WO2018198347A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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WO2018198347A1
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exhaust gas
oxidation catalyst
doc
exhaust
flow passage
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PCT/JP2017/017029
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French (fr)
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勇人 相澤
知秀 高屋
佑 江原
智美 浦濱
森　仁志
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東京濾器株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device, and is particularly suitable for an exhaust purification device that purifies exhaust gas discharged from a diesel engine.
  • Exhaust gas discharged from an internal combustion engine contains particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx), which are harmful substances. Therefore, it is required to purify the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and remove or reduce PM and NOx from the exhaust gas.
  • an exhaust gas purification apparatus combining a DPF system and a urea SCR system has been developed and put into practical use.
  • the DPF system is a device for removing or reducing PM from exhaust gas, and an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst for oxidizing NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine (diesel engine). ) And a particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) for collecting and burning (oxidizing) PM in the exhaust gas.
  • DOC Diesel Oxidation Catalyst for oxidizing NOx in exhaust gas discharged from an internal combustion engine (diesel engine).
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • the urea SCR system is a device for removing or reducing NOx from exhaust gas using a selective reduction reaction between NOx and ammonia, and selective reduction for reducing and removing NOx in contact with a reducing agent.
  • a catalyst (SCR: Selective Catalytic Reduction) and an ammonia slip catalyst are provided.
  • an exhaust gas introduction chamber is formed in the case, and the introduction chamber
  • the exhaust introduction pipe is inserted and fixed in a direction perpendicular to the central axis of the introduction chamber, a plurality of exhaust holes are provided in the exhaust introduction pipe, and the number of the discharge holes is determined at the center position and the outer peripheral side position of the introduction chamber.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an exhaust purification device that can introduce exhaust gas uniformly to a catalyst with a simple configuration and can sufficiently exhibit the purification performance of the exhaust gas.
  • the purpose is to provide.
  • an exhaust emission control device includes: An exhaust purification device for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, A flow passage communicating with the exhaust gas inlet; A casing that houses the flow passage and is provided with an exhaust port for the exhaust gas at an arbitrary position;
  • the flow path is An oxidation catalyst for oxidizing nitrogen oxides in the exhaust gas;
  • a particulate filter disposed on the downstream side of the oxidation catalyst for collecting and removing particulate components in the exhaust gas;
  • a selective reduction catalyst disposed on the downstream side of the particulate filter, for reducing and removing the nitrogen oxides in contact with a reducing agent selected from a urea component or an ammonia component,
  • An introduction part for diffusing the exhaust gas flowing in from the inflow port in the radial direction of the oxidation catalyst is disposed on the upstream side of the oxidation catalyst in the flow passage, The introduction part is The inflow port through which the exhaust gas flows from the side with respect to the flow path; And an overhanging portion that covers
  • an exhaust purification device that can introduce exhaust gas uniformly to the catalyst with a simple configuration and can sufficiently exhibit the purification performance of the exhaust gas.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an exhaust gas purification apparatus according to the present embodiment partially through. It is sectional drawing with which it uses for description of the flow of the exhaust gas in the exhaust gas purification apparatus of FIG. It is a top view which shows the exhaust gas purification apparatus of FIG. It is a bottom view which shows the exhaust gas purification apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a side view showing the exhaust emission control device of FIG. 3 as viewed from the right side of the drawing.
  • FIG. 4 is a side view showing the exhaust purification device of FIG. 3 as viewed from the left side of the drawing.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA in the exhaust emission control device of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line BB in the exhaust emission control device of FIG. 6.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line CC in the exhaust emission control device of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section taken along the arrow DD in the exhaust emission control device of FIG. 6.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section taken along the line EE in the exhaust emission control device of FIG. 6.
  • the exhaust emission control device 1 of the present embodiment includes a first flow passage 2 that communicates with an inflow port GI of exhaust gas discharged from an internal combustion engine (in this case, a diesel engine) (not shown). , A second flow passage 3 communicating with the first flow passage 2, and a substantially box-shaped casing 4 accommodating the first and second flow passages 2, 3.
  • the first and second flow passages 2 and 3 each have a cylindrical shape, but the present invention is not limited to this.
  • the exhaust gas outlet GO in the casing 4 can be provided at an arbitrary position according to the vehicle to be mounted.
  • the first flow passage 2 is disposed on the downstream side of the DOC 21 and an oxidation catalyst (DOC) 21 for oxidizing nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas.
  • DOC oxidation catalyst
  • DPF particulate filter
  • an upstream introduction portion 20 described later is disposed on the upstream side of the DOC 21 in the first flow passage 2.
  • the upstream introduction part 20 is for diffusing exhaust gas flowing in from the inlet GI in the diameter direction of the DOC 21.
  • the second flow passage 3 has a selective reduction catalyst for reducing and removing nitrogen oxides (NOx) by contacting with a reducing agent selected from a urea component or an ammonia component.
  • SCR nitrogen oxides
  • 31 and 32 are installed.
  • an NH 3 slip 33 as a new oxidation catalyst for oxidizing the reducing agent discharged from the SCR 32 is disposed further downstream of the downstream SCR 32.
  • the reducing agent discharged (slips) without being completely reacted with the exhaust gas in the SCRs 31 and 32 can be reliably oxidized, and the slip phenomenon can be prevented.
  • the NH 3 slip 33 is not essential, and the NH 3 slip 33 may be omitted.
  • the first flow passage 2 and the second flow passage 3 are arranged in parallel to each other so that their cross sections are aligned in a diagonal direction in the side wall cross section of the casing 4. More specifically, they are arranged at substantially corners facing each other in the side wall cross section. Moreover, the 1st flow path 2 and the 2nd flow path 3 are connected via the communication part 5 provided with the dosing 51 which is a reducing agent spray part for supplying a reducing agent.
  • the communication portion 5 has a substantially U-shape as a whole, a dosing 51 that communicates with the DPF 22 of the first flow passage 2, and an upstream side that communicates with the dosing 51.
  • the downstream side diffusion portion 54 and the downstream side introduction portion 55 that communicates with the SCR 31 of the second flow passage 3 are provided.
  • An opening 22 a for exhaust gas exhaust to the dosing 51 is provided on the outer periphery of the downstream end of the DPF 22.
  • the first flow passage 2 and the second flow passage 3 are connected in a substantially S shape by the communication portion 5.
  • the length of the flow passage can be increased without increasing the overall length of the exhaust purification device 1, and spraying is performed in the dosing 51. It is possible to ensure the diffusibility of the reducing agent.
  • the introduction portion 20 of the first flow passage 2 includes a pipe-like inlet GI through which exhaust gas flows into the first flow passage 2 from the side, and an exhaust gas inflow side end surface of the DOC 21. And an overhanging portion 20b covering the.
  • the introduction part 20 has a shape that extends from the inflow port GI to the connection end part 20a on the DOC 21 side in the overhang part 20b to a position near the diameter on the outer periphery of the DOC 21.
  • the projecting portion 20b has a shape in which a portion facing the DOC 21 swells toward the side opposite to the DOC 21 side (that is, the outer side of the casing 4).
  • projection part 20b of the casing 4 has comprised the shape bulging outward so that the said overhang
  • the introduction unit 20 is provided with a baffle plate 201 (in this case, cylindrical) along the outer diameter of the DOC 21.
  • the baffle plate 201 is configured as a punching metal having one surface facing the inlet GI side having a number of punching holes 201a.
  • the exhaust gas flowing in from the inlet GI disposed on the side of the first flow passage 2 passes through the punching hole 201a of the baffle plate 201 (arrow L1a in FIG. 10) and the baffle plate 201. By distributing it over the route (arrow L1b in FIG. 10), it can be uniformly diffused in the diameter direction of the DOC 21.
  • the flow velocity distribution of the former that is, when the baffle plate 201 is provided
  • the flow velocity distribution of the latter is greater than the flow velocity distribution of the latter. It was found that the uniformity (uniformity) was high and the flow was more uniform.
  • a space is formed between the inner wall of the casing 4 and the first and second flow passages 2 and 3 including the communication portion 5, and this space is formed by the DOC 21 and the DPF 22. , SCR21, 32, etc., function as an air layer X for heat insulation (heat insulation).
  • the exhaust gas discharged from the second flow passage 3 is discharged from the discharge port GO while flowing through the air layer X.
  • the urea water injected and supplied from the dosing 51 is upstream through the lower opening 22a in the upstream diffusion portion 52, the connection portion 53, and the downstream diffusion portion 54 of the communication portion 5 folded back in a substantially U shape.
  • the exhaust gas flow after passing through the DPF 22 (arrow L3 in FIGS. 8 and 10) flowing into the side diffusion portion 52 flows while forming a swirl flow along the inner wall surface of the communication portion 5 (FIGS. 2 and 8). Arrow L4). That is, the exhaust gas that has passed through the DOC 21 and the DPF 22 is stirred and mixed with the urea water that has formed a swirling flow when passing through the vicinity of the communicating portion 5. At that time, the exhaust gas stirred and mixed with the urea water is forced to change its flow direction while swirling in the vicinity of the connection portion 53 and is uniformly dispersed in the downstream diffusion portion 54.
  • the exhaust gas is blocked by the wall surface of the downstream introduction portion 55, and then flows into the SCR 31 of the second flow passage 3 while turning (arrows L5 and L6 in FIGS. 2 and 8), and is uniformly dispersed. In this state, it passes through the SCR 32 and the NH 3 slip 33 (arrow L7 in FIGS. 2 and 8).
  • NOx including NO 2
  • urea water and NH 3 remaining in the exhaust gas without being consumed by the SCRs 31 and 32 are adsorbed by the NH 3 slip 33 and removed from the exhaust gas, or oxidized and purified by the NH 3 slip 33 to form N 2 .
  • the exhaust gas purified by passing through the SCRs 31 and 32 and the NH 3 slip 33 is air formed between the inner wall of the casing 4 and the first and second flow passages 2 and 3 including the communication part 5. It flows out of the casing 4 (that is, the exhaust emission control device 1) through the layer X (arrow L10 shown by the broken line in FIGS. 1 and 2).
  • the introduction portion 20 for diffusing the exhaust gas in the radial direction of the DOC 21 is disposed on the upstream side of the DOC 21 in the flow passage 2.
  • the introduction portion 20 has an inlet GI through which exhaust gas flows from the side with respect to the flow passage 2 on one side, and has an overhang portion 20b that covers the end surface of the DOC 21 on the exhaust gas inlet side, and the inlet GI. From the projection part 20b toward the connection end part 20a on the DOC21 side, a shape that extends to a position near the outer periphery of the DOC21 is formed.
  • the part facing the DOC 21 in the overhanging part 20b has a shape bulging outward of the casing 4 on the side opposite to the DOC 21, and the inside of the introduction part 20 faces the inlet GI side.
  • a baffle plate 201 having a large number of punching holes 201 a on one surface is provided along the outer diameter of the DOC 21. For this reason, exhaust gas can be uniformly introduced into the catalyst with a simple configuration, and the exhaust gas purification performance can be sufficiently exhibited.

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Abstract

本発明の排気浄化装置１は、流通路２におけるＤＯＣ２１の上流側に、排気ガスをＤＯＣ２１の径方向に拡散させるための導入部２０が配設されている。導入部２０は、流通路２に対して側方から排気ガスを流入する流入口ＧＩと、ＤＯＣ２１の排気ガス流入側端面を覆う張出部２０ｂと、を有する。流入口ＧＩは、張出部２０ｂにおけるＤＯＣ２１側の接続端部２０ａに向けて、当該ＤＯＣ２１の外周近傍の位置まで広がった形状をなす。また、張出部２０ｂにおけるＤＯＣ２１と対向する部位は、ＤＯＣ２１とは反対側となるケーシング４の外方に向けて膨らんだ形状をなす。導入部２０の内部には、流入口ＧＩ側に面した一面にパンチング孔２０１ａを多数穿設された邪魔板２０１が、ＤＯＣ２１の外径に沿って設けられている。このため、簡易な構成で触媒に対して均一に排気ガスを導入でき、当該排気ガスの浄化性能を十分に発揮できる。

Description

排気浄化装置
　本発明は排気浄化装置に関し、特にディーゼルエンジンから排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置に好適なものである。
　内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン）から排出された排気ガスには、有害物質である粒子状物質（ＰＭ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。そのため、内燃機関から排出された排気ガスを浄化して、当該排気ガスからＰＭ及びＮＯｘを除去または低減しておくことが要請されている。このような要請を実現するために、各種の開発が行われており、近年では、ＤＰＦシステムと尿素ＳＣＲシステムとを組み合わせた排気浄化装置も開発され、実用化されるに至っている。
　ここで、ＤＰＦシステムは、排気ガスからＰＭを除去または低減するための装置であり、内燃機関（ディーゼルエンジン）から排出される排気ガス中のＮＯｘを酸化するための酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）及び、排気ガス中のＰＭを捕集し、燃焼（酸化）除去するためのパティキュレートフィルタ(ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter)を備えたものである。また、尿素ＳＣＲシステムは、ＮＯｘとアンモニアとの選択還元反応を利用して、排気ガスからＮＯｘを除去または低減するための装置であり、ＮＯｘを還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）及びアンモニアスリップ触媒を備えたものである。
　ところで、このような排気浄化装置では、排気ガスの浄化性能向上を図るために、排気ガスをＤＯＣに対して均一に導入する技術が考案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
　かかる特許文献１及び２の装置では、ケース内に排気ガスを浄化するＤＯＣとＤＰＦを収納して浄化室を構成した排気ガス浄化装置において、ケースに排気ガスの導入室を形成し、該導入室に排気導入管を導入室の中心軸に対して垂直方向に挿入して固定し、排気導入管に複数の排出孔を設け、該排出孔の数を導入室の中心位置と外周側位置とで異なるようにしている。
特開２０１２－１４０９６４号公報 特開２０１４－１５６８６５号公報
　しかしながら、これら特許文献１及び２の装置にあっては、排気ガスの流れに圧力の上昇が生じる虞があると共に、排出孔を通過する排気ガスの流れに偏りが生じる虞があり、ＤＯＣに対して導入する排気ガスの均一性が不十分となり、排気ガスの浄化性能を十分に発揮できない場合があると考えられる。
　そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で触媒に対して均一に排気ガスを導入でき、当該排気ガスの浄化性能を十分に発揮できる排気浄化装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明に係る排気浄化装置は、
　内燃機関から排出された排気ガスを浄化する排気浄化装置であって、
　前記排気ガスの流入口と連通する流通路と、
　前記流通路を収容し、任意の位置に前記排気ガスの排出口が設けられるケーシングと、を備え、
　前記流通路は、
　前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化するための酸化触媒と、
　前記酸化触媒の下流側に配置され、前記排気ガス中の微粒子成分を捕集して除去するためのパティキュレートフィルタと、
　前記パティキュレートフィルタの下流側に配置され、前記窒素酸化物を尿素成分またはアンモニア成分から選ばれる還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒と、を有し、
　前記流通路における前記酸化触媒の上流側には、前記流入口から流入する前記排気ガスを前記酸化触媒の径方向に拡散させるための導入部が配設されており、
　前記導入部は、
　前記流通路に対して側方から前記排気ガスを流入する前記流入口と、
　前記酸化触媒の排気ガス流入側端面を覆う張出部と、を有し、
　前記流入口が前記張出部における前記酸化触媒側の接続端部に向けて、当該酸化触媒の外周近傍の位置まで広がった形状をなすと共に、前記張出部における前記酸化触媒と対向する部位が、前記酸化触媒側とは反対側となる前記ケーシングの外方に向けて膨らんだ形状をなし、
　前記導入部の内部には、前記流入口側に面した一面にパンチング孔を多数穿設されたパンチングメタルとして構成される邪魔板が、前記酸化触媒の外径に沿って設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、簡易な構成で触媒に対して均一に排気ガスを導入でき、当該排気ガスの浄化性能を十分に発揮できる排気浄化装置を提供することが可能となる。
本実施形態に係る排気浄化装置を部分的に透視して示す概略斜視図である。 図１の排気浄化装置における排気ガスの流れの説明に供する断面図である。 図１の排気浄化装置を示す平面図である。 図１の排気浄化装置を示す下面図である。 図３の排気浄化装置を紙面右方向から見て示す側面図である。 図３の排気浄化装置を紙面左方向から見て示す側面図である。 図１の排気浄化装置を示す正面図である。 図６の排気浄化装置におけるＡ－Ａ矢視の断面を示す断面図である。 図６の排気浄化装置におけるＢ－Ｂ矢視の断面を示す断面図である。 図５の排気浄化装置におけるＣ－Ｃ矢視の断面を示す断面図である。 図６の排気浄化装置におけるＤ－Ｄ矢視の断面を示す断面図である。 図６の排気浄化装置におけるＥ－Ｅ矢視の断面を示す断面図である。 平面側から見たＤＯＣの上流側端面における排気ガスの流速分布を示し、（ａ）は邪魔板を設けた場合における流速分布を示し、（ｂ）は邪魔板を設けない場合における濃度分布を示す図である。 邪魔板を設けない場合の側面側から見たＤＯＣの上流側端面における排気ガスの流速分布を示す図である。 邪魔板を設けた場合の側面側から見たＤＯＣの上流側端面における排気ガスの流速分布を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明に係る排気浄化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。
＜排気浄化装置の構成＞
　図１～図１２に示すように、本実施形態の排気浄化装置１は、不図示の内燃機関（この場合、ディーゼルエンジン）から排出された排気ガスの流入口ＧＩと連通する第一流通路２と、第一流通路２と連通する第二流通路３と、これら第一及び第二流通路２，３を収容する略箱型のケーシング４と、を備えている。なお、本実施形態の場合、第一及び第二流通路２，３は、それぞれ円筒形状をなしているが、本発明はこれに限ることはない。また、ケーシング４における排気ガスの排出口ＧＯは、搭載する車両等に応じて任意の位置に設けることができる。
　図１，図２に示すように、第一流通路２には、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化するための酸化触媒（ＤＯＣ）２１と、ＤＯＣ２１の下流側に配置され、排気ガス中の微粒子成分（ＰＭ）を捕集して除去するためのパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）２２と、が設置されている。第一流通路２におけるＤＯＣ２１の上流側には、後述する上流側導入部２０が配設されている。上流側導入部２０は、流入口ＧＩから流入する排気ガスをＤＯＣ２１の直径方向に拡散させるためのものである。
　図１，図２，図８に示すように、第二流通路３には、窒素酸化物（ＮＯｘ）を尿素成分またはアンモニア成分から選ばれる還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒（ＳＣＲ）３１，３２が設置されている。なお、本実施形態では、ＳＣＲ３１，３２を二段構成で設ける場合について述べるが、本発明はこれに限らない。また、下流側のＳＣＲ３２の更に下流側には、ＳＣＲ３２から排出される還元剤を酸化するための新たな酸化触媒であるＮＨ3スリップ３３が配置されていることが好ましい。これにより、ＳＣＲ３１，３２において排気ガスと反応しきれずに排出される（スリップする）還元剤を確実に酸化させ、スリップ現象を未然に防止できる。但し、本発明において、ＮＨ3スリップ３３は必須ではなく、ＮＨ3スリップ３３を省略してもよい。
　図１に示すように、第一流通路２と第二流通路３は、それらの断面がケーシング４の側壁断面における対角方向に並ぶように、互いに平行に配置されている。より具体的には、当該側壁断面の相互に対向する略角部にそれぞれ配置されている。また、第一流通路２と第二流通路３は、還元剤を供給するための還元剤噴霧部であるドージング５１が設けられた連通部５を介して接続されている。
　図１，図２，図８に示すように、連通部５は、全体として略Ｕ字状の形状をなし、第一流通路２のＤＰＦ２２と連通するドージング５１と、このドージング５１と連通する上流側拡散部５２と、上流側拡散部５２の下流側に接続されて流通路を１８０°折り返す接続部５３と、接続部５３に接続され、上流側拡散部５２と略平行な下流側拡散部５４と、下流側拡散部５４と第二流通路３のＳＣＲ３１とを連通する下流側導入部５５と、を備えている。また、ＤＰＦ２２の下流側端部の外周には、排気ガスをドージング５１へと排出するための開口部２２ａが設けられている。このようにして、第一流通路２と第二流通路３とが連通部５によって略Ｓ字状に接続されている。これにより、第一流通路２と第二流通路３とを、並べて配置した場合においても、排気浄化装置１の全長を大きくすることなく、流通路の長さを稼ぐことができ、ドージング５１において噴霧された還元剤の拡散性を確保できるようになっている。
　第一流通路２の導入部２０は、図９，図１０に示すように、第一流通路２に対して側方から排気ガスを流入するパイプ状の流入口ＧＩと、ＤＯＣ２１の排気ガス流入側端面を覆う張出部２０ｂと、を有している。また、導入部２０は、流入口ＧＩから張出部２０ｂにおけるＤＯＣ２１側の接続端部２０ａに向けて、当該ＤＯＣ２１の外周における直径近傍の位置まで広がった形状をなしている。さらに、張出部２０ｂは、ＤＯＣ２１と対向する部位が、ＤＯＣ２１側とは反対側（つまり、ケーシング４の外方側）に向けて膨らんだ形状をなしている。なお、ケーシング４の張出部２０ｂと対応する部位は、当該張出部２０ｂを覆うように外方へと膨らんだ形状をなしている。また、導入部２０は、内部にＤＯＣ２１の外径に沿った（この場合、円筒状の）邪魔板２０１が設けられている。この邪魔板２０１は、その流入口ＧＩ側に面した一面が、パンチング孔２０１ａを多数穿設されたパンチングメタルとして構成されている。これにより、第一流通路２に対して側方に配置された流入口ＧＩから流入した排気ガスを、邪魔板２０１のパンチング孔２０１ａを通過する経路（図１０の矢印Ｌ１ａ）と、邪魔板２０１を乗り越える経路（図１０の矢印Ｌ１ｂ）とに流通させることで、ＤＯＣ２１の直径方向に均一に拡散させることができる。
　具体的に、本実施形態の導入部２０に邪魔板２０１を設けた場合のＤＯＣ２１の排気ガス流入側端面における排気ガスの流速分布（図１３（ａ））と、設けない場合のＤＯＣ２１の排気ガス流入側端面における排気ガスの流速分布（図１３（ｂ））とを比較してみると、後者の流速分布に比べて前者（つまり、邪魔板２０１を設けた場合）の流速分布の方が、一様度（均一性）が高く、より均一な流れになっていることがわかった。
　また、邪魔板２０１を設けない場合のＤＯＣ２１の上流側端面における排気ガスの流速分布を側面側から見ると、図１４に示すように、手前（図中左側）から中央付近まで流速が速く、接続端部２０ａを越えた排気ガスの流速は均一度が低い。これに対して、邪魔板２０１を設けた場合のＤＯＣの上流側端面における排気ガスの流速分布を側面側から見ると、図１５に示すように、邪魔板２０１を設けることによってＤＯＣ２１端面に略均一な排気ガスの流れを作ると共に流速の均一化が図れることがわかった。
　このような構成の排気浄化装置１において、ケーシング４の内壁と、連通部５を含む第一及び第二流通路２，３との間には空間が形成されており、この空間がＤＯＣ２１，ＤＰＦ２２，ＳＣＲ２１，３２等の触媒を断熱（保温）するための空気層Ｘとして機能するようになっている。そして、本実施形態では、第二流通路３から排出される排気ガスが空気層Ｘを流通しつつ、排出口ＧＯから排出されるようになっている。
＜排気ガスと尿素水の流れ＞
　次に、排気浄化装置１の内部における排気ガスと還元剤（例えば、尿素水）の流れについて説明する。
　ディーゼルエンジンから排出された排気ガスは、流入口ＧＩから排気浄化装置１の内部に流入し（図１の矢印Ｌ１）、第一流通路２に配置されたＤＯＣ２１及びＤＰＦ２２を通過する（図１０の矢印Ｌ２，Ｌ３）。排気ガス中に含まれていたＮＯｘは、ＤＯＣ２１で酸化されてＮＯ2となる。また、排気ガス中に含まれていたＰＭは、ＤＰＦ２２で捕集されて排気ガスから除去される。そして、ＤＯＣ２１及びＤＰＦ２２を通過した排気ガスに対し、ドージング５１から尿素水が噴射供給される。このドージング５１から噴射供給された尿素水は、略Ｕ字状に折り返された連通部５の上流側拡散部５２，接続部５３，下流側拡散部５４において、下方の開口部２２ａを介して上流側拡散部５２へ流入されるＤＰＦ２２通過後の排気ガス流（図８，図１０の矢印Ｌ３）によって、連通部５の内壁面に沿った旋回流を形成しながら流れる（図２，図８の矢印Ｌ４）。つまり、ＤＯＣ２１及びＤＰＦ２２を通過した排気ガスは、連通部５付近を通過する際に、旋回流を形成した尿素水と攪拌混合される。その際、尿素水と攪拌混合された排気ガスは、接続部５３付近で旋回しながら強制的に流れ方向を変えられ下流側拡散部５４において均一に分散された状態となる。
　そして、この排気ガスは、下流側導入部５５の壁面で堰き止められた後、旋回しながら第二流通路３のＳＣＲ３１に流入し（図２，図８の矢印Ｌ５，Ｌ６）、均一に分散された状態でＳＣＲ３２及びＮＨ3スリップ３３を通過する（図２，図８の矢印Ｌ７）。なお、排気ガス中に含まれていたＮＯｘ（ＮＯ2を含む）は、ＳＣＲ３１，３２で還元浄化されてＮ2となる。また、ＳＣＲ３１，３２で消費されずに排気ガス中に残存する尿素水及びＮＨ3は、ＮＨ3スリップ３３で吸着されて排気ガスから除去され、若しくはＮＨ3スリップ３３で酸化浄化されてＮ2となる。そして、ＳＣＲ３１，３２及びＮＨ3スリップ３３を通過して浄化された排気ガスは、ケーシング４の内壁と、連通部５を含む第一及び第二流通路２，３との間に形成された空気層Ｘを介して（図１，図２の破線で示す矢印Ｌ１０）、ケーシング４（すなわち、排気浄化装置１）の外部に流出する。
　以上の通り、本実施形態にあっては、流通路２におけるＤＯＣ２１の上流側に、排気ガスをＤＯＣ２１の径方向に拡散させるための導入部２０が配設されている。導入部２０は、一方に流通路２に対して側方から排気ガスを流入する流入口ＧＩを有し、他方にＤＯＣ２１の排気ガス流入側端面を覆う張出部２０ｂを有すると共に、流入口ＧＩから張出部２０ｂにおけるＤＯＣ２１側の接続端部２０ａに向けて、当該ＤＯＣ２１の外周近傍の位置まで広がった形状をなす。また、張出部２０ｂにおけるＤＯＣ２１と対向する部位が、ＤＯＣ２１とは反対側となるケーシング４の外方に向けて膨らんだ形状をなし、導入部２０の内部には、流入口ＧＩ側に面した一面にパンチング孔２０１ａを多数穿設された邪魔板２０１が、ＤＯＣ２１の外径に沿って設けられている。このため、簡易な構成で触媒に対して均一に排気ガスを導入でき、当該排気ガスの浄化性能を十分に発揮できる。
　１…排気浄化装置
　２…第一流通路
　２０…上流側導入部
　２０ａ…接続端部
　２０ｂ…張出部
　２０１…邪魔板
　２０１ａ…パンチング孔
　２１…ＤＯＣ（酸化触媒）
　２２…ＤＰＦ（燃焼フィルタ）
　３…第二流通路
　３１，３２…ＳＣＲ（選択還元触媒）
　３３…ＮＨ3スリップ（新たな酸化触媒）
　４…ケーシング
　５…連通部
　５１…ドージング
　５２…上流側拡散部
　５３…接続部
　５４…下流側拡散部
　５５…下流側導入部
　ＧＩ…排気ガスの流入口
　ＧＯ…排気ガスの排出口

Claims (1)

  1. 　内燃機関から排出された排気ガスを浄化する排気浄化装置であって、
    　前記排気ガスの流入口と連通する流通路と、
    　前記流通路を収容し、任意の位置に前記排気ガスの排出口が設けられるケーシングと、を備え、
    　前記流通路は、
    　前記排気ガス中の窒素酸化物を酸化するための酸化触媒と、
    　前記酸化触媒の下流側に配置され、前記排気ガス中の微粒子成分を捕集して除去するためのパティキュレートフィルタと、
    　前記パティキュレートフィルタの下流側に配置され、前記窒素酸化物を尿素成分またはアンモニア成分から選ばれる還元剤と接触させて還元除去するための選択還元触媒と、を有し、
    　前記流通路における前記酸化触媒の上流側には、前記流入口から流入する前記排気ガスを前記酸化触媒の径方向に拡散させるための導入部が配設されており、
    　前記導入部は、
    　前記流通路に対して側方から前記排気ガスを流入する前記流入口と、
    　前記酸化触媒の排気ガス流入側端面を覆う張出部と、を有し、
    　前記流入口が前記張出部における前記酸化触媒側の接続端部に向けて、当該酸化触媒の外周近傍の位置まで広がった形状をなすと共に、前記張出部における前記酸化触媒と対向する部位が、前記酸化触媒側とは反対側となる前記ケーシングの外方に向けて膨らんだ形状をなし、
    　前記導入部の内部には、前記流入口側に面した一面にパンチング孔を多数穿設されたパンチングメタルとして構成される邪魔板が、前記酸化触媒の外径に沿って設けられている
    　ことを特徴とする排気浄化装置。
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