JP2021156217A - ミキサー - Google Patents

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Abstract

【課題】撹拌性能をさらに向上させることができるミキサーを提供すること。【解決手段】ミキサーは、内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管内において排気管内に還元剤を供給する還元剤供給装置とNOx浄化触媒との間に設けられ、排ガスの旋回流を発生させて排ガスと還元剤とを攪拌するミキサーであって、還元剤供給装置の噴射口の数よりも多くの羽根部を備え、噴射口の位置に対応する領域に羽根部が密集するように配置される。【選択図】図2

Description

本開示は、排ガスと還元剤とを攪拌するミキサーに関する。
従来、内燃機関から排出された排ガスを浄化するシステムとして、尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)システムが知られている。また、このシステムでは、排ガスと尿素水との混合拡散を促進させるために、尿素水を噴射するインジェクタとSCR触媒との間にミキサーを設けることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2014−15848号公報
しかしながら、従来のミキサーは、攪拌性能の点で改善の余地があった。
本開示の一態様の目的は、より攪拌性能を向上させることができるミキサーを提供することである。
本開示の一態様に係るミキサーは、内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管内において前記排気管内に還元剤を供給する還元剤供給装置とNOx浄化触媒との間に設けられ、前記排ガスの旋回流を発生させて前記排ガスと前記還元剤とを攪拌するミキサーであって、前記還元剤供給装置の噴射口の数よりも多くの羽根部を備え、前記噴射口の位置に対応する領域に前記羽根部が密集するように配置される。
本開示によれば、より攪拌性能を向上させることができる。
本開示の実施の形態に係る排気構造の構成の一例を示す模式図 本開示の実施の形態に係るミキサーの斜視図 本開示の実施の形態に係るミキサーの正面図
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
まず、図1を用いて、本実施の形態の排気構造の構成について説明する。図1は、本実施の形態の排気構造の構成の一例を示す模式図である。
図1に示す排気構造は、例えば、内燃機関を搭載した車両(例えば、バス、トラック等の商用車)に搭載される。内燃機関は、ディーゼルエンジンでもよいし、ガソリンエンジンでもよい。
排気管1は、内燃機関から排出された排ガスが流れる筒状の配管である。図示は省略するが、排気管1の上流端は、内燃機関に設けられた排気マニホールドに接続されている。図1に示す矢印aは、排気管1内における排ガスの流れ方向(排気管1の軸方向と言ってもよい)を示している。
排気管1には、上流側から順に、尿素水噴射装置2、ミキサー3、SCR(Selective Catalytic Reduction)触媒4が設けられている。なお、図1に示す各構成要素の大きさ、形状、位置関係等は、あくまで一例であり、図1の図示に限定されない。
尿素水噴射装置2(還元剤供給装置の一例)は、排気管1内に尿素水(還元剤の一例)を噴射する装置である。尿素水噴射装置2は、例えば、ドージングモジュールまたはインジェクタなどとも呼ばれる。
尿素水噴射装置2は、互いに独立した複数の噴射口を有する。それら噴射口から尿素水は噴射される。
尿素水噴射装置2により噴射された尿素水は、例えば、ミキサー3より下流側において加水分解される。これにより発生したアンモニア(還元剤から発生する物質の一例)は、SCR触媒4へ供給される。なお、尿素水の噴射量や噴射タイミングは、図示しない制御装置によって制御される。
ミキサー3は、尿素水と排ガスとを攪拌混合させる装置である。ミキサー3を通過した排ガスは、尿素水を巻き込んだ旋回流となる。この旋回流に含まれる尿素水は、SCR触媒4に到達する前に気化してアンモニアとなる。
ミキサー3の詳細については、図2、図3を用いて後述する。
SCR触媒4(NOx浄化触媒の一例)は、尿素水から発生したアンモニアにより、排ガス中のNOxを窒素に還元する触媒である。
なお、SCR触媒4は、排気管1に対して着脱可能な筐体である触媒コンバータ(触媒ケーシングとも呼ばれる)に収容されてもよい。
また、図示は省略するが、SCR触媒4の下流側に、ASC(Ammonia Slip Catalyst)が設けられてもよい。ASCは、SCR触媒4で消費しきれなかったアンモニアを酸化、分解する触媒である。これにより、アンモニアが大気中に排出されることを防止できる。
以上、本実施の形態の排気構造の構成について説明した。
次に、図2を用いて、図1に示したミキサー3の構成について説明する。図2は、ミキサー3の斜視図である。図3は、ミキサー3の正面図である。図2、図3はともに、ミキサー3を排ガスの流れ方向の上流側から見た状態を示している。
図2、図3に示すように、ミキサー3は、排ガスの流れ方向の上流側から順に、フィン部材3a、3b、3cを有する。フィン部材3a、3b、3cは、互いに別体であり、排ガスの流れ方向において所定の間隔を空けて配置されている。フィン部材3a〜3cは、同じ形状かつ同じサイズである。
フィン部材3a〜3cは、それぞれ、中心部分から放射状に分岐して伸びる3枚の羽根部(符号略)を有する。1つのフィン部材において、3枚の羽根部は、一体的に形成されている。また、3枚の羽根部は、排気管1の内周面に固定(例えば、溶接)されている。
フィン部材1つあたりに設けられる羽根部の数は、尿素水噴射装置2の噴射口の数と同じである。また、全てのフィン部材に設けられる羽根部の総数は、尿素水噴射装置2の噴射口の数よりも多い。本実施の形態では、仮に尿素水噴射装置2の噴射口の数が3つであるとして、1つのフィン部材に羽根部が3つ設けられ、3つのフィン部材に設けられる羽根部の総数が9つである場合を例に挙げている。
フィン部材3a〜3cは、図3に示すように、羽根部が密集した領域A(以下、羽根部密集領域Aという)が形成されるように、排気管1の周方向にずれて設けられている。換言すれば、図3に示す正面視において、羽根部密集領域A内の羽根部同士の間隔は、ある羽根部密集領域Aの端部にある羽根部と、その羽根部と隣り合う別の羽根部密集領域Aの端部にある羽根部との間隔よりも密になっている。
羽根部密集領域Aは、尿素水噴射装置2の噴射口の数と同じ数だけ形成される。図3では例として、尿素水噴射装置2の噴射口の数が3つであり、羽根部密集領域Aが3つ形成される場合を示している。
また、羽根部密集領域Aは、尿素水噴射装置2の噴射口の位置(より具体的には、噴射口から噴射された尿素水が直撃しうる領域)に対応して形成される。
このように、本実施の形態において、ミキサー3は、尿素水噴射装置2の噴射口の数と同数の羽根部を備えた複数のフィン部材3a〜3cを有し、複数のフィン部材3a〜3cは、噴射口から噴射された還元剤が直撃しうる領域Aに、複数のフィン部材3a〜3cそれぞれの羽根部が密集するように配置されることを特徴とする。
よって、尿素水は、羽根部密集領域Aに向けて噴射されるので、排ガスの旋回流に巻き込まれ易くなる。したがって、排ガスと尿素水との攪拌性能をより向上させることができる。攪拌性能が低い場合、尿素水に起因する白色生成物が排気管1内に堆積するおそれがあるが、本実施の形態では、それを防止することができる。
また、本実施の形態において、ミキサー3は、同形状かつ同サイズであるフィン部材3a〜3cにより構成されることを特徴とする。
よって、羽根部密集領域Aにおける羽根部の密集の度合いを容易に調整できる。また、噴射口の数に応じたフィン部材の増減を容易に行うことができる。また、複数のフィン部材を一体的に形成する場合に比べて、製作コストを削減することができる。
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。
[変形例1]
実施の形態では、1つのフィン部材に設けられる羽根部が3つである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。1つのフィン部材に設けられる羽根部の数は、例えば、尿素水噴射装置2の噴射口の数と同数であればよい。
[変形例2]
実施の形態では、ミキサー3を構成する複数のフィン部材が同じ形状かつ同じサイズである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ミキサー3を構成する複数のフィン部材は、互いに異なる形状やサイズであってもよい。
[変形例3]
実施の形態では、NOx浄化触媒の一例としてSCR触媒4を例に挙げて説明したが、これに限定されない。SCR触媒4の代わりに、他の選択還元型触媒、NOx吸着触媒、または三元触媒が用いられてもよい。その場合、尿素水以外の還元剤(例えば、炭化水素等)が用いられてもよい。
以上、変形例について説明した。上記変形例は、適宜組み合わせてもよい。
本開示のミキサーは、気体(例えば、排ガス)と液体(例えば、還元剤)とを混合させるミキサーに有用である。
1 排気管
2 尿素水噴射装置
3 ミキサー
3a、3b、3c フィン部材
4 SCR

Claims (5)

  1. 内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管内において前記排気管内に還元剤を供給する還元剤供給装置とNOx浄化触媒との間に設けられ、前記排ガスの旋回流を発生させて前記排ガスと前記還元剤とを攪拌するミキサーであって、
    前記還元剤供給装置の噴射口の数よりも多くの羽根部を備え、
    前記噴射口の位置に対応する領域に前記羽根部が密集するように配置される、
    ミキサー。
  2. 前記還元剤供給装置の噴射口の数と同数の前記羽根部を備えたフィン部材を複数有し、
    前記複数のフィン部材は、
    前記噴射口の位置に対応する領域に、前記複数のフィン部材それぞれの前記羽根部が密集するように配置される、
    請求項1に記載のミキサー。
  3. 前記複数のフィン部材は、
    前記排ガスの流れ方向において、所定の間隔を空けて設けられている、
    請求項2に記載のミキサー。
  4. 前記複数のフィン部材は、
    同一形状および同一サイズである、
    請求項2または3に記載のミキサー。
  5. 前記複数のフィン部材は、
    互いに前記排気管の周方向にずれて設けられている、
    請求項4に記載のミキサー。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015217357A1 (de) * 2015-09-10 2017-03-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Mischvorrichtung und Mischersystem für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors
JP2019143532A (ja) * 2018-02-20 2019-08-29 いすゞ自動車株式会社 還元剤噴射装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101900018A (zh) * 2010-07-06 2010-12-01 清华大学 一种尿素混合装置
JP6347474B2 (ja) * 2013-07-31 2018-06-27 カルソニックカンセイ株式会社 排気浄化装置
JP2017214884A (ja) * 2016-06-01 2017-12-07 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
CN109414662B (zh) * 2016-07-07 2021-09-17 卡特彼勒公司 用于废气后处理系统的双混合器
US10138789B1 (en) * 2017-07-18 2018-11-27 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas treatment systems utilizing a plurality of reduced-resistance mixers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015217357A1 (de) * 2015-09-10 2017-03-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Mischvorrichtung und Mischersystem für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors
JP2019143532A (ja) * 2018-02-20 2019-08-29 いすゞ自動車株式会社 還元剤噴射装置

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