JP6756629B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1A,1Bに示す排気ガス浄化装置(以下、単に「浄化装置」ともいう。)1は、内燃機関の排気ガス流路内に設けられ、排気ガス中の環境汚染物質を低減する。浄化装置1は、排気ガス浄化部2と、還元部3と、還元剤供給部4と、排気ガス管路5と、旋回流発生部6と、を備える。
排気ガス浄化部2は、排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集する。ここで、「環境汚染物質」とは、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、粒状物質(PM)、硫黄酸化物(SOx)、炭化水素類(HC)等を意味する。
還元部3は、排気ガスを還元剤の存在下で還元する。具体的には、還元部3は、アンモニアと還元触媒とによって、排気ガス中のNOxを還元し、無害な窒素に改質する。還元剤であるアンモニアは、一般に尿素水を排気ガス中に噴射し、この尿素水中の尿素を加水分解することで生成される。
還元剤供給部4は、排気ガスの流れ方向において還元部3よりも上流側で排気ガスに還元剤を供給する。本実施形態では図1A,1Bに示すように、還元剤供給部4は、排気ガス管路5の内部に還元剤を噴霧するように構成されている。具体的には、還元剤供給部4は、排気ガスの流れ方向において旋回流発生部6の第2遮蔽部8よりも上流側かつ第1遮蔽部7よりも下流側、つまり、図3A,3Bに示す第1遮蔽部7の本体7Aと、第2遮蔽部8の第1本体8Aとの間に還元剤を噴霧するインジェクタを有する。このインジェクタは、排気ガス管路5の周面から、排気ガス管路5の中心軸に向かって還元剤である尿素水を噴霧する。
排気ガス管路5は、排気ガス浄化部2の排出口2Aと還元部3の導入口3Aとを連通する管体である。つまり、排気ガス浄化部2から排出された排気ガスは、排気ガス管路5を通って還元部3に導入される。排気ガス管路5の内部には、旋回流発生部6が配置される。また、排気ガス管路5の周面には、還元剤供給部4が接続される。
旋回流発生部6は、排気ガス管路5内に設置され、排気ガスに複数の旋回流を発生させる。旋回流発生部6は、図2A,2Bに示すように、第1遮蔽部7と、第2遮蔽部8と、を有する。
第1遮蔽部7は、排気ガス管路5内を流れる排気ガスに対し、排気ガス管路5の中心軸方向である第1方向D1の流れを部分的に遮蔽する。
第2遮蔽部8は、第1遮蔽部7の2つの第1通過孔7Bを通過した排気ガスに対し、第1方向D1の流れを完全に遮蔽すると共に、排気ガスを排気ガス管路5の半径方向である第2方向D2に誘導し、排気ガスの流れの向きを変える。
本実施形態では、2つの第1通過孔7Bは、第1方向D1から視て、2つの第2通過孔8Cと排気ガス管路5の周方向に重ならない領域を有する。つまり、2つの第1通過孔7Bは、2つの第2通過孔8Cと周方向に少なくとも一部が重ならないように配置される。
次に、浄化装置1における旋回流の発生メカニズムについて説明する。
浄化装置1では、排気ガス浄化部2から排出された排気ガスは、流れの向きを変えずにそのまま排気ガス管路5に進入する。
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)第1方向D1の排気ガスの流れを部分的に遮蔽する第1遮蔽部7によって、複数の第1旋回流が生じる。次に、第1方向D1の排気ガスの流れを完全に遮蔽し、排気ガスを第2方向D2に誘導する第2遮蔽部8によって、複数の第2旋回流が生じる。これらの旋回流により、排気ガス内に供給される還元剤が効果的に拡散される。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、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。
つまり、第1方向から視て、少なくとも1つの第1通過孔に対し、少なくとも1つの第2通過孔が排気ガス管路5の周方向に重ならない領域を有さず、完全に重なっていてもよい。逆に、少なくとも1つの第2通過孔に対し、少なくとも1つの第1通過孔が排気ガス管路5の周方向に完全に重なっていてもよい。
次に、本開示の効果を確認するために行った実施例1と比較例1との比較について説明する。
図1の排気ガス浄化装置1にガスを供給した際の旋回流発生部6における圧損を解析により求めた。
図1の排気ガス浄化装置1において、旋回流発生部6を円盤に複数の貫通孔を設けた形状の旋回流発生部に置き換え、実施例1と同様の条件で旋回流発生部における圧損を解析により求めた。
実施例1では、比較例1に対し、圧損が約20%低減された。つまり、実施例1では、旋回流発生部における圧損が低く、ガスの流れを一様とできることが推測される。
3A…導入口、4…還元剤供給部、5…排気ガス管路、6…旋回流発生部、
7…第1遮蔽部、7A…本体、7B…第1通過孔、7C…突起、
8…第2遮蔽部、8A…第1本体、8B…第2本体、8C…第2通過孔、
21…浄化用部材、22…ケーシング、31…還元触媒、32…ケーシング。
Claims (5)
- 内燃機関の排気ガス浄化装置であって、
排気ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集する排気ガス浄化部と、
前記排気ガスの流れ方向において前記排気ガス浄化部の下流側に設けられ、前記排気ガスを還元剤の存在下で還元する還元部と、
前記排気ガスの流れ方向において前記還元部よりも上流側で前記排気ガスに還元剤を供給する還元剤供給部と、
前記排気ガス浄化部の排出口と前記還元部の導入口とを連通する排気ガス管路と、
前記排気ガス管路内に設置される旋回流発生部と、
を備え、
前記旋回流発生部は、第1遮蔽部と、前記第1遮蔽部の下流側に配置される第2遮蔽部と、を有し、
前記第1遮蔽部は、前記排気ガス管路の中心軸方向の流れを遮蔽する本体と、前記本体の前記排気ガス管路の中心軸よりも外側に設けられ、前記排気ガスを前記中心軸方向に通過させる少なくとも1つの第1通過孔と、を有し、
前記第2遮蔽部は、前記中心軸方向及び前記排気ガス管路の半径方向の流れを遮蔽する本体と、前記本体に設けられ、前記少なくとも1つの第1通過孔を通過した前記排気ガスを前記半径方向内側に通過させる少なくとも1つの第2通過孔と、を有し、
前記還元剤供給部は、前記排気ガスの流れ方向において前記第2遮蔽部よりも上流側かつ前記第1遮蔽部よりも下流側で前記排気ガスに還元剤を噴霧する、排気ガス浄化装置。 - 請求項1に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記少なくとも1つの第1通過孔は、前記排気ガス管路の中心軸方向から視て、前記少なくとも1つの第2通過孔と前記排気ガス管路の周方向に重ならない領域を有する、排気ガス浄化装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記第1遮蔽部は、複数の前記第1通過孔を有し、
前記第2遮蔽部は、複数の前記第2通過孔を有する、排気ガス浄化装置。 - 請求項3に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記排気ガス管路の中心軸方向から視て、前記排気ガス管路の周方向に前記複数の第1通過孔と前記複数の第2通過孔とが交互に配置され、
前記排気ガス管路の周方向において隣接する前記第1通過孔と前記第2通過孔との重心間の距離は一定である、排気ガス浄化装置。 - 排気ガスが流れる排気ガス管路内に配置される旋回流発生部材であって、
第1遮蔽部と、
前記第1遮蔽部の下流側に配置される第2遮蔽部と、
を備え、
前記第1遮蔽部は、前記排気ガス管路の中心軸方向の流れを遮蔽する本体と、前記本体の前記排気ガス管路の中心軸よりも外側に設けられ、前記排気ガスを前記中心軸方向に通過させる少なくとも1つの第1通過孔と、を有し、
前記第2遮蔽部は、前記中心軸方向及び前記排気ガス管路の半径方向の流れを遮蔽する本体と、前記本体に設けられ、前記少なくとも1つの第1通過孔を通過した前記排気ガスを前記半径方向に通過させる少なくとも1つの第2通過孔と、を有し、
前記排気ガスの流れ方向において前記第2遮蔽部よりも上流側かつ前記第1遮蔽部よりも下流側で前記排気ガスに還元剤が噴霧される、旋回流発生部材。
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