JP6846212B2 - Swirling flow generator - Google Patents

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JP6846212B2 JP2017007433A JP2017007433A JP6846212B2 JP 6846212 B2 JP6846212 B2 JP 6846212B2 JP 2017007433 A JP2017007433 A JP 2017007433A JP 2017007433 A JP2017007433 A JP 2017007433A JP 6846212 B2 JP6846212 B2 JP 6846212B2
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本発明は、排ガス浄化装置に用いられる旋回流発生装置に関する。 The present invention relates to a swirling flow generator used in an exhaust gas purification device.

排ガスと還元剤を混合させ、排ガスに含まれる窒素酸化物を還元触媒にて還元浄化する排ガス浄化装置(適宜、浄化装置と称す)が知られている。例えば、特許文献1に記載された浄化装置は、内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管の内部に設けられる還元触媒と、この還元触媒より上流側に配置され、排ガスに旋回流を発生させるための旋回流発生装置と、を備えて構成されている。 An exhaust gas purification device (appropriately referred to as a purification device) that mixes an exhaust gas and a reducing agent and reduces and purifies nitrogen oxides contained in the exhaust gas with a reduction catalyst is known. For example, the purification device described in Patent Document 1 has a reduction catalyst provided inside an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, and a reduction catalyst arranged upstream of the reduction catalyst to generate a swirling flow in the exhaust gas. It is configured to include a swirling flow generator for the purpose.

図14は、このような従来技術に係る排ガス浄化装置の一例を示し、(a)は模式図、(b)は(a)で示した主要部Vの拡大斜視図である。図14(a)に示すように、排ガス浄化装置5は、排気管1と、還元触媒2と、還元触媒2の上流側を流れる排ガスに還元剤(尿素水など)を噴射供給する還元剤供給手段としての還元剤噴射ノズル3と、排気管1内のうち還元触媒2の上流側(具体的には、還元剤噴射ノズル3によって還元剤が排ガスに噴霧される箇所(同図の「還元剤噴霧部」参照)の上流側)に設けられ排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生装置4と、を備えている。 14A and 14B show an example of such an exhaust gas purification device according to the prior art, FIG. 14A is a schematic view, and FIG. 14B is an enlarged perspective view of a main portion V shown in FIG. 14A. As shown in FIG. 14A, the exhaust gas purification device 5 injects and supplies a reducing agent (urea water or the like) to the exhaust pipe 1, the reducing catalyst 2, and the exhaust gas flowing on the upstream side of the reducing catalyst 2. The reducing agent injection nozzle 3 as a means and the upstream side of the reduction catalyst 2 in the exhaust pipe 1 (specifically, the location where the reducing agent is sprayed on the exhaust gas by the reducing agent injection nozzle 3 (“reducing agent” in the figure). It is provided with a swirl flow generator 4 provided on the upstream side) of the spray unit) to generate a swirl flow in the exhaust gas.

また、図14(b)に示すように、旋回流発生装置4はフィン構造体であり、直線状切り込みと1/4円弧状切り込みとを組み合わせてなる切り込みを複数(この場合、4つずつ)プレートに形成し、この切り込みを引き起こすように折り曲げることで支柱4aと、扇状の羽根(扇状フィン4b)とが形成され、これら4つの扇状フィン4bが円形となるように配置されてなる。 Further, as shown in FIG. 14B, the swirling flow generator 4 is a fin structure, and has a plurality of cuts (in this case, four each) formed by combining a linear cut and a quarter arc-shaped cut. A support column 4a and a fan-shaped blade (fan-shaped fin 4b) are formed by forming the plate and bending it so as to cause this notch, and these four fan-shaped fins 4b are arranged so as to be circular.

このような浄化装置5では、排ガスが旋回流発生装置4の扇状フィン4bを通過することで乱流または旋回流となり、排ガスに対する還元剤の拡散を促進させる(換言すれば、排ガスと還元剤との混合率を高める)ことができる。その結果、還元触媒2に対して還元剤を均一な状態で供給することが可能となり、排ガス浄化性能が一定以上に確保されることとなるので、排ガス中における窒素酸化物の還元効率の向上を図ることができる。 In such a purification device 5, the exhaust gas passes through the fan-shaped fins 4b of the swirling flow generator 4 to form a turbulent flow or a swirling flow, which promotes the diffusion of the reducing agent into the exhaust gas (in other words, the exhaust gas and the reducing agent. (Increase the mixing ratio of). As a result, the reducing agent can be supplied to the reduction catalyst 2 in a uniform state, and the exhaust gas purification performance is ensured to a certain level or higher. Therefore, the reduction efficiency of nitrogen oxides in the exhaust gas can be improved. Can be planned.

特開2006−29233号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-292333

ところで、近年における排ガス規制の強化のため、還元剤の添加量が増大傾向にあり、還元剤の添加量を減少させるべく、より拡散性の優れた旋回流発生装置の開発が望まれている。そして、旋回流発生装置4の旋回能力を向上させることができれば、排ガスに対する還元剤の拡散を促進させることができ、還元触媒に対して還元剤をより均一な状態で供給することが可能となるため、排ガス浄化性能が向上することとなる。そのため、旋回流発生装置4の旋回力を向上させることが望ましい。 By the way, in order to tighten exhaust gas regulations in recent years, the amount of reducing agent added tends to increase, and in order to reduce the amount of reducing agent added, it is desired to develop a swirling flow generator having more excellent diffusivity. If the swirling ability of the swirling flow generator 4 can be improved, the diffusion of the reducing agent in the exhaust gas can be promoted, and the reducing agent can be supplied to the reduction catalyst in a more uniform state. Therefore, the exhaust gas purification performance is improved. Therefore, it is desirable to improve the turning force of the swirling flow generator 4.

一方、排ガスが旋回流発生装置4を通過する際には、旋回流発生装置4によって大きな抵抗が生じることから、圧力損失も大きくなってしまうという問題があった。そこで、旋回流発生装置4によって生じる抵抗を低減させることができれば、旋回流発生装置4における圧力損失も低減させることが可能となる上、内燃機関の燃費を改善することもできる。そのため、旋回流発生装置4によって生じる抵抗を低減させることが望ましい。 On the other hand, when the exhaust gas passes through the swirl flow generator 4, a large resistance is generated by the swirl flow generator 4, so that there is a problem that the pressure loss also becomes large. Therefore, if the resistance generated by the swirl flow generator 4 can be reduced, the pressure loss in the swirl flow generator 4 can be reduced, and the fuel consumption of the internal combustion engine can be improved. Therefore, it is desirable to reduce the resistance generated by the swirling flow generator 4.

しかしながら、旋回流発生装置4の旋回能力を向上させようとすれば、当該旋回流発生装置4に生じる抵抗が増大してしまう傾向にあり、逆に、旋回流発生装置4によって生じる抵抗を低減させようとすれば、当該旋回流発生装置4の旋回能力が低下してしまう傾向にある。 However, if an attempt is made to improve the swirling ability of the swirling flow generator 4, the resistance generated by the swirling flow generator 4 tends to increase, and conversely, the resistance generated by the swirling flow generator 4 is reduced. If this is the case, the swirling ability of the swirling flow generator 4 tends to decrease.

そこで、本発明者は、図15(a)〜図15(c)に示すように、旋回流発生装置(不図示)によって、排気管1内の進行方向へ向けた左右対称に、互いに逆方向に回転しながら流れる双子状の渦流(旋回流A,旋回流B)を発生させることができれば、噴射した還元剤の拡散性を向上させつつ、当該旋回流発生装置にて生じる抵抗を低減させることができると考えた。 Therefore, as shown in FIGS. 15 (a) to 15 (c), the present inventor uses a swirling flow generator (not shown) to symmetrically direct the directions in the exhaust pipe 1 in opposite directions. If it is possible to generate a twin-shaped vortex flow (swirl flow A, swirl flow B) that flows while rotating, the resistance generated by the swirl flow generator can be reduced while improving the diffusivity of the injected reducing agent. I thought I could do it.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気管に噴射された還元剤の拡散性を向上させつつ、排ガス流に対する抵抗を抑えることが可能な旋回流発生装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to generate a swirling flow capable of suppressing resistance to an exhaust gas flow while improving the diffusibility of the reducing agent injected into the exhaust pipe. To provide the equipment.

前述の目的を達成するため、本発明に係る旋回流発生装置は、
排ガスが流れる排気管と、前記排気管内に設けられ前記排ガスに含まれる窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、前記還元触媒の上流側を流れる前記排ガスに還元剤を噴射供給する還元剤供給手段と、を備える排ガス浄化装置において、前記排気管内における前記還元触媒より上流側に配置され、前記排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生装置であって、
前記排気管内に、前記排気管の中心軸を含む面に関して対称に配置され、前記中心軸に対して直交する方向における前記排気管の断面積の少なくとも40%を閉塞するプレートからなることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the swirl flow generator according to the present invention
An exhaust pipe through which exhaust gas flows, a reduction catalyst provided in the exhaust pipe for reducing and purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a reducing agent supply means for injecting and supplying a reducing agent to the exhaust gas flowing upstream of the reduction catalyst. An exhaust gas purifying device including, which is a swirling flow generator that is arranged upstream of the reduction catalyst in the exhaust pipe and generates a swirling flow in the exhaust gas.
It is characterized in that it is arranged symmetrically with respect to a surface including the central axis of the exhaust pipe in the exhaust pipe, and is composed of a plate that closes at least 40% of the cross-sectional area of the exhaust pipe in a direction orthogonal to the central axis. To do.

これによれば、排気管内を流れる排ガスが、プレートによって上流側から下流側へと導かれながら、その過程で、プレートによってその両側(例えば、左右対称)に分かれ、排気管の内壁に沿って下流側へと流れるため、旋回流が発生する。このため、排気管内の進行方向へ向けた左右対称に、互いに逆方向に回転しながら流れる双子状の渦流(旋回流)を発生させることができ、排気管に噴射された還元剤の拡散性を向上させることができる。このとき、排ガスはプレートに沿って上流側から下流側へと導かれると共に、排気管の内壁に沿って下流側へと流れるため、旋回流発生装置において旋回流を発生させる際の抵抗を低減させることができる。かくして、低抵抗で且つ拡散性に優れた旋回流を発生させることができる。しかも、旋回流となった排ガスに対する還元剤の拡散を促進させることができるため、還元触媒に対して還元剤をより均一な状態で供給することが可能となり、排ガス浄化性能を向上させることができる。 According to this, the exhaust gas flowing in the exhaust pipe is guided from the upstream side to the downstream side by the plate, and in the process, the exhaust gas is divided into both sides (for example, symmetrical) by the plate and downstream along the inner wall of the exhaust pipe. Since it flows to the side, a swirling flow is generated. Therefore, it is possible to generate a twin-shaped vortex (swirl flow) that flows while rotating in opposite directions symmetrically in the direction of travel in the exhaust pipe, and the diffusivity of the reducing agent injected into the exhaust pipe is increased. Can be improved. At this time, the exhaust gas is guided from the upstream side to the downstream side along the plate and flows to the downstream side along the inner wall of the exhaust pipe, so that the resistance when generating the swirl flow in the swirl flow generator is reduced. be able to. Thus, a swirling flow having low resistance and excellent diffusivity can be generated. Moreover, since the diffusion of the reducing agent in the swirling exhaust gas can be promoted, the reducing agent can be supplied to the reduction catalyst in a more uniform state, and the exhaust gas purification performance can be improved. ..

このとき、前記プレートは、上流側端部が屈曲されてなり、一対の下流側端部に向けて広がったV字形状をなしてなることが好ましい。また、前記プレートは、前記上流側端部から前記下流側端部に向けた左右一対の面の各々少なくとも上下いずれか一方の辺が、前記排気管の内壁に沿って湾曲してなることが好ましい。さらに、前記プレートは、前記排気管が曲げられた部位における当該排気管内の外径側または内径側の内壁面に沿って配置されることが好ましい。 At this time, it is preferable that the plate has a V-shape in which the upstream side end portion is bent and spreads toward the pair of downstream side end portions. Further, it is preferable that at least one of the upper and lower sides of each of the pair of left and right surfaces from the upstream end to the downstream end of the plate is curved along the inner wall of the exhaust pipe. .. Further, it is preferable that the plate is arranged along the inner wall surface on the outer diameter side or the inner diameter side in the exhaust pipe at the portion where the exhaust pipe is bent.

これらによれば、排ガスの流れを規制することで旋回流を発生させるための構成を簡素化することができる。 According to these, it is possible to simplify the configuration for generating a swirling flow by regulating the flow of the exhaust gas.

また、前記旋回流発生装置において、
前記排ガス浄化装置は、
一端部が前記排気管の上流側に嵌る筒状部と、
前記筒状部の他端部を塞ぐ閉塞部を有するキャップ形状をなし、前記排ガスを前記排気管の下流側に配置された前記還元触媒へ流すための開口を側方に向けて開設したキャップ部材と、を更に備え、
前記プレートは、前記キャップ部材の内側空間における前記開口の手前に配設される
こととしてもよい。
Further, in the swirling flow generator,
The exhaust gas purification device is
A tubular part whose one end fits on the upstream side of the exhaust pipe,
A cap member having a cap shape having a closing portion that closes the other end of the tubular portion, and having an opening for flowing the exhaust gas to the reduction catalyst arranged on the downstream side of the exhaust pipe toward the side. And, with more
The plate may be arranged in front of the opening in the inner space of the cap member.

これによれば、プレートをキャップ部材における開口の手前に配置することで、当該プレートを境にして開口側と反対側とで圧力差を生じさせ、この圧力差を利用して開口付近における排ガスに旋回流を生じさせることができる。従って、旋回流を発生させるための構成を簡素化することができる。 According to this, by arranging the plate in front of the opening in the cap member, a pressure difference is generated between the opening side and the opposite side with the plate as a boundary, and this pressure difference is used to generate exhaust gas in the vicinity of the opening. A swirling flow can be generated. Therefore, the configuration for generating the swirling flow can be simplified.

このとき、前記開口は、前記排ガスの流れ方向に扁平な形状であり、
前記プレートは、上流側端部が屈曲されてなり、前記開口の長手方向両端側に向かって広がった一対の下流側端部が配置されることが好ましい。
At this time, the opening has a flat shape in the flow direction of the exhaust gas.
It is preferable that the upstream end of the plate is bent and a pair of downstream ends are arranged so as to extend toward both ends in the longitudinal direction of the opening.

これによれば、扁平形状とされた開口に向かう排ガスの流れ方向を、プレートによって規制することができるので、旋回流を生じさせ易くすることができる。 According to this, since the flow direction of the exhaust gas toward the flat opening can be regulated by the plate, it is possible to easily generate a swirling flow.

本発明によれば、低抵抗で且つ拡散性に優れた旋回流を発生させることができる。 According to the present invention, it is possible to generate a swirling flow having low resistance and excellent diffusivity.

第一実施形態に係る旋回流発生装置を有する排ガス浄化装置を示し、(a)はその主要部を概略的に示す斜視図、(b)は主要部を上流側から見て示す断面図である。An exhaust gas purification device having a swirling flow generator according to the first embodiment is shown, (a) is a perspective view schematically showing a main part thereof, and (b) is a cross-sectional view showing the main part as viewed from the upstream side. .. 図1の旋回流発生装置を有する排ガス浄化装置を示し、(a)は平面図、(b)は側面図である。An exhaust gas purification device having a swirling flow generator of FIG. 1 is shown, (a) is a plan view, and (b) is a side view. 第一実施形態の旋回流発生装置を示し、(a)は側面から見た流れ解析結果(流速)、(b)は断面の下流側から見た流れ解析結果(流速)を示す図である。The swirling flow generator of the first embodiment is shown, (a) is a flow analysis result (flow velocity) seen from the side surface, and (b) is a figure showing a flow analysis result (flow velocity) seen from the downstream side of the cross section. 第二実施形態に係る旋回流発生装置を有する排ガス浄化装置を示し、(a)は排気管の屈曲した部位の外径側に配置される際の下流側から見て示す斜視図、(b)はその下流側から見て示す平面図、(c)はその外径側から見て示す部分的透視図、(d)は側面図である。An exhaust gas purification device having a swirling flow generator according to a second embodiment is shown, and (a) is a perspective view shown from the downstream side when arranged on the outer diameter side of a bent portion of the exhaust pipe, (b). Is a plan view shown from the downstream side thereof, (c) is a partial perspective view shown from the outer diameter side thereof, and (d) is a side view. 図4の排ガス浄化装置における主要部を排気管の内径側から見て示す斜視図である。It is a perspective view which shows the main part in the exhaust gas purification apparatus of FIG. 4 as seen from the inner diameter side of an exhaust pipe. 第三実施形態に係る旋回流発生装置を有する排ガス浄化装置を示し、(a)は排気管の屈曲した部位の内径側に配置される際の下流側から見て示す斜視図、(b)はその下流側から見て示す平面図、(c)はその外径側から見て示す部分的透視図、(d)は側面図である。An exhaust gas purification device having a swirling flow generator according to a third embodiment is shown, (a) is a perspective view shown from the downstream side when arranged on the inner diameter side of a bent portion of the exhaust pipe, and (b) is a perspective view. The plan view shown from the downstream side thereof, (c) is a partial perspective view shown from the outer diameter side thereof, and (d) is a side view. 図6の排ガス浄化装置における主要部を排気管の内径側から見て示す斜視図である。It is a perspective view which shows the main part in the exhaust gas purification apparatus of FIG. 6 as seen from the inner diameter side of an exhaust pipe. 第二実施形態の旋回流発生装置(a)および第三実施形態の旋回流発生装置(b)について、それぞれの流れ解析結果(流速)を示す図である。It is a figure which shows the flow analysis result (flow velocity) of each of the swirl flow generator (a) of the 2nd embodiment and the swirl flow generator (b) of the 3rd embodiment. 第四実施形態における排気ガス浄化装置の全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the exhaust gas purification apparatus in 4th Embodiment. 図9の排気ガス浄化装置に用いられた旋回流発生装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the swirling flow generator used for the exhaust gas purification apparatus of FIG. キャップ部材を開口側から見た状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the cap member was seen from the opening side. 図9のX部分を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the X part of FIG. キャップ部材の内側空間を示す図である。It is a figure which shows the inner space of a cap member. 従来技術の説明に供し、(a)は排ガス浄化装置の一例を示す概略図、(b)は旋回流発生装置の一例を概略的に示す斜視図である。In order to explain the prior art, (a) is a schematic view showing an example of an exhaust gas purification device, and (b) is a perspective view schematically showing an example of a swirling flow generator. 双子状の渦流の説明に供し、(a)は排ガス浄化装置の下流側から見て示す概念図、(b)は(a)のa−a矢視図、(c)は(b)のb−b矢視図である。In order to explain the twin-shaped vortex flow, (a) is a conceptual diagram shown from the downstream side of the exhaust gas purification device, (b) is an arrow view of aa in (a), and (c) is b in (b). −B is an arrow view.

以下、図面を参照しながら本発明に係る旋回流発生装置の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the swirl flow generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, although the embodiments described below are provided with various technically preferable limitations for carrying out the present invention, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

<第一実施形態>
<排ガス浄化装置について>
まず、本実施形態の旋回流発生装置が用いられる排ガス浄化装置について説明する。
図1(a)に示すように、本実施形態の旋回流発生装置10は、従来から知られている排ガス浄化装置5(例えば、図14(a)参照)等に用いられ、エンジン(不図示)からの排ガスを排出するための排気管1内に組み込まれている。この浄化装置5は、排ガスに含まれる窒素酸化物を還元浄化する還元触媒2(図14(a)参照)と、この還元触媒2の上流側を流れる排ガスに還元剤(例えば、アンモニア)を噴射供給する還元剤供給手段としての還元剤噴射ノズル3と、を備えている。そして、この還元剤噴射ノズル3より上流側に、従来の旋回流発生装置4に替えて本実施形態の旋回流発生装置10が配設されることで、排ガスに旋回流を発生させるようになっている。すなわち、排ガス浄化装置5としては、旋回流発生装置10が異なる点を除いて、従来から知られている一般的な排ガス浄化装置5とほぼ同様に構成されている。
<First Embodiment>
<Exhaust gas purification device>
First, an exhaust gas purification device using the swirling flow generator of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1 (a), the swirl flow generator 10 of the present embodiment is used in a conventionally known exhaust gas purification device 5 (see, for example, FIG. 14 (a)) and is used as an engine (not shown). ) Is incorporated in the exhaust pipe 1 for discharging the exhaust gas. The purification device 5 injects a reducing agent 2 (see FIG. 14A) for reducing and purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas and a reducing agent (for example, ammonia) on the exhaust gas flowing upstream of the reduction catalyst 2. It includes a reducing agent injection nozzle 3 as a reducing agent supply means for supplying. Then, by disposing the swirl flow generator 10 of the present embodiment in place of the conventional swirl flow generator 4 on the upstream side of the reducing agent injection nozzle 3, a swirl flow is generated in the exhaust gas. ing. That is, the exhaust gas purification device 5 has almost the same configuration as the conventional general exhaust gas purification device 5 except that the swirl flow generator 10 is different.

<旋回流発生装置について>
次に、本実施形態の旋回流発生装置10について説明する。
具体的に、旋回流発生装置10は、図1(a),(b)および図2(a),(b)に示すように、排気管1の内部に、その中心軸を含む面に関して対称に配置され、中心軸に対して直交する方向(つまり、径方向)における排気管1の断面積の少なくとも40%を閉塞するプレートからなる。
<About swirl flow generator>
Next, the swirl flow generator 10 of the present embodiment will be described.
Specifically, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) and FIGS. 2 (a) and 2 (b), the swirl flow generator 10 is symmetrical with respect to a plane including its central axis inside the exhaust pipe 1. It consists of a plate that is arranged in and closes at least 40% of the cross-sectional area of the exhaust pipe 1 in the direction orthogonal to the central axis (that is, in the radial direction).

旋回流発生装置10は、上流側端部10aが屈曲されてなり、一対の下流側端部10b,10cに向けて広がったV字形状に形成されている。また、旋回流発生装置10は、上流側端部10aから下流側端部10b,10cに向けた左右一対の面の各々少なくとも上下いずれか一方の辺(本実施形態の場合、上辺10d,10e)が、排気管1の内壁に沿って湾曲して形成されている。このように構築された旋回流発生装置10では、その外縁に位置する湾曲した上辺10d,10eが、排気管1の内壁面と接触するように構成されている。つまり、旋回流発生装置10は、上辺10d,10eによって排気管1内の流路における上方側を閉塞するように配置されている。 The swirl flow generator 10 is formed in a V shape in which the upstream side end portion 10a is bent and spreads toward the pair of downstream side end portions 10b and 10c. Further, the swirl flow generator 10 has at least one of the upper and lower sides of each of the pair of left and right surfaces from the upstream end 10a to the downstream ends 10b and 10c (upper sides 10d and 10e in the case of this embodiment). Is curved along the inner wall of the exhaust pipe 1. In the swirling flow generator 10 constructed in this way, the curved upper sides 10d and 10e located at the outer edge thereof are configured to come into contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1. That is, the swirl flow generator 10 is arranged so as to block the upper side of the flow path in the exhaust pipe 1 by the upper sides 10d and 10e.

かかる構成の旋回流発生装置10では、排気管1内を流れる排ガスが上流側端部10aにより左右に分かれて導かれ(図2(a),(b)の矢印X,Y参照)、下流側端部10b,10c側へと流れていく過程で、上辺10d,10eによって排気管1内における上方の流路が閉塞されている(排ガスの流れが規制されている)ため、上方から下方へと導かれる(図2(b)の矢印Z参照)。 In the swirling flow generator 10 having such a configuration, the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 1 is guided separately to the left and right by the upstream end portion 10a (see arrows X and Y in FIGS. 2A and 2B), and is guided to the downstream side. In the process of flowing toward the ends 10b and 10c, the upper flow path in the exhaust pipe 1 is blocked by the upper sides 10d and 10e (the flow of exhaust gas is regulated), so that the flow is from upper to lower. It is guided (see arrow Z in FIG. 2B).

このように、上流側端部10aによってその両側へと分かれて流れた排ガスが、上辺10d,10eと排気管1の内壁とで囲まれた排ガスの流れを規制する領域Kを介して下方へと導かれることで、旋回流発生装置10の上流側と下流側との圧力差による渦流が発生する。ここで、旋回流発生装置10が左右対称なV字形状であることから、排気管1の内壁に沿った互いに逆回りの双子状の旋回流(図15(a)に示すような下流側から上流側を見て左側の時計回りの旋回流Aと,右側の反時計回りの旋回流B)となる。 In this way, the exhaust gas that has flowed separately to both sides by the upstream end portion 10a moves downward through the region K that regulates the flow of the exhaust gas surrounded by the upper sides 10d and 10e and the inner wall of the exhaust pipe 1. By being guided, a vortex flow is generated due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the swirl flow generator 10. Here, since the swirling flow generator 10 has a symmetrical V-shape, twin-shaped swirling flows that rotate in opposite directions along the inner wall of the exhaust pipe 1 (from the downstream side as shown in FIG. 15A). Looking at the upstream side, there is a clockwise swirling flow A on the left side and a counterclockwise swirling flow B on the right side).

そして、これら双子状の旋回流が、旋回を続けつつ下流側へと導かれることにより、下流側へ向けた広い範囲に亘って旋回を持続させることが可能となる。つまり、旋回流発生装置10では、排ガス浄化装置5において噴霧される還元剤を拡散(攪拌)させる拡散性に優れた旋回流を発生させ、且つ、その持続性の向上を図ることが可能となっている。 Then, these twin-shaped swirling flows are guided to the downstream side while continuing to swirl, so that the swirling can be sustained over a wide range toward the downstream side. That is, in the swirl flow generator 10, it is possible to generate a swirl flow having excellent diffusivity by diffusing (stirring) the reducing agent sprayed in the exhaust gas purification device 5, and to improve its sustainability. ing.

また、旋回流発生装置10は、上端側端部10aが屈曲されてなり、排気管1内の排ガスの流れに沿って配置されていると共に、一対の下流側端部10b,10cへと延在し外縁に位置する各上辺10d,10eが排気管1の内壁面と接触するように構成されているので、排ガスの流れに対する抵抗を抑えつつ、上流側端部10aによって左右に分かれた排ガスが、上辺10d,10eと排気管1の内壁とで囲まれた領域Kを介して双子状の旋回流となり、排気管1の内壁に沿ってスムーズに流れることとなる。よって、排ガス浄化装置5にて生じる抵抗が小さくなる。 Further, in the swirl flow generator 10, the upper end side end portion 10a is bent, is arranged along the flow of the exhaust gas in the exhaust pipe 1, and extends to the pair of downstream side end portions 10b, 10c. Since the upper sides 10d and 10e located on the outer edge are configured to come into contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, the exhaust gas separated to the left and right by the upstream end portion 10a while suppressing the resistance to the flow of the exhaust gas can be generated. A twin-shaped swirling flow is formed through the region K surrounded by the upper sides 10d and 10e and the inner wall of the exhaust pipe 1, and flows smoothly along the inner wall of the exhaust pipe 1. Therefore, the resistance generated by the exhaust gas purification device 5 becomes small.

なお、本実施形態において、旋回流発生装置10は、還元剤噴霧部(図14(a)参照)の上流側に設けられている場合について述べたが、本発明はこれに限ることはなく、旋回流発生装置10の配置位置としては、還元触媒2(図14(a)参照)よりも上流側であれば、還元剤噴霧部の下流側に設けられていてもよい。 In the present embodiment, the case where the swirling flow generator 10 is provided on the upstream side of the reducing agent spraying unit (see FIG. 14A) has been described, but the present invention is not limited to this. The swirl flow generator 10 may be arranged on the downstream side of the reducing agent spraying portion as long as it is on the upstream side of the reducing catalyst 2 (see FIG. 14A).

また、本実施形態では、旋回流発生装置10が排気管1の内部に、その中心軸に関して左右対称となるように配置される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は排気管1の中心軸を含む面に関して対称に配置されるものであれば、上下や斜め等に対称であってもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the swirl flow generator 10 is arranged inside the exhaust pipe 1 so as to be symmetrical with respect to the central axis thereof has been described, but the present invention is not limited to this, and the point is exhaust. As long as it is arranged symmetrically with respect to the surface including the central axis of the tube 1, it may be symmetrical in the vertical direction, diagonally, or the like.

以上、説明したような旋回流発生装置10によれば、排気管1内を流れる排ガスが、旋回流発生装置10の上流側端部10aによってその両側(左右)に分かれて下流側へと導かれ、その下流側端部10b,10c側へと流れていく過程で、上辺10d,10eと排気管1の内壁とで囲まれた排ガスの流れを規制する領域Kを介して下方へと導かれながら、排気管1の内壁に沿った互いに逆回りの双子状の渦流(旋回流)として下流側へと流れるため、図3(a)および(b)にその流速を示した流れ解析結果のように、排ガス浄化装置5において噴霧される還元剤を、排気管1内の広範囲に亘って拡散(攪拌)させる拡散性に優れた左右対称の旋回流を発生させることができる。 According to the swirling flow generator 10 as described above, the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 1 is divided into both sides (left and right) by the upstream end portion 10a of the swirling flow generator 10 and guided to the downstream side. In the process of flowing to the downstream end portions 10b and 10c, the exhaust gas is guided downward through the region K that regulates the flow of exhaust gas surrounded by the upper sides 10d and 10e and the inner wall of the exhaust pipe 1. , Since it flows downstream as a twin-shaped vortex (swirl flow) that rotates in opposite directions along the inner wall of the exhaust pipe 1, as shown in the flow analysis results showing the flow velocity in FIGS. 3 (a) and 3 (b). It is possible to generate a symmetrical swirling flow having excellent diffusivity by diffusing (stirring) the reducing agent sprayed in the exhaust gas purifying device 5 over a wide range in the exhaust pipe 1.

しかも、旋回流発生装置10を構成するプレートは、外縁に位置する上辺10d,10eが排気管1の内壁面と接触するように構成されると共に、上端側端部10aが排気管1内の排ガスの流れに沿って配置されているので、排ガスの流れに対する抵抗を抑えることができ、双子状の旋回流をプレートに沿ってスムーズに流し、排ガス浄化装置5にて生じる抵抗を低減させることができる。かくして、本実施形態の旋回流発生装置10によれば、低抵抗で且つ拡散性に優れた旋回流を発生させることができる。 Moreover, the plate constituting the swirl flow generator 10 is configured so that the upper sides 10d and 10e located at the outer edge come into contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, and the upper end side end portion 10a is the exhaust gas in the exhaust pipe 1. Since it is arranged along the flow of the exhaust gas, the resistance to the flow of the exhaust gas can be suppressed, the twin swirling flow can flow smoothly along the plate, and the resistance generated by the exhaust gas purification device 5 can be reduced. .. Thus, according to the swirling flow generator 10 of the present embodiment, it is possible to generate a swirling flow having low resistance and excellent diffusivity.

また、排ガス浄化装置5において噴霧される還元剤の拡散性、すなわち、旋回流となった排ガスに対する還元剤の拡散を促進させることができるため、還元触媒2(図14(a)参照)に対して還元剤をより均一な状態で供給することが可能となり、排ガス浄化性能を向上させることができる。 Further, since the diffusivity of the reducing agent sprayed in the exhaust gas purification device 5, that is, the diffusion of the reducing agent in the swirling exhaust gas can be promoted, the reducing agent 2 (see FIG. 14A) can be promoted. Therefore, the reducing agent can be supplied in a more uniform state, and the exhaust gas purification performance can be improved.

さらに、排ガスの流れを規制することで旋回流を発生させる構造を、V字形状のプレートによって構成することができるので、旋回流を発生させるための構成を簡素化することができる。 Further, since the structure for generating the swirling flow by regulating the flow of the exhaust gas can be configured by the V-shaped plate, the configuration for generating the swirling flow can be simplified.

<第二実施形態>
次に、本発明の第二実施形態について説明する。本発明に係る第二実施形態の旋回流発生装置20は、従来から知られている排ガス浄化装置5(例えば、図14(a)参照)等に用いられる。なお、排ガス浄化装置5において、排気管1のエルボ形状に曲げられた箇所に、還元剤噴霧部(還元剤供給手段としての還元剤噴射ノズル3等)を取り付ける連通部6が配設される点と、旋回流発生装置20の構造が異なる点とを除き、前述した第一実施形態と同様であるため、排ガス浄化装置5に関する詳細な説明については省略する。
<Second embodiment>
Next, the second embodiment of the present invention will be described. The swirl flow generator 20 of the second embodiment according to the present invention is used for a conventionally known exhaust gas purification device 5 (see, for example, FIG. 14A) and the like. In the exhaust gas purification device 5, a communication portion 6 for attaching a reducing agent spraying portion (reducing agent injection nozzle 3 as a reducing agent supplying means, etc.) is provided at a portion of the exhaust pipe 1 bent into an elbow shape. And, except that the structure of the swirling flow generator 20 is different, it is the same as the first embodiment described above, and thus detailed description of the exhaust gas purification device 5 will be omitted.

本実施形態において、排気管1のエルボ部の外側(図4(d)の右下側)には、排気管1内に還元剤を噴射するための開口部1aが形成されており、連通部6はその内部が開口部1aと連通するように排気管1に設けられている。図4(a)〜(d)および図5に示すように、旋回流発生装置20は、開口部1aを囲むように、排気管1の中心軸を含む面に関して対称に配置され、その中心軸に対して直交する方向(つまり、径方向)における排気管1の断面積の少なくとも40%を閉塞するプレートからなる。 In the present embodiment, an opening 1a for injecting a reducing agent into the exhaust pipe 1 is formed on the outside of the elbow portion of the exhaust pipe 1 (lower right side in FIG. 4D), and a communication portion is formed. 6 is provided in the exhaust pipe 1 so that the inside thereof communicates with the opening 1a. As shown in FIGS. 4A to 4D and FIG. 5, the swirl flow generator 20 is arranged symmetrically with respect to the surface including the central axis of the exhaust pipe 1 so as to surround the opening 1a, and the central axis thereof. It consists of a plate that closes at least 40% of the cross-sectional area of the exhaust pipe 1 in the direction orthogonal to (that is, the radial direction).

具体的に、旋回流発生装置20は、上流側端部20aを頂部として屈曲されており、一対の下流側端部20b,20cに向けてV字形状に広がって形成されている。また、旋回流発生装置20において、上流側端部20aから下流側端部20b,20cに向けた左右一対の面21,22は、各々排気管1の内壁面と接触する外径側辺21a,22aが、排気管1の内壁に沿った湾曲部をなし、これに対向する内径側辺21b,21bはほぼ直線状をなしており、全体として略半月状に形成されている。 Specifically, the swirl flow generator 20 is bent with the upstream side end portion 20a as the top portion, and is formed so as to spread in a V shape toward the pair of downstream side end portions 20b and 20c. Further, in the swirling flow generator 20, the pair of left and right surfaces 21 and 22 from the upstream side end portion 20a to the downstream side end portions 20b and 20c are outer diameter side sides 21a, which are in contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, respectively. 22a forms a curved portion along the inner wall of the exhaust pipe 1, and the inner diameter side sides 21b and 21b facing the curved portion are substantially linear, and are formed in a substantially half-moon shape as a whole.

そして、旋回流発生装置20は、一対の面21,22が排気管1の内部に、その中心軸を含む面に関して対称となるように、それぞれ外径側辺21a,22aを排気管1の内壁面と接触するように配置されることで、これら面21,22によって開口部1aの周囲を囲むと共に、排気管1の曲げ部分内における流路の外径側を閉塞する。 Then, the swirl flow generator 20 has the outer diameter side sides 21a and 22a inside the exhaust pipe 1 so that the pair of surfaces 21 and 22 are symmetrical with respect to the surface including the central axis thereof inside the exhaust pipe 1. By being arranged so as to be in contact with the wall surface, these surfaces 21 and 22 surround the opening 1a and close the outer diameter side of the flow path in the bent portion of the exhaust pipe 1.

かかる構成の旋回流発生装置20では、排気管1内の外径側を流れる排ガスが上流側端部20aを起点に左右に分かれて導かれ(図4(c),図5の矢印X,Y参照)、下流側端部20b,20c側へと流れていく過程で、外径側辺21a,22aが排気管1の内壁と接触して配置される面21,22によって排気管1内における外径側の流路が閉塞されている(排ガスの流れが規制されている)ため、外径側から内径側へと導かれる(図4(d)の矢印Z参照)。 In the swirling flow generator 20 having such a configuration, the exhaust gas flowing on the outer diameter side in the exhaust pipe 1 is guided separately to the left and right starting from the upstream end portion 20a (FIGS. 4C and 5 arrows X and Y). (See), in the process of flowing to the downstream end portions 20b, 20c side, the outer diameter side sides 21a, 22a are arranged in contact with the inner wall of the exhaust pipe 1 by the surfaces 21 and 22 outside the exhaust pipe 1. Since the flow path on the diameter side is blocked (the flow of exhaust gas is regulated), it is guided from the outer diameter side to the inner diameter side (see arrow Z in FIG. 4D).

このように、上流側端部20aによってその両側へと分かれて流れた排ガスが、面21,22と排気管1の内壁とで囲まれた排ガスの流れを規制する領域Kを介して内径側へと導かれることで、旋回流発生装置20の上流側と下流側との圧力差による渦流が発生する。ここで、旋回流発生装置20が左右対称なV字形状であることから、排気管1の内壁に沿った互いに逆回りの双子状の旋回流となり、旋回を続けつつ下流側へと流れる。なお、この場合、前述の第一実施形態における図15(a)に示す旋回流A,Bとは真逆の配置となる下流側から上流側を見て左側に反時計回りの旋回流Bが発生し、右側に時計回りの旋回流Aが発生する。 In this way, the exhaust gas that has flowed separately to both sides by the upstream end portion 20a goes to the inner diameter side through the region K that regulates the flow of the exhaust gas surrounded by the surfaces 21 and 22 and the inner wall of the exhaust pipe 1. By being guided, a vortex flow is generated due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the swirl flow generator 20. Here, since the swirling flow generator 20 has a symmetrical V-shape, it becomes a twin-shaped swirling flow that rotates in opposite directions along the inner wall of the exhaust pipe 1, and flows to the downstream side while continuing swirling. In this case, the counterclockwise swirling flow B is on the left side when viewed from the downstream side to the upstream side, which is arranged in the exact opposite direction to the swirling flows A and B shown in FIG. It occurs, and a clockwise swirling flow A is generated on the right side.

そして、これら双子状の旋回流が、旋回を続けつつ下流側へと導かれることにより、下流側へ向けた広い範囲に亘って旋回を持続させることが可能となる。つまり、旋回流発生装置20では、排ガス浄化装置5において排気管1の開口部1aを介して噴霧される還元剤を拡散(攪拌)させる拡散性に優れた旋回流を発生させ、且つ、その持続性の向上を図ることが可能となっている。 Then, these twin-shaped swirling flows are guided to the downstream side while continuing to swirl, so that the swirling can be sustained over a wide range toward the downstream side. That is, in the swirl flow generator 20, a swirl flow having excellent diffusivity is generated and sustained by diffusing (stirring) the reducing agent sprayed through the opening 1a of the exhaust pipe 1 in the exhaust gas purification device 5. It is possible to improve the sex.

また、旋回流発生装置20は、上端側端部20aが屈曲されてなり、排気管1内の排ガスの流れに沿って配置されていると共に、一対の下流側端部20b,20cへと延在する面21,22の外径側に位置する各外径側辺21a,22aが排気管1の内壁面と接触するように構成されているので、排ガスの流れに対する抵抗を抑えつつ、上流側端部20aによって左右に分かれた排ガスが、面21,22と排気管1の内壁とで囲まれた領域Kを介して双子状の旋回流となり、排気管1の内壁に沿ってスムーズに流れることとなる。よって、排ガス浄化装置5にて生じる抵抗が小さくなる。 Further, the swirl flow generator 20 has an upper end side end portion 20a bent, is arranged along the flow of exhaust gas in the exhaust pipe 1, and extends to a pair of downstream side end portions 20b and 20c. Since the outer diameter side sides 21a and 22a located on the outer diameter side of the surfaces 21 and 22 are configured to be in contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, the upstream end while suppressing the resistance to the flow of exhaust gas. The exhaust gas divided into left and right by the portion 20a becomes a twin-shaped swirling flow through the region K surrounded by the surfaces 21 and 22 and the inner wall of the exhaust pipe 1, and flows smoothly along the inner wall of the exhaust pipe 1. Become. Therefore, the resistance generated by the exhaust gas purification device 5 becomes small.

なお、本実施形態において、旋回流発生装置20は、還元剤噴霧部(図14(a)参照)の上流側に設けられている場合について述べたが、本発明はこれに限ることはなく、旋回流発生装置20の配置位置としては、還元触媒2(図14(a)参照)よりも上流側であれば、還元剤噴霧部の下流側に設けられていてもよい。 In the present embodiment, the case where the swirling flow generator 20 is provided on the upstream side of the reducing agent spraying unit (see FIG. 14A) has been described, but the present invention is not limited to this. The swirl flow generator 20 may be arranged on the downstream side of the reducing agent spraying portion as long as it is on the upstream side of the reducing catalyst 2 (see FIG. 14A).

また、本実施形態では、旋回流発生装置20が排気管1の内部に、その中心軸に関して左右対称となるように配置される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は排気管1の中心軸を含む面に関して対称に配置されるものであれば、上下や斜め等に対称であってもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the swirl flow generator 20 is arranged inside the exhaust pipe 1 so as to be symmetrical with respect to the central axis thereof has been described, but the present invention is not limited to this, and the point is exhaust. As long as it is arranged symmetrically with respect to the surface including the central axis of the tube 1, it may be symmetrical in the vertical direction, diagonally, or the like.

以上、説明したような旋回流発生装置20によれば、排気管1内の外径側を流れる排ガスが、旋回流発生装置20の上流側端部20aによってその両側(左右)に分かれて下流側へと導かれ、その下流側端部20b,20c側へと流れていく過程で、面21,22と排気管1の内壁とで囲まれた排ガスの流れを規制する領域Kを介して内径側へと導かれながら、排気管1の内壁に沿った互いに逆回りの双子状の渦流(旋回流)として下流側へと流れるため、図8(a)にその流速を示した流れ解析結果のように、排ガス浄化装置5において噴霧される還元剤を、排気管1内の広範囲に亘って拡散(攪拌)させる拡散性に優れた左右対称の旋回流を発生させることができる。 According to the swirl flow generator 20 as described above, the exhaust gas flowing on the outer diameter side in the exhaust pipe 1 is divided into both sides (left and right) by the upstream end portion 20a of the swirl flow generator 20 and is on the downstream side. In the process of being guided to and flowing to the downstream end portions 20b and 20c, the inner diameter side is passed through the region K that regulates the flow of exhaust gas surrounded by the surfaces 21 and 22 and the inner wall of the exhaust pipe 1. While being guided to, it flows downstream as a twin-shaped vortex (swirl flow) that rotates in opposite directions along the inner wall of the exhaust pipe 1, so the flow analysis results show the flow velocity in FIG. 8 (a). In addition, it is possible to generate a symmetrical swirling flow having excellent diffusivity by diffusing (stirring) the reducing agent sprayed in the exhaust gas purifying device 5 over a wide range in the exhaust pipe 1.

しかも、旋回流発生装置20を構成するプレートは、外縁に位置する外径側辺21a,22aが排気管1の内壁面と接触するように湾曲して構成されると共に、上端側端部20aが排気管1内の排ガスの流れに沿って配置されているので、排ガスの流れに対する抵抗を抑えることができ、双子状の旋回流を面21,22に沿ってスムーズに流し、排ガス浄化装置5にて生じる抵抗を低減させることができる。かくして、本実施形態の旋回流発生装置20によれば、低抵抗で且つ拡散性に優れた旋回流を発生させることができる。 Moreover, the plate constituting the swirl flow generator 20 is configured so that the outer diameter side sides 21a and 22a located at the outer edge are curved so as to come into contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, and the upper end side end portion 20a is formed. Since it is arranged along the flow of exhaust gas in the exhaust pipe 1, resistance to the flow of exhaust gas can be suppressed, and a twin-shaped swirling flow is smoothly flowed along the surfaces 21 and 22, and the exhaust gas purification device 5 is provided. The resistance generated by the engine can be reduced. Thus, according to the swirling flow generator 20 of the present embodiment, it is possible to generate a swirling flow having low resistance and excellent diffusivity.

また、排ガス浄化装置5において噴霧される還元剤の拡散性、すなわち、旋回流となった排ガスに対する還元剤の拡散を促進させることができるため、還元触媒2(図14(a)参照)に対して還元剤をより均一な状態で供給することが可能となり、排ガス浄化性能を向上させることができる。 Further, since the diffusivity of the reducing agent sprayed in the exhaust gas purification device 5, that is, the diffusion of the reducing agent in the swirling exhaust gas can be promoted, the reducing agent 2 (see FIG. 14A) can be promoted. Therefore, the reducing agent can be supplied in a more uniform state, and the exhaust gas purification performance can be improved.

さらに、排ガスの流れを規制することで旋回流を発生させる構造を、V字形状のプレートによって構成することができるので、旋回流を発生させるための構成を簡素化することができる。 Further, since the structure for generating the swirling flow by regulating the flow of the exhaust gas can be configured by the V-shaped plate, the configuration for generating the swirling flow can be simplified.

<第三実施形態>
次に、本発明の第三実施形態について説明する。本発明に係る第三実施形態の旋回流発生装置30は、従来から知られている排ガス浄化装置5(例えば、図14(a)参照)等に用いられる。なお、排ガス浄化装置5において、旋回流発生装置30の構造が異なる点とを除き、前述した第二実施形態と同様であるため、排ガス浄化装置5に関する詳細な説明については省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The swirl flow generator 30 of the third embodiment according to the present invention is used for a conventionally known exhaust gas purification device 5 (see, for example, FIG. 14A) and the like. Since the exhaust gas purification device 5 is the same as the second embodiment described above except that the structure of the swirl flow generator 30 is different, detailed description of the exhaust gas purification device 5 will be omitted.

旋回流発生装置30は、図4(a)〜(d)および図5との対応部分に同一符号を付した図6(a)〜(d)および図7に示すように、排気管1における曲げ部分の内径側において、開口部1aを囲むように、排気管1の中心軸を含む面に関して対称に配置され、その中心軸に対して直交する方向(つまり、径方向)における排気管1の断面積の少なくとも40%を閉塞するプレートからなる。 The swirl flow generator 30 is in the exhaust pipe 1 as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d) and FIG. 7 in which the corresponding portions corresponding to those in FIGS. 4 (a) to 4 (d) and 5 are designated by the same reference numerals. On the inner diameter side of the bent portion, the exhaust pipe 1 is arranged symmetrically with respect to the surface including the central axis of the exhaust pipe 1 so as to surround the opening 1a, and the exhaust pipe 1 is arranged in a direction orthogonal to the central axis (that is, in the radial direction). It consists of a plate that occludes at least 40% of the cross-sectional area.

具体的に、旋回流発生装置30は、上流側端部30aを頂部として屈曲されており、一対の下流側端部30b,30cに向けてV字形状に広がって形成されている。また、旋回流発生装置30において、上流側端部30aから下流側端部30b,30cに向けた左右一対の面31,32は、各々排気管1の内壁面と接触する内径側辺31a,32aが、排気管1の内壁に沿った湾曲部をなし、これに対向する外径側辺31b,31bがほぼ直線状をなしていると共に、これら外径側辺31b,31bと上流側端部30aとを結ぶ連通部31c,32cが排気管1の内壁に沿った湾曲部をなしている。 Specifically, the swirl flow generator 30 is bent with the upstream side end portion 30a as the top portion, and is formed so as to spread in a V shape toward the pair of downstream side end portions 30b and 30c. Further, in the swirl flow generator 30, the pair of left and right surfaces 31, 32 from the upstream end 30a to the downstream ends 30b, 30c are inner diameter side sides 31a, 32a, which are in contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, respectively. However, a curved portion is formed along the inner wall of the exhaust pipe 1, and the outer diameter side sides 31b and 31b facing the curved portion are formed substantially linearly, and these outer diameter side sides 31b and 31b and the upstream end portion 30a are formed. The communication portions 31c and 32c connecting the two form a curved portion along the inner wall of the exhaust pipe 1.

そして、旋回流発生装置30は、一対の面31,32が排気管1の内部に、その中心軸を含む面に関して対称となるように、それぞれ内径側辺31a,32aと、連通部31c,32cとを排気管1の内壁面と接触するように配置されることで、これら面31,32によって開口部1aの周囲を囲むと共に、排気管1の曲げ部分内における流路の内径側を閉塞する。 Then, the swirl flow generator 30 has the inner diameter side sides 31a and 32a and the communication portions 31c and 32c, respectively, so that the pair of surfaces 31 and 32 are symmetrical with respect to the surface including the central axis thereof inside the exhaust pipe 1. By arranging the and in contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, these surfaces 31 and 32 surround the perimeter of the opening 1a and close the inner diameter side of the flow path in the bent portion of the exhaust pipe 1. ..

かかる構成の旋回流発生装置30では、排気管1内を流れる排ガスが上流側端部30aを起点に左右に分かれて導かれ(図6(c),図7の矢印X,Y参照)、下流側端部30b,30c側へと流れていく過程で、内径側辺31a,32aと連通部31c,32cとが排気管1の内壁と接触して配置される面31,32によって排気管1内における流路が狭められている(排ガスの流れが規制されている)ため、内径側から外径側へと導かれる(図6(d)の矢印Z参照)。 In the swirling flow generator 30 having such a configuration, the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 1 is guided separately to the left and right starting from the upstream end portion 30a (see FIGS. 6 (c) and 7 arrows X and Y), and downstream. In the process of flowing toward the side end portions 30b and 30c, the inner diameter side sides 31a and 32a and the communicating portions 31c and 32c are arranged in contact with the inner wall of the exhaust pipe 1 in the exhaust pipe 1 by the surfaces 31 and 32. Since the flow path in the above is narrowed (the flow of exhaust gas is regulated), it is guided from the inner diameter side to the outer diameter side (see arrow Z in FIG. 6 (d)).

このように、上流側端部30aによってその両側へと分かれて流れた排ガスが、面31,32と排気管1の内壁とで囲まれた排ガスの流れを規制する領域Kを介して外径側へと導かれることで、旋回流発生装置30の上流側と下流側との圧力差による渦流が発生する。ここで、旋回流発生装置30が左右対称なV字形状であることから、排気管1の内壁に沿った互いに逆回りの双子状の旋回流(図15(a)に示すような下流側から上流側を見て左側の時計回りの旋回流Aと,右側の反時計回りの旋回流B)となる。 In this way, the exhaust gas that has flowed separately to both sides by the upstream end portion 30a passes through the outer diameter side through the region K that regulates the flow of the exhaust gas surrounded by the surfaces 31 and 32 and the inner wall of the exhaust pipe 1. By being guided to, a vortex flow is generated due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the swirl flow generator 30. Here, since the swirling flow generator 30 has a symmetrical V-shape, twin-shaped swirling flows that rotate in opposite directions along the inner wall of the exhaust pipe 1 (from the downstream side as shown in FIG. 15A). Looking at the upstream side, there is a clockwise swirling flow A on the left side and a counterclockwise swirling flow B on the right side).

そして、これら双子状の旋回流が、旋回を続けつつ下流側へと導かれることにより、下流側へ向けた広い範囲に亘って旋回を持続させることが可能となる。つまり、旋回流発生装置30では、排ガス浄化装置5において排気管1の開口部1aを介して噴霧される還元剤を拡散(攪拌)させる拡散性に優れた旋回流を発生させ、且つ、その持続性の向上を図ることが可能となっている。 Then, these twin-shaped swirling flows are guided to the downstream side while continuing to swirl, so that the swirling can be sustained over a wide range toward the downstream side. That is, in the swirl flow generator 30, the exhaust gas purification device 5 generates and sustains a swirl flow having excellent diffusivity for diffusing (stirring) the reducing agent sprayed through the opening 1a of the exhaust pipe 1. It is possible to improve the sex.

また、旋回流発生装置30は、上端側端部30aが屈曲されてなり、排気管1内の排ガスの流れに沿って配置されていると共に、一対の下流側端部30b,30cへと延在する面31,32の内径側に位置する各内径側辺31a,32aが排気管1の内壁面と接触するように構成されているので、排ガスの流れに対する抵抗をを抑えつつ、上流側端部30aによって左右に分かれた排ガスが、面31,32と排気管1の内壁とで囲まれた領域Kを介して双子状の旋回流となり、排気管1の内壁に沿ってスムーズに流れることとなる。よって、排ガス浄化装置5にて生じる抵抗が小さくなる。 Further, in the swirl flow generator 30, the upper end side end portion 30a is bent, is arranged along the flow of the exhaust gas in the exhaust pipe 1, and extends to the pair of downstream side end portions 30b, 30c. Since the inner diameter side sides 31a and 32a located on the inner diameter side of the surfaces 31 and 32 are configured to be in contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, the upstream end portion is suppressed while suppressing the resistance to the flow of exhaust gas. The exhaust gas divided into left and right by 30a becomes a twin-shaped swirling flow through the region K surrounded by the surfaces 31 and 32 and the inner wall of the exhaust pipe 1, and flows smoothly along the inner wall of the exhaust pipe 1. .. Therefore, the resistance generated by the exhaust gas purification device 5 becomes small.

なお、本実施形態において、旋回流発生装置30は、還元剤噴霧部(図14(a)参照)の上流側に設けられている場合について述べたが、本発明はこれに限ることはなく、旋回流発生装置30の配置位置としては、還元触媒2(図14(a)参照)よりも上流側であれば、還元剤噴霧部の下流側に設けられていてもよい。 In the present embodiment, the case where the swirling flow generator 30 is provided on the upstream side of the reducing agent spraying unit (see FIG. 14A) has been described, but the present invention is not limited to this. The swirl flow generator 30 may be arranged on the downstream side of the reducing agent spraying portion as long as it is on the upstream side of the reducing catalyst 2 (see FIG. 14A).

また、本実施形態では、旋回流発生装置30が排気管1の内部に、その中心軸に関して左右対称となるように配置される場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は排気管1の中心軸を含む面に関して対称に配置されるものであれば、上下や斜め等に対称であってもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the swirl flow generator 30 is arranged inside the exhaust pipe 1 so as to be symmetrical with respect to the central axis thereof has been described, but the present invention is not limited to this, and the point is exhaust. As long as it is arranged symmetrically with respect to the surface including the central axis of the tube 1, it may be symmetrical in the vertical direction, diagonally, or the like.

以上、説明したような旋回流発生装置30によれば、排気管1内を流れる排ガスが、旋回流発生装置30の上流側端部30aによってその両側(左右)に分かれて下流側へと導かれ、その下流側端部30b,30c側へと流れていく過程で、面31,32と排気管1の内壁とで囲まれた排ガスの流れを規制する領域Kを介して外径側へと導かれながら、排気管1の内壁に沿った互いに逆回りの双子状の渦流(旋回流)として下流側へと流れるため、図8(b)にその流速を示した流れ解析結果のように、排ガス浄化装置5において噴霧される還元剤を、排気管1内の広範囲に亘って拡散(攪拌)させる拡散性に優れた左右対称の旋回流を発生させることができる。 According to the swirling flow generator 30 as described above, the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 1 is divided into both sides (left and right) by the upstream end portion 30a of the swirling flow generator 30 and guided to the downstream side. In the process of flowing toward the downstream end portions 30b and 30c, the exhaust gas is guided to the outer diameter side through the region K that regulates the flow of exhaust gas surrounded by the surfaces 31 and 32 and the inner wall of the exhaust pipe 1. However, since it flows downstream as a twin-shaped vortex (swirl flow) that rotates in opposite directions along the inner wall of the exhaust pipe 1, the exhaust gas is exhaust gas as shown in the flow analysis result showing the flow velocity in FIG. 8 (b). It is possible to generate a symmetrical swirling flow having excellent diffusivity by diffusing (stirring) the reducing agent sprayed in the purification device 5 over a wide area in the exhaust pipe 1.

しかも、旋回流発生装置30を構成するプレートは、外縁に位置する内径側辺31a,32aが排気管1の内壁面と接触するように湾曲して構成されると共に、上端側端部30aが排気管1内の排ガスの流れに沿って配置されているので、排ガスの流れに対する抵抗を抑えることができ、双子状の旋回流を面31,32に沿ってスムーズに流し、排ガス浄化装置5にて生じる抵抗を低減させることができる。かくして、本実施形態の旋回流発生装置30によれば、低抵抗で且つ拡散性に優れた旋回流を発生させることができる。 Moreover, the plate constituting the swirl flow generator 30 is configured so that the inner diameter side sides 31a and 32a located at the outer edge are curved so as to come into contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, and the upper end side end portion 30a is exhausted. Since it is arranged along the flow of the exhaust gas in the pipe 1, resistance to the flow of the exhaust gas can be suppressed, and the twin swirling flow is smoothly flowed along the surfaces 31 and 32, and the exhaust gas purification device 5 is used. The generated resistance can be reduced. Thus, according to the swirling flow generator 30 of the present embodiment, it is possible to generate a swirling flow having low resistance and excellent diffusivity.

また、排ガス浄化装置5において噴霧される還元剤の拡散性、すなわち、旋回流となった排ガスに対する還元剤の拡散を促進させることができるため、還元触媒2(図14(a)参照)に対して還元剤をより均一な状態で供給することが可能となり、排ガス浄化性能を向上させることができる。 Further, since the diffusivity of the reducing agent sprayed in the exhaust gas purification device 5, that is, the diffusion of the reducing agent in the swirling exhaust gas can be promoted, the reducing agent 2 (see FIG. 14A) can be promoted. Therefore, the reducing agent can be supplied in a more uniform state, and the exhaust gas purification performance can be improved.

さらに、排ガスの流れを規制することで旋回流を発生させる構造を、V字形状のプレートによって構成することができるので、旋回流を発生させるための構成を簡素化することができる。 Further, since the structure for generating the swirling flow by regulating the flow of the exhaust gas can be configured by the V-shaped plate, the configuration for generating the swirling flow can be simplified.

<第四実施形態>
次に、本発明の第四実施形態について説明する。まず、排ガス浄化装置の全体構成について説明する。図9に示すように、排ガス浄化装置100は、エンジン(図示せず)からの排ガスを排出するための排気通路に組み込まれている。この排ガス浄化装置100は、酸化触媒101と、上流側ケーシング102と、上流側キャップ部材103と、上流側接続部材104と、連通管105と、下流側接続部材106と、下流側キャップ部材107と、還元触媒108と、下流側ケーシング109とを有している。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. First, the overall configuration of the exhaust gas purification device will be described. As shown in FIG. 9, the exhaust gas purification device 100 is incorporated in an exhaust passage for discharging exhaust gas from an engine (not shown). The exhaust gas purification device 100 includes an oxidation catalyst 101, an upstream casing 102, an upstream cap member 103, an upstream connecting member 104, a communication pipe 105, a downstream connecting member 106, and a downstream cap member 107. , A reduction catalyst 108 and a downstream casing 109.

酸化触媒101は、排ガスに含まれる窒素化合物を酸化するものであり、例えば、ガスの流れ方向に沿って無数のガス流路が形成された円柱状の担持基材と、このガス流路の表面にコーティングされたPt−Al23系触媒層とを有している。 The oxidation catalyst 101 oxidizes the nitrogen compound contained in the exhaust gas. For example, a columnar supported base material on which innumerable gas flow paths are formed along the gas flow direction and a surface of the gas flow path. It has a Pt-Al 2 O 3 system catalyst layer coated with.

上流側ケーシング102は、酸化触媒101を収容する筒状部材であり、本実施形態では排ガスの流れ方向に並べられた2つの酸化触媒101を収容する円形のステンレス管で構成されている。上流側ケーシング102における図中下側の端部は、エンジンからの排ガスが流入する流入部102a(上流側端部)である。この流入部102aは、エンジンからの排気管110と酸化触媒101を収容する本体部分102bとを接続する部分であり、酸化触媒101側に向けて次第に直径が拡大する漏斗形状に作製されている。一方、図中上側の端部は酸化触媒101を通った排ガスが排出される排出部102c(下流側端部)である。この排出部102cは、酸化触媒101の周囲を囲む円形状になっている。 The upstream casing 102 is a tubular member that houses the oxidation catalyst 101, and in this embodiment, it is composed of a circular stainless steel tube that houses two oxidation catalysts 101 arranged in the flow direction of the exhaust gas. The lower end of the upstream casing 102 in the drawing is an inflow portion 102a (upstream end) into which the exhaust gas from the engine flows. The inflow portion 102a is a portion that connects the exhaust pipe 110 from the engine and the main body portion 102b that houses the oxidation catalyst 101, and is formed in a funnel shape in which the diameter gradually increases toward the oxidation catalyst 101 side. On the other hand, the upper end portion in the figure is the discharge portion 102c (downstream side end portion) from which the exhaust gas that has passed through the oxidation catalyst 101 is discharged. The discharge portion 102c has a circular shape surrounding the oxidation catalyst 101.

上流側キャップ部材103および上流側接続部材104は、酸化触媒101で処理された排ガスを連通管105に導くための流路部材である。これらの部材103,104および、上流側キャップ部材103に取り付けられた旋回流発生装置としての圧力調整プレート111によって、排ガスを旋回流にして連通管105に導いている。また、上流側接続部材104には還元剤(例えば尿素水)を供給するための還元剤供給口112が設けられている。なお、上流側キャップ部材103、上流側接続部材104および、圧力調整プレート111の詳細については後述する。 The upstream side cap member 103 and the upstream side connecting member 104 are flow path members for guiding the exhaust gas treated by the oxidation catalyst 101 to the communication pipe 105. The exhaust gas is swirled and guided to the communication pipe 105 by the members 103 and 104 and the pressure adjusting plate 111 as a swirling flow generator attached to the upstream cap member 103. Further, the upstream side connecting member 104 is provided with a reducing agent supply port 112 for supplying a reducing agent (for example, urea water). The details of the upstream side cap member 103, the upstream side connecting member 104, and the pressure adjusting plate 111 will be described later.

連通管105は、酸化触媒101の排気下流側と還元触媒108の排気上流側の間に配設され、酸化触媒101で処理された排ガスを還元剤とともに還元触媒108側へ流すための流路部材である。本実施形態における連通管105は、上流側ケーシング102や下流側ケーシング109よりも細い直径のステンレス製円管で作製されている。この連通管105の軸線方向は、上流側ケーシング102を流れる排ガスの流れ方向に揃えられている。すなわち、この連通管105と、上流側キャップ部材103および上流側接続部材104とにより、酸化触媒101で処理された排ガスは、上流側ケーシング102の流入部102aに向けて折り返される。 The communication pipe 105 is arranged between the exhaust downstream side of the oxidation catalyst 101 and the exhaust upstream side of the reduction catalyst 108, and is a flow path member for flowing the exhaust gas treated by the oxidation catalyst 101 to the reduction catalyst 108 side together with the reducing agent. Is. The communication pipe 105 in the present embodiment is made of a stainless steel circular pipe having a diameter smaller than that of the upstream casing 102 and the downstream casing 109. The axial direction of the communication pipe 105 is aligned with the flow direction of the exhaust gas flowing through the upstream casing 102. That is, the exhaust gas treated by the oxidation catalyst 101 by the communication pipe 105, the upstream cap member 103, and the upstream connecting member 104 is folded back toward the inflow portion 102a of the upstream casing 102.

下流側接続部材106および下流側キャップ部材107は、連通管105を通過した還元剤と排ガス(酸化触媒2で処理された排ガス)の混合ガスを還元触媒108に導入するための部材である。 The downstream connecting member 106 and the downstream cap member 107 are members for introducing a mixed gas of the reducing agent and the exhaust gas (exhaust gas treated by the oxidation catalyst 2) that have passed through the communication pipe 105 into the reducing catalyst 108.

下流側接続部材106は、還元剤供給口112が設けられていない点で相違しているが、他の構成は上流側接続部材104と同じである。下流側キャップ部材107は、圧力調整プレート111が設けられていない点で相違しているが、他の構成は上流側キャップ部材103と同じである。このため、上流側キャップ部材103、および、上流側接続部材104の説明をもってこれらの部材の説明に代えることとする。 The downstream connecting member 106 is different from the upstream connecting member 104 in that the reducing agent supply port 112 is not provided, but the other configurations are the same as those of the upstream connecting member 104. The downstream side cap member 107 is different from the upstream side cap member 103 in that the pressure adjusting plate 111 is not provided, but the other configurations are the same as those of the upstream side cap member 103. Therefore, the description of the upstream side cap member 103 and the upstream side connecting member 104 will be substituted for the description of these members.

還元触媒108は、混合ガスに含まれる窒素酸化物を還元して浄化するものであり、例えば、ガスの流れ方向に沿って無数のガス流路が形成された円柱状の担持基材と、このガス流路の表面にコーティングされたCe−Ti−SO4−Zr系触媒層とを有している。 The reduction catalyst 108 purifies by reducing nitrogen oxides contained in the mixed gas. For example, a columnar supported base material on which innumerable gas flow paths are formed along the gas flow direction and the columnar supporting base material thereof. It has a Ce-Ti-SO 4- Zr-based catalyst layer coated on the surface of the gas flow path.

下流側ケーシング109は、還元触媒108を収容する筒状部材であり、本実施形態では排ガスの流れ方向に並べられた2つの還元触媒108を収容する円形のステンレス管で構成されている。そして、下流側ケーシング109における図中下側の端部は、混合ガスが導入される導入部109a(上流側端部)であり、下流側キャップ部材107が被せられる。また、下流側ケーシング109における図中上側の端部は、処理後の排気ガスを放出する放出部109b(下流側端部)である。この放出部109bは、下流側(還元触媒108から遠い側)に向けて次第に直径が縮小する漏斗形状に作製されている。 The downstream casing 109 is a tubular member that houses the reduction catalyst 108, and in the present embodiment, it is composed of a circular stainless steel tube that houses two reduction catalysts 108 arranged in the flow direction of the exhaust gas. The lower end of the downstream casing 109 in the drawing is an introduction portion 109a (upstream end) into which the mixed gas is introduced, and is covered with the downstream cap member 107. Further, the upper end portion in the drawing of the downstream side casing 109 is a discharge portion 109b (downstream side end portion) for discharging the treated exhaust gas. The discharge portion 109b is formed in a funnel shape in which the diameter gradually decreases toward the downstream side (the side far from the reduction catalyst 108).

次に、上流側キャップ部材103について説明する。上流側キャップ部材103は、上流側ケーシング102と上流側接続部材104との間に介在し、酸化触媒101で処理された排ガスの流れ方向をほぼ直角に曲げて上流側接続部材104へと流す。図10〜図12に示すように、この上流側キャップ部材103は、筒状部121と、天井部122と、開口筒部123とを有している。 Next, the upstream side cap member 103 will be described. The upstream cap member 103 is interposed between the upstream casing 102 and the upstream connecting member 104, bends the flow direction of the exhaust gas treated by the oxidation catalyst 101 at a substantially right angle, and flows the exhaust gas to the upstream connecting member 104. As shown in FIGS. 10 to 12, the upstream cap member 103 has a tubular portion 121, a ceiling portion 122, and an opening tubular portion 123.

筒状部121は、上流側ケーシング102の端部が嵌る部分であり、開放端の内径が上流側ケーシング102における排出部102cの外径に揃えられた短尺の円筒状部材で作製されている。天井部122は、筒状部121における開放端とは反対側の端部を塞ぐ円盤状部材であり、閉塞部に相当する。図11に示すように、この天井部122は、開口筒部123に近い側から遠くなるほど内部空間が浅くなるように斜めに取り付けられている。これにより、天井部122の内表面はスロープ形状に形成されている。そして、筒状部121と天井部122とによって底の浅いキャップ形状の部材が構成される。 The tubular portion 121 is a portion where the end portion of the upstream casing 102 fits, and is made of a short cylindrical member whose inner diameter of the open end is aligned with the outer diameter of the discharge portion 102c of the upstream casing 102. The ceiling portion 122 is a disk-shaped member that closes the end portion of the tubular portion 121 opposite to the open end, and corresponds to the closed portion. As shown in FIG. 11, the ceiling portion 122 is obliquely attached so that the internal space becomes shallower as the distance from the side closer to the opening cylinder portion 123 increases. As a result, the inner surface of the ceiling portion 122 is formed in a slope shape. Then, the tubular portion 121 and the ceiling portion 122 form a cap-shaped member having a shallow bottom.

開口筒部123は、筒状部121や天井部122と一体に設けられる部分であり、上流側接続部材104と接続されて排ガスを案内する。この開口筒部123は、端部の開口123aが、上流側ケーシング102の軸線方向(酸化触媒101を流れる排ガスの方向)と交差する側方に向くように設けられている。図10に示すように、この開口123aは、上流側ケーシング102(図9,11参照)の軸線方向に扁平な形状とされる。具体的には、長方形の短辺を外側に凸の半円(湾曲)形状に置き換えた長円形状とされる。 The opening tubular portion 123 is a portion provided integrally with the tubular portion 121 and the ceiling portion 122, and is connected to the upstream connecting member 104 to guide the exhaust gas. The opening cylinder portion 123 is provided so that the opening 123a at the end faces the side where the opening 123a at the end intersects the axial direction of the upstream casing 102 (the direction of the exhaust gas flowing through the oxidation catalyst 101). As shown in FIG. 10, the opening 123a has a flat shape in the axial direction of the upstream casing 102 (see FIGS. 9 and 11). Specifically, it is an oval shape in which the short side of the rectangle is replaced with a semicircular (curved) shape that is convex outward.

次に、本発明に係る第四実施形態の旋回流発生装置である圧力調整プレート111について説明する。図9〜図12に示すように、上流側キャップ部材103の内側空間には、旋回流発生装置としての圧力調整プレート111が取り付けられている。この圧力調整プレート111は、開口123aの手前に配設されており、内側空間に圧力差を生じさせるための板状部材である。本実施形態の場合、圧力調整プレート111は、ステンレス製の板材を用いて形成されている。 Next, the pressure adjusting plate 111, which is the swirling flow generator according to the fourth embodiment of the present invention, will be described. As shown in FIGS. 9 to 12, a pressure adjusting plate 111 as a swirling flow generator is attached to the inner space of the upstream cap member 103. The pressure adjusting plate 111 is arranged in front of the opening 123a and is a plate-shaped member for creating a pressure difference in the inner space. In the case of the present embodiment, the pressure adjusting plate 111 is formed by using a plate material made of stainless steel.

図13に示すように、圧力調整プレート111は、それぞれ一対の屈曲部分111aと、短尺部分111bと、長尺部分111cとを有しており、中央部111dを中心とした左右対称の略W字状に屈曲されてなる(図12参照)。下縁部分111eは、上流側キャップ部材103の装着状態において、酸化触媒101の端面に対向するので(図11参照)、直線状に形成されている。また、上縁部分111fは、天井部122や開口筒部123の内面に当接することに伴い(図11参照)、屈曲部分111aを頂部とした山形状に湾曲して形成されている(図10参照)。具体的に、屈曲部分111aについては短尺部分111bや長尺部分111cよりも高さが高くなっており、短尺部分111bおよび長尺部分111cについては、天井部122のスロープ形状にあわせ、屈曲部分111aから離れるほどに高さが低くなっている。 As shown in FIG. 13, the pressure adjusting plate 111 has a pair of bent portions 111a, a short portion 111b, and a long portion 111c, respectively, and has a symmetrical substantially W shape centered on the central portion 111d. It is bent into a shape (see FIG. 12). Since the lower edge portion 111e faces the end surface of the oxidation catalyst 101 in the mounted state of the upstream cap member 103 (see FIG. 11), the lower edge portion 111e is formed in a straight line. Further, the upper edge portion 111f is formed to be curved in a mountain shape with the bent portion 111a as the top as the upper edge portion 111f abuts on the inner surface of the ceiling portion 122 or the opening cylinder portion 123 (see FIG. 11). reference). Specifically, the bent portion 111a has a higher height than the short portion 111b and the long portion 111c, and the short portion 111b and the long portion 111c have the bent portion 111a according to the slope shape of the ceiling portion 122. The farther away it is, the lower the height.

このような形状を有する圧力調整プレート111は、図12に示すように、長円開口123aの長手方向端部から中心側に向かう程に、この長円開口123aからの距離が遠くなるように配設されている。この圧力調整プレート111によって、上流側キャップ部材103の内部空間が、長円開口123aに近い側の第1部分103Aと、長円開口123aから遠い側の第2部分103Bとに区画されている。 As shown in FIG. 12, the pressure adjusting plate 111 having such a shape is arranged so that the distance from the oval opening 123a increases from the longitudinal end portion of the oval opening 123a toward the center side. It is installed. The pressure adjusting plate 111 divides the internal space of the upstream cap member 103 into a first portion 103A on the side close to the oval opening 123a and a second portion 103B on the side far from the oval opening 123a.

このように、圧力調整プレート111が介在することで、第1部分103Aにおける排ガスの圧力が、第2部分103Bにおける排ガスの圧力よりも低くなるように、圧力差が付与される。また、第2部分103Bの排ガスの一部については、上流側ケーシング102の軸線方向における高さの高い屈曲部分111aから長尺部分111cを通り、これら長尺部分111c同士の頂部であり、その高さの低い中央部111dを回り込む経路で第1部分103Aへと流入される。 By interposing the pressure adjusting plate 111 in this way, a pressure difference is applied so that the pressure of the exhaust gas in the first portion 103A becomes lower than the pressure of the exhaust gas in the second portion 103B. Further, a part of the exhaust gas of the second portion 103B passes through the long portion 111c from the bent portion 111a having a high height in the axial direction of the upstream casing 102, and is the top of the long portions 111c, and the height thereof. It flows into the first portion 103A by a path that goes around the low central portion 111d.

そして、第1部分103Aと第2部分103Bに圧力差を与えることで、上流側接続部材104に流入する排ガスを旋回流にすることができる。また、第2部分103Bから第1部分103Aへ流れる排ガスの経路を規制することで、排ガスを効率よく旋回流にすることができる。なお、これらの点については後述する。 Then, by applying a pressure difference between the first portion 103A and the second portion 103B, the exhaust gas flowing into the upstream connecting member 104 can be made into a swirling flow. Further, by regulating the route of the exhaust gas flowing from the second portion 103B to the first portion 103A, the exhaust gas can be efficiently swirled. These points will be described later.

次に、上流側接続部材104について説明する。図9に示すように、上流側接続部材104は、上流側キャップ部材103の長円開口123aと連通管105の上流側端部とを接続する部材である。このため、上流側接続部材104における上流側キャップ部材103との接続部分(キャップ接続部分131)は、長円状の扁平流路を内部に有する長円筒状に形成されている。一方、上流側接続部材104における連通管105との接続部分(管接続部分132)は、連通管105と同様に円筒状に形成されている。 Next, the upstream side connecting member 104 will be described. As shown in FIG. 9, the upstream side connecting member 104 is a member that connects the oval opening 123a of the upstream side cap member 103 and the upstream side end portion of the communication pipe 105. Therefore, the connection portion (cap connection portion 131) of the upstream side connection member 104 with the upstream side cap member 103 is formed in an elongated cylindrical shape having an oval flat flow path inside. On the other hand, the connecting portion (pipe connecting portion 132) of the upstream connecting member 104 with the communicating pipe 105 is formed in a cylindrical shape like the communicating pipe 105.

キャップ接続部分131と管接続部分132との間には、排ガスの流路を連通管105の上流端に向けて曲げるための屈曲部分133が設けられている。この屈曲部分133の内部には、連通管105に近付く程に流路幅が狭められた狭窄流路が形成されている。この狭窄流路の断面形状は、上流側から下流側に向かうにつれて長円形状から円形状に変化する。この場合、狭窄流路の下流側端部はテーパー面になるため、狭窄流路を流れる排ガスは、このテーパー面に沿って流れることで旋回流が生じ易くなる。 A bent portion 133 for bending the flow path of the exhaust gas toward the upstream end of the communication pipe 105 is provided between the cap connecting portion 131 and the pipe connecting portion 132. Inside the bent portion 133, a narrowed flow path whose flow path width is narrowed so as to approach the communication pipe 105 is formed. The cross-sectional shape of this narrowed flow path changes from an oval shape to a circular shape from the upstream side to the downstream side. In this case, since the downstream end of the narrowed flow path has a tapered surface, the exhaust gas flowing through the narrowed flow path tends to generate a swirling flow by flowing along the tapered surface.

また、図9および図11に示すように、屈曲部分133には還元剤供給口112が設けられている。この還元剤供給口112は、酸化触媒101で処理された後の排ガスへ還元剤を供給するためのものであり、連通管105の排気上流端を臨む位置に設けられている。例えば、図11に仮想線で示す供給ノズル134を還元剤供給口112に挿入し、上流側接続部材104を流れる排ガスに対し、この供給ノズル134を通じて還元剤を供給する。供給された還元剤は、排ガスと混ざりつつ連通管105を流れる。 Further, as shown in FIGS. 9 and 11, a reducing agent supply port 112 is provided in the bent portion 133. The reducing agent supply port 112 is for supplying the reducing agent to the exhaust gas after being treated with the oxidation catalyst 101, and is provided at a position facing the exhaust upstream end of the communication pipe 105. For example, the supply nozzle 134 shown by the virtual line in FIG. 11 is inserted into the reducing agent supply port 112, and the reducing agent is supplied to the exhaust gas flowing through the upstream connecting member 104 through the supply nozzle 134. The supplied reducing agent flows through the communication pipe 105 while being mixed with the exhaust gas.

以上の構成を有する排ガス浄化装置100では、エンジンからの排ガスが流入部102aから流入する。そして、排ガスに含まれる一酸化窒素が酸化触媒101によって酸化されて二酸化窒素になる。酸化触媒101で処理された排ガスは、上流側キャップ部材103および上流側接続部材104を通って連通管105に導入される。その際、排ガスは旋回流となり、上流側接続部材104の還元剤供給口112を通じて供給された還元剤と混合される。連通管105を通過した混合ガスは、下流側接続部材106および下流側キャップ部材107を通じて還元触媒108に導入される。還元触媒108は、混合ガスに含まれる二酸化窒素を窒素に還元する。還元触媒108で処理された混合ガスは、放出部109bを通じて大気に放出される。 In the exhaust gas purification device 100 having the above configuration, the exhaust gas from the engine flows in from the inflow portion 102a. Then, nitric oxide contained in the exhaust gas is oxidized by the oxidation catalyst 101 to become nitrogen dioxide. The exhaust gas treated by the oxidation catalyst 101 is introduced into the communication pipe 105 through the upstream cap member 103 and the upstream connecting member 104. At that time, the exhaust gas becomes a swirling flow and is mixed with the reducing agent supplied through the reducing agent supply port 112 of the upstream connecting member 104. The mixed gas that has passed through the communication pipe 105 is introduced into the reduction catalyst 108 through the downstream connecting member 106 and the downstream cap member 107. The reduction catalyst 108 reduces nitrogen dioxide contained in the mixed gas to nitrogen. The mixed gas treated with the reduction catalyst 108 is released into the atmosphere through the release unit 109b.

そして、この排ガス浄化装置100では、上流側キャップ部材103の内部空間に圧力調整プレート111を配設しているので、排ガスを旋回流にして連通管105に導入させることができる。また、上流側接続部材104の内部空間を、連通管105に近付く程に流路幅を狭くするように構成しているので、この点でも排気ガスを旋回させ易くできる。以下、これらの点について説明する。 In the exhaust gas purification device 100, since the pressure adjusting plate 111 is arranged in the internal space of the upstream cap member 103, the exhaust gas can be swirled and introduced into the communication pipe 105. Further, since the internal space of the upstream side connecting member 104 is configured to narrow the flow path width as it approaches the communication pipe 105, the exhaust gas can be easily swirled in this respect as well. These points will be described below.

酸化触媒101を通過した排ガスは、上流側キャップ部材103の内部空間を長円開口123aに向けて流れる。また、排ガスは、圧力調整プレート111によって流れ方向を規制され、長円開口123aに対して斜め方向から多くの量が流入する。このとき、排ガスが通る流路の断面積が次第に狭くなっていくことから、酸化触媒101から長円開口123aまでの第1範囲と、上流側接続部材104に対応する第2範囲と、連通管105に対応する第3範囲に分けた場合、第1範囲の流速が最も遅く、第2範囲で加速され、第3範囲でさらに加速される。 The exhaust gas that has passed through the oxidation catalyst 101 flows through the internal space of the upstream cap member 103 toward the oval opening 123a. Further, the flow direction of the exhaust gas is regulated by the pressure adjusting plate 111, and a large amount of the exhaust gas flows into the oval opening 123a from an oblique direction. At this time, since the cross-sectional area of the flow path through which the exhaust gas passes gradually becomes narrower, the first range from the oxidation catalyst 101 to the oval opening 123a, the second range corresponding to the upstream connecting member 104, and the communication pipe. When divided into the third range corresponding to 105, the flow velocity in the first range is the slowest, accelerated in the second range, and further accelerated in the third range.

また、圧力調整プレート111を境に、長円開口側の第1部分103Aと反対側の第2部分103Bとで大きな圧力差が生じる。このような大きな圧力差が圧力調整プレート111の近傍で生じると、流速が高められた排ガスが、圧力調整プレート111に沿って回り込むように流れる。そして、圧力調整プレート111における長円開口側の表面に排ガスが流れ込んでくると、この排ガスは、圧力調整プレート111や開口筒部123の内表面等に沿って多く流れる。その結果、排ガスは旋回流となって、上流側接続部材104の狭窄流路および連通管105の内部を流れる。その際、排ガスは、狭窄流路にてテーパー面に沿って流れるため、旋回流をさらに強めることができる。 Further, with the pressure adjusting plate 111 as a boundary, a large pressure difference occurs between the first portion 103A on the oval opening side and the second portion 103B on the opposite side. When such a large pressure difference occurs in the vicinity of the pressure adjusting plate 111, the exhaust gas having an increased flow velocity flows around along the pressure adjusting plate 111. Then, when the exhaust gas flows into the surface of the pressure adjusting plate 111 on the oval opening side, a large amount of the exhaust gas flows along the inner surface of the pressure adjusting plate 111 and the opening cylinder portion 123. As a result, the exhaust gas becomes a swirling flow and flows inside the narrowed flow path of the upstream connecting member 104 and the communication pipe 105. At that time, since the exhaust gas flows along the tapered surface in the narrowed flow path, the swirling flow can be further strengthened.

このように、本実施形態の旋回流発生装置である圧力調整プレート111では、排ガス浄化装置100において、連通管105を流れる排ガスに旋回流を発生させることができるので、還元剤供給口112を通じて供給された還元剤を、排ガスに対して拡散させた状態(より均質に近い状態)で混合することができる。その結果、還元触媒108で二酸化窒素を窒素に還元する際の反応性を高めることができ、排ガスの浄化性能を高めることができる。 As described above, in the pressure adjusting plate 111 which is the swirling flow generator of the present embodiment, the exhaust gas purifying device 100 can generate the swirling flow in the exhaust gas flowing through the communication pipe 105, so that the exhaust gas is supplied through the reducing agent supply port 112. The resulting reducing agent can be mixed in a state of being diffused with respect to the exhaust gas (a state closer to homogeneity). As a result, the reactivity when reducing nitrogen dioxide to nitrogen with the reduction catalyst 108 can be enhanced, and the exhaust gas purification performance can be enhanced.

以上説明したように、本実施形態の旋回流発生装置である圧力調整プレート111によれば、排ガス浄化装置100において、上流側キャップ部材103の内側空間における開口123aの手前に配置されることで、開口側の空間と反対側の空間との間に圧力差を生じさせるので、この圧力差を利用して開口付近における排気ガスに旋回流を生じさせることができる。すなわち、旋回流を発生させるための構成を簡素化することができる。 As described above, according to the pressure adjusting plate 111, which is the swirling flow generator of the present embodiment, the exhaust gas purifying device 100 is arranged in front of the opening 123a in the inner space of the upstream cap member 103. Since a pressure difference is generated between the space on the opening side and the space on the opposite side, this pressure difference can be used to generate a swirling flow in the exhaust gas in the vicinity of the opening. That is, the configuration for generating a swirling flow can be simplified.

また、この圧力調整プレート111では、排ガス浄化装置100において扁平な長円開口123aの長手方向一端側から他端側へ向かう程に、長円開口123aからの距離が遠くなるように配設されているので、長円開口123aに向かう排気ガスの流れ方向を、圧力調整プレート111によって規制することができる。その結果、旋回流を生じさせ易くすることができる。 Further, the pressure adjusting plate 111 is arranged so that the distance from the oval opening 123a increases from one end side to the other end side in the longitudinal direction of the flat oval opening 123a in the exhaust gas purification device 100. Therefore, the flow direction of the exhaust gas toward the oval opening 123a can be regulated by the pressure adjusting plate 111. As a result, it is possible to easily generate a swirling flow.

加えて、開口筒部123と連通管105との間に、狭窄流路を形成する上流側接続部材104を設けているので、狭窄流路を通ることによっても旋回流を発生させ易くすることができる。 In addition, since the upstream connecting member 104 that forms the constricted flow path is provided between the opening tube portion 123 and the communication pipe 105, it is possible to easily generate a swirling flow by passing through the constricted flow path. it can.

さらに、還元剤供給口112は、連通管105の排気上流端を臨む位置に設けられているので、旋回流となった排気ガスに対して還元剤を供給することができる。 Further, since the reducing agent supply port 112 is provided at a position facing the exhaust upstream end of the communication pipe 105, the reducing agent can be supplied to the exhaust gas that has become a swirling flow.

以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。例えば、次のように構成してもよい。 The above description of the embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit of the present invention, and the present invention includes its equivalents. For example, it may be configured as follows.

圧力調整プレート111に関し、前述の実施形態では、屈曲部分111aが長円開口123aの近傍位置に配置されていたが、この形状に限定されるものではない。例えば、屈曲部分111aを前述の実施形態よりも長円開口123aから遠い側に配置してもよい。要するに、圧力調整プレート111に関しては、上流側キャップ部材103の内側空間に圧力差を生じさせる板状部材であればよい。 Regarding the pressure adjusting plate 111, in the above-described embodiment, the bent portion 111a is arranged in the vicinity of the oval opening 123a, but the shape is not limited to this. For example, the bent portion 111a may be arranged on the side farther from the oval opening 123a than in the above-described embodiment. In short, the pressure adjusting plate 111 may be a plate-shaped member that causes a pressure difference in the inner space of the upstream cap member 103.

また、上流側キャップ部材103が有する開口筒部123に関し、前述の実施形態における開口筒部123は、扁平な長円開口123aを区画するものであったが、矩形開口や六角形開口としてもよい。要するに扁平な開口であればよい。 Further, regarding the opening cylinder portion 123 included in the upstream cap member 103, the opening cylinder portion 123 in the above-described embodiment is for partitioning the flat elliptical opening 123a, but may be a rectangular opening or a hexagonal opening. .. In short, it may be a flat opening.

さらに、還元剤に関し、前述の実施形態では、還元剤として尿素水溶液が用いられていたが、これに限定されることはない。例えば、アンモニア水溶液であってもよい。し、炭化水素を主成分とする軽油を用いてもよい。 Further, regarding the reducing agent, in the above-mentioned embodiment, the urea aqueous solution is used as the reducing agent, but the reducing agent is not limited thereto. For example, it may be an aqueous ammonia solution. However, light oil containing hydrocarbon as a main component may be used.

1,11…排気管
2,108…還元触媒
3,134…還元剤噴霧ノズル
5,100…排ガス浄化装置
10,20,30…旋回流発生装置
10a,20a,30a…上流側端部
10b,10c,20b,20c,30b,30c…下流側端部
10d,10e…上辺
21,22,31,32…面
21a,22a,31b,32b…外径側辺
21b,21b,31a,32a…内径側辺
31c,32c…連通部
K…領域
101…酸化触媒
102…上流側ケーシング
102a…流入部
102b…本体部分
102c…排出部
103…上流側キャップ部材
103A…第1部分
103B…第2部分
104…上流側接続部材
105…連通管
106…下流側接続部材
107…下流側キャップ部材
108…還元触媒
109…下流側ケーシング
109a…導入部
109b…放出部
111…圧力調整プレート(旋回流発生装置)
111a…屈曲部分
111b…短尺部分
111c…長尺部分
111d…中央部
111e…下縁部分
111f…上縁部分
112…還元剤供給口
121…筒状部
122…天井部(閉塞部)
123…開口筒部
123a…長円開口(端部開口)
131…上流側接続部材のキャップ接続部分
132…上流側接続部材の管接続部分
133…上流側接続部材の屈曲部分
134…供給ノズル
1,11 ... Exhaust pipe 2,108 ... Reducing catalyst 3,134 ... Reducing agent spray nozzle 5,100 ... Exhaust gas purification device 10, 20, 30 ... Swirling flow generator 10a, 20a, 30a ... Upstream end 10b, 10c , 20b, 20c, 30b, 30c ... Downstream end 10d, 10e ... Upper side 21,22,31,32 ... Surface 21a, 22a, 31b, 32b ... Outer diameter side 21b, 21b, 31a, 32a ... Inner diameter side 31c, 32c ... Communication part K ... Region 101 ... Oxidation catalyst 102 ... Upstream side casing 102a ... Inflow part 102b ... Main body part 102c ... Exhaust part 103 ... Upstream side cap member 103A ... First part 103B ... Second part 104 ... Upstream side Connecting member 105 ... Communication pipe 106 ... Downstream connecting member 107 ... Downstream cap member 108 ... Reducing catalyst 109 ... Downstream casing 109a ... Introducing part 109b ... Discharging part 111 ... Pressure adjusting plate (swirl flow generator)
111a ... Bending part 111b ... Short part 111c ... Long part 111d ... Central part 111e ... Lower edge part 111f ... Upper edge part 112 ... Reducing agent supply port 121 ... Cylindrical part 122 ... Ceiling part (closed part)
123 ... Opening cylinder 123a ... Oval opening (end opening)
131 ... Cap connection part of upstream connection member 132 ... Pipe connection part of upstream connection member 133 ... Bending part of upstream connection member 134 ... Supply nozzle

Claims (6)

排ガスが流れる排気管と、前記排気管内に設けられ前記排ガスに含まれる窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、前記還元触媒の上流側を流れる前記排ガスに還元剤を噴射供給する還元剤供給手段と、を備える排ガス浄化装置において、前記排気管内における前記還元触媒より上流側に配置され、前記排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生装置であって、
前記排気管内に、前記排気管の中心軸を含む面に関して対称に配置され、前記中心軸に対して直交する方向における前記排気管の断面積の少なくとも40%を閉塞するプレートからなり
前記プレートは、上流側端部が屈曲されてなり、一対の下流側端部に向けて広がったV字形状をなし、
前記プレートは、前記上流側端部から前記下流側端部に向けた左右一対の面の各々少なくとも上下いずれか一方の辺が、前記排気管の内壁に沿って湾曲してなる
ことを特徴とする旋回流発生装置。
An exhaust pipe through which exhaust gas flows, a reduction catalyst provided in the exhaust pipe for reducing and purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a reducing agent supply means for injecting and supplying a reducing agent to the exhaust gas flowing upstream of the reduction catalyst. An exhaust gas purifying device including, which is a swirling flow generator that is arranged upstream of the reduction catalyst in the exhaust pipe and generates a swirling flow in the exhaust gas.
It comprises a plate that is symmetrically arranged in the exhaust pipe with respect to a surface including the central axis of the exhaust pipe and closes at least 40% of the cross-sectional area of the exhaust pipe in a direction orthogonal to the central axis .
The plate has a V-shape with its upstream end bent and widened toward a pair of downstream ends.
The plate is characterized in that at least one of the upper and lower sides of each of the pair of left and right surfaces from the upstream end to the downstream end is curved along the inner wall of the exhaust pipe. Swirling flow generator.
前記プレートは、前記排気管が曲げられた部位における当該排気管内の外径側または内径側の内壁面に沿って配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の旋回流発生装置。
The swirling flow generator according to claim 1, wherein the plate is arranged along an inner wall surface on the outer diameter side or the inner diameter side in the exhaust pipe at a portion where the exhaust pipe is bent.
排ガスが流れる排気管と、前記排気管内に設けられ前記排ガスに含まれる窒素酸化物を還元浄化する還元触媒と、前記還元触媒の上流側を流れる前記排ガスに還元剤を噴射供給する還元剤供給手段と、を備える排ガス浄化装置において、前記排気管内における前記還元触媒より上流側に配置され、前記排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生装置であって、
前記排気管内に、前記排気管の中心軸を含む面に関して対称に配置され、前記中心軸に対して直交する方向における前記排気管の断面積の少なくとも40%を閉塞するプレートからなり
前記プレートは、前記排気管が曲げられた部位における当該排気管内の外径側または内径側の内壁面に沿って配置される
ことを特徴とする旋回流発生装置。
An exhaust pipe through which exhaust gas flows, a reduction catalyst provided in the exhaust pipe for reducing and purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and a reducing agent supply means for injecting and supplying a reducing agent to the exhaust gas flowing upstream of the reduction catalyst. An exhaust gas purification device including, which is a swirl flow generator that is arranged upstream of the reduction catalyst in the exhaust pipe and generates a swirl flow in the exhaust gas.
It comprises a plate that is symmetrically arranged in the exhaust pipe with respect to a surface including the central axis of the exhaust pipe and closes at least 40% of the cross-sectional area of the exhaust pipe in a direction orthogonal to the central axis .
A swirling flow generator characterized in that the plate is arranged along an inner wall surface on the outer diameter side or the inner diameter side in the exhaust pipe at a portion where the exhaust pipe is bent.
前記プレートは、上流側端部が屈曲されてなり、一対の下流側端部に向けて広がったV字形状をなしていることを特徴とする請求項に記載の旋回流発生装置。 The swirling flow generator according to claim 3 , wherein the plate has a V-shape in which the upstream end is bent and spreads toward a pair of downstream ends. 前記排ガス浄化装置は、
一端部が前記排気管の上流側に嵌る筒状部と、
前記筒状部の他端部を塞ぐ閉塞部を有するキャップ形状をなし、前記排ガスを前記排気管の下流側に配置された前記還元触媒へ流すための開口を側方に向けて開設したキャップ部材と、を更に備え、
前記プレートは、前記キャップ部材の内側空間における前記開口の手前に配設される
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の旋回流発生装置。
The exhaust gas purification device is
A tubular part whose one end fits on the upstream side of the exhaust pipe,
A cap member having a cap shape having a closed portion that closes the other end of the tubular portion, and having an opening for flowing the exhaust gas to the reduction catalyst arranged on the downstream side of the exhaust pipe toward the side. And, with more
The swirling flow generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the plate is arranged in front of the opening in the inner space of the cap member.
前記開口は、前記排ガスの流れ方向に扁平な形状であり、
前記プレートは、上流側端部が屈曲されてなり、前記開口の長手方向両端側に向かって広がった一対の下流側端部が配置される
ことを特徴とする請求項5に記載の旋回流発生装置
The opening has a flat shape in the flow direction of the exhaust gas.
The swirling flow generation according to claim 5, wherein the upstream end of the plate is bent and a pair of downstream ends extending toward both ends in the longitudinal direction of the opening are arranged. Equipment .
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