JP6456859B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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本発明は、尿素水供給装置から排ガス通路内に噴射された尿素水を排ガスと混合するミキサーが、筒状のケーシングを有するNOx 浄化触媒コンバータの上流側に配設される排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus in which a mixer for mixing urea water injected into an exhaust gas passage from a urea water supply apparatus with exhaust gas is disposed upstream of a NOx purification catalytic converter having a cylindrical casing.
尿素水を供給する尿素水供給装置が、NOX 浄化触媒が充填された触媒コンバータの上流側で排ガス通路の一部を構成する筒体の側壁に直角に接続され、ミキサーが、前記筒体内の排ガス通路の排ガス流通方向に沿って平行に延びるとともに尿素水供給装置から遠くなるにつれて表面積が大きくなるように形成された複数の壁部を備えるように構成される排ガス浄化装置が、たとえば特許文献1で知られている。 A urea water supply device for supplying urea water is connected at right angles to the side wall of a cylinder that forms part of the exhaust gas passage upstream of the catalytic converter filled with the NOx purification catalyst, and a mixer is connected to the exhaust gas in the cylinder An exhaust gas purification apparatus configured to include a plurality of wall portions that extend in parallel along the exhaust gas flow direction of the passage and have a surface area that increases with distance from the urea water supply apparatus is disclosed in Patent Document 1, for example. Are known.
ところが上記特許文献1で開示されたものでは、排ガス量の変動によっては、尿素水および排ガスを効率よく混合させることが難しくなる虞がある。 However, in the one disclosed in Patent Document 1, it may be difficult to efficiently mix the urea water and the exhaust gas depending on the fluctuation of the exhaust gas amount.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、排ガス量の変動にかかわらず尿素水および排ガスをミキサーで効果的に混合し得るようにした排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus capable of effectively mixing urea water and exhaust gas with a mixer regardless of fluctuations in the amount of exhaust gas.
上記目的を達成するために、本発明は、尿素水供給装置から排ガス通路内に噴射された尿素水を排ガスと混合するミキサーが、筒状のケーシングを有するNOx 浄化触媒コンバータの上流側に配設される排ガス浄化装置において、前記ミキサーが、前記ケーシングに連なるよう該ケーシングに接続されるとともに前記尿素水供給装置に連なる尿素水噴射口が周方向1箇所に設けられる筒状の周壁と、前記NOx 浄化触媒コンバータの上流側中央部に向けて開口する導出孔を有して前記尿素水噴射口よりも下流側で前記周壁に外周が固定される下流側隔壁と、前記導出孔の周方向に沿う一部を囲むようにして前記下流側隔壁に立設されるガイド壁と、前記ミキサー内に導入される前記排ガスを前記尿素水噴射口が設けられる部分の前記周壁および前記ガイド壁間に集合させる排ガス集合ガイド部とを備え、前記ガイド壁は、前記尿素水噴射口と対向するよう配置されると共に、該尿素水噴射口とは反対側を開放した形状に形成されており、前記排ガス集合ガイド部は、前記尿素水噴射口よりも上流側で前記周壁に外周が固定されて前記下流側隔壁に空隙を挟んで一側面が対面し且つ前記ミキサーより上流側の前記排ガス通路に他側面が臨む上流側隔壁と、前記上流側隔壁の一部を貫通するよう該上流側隔壁に設け設けられる流入孔とを備え、前記流入孔は、前記尿素水噴射口が設けられる部分の前記周壁と前記ガイド壁との間の空間が排ガスの集合部となるよう、該空間に向けて開口していて、その流入孔の中心軸線が、前記尿素水噴射口の中心軸線と該空間内で略直交することを第1の特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a mixer for mixing urea water injected into an exhaust gas passage from a urea water supply device with exhaust gas is disposed upstream of a NOx purification catalytic converter having a cylindrical casing. In the exhaust gas purifying apparatus, the mixer is connected to the casing so as to be connected to the casing and has a cylindrical peripheral wall provided with a urea water injection port connected to the urea water supply device at one place in the circumferential direction, and the NOx A downstream partition wall having a lead-out hole that opens toward the upstream central portion of the purification catalytic converter and having an outer periphery fixed to the peripheral wall downstream from the urea water injection port , and along a circumferential direction of the lead-out hole a guide wall so as to surround a part erected on the downstream side partition wall, said peripheral wall of said portion of exhaust gas to the urea water injection opening is arranged to be introduced into the mixer and An exhaust gas collecting guide portion that collects between the guide walls, and the guide wall is disposed to face the urea water injection port, and is formed in a shape that opens the opposite side to the urea water injection port. The exhaust gas collecting guide portion has an outer periphery fixed to the peripheral wall on the upstream side of the urea water injection port, one side faces with a gap between the downstream partition walls, and the upstream side of the mixer. An upstream side partition facing the other side of the exhaust gas passage; and an inflow hole provided in the upstream side partition so as to penetrate a part of the upstream side partition, wherein the inflow hole is provided with the urea water injection port The space between the peripheral wall of the portion and the guide wall is opened toward the space so that the exhaust gas gathers, and the central axis of the inflow hole is connected to the central axis of the urea water injection port the that is substantially orthogonal in space 1 And features.
また本発明は、第1の特徴の構成に加えて、前記下流側隔壁には、前記ガイド壁の開放端に臨む位置に在って前記尿素水および前記排ガスの混合気を前記下流側隔壁中央の前記導出孔に向けて導くガイド部が設けられ、前記ガイド部は、前記下流側隔壁の外周部から前記NOx 浄化触媒コンバータの上流端中央部に向けて傾斜して延びるように形成されることを第2の特徴とする。 The present invention, in addition to the first feature, the downstream is side partition wall, said guide wall the downstream partition wall a mixture of the exhaust gas before Symbol urea water and in a position facing the open end of A guide portion that leads toward the central outlet hole is provided, and the guide portion is formed to extend from the outer peripheral portion of the downstream-side partition wall toward the upstream end central portion of the NOx purification catalytic converter. This is the second feature.
さらに本発明は、第1または第2の特徴の構成に加えて、前記流入孔が、前記ガイド壁の一部外面に沿って扇形に形成されることを第3の特徴とする。 The present invention, in addition to the first or second aspect, before Symbol inflow hole, the third being formed in a fan shape along a portion the outer surface of the guide wall.
なお実施の形態の二次触媒コンバータ13が本発明のNOx 浄化触媒コンバータに対応する。
The secondary
本発明の第1の特徴によれば、ミキサーに流入した排ガスは、排ガス集合ガイド部の働きにより、尿素水噴射口が設けられる部分の周壁およびガイド壁間の空間に集合し、この排ガスの集合部(当該空間)に向けて尿素水噴射口から最小の範囲で尿素水が噴霧されることで排ガスおよび尿素水が速やかに効率的に混合される。しかも尿素水と混合した排ガスがガイド壁の周囲を通って導出孔側に回る過程で尿素水がアンモニアに変化することになり、尿素水からアンモニアに変化する時間を稼ぐことができ、そのアンモニアが導出孔を経てNOx 浄化触媒コンバータの上流端中央部に流れることになり、排ガス量の変動にかかわらず尿素水および排ガスをミキサーで効果的に混合することができ、アンモニアおよび排ガスをNOx 浄化触媒コンバータに効率よく導くことができる。 According to the first feature of the present invention, the exhaust gas flowing into the mixer is gathered in the space between the peripheral wall and the guide wall of the portion where the urea water injection port is provided by the action of the exhaust gas collecting guide portion. Exhaust gas and urea water are quickly and efficiently mixed by spraying urea water in a minimum range from the urea water injection port toward the portion (the space) . In addition, the urea water changes to ammonia in the process in which the exhaust gas mixed with urea water passes around the guide wall to the outlet hole side, and the time for changing from urea water to ammonia can be earned. It flows to the center of the upstream end of the NOx purification catalytic converter through the lead-out hole, and urea water and exhaust gas can be effectively mixed with a mixer regardless of fluctuations in the amount of exhaust gas, and ammonia and exhaust gas can be mixed with the NOx purification catalytic converter. Can be efficiently guided to.
また本発明の第2の特徴によれば、尿素水と混合しつつガイド壁の周囲を通って導出孔側に回る排ガスをガイド部で下流側隔壁中央の導出孔に導くようにして、アンモニアを含む排ガスをNOx 浄化触媒コンバータの上流端中央部に円滑に流すことができる。 Further, according to the second feature of the present invention, the exhaust gas that is mixed with urea water and passes around the guide wall to the outlet hole side is guided to the outlet hole at the center of the downstream partition wall by the guide part, and ammonia is The contained exhaust gas can flow smoothly to the central portion of the upstream end of the NOx purification catalytic converter.
さらに本発明の第3の特徴によれば、流入孔が、ガイド壁の一部外面に沿って扇形に形成されるので、ガイド壁の一部外面に沿って流入孔の開口面積を大きくし、流通抵抗の低減に寄与することができる。 Further according to the third aspect of the present invention, a flow-in hole is so formed in a fan shape along a portion the outer surface of the guide wall, to increase the opening area of the inlet hole along a portion the outer surface of the guide wall , Can contribute to the reduction of distribution resistance.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図1〜図3を参照しながら説明すると、先ず図1において、デイーゼルエンジンEの排気系11は、排ガス中のCOおよびHCを酸化除去する一次触媒コンバータ12と、その一次触媒コンバータ12よりも下流側に配置される二次触媒コンバータ13と、ミキサー14とを備え、ミキサー14は、排気系11が有する排ガス通路15を流通する排ガスの流通方向16に沿って二次触媒コンバータ13よりも上流側に配設されるようにして一次および二次触媒コンバータ12,13間に介設され、前記ミキサー14には、尿素水を供給する尿素水供給装置17が接続される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. First, in FIG. 1, an
図2を併せて参照して、前記二次触媒コンバータ13は、NOx 浄化触媒コンバータであり、触媒を担持したハニカム構造のセラミックス18が、円筒状のケーシング19にマット20を介して支持されて成り、通過する排ガス中のNOX を還元除去する働きをする。
Referring also to FIG. 2, the secondary
前記ミキサー14は、前記排ガス通路15内で前記尿素水供給装置17から供給される尿素水を排ガスと混合して前記二次触媒コンバータ13側に導くものであり、前記一次触媒コンバータ12から導出された排ガスは、上流端が前記一次触媒コンバータ12に接続される第1の排気管21と、第1の排気管21および前記ミキサー14間を結ぶ第2の排気管22とを介して前記ミキサー14に導かれ、第1および第2の排気管21,22は前記排ガス通路15の一部をそれぞれ形成する。第2の排気管22は、前記ミキサー14側に向かうにつれて大径となるテーパ部22aと、そのテーパ部22aの小径端に同軸に連なって第1の排気管21の下流端部に嵌合、接続される上流側接続管部22bと、前記テーパ部22aの大径端に同軸に連なる下流側接続管部22cとを一体に有するように形成される。
The
図3を併せて参照して、前記ミキサー14は、前記二次触媒コンバータ13が有する筒状のケーシング19に連なるようケーシング19に接続されるとともに前記尿素水供給装置17に連なる尿素水噴射口23が周方向1箇所に設けられる筒状の周壁24と、前記二次触媒コンバータ13の上流側中央部に向けて開口する導出孔25を有して前記尿素水噴射口23よりも下流側で前記周壁24に外周が固定される下流側隔壁29aと、前記尿素水噴射口23とは反対側を開放した形状に形成されつつ前記導出孔25の周方向に沿う一部を囲むようにして前記下流側隔壁29aに立設されるガイド壁26と、ミキサー14内に導入される前記排ガスを前記尿素水噴射口23が設けられる部分の前記周壁24および前記ガイド壁26間に集合させる排ガス集合ガイド部27とを備える。
Referring also to FIG. 3, the
前記ミキサー14は、第1の皿状体28と、前記ガイド壁26が溶接される第2の皿状体29と、円筒体30とが相互に嵌合して結合されて成る。第1の皿状体28は、前記下流側隔壁29aに空隙を挟んで一側面(図2で見て下側面)が対面し且つミキサー14より上流側の排ガス通路15に他側面(図2で見て上側面)が臨む円板状の上流側隔壁28aの外周に第1の円筒部28bが一体に連設されて成り、第1の円筒部28bの開放端部は第2の排気管22の下流側接続管部22cに嵌合、溶接される。第2の皿状体29は、上流側隔壁28aに前記二次触媒コンバータ13側から対向する円板状の下流側隔壁29aの外周に第2の円筒部29bが一体に連設されて成り、第2の円筒部29bの開放端部には、第1の円筒部28aの一部が嵌合、溶接される。また円筒体30は、第2の円筒部29bをその全長にわたって嵌合させて円筒状に形成されるものであり、その一端部は第2の円筒部29bとともに第1の円筒部28bの外周に溶接される。また前記ケーシング19の上流端部は前記円筒体30の他端部内に嵌合され、前記円筒体30の他端部が前記ケーシング19の外周に溶接される。
The
前記ミキサー14の前記周壁24は、第1の円筒部28b、第2の円筒部29bおよび前記円筒体30で構成されるものであり、前記尿素水供給装置17に一端部が接続される尿素水供給管31の他端部が、前記下流側隔壁29aおよび前記上流側隔壁28a間で前記周壁24の一部である前記円筒体30および第2の円筒部29bを貫通するようにして前記円筒体30の外周の周方向1箇所に溶接され、前記尿素水供給管31の前記他端部開口が前記尿素水噴射口23となる。すなわち下流側隔壁29aは、前記尿素水噴射口23よりも下流側で前記周壁24に外周が固定され、前記上流側隔壁28aは、前記尿素水噴射口23よりも上流側で前記周壁24に外周が固定される。
The
前記下流側隔壁29aの中央部には、前記二次触媒コンバータ13の上流側中央部に向けて開口する導出孔25が設けられる。前記ガイド壁26は、この実施の形態では、前記尿素水噴射口23とは反対側を開放したU字状に形成されており、そのガイド壁26の下流側隔壁29a側の端部に一体に形成される鍔部26aが下流側隔壁29aに溶接されることで下流側隔壁29aに立設される前記ガイド壁26が、前記導出孔25の周方向に沿う一部を囲むように配置される。
In the central portion of the
前記排ガス集合ガイド部27は、前記上流側隔壁28aに、前記尿素水噴射口23が設けられる部分の前記周壁24および前記ガイド壁26間の空間Sに向けて開口する流入孔32が設けられて成るものであり、前記流入孔32は、前記ガイド壁26の一部外面に沿って扇形に形成される。しかも流入孔32の中心軸線は、図2及び図3の記載からも明らかなように、尿素水噴射口23の中心軸線と上記空間S内で略直交する。
In the exhaust gas collecting
またガイド壁26の開放端側で下流側隔壁29aには、前記尿素水および前記排ガスの混合気を下流側隔壁29a中央の導出孔25に向けて導くガイド部33が設けられる。即ち、このガイド部33は、ガイド壁26の開放端に臨む位置に在って、下流側隔壁29aの外周部から前記二次触媒コンバータ13の上流端中央部に向けて傾斜して延びるように形成される。
Also on the downstream
次にこの実施の形態の作用について説明すると、ミキサー14が、二次触媒コンバータ13が有する筒状のケーシング19に連なるようケーシング19に接続されるとともに尿素水供給装置17に連なる尿素水噴射口23が周方向1箇所に設けられる筒状の周壁24と、前記二次触媒コンバータ13の上流側中央部に向けて開口する導出孔25を有して前記尿素水噴射口23よりも下流側で前記周壁24に外周が固定される下流側隔壁29aと、前記尿素水噴射口23とは反対側を開放した形状に形成されつつ前記導出孔25の周方向に沿う一部を囲むようにして下流側隔壁29aに立設されるガイド壁26と、ミキサー14内に導入される排ガスを前記尿素水噴射口23が設けられる部分の前記周壁24および前記ガイド壁26間の空間Sに集合させる排ガス集合ガイド部27とを備えており、特に排ガス集合ガイド部27は、尿素水噴射口23よりも上流側で周壁24に外周が固定されて下流側隔壁29aに空隙を挟んで一側面が対面し且つミキサー14より上流側の排ガス通路15に他側面が臨む上流側隔壁28aと、上流側隔壁28aの一部を貫通するよう上流側隔壁28aに設けられる流入孔32とを備える。しかも流入孔32の中心軸線は、前述のように、尿素水噴射口23の中心軸線と上記空間S内で略直交する。
Next, the operation of this embodiment will be described. The
かくして、ミキサー14に流入した排ガスは、排ガス集合ガイド部27の働きにより、尿素水噴射口23が設けられる部分の周壁24およびガイド壁26間の空間Sに流入孔32より流入、集合し、この排ガスの集合部(即ち空間S)に向けて尿素水噴射口23から最小の範囲で尿素水が噴霧されることで排ガスおよび尿素水が速やかに効率的に混合される。しかも尿素水と混合した排ガスがガイド壁26の周囲を通って導出孔25側に回る過程で尿素水がアンモニアに変化することになり、尿素水からアンモニアに変化する時間を稼ぐことができ、そのアンモニアが導出孔25を経て前記二次触媒コンバータ13の上流端中央部に流れることになり、排ガス量の変動にかかわらず尿素水および排ガスをミキサー14で効果的に混合することができ、アンモニアおよび排ガスを前記二次触媒コンバータ13に効率よく導くことができる。
Thus, the exhaust gas flowing into the
また前記ガイド壁26の開放端側で下流側隔壁29aに、前記尿素水および前記排ガスの混合気を下流側隔壁29a中央の導出孔25に向けて導くガイド部33が設けられるので、尿素水と混合しつつガイド壁26の周囲を通って導出孔25側に回る排ガスをガイド部33で導出孔25に導くようにして、アンモニアを含む排ガスを二次触媒コンバータ13の上流端中央部に円滑に流すことができる。
In addition, a
さらに前記排ガス集合ガイド部27が、前記尿素水噴射口23よりも上流側で前記周壁24に外周が固定される上流側隔壁28aに、前記尿素水噴射口23が設けられる部分の前記周壁24および前記ガイド壁26間の空間Sに向けて開口する流入孔32が設けられて成り、前記流入孔32が、前記ガイド壁26の一部外面に沿って扇形に形成されるので、ガイド壁26の一部外面に沿って流入孔32の開口面積を大きくし、流通抵抗の低減に寄与することができる。
Further, the exhaust gas collecting
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の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を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. Is possible.
たとえば上述の実施の形態では、ガイド壁26が尿素水噴射口23とは反対側を開放したU字状に形成されたが、V字状やコ字状であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
13・・・NOx 浄化触媒コンバータである二次触媒コンバータ
14・・・ミキサー
15・・・排ガス通路
17・・・尿素水供給装置
19・・・ケーシング
23・・・尿素水噴射口
24・・・周壁
25・・・導出孔
26・・・ガイド壁
27・・・排ガス集合ガイド部
28a・・上流側隔壁
29a・・下流側隔壁
32・・・流入孔
33・・・ガイド部
S・・・・空間
13 ... NOx purification catalytic converter secondary
28a ··
S ... Space
Claims (3)
前記ミキサー(14)が、前記ケーシング(19)に連なるよう該ケーシング(19)に接続されるとともに前記尿素水供給装置(17)に連なる尿素水噴射口(23)が周方向1箇所に設けられる筒状の周壁(24)と、前記NOx 浄化触媒コンバータ(13)の上流側中央部に向けて開口する導出孔(25)を有して前記尿素水噴射口(23)よりも下流側で前記周壁(24)に外周が固定される下流側隔壁(29a)と、前記導出孔(25)の周方向に沿う一部を囲むようにして前記下流側隔壁(29a)に立設されるガイド壁(26)と、前記ミキサー(14)内に導入される前記排ガスを前記尿素水噴射口(23)が設けられる部分の前記周壁(24)および前記ガイド壁(26)間に集合させる排ガス集合ガイド部(27)とを備え、
前記ガイド壁(26)は、前記尿素水噴射口(23)と対向するよう配置されると共に、該尿素水噴射口(23)とは反対側を開放した形状に形成されており、
前記排ガス集合ガイド部(27)は、前記尿素水噴射口(23)よりも上流側で前記周壁(24)に外周が固定されて前記下流側隔壁(29a)に空隙を挟んで一側面が対面し且つ前記ミキサー(14)より上流側の前記排ガス通路(15)に他側面が臨む上流側隔壁(28a)と、前記上流側隔壁(28a)の一部を貫通するよう該上流側隔壁(28a)に設けられる流入孔(32)とを備え、
前記流入孔(32)は、前記尿素水噴射口(23)が設けられる部分の前記周壁(24)と前記ガイド壁(26)との間の空間(S)が排ガスの集合部となるよう、該空間(S)に向けて開口していて、その流入孔(32)の中心軸線が、前記尿素水噴射口(23)の中心軸線と該空間(S)内で略直交することを特徴とする排ガス浄化装置。 The mixer (14) that mixes urea water injected from the urea water supply device (17) into the exhaust gas passage (15) with the exhaust gas is upstream of the NOx purification catalytic converter (13) having a cylindrical casing (19). In the exhaust gas purification device disposed in
The mixer (14) is connected to the casing (19) so as to be continuous with the casing (19), and a urea water injection port (23) connected to the urea water supply device (17) is provided at one place in the circumferential direction. It has a cylindrical peripheral wall (24) and a lead-out hole (25) opening toward the upstream central portion of the NOx purification catalytic converter (13), and the downstream side of the urea water injection port (23). the peripheral wall (24) and the downstream partition wall (29a) of the outer periphery is fixed to the front Symbol outlet hole (25) in the circumferential direction along so as to surround a portion the downstream partition wall (29a) to the erected by the guide wall ( and 26), the mixer (the peripheral wall portion 14) of the exhaust gas to be introduced into the urea water injection port (23) is provided (24) and said guide wall (26) an exhaust gas set guide portions which collectively between (27) For example,
The guide wall (26) is disposed so as to face the urea water injection port (23), and is formed in a shape opening the opposite side to the urea water injection port (23),
The exhaust gas collecting guide portion (27) has an outer periphery fixed to the peripheral wall (24) on the upstream side of the urea water injection port (23), and one side faces the gap on the downstream partition wall (29a). And an upstream partition wall (28a) facing the exhaust gas passage (15) upstream from the mixer (14), and the upstream partition wall (28a) so as to penetrate a part of the upstream partition wall (28a). And an inflow hole (32) provided in the
In the inflow hole (32), a space (S) between the peripheral wall (24) and the guide wall (26) in a portion where the urea water injection port (23) is provided is an exhaust gas collecting part. Opening toward the space (S), the center axis of the inflow hole (32) is substantially orthogonal to the center axis of the urea water injection port (23) in the space (S). Exhaust gas purification device.
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