JP4273011B2 - SCR muffler - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を選択的に還元浄化するためのSCR触媒を備えたSCRマフラーに関する。 The present invention relates to an SCR muffler equipped with an SCR catalyst for selectively reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas.
近年、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質(PM)や窒素酸化物(NOx)については、酸性雨や光化学スモッグ等の環境汚染の問題から、これを浄化する必要性が高い。 In recent years, particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as diesel engines have been purified from environmental pollution problems such as acid rain and photochemical smog. The necessity is high.
このため、従来、内燃機関の排気系に選択還元型のSCR(=Selective Catalytic Reduction)触媒を備えたSCRマフラーにおいて、その上流側から、還元剤等供給ノズルにより、尿素水等を還元剤又は還元剤前駆体を排気ガスに噴霧供給することで、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)をSCR触媒によって選択的に還元浄化する技術がある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, in an SCR muffler provided with a selective reduction SCR (= Selective Catalytic Reduction) catalyst in an exhaust system of an internal combustion engine, urea water or the like is reduced or reduced by a reducing agent supply nozzle from the upstream side. There is a technique in which nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas is selectively reduced and purified by an SCR catalyst by spraying and supplying an agent precursor to exhaust gas (see, for example, Patent Document 1).
このような技術のうち、特に、排気ガスの流れを分散、均一化するため、排気管にパンチング穴等の通気孔を設けたものがある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、従来の技術では、排気ガスの流れが悪いため、トランジェント等の過度運転時における窒素酸化物(NOx)の浄化効率が低く、低温乃至高温全領域における窒素酸化物(NOx)の浄化効率が低いという問題があった。 However, in the conventional technology, since the exhaust gas flow is poor, the nitrogen oxide (NOx) purification efficiency during transient operation or the like is low, and the nitrogen oxide (NOx) purification efficiency in the entire low temperature to high temperature region is low. There was a problem of being low.
特に、尿素水を還元剤前駆体として供給する場合には、排気ガスの流れが悪いため、尿素がSCR触媒の上流側に位置する排気管等に析出し、窒素酸化物(NOx)の浄化効率が著しく低下してしまうという問題があった。 In particular, when urea water is supplied as a reducing agent precursor, the flow of exhaust gas is poor, so urea is deposited in an exhaust pipe or the like located upstream of the SCR catalyst, and purification efficiency of nitrogen oxides (NOx) There was a problem that the remarkably deteriorated.
そこで、本発明は、排気ガスの流れを良くし、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化効率を向上させることのできるSCRマフラーを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an SCR muffler that can improve the flow of exhaust gas and improve the purification efficiency of nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas.
上記課題を解決するために、本発明は、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を選択的に還元浄化するためのSCR触媒と、前記排気ガスを前記SCR触媒に流入させる排気管と、前記排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段と、を備えたSCRマフラーにおいて、前記排気管の側部には、通気孔が設けられ、前記還元剤等供給手段の下流側且つ前記SCR触媒の上流側に、排気ガスの流れを分散、均一化するための通気孔を有するプレートが設けられ、前記プレートは、前記排気管の下流側端部を塞ぐように取付けられ、且つ、該排気管より大径であり、該プレートに設けられる前記通気孔は、前記排気管より大径である領域にのみ配置され、前記プレートのうち前記下流側端部を塞ぐ領域には、前記排気管内の上流側に向けて凸となる断面形状を有する凸部が設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides an SCR catalyst for selectively reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas, an exhaust pipe for allowing the exhaust gas to flow into the SCR catalyst, In an SCR muffler comprising a reducing agent or the like supply means for supplying a reducing agent or a reducing agent precursor to the exhaust gas , a vent hole is provided in a side portion of the exhaust pipe, and the reducing agent etc. supply means A plate having vent holes for dispersing and equalizing the flow of exhaust gas is provided downstream and upstream of the SCR catalyst, and the plate is attached so as to block the downstream end of the exhaust pipe. And the vent hole provided in the plate has a diameter larger than that of the exhaust pipe, and is disposed only in a region having a diameter larger than that of the exhaust pipe, and in the region of the plate that blocks the downstream end. , the exhaust pipe Wherein the convex portions having a cross section tapering toward the upstream side.
また、本発明は、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を選択的に還元浄化するためのSCR触媒と、前記排気ガスを前記SCR触媒に流入させ、マフラー挿入部に通気孔を有する排気管と、前記排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段と、を備えたSCRマフラーにおいて、通気孔を有しないプレートで、前記排気管のみが塞がれており、当該プレートは、前記排気管内の上流側に向けて凸となる断面形状を有することを特徴とする。 The present invention also provides an SCR catalyst for selectively reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas, and an exhaust gas having a vent hole in the muffler insertion portion, the exhaust gas flowing into the SCR catalyst. a tube, in SCR muffler and a reducing agent, such as a supply means for supplying a reducing agent or a reducing agent precursor to the exhaust gas, with the plate having no vent hole, only the exhaust pipe has peeling infarction, The plate has a cross-sectional shape that is convex toward the upstream side in the exhaust pipe.
本発明によれば、SCRマフラーにおいて、排気ガスの流れを良くし、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化効率を向上させることができる。 According to the present invention, in the SCR muffler, the flow of exhaust gas can be improved, and the purification efficiency of nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas can be improved.
以下、添付図面を参照しながら、本発明のSCRマフラーを実施するための最良の形態を説明する。なお、請求項1に記載の本発明は、図4(b)に対応し、請求項2に記載の本発明は、図5(b)に対応する。その他の図は、本発明の参考図である。
The best mode for carrying out the SCR muffler of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention described in claim 1 corresponds to FIG. 4B, and the present invention described in
図1は、SCRマフラーの基本模型図である。
図1に示すように、SCRマフラーは、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を選択的に還元浄化するためのSCR触媒1と、排気ガスをSCR触媒1に流入させる排気管2と、排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段3とを備え、還元剤等供給手段3の下流側且つSCR触媒1の上流側に、排気ガスの流れを分散、均一化するための通気孔5を有するプレート4を設けた構成となっている。
FIG. 1 is a basic model diagram of an SCR muffler .
As shown in FIG. 1, the SCR muffler includes an SCR catalyst 1 for selectively reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas, an
なお、図1では、排気管2がマフラー内部に挿入されたものを示しているが、排気管2がマフラーに挿入されることなく、排気管2とマフラーとが一体成形されたものであってもよい。また、直列型、並列型及び丸型、筒型等の形態も問わない。
Although FIG. 1 shows the
また、図1では、通気孔5を有するプレート4によって、排気管2(より具体的には、排気管2の下流側末端口)及びマフラーをともに塞ぐものを図示しているが、本発明はこのような形態に限られるものではない。すなわち、本発明において、通気孔5を有するプレート4を、SCR触媒1に近接する排気管2の下流側末端口に設ける形態としてもよいが、その他の形態として、還元剤等供給手段3の下流側且つSCR触媒1の上流側であれば、通気孔5を有するプレート4を、排気管2の途中に設けてもよく、或いは、排気管2に設けることなくマフラー自体に設けてもよい。
Further, in FIG. 1, the
さらに、図2に示すように、排気管2がマフラー内部に挿入され、その挿入部に通気孔を有する場合には、通気孔を有しないプレート4で、排気管2のみを塞ぐこととしてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 2, when the
このような構成のSCRマフラーにおいて、排気ガスは、排気管2を通過して上流側から下流側の方向に流れ、SCR触媒1に流入する。
排気ガスには、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出された有害物質が含まれており、具体的には、未燃焼炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、及び一酸化窒素(NO) 若しくは二酸化窒素(NO2)等の窒素酸化物(NOx)が含まれている。
In the SCR muffler having such a configuration, the exhaust gas passes through the
The exhaust gas, which contain toxic substances discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine, specifically, unburned hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen monoxide (NO) or Ru Tei contains nitrogen dioxide (NO 2) nitrogen oxides such as (NOx) is.
このような排気ガスは、SCR触媒1に流入するまでの間に、還元剤等供給手段3によって還元剤又は還元剤前駆体が供給される。 Such exhaust gas is supplied with the reducing agent or the reducing agent precursor by the reducing agent supply means 3 until it flows into the SCR catalyst 1.
なお、還元剤又は還元剤前駆体としては、還元剤そのものだけではなく、還元剤を遊離する物質等の還元剤前駆体をも含み、炭化水素、シアヌール酸、アンモニア、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、尿素等のうちいずれの物質であってもよく、複数組み合わせてもよい。また、このような還元剤又は還元剤前駆体は、固体、液体、気体の状態のうちいずれの状態であってもよく、複数組み合わせてもよい。 The reducing agent or reducing agent precursor includes not only the reducing agent itself but also a reducing agent precursor such as a substance that liberates the reducing agent, and includes hydrocarbons, cyanuric acid, ammonia, ammonium carbonate, ammonium carbamate, Any substance such as urea may be used, or a plurality of substances may be combined. Further, such a reducing agent or reducing agent precursor may be in any state of solid, liquid, and gas, and a plurality of them may be combined.
例えば、還元剤等供給手段3は、アンモニアそのものを還元剤として供給するものであってもよいが、アンモニアは臭気が強く、比較的高濃度では毒性が高いため、毒性の低い尿素水を還元剤前駆体として噴霧供給するものが好ましい。このように尿素水を還元剤前駆体として噴霧供給すると、尿素水中の尿素は、排気管内の排気ガスと接触混合され、熱分解又は加水分解されて、還元剤であるアンモニアを遊離する。なお、前述したSCRマフラーでは、添加ノズルを介して、尿素水を排気管外から排気管内の排気ガスに噴霧供給することとしている。
For example, the reducing agent, such as a
その後、排気ガスは、さらに排気管内を下流側の方向に流れていき、SCR触媒1の上流側において、通気孔5を有するプレート4まで到達する。
Thereafter, the exhaust gas further flows in the exhaust pipe in the downstream direction, and reaches the
図3は、通気孔5を有するプレート4の断面図であり、排気管2を塞ぐ中心部には通気孔5は配置されず、排気管口より大径である領域の周辺部にのみ、同心円状でかつ千鳥状に複数の円形状の通気孔5が配置されている。
Figure 3 is a cross-sectional view of a
ここで、通気孔5の形状は、円形、楕円形、長穴形、扇形、その他の多角形等いずれの形状であってもよいが、パンチング穴形状であることが好ましく、これらを複数組み合わせてもよい。通気孔5の大きさ及び個数は、大小及び多寡を問わない。また、通気孔5は、均一且つ対照的に配置されることが好ましく、排気管より大径である領域にのみ配置されていることが好ましい。
Here, the shape of the
さらに、プレート4は、円形、楕円形、正方形その他の多角形等いずれの形状であってもよく、平型、凸型等いずれの形状であってもよい。また、凸型プレートの凸となる断面形状は、半円状、三角錐等の形態は問わず、その方向は、下流側方向であってもよいが、上流側方向であることが好ましい。なお、プレート4の大きさは、排気管2及びマフラーの管口を塞ぐような大きさであることが好ましく、さらには上述したように排気管2より大径であることが好ましい。また、プレート4の数は、1枚だけでもよく、複数枚でもよい。
Furthermore , the
このように、排気管2は、通気孔5が配置されていないプレート4の中心部で完全に塞がれているため、排気管内を流れてプレート4まで到達した排気ガスはプレート4を直通することはできず、プレート面で塞き止められる。このため、排気ガスは、排気管2のマフラー挿入部の通気孔を通過して、排気管外に流出した後、マフラーと排気管2との間隙を流れて、再びプレート4まで到達する。その後、排気管外に流出した排気ガスは、プレート4の通気孔5が配置された周辺部を通過して、その下流側のSCR触媒1に流入する。ここで、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)は、SCR触媒1に吸着される。
Thus, since the
なお、SCR(=Selective Catalytic Reduction)触媒1は、二酸化チタン(TiO2)、五酸化バナジウム(V2O5)、三酸化タングステン(WO3)、三酸化モリブデン(MoO3)、二酸化ケイ素(SiO2)、硫酸塩、ゼオライト等のうちいずれの物質であってもよく、複数組み合わせてもよい。また、SCR触媒1は、ケージングさせてもよく、ハニカム構造を有する触媒担体に担持させてもよい。 The SCR (= Selective Catalytic Reduction) catalyst 1 includes titanium dioxide (TiO 2 ), vanadium pentoxide (V 2 O 5 ), tungsten trioxide (WO 3 ), molybdenum trioxide (MoO 3 ), and silicon dioxide (SiO 2). 2 ), any one of sulfates, zeolites, etc., may be combined. Further, the SCR catalyst 1 may be caged or supported on a catalyst carrier having a honeycomb structure.
このようなSCR触媒1によって、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)は、選択的に還元浄化され、環境に優しい窒素及び水に変換される。 By such an SCR catalyst 1, nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas is selectively reduced and purified, and converted into environmentally friendly nitrogen and water.
ここで、窒素酸化物(NOx)の浄化効率は、SCR触媒1に流入する排気ガスの流れによって影響を受ける。 Here, the nitrogen oxide (NOx) purification efficiency is affected by the flow of exhaust gas flowing into the SCR catalyst 1.
図4は、本実施の形態におけるSCR触媒1に流入する排気ガスの流れを示す図であり、図4(a)は、通気孔5を有する平型のプレート4設けた場合の排気ガスの流れを示し、他方、図4(b)は、通気孔5を有する凸型のプレート4を設けた場合の排気ガスの流れを示している。
FIG. 4 is a diagram showing the flow of exhaust gas flowing into the SCR catalyst 1 in the present embodiment. FIG. 4A shows the flow of exhaust gas when the
図4に示すように、排気管2はプレート4の通気孔5のない中心部によって塞き止められるため、排気ガスはプレート4を直通することができず、排気管2の通気孔を通過して排気管外に流出し、プレート4の通気孔5のある周辺部を通過して、SCR触媒1に流入する。
As shown in FIG. 4, since the
この際、プレート4の通気孔5によって、排気ガスの流れは分散、均一化され、SCR触媒1に流入する排気ガスの流れは良くなる。なお、図4(a)よりも図4(b)の方が、凸部の抵抗のために、排気ガスの流れはより分散、均一化され、排気ガスの流れは良くなる。
At this time, the flow of the exhaust gas is dispersed and uniformed by the
なお、図5は、図2で示したように、通気孔を有しないプレート4で、排気管2のみを塞いだ場合の排ガスの流れを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the flow of exhaust gas when only the
この場合にも、排気ガスはプレート4の通気孔のない中心部によって塞き止められるため、排気管2の通気孔を通過して排気管外に流出するが、マフラーと排気管2との間隙はプレート4で塞がれていないため、排気ガスは何ら遮られることなく、SCR触媒1に流入する。このため、排気ガスの流れは、図4に示されるように、プレートの通気孔によって分散、均一化されることはないが、プレート4を設けていない場合と比べれば、SCR触媒1に流入する排気ガスの流れは良くなる。
Also in this case, since the exhaust gas is blocked by the central portion of the
このように、SCR触媒1に流入する排気ガスの流れが良くなると、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)のSCR触媒1への吸着率が上昇し、窒素酸化物(NOx)の浄化効率が向上する。 Thus, when the flow of the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 1 is improved, the adsorption rate of the nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas to the SCR catalyst 1 is increased, and the purification efficiency of the nitrogen oxide (NOx) is increased. Will improve.
1 SCR触媒
2 排気管
3 還元剤等供給手段
4 プレート
5 通気孔
1
Claims (2)
前記排気ガスを前記SCR触媒に流入させる排気管と、
前記排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段と、
を備えたSCRマフラーにおいて、
前記排気管の側部には、通気孔が設けられ、
前記還元剤等供給手段の下流側且つ前記SCR触媒の上流側に、排気ガスの流れを分散、均一化するための通気孔を有するプレートが設けられ、
前記プレートは、前記排気管の下流側端部を塞ぐように取付けられ、且つ、該排気管より大径であり、
該プレートに設けられる前記通気孔は、前記排気管より大径である領域にのみ配置され、
前記プレートのうち前記下流側端部を塞ぐ領域には、前記排気管内の上流側に向けて凸となる断面形状を有する凸部が設けられていることを特徴とするSCRマフラー。 An SCR catalyst for selectively reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas;
An exhaust pipe for allowing the exhaust gas to flow into the SCR catalyst;
Supply means such as a reducing agent for supplying a reducing agent or a reducing agent precursor to the exhaust gas;
SCR muffler with
A vent is provided in the side of the exhaust pipe,
A plate having vent holes for dispersing and homogenizing the flow of exhaust gas is provided on the downstream side of the reducing agent supply means and the upstream side of the SCR catalyst,
The plate is attached so as to block the downstream end of the exhaust pipe, and has a larger diameter than the exhaust pipe,
The vent hole provided in the plate is disposed only in a region having a larger diameter than the exhaust pipe,
An SCR muffler characterized in that a convex portion having a cross-sectional shape convex toward the upstream side in the exhaust pipe is provided in a region of the plate that covers the downstream end portion .
前記排気ガスを前記SCR触媒に流入させ、マフラー挿入部に通気孔を有する排気管と、
前記排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段と、
を備えたSCRマフラーにおいて、
通気孔を有しないプレートで、前記排気管のみが塞がれており、
当該プレートは、前記排気管内の上流側に向けて凸となる断面形状を有することを特徴とするSCRマフラー。 An SCR catalyst for selectively reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) contained in exhaust gas;
An exhaust pipe for causing the exhaust gas to flow into the SCR catalyst and having a vent hole in a muffler insertion portion;
Supply means such as a reducing agent for supplying a reducing agent or a reducing agent precursor to the exhaust gas;
SCR muffler with
A plate having no vent hole, only the exhaust pipe has peeling infarction,
The SCR muffler characterized in that the plate has a cross-sectional shape that is convex toward the upstream side in the exhaust pipe.
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