WO2010089924A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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WO2010089924A1
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exhaust gas
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洪志 表
周輔 岡田
裕二 川端
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ヤンマー株式会社
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to the technology of an exhaust emission control device for a diesel engine.
  • Exhaust gas discharged from a diesel engine contains a lot of particulate matter represented by soot and nitrogen oxides represented by nitric oxide.
  • a particulate matter filtration device that filters exhaust gas using a filter carrier, and as a means for removing nitrogen oxides, after supplying urea water to the exhaust gas, a reduction catalyst carrier is used.
  • Nitrogen oxide reduction apparatuses that reduce nitrogen oxides are known.
  • the present invention is compact and has a simple structure, but can uniformly mix an appropriate amount of urea water into the exhaust gas, and biases the exhaust gas containing urea water to the reduction catalyst carrier constituting the nitrogen oxide purification device.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust purification device that can be introduced without any problems.
  • a first aspect of the present invention is a substantially cylindrical exhaust passage provided with a filter carrier in an exhaust purification device provided in an exhaust passage of a diesel engine, and mainly removes particulate matter from the exhaust of the diesel engine.
  • a first treatment part, a substantially cylindrical exhaust passage provided with a reduction catalyst carrier, a second treatment part for mainly reducing nitrogen oxides from the exhaust gas that has passed through the first treatment part, and the first treatment A communication pipe that guides exhaust gas from an exhaust outlet provided on the peripheral surface of the unit to an exhaust inlet provided on the peripheral surface of the second processing unit, and a reducing agent that supplies the reducing agent to the exhaust gas to reduce nitrogen oxides
  • the side is exhausted from the first processing section Is provided so as to be along the outer peripheral surface of the first processing unit and passes between the first processing unit and the second processing unit closest to each other, and the downstream side thereof is
  • the communication pipe has a central axis at a connection portion with the first processing section on the upstream side thereof that does not intersect the central axis of the first processing section. It is provided as follows.
  • the communication pipe has a central axis at a connection portion with the second processing section on the downstream side that does not intersect the central axis of the second processing section. It is provided as follows.
  • a fourth aspect of the present invention is the engine according to the first aspect, wherein the communication pipe has a reduced diameter portion on the downstream side of the reducing agent supply portion.
  • a fifth aspect of the present invention is the engine according to the fourth aspect, wherein the communication pipe has the reduced diameter portion disposed at a portion where the first processing portion and the second processing portion are closest to each other.
  • the engine further includes an auxiliary reducing agent supply unit that supplies a reducing agent to the exhaust gas in order to reduce nitrogen oxides, and the reducing agent supply unit includes the communication device.
  • the auxiliary reducing agent supply unit is provided on the downstream side of the communication pipe.
  • the exhaust emission control device can be made small and simple, and the mixing of the exhaust gas and the urea water supplied thereto can be promoted.
  • the exhaust purification device can be made small and simple, and it is possible to promote the mixing of the exhaust gas and the urea water supplied thereto even during the low output operation of the diesel engine. Become.
  • the exhaust gas purification device small and have a simple structure and to promote the mixing of the exhaust gas and the urea water supplied thereto. Further, exhaust gas can be uniformly introduced into the reduction catalyst carrier by the swirl flow without any bias.
  • the exhaust gas purification device small and simple, and further promote the mixing of the exhaust gas and the urea water supplied thereto. Further, exhaust gas can be uniformly introduced into the reduction catalyst carrier by the swirl flow without any bias.
  • the fifth aspect of the present invention it is possible to further reduce the size of the exhaust gas purification device and further promote the mixing of the exhaust gas and the urea water supplied thereto. Further, exhaust gas can be uniformly introduced into the reduction catalyst carrier by the swirl flow without any bias.
  • the exhaust gas purification device can be made small and simple, and the exhaust gas and the urea water supplied thereto can be mixed regardless of the operation state of the diesel engine. Further, an appropriate amount of urea water corresponding to the amount of nitrogen oxide discharged can be mixed with the exhaust gas and introduced into the reduction catalyst carrier.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of an exhaust emission control device according to a first embodiment of the present invention.
  • A The top view of the exhaust gas purification apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention.
  • B Side view. Side surface sectional drawing of the exhaust gas purification apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention.
  • A The top view of the exhaust gas purification apparatus which concerns on 3rd embodiment of this invention.
  • B Side view. The figure which shows supply of the urea water to exhaust_gas
  • FIG. 1 (A) is a plan view of the exhaust purification device 1 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (B) is a side view thereof
  • FIG. 2 is a side sectional view in the first embodiment.
  • the arrow in a figure has shown the flow of exhaust_gas
  • an exhaust purification device 1 is provided in an exhaust passage of a diesel engine, and includes a first processing unit 10 that is mainly a particulate matter filtering device and a second processing unit that is a nitrogen oxide reduction device. 20, a communication pipe 30 that guides exhaust gas from the first processing unit 10 to the second processing unit 20, and a reducing agent supply unit 40 that is provided in the communication pipe 30 and supplies urea water S to the exhaust gas.
  • the exhaust discharged from the diesel engine is first guided to the first processing unit 10 to remove particulate matter. Then, the exhaust gas from which the particulate matter has been removed is guided to the second processing unit 20 disposed in parallel with the first processing unit 10 through the communication pipe 30. At this time, when the appropriate amount of urea water S is supplied to the exhaust gas from the reducing agent supply unit 40 provided in the communication pipe 30, the nitrogen oxide reduction reaction is performed in the second processing unit 20. Thus, the exhaust gas from which the particulate matter is removed and the nitrogen oxides are reduced is discharged to the atmosphere through the tail pipe 50.
  • the first processing unit 10 includes a cylindrical first case 15, an oxidation catalyst carrier (hereinafter referred to as “DOC”) 12 formed by supporting a catalyst such as platinum on a base material such as silicon carbide, and the like.
  • a filter carrier (hereinafter referred to as “DPF”) 13 is formed of a base material such as silicon carbide and filters exhaust gas passing therethrough.
  • the DOC 12 and the DPF 13 are provided in the middle of the exhaust passage formed inside the first case 15, and are arranged so that the DOC 12 is located on the upstream side and the DPF 13 is located on the downstream side.
  • the first processing unit 10 is configured in a straight line with the direction in which the exhaust gas flows in the exhaust passage as a longitudinal direction.
  • An exhaust inlet is formed on the upstream side of the first processing unit 10, and the exhaust discharged from the diesel engine can be introduced into the inlet chamber 11 of the first processing unit 10.
  • An exhaust outlet is formed on the downstream side of the first processing unit 10, and the exhaust that has passed through the DOC 12 and the DPF 13 in this order from the inlet chamber 11 can be discharged to the communication pipe 30 from the exhaust outlet provided in the outlet chamber 14. .
  • DOC12 oxidizes SOF (organic soluble component) that constitutes CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), and particulate matter (hereinafter referred to as “PM”) in exhaust discharged from a diesel engine. To be removed. Further, NO (nitrogen monoxide) contained in the exhaust gas of the diesel engine is oxidized to be changed to NO 2 (nitrogen dioxide).
  • SOF organic soluble component
  • HC hydrocarbon
  • PM particulate matter
  • the DPF 13 filters exhaust gas by collecting soot that constitutes PM, and oxidizes and removes the collected soot.
  • DPF 13 using silicon carbide as a base material is used, and soot contained in the exhaust is collected when the exhaust passes through fine holes formed in DPF 13.
  • the soot collected in this manner is oxidized by oxygen contained in the exhaust gas and NO 2 generated in the DOC 12 on the condition that the exhaust gas temperature allows the oxidation reaction to proceed.
  • the 1st process part 10 of this embodiment shall collect and oxidize PM contained in exhaust_gas
  • the DPF 13 may be one using cordierite as a base material, one formed by stacking heat-resistant steel, or the like, and is not limited in terms of material or structure.
  • the second processing unit 20 is mainly a cylindrical second case 25, and a reduction catalyst carrier (hereinafter referred to as "SCR carrier") 22 formed by supporting a catalyst such as zeolite on a base material such as cordierite.
  • DOC23 formed by supporting a catalyst such as platinum on a substrate such as silicon carbide.
  • the SCR carrier 22 and the DOC 23 are provided in the middle of the exhaust passage formed inside the second case 25, and are arranged so that the SCR carrier 22 is located on the upstream side and the DOC 23 is located on the downstream side.
  • the 2nd process part 20 is comprised as a SCR system by the reducing agent supply part 40 mentioned later, the control apparatus, supply pump, etc. which are not shown in figure.
  • the second processing unit 20 is configured in a straight line with the exhaust flow direction in the exhaust passage as a longitudinal direction.
  • An exhaust inlet is formed on the upstream side of the second processing unit 20, and the exhaust guided by the communication pipe 30 can be introduced into the inlet chamber 21 of the second processing unit 20.
  • An exhaust outlet is formed on the downstream side of the second processing unit 20, and the exhaust that has passed through the SCR carrier 22 and the DOC 23 in order from the inlet chamber 21 can be discharged to the tail pipe 50 from the exhaust outlet provided in the outlet chamber 24. Is done.
  • the SCR carrier 22 is for reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent.
  • Ammonia is generated by hydrolysis of urea water S supplied to the exhaust gas from a reducing agent supply unit 40 described later.
  • the SCR carrier 22 uses this ammonia to convert nitrogen oxides into N 2 and H 2 by the following reduction reaction. Change to O. 6NO + 4NH 3 ⁇ 5N 2 + 6H 2 O 4NO + 4NH 3 + O 2 ⁇ 4N 2 + 6H 2 O 6NO 2 + 8NH 3 ⁇ 7N 2 + 12H 2 O 2NO 2 + 4NH 3 + O 2 ⁇ 3N 2 + 6H 2 O NO + NO 2 + 2NH 3 ⁇ 2N 2 + 3H 2 O
  • DOC 23 arranged on the downstream side of the SCR carrier 22 oxidizes excess ammonia in the reduction reaction in the SCR carrier 22 to render it harmless, and prevents release of ammonia into the atmosphere.
  • the second processing unit 20 of the present embodiment reduces nitrogen oxides using ammonia generated by hydrolysis of the urea water S as a reducing agent.
  • ammonia generated by hydrolysis of the urea water S
  • hydrocarbon fuel is used as exhaust gas.
  • a so-called occlusion reduction catalyst that reduces nitrogen oxide supplied and adsorbed on the catalyst carrier may be used.
  • the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are provided side by side on the same plane, and are arranged in parallel at a predetermined interval.
  • the lengths in the longitudinal direction of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are set to be substantially the same, and at least the exhaust outlet provided in the outlet chamber 14 of the first processing unit 10 and the inlet chamber 21 of the second processing unit 20.
  • the exhaust inlet provided in is disposed on the same plane perpendicular to the central axis of the first processing unit 10 and the second processing unit 20.
  • the exhaust outlet of the first processing unit 10 is disposed on the side of the first case 15 facing the second processing unit 20.
  • the exhaust inlet of the second processing unit 20 is disposed on the side of the second case 25 facing the first processing unit 10. That is, the exhaust outlet of the first processing unit 10 and the exhaust inlet of the second processing unit 20 are arranged to face each other.
  • the exhaust outlet of the first processing unit 10 and the exhaust inlet of the second processing unit 20 are in relation to the central axes of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 in a side view, as shown in FIG. They are not positioned on a straight line that is orthogonal to each other, and are provided so that their vertical positions are shifted from each other.
  • the communication pipe 30 is a circular pipe-shaped member that guides the exhaust gas that has passed through the DOC 12 and the DPF 13 constituting the first processing unit 10 to the second processing unit 20.
  • the communication pipe 30 is provided so as to connect the exhaust outlet of the first processing unit 10 and the exhaust inlet of the second processing unit 20 while being bent between the first processing unit 10 and the second processing unit 20.
  • the space is formed between the one processing unit 10 and the second processing unit 20.
  • the inner diameter of the communication pipe 30 is set to a constant value that is smaller than the diameters of the first case 15 and the second case 25.
  • the communication pipe 30 has an upstream side in a tangential direction of the first processing unit 10 from an exhaust outlet provided in the outlet chamber 14 of the first processing unit 10, and at a connection portion with the first processing unit 10.
  • the central axis is shifted and extended so as not to intersect the central axis of the first processing unit 10.
  • the communication pipe 30 is bent so as to follow the outer peripheral surface of the first processing unit 10, and the midway part thereof is formed so as to pass while the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are closest to each other.
  • the downstream side of the communication pipe 30 is bent along the outer peripheral surface of the second processing unit 20, is a tangential direction of the second processing unit 20, and its central axis is the central axis of the second processing unit 20. And is connected to an exhaust inlet provided in the inlet chamber 21 of the second processing unit 20. That is, as shown in FIG. 2, the communication pipe 30 forms an approximately S-shaped exhaust passage in a side view.
  • the reducing agent supply unit 40 is provided in the communication pipe 30 and supplies urea water S to the exhaust gas.
  • the reducing agent supply unit 40 includes a nozzle or the like, is provided on the upstream side of the communication pipe 30, and is disposed in the vicinity of the exhaust outlet of the first processing unit 10.
  • the supply amount of urea water S from the reducing agent supply unit 40 is controlled by a control device (not shown) according to the discharge amount of nitrogen oxides discharged from the diesel engine.
  • the reducing agent supply unit 40 includes one that supplies the urea water S together with air using compressed air, and one that supplies only the urea water S by a pump, but the present invention is not limited to the structure and the like. Further, the supply direction of the urea water S with respect to the flow of exhaust gas is not limited.
  • the communication pipe 30 is a pipe that is bent into a substantially S shape, thereby extending the distance in which the exhaust gas flows in the limited space between the first processing unit 10 and the second processing unit 20.
  • the exhaust gas guided from the communication pipe 30 to the inlet chamber 21 of the second processing unit 20 is guided from the tangential direction of the second processing unit 20 along the inner wall of the cylindrical inlet chamber 21.
  • a swirl flow R is generated in the inlet chamber 21.
  • the upstream side of the communication pipe 30 does not cross the central axis of the first processing unit 10 with the central axis at the connection portion with the first processing unit 10 Therefore, when the exhaust gas flows from the outlet chamber 14 to the upstream side of the communication pipe 30, the turbulence T due to the drift is generated inside the communication pipe 30 to promote the mixing of the urea water S. It becomes possible to make it.
  • FIG. 3A is a plan view of the exhaust purification device 1 according to the second embodiment
  • FIG. 3B is a side view thereof
  • FIG. 4 is a side sectional view in the second embodiment.
  • the same members as those of the configuration of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description will be made focusing on portions different from the configuration of the first embodiment.
  • the configurations of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are the same as those of the first embodiment of the present invention described above.
  • the communication pipe 30 is on the upstream side in the tangential direction of the first processing unit 10, and the central axis at the connection portion with the first processing unit 10 is the first.
  • the one processing unit 10 is shifted and extended so as not to intersect the central axis.
  • the middle part is formed so that it may pass while the 1st process part 10 and the 2nd process part 20 adjoin most.
  • the downstream side of the communication pipe 30 is the tangential direction of the second processing unit 20 and is shifted to a position where the central axis does not intersect the central axis of the second processing unit 20, so that the inlet chamber of the second processing unit 20 21 communicates.
  • the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are arranged so as to be close to each other compared to the first embodiment, and the first processing unit 10 and the second processing unit 20 of the communication pipe 30 are arranged.
  • the portion that passes between the closest portions is formed so that the cross-section of the exhaust passage is reduced in diameter. That is, as shown in FIG. 4, the communication pipe 30 has a reduced diameter portion 30 a in which the exhaust passage cross section is reduced in diameter in the middle portion located between the first processing portion 10 and the second processing portion 20. It is supposed to be.
  • the reducing agent supply unit 40 is provided at least upstream of the reduced diameter portion 30a provided in the communication pipe 30 and supplies urea water S to the exhaust gas. In the present embodiment, it is arranged on the upstream side of the communication pipe 30 and in the vicinity of the exhaust outlet of the first processing unit 10.
  • the exhaust purification device 1 can be further downsized.
  • the exhaust gas supplied with the urea water S by the reducing agent supply unit 40 is expanded again after being contracted by the reduced diameter portion 30a, it is possible to further promote the evaporation and mixing of the urea water S. It becomes. Further, the reduced diameter portion 30a located between the first processing unit 10 and the second processing unit 20 can maintain a relatively high temperature because of less dissipation of heat received from the exhaust, and the urea water S It becomes possible to promote evaporation.
  • the communication pipe 30 is located at a position where the central axis in the connection portion with the first processing unit 10 does not intersect the central axis of the first processing unit 10. Since the turbulence T caused by the drift is generated inside the communication pipe 30 and the turbulence T can be maintained on the upstream side of the reduced diameter portion 30a. Water S can be mixed.
  • FIG. 5 (A) is a plan view of the exhaust emission control device 1 according to the third embodiment
  • FIG. 5 (B) is a side view thereof
  • FIG. 6 is a side cross-sectional view of the third embodiment, showing supply of urea water S to the exhaust during high-power operation of the diesel engine.
  • FIG. 7 shows the supply of urea water S to the exhaust during low power operation of the diesel engine.
  • the same members as those of the configuration of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description will be made focusing on portions different from the configuration of the first embodiment.
  • the configurations of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are the same as those of the first embodiment of the present invention described above.
  • the communication pipe 30 has an upstream side in the tangential direction of the first processing unit 10, and the central axis at the connection portion with the first processing unit 10 is the first.
  • the one processing unit 10 is shifted and extended so as not to intersect the central axis.
  • the middle part is formed so that it may pass while the 1st process part 10 and the 2nd process part 20 adjoin most.
  • the downstream side of the communication pipe 30 is the tangential direction of the second processing unit 20 and is shifted to a position where the central axis does not intersect the central axis of the second processing unit 20, so that the inlet chamber of the second processing unit 20 21 communicates.
  • a reduced diameter portion 30a that reduces the cross section of the exhaust flow path is provided in the middle of the communication pipe 30 positioned between the first processing portion 10 and the second processing portion 20. It is done.
  • an auxiliary reducing agent supply unit 41 that supplies urea water S to the exhaust is provided in the same manner as the reducing agent supply unit 40.
  • the reducing agent supply unit 40 is provided in the vicinity of the exhaust outlet of the first processing unit 10 and upstream of the communication pipe 30, and the auxiliary reducing agent supply unit 41 is in the vicinity of the exhaust inlet of the second processing unit 20. And provided downstream of the communication pipe 30. That is, the reducing agent supply unit 40 and the auxiliary reducing agent supply unit 41 are respectively provided on the upstream side and the downstream side of the reduced diameter portion 30 a of the communication pipe 30.
  • the auxiliary reducing agent supply unit 41 is configured by a nozzle or the like and supplies urea water S to the exhaust gas.
  • the supply amount of the urea water S from the auxiliary reducing agent supply unit 41 is controlled by a control device (not shown) according to the discharge amount of nitrogen oxides discharged from the diesel engine.
  • the auxiliary reducing agent supply unit 41 uses compressed air to supply urea water S together with air, or supplies only urea water S by a pump, but the present invention does not limit the structure or the like. Further, the supply direction of the urea water S with respect to the exhaust flow is not limited.
  • the reducing agent supply unit 40 provided on the upstream side of the communication pipe 30 is for supplying the urea water S to the exhaust when the exhaust gas flow rate from the diesel engine is large, that is, at the time of high output operation. Further, during the transient operation, the urea water S is supplied from the reducing agent supply unit 40 unless the low output operation is maintained for a certain time.
  • the auxiliary reducing agent supply unit 41 provided on the downstream side of the communication pipe 30 is for supplying the urea water S to the exhaust when the exhaust flow rate from the diesel engine is small for a certain period of time, that is, during low-power operation. .
  • ammonia as a reducing agent is insufficient with respect to the discharge amount of nitrogen oxides, and the reduction reaction by the SCR carrier 22 may be insufficient.
  • the urea water S is supplied to the exhaust gas from the auxiliary reducing agent supply unit 41 provided on the downstream side of the communication pipe 30. Is guided to the inlet chamber 21 of the second processing unit 20 without adhering to the wall surface of the communication pipe 30.
  • an appropriate amount of urea water S corresponding to the emission amount of nitrogen oxides can be mixed into the exhaust gas and introduced into the SCR carrier 22.
  • the amount of urea oxide S supplied is small because the amount of nitrogen oxide discharged is small, and the auxiliary reducing agent supply unit 41 provided on the downstream side of the communication pipe 30 is used. Even if the urea water S is supplied, sufficient mixing can be performed.
  • FIG. 9A to 9C show side views of the exhaust purification device 1.
  • the same members as those of the configuration of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description will be made focusing on portions different from the configuration of the first embodiment.
  • the configurations of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are the same as those of the first embodiment of the present invention described above.
  • the communication pipe 30 is a circular tube-shaped member having a straight central axis, and is orthogonal to the central axes of the first processing unit 10 and the second processing unit 20. Are arranged in parallel with a predetermined distance from the straight line.
  • One end of the communication pipe 30 is in the tangential direction of the first processing unit 10 and communicates with the outlet chamber 14 of the first processing unit 10 so that the central axis does not intersect the central axis of the first processing unit 10.
  • the other end of the communication pipe 30 is in the tangential direction of the second processing unit 20, and the inlet chamber 21 of the second processing unit 20 does not intersect the central axis of the second processing unit 20.
  • the communication pipe 30 is a circular tube-shaped member having a central axis as a straight line, and is orthogonal to the central axes of the first processing unit 10 and the second processing unit 20.
  • the straight line and the central axis of the communication pipe 30 are arranged so as to intersect at a certain angle.
  • One end of the communication pipe 30 is in the tangential direction of the first processing unit 10 and communicates with the outlet chamber 14 of the first processing unit 10 so that the central axis does not intersect the central axis of the first processing unit 10.
  • the other end of the communication pipe 30 is in the tangential direction of the second processing unit 20, and the inlet chamber 21 of the second processing unit 20 does not intersect the central axis of the second processing unit 20.
  • the reducing agent supply unit 40 is provided in at least the communication pipe 30 and supplies urea water S to the exhaust gas. In the present embodiment, it is provided near the exhaust outlet of the first processing unit 10 and upstream of the communication pipe 30.
  • the exhaust emission control device 1 can have a simpler structure, promote the mixing of the exhaust gas and the urea water S supplied thereto, and suppress the deviation of the exhaust gas introduced into the SCR carrier 22. It becomes possible.
  • further promotion of evaporation and mixing of the urea water S is provided by providing a reduced diameter portion 30a that reduces the cross section of the exhaust passage in the middle portion of the communication pipe 30 in FIGS. 9A and 9B. You can also plan.
  • the communication pipe 30 is a tapered pipe formed so that the diameter of the exhaust passage section is gradually reduced from one end to the other end.
  • the large-diameter side end of the communication tube 30 is communicated with the outlet chamber 14 of the first processing unit 10 so that the central axis does not intersect the central axis of the first processing unit 10, and the small-diameter side end of the communication tube 30.
  • the reducing agent supply unit 40 is provided in at least the communication pipe 30 and supplies urea water S to the exhaust gas. In the present embodiment, it is provided near the exhaust outlet of the first processing unit 10 and upstream of the communication pipe 30.
  • the flow of the exhaust gas is not hindered by the rapid contraction of the flow path cross section when the exhaust gas is introduced into the communication pipe 30, and the exhaust gas flow rate is increased from the small diameter side end portion and introduced into the second processing unit 20. Therefore, the swirl flow R in the inlet chamber 21 of the second processing unit 20 can be strengthened to suppress the mixing of the urea water S and the bias of the exhaust gas introduced into the SCR carrier 22.
  • the present invention can be used for an exhaust purification device of a diesel engine.

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Abstract

　粒子状物質を除去する第一処理部１０と、前記第一処理部１０を通過した排気から主に窒素酸化物を還元する第二処理部２０と、前記第一処理部１０の排気出口から前記第二処理部２０の排気入口へ排気を導く連通管３０と、還元剤を排気に供給する還元剤供給部４０と、を備え、前記第一処理部１０と前記第二処理部２０とは、それぞれの排気出口と排気入口とを互いに対向する側に有して、平行に設けられ、前記連通管３０は、その上流側が前記第一処理部１０の排気出口から該第一処理部１０の外周面に沿うように設けられて前記第一処理部１０と前記第二処理部２０との最も近接する間を通り、その下流側が前記第二処理部２０の外周面に沿うようにして該第二処理部２０の排気入口まで設けられ、前記還元剤供給部４０は、前記連通管３０に設けた。

Description

排気浄化装置
　本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置の技術に関する。
　ディーゼルエンジンから排出される排気には、煤等に代表される粒子状物質と一酸化窒素に代表される窒素酸化物とが多く含まれている。粒子状物質を除去する手段として、フィルタ担体を用いて排気を濾過する粒子状物質濾過装置が知られ、窒素酸化物を除去する手段として、排気に尿素水を供給した後に還元触媒担体を用いて窒素酸化物を還元する窒素酸化物還元装置が知られている。
　排気浄化装置として、粒子状物質濾過装置ならびに窒素酸化物還元装置を用いてディーゼルエンジンから排出される排気を浄化するには、まず、粒子状物質濾過装置で排気中の粒子状物質を取り除き、その後に窒素酸化物還元装置を用いて窒素酸化物を還元することになる。このため、これらの装置を排気通路に直線上に配置すると長大化が避けられないために、互いの装置を平行に配置して一体化したものがあった（例えば特許文献１、特許文献２参照。）。
　しかし、粒子状物質濾過装置と窒素酸化物還元装置を平行に配置する場合は、排気に尿素水が供給されてから均一に混合するまでの混合時間を確保することが困難であり、また、窒素酸化物還元装置を構成する還元触媒担体へ尿素水を含む排気を偏りなく均一に導入することも困難であった。このため、排気流路に多孔板等を配置する必要が生じるなどして、排気浄化装置の構造が複雑とならざるを得なかった。
　また、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物の排出量の変化に合わせて尿素水の供給量を調整する必要があるが、常に適量の尿素水を排気と混合させて窒素酸化物還元装置へ導入することは困難であった。
特開２００５－１５５４０４号公報 特開２００８－１３８６５４号公報
　そこで、本発明は小型であり簡素な構造でありながら適量の尿素水を排気中に均一に混合することができて、窒素酸化物浄化装置を構成する還元触媒担体へ尿素水を含む排気を偏りなく導入できる排気浄化装置を提供することを目的とする。
　本発明の解決しようとする課題を解決するための手段を説明する。
　本発明の第一の態様は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置において、フィルタ担体が設けられる略円筒形状の排気通路であって、ディーゼルエンジンの排気から主に粒子状物質を除去する第一処理部と、還元触媒担体が設けられる略円筒形状の排気通路であって、前記第一処理部を通過した排気から主に窒素酸化物を還元する第二処理部と、前記第一処理部の周面に設けられた排気出口から前記第二処理部の周面に設けられた排気入口へ排気を導く連通管と、窒素酸化物を還元するために還元剤を排気に供給する還元剤供給部と、を備え、前記第一処理部と前記第二処理部とは、それぞれの排気出口と排気入口とを互いに対向する側に有して平行に設けられ、　前記連通管は、その上流側が前記第一処理部の排気出口から該第一処理部の外周面に沿うように設けられて前記第一処理部と前記第二処理部との最も近接する間を通り、その下流側が前記第二処理部の外周面に沿うようにして該第二処理部の排気入口まで設けられ、前記還元剤供給部は、前記連通管に設けられる、ものである。
　本発明の第二の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記連通管は、その上流側の前記第一処理部との接続部分における中心軸が前記第一処理部の中心軸に交差しないように設けられる、ものである。
　本発明の第三の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記連通管は、その下流側の前記第二処理部との接続部分における中心軸が前記第二処理部の中心軸に交差しないように設けられる、ものである。
　本発明の第四の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、前記連通管は、前記還元剤供給部よりも下流側に縮径部を有する、ものである。
　本発明の第五の態様は、第四の態様のエンジンにおいて、前記連通管は、第一処理部と第二処理部とが最も近接する部分に前記縮径部を配置する、ものである。
　本発明の第六の態様は、第一の態様のエンジンにおいて、窒素酸化物を還元するために還元剤を排気に供給する補助還元剤供給部をさらに備え、前記還元剤供給部は、前記連通管の上流側に設けられ、前記補助還元剤供給部は、前記連通管の下流側に設けられる、ものである。
　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
　本発明の第一の態様によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともに排気とこれに供給された尿素水の混合を促進させることが可能となる。
　本発明の第二の態様によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともにディーゼルエンジンの低出力運転時においても排気とこれに供給された尿素水の混合を促進させることが可能となる。
　本発明の第三の態様によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともに排気とこれに供給された尿素水の混合を促進させることが可能となる。また、旋回流によって還元触媒担体へ排気を偏りなく均一に導入することが可能となる。
　本発明の第四の態様によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともに排気とこれに供給された尿素水の混合を更に促進させることが可能となる。また、旋回流によって還元触媒担体へ排気を偏りなく均一に導入することが可能となる。
　本発明の第五の態様によれば、排気浄化装置を更に小型にできるとともに排気とこれに供給された尿素水の混合を更に促進させることが可能となる。また、旋回流によって還元触媒担体へ排気を偏りなく均一に導入することが可能となる。
　本発明の第六の態様によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともにディーゼルエンジンの運転状態に関わらず排気とこれに供給された尿素水を混合することが可能となる。また、窒素酸化物の排出量に応じた適量の尿素水を排気に混合できて還元触媒担体へ導入することが可能となる。
（Ａ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化装置の平面図。（Ｂ）同じく側面図。 本発明の第一実施形態に係る排気浄化装置の側面断面図。 （Ａ）本発明の第二実施形態に係る排気浄化装置の平面図。（Ｂ）同じく側面図。 本発明の第二実施形態に係る排気浄化装置の側面断面図。 （Ａ）本発明の第三実施形態に係る排気浄化装置の平面図。（Ｂ）同じく側面図。 高出力運転時における排気への尿素水の供給を示す図。 低出力運転時における排気への尿素水の供給を示す図。 低出力運転時に還元剤供給部から尿素水を供給した場合を示す図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の他の実施形態に係る排気浄化装置の側面図。
　１　　　　排気浄化装置
　１０　　　第一処理部
　１２　　　酸化触媒担体（ＤＯＣ）
　１３　　　フィルタ担体（ＤＰＦ）
　２０　　　第二処理部
　２２　　　還元触媒担体（ＳＣＲ担体）
　２３　　　酸化触媒担体（ＤＯＣ）
　３０　　　連通管
　３０ａ　　縮径部
　４０　　　還元剤供給部
　４１　　　補助還元剤供給部
　次に、発明の実施の形態を説明する。
　図１（Ａ）は本発明の第一実施形態に係る排気浄化装置１の平面図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。図２は第一実施形態における側面断面図である。なお、図中の矢印は排気の流れを示している。
　図１に示すように、排気浄化装置１は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられて、主に粒子状物質濾過装置である第一処理部１０と、窒素酸化物還元装置である第二処理部２０と、第一処理部１０から第二処理部２０へ排気を導く連通管３０と、該連通管３０に備えられて排気に尿素水Ｓを供給する還元剤供給部４０とで構成される。
　ディーゼルエンジンから排出された排気は、まず、第一処理部１０へ導かれて粒子状物質が除去される。そして、粒子状物質が除去された排気は、連通管３０を通って、第一処理部１０と平行に配置された第二処理部２０へ導かれる。このとき、連通管３０に備えられている還元剤供給部４０から適量の尿素水Ｓが排気に供給されることによって第二処理部２０において窒素酸化物の還元反応が行われることになる。こうして、粒子状物質が除去され、窒素酸化物が還元された排気は、テールパイプ５０を通って大気に放出される。
　第一処理部１０は、主に円筒形状の第一ケース１５と、炭化ケイ素等の基材に白金等の触媒を担持して形成される酸化触媒担体（以降「ＤＯＣ」という。）１２と、炭化ケイ素等の基材で形成されて通過する排気を濾過するフィルタ担体（以降「ＤＰＦ」という。）１３とで構成される。ＤＯＣ１２およびＤＰＦ１３は、第一ケース１５の内部に形成される排気通路の中途部に設けられ、ＤＯＣ１２が上流側に、ＤＰＦ１３が下流側に位置するように配置される。
　第一処理部１０は、その排気通路における排気の流れる方向を長手方向として直線状に構成される。第一処理部１０の上流側には排気入口が形成されて、ディーゼルエンジンから排出された排気は第一処理部１０の入口室１１に導入可能とされる。第一処理部１０の下流側には排気出口が形成されて、入口室１１からＤＯＣ１２、ＤＰＦ１３を順に通過した排気は、出口室１４に設けられた排気出口から連通管３０に排出可能とされる。
　ＤＯＣ１２は、ディーゼルエンジンから排出された排気中のＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）ならびに粒子状物質（以降「ＰＭ」という。）を構成するＳＯＦ（有機可溶成分）を酸化させて除去するものである。更に、ディーゼルエンジンの排気中に多く含まれるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させることでＮＯ２（二酸化窒素）に変化させる。
　ＤＰＦ１３は、ＰＭを構成する煤を捕集することで排気を濾過し、捕集した煤を酸化して除去するものである。本実施形態においては、炭化ケイ素を基材としたＤＰＦ１３が用いられており、排気中に含まれる煤は、排気がＤＰＦ１３に形成された微細な穴を通過する際に捕集される。このようにして捕集された煤は、酸化反応が進行可能な排気温度であることを条件として、排気中に含まれる酸素ならびにＤＯＣ１２にて生成されたＮＯ２によって酸化される。
　このように、本実施形態の第一処理部１０は、排気中に含まれるＰＭを連続的に捕集し、酸化するものとされるが、捕集した煤が堆積した場合にのみ電気ヒータ等により強制的に酸化する、いわゆる間欠再生式であっても良い。また、ＤＰＦ１３は、基材としてコージェライトを用いたものや耐熱鋼を積層して構成されたもの等であっても良く、材質や構造について限定するものではない。
　第二処理部２０は、主に円筒形状の第二ケース２５と、コージェライト等の基材にゼオライト等の触媒を担持して形成される還元触媒担体（以降「ＳＣＲ担体」という。）２２と、炭化ケイ素等の基材に白金等の触媒を担持して形成されるＤＯＣ２３とで構成される。ＳＣＲ担体２２およびＤＯＣ２３は、第二ケース２５の内部に形成される排気通路の中途部に設けられ、ＳＣＲ担体２２が上流側に、ＤＯＣ２３が下流側に位置するように配置される。なお、第二処理部２０は、後述する還元剤供給部４０と図示しない制御装置、供給ポンプ等とでＳＣＲシステムとして構成される。
　第二処理部２０は、その排気通路における排気の流れる方向を長手方向として直線状に構成される。第二処理部２０の上流側には排気入口が形成されて、連通管３０により導かれた排気が第二処理部２０の入口室２１に導入可能とされる。第二処理部２０の下流側には排気出口が形成されて、入口室２１からＳＣＲ担体２２、ＤＯＣ２３を順に通過した排気は、出口室２４に設けられた排気出口からテールパイプ５０に排出可能とされる。
　ＳＣＲ担体２２は、アンモニアを還元剤として排気中に含まれる窒素酸化物を還元するものである。アンモニアは、後述する還元剤供給部４０から排気に供給される尿素水Ｓの加水分解によって生成され、ＳＣＲ担体２２は、このアンモニアを用いて以下の還元反応により窒素酸化物をＮ２ならびにＨ２Ｏに変化させる。
　６ＮＯ＋４ＮＨ３→５Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
　４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
　６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ
　２ＮＯ２＋４ＮＨ３＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
　ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
　ＳＣＲ担体２２の下流側に配置されたＤＯＣ２３は、ＳＣＲ担体２２における還元反応において、余剰となったアンモニアを酸化して無害化するものであり、アンモニアの大気への放出を防ぐものである。
　このように、本実施形態の第二処理部２０は、尿素水Ｓの加水分解により生成されるアンモニアを還元剤として窒素酸化物を還元するものとされるが、例えば炭化水素系燃料を排気に供給して触媒担体に吸着した窒素酸化物を還元する、いわゆる吸蔵還元触媒を用いたものであっても良い。
　第一処理部１０および第二処理部２０は、同一平面上に並べて設けられ、互いに所定の間隔をとって平行に配置される。第一処理部１０および第二処理部２０の長手方向の長さは略同一に設定され、少なくとも第一処理部１０の出口室１４に設けられた排気出口と第二処理部２０の入口室２１に設けられた排気入口は、第一処理部１０および第二処理部２０の中心軸に対して垂直な同一平面上に配置される。
　ここで、第一処理部１０の排気出口は、第一ケース１５の第二処理部２０と対向する側に配置される。第二処理部２０の排気入口は、第二ケース２５の第一処理部１０と対向する側に配置される。つまり、第一処理部１０の排気出口と第二処理部２０の排気入口とは向かい合うように配置される。
　また、第一処理部１０の排気出口と第二処理部２０の排気入口は、図１（Ｂ）に示すように、側面視において第一処理部１０と第二処理部２０の中心軸に対してともに直交する直線上には位置されず、上下位置が互いにずれるように設けられる。
　連通管３０は、第一処理部１０を構成するＤＯＣ１２ならびにＤＰＦ１３を通過した排気を、第二処理部２０へ導く円管形状の部材である。連通管３０は、第一処理部１０と第二処理部２０の間で屈曲しながら第一処理部１０の排気出口と前記第二処理部２０の排気入口とを接続するように設けられ、第一処理部１０と第二処理部２０との間に形成される空間に収められる。なお、連通管３０の内径は第一ケース１５および第二ケース２５の径よりも小さい一定値に設定されている。
　連通管３０は、その上流側が第一処理部１０の出口室１４に設けられた排気出口から、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて延出されている。
　そして、連通管３０は、第一処理部１０の外周面に沿うように屈曲されて、その中途部が第一処理部１０と第二処理部２０とが最も近接する間を通るように形成される。
　連通管３０の下流側は、第二処理部２０の外周面に沿うように屈曲されて、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しない位置にずらされて第二処理部２０の入口室２１に設けられた排気入口に接続される。つまり、図２に示すように、連通管３０は、側面視にて略Ｓ字形状の排気流路を形成している。
　還元剤供給部４０は、連通管３０に備えられて排気に尿素水Ｓを供給するものである。還元剤供給部４０は、ノズル等で構成されて連通管３０の上流側に設けられ、第一処理部１０の排気出口の近傍に配置される。還元剤供給部４０からの尿素水Ｓの供給量は、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物の排出量に応じて図示しない制御装置によって制御される。なお、還元剤供給部４０は、圧縮空気を利用して空気とともに尿素水Ｓを供給するものや、尿素水Ｓのみをポンプにより供給するものがあるが本発明では構造等について限定するものではなく、また、排気の流れに対する尿素水Ｓの供給方向についても限定するものではない。
　このように、連通管３０を略Ｓ字形状に屈曲する配管とすることで第一処理部１０と第二処理部２０との間の限られた空間で排気が流れる距離を延長することができ、該連通管３０の上流側から尿素水Ｓを供給することで、尿素水Ｓを含んだ排気がＳＣＲ２２に導入されるまでの混合時間を確保することが可能となる。これにより、小型であり簡素な構造でありながら、排気とこれに供給された尿素水Ｓの混合を促進させることができる。
　また、連通管３０から第二処理部２０の入口室２１に導かれた排気は、第二処理部２０の接線方向から円筒形状である入口室２１の内壁に沿って案内されることとなるために、入口室２１において旋回流れＲを発生させる。これにより、更なる排気と尿素水Ｓとの混合を図ることができて、排気が排気入口から直線的にＳＣＲ担体２２へ向かうことがなくなるために、ＳＣＲ担体２２へ導入される排気の偏りをも抑制することが可能となる。
　更に、ディーゼルエンジンが排気流量の少ない低出力運転状態である場合でも、連通管３０の上流側がその第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて設けられているために、排気が出口室１４から連通管３０の上流側に流れ込む際に連通管３０の内部で偏流に起因する乱れＴを発生させて尿素水Ｓの混合を促進させることが可能となる。
　次に、本発明の第二実施形態に係る排気浄化装置１について説明する。図３（Ａ）は第二実施形態に係る排気浄化装置１の平面図であり、図３（Ｂ）はその側面図である。図４は第二実施形態における側面断面図である。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。
　第二実施形態においても、第一処理部１０ならびに第二処理部２０の構成は、前述した本発明の第一実施形態と同様である。
　連通管３０は、本発明の第一実施形態と同様に、その上流側は、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて延出される。そして、その中途部は、第一処理部１０と第二処理部２０とが最も近接する間を通るように形成される。連通管３０の下流側は、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しない位置にずらされて第二処理部２０の入口室２１に連通される。
　このとき、第一処理部１０と第二処理部２０は、第一実施形態と比較して互いに近接するように配置されて、連通管３０の第一処理部１０と第二処理部２０とが最も近接する間を通る部分は、排気流路断面が縮径するように形成される。つまり、図４に示すように、連通管３０は、第一処理部１０と第二処理部２０との間に位置する中途部に、排気流路断面が縮径される縮径部３０ａを有するものとされる。
　還元剤供給部４０は、少なくとも連通管３０に設けられた縮径部３０ａの上流側に備えられて排気に尿素水Ｓを供給する。本実施形態においては、連通管３０の上流側であって、第一処理部１０の排気出口の近傍に配置される。
　このように、第二実施形態では、第一処理部１０と第二処理部２０を互いに近接するように配置するために、排気浄化装置１の更なる小型化を図ることが可能となる。
　また、還元剤供給部４０により尿素水Ｓが供給された排気は、縮径部３０ａによって収縮された後に再び膨張することとなるために、尿素水Ｓの蒸発と混合を更に促進させることが可能となる。また、第一処理部１０と第二処理部２０との間に位置される縮径部３０ａは、排気から受けた熱の消散が少ないために比較的に高温を維持できて、尿素水Ｓの蒸発を促進させることが可能となる。
　更に、ディーゼルエンジンが排気流量の少ない低出力運転状態である場合でも、連通管３０は、その第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて設けられているために、連通管３０の内部に偏流に起因する乱れＴを発生させて、この乱れＴを縮径部３０ａの上流側で維持することができるために、十分に尿素水Ｓを混合することが可能となる。
　次に、本発明の第三実施形態に係る排気浄化装置１について説明する。図５（Ａ）は第三実施形態に係る排気浄化装置１の平面図であり、図５（Ｂ）はその側面図である。図６は第三実施形態における側面断面図であり、ディーゼルエンジンの高出力運転時における排気への尿素水Ｓの供給を示したものである。また、図７はディーゼルエンジンの低出力運転時における排気への尿素水Ｓの供給を示したものである。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。
　第三実施形態においても、第一処理部１０ならびに第二処理部２０の構成は、前述した本発明の第一実施形態と同様である。
　連通管３０は、本発明の第二実施形態と同様に、その上流側は、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて延出される。そして、その中途部は、第一処理部１０と第二処理部２０とが最も近接する間を通るように形成される。連通管３０の下流側は、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しない位置にずらされて第二処理部２０の入口室２１に連通される。なお、第二実施形態と同様に、第一処理部１０と第二処理部２０との間に位置される連通管３０の中途部には排気流路断面を縮径する縮径部３０ａが設けられる。
　本実施形態では、上述した還元剤供給部４０に加えて、還元剤供給部４０と同様に尿素水Ｓを排気に供給する補助還元剤供給部４１が備えられる。還元剤供給部４０は、第一処理部１０の排気出口の近傍であって連通管３０の上流側に備えられ、補助還元剤供給部４１は、第二処理部２０の排気入口の近傍であって、連通管３０の下流側に備えられる。つまり、還元剤供給部４０ならびに補助還元剤供給部４１は、連通管３０の縮径部３０ａの上流側と下流側にそれぞれ備えられる。
　補助還元剤供給部４１は、ノズル等で構成されて排気に尿素水Ｓを供給するものである。補助還元剤供給部４１からの尿素水Ｓの供給量は、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物の排出量に応じて図示しない制御装置によって制御される。なお、補助還元剤供給部４１は、圧縮空気を利用して空気とともに尿素水Ｓを供給するものや、尿素水Ｓのみをポンプにより供給するものがあるが本発明では構造等について限定するものではなく、また、排気の流れに対する尿素水Ｓの供給方向についても限定するものではない。
　連通管３０の上流側に備えられた還元剤供給部４０は、ディーゼルエンジンからの排気流量が多いとき、即ち、高出力運転時に排気に尿素水Ｓを供給するためのものである。また、過渡運転時においては、一定時間、低出力運転が維持されない限り還元剤供給部４０から尿素水Ｓが供給される。
　これは、図６に示すように、ディーゼルエンジンの高出力運転時においては、窒素酸化物の排出量が多いために供給される尿素水Ｓが多くなることと、ディーゼルエンジンから排出される排気流量が多いために連通管３０内部の排気の流速が高くなることから、連通管３０の上流側に備えられた還元剤供給部４０を用いて尿素水Ｓを供給することで、尿素水Ｓを含んだ排気がＳＣＲ担体２２に導入されるまでの混合時間を確保する必要があるからである。
　また、ディーゼルエンジンの過渡運転時における高出力運転域では、尿素水Ｓを含んだ排気がＳＣＲ担体２２に導入されるまでの混合時間の確保を図ることができ、低出力運転域では、連通管３０の内部に偏流に起因する乱れＴを利用することで尿素水Ｓの混合を促進することができる。これにより、全運転域において、排気とこれに供給された尿素水Ｓの混合を良好に行うことが可能となる。
　連通管３０の下流側に備えられた補助還元剤供給部４１は、一定時間、ディーゼルエンジンからの排気流量が少ないとき、即ち、低出力運転時に排気に尿素水Ｓを供給するためのものである。
　これは、図８に示すように、ディーゼルエンジンの低出力運転時に連通管３０の上流側にある還元剤供給部４０から、長時間、排気に尿素水Ｓを供給するとした場合、ディーゼルエンジンの低出力運転時は排気温度が低いために尿素水Ｓの蒸発速度が遅く、過渡運転時における尿素水Ｓの供給量の制御が難しくなるうえ、連通管３０の内壁に多量の尿素水Ｓが付着して析出する場合があった。
　これにより、窒素酸化物の排出量に対して還元剤であるアンモニアが不足することになり、ＳＣＲ担体２２による還元反応が不十分となる場合があった。
　そこで、図７に示すように、ディーゼルエンジンの低出力運転時においては、連通管３０の下流側に備えられた補助還元剤供給部４１から排気に尿素水Ｓを供給することで、尿素水Ｓは連通管３０の壁面に付着せずに第二処理部２０の入口室２１に導かれることとなる。
　これにより、ディーゼルエンジンの運転状態に関わらず、窒素酸化物の排出量に応じた適量の尿素水Ｓを排気に混合でき、ＳＣＲ担体２２に導入することが可能となる。なお、ディーゼルエンジンの低出力運転時においては、窒素酸化物の排出量が少ないために尿素水Ｓの供給量は少なく、連通管３０の下流側に備えられた補助還元剤供給部４１を用いて尿素水Ｓを供給しても十分に混合を行うことが可能である。
　次に、本発明の他の実施形態に係る排気浄化装置１について説明する。図９（Ａ）から図９（Ｃ）は排気浄化装置１の側面図を示している。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。
　本実施形態においても、第一処理部１０ならびに第二処理部２０の構成は、前述した本発明の第一実施形態と同様である。
　図９（Ａ）に示すように、連通管３０は、その中心軸を直線とする円管形状の部材であって、第一処理部１０と第二処理部２０の中心軸に対してともに直交する直線と所定の間隔をとって平行に配置される。連通管３０の一端は、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しないように第一処理部１０の出口室１４に連通されて、連通管３０の他端は、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しないように第二処理部２０の入口室２１に連通される。
　また、図９（Ｂ）では、連通管３０は、その中心軸を直線とする円管形状の部材であって、第一処理部１０と第二処理部２０の中心軸に対してともに直交する直線と連通管３０の中心軸とが、ある角度をもって交差するように配置される。連通管３０の一端は、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しないように第一処理部１０の出口室１４に連通されて、連通管３０の他端は、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しないように第二処理部２０の入口室２１に連通される。
　還元剤供給部４０は、少なくとも連通管３０に設けられて排気に尿素水Ｓを供給する。本実施形態においては、第一処理部１０の排気出口の近傍であって、連通管３０の上流側に備えられる。
　これにより、排気浄化装置１を更に簡素な構造とすることができ、排気とこれに供給された尿素水Ｓの混合を促進し、ＳＣＲ担体２２へ導入される排気の偏りをも抑制することが可能となる。なお、図９（Ａ）、図９（Ｂ）における連通管３０の中途部に、排気流路断面を縮径する縮径部３０ａを設けることで尿素水Ｓの蒸発と混合の更なる促進を図ることもできる。
　また、図９（Ｃ）では、連通管３０は、その一端から他端まで排気流路断面を徐々に縮径するように形成したテーパ管とされる。連通管３０の大径側端部は、その中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しないように第一処理部１０の出口室１４に連通されて、連通管３０の小径側端部は、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しないように第二処理部２０の入口室２１に連通される。
　還元剤供給部４０は、少なくとも連通管３０に設けられて排気に尿素水Ｓを供給する。本実施形態においては、第一処理部１０の排気出口の近傍であって、連通管３０の上流側に備えられる。
　これにより、排気が連通管３０へ導入される際の流路断面の急縮によって排気の流れを阻害することがなく、小径側端部より排気の流速を高めて第二処理部２０へ導入することができるために、第二処理部２０の入口室２１での旋回流れＲを強めて、尿素水Ｓの混合とＳＣＲ担体２２へ導入される排気の偏りを抑制することが可能となる。
　本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化装置に利用可能である。

Claims (6)

  1. 　ディーゼルエンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置において、
    　フィルタ担体が設けられる略円筒形状の排気通路であって、ディーゼルエンジンの排気から主に粒子状物質を除去する第一処理部と、
    　還元触媒担体が設けられる略円筒形状の排気通路であって、前記第一処理部を通過した排気から主に窒素酸化物を還元する第二処理部と、
    　前記第一処理部の周面に設けられた排気出口から前記第二処理部の周面に設けられた排気入口へ排気を導く連通管と、
    　窒素酸化物を還元するために還元剤を排気に供給する還元剤供給部と、を備え、
    　前記第一処理部と前記第二処理部とは、それぞれの排気出口と排気入口とを互いに対向する側に有して平行に設けられ、
    　前記連通管は、その上流側が前記第一処理部の排気出口から該第一処理部の外周面に沿うように設けられて前記第一処理部と前記第二処理部との最も近接する間を通り、その下流側が前記第二処理部の外周面に沿うようにして該第二処理部の排気入口まで設けられ、
    　前記還元剤供給部は、前記連通管に設けられることを特徴とする排気浄化装置。
  2. 　前記連通管は、その上流側の前記第一処理部との接続部分における中心軸が前記第一処理部の中心軸に交差しないように設けられることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 　前記連通管は、その下流側の前記第二処理部との接続部分における中心軸が前記第二処理部の中心軸に交差しないように設けられることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  4. 　前記連通管は、前記還元剤供給部よりも下流側に縮径部を有することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
  5. 　前記連通管は、第一処理部と第二処理部とが最も近接する部分に前記縮径部を配置することを特徴とする請求項４に記載の排気浄化装置。
  6. 　窒素酸化物を還元するために還元剤を排気に供給する補助還元剤供給部をさらに備え、
    　前記還元剤供給部は、前記連通管の上流側に設けられ、
    　前記補助還元剤供給部は、前記連通管の下流側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
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