェクタ本体を備え、
   前記インジェクタ本体は、
   一端に、前記還元剤を噴出するノズルが取り付けられるノズル取付部を有し、
   他端に、噴出された前記還元剤を拡散する制御羽根を有する
   ことを特徴とするインジェクタ。
2. 前記インジェクタ本体は、前記排気流路の上流側に取込開口部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ。
3. 前記インジェクタ本体は、内側に突出する当て板を有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインジェクタ。
4. 前記制御羽根は、前記排気流路の流れ方向に対して斜めに交差する平坦面を有する交差羽根と、前記流れ方向に対して実質的に平行な平坦面を有する整流羽根と、を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインジェクタ。
5. 内燃機関からの排気流路に還元剤を添加するためのインジェクタを備えた排気浄化装置であって、
   前記インジェクタは、前記排気流路に突出する筒状のインジェクタ本体を備え、
   前記インジェクタ本体は
   一端に、前記還元剤を噴出するノズルが取り付けられるノズル取付部を有し、
   他端に、噴出された前記還元剤を拡散する制御羽根を有する
   ことを特徴とする排気浄化装置。

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