JP5977375B2 - 排ガス浄化装置 - Google Patents

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本国際出願は、２０１３年１月２５日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１３−１２２２０号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１３−１２２２０号の全内容を本国際出願に援用する。

本発明は、排ガス流路において排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、大気汚染物質である窒素酸化物（ＮＯ_x）が含まれている。こうした排ガスを浄化するための装置として、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択触媒還元）方式の触媒を排ガス流路に設け、その上流側の排ガス中に尿素水を噴射する構成の排ガス浄化装置が知られている。排ガス中に噴射された尿素水は、排ガスの熱により加水分解し、加水分解により生じたアンモニア（ＮＨ₃）が排ガスとともに触媒へ供給される。排ガス中の窒素酸化物は、触媒においてアンモニアと反応し、還元浄化される。

また、この種の排ガス浄化装置としては、触媒による排ガス浄化効果を向上させるため、断面積の大きい触媒が用いられることが通常であり、触媒の上流側には、排ガス流路を拡径するための拡径流路が形成される。しかしながら、このような拡径流路が形成された構成では、拡径流路において排ガスの流れが偏りやすくなり、触媒に流入する排ガスの分布に偏りが生じやすくなってしまう。そこで、拡径流路の上流側に、排ガスを拡径流路へ拡散するための拡散部材を設けた構成が提案されている（特許文献１）。

特開２０１０−９０８０８号公報

ところで、本発明者は、拡散部材に流入する排ガス中において還元剤（尿素水又は加水分解後のアンモニア）の分布が偏っていると、触媒に流入する排ガスにおいても還元剤の分布の偏りが解消されないという問題を見出した。すなわち、拡散部材は、拡径流路における排ガスの流れの偏りを抑制する機能を有するものの、排ガス中に偏って存在する還元剤を分散させる機能は有していないからである。特に、還元剤が排ガスと合流する合流位置において、還元剤が供給される方向と排ガスの流れる方向とが異なると、排ガスの流れに影響されて還元剤の流れが偏りやすくなってしまう。このようにして触媒に流入する還元剤の分布が偏ることは、触媒による排ガス浄化効果を低下させる要因となる。

本発明の一側面においては、触媒に流入する還元剤の分布の偏りを抑制することが望ましい。

本発明の一側面の排ガス浄化装置は、触媒へ至る排ガス流路を形成する第１の流路部材と、噴射装置により噴射された還元剤を前記触媒よりも上流側の前記排ガス流路へ導く還元剤流路を形成する第２の流路部材と、を備え、前記第２の流路部材は、前記第１の流路部材の側壁を貫通して前記排ガス流路に突出するように挿入されている。

このような構成によれば、排ガス流路における還元剤の分布の偏りを抑制することができる。すなわち、第２の流路部材が排ガス流路に突出していない構成では、排ガス流路へ導かれた還元剤は、排ガス流路における外周部付近を流れる排ガスと合流して流されるため、排ガス流路における分布が偏りやすくなってしまう。これに対し、第２の流路部材が排ガス流路に突出した構成によれば、排ガス流路における中心部まで還元剤を導くことが可能となり、排ガス流路における還元剤の分布の偏りを抑制することができる。したがって、本発明の一側面の排ガス浄化装置によれば、触媒に流入する還元剤の分布の偏りを抑制することができる。

また、上記構成において、前記第２の流路部材は、管状の部材であって、第１の端部が前記噴射装置側に開口し、前記第１の端部とは反対側の第２の端部が前記排ガス流路内に開口し、前記第１の端部から前記第２の端部まで前記排ガス流路から遮断された前記還元剤流路を形成してもよい。このような構成によれば、排ガス流路における排ガスの流れの影響を受けにくい状態で、排ガス流路における中心部まで還元剤を導くことができる。

また、上記構成において、前記排ガス流路には、前記触媒よりも上流側に、前記触媒に流入する排ガスの偏りを抑制する拡散部材が設けられ、前記第２の流路部材は、前記還元剤を前記拡散部材よりも上流側の前記排ガス流路へ導く前記還元剤流路を形成してもよい。このような構成によれば、拡散部材に流入する排ガス中における還元剤の分布の偏りが第２の流路部材により抑制された後、触媒に流入する排ガスの偏りが抑制される。したがって、触媒に流入する還元剤の分布の偏りを効果的に抑制することができる。

また、上記構成において、前記第２の流路部材における前記排ガス流路に挿入された部分は、当該第２の流路部材の外面に衝突した排ガスを、当該外面に沿って回り込むように案内する機能を有していてもよい。このような構成によれば、第２の流路部材の外面に衝突した排ガスの流れが乱されるため、第２の流路部材から合流した還元剤を分散させる効果が得られる。

また、上記構成において、前記排ガス流路における前記第２の流路部材が挿入された部分は、前記第２の流路部材の外面に衝突する排ガスの流れ方向である第１の方向と、前記第２の流路部材の軸方向である第２の方向と、のいずれにも直交する方向へ広がるように拡張されていてもよい。このような構成によれば、第２の流路部材の外面に衝突した排ガスがその外面に沿って回り込む流れが促進されるため、第２の流路部材から合流した還元剤を分散させる効果を向上させることができる。

なお、本発明の一側面は、前述した排ガス浄化装置の他、排ガス浄化装置に用いられる還元剤供給機構、触媒に流入する排ガスの偏りを抑制する方法など、種々の形態で実現することができる。

図１Ａは実施形態の排ガス浄化装置の上面図、図１Ｂは実施形態の排ガス浄化装置の側面図である。 図２Ａは図１ＡのIIＡ−IIＡ断面図、図２Ｂは図１ＢのIIＢ−IIＢ断面図、図２Ｃは図２Ｂにおける一部の領域を強調した図である。 拡散部材の斜視図である。 拡散部材を排ガス流路における下流側から見た図である。 拡散部材の羽根部の形状を示す図である。 図６Ａは比較例の排ガス浄化装置の断面図、図６Ｂは比較例の排ガス浄化装置における還元剤の流れのシミュレーション結果を示す図、図６Ｃは比較例の排ガス浄化装置の触媒端面における還元剤の分布のシミュレーション結果を示す図である。 図７Ａは実施形態の排ガス浄化装置における還元剤の流れのシミュレーション結果を示す図、図７Ｂは実施形態の排ガス浄化装置における排ガスの流れのシミュレーション結果を示す図、図７Ｃは実施形態の排ガス浄化装置の触媒端面における還元剤の分布のシミュレーション結果を示す図である。 図８Ａは第１変形例の流路部材の斜視図、図８Ｂは第１変形例の流路部材の上面図、図８Ｃは第１変形例の流路部材の側面図、図８Ｄは第１変形例の流路部材を軸方向かつ下流側から見た図である。 図９Ａは第２変形例の流路部材の斜視図、図９Ｂは第２変形例の流路部材の上面図、図９Ｃは第２変形例の流路部材の側面図、図９Ｄは図９ＣのIXＤ−IXＤ断面図である。 図１０Ａは第３変形例の排ガス浄化装置の上面図、図１０Ｂは第３変形例の排ガス浄化装置の断面図である。 図１１Ａは第４変形例の排ガス浄化装置の上面図、図１１Ｂは図１１ＡのXIＢ−XIＢ断面図、図１１Ｃは図１１ＢのXIＣ−XIＣ断面図である。

１…排ガス浄化装置、２…第１の流路部材、３…第２の流路部材、４…触媒、５…噴射装置、６…拡散部材

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．構成］
排ガス浄化装置１は、自動車の内燃機関（例えばディーゼルエンジン）から排出された排ガスを浄化するためのものである。排ガス浄化装置１は、第１の流路部材２と、第２の流路部材３と、触媒４と、噴射装置５と、拡散部材６と、を備える。なお、以下の説明では、図２Ａを基準に上下左右方向（鉛直方向及び水平方向）を表現するが、あくまでも説明の便宜上の表現であり、排ガス浄化装置１が設けられる向きは特に限定されない。

第１の流路部材２は、内燃機関から排出された排ガスを自動車の外部へ導くための排ガス流路の一部、具体的には触媒４へ至る排ガス流路を形成する。第１の流路部材２は、排ガス流路における上流側（図２Ａでいう左側）から順に、第１の管部２Ａと、第２の管部２Ｂと、第３の管部２Ｃと、第４の管部２Ｄと、第５の管部２Ｅと、を備える。なお、これら第１〜第５の管部２Ａ〜２Ｅは、説明の便宜上の区分であり、第１の流路部材２を構成する部品の区分は特に限定されない。

第１の管部２Ａは、直線状の円管部である。
第３の管部２Ｃは、第１の管部２Ａと内径が同じ直線状の円管部である。ただし、第３の管部２Ｃは、排ガスの流れる方向が第１の管部２Ａと異なる。具体的には、第１の管部２Ａは、排ガスが斜め下方へ流れる流路を形成し、第３の管部２Ｃは、排ガスが水平方向へ流れる流路を形成する。このため、第１の管部２Ａと第３の管部２Ｃとは、側面視において円弧状に湾曲した形状の第２の管部２Ｂによって、なだらかに連結されている。

第２の管部２Ｂは、例えば２枚の外装を上下に貼り合わせて形成されている。第２の管部２Ｂによって形成された排ガス流路（換言すれば、排ガス流路における第２の流路部材３が挿入された部分）は、図１Ａに示すように、上面視で第１の管部２Ａ及び第３の管部２Ｃよりも幅方向（図１Ａでいう上下方向）両側へ広がる（膨れる）ように拡張されている。つまり、第２の流路部材３の断面形状が円形であるのに対し、第１の流路部材２における第２の流路部材３が挿入された部分の断面形状が横長形状（この例では楕円形）となっている。ここでいう幅方向とは、第２の流路部材３の外面（具体的には上面）に衝突する排ガスの流れ方向（斜め下方向）である第１の方向と、第２の流路部材３の軸方向である第２の方向（水平方向）と、のいずれにも直交する方向のことである。また、第１の方向とは、第１の管部２Ａの中心軸線である第１の軸線Ｃ１に沿った方向であり、第２の方向とは、第３の管部２Ｃの中心軸線である第２の軸線Ｃ２に沿った方向である。なお、本実施形態では、第１の軸線Ｃ１と第２の軸線Ｃ２とが、互いに交差する位置関係にある。

第５の管部２Ｅは、第３の管部２Ｃと同軸の（第２の軸線Ｃ２を中心軸線とする）直線状の円管部である。ただし、第５の管部２Ｅは、第３の管部２Ｃの内径よりも外径が大きい円柱状の触媒４を収容するために、第３の管部２Ｃよりも内径が大きく形成されている。このため、第３の管部２Ｃと第５の管部２Ｅとは、排ガス流路の内径を徐々に拡大するための拡径流路を形成する円錐台状の円管部である第４の管部２Ｄによって、なだらかに連結されている。つまり、触媒４へ至る排ガス流路として、触媒４の上流側に拡径流路を有する排ガス流路が、第１の流路部材２によって形成されている。

第２の流路部材３は、内外を連通する貫通部が側面に形成されていない管状の部材である。第２の流路部材３の両側端部のうち、第１の端部（上流側端部）３Ａは、噴射装置５側に開口し、第１の端部３Ａとは反対側の第２の端部（下流側端部）３Ｂは、排ガス流路内に開口する。つまり、第２の流路部材３は、噴射装置５により噴射された（排ガス流路外の小孔５Ａから拡散された）還元剤を触媒４よりも（より詳細には拡散部材６よりも）上流側の排ガス流路へ導く還元剤流路を形成する、いわゆるドージングパイプである。前述のように、第２の流路部材３の側面には貫通部が形成されていないため、第１の端部３Ａから第２の端部３Ｂまで排ガス流路から遮断（区画）された還元剤流路が形成される。

第２の流路部材３は、第３の管部２Ｃと同軸の（第２の軸線Ｃ２を中心軸線とする）円管部である。本実施形態では、第２の流路部材３は、排ガス流路へ向かって還元剤流路の内径が徐々に拡大された円錐台状に形成されており、噴射された還元剤が内面に直接当たりにくいように（腐食しにくいように）構成されている。第２の流路部材３は、第１の流路部材２における第２の管部２Ｂに接続されており、噴射装置５により噴射された還元剤は、第２の管部２Ｂ内を流れる排ガスと合流する。具体的には、第２の流路部材３は、第２の管部２Ｂの側壁に形成された貫通部（貫通孔）を貫通して排ガス流路に突出するように（第２の流路部材３の先端が排ガス流路における中心部に位置するように）挿入されている。そして、第２の流路部材３は、その外周面が、第２の管部２Ｂの側壁に直接接合（溶接）されている。

前述したように、排ガス流路における第２の流路部材３が挿入された部分は、図１Ａに示すように、上面視で幅方向両側へ広がるように拡張されている。このため、図２Ｂに示すように、第１の流路部材２と第２の流路部材３との間に形成された排ガス流路は、上部よりも幅方向両側の側部の方が広く形成されている。したがって、第１の管部２Ａから流れてきた排ガスは、図２Ｃに示す領域Ｆ（第２の流路部材３の幅方向両側に形成された領域）を回り込むように流れやすくなり、これにより、後述する図７Ｂに示すように第２の流路部材３からの還元剤をすくい上げる流れが発生する。

触媒４は、窒素酸化物（ＮＯ_x）を還元する機能を有するＳＣＲ（Selective Catalytic
Reduction：選択触媒還元）方式の触媒であり、排ガス流路における拡径流路の下流側（具体的には第５の管部２Ｅ内）に設けられている。

噴射装置５は、液状の還元剤を噴射し、第２の流路部材３を介して、排ガス流路における拡散部材６よりも上流側（具体的には第２の管部２Ｂ内）へ還元剤を供給する供給装置として機能する。本実施形態では、還元剤として尿素水を噴射する。なお、厳密には、排ガス中に噴射された尿素水が排ガスの熱により加水分解してアンモニア（ＮＨ₃）が生じ、こうして生じたアンモニアが還元剤として機能する。ただし、加水分解前の状態（尿素水）についても還元剤と称する。

拡散部材６は、上流側から流入した排ガスを拡径流路へ拡散するように流出させ、触媒４に流入する排ガスの偏りを抑制する（均一に近づける）ためのものであり、排ガス流路における拡径流路の上流側（第３の管部２Ｃ内）に設けられている。

ここで、一例としての拡散部材６の具体的な構成について説明する。図３及び図４に示す拡散部材６は、１枚の金属製の板材を折り曲げて形成されたものである。拡散部材６は、本体部６１と、複数の羽根部６２と、複数の支持部６３と、を備える。

支持部６３は、排ガスの流れ方向Ｄに沿った上流側へ延びる突出片であり、階段状に折り曲げられることで、本体部６１よりも径方向外側に張り出している。このため、拡散部材６を第３の管部２Ｃ内に取り付けた状態では、支持部６３の外面が第３の管部２Ｃの内面と接触し、本体部６１と第３の管部２Ｃの内面との間には隙間が生じる。そして、支持部６３と第３の管部２Ｃとの接触部が溶接されることで、本体部６１が支持部６３により支持される。つまり、拡散部材６が第３の管部２Ｃに固定される。

複数の羽根部６２は、排ガスの流れ方向Ｄに沿った下流側に形成された突出片である。各羽根部６２は、先端が折り曲げられることにより、排ガスの流れ方向Ｄに対して傾斜しており、傾斜に応じた方向へ排ガスを誘導する。各羽根部６２の傾斜方向及び排ガスを誘導する方向は、以下のように設定されている。

すなわち、図５に示すように各羽根部６２が排ガスを誘導する方向のベクトルをベクトルＥとすると、ベクトルＥは、各羽根部６２の根元から先端へ向かうベクトルとすることができる。そして、ベクトルＥのうち、排ガスの流れ方向Ｄに直交する面内の成分をベクトルＸとすると、拡散部材６を排ガスの流れ方向Ｄにおける下流側から見た場合に、各羽根部６２のベクトルＸは、全体として、図４に示すように一定の経路で一巡する。このため、拡散部材６を通過する排ガスは、各羽根部６２においてベクトルＸの方向へ誘導され、結果として、拡散部材６に流入した排ガスには、全体として、図４において反時計回りの旋回流が生じる。その結果、排ガスが拡径流路へ広がりやすくなり、触媒４に流入する排ガスの偏りが抑制される。

［２．作用］
次に、排ガス浄化装置１の作用について説明する。内燃機関から排出された排ガスは、排ガス流路によって拡散部材６へ導かれ、拡散部材６を通過した後に触媒４へ導かれる。一方、噴射装置５から噴射された還元剤は、還元剤流路によって排ガス流路の中心部まで導かれてから排ガスと合流する。

第２の流路部材３における排ガス流路に挿入された部分は、第１の管部２Ａから第２の管部２Ｂへ流れる排ガスのうち、第２の流路部材３の外面における上面に衝突した排ガスを、当該外面に沿って回り込むように案内する機能を有する。このため、第２の流路部材３の先端付近で旋回流が発生し、第２の流路部材３から流れ出た還元剤がすくい上げられ、排ガス流路において分散される。

［３．効果］
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
［Ａ１］排ガス浄化装置１は、第２の流路部材３が第１の流路部材２の側壁を貫通して排ガス流路に突出するように挿入されている。つまり、第２の流路部材３が、第１の流路部材２の内部まで延長されている。したがって、排ガス浄化装置１によれば、第２の流路部材３が排ガス流路に突出していない構成と比較して、排ガス流路における還元剤の分布の偏りを抑制することができる。

ここで、このような効果が得られる理由について、第２の流路部材３が排ガス流路に突出していない構成（比較例の排ガス浄化装置）と対比する形で説明する。図６Ａに示すように、第２の流路部材３が排ガス流路に突出していない比較例の排ガス浄化装置９では、排ガス流路へ導かれた還元剤は、排ガス流路における外周部付近を流れる排ガスと合流して流されるため、排ガス流路における下部に偏ってしまう。このため、拡散部材６に流入する還元剤の分布が、この例では下方に大きく偏ることになる。拡散部材６は、拡径流路における排ガスの偏りを抑制する機能を有するものの、偏って流入した還元剤を全体に広げる効果は少ないため、拡散部材６を通過した排ガスは、還元剤の分布が偏ったままの状態で触媒４へ流入しやすくなる。このような状態では、触媒４による排ガス浄化効果を十分に得ることができない。これに対し、本実施形態の排ガス浄化装置１では、図２Ａに示すように、第２の流路部材３により排ガス流路における中心部まで還元剤を導くことが可能となり、排ガス流路における還元剤の分布の偏りを抑制することができる。したがって、排ガス浄化装置１によれば、触媒４に流入する還元剤の分布の偏りを抑制することができる。

［Ａ２］第２の流路部材３は、第１の端部３Ａから第２の端部３Ｂまで排ガス流路から遮断された還元剤流路を形成する。したがって、排ガス浄化装置１によれば、排ガス流路における排ガスの流れの影響を受けにくい状態で、排ガス流路における中心部まで還元剤を導くことができる。

［Ａ３］第２の流路部材３は、還元剤を拡散部材６よりも上流側の排ガス流路へ導く還元剤流路を形成する。このため、拡散部材６に流入する排ガス中における還元剤の分布の偏りが第２の流路部材３により抑制された後、触媒４に流入する排ガスの偏りが抑制される。したがって、排ガス浄化装置１によれば、触媒４に流入する還元剤の分布の偏りを効果的に抑制することができる。

［Ａ４］第２の流路部材３における排ガス流路に挿入された部分は、当該第２の流路部材３の外面に衝突した排ガスを、当該外面に沿って回り込むように案内する機能を有する。したがって、排ガス浄化装置１によれば、第２の流路部材３の外面に衝突した排ガスの流れが乱されるため、第２の流路部材３から合流した還元剤を分散させる効果が得られる。

［Ａ５］排ガス流路における第２の流路部材３が挿入された部分は、第２の流路部材３の外面に衝突する排ガスの流れ方向である第１の方向と、第２の流路部材３の軸方向である第２の方向と、のいずれにも直交する方向へ広がるように拡張されている。したがって、排ガス浄化装置１によれば、第２の流路部材３の外面に衝突した排ガスがその外面に沿って回り込む流れが促進されるため、第２の流路部材３から合流した還元剤を分散させる効果を向上させることができる。

［４．シミュレーション結果］
次に、シミュレーション結果について説明する。図６Ｂに示すように、比較例の排ガス浄化装置９では、排ガス流路へ導かれた還元剤（図中の流線）が、排ガス流路における外周部付近を流れる排ガスと合流して流されるため、還元剤が排ガス流路における中心部まで到達しにくく、下部に偏ってしまう。このため、図６Ｃに示すように、触媒４の端面での還元剤（アンモニア）の分布（図中の点）が偏ったものとなる。なお、図６Ｃは、図６ＢのVIＣ−VIＣ断面図に相当する。

これに対し、図７Ａに示すように、本実施形態の排ガス浄化装置１では、第２の流路部材３により排ガス流路における中心部まで還元剤が導かれるため、排ガス流路における下部に偏ってしまう現象が生じにくくなる。しかも、第２の流路部材３の上面に衝突した排ガスが当該外面に沿って左右に分岐して回り込むように案内されるため、図７Ｂに示すように流速の速い旋回流が発生し、第２の流路部材３から流れ出た還元剤がすくい上げられ、排ガス流路において分散される。このため、図７Ｃに示すように、触媒４の端面での還元剤（アンモニア）の分布（図中の点）の偏りは、比較例の偏りよりも抑制されたものとなる。なお、図７Ｂは図７ＡのVIIＢ−VIIＢ断面図に相当し、図７Ｃは図７ＡのVIIＣ−VIIＣ断面図に相当する。

［５．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

［Ｂ１］第２の流路部材３は、上記実施形態で例示した形状に限定されるものではない。図８Ａは、前述した第２の流路部材３に代えて用いることのできる第１変形例の流路部材３１の斜視図、図８Ｂはその上面図（平面図）、図８Ｃはその側面図、図８Ｄは軸方向かつ下流側から見た図である。第１変形例の流路部材３１は、上記実施形態の第２の流路部材３と比較すると、先端部における上面３１Ａ以外の部分がえぐられた（切り欠かれた）形状である点で相違する。このような形状であっても、突出した上面３１Ａによって、排ガス流路における中心部まで還元剤が導かれるとともに、当該上面３１Ａに衝突した排ガスによって発生する旋回流により還元剤がすくい上げられ、排ガス流路において分散される。したがって、第１変形例の流路部材３１によれば、上記実施形態と同様の効果が得られる。

［Ｂ２］また、図９Ａは、前述した第２の流路部材３に代えて用いることのできる第２変形例の流路部材３２の斜視図、図９Ｂはその上面図（平面図）、図９Ｃはその側面図、図９Ｄは図９ＣのIXＤ−IXＤ断面図である。第２変形例の流路部材３２は、上記実施形態の第２の流路部材３と比較すると、上面に貫通部３２Ａ及び羽根部３２Ｂが形成されている点で相違する。貫通部３２Ａ及び羽根部３２Ｂは、上面を加工して形成されたものである。羽根部３２Ｂは、還元剤流路の軸方向を折曲線として内側へ折り曲げられた形状であり、貫通部３２Ａから流入した排ガスを、還元剤流路の内面に沿って流れるように案内する機能を有する。このように、排ガスの一部が貫通部３２Ａを介して還元剤流路に取り込まれるため、上記実施形態と同様の効果に加え、還元剤流路の出口において排ガスが吹き返しで戻る現象を生じにくくすることができるという効果が得られる。しかも、貫通部３２Ａから流入した排ガスは、還元剤流路の内面に沿って流れるように案内されるため、還元剤の流れに与える影響を小さくすることができる。なお、貫通部３２Ａ及び羽根部３２Ｂの位置、形状、数などは、特に限定されない。

［Ｂ３］上記実施形態では、排ガス流路における第２の流路部材３が挿入された部分が、上面視で幅方向両側へ広がるように拡張された構成を例示したが、これに限定されるものではない。図１０Ａは第３変形例の排ガス浄化装置１３の上面図（平面図）、図１０Ｂはその断面図（図２Ｂに対応する位置の断面図）である。第３変形例の排ガス浄化装置１３は、基本的な構成は上記実施形態と同様であり、排ガス流路における第２の流路部材３が挿入された部分が、上面視で幅方向片側へ広がるように拡張されている点で上記実施形態と相違する。このため、図１０Ｂに示すように、第１の流路部材２と第２の流路部材３との間に形成された排ガス流路は、上部よりも幅方向片側（この例では右側）の側部の方が広く形成されている。したがって、第２の流路部材３の上面に衝突した排ガスは、当該外面に沿って右側へ回り込むように案内される。その結果、旋回流が発生し、第２の流路部材３から流れ出た還元剤がすくい上げられて分散されるため、上記実施形態と同様の効果が得られる。

［Ｂ４］上記実施形態では、湾曲流路が形成された排ガス流路を前提としているが、これに限定されるものではなく、直線状の排ガス流路に適用してもよい。図１１Ａは第４変形例の排ガス浄化装置１４の上面図（平面図）、図１１Ｂは図１１ＡのXIＢ−XIＢ断面図、図１１Ｃは図１１ＢのXIＣ−XIＣ断面図である。直線状の排ガス流路であっても、第２の流路部材３が排ガス流路に突出していない構成では、排ガス流路へ導かれた還元剤が、排ガス流路における外周部付近を流れる排ガスと合流して流されるため、排ガス流路において偏ってしまう。これに対し、第４変形例の排ガス浄化装置１４によれば、第２の流路部材３によって、排ガス流路における中心部まで還元剤が導かれるとともに、第２の流路部材３の外面に衝突した排ガスによって発生する旋回流により還元剤が分散される。したがって、上記実施形態と同様の効果が得られる。

［Ｂ５］上記実施形態の排ガス流路及び還元剤流路はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第１の流路部材２と第２の流路部材３との間に、上部（衝突側）よりも側部の方が広い排ガス流路を形成するために、第１の流路部材２の一部を横長形状としているが、第２の流路部材３の少なくとも一部を縦長形状としてもよい。このように、第１の流路部材２の断面形状及び第２の流路部材３の断面形状を相似でない形状とし、第１の流路部材２の断面形状を第２の流路部材３の断面形状と比較して幅方向に広い形状とすることで、第２の流路部材３の幅方向両側に排ガスが回り込むように流れやすくすることができる。また例えば、第１の管部２Ａと第３の管部２Ｃとは、内径が異なっていてもよく、第３の管部２Ｃ、第５の管部２Ｅ及び第２の流路部材３は、同軸である必要はない。また例えば、排ガス流路及び還元剤流路は、断面が円形でなくてもよい。また例えば、拡径流路及び還元剤流路は、円錐台状以外の形状であってもよい。また例えば、拡径流路を有していることに限定されるものではなく、拡径流路を有していない排ガス流路であってもよい。

［Ｂ６］上記実施形態では、排ガス流路における拡径流路の上流側に拡散部材６が設けられた構成を例示したが、これに限定されるものではなく、拡散部材６を備えない構成であってもよい。

［Ｂ７］還元剤は、尿素水に限定されるものではなく、触媒における排ガスの浄化に寄与するものであればよい。
［Ｂ８］本発明の各構成要素は概念的なものであり、上記実施形態に限定されない。例えば、１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。

Claims (6)

1. 触媒へ至る排ガス流路を形成する第１の流路部材と、
   噴射装置により噴射された還元剤を前記触媒よりも上流側の前記排ガス流路へ導く還元剤流路を形成する第２の流路部材と、
   を備え、
   前記第２の流路部材は、前記第１の流路部材の側壁を貫通して前記排ガス流路に突出するように挿入されており、
   前記排ガス流路における前記第２の流路部材が挿入された部分は、前記第２の流路部材の外面に衝突する排ガスの流れ方向である第１の方向と、前記第２の流路部材の軸方向である第２の方向と、のいずれにも直交する第３の方向へ広がるように拡張されており、
   前記第１の流路部材における前記第２の流路部材が挿入された部分の断面形状及び前記第２の流路部材の断面形状は相似でない形状であり、
   前記第１の流路部材における前記第２の流路部材が挿入された部分の断面形状は、前記第２の流路部材の断面形状と比較して、前記第３の方向に広い形状である
   ことを特徴とする排ガス浄化装置。
2. 請求項１に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記第２の流路部材は、前記排ガス流路における湾曲流路に突出している
   ことを特徴とする排ガス浄化装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記第２の流路部材は、管状の部材であって、第１の端部が前記噴射装置側に開口し、前記第１の端部とは反対側の第２の端部が前記排ガス流路内に開口し、前記第１の端部から前記第２の端部まで前記排ガス流路から遮断された前記還元剤流路を形成する
   ことを特徴とする排ガス浄化装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記排ガス流路には、前記触媒よりも上流側に、前記触媒に流入する排ガスの偏りを抑制する拡散部材が設けられ、
   前記第２の流路部材は、前記還元剤を前記拡散部材よりも上流側の前記排ガス流路へ導く前記還元剤流路を形成する
   ことを特徴とする排ガス浄化装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記第２の流路部材における前記排ガス流路に挿入された部分は、当該第２の流路部材の外面に衝突した排ガスを、当該外面に沿って回り込むように案内する機能を有する
   ことを特徴とする排ガス浄化装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記第２の流路部材の先端は、前記排ガス流路における中心部に位置する
   ことを特徴とする排ガス浄化装置。