WO2010032604A1 - 内燃機関用の排ガス浄化装置、及び旋回流発生装置 - Google Patents

内燃機関用の排ガス浄化装置、及び旋回流発生装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purifying device and a swirling flow generating device for an internal combustion engine.
  • An exhaust gas purification device for an internal combustion engine is a device for purifying exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
  • an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, a reduction catalyst provided in the exhaust pipe for reducing and purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and an upstream side of the reduction catalyst are provided.
  • a reductant supply unit that injects a reductant into flowing exhaust gas and a swirl flow generation unit that is provided upstream of the reduction catalyst in the exhaust pipe and generates a swirl flow in the exhaust gas are known ( For example, see JP-A-2006-29233).
  • FIG. 8 is a view showing an example of such an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the prior art, in which (a) is a schematic view and (b) is an enlarged perspective view of a main part V shown in (a). It is.
  • the exhaust gas purification apparatus 10 for an internal combustion engine injects and supplies a reducing agent (such as urea water) to the exhaust pipe 1, the reduction catalyst 2, and the exhaust gas flowing upstream of the reduction catalyst 2.
  • a reducing agent such as urea water
  • the reducing agent injection nozzle 3 and the upstream side of the reduction catalyst 2 in the exhaust pipe 1 specifically, the place where the reducing agent is sprayed on the exhaust gas by the reducing agent injection nozzle 3 (“reducing agent spraying portion” in the figure)
  • swirl flow generation means 4 for generating a swirl flow in the exhaust gas.
  • the swirl flow generating means 4 includes a support column 41 and a blade 42, and causes turbulent flow or swirl flow in the exhaust gas to promote diffusion of the reducing agent into the exhaust gas. It is a fin structure.
  • the swirl flow generating means 4 generates turbulent flow or swirl flow in the exhaust gas, and promotes diffusion of the reducing agent into the exhaust gas.
  • 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 more.
  • the swirl force of the swirl flow generating means 4 can be improved, the reducing agent can be supplied in a more uniform state to the reduction catalyst, and the exhaust gas purification performance is improved. Therefore, it is desirable to improve the turning force of the turning flow generating means 4.
  • the swirling flow generating means 4 when the exhaust gas passes through the swirling flow generating means 4, a large resistance is generated by the swirling flow generating means 4, so that the swirling flow generating means 4 is required to have a certain strength.
  • the resistance generated by the swirling flow generating means 4 can be reduced, the strength required for the swirling flow generating means 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 swirl flow generating means 4.
  • the resistance generated in the swirling flow generating means 4 tends to increase. Conversely, the resistance generated by the swirling flow generating means 4 is reduced. If it does so, it exists in the tendency for the turning force of the said turning flow generation means 4 to fall. Therefore, in the prior art, the resistance generated by the swirling flow generating means 4 cannot be reduced while improving the swirling force of the swirling flow generating means 4.
  • the present invention provides an exhaust gas purification device for an internal combustion engine having an excellent swirl force and having a swirl flow generating means having a small resistance, and a swirl flow generator having an excellent swirl force and a small resistance. It is also intended to provide.
  • the present invention provides an exhaust pipe through which exhaust gas discharged from an internal combustion engine flows, a reduction catalyst provided in the exhaust pipe for reducing and purifying nitrogen oxides contained in the exhaust gas, and the reduction catalyst
  • a reducing agent supply means for injecting and supplying a reducing agent to the exhaust gas flowing upstream, and a swirl flow generating means provided on the upstream side of the reduction catalyst in the exhaust pipe to generate a swirl flow in the exhaust gas.
  • the swirl flow generating means has two blades obtained by dividing a substantially elliptical plate into two in the major axis direction, and these two blades are A state in which the minor axis of the plate is rotated and intersected with each other as a central axis (the angle represented by 90 ⁇ ⁇ 1/2 is referred to as a fin angle when the intersecting angle of the two blades in this state is ⁇ ).
  • the direction is arranged in parallel with the flow direction of the exhaust gas.
  • the present invention is a swirling flow generator provided in an exhaust pipe, and has two blades obtained by dividing a substantially elliptical plate into two in the major axis direction, and these two blades are The plates are integrated in a state of rotating and intersecting with each other about the minor axis of the plate, and the major axis direction is provided in parallel with the flow direction of the exhaust gas.
  • At least one of the blades is preferably configured such that an arc portion of an outer edge thereof is in contact with an inner wall surface of the exhaust pipe. More preferably, the arc portion of the outer edge is configured to come into contact with the inner wall surface of the exhaust pipe.
  • At least one of the blades is preferably cut at both ends in the major axis direction in a direction parallel to the minor axis. It is even more desirable that both ends in the major axis direction are cut in a direction parallel to the minor axis.
  • both sides in the major axis direction are integrated by connecting portions, and of these connecting portions, the connecting portion disposed on the upstream side in the exhaust pipe is the two sheets. It is desirable that the upstream end portions of the blades be connected to each other.
  • FIG. 2 is a view of swirling flow generating means viewed from each direction (A to D) of FIG. 5 is a chart comparing the magnitudes of swirl force and resistance of each fin specification (A to C) for swirl flow generation means of the present invention and swirl flow generation means of the prior art.
  • FIG. 9 It is a figure which shows an example of the exhaust gas purification apparatus for internal combustion engines which concerns on a prior art.
  • (A) And (b) is a figure which shows a mode when the swirl
  • (A)-(c) is a figure which shows a mode when the swirl
  • (A) And (b) is a figure which shows a mode when the swirl
  • (A)-(c) is a figure which shows a mode when the swirl
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between a fin angle and turning force. It is a figure which shows the relationship between a fin angle and a pressure loss.
  • FIG. 1 is a diagram showing a main part of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a view of the swirling flow generating means 40 from each direction (A to D) of FIG. 1, and FIGS. 2A to 2D are respectively the swirling flow generating from A to D of FIG. This corresponds to the view of the means 40. 1 and 2, the same portions as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.
  • an exhaust gas purification device 100 for an internal combustion engine includes a swirl flow generating means 40 in an exhaust pipe 1.
  • the swirl flow generating means 40 has two blades 410 and 420 obtained by dividing a substantially elliptical plate into two in the major axis direction, and these two blades 410 and 420.
  • Each of the blades 410 and 420 is configured such that the arc portions 410 a and 420 a at the outer edges thereof are in contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1.
  • the swirl flow generating means 40 is provided on the upstream side of the reducing agent spraying section (see FIG. 8).
  • the present invention is not limited to the embodiment as shown in FIG. 1, and the swirling flow generating means 40 is provided on the downstream side of the reducing agent spraying section as long as it is upstream of the reduction catalyst 2. It may be done.
  • FIG. 3 shows the fin specifications of the swirling flow generating means of the present invention (see “Invention” in the figure) and the swirling flow generating means of the prior art (see “Conventional Structures 1 and 2” in the figure). It is a chart comparing the magnitudes of turning force and resistance of a to c).
  • 4 to 7 are diagrams showing the flow analysis results for each fin specification shown in FIG. 3, wherein FIG. 4 is a streamline, FIG. 5 is a turning force, FIG. 6 is a resistance, and FIG. Indicates the flow rate.
  • FIG. 6 shows the flow analysis result (resistance) only for the fin specifications of A and A among the fin specifications (A to C) of FIG. 3, and the flow analysis result for the fin specifications of C. (Resistance) is not shown.
  • the turning force showed a high value of 2.2 rotations, and the resistance showed a low value of 3.2 kPa.
  • the turning force showed a high value of 2.1 rotations, and in the case of the conventional structure 1 having a turning force equivalent to that of the inventive plan, the resistance showed a remarkably high value of 65.1 kPa.
  • the resistance showed a low value of 3.2 kPa, and in the case of the conventional structure 2 having the same resistance as the invention, the turning force showed a remarkably low value of 0.5 rotation.
  • the flow analysis results shown in FIGS. 4 to 7 reveal that, in the case of the inventive plan, the turning force increases and the resistance decreases, unlike the cases of the conventional structures 1 and 2.
  • the exhaust gas purification apparatus 100 for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention is superior to the exhaust gas purification apparatus 10 for an internal combustion engine according to the prior art (see FIG. 8). There is an excellent effect that the resistance is reduced.
  • FIG. 11 A swirling flow generating means 50 as shown in FIG. 11 or a swirling flow generating means 60 as shown in FIGS. 12 to 14 may be used.
  • FIG. 11 shows the state of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 1 when the swirling flow generating means 50 is arranged in the exhaust pipe 1 by using “EFD V5” (manufactured by “Structural Planning Laboratory”).
  • EFD V5 manufactured by “Structural Planning Laboratory”.
  • the swirl flow generating means 50 has two blades 510 and 520 obtained by dividing a substantially elliptical plate into two in the major axis direction, and these two blades 510 and 520 are integrated in a state of rotating and intersecting with each other about the minor axis of the plate, and are arranged in the exhaust pipe 1 so that the major axis direction is parallel to the flow direction of the exhaust gas.
  • Both the two blades 510 and 520 are configured such that the arc portions 510 a and 520 a at the outer edges thereof are in contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1.
  • the two blades 510 and 520 are both end portions in the long axis direction (specifically, the upstream end portion 510b of the blade 510, the downstream end portion 510c of the blade 510, and the upstream side of the blade 520).
  • the end 520b and the downstream end 520c) of the blade 520 are cut in a direction parallel to the minor axis.
  • the two blades 510 and 520 are integrated by connecting portions 531 and 532 on both sides in the major axis direction.
  • the connecting portion 531 disposed on the downstream side in the exhaust pipe 1 is configured to connect the downstream sides of the two blades 510, 520, and more specifically. Specifically, in the regions upstream of the downstream ends 510c and 520c of the two blades 510 and 520 (that is, the regions between the downstream ends 510c and 520c and the above-described central axis), The downstream sides of the two blades 510 and 520 are connected to each other.
  • the connecting portion 532 arranged on the upstream side in the exhaust pipe 1 is configured to connect the upstream side of the two blades 510 and 520, more specifically, the two blades.
  • the respective upstream end portions 510b and 520b of 510 and 520 are connected to each other.
  • the connecting portion 532 is configured to have a larger width in the exhaust gas flow direction than the connecting portion 531.
  • the swirl flow generating means 50 when the swirl flow generating means 50 is arranged in the exhaust pipe 1, the swirl force of the exhaust gas becomes excellent.
  • the exhaust gas flow rate was 1200 kg / h
  • the exhaust gas temperature was 520 ° C.
  • the fin angle was 52.5 °.
  • the pressure loss at this time was 12.998 kPa.
  • the swirl flow generating means 50 when the swirl flow generating means 50 is arranged in the exhaust pipe 1, the resistance of the exhaust gas is also reduced.
  • the swirling flow generating means 60 has substantially the same configuration as that of the swirling flow generating means 50.
  • the swirl flow generating means 60 has two substantially elliptical plates in the major axis direction. It has two blades 610 and 620 that are divided, and these two blades 610 and 620 are integrated in a state where they rotate and intersect with each other about the short axis of the plate, and the long axis direction is the exhaust gas It arrange
  • the two blades 610 and 620 are configured such that the arc portions 610 a and 620 a at the outer edges thereof are in contact with the inner wall surface of the exhaust pipe 1, similarly to the two blades 510 and 520.
  • the swirling flow generating means 60 is substantially similar to the swirling flow generating means 50 in both ends in the major axis direction (specifically, the upstream end 610b of the blade 610, the downstream end 610c of the blade 610, The upstream end 620b of the blade 620 and the downstream end 620c) of the blade 620 are cut in a direction parallel to the minor axis.
  • the two blades 610 and 620 are integrated by connecting portions 631 and 632 on both sides in the longitudinal direction.
  • the swirling flow generating means 60 has a configuration different from that of the swirling flow generating means 50. Specifically, both ends of the swirling flow generating means 60 are cut larger than both ends of the swirling flow generating means 50. Has been.
  • the swirl flow generating means 60 when the swirl flow generating means 60 is arranged in the exhaust pipe 1, the swirl force of the exhaust gas is excellent as in the case where the swirl flow generating means 50 is arranged in the exhaust pipe 1. It becomes.
  • the exhaust gas flow rate was 1200 kg / h
  • the exhaust gas temperature was 520 ° C.
  • the fin angle was 52.5 °.
  • the pressure loss at this time was 10.209 kPa.
  • both ends of the swirling flow generating means 60 are cut larger than both ends of the swirling flow generating means 50, when the swirling flow generating means 60 is disposed in the exhaust pipe 1, Therefore, a larger gap (that is, an exhaust gas flow path) is formed between the inner wall surface of the exhaust pipe 1 and both ends of the swirling flow generating means 60 than when the swirling flow generating means 50 is disposed at the end. As a result, the exhaust gas resistance is reduced. Further, since the swirling flow generating means 60 is smaller than the swirling flow generating means 50, when the swirling flow generating means 60 is disposed in the exhaust pipe 1, the swirling flow generating means 50 is disposed in the exhaust pipe 1. Thus, it is possible to reduce the weight and the size as compared with the case of doing so.
  • an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having an excellent swirl force and a swirl flow generating means having a small resistance. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a swirl flow generator having excellent swirl force and low resistance.

Abstract

　本件出願は、優れた旋回力を有し、抵抗の小さな旋回流発生手段を備えた内燃機関用の排ガス浄化装置を提供するとともに、優れた旋回力を有し、抵抗の小さな旋回流発生装置を提供することを目的とする。本発明の内燃機関用の排ガス浄化装置１００は、排気管１と、還元触媒２と、還元剤供給手段３と、旋回流発生手段４０と、を備える。旋回流発生手段４０は、略楕円形状のプレートをその長軸方向に二分割してなる二枚の羽根４１０、４２０を有し、これらの二枚の羽根４１０、４２０がプレートの短軸を中心軸として相互に回転交差した状態で一体化され、長軸方向が排ガスの流れ方向と平行となるように配置されている。

Description

内燃機関用の排ガス浄化装置、及び旋回流発生装置
　本発明は、内燃機関用の排ガス浄化装置、及び旋回流発生装置に関する。
 内燃機関用の排ガス浄化装置は、内燃機関から排出された排ガスを浄化するための装置である。この種の装置として、従来より、内燃機関から排出された排ガスが流れる排気管と、その排気管内に設けられ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、その還元触媒の上流側を流れる排ガスに還元剤を噴射供給する還元剤供給手段と、排気管内のうち還元触媒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手段と、を備えたものが知られている（例えば、特開２００６－２９２３３号公報参照）。
　図８は、このような従来技術に係る内燃機関用の排ガス浄化装置の一例を示す図であり、（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８（ａ）に示すように、内燃機関用の排ガス浄化装置１０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手段４と、を備えている。また、図８（ｂ）に示すように、旋回流発生手段４は、支柱４１と、羽根４２とを備え、排ガスに乱流若しくは旋回流を起こして、還元剤の排ガスへの拡散を促進するフィン構造体である。
　このような内燃機関用の排ガス浄化装置１０にあっては、旋回流発生手段４によって、排ガスに乱流若しくは旋回流が生じて、還元剤の排ガスへの拡散が促進される。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。
　ところで、旋回流発生手段４の旋回力を向上させることができれば、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って、排ガス浄化性能が向上することとなる。そのため、旋回流発生手段４の旋回力を向上させることが望ましい。
　一方、排ガスが旋回流発生手段４を通過する際には、旋回流発生手段４によって大きな抵抗が生じることから、旋回流発生手段４には一定の強度が要求される。ところが、旋回流発生手段４によって生じる抵抗を低減させることができれば、旋回流発生手段４に要求される強度を低減させることが可能となり、しかも、内燃機関の燃費を改善することもできる。そのため、旋回流発生手段４によって生じる抵抗を低減させることが望ましい。
　しかしながら、旋回流発生手段４の旋回力を向上させようとすれば、当該旋回流発生手段４に生じる抵抗が増大してしまう傾向にあり、逆に、旋回流発生手段４によって生じる抵抗を低減させようとすれば、当該旋回流発生手段４の旋回力が低下してしまう傾向にある。そのため、従来技術にあっては、旋回流発生手段４の旋回力を向上させつつ、当該旋回流発生手段４によって生じる抵抗を低減させることができなかったのである。
　そこで、従来より、優れた旋回力を有し、抵抗の小さな旋回流発生手段を備えた内燃機関用の排ガス浄化装置の開発が望まれていた。また、このような内燃機関用の排ガス浄化装置の開発だけでなく、一般の排気管内にも設置することが可能であって、優れた旋回力を有し、抵抗の小さな旋回流発生装置それ自体の開発も望まれていたのである。
　本発明は、優れた旋回力を有し、抵抗の小さな旋回流発生手段を備えた内燃機関用の排ガス浄化装置を提供するとともに、優れた旋回力を有し、抵抗の小さな旋回流発生装置を提供することをも目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関から排出された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、前記排気管内のうち前記還元触媒の上流側に設けられ前記排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生手段と、を備えた内燃機関用の排ガス浄化装置であって、前記旋回流発生手段は、略楕円形状のプレートをその長軸方向に二分割してなる二枚の羽根を有し、これらの二枚の羽根が前記プレートの短軸を中心軸として相互に回転交差した状態（この状態における二枚の羽根の交差角度をθとしたとき、９０－θ×１／２で表される角度をフィン角という。）で一体化され、前記長軸方向が前記排ガスの流れ方向と平行となるように配置されていることを特徴とする。
　また、本発明は、排気管内に設けられる旋回流発生装置であって、略楕円形状のプレートをその長軸方向に二分割してなる二枚の羽根を有し、これらの二枚の羽根が前記プレートの短軸を中心軸として相互に回転交差した状態で一体化され、前記長軸方向が前記排ガスの流れ方向と平行となるように設けられることを特徴とする。
　前記二枚の羽根のうち、少なくとも一方の羽根は、その外縁の円弧部が前記排気管の内壁面と接触するように構成されていることが望ましく、とりわけ、前記二枚の羽根は、いずれも、その外縁の円弧部が前記排気管の内壁面と接触するように構成されていることがよりいっそう望ましい。
　前記二枚の羽根のうち、少なくとも一方の羽根は、前記長軸方向の両端部が前記短軸と平行な方向に切断されていることが望ましく、とりわけ、前記二枚の羽根は、いずれも、前記長軸方向の両端部が前記短軸と平行な方向に切断されていることがよりいっそう望ましい。
　前記二枚の羽根は、前記長軸方向の両側がそれぞれ連結部により一体化されており、これらの連結部のうち、前記排気管内の上流側に配置される方の連結部は、前記二枚の羽根の上流側端部を相互に連結するように構成されていることが望ましい。
＜関連文献とのクロスリファレンス＞
　本件出願は、２００８年９月１９日付けで出願した日本国特願２００８―２４１３８２号に基づく優先権の主張を伴うものであって、その内容を援用するものである。
本発明の実施形態に係る内燃機関用の排ガス浄化装置の主要部を示す図である。 図１の各方向（Ａ～Ｄ）から旋回流発生手段を見た図である。 本発明の旋回流発生手段、及び従来技術の旋回流発生手段について、それぞれのフィン仕様（ア～ウ）の旋回力及び抵抗の大小を比較した図表である。 各フィン仕様についての流れ解析結果（流線）を示す図である。 各フィン仕様についての流れ解析結果（旋回力）を示す図である。 各フィン仕様についての流れ解析結果（抵抗）を示す図である。 各フィン仕様についての流れ解析結果（流速）を示す図である。 従来技術に係る内燃機関用の排ガス浄化装置の一例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、排気管１内に配置された旋回流発生手段５０を別の角度から視たときの様子を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、それぞれ、図９に示したＥ～Ｇの方向から旋回流発生手段５０を視たときの様子を示す図である。 排気管１内に旋回流発生手段５０を配置したときに、排気管１内を流れる排ガスの様子を「ＥＦＤ　Ｖ５」を用いて示した図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、排気管１内に配置された旋回流発生手段６０を別の角度から視たときの様子を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、それぞれ、図１２に示したＨ～Ｊの方向から旋回流発生手段６０を視たときの様子を示す図である。 排気管１内に旋回流発生手段６０を配置したときに、排気管１内を流れる排ガスの様子を「ＥＦＤ　Ｖ５」を用いて示した図である。 フィン角と旋回力との関係を示す図である。 フィン角と圧力損失との関係を示す図である。
　以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。　
　図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関用の排ガス浄化装置の主要部を示す図である。図２は、図１の各方向（Ａ～Ｄ）から旋回流発生手段４０を見た図であり、図２の（Ａ）～（Ｄ）は、それぞれ図１のＡ～Ｄから旋回流発生手段４０を見た図に対応する。なお、図１及び図２において、図８と同じ箇所には同一の符号を付している。
　図１に示すように、内燃機関用の排ガス浄化装置１００は、排気管１内に旋回流発生手段４０を備えている。図２に示すように、旋回流発生手段４０は、略楕円形状のプレートをその長軸方向に二分割してなる二枚の羽根４１０、４２０を有し、これらの二枚の羽根４１０、４２０が連結部４３１、４３２によって前記プレートの短軸を中心軸として相互に回転交差した状態で一体化されており、前記長軸方向が排ガスの流れ方向と平行となるように配置されている。羽根４１０、４２０は、いずれも、その外縁の円弧部４１０ａ、４２０ａが排気管１の内壁面と接触するように構成されている。
　このような内燃機関用の排ガス浄化装置１００にあっては、旋回流発生手段４０を構成する二枚の羽根４１０、４２０によって、排気管１内を流れる排ガスに二重螺旋状の旋回流が生じる。そのため、内燃機関用の排ガス浄化装置１００は、優れた旋回力を有することとなる。また、羽根４１０、４２０は、排ガスの抵抗を受けにくい構造を有しているため、二重螺旋状の旋回流が羽根４１０、４２０の壁面に沿ってスムースに流れることとなる。そのため、内燃機関用の排ガス浄化装置１００は、抵抗が小さくなる。
　なお、図１において、旋回流発生手段４０は、還元剤噴霧部（図８参照）の上流側に設けられている。しかしながら、本発明は、図１に示したような実施形態に限定されるものではなく、旋回流発生手段４０は、還元触媒２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。
　次に、図３～図７を参照しながら、本発明の旋回流発生手段と、従来技術の旋回流発生手段との相違点について説明する。
　図３は、本発明の旋回流発生手段（同図の「発明案」参照）、及び従来技術の旋回流発生手段（同図の「従来構造１，２」参照）について、それぞれのフィン仕様（ア～ウ）の旋回力及び抵抗の大小を比較した図表である。また、図４～７は、いずれも図３に示した各フィン仕様についての流れ解析結果を示す図であり、それぞれ、図４は流線、図５は旋回力、図６は抵抗、図７は流速を示す。なお、図６には、図３の各フィン仕様（ア～ウ）のうち、ア及びイのフィン仕様についてのみ流れ解析結果（抵抗）を図示しており、ウのフィン仕様については流れ解析結果（抵抗）を図示していない。
　まず、図３に示すように、発明案の場合には、旋回力が２．２回転と高い値を示すとともに、抵抗が３．２ｋＰａと低い値を示した。これに対し、旋回力が２．１回転と高い値を示し、発明案と同等の旋回力を有する従来構造１の場合には、抵抗が６５．１ｋＰａと著しく高い値を示した。一方、抵抗が３．２ｋＰａと低い値を示し、発明案と同等の抵抗を有する従来構造２の場合には、旋回力が０．５回転と著しく低い値を示した。また、図４～７に示した流れ解析結果により、発明案の場合には、従来構造１、２の場合と異なり、旋回力が大きくなるとともに、抵抗が小さくなることが判明した。
　このように、本発明の実施形態に係る内燃機関用の排ガス浄化装置１００(図１参照)にあっては、従来技術に係る内燃機関用の排ガス浄化装置１０（図８参照）よりも、優れた旋回力を有し、抵抗が小さくなるという優れた効果を奏する。
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
　以上の説明は、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、目的を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
　例えば、以上の説明では、旋回流発生手段として、旋回流発生手段４０を例に挙げて説明しているが、旋回流発生手段４０の代わりに、又は、旋回流発生手段４０とともに、図９～図１１に示すような旋回流発生手段５０や、図１２～図１４に示すような旋回流発生手段６０を用いることとしてもよい。
　以下、これらの旋回流発生手段５０及び旋回流発生手段６０について説明する。
＜旋回流発生手段５０について＞
　まず、図９～図１１を参照しながら、旋回流発生手段５０について詳細に説明する。なお、図１１は、排気管１内に旋回流発生手段５０を配置したときに、排気管１内を流れる排ガスの様子を「ＥＦＤ　Ｖ５」（「株式会社構造計画研究所」製）を用いて示した図である。
　図９及び図１０に示すように、旋回流発生手段５０は、略楕円形状のプレートをその長軸方向に二分割してなる二枚の羽根５１０、５２０を有し、これらの二枚の羽根５１０、５２０がプレートの短軸を中心軸として相互に回転交差した状態で一体化され、長軸方向が排ガスの流れ方向と平行となるように排気管１内に配置されている。
　二枚の羽根５１０、５２０は、いずれも、その外縁の円弧部５１０ａ、５２０ａが排気管１の内壁面と接触するように構成されている。また、二枚の羽根５１０、５２０は、いずれも、その長軸方向の両端部（具体的には、羽根５１０の上流側端部５１０ｂ、羽根５１０の下流側端部５１０ｃ、羽根５２０の上流側端部５２０ｂ、及び羽根５２０の下流側端部５２０ｃ）が、短軸と平行な方向に切断されている。二枚の羽根５１０、５２０は、その長軸方向の両側がそれぞれ連結部５３１、５３２により一体化されている。
　これらの連結部５３１、５３２のうち、排気管１内の下流側に配置される方の連結部５３１は、二枚の羽根５１０、５２０の下流側を連結するように構成されており、より具体的には、二枚の羽根５１０、５２０のそれぞれの下流側端部５１０ｃ、５２０ｃよりも上流側の領域（すなわち、下流側端部５１０ｃ、５２０ｃと前述した中心軸との間の領域）において、二枚の羽根５１０、５２０の下流側を相互に連結するように構成されている。他方、排気管１内の上流側に配置される方の連結部５３２は、二枚の羽根５１０、５２０の上流側を連結するように構成されており、より具体的には、二枚の羽根５１０、５２０のそれぞれの上流側端部５１０ｂ、５２０ｂを相互に連結するように構成されている。連結部５３２は、連結部５３１よりも、排ガスの流れ方向の幅が厚くなるように構成されている。
　図１１に示すように、排気管１内に旋回流発生手段５０を配置すると、排ガスの旋回力が優れたものとなる。なお、図１１において、排ガスの流量は１２００ｋｇ／ｈ、排ガスの温度は５２０℃、フィン角は５２．５°であった。このときの圧力損失は１２．９９８ｋＰａであった。このように、排気管１内に旋回流発生手段５０を配置した場合には、排ガスの抵抗も小さくなる。
＜旋回流発生手段６０について＞
　次に、図１２～図１３を参照しながら、旋回流発生手段６０について詳細に説明する。なお、図１３は、排気管１内に旋回流発生手段６０を配置したときに、排気管１内を流れる排ガスの様子を「ＥＦＤ　Ｖ５」（「株式会社構造計画研究所」製）を用いて示した図である。
　図１２及び図１３に示すように、旋回流発生手段６０は、旋回流発生手段５０とほぼ同様の構成を有しており、具体的には、略楕円形状のプレートをその長軸方向に二分割してなる二枚の羽根６１０、６２０を有し、これらの二枚の羽根６１０、６２０がプレートの短軸を中心軸として相互に回転交差した状態で一体化され、長軸方向が排ガスの流れ方向と平行となるように排気管１内に配置されている。また、二枚の羽根６１０、６２０は、二枚の羽根５１０、５２０と同様に、いずれも、その外縁の円弧部６１０ａ、６２０ａが排気管１の内壁面と接触するように構成されている。さらに、旋回流発生手段６０は、旋回流発生手段５０とほぼ同様に、その長軸方向の両端部（具体的には、羽根６１０の上流側端部６１０ｂ、羽根６１０の下流側端部６１０ｃ、羽根６２０の上流側端部６２０ｂ、及び羽根６２０の下流側端部６２０ｃ）が、短軸と平行な方向に切断されている。二枚の羽根６１０、６２０は、その長軸方向の両側がそれぞれ連結部６３１、６３２により一体化されている。
　しかし、旋回流発生手段６０は、旋回流発生手段５０と異なる構成を有しており、具体的には、旋回流発生手段６０の両端部は、旋回流発生手段５０の両端部よりも大きく切断されている。
　図１４に示すように、排気管１内に旋回流発生手段６０を配置した場合にも、排気管１内に旋回流発生手段５０を配置した場合と同様に、排ガスの旋回力が優れたものとなる。なお、図１４においても、図１１と同様に、排ガスの流量は１２００ｋｇ／ｈ、排ガスの温度は５２０℃、フィン角は５２．５°であった。しかし、このときの圧力損失は１０．２０９ｋＰａであった。このように、排気管１内に旋回流発生手段６０を配置した場合には、排ガスの抵抗も小さくなる。
　特に、旋回流発生手段６０の両端部は、旋回流発生手段５０の両端部よりも大きく切断されているため、排気管１内に旋回流発生手段６０を配置した場合には、排気管１内に旋回流発生手段５０を配置した場合よりも、排気管１の内壁面と、旋回流発生手段６０の両端部との間に、大きな隙間（すなわち、排ガスの流路）が形成されることとなり、その結果、排ガスの抵抗が低減する。さらに、旋回流発生手段６０は、旋回流発生手段５０よりも小型であるため、排気管１内に旋回流発生手段６０を配置する場合には、排気管１内に旋回流発生手段５０を配置する場合よりも、軽量化及びコンパクト化を図ることもできる。
＝＝＝確認試験＝＝＝
　以下、本発明の効果（すなわち、本発明の旋回流発生手段を用いた場合には、優れた旋回力が得られるとともに、排ガスの抵抗が小さくなるという効果）を確認するために、次のような確認試験を行った。すなわち、この確認試験では、図１５に示すような二種類のフィン、具体的には、新型フィン（本発明の旋回流発生手段の一例）及び旧型フィン（従来技術の旋回流発生手段の一例）を用いて、フィン角と旋回力との関係（図１５の流線図参照）、及びフィン角と圧力損失との関係（図１６のグラフ参照）をそれぞれ調べた。
　図１５に示すように、新型フィンのフィン角が６５°のときには、旧型フィンのフィン角が４５°のときと、旋回力がほぼ同等となり、優れたものとなった。一方、図１６に示すように、新型フィンのフィン角が６５°のときには、圧力損失が約２７ｋＰａを示す一方で、旧型フィンのフィン角が４５°のときには、圧力損失が約４４ｋＰａを示した。
　このことから、新型フィンを用いる場合には、フィン角を適宜調整することにより、旧型フィンを用いる場合と、ほぼ同等の旋回力を得ることが可能であるとともに、旧型フィンを用いる場合よりも、排ガスの抵抗を小さくして、圧力損失を低減することが可能であることが判明した。
産業上の利用の可能性
　本発明によれば、優れた旋回力を有し、抵抗の小さな旋回流発生手段を備えた内燃機関用の排ガス浄化装置を提供することができる。さらに、本発明によれば、優れた旋回力を有し、抵抗の小さな旋回流発生装置を提供することもできる。
１　排気管
２　還元触媒
３　還元剤噴射ノズル
４０、５０、６０　旋回流発生手段
４１０、４２０、５１０、５２０、６１０、６２０　羽根
４１０ａ、４２０ａ、５１０ａ、５２０ａ、６１０ａ、６２０ａ　円弧部
５１０ｂ、５２０ｂ、６１０ｂ、６２０ｂ　上流側端部
５１０ｃ、５２０ｃ、６１０ｃ、６２０ｃ　下流側端部
４３１、４３２　５３１、５３２、６３１、６３２　連結部

Claims (8)

  1. 　内燃機関から排出された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、
    　前記排気管内のうち前記還元触媒の上流側に設けられ前記排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生手段と、
    　を備えた内燃機関用の排ガス浄化装置であって、
    　前記旋回流発生手段は、略楕円形状のプレートをその長軸方向に二分割してなる二枚の羽根を有し、これらの二枚の羽根が前記プレートの短軸を中心軸として相互に回転交差した状態で一体化され、前記長軸方向が前記排ガスの流れ方向と平行となるように配置されていることを特徴とする内燃機関用の排ガス浄化装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記二枚の羽根は、いずれも、その外縁の円弧部が前記排気管の内壁面と接触するように構成されていることを特徴とする内燃機関用の排ガス浄化装置。
  3. 　請求項１又は２において、
    　前記二枚の羽根は、いずれも、前記長軸方向の両端部が前記短軸と平行な方向に切断されていることを特徴とする内燃機関用の排ガス浄化装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記二枚の羽根は、前記長軸方向の両側がそれぞれ連結部により一体化されており、
    　これらの連結部のうち、前記排気管内の上流側に配置される方の連結部は、前記二枚の羽根の上流側端部を相互に連結するように構成されていることを特徴とする内燃機関用の排ガス浄化装置。
  5. 　排気管内に設けられる旋回流発生装置であって、
    　略楕円形状のプレートをその長軸方向に二分割してなる二枚の羽根を有し、これらの二枚の羽根が前記プレートの短軸を中心軸として相互に回転交差した状態で一体化され、前記長軸方向が前記排ガスの流れ方向と平行となるように設けられることを特徴とする旋回流発生装置。
  6. 　請求項５において、
    　前記二枚の羽根は、いずれも、その外縁の円弧部が前記排気管の内壁面と接触するように構成されていることを特徴とする旋回流発生装置。
  7. 　請求項５又は６において、
    　前記二枚の羽根は、いずれも、前記長軸方向の両端部が前記短軸と平行な方向に切断されていることを特徴とする内燃機関用の排ガス浄化装置。
  8. 　請求項５～７のいずれか１項において、
    　前記二枚の羽根は、前記長軸方向の両側がそれぞれ連結部により一体化されており、
    　これらの連結部のうち、前記排気管内の上流側に配置される方の連結部は、前記二枚の羽根の上流側端部を相互に連結するように構成されていることを特徴とする内燃機関用の排ガス浄化装置。
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