WO2022264437A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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WO2022264437A1
WO2022264437A1 PCT/JP2021/031535 JP2021031535W WO2022264437A1 WO 2022264437 A1 WO2022264437 A1 WO 2022264437A1 JP 2021031535 W JP2021031535 W JP 2021031535W WO 2022264437 A1 WO2022264437 A1 WO 2022264437A1
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exhaust gas
overflow pipe
reducing agent
exhaust
case
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潤 木地谷
雅樹 清水
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東京濾器株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device.
  • Patent Document 1 Conventional SCR (Selective catalytic reduction) systems that generate ammonia by injecting urea water into the passage of exhaust gas and thermally decomposing it, mix it with the exhaust gas and reduce nitrogen oxides. It is known as a technique (Patent Document 1).
  • the urea water injection device In the device described in Patent Document 1, the urea water injection device must be arranged in the axial direction of the catalyst and filter, and the overflow pipe must be extended vertically, which imposes significant design restrictions.
  • a contact device for bringing a reducing agent into contact with exhaust gas discharged from an internal combustion engine; a catalyst device that has a catalyst that promotes reaction with the reducing agent and is connected to the contact device, wherein the contact device includes an injection section that injects the reducing agent into the exhaust gas; and the injection section. and a tubular connecting portion that connects with the catalyst device and extends substantially parallel to the first direction.
  • FIG. 1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view of a contact device and a DPF device according to a first embodiment;
  • FIG. FIG. 3(a) is a cross-sectional view along line III-III of FIG. 2, and
  • (b) is a diagram showing the arrangement of an SCR catalyst device, a DPF device, and an overflow pipe.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4;
  • FIG. 8A is a perspective view, (b) a cross-sectional view, (c) a cross-sectional view taken along line VIc, and (d) a cross-sectional view taken along line VId of a contact device and a DPF device according to a second modification. It is (a) perspective view and (b) sectional drawing of a contact device and a DPF device which concern on a 3rd modification.
  • FIG. 4A is a perspective view, (b) a cross-sectional view, and (c) a cross-sectional view taken along line IXc-IXc showing a contact device and a catalyst device according to a second embodiment;
  • FIG. 10 (a) is a perspective view, (b) is a cross-sectional view, and (c) is a cross-sectional view taken along line Xc-Xc, showing a contact device and an SCR catalyst device according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the arrangement of DPF and overflow pipes in the prior art
  • a purification device 1 which is a first embodiment of an exhaust gas purification device, will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. The purifying device 1 is a selective catalytic reduction (SCR) device, that is, a device that injects urea water into the exhaust gas and reduces nitrogen oxides in the exhaust gas using ammonia as a reducing agent.
  • SCR selective catalytic reduction
  • the purification device 1 is attached to a vehicle 100 having a diesel engine 101 and purifies the exhaust gas of the diesel engine 101 .
  • a vehicle 100 having a diesel engine 101 purifies the exhaust gas of the diesel engine 101 .
  • front and rear, up and down, and left and right directions of the purification device 1 are defined based on the direction of the vehicle 100 as shown in FIG.
  • the purification device 1 mainly includes a DOC device 2 having an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst), a DPF device 3, a contact device 4, and an SCR catalyst device 5 having an SCR catalyst 51.
  • DOC Diesel Oxidation Catalyst
  • DPF device 3 a contact device 4
  • SCR catalyst device 5 having an SCR catalyst 51.
  • the DOC device 2 and the DPF device 3 are arranged side by side in the left-right direction of the vehicle 100 . These devices are connected via pipes or housings, and are in a state in which the internal spaces are connected (hereinafter also referred to as communication).
  • Exhaust gas from the diesel engine 101 passes through the DOC device 2, the DPF device 3, the contact device 4, and the SCR catalyst device 5 in this order.
  • the purification device 1 may have a configuration in which the diesel engine 101 and the SCR catalyst device 5 are connected via the contact device 4 without the DOC device 2 and the DPF device 3. is.
  • the description will be made on the premise of the configuration including the DOC device 2 and the DPF device 3 (FIG. 1(a)).
  • the DPF device 3 includes a case 31, a shell 33, and a DPF 34 (Diesel Particulate Filter), as shown in FIG.
  • the case 31 is a housing that accommodates the shell 33 and the DPF 34, and is a substantially tubular member having an axis extending in the left-right direction.
  • the shell 33 is formed in a substantially cylindrical shape having an axis extending in the left-right direction.
  • the shell 33 is a cylindrical member having a smaller diameter than the case 31 and is housed inside the case 31 .
  • the right end of the shell 33 forms an exhaust portion 33A having an opening for exhausting the exhaust gas that has passed through the DPF 34. As shown in FIG.
  • the DPF 34 is a filter for collecting and removing particulate components in the exhaust gas, and has a cylindrical shape with an axis 34A.
  • the DPF 34 is detachably housed inside the shell 33 so that the shaft 34A faces the left-right direction.
  • the contact device 4 has the function of bringing the exhaust gas discharged from the DPF device 3 into contact with the urea water, which is a reducing agent, and further guiding the exhaust gas toward the SCR catalyst device 5 .
  • the contact device 4 comprises a case 41, an injector 42, an overflow pipe 43 and a plurality of baffle plates 44 as shown in FIG.
  • the case 41 is a housing forming the outer shell of the contact device 4, and the case 41 is attached so as to cover the right side of the case 31.
  • the interior of the case 41 is hollow to guide the exhaust gas.
  • a lower chamber 41A, a middle chamber 41B provided thereabove, and an upper chamber 41C above the middle chamber 41B are formed inside the case 41. These chambers 41A, 41B, and 41C communicate with each other, and can sequentially guide the exhaust gas discharged from the discharge portion 33A upward as indicated by the arrows in FIG.
  • the lower chamber 41A is a chamber through which the exhaust gas discharged from the discharge part 33A first passes, is formed on the right side of the case 31 and communicates with the discharge part 33A.
  • the upper chamber 41C is a chamber formed in the upper part of the case 41.
  • urea water is injected into the exhaust gas, and the exhaust gas is guided to the overflow pipe 43 .
  • the middle chamber 41B is formed between the lower chamber 41A and the upper chamber 41C, and has the function of adjusting the flow direction of the exhaust gas and guiding it from the lower chamber 41A to the upper chamber 41C.
  • the injection device 42 is a device fixed to the upper end of the case 41, and has the function of directing the urea water into the upper chamber 41C and injecting it leftward.
  • the injection device 42 is positioned above the overflow pipe 43 and injects the urea water above the overflow pipe 43 .
  • the overflow pipe 43 is a tubular member extending in the left-right direction, and has a substantially elliptical cross-section that is vertically collapsed as shown in FIG.
  • the overflow pipe 43 is provided to extend leftward from the upper portion of the case 41 as shown in FIG.
  • the right end of the overflow pipe 43 is arranged inside the upper chamber 41C.
  • An opening 43C is formed in the upper surface of the right end portion of the overflow pipe 43, and the inside of the overflow pipe 43 and the upper chamber 41C communicate through the opening 43C.
  • a gap is formed between the outer peripheral portion of the overflow pipe 43 and the inner surface of the case 41 in the upper chamber 41C.
  • the baffle plate 44 is a plate-shaped member that extends in the front-rear and up-down directions and is fixed to the top of the case 41 .
  • a plurality of baffle plates 44 are arranged above the opening 43C so as to be aligned in the left-right direction.
  • a lower end portion of the baffle plate 44 is positioned inside the overflow pipe 43 and forms a gap with the inner surface of the overflow pipe 43 (FIG. 3).
  • the SCR catalyst device 5 is connected to the overflow pipe 43.
  • the SCR catalyst device 5 has a function of receiving exhaust gas from the overflow pipe 43 and promoting the reduction reaction of nitrogen oxides with ammonia by the SCR catalyst 51 .
  • the SCR catalyst 51 is a cylindrical member (FIG. 3(b)) having a horizontally extending axis 51A.
  • the overflow pipe 43 is arranged parallel to the axis 51A and the axis 34A.
  • the direction in which the overflow pipe 43 extends is within an angular range of ⁇ 5 degrees with respect to at least one of the shaft 51A and the shaft 34A (Fig. 3(b), the upper side is plus).
  • the direction in which the overflow pipe 43 extends can be set not only in the horizontal direction, but also within an angle range of ⁇ 5 degrees with respect to the horizontal direction, including the following modifications and embodiments.
  • overflow tube 43 is "substantially parallel" to axis 51A or axis 34A if the absolute value of the angle formed by overflow tube 43 with respect to axis 51A or axis 34A is 5 degrees or less. It is explained that there is It should be noted that the overflow pipe 43 can also form an intersection angle with respect to the axis 51A or the axis 34A in directions other than the vertical direction, for example, in the horizontal direction. Also, it is described that the direction in which the overflow pipe 43 extends is “substantially horizontal” when it is within the angle range of ⁇ 5 degrees with respect to the horizontal direction.
  • the DOC device 2 oxidizes nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas. After that, the exhaust gas passes through the DPF device 3. At that time, the DPF 34 collects and removes particulate components in the exhaust gas. Exhaust gas is discharged from the right end surface of the DPF 34 and enters the contact device 4 through the discharge portion 33A.
  • NOx nitrogen oxides
  • the exhaust gas that has entered the contact device 4 passes through the lower chamber 41A, middle chamber 41B, and upper chamber 41C in this order. Inside the upper chamber 41C, the exhaust gas goes around the outside of the overflow pipe 43 and enters the inside of the overflow pipe 43 through the opening 43C. At this time, the exhaust gas flows along the outer periphery of the overflow pipe 43 to create two symmetrical swirl flows (hereinafter referred to as "swirl flows"), and maintains these swirl flows while flowing through the overflow pipe. 43 toward the SCR catalyst device 5 (FIGS. 2(b) and 3). The baffle plate 44 and overflow tube 43 are heated from inside and outside the tube by the moving exhaust gases.
  • the middle chamber 41B is located below the upper chamber 41C and the overflow pipe 43, the exhaust gas moves in a direction crossing the direction in which the overflow pipe 43 extends when moving from the middle chamber 41B. Therefore, the flow velocity of the exhaust gas is less likely to decrease, and a swirling flow can be efficiently generated. Mixing and stirring of the ammonia and urea water and the exhaust gas are facilitated.
  • urea water is injected from the injection device 42 in the upper chamber 41C.
  • the urea water hits the baffle plate 44 and enters the overflow pipe 43 through the opening 43C together with the exhaust gas.
  • Urea contained in the urea water is heated by the baffle plate 44 or the overflow pipe 43 to generate ammonia. Ammonia and the exhaust gas are mixed and agitated by the swirling flow of the exhaust gas.
  • the overflow pipe 43 Since the exhaust gas moves around the overflow pipe 43, the overflow pipe 43 is easily heated, and ammonia is easily generated by heating the urea water. That is, the urea water adhering to the inside of the overflow pipe 43 is efficiently heated, making it possible to easily generate ammonia. In addition, the possibility that the urea water stays inside the overflow pipe 43 without generating ammonia and causes urea crystals to adhere is reduced.
  • the exhaust gas that has passed through the overflow pipe 43 reaches the SCR catalyst device 5 .
  • the SCR catalyst 51 promotes reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas by ammonia. As a result, nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced to nitrogen.
  • the shape and dimensions of the middle chamber are not limited to those shown in FIGS. 2 and 3, and may be various.
  • a contact device 104 according to a first variant is shown in FIG.
  • devices, members, and the like having the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.
  • the contact device 104 includes a case 141.
  • a middle chamber 141B formed in the case 141 is positioned between the overflow pipe 43 and the case 31 and formed to extend left and right.
  • the lateral length of the middle chamber 141B is substantially the same as the lateral length of the opening 43C.
  • the exhaust gas flows into the overflow pipe 43 as it moves from the middle chamber 141B to the upper chamber 41C, as indicated by the arrows in FIGS. It moves in a direction substantially perpendicular to it, that is, straight up.
  • the overflow pipe 43 Since the exhaust gas moves around the overflow pipe 43 over a wide range, the overflow pipe 43 is easily heated, and ammonia is easily generated by heating the urea water. That is, the urea water adhering to the inside of the overflow pipe 43 is efficiently heated, making it possible to easily generate ammonia. In addition, the possibility that the urea water stays inside the overflow pipe 43 without generating ammonia and causes urea crystals to adhere is reduced.
  • the flow velocity of the exhaust gas is less likely to decrease, and a swirling flow can be efficiently generated. Mixing and stirring of the ammonia and urea water and the exhaust gas are facilitated.
  • a contact device 204 according to a second variant is shown in FIG.
  • a flow path 241D provided radially outward of the case 31 is formed.
  • the middle chamber 241B is a space formed to extend in the left-right direction, and is positioned other than above the case 31, such as the front side or the rear side. Also, the middle chamber 241B is formed below the shaft 34A. Since the middle chamber 241B is not arranged above the case 31, the height dimension of the contact device 204 can be made smaller than the contact device 104 of the first modified example.
  • the flow path 241D is a space formed between the outer peripheral surface of the case 31 and the inner peripheral surface of the case 241, and connects the middle chamber 241B and the upper chamber 41C.
  • the exhaust gas moves obliquely downward from the lower chamber 41A and enters the middle chamber 241B, as indicated by the arrows in FIGS. 6(b) and (c). Further, the exhaust gas is divided into two flows, passes through the flow path 241D, and flows upward into the upper chamber 41C (FIG. 6(d)). The exhaust gas flows into the overflow pipe 43 while creating a swirling flow in the upper chamber 41C.
  • the movement of the exhaust gas inside the upper chamber 41C and the injection of urea water are the same as in the first embodiment. That is, even in such a configuration, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment while suppressing the height of the device.
  • a DPF device 303 and a contact device 304 according to a third modification are shown in FIG.
  • DPF device 303 has case 31 , shell 133 , DPF 34 and gasket 135 .
  • a gap between the outer peripheral surface of the shell 133 and the inner peripheral surface of the case 31 is filled with a gasket 135 to prevent exhaust gas from leaking.
  • the contact device 304 also has a case 341 .
  • the shell 133 is a substantially cylindrical member, and the right end surface of the shell 133 contacts the case 341 .
  • a plurality of openings 133B extending through the side wall of the shell 133 are formed in the discharge portion 133A so as to be aligned in the circumferential direction.
  • the exhaust gas can flow radially outward of the shell 133 through the plurality of openings 133B.
  • the lower chamber 341A is formed to have an annular shape when viewed in the horizontal direction.
  • Lower chamber 341A communicates with middle chamber 41B at its upper portion.
  • the exhaust gas discharged from the discharge portion 133A is guided to the lower chamber 341A, middle chamber 41B, and upper chamber 41C and moves upward. After that, similarly to the first embodiment and the first modified example, the upwardly moving exhaust gas flows into the overflow pipe 43 while creating a swirling flow in the upper chamber 41C.
  • the lengths of the DPF device 303 and the contact device 4 in the left-right direction can be shortened to achieve a compact configuration.
  • the right end of the shell 133 can be brought into contact with the case 341, the lateral dimension of the case 341 can be reduced.
  • the overflow pipe 43 is arranged so that its extending direction is substantially parallel to the axial direction of the DPF 34, but as shown in the following second embodiment, the extending direction or axial direction of the SCR catalyst 51 may be arranged so as to be substantially parallel to the .
  • a purification device 401 according to the second embodiment is described below.
  • devices, members, and the like having the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.
  • the purification device 401 mainly includes a DOC device 2, a DPF device 3, a contact device 404, and an SCR catalyst device 5 having an SCR catalyst 51, as shown in FIG.
  • the purification device 401 does not include the DOC device 2 and the DPF device 3, and is configured such that the diesel engine 101 and the SCR catalyst device 5 are connected via the contact device 4. is also possible. However, in the following description, unless otherwise specified, the configuration including the DOC device 2 and the DPF device 3 (FIGS. 8A and 8B) will be assumed.
  • the DPF device 3 and the contact device 404 are spaced apart in the front-rear direction.
  • the SCR catalyst device 5 is fixed to the chassis of the vehicle 100.
  • the SCR catalyst 51 of the SCR catalyst device 5 is formed in a columnar shape, and has an axis 51A, which extends longitudinally and horizontally or substantially horizontally (FIGS. 8 and 9).
  • the SCR catalyst device 5 is supplied with the exhaust gas from the contact device 404 and promotes the reduction reaction of nitrogen oxides by the SCR catalyst 51 .
  • the contact device 404 includes a case 441, an injector 442, an overflow pipe 443, a plurality of baffle plates 444, and a pipe 445, as shown in FIG.
  • the case 441 is a substantially cylindrical member that extends forward and backward, and is connected to the exhaust portion 33A to receive the supply of exhaust gas. Like the upper chamber 41C of the first embodiment, the case 441 has a function of bringing the exhaust gas into contact with the urea water therein.
  • the injection device 442 is fixed to the upper front end of the case 441 .
  • the injection device 442 has a function of injecting the urea water backward toward the inside of the case 441 .
  • the injection device 442 is positioned above the overflow pipe 443 and injects the urea water above the overflow pipe 443 .
  • the overflow pipe 443 is a substantially horizontal pipe that extends back and forth and connects the case 441 and the SCR catalyst device 5, and as shown in FIG.
  • the axis of the overflow pipe 43 coincides with the axis 51A.
  • the front end of the overflow pipe 43 is arranged inside the case 441 .
  • An opening 443C is formed in the upper surface of the front end portion of the overflow pipe 443, and the overflow pipe 443 and the case 441 communicate with each other through the opening 443C.
  • a gap is formed between the outer peripheral surface of the overflow pipe 443 and the inner surface of the case 441 within the case 441 .
  • the baffle plate 444 is a plate-shaped member extending in the left-right and up-down directions, and fixed to the inner upper surface of the case 441 .
  • a plurality of baffle plates 444 are arranged above the opening 443C so as to line up in the front-rear direction.
  • the lower end of the baffle plate 444 is located inside the overflow pipe 443 and forms a gap with the inner surface of the overflow pipe 443 (FIG. 9(c)).
  • the pipe 445 has the function of connecting the case 441 and the discharge portion 33A and guiding the exhaust gas from the discharge portion 33A to the case 441.
  • the rear end of pipe 445 extends in a direction intersecting the direction in which overflow pipe 443 extends, preferably at right angles.
  • connection direction between the pipe 445 and the case 441 can be various directions.
  • the rear end of pipe 445 can be bent upward and connected to case 441 .
  • the exhaust gas goes around the outside of the overflow pipe 443 while moving upward, and moves into the overflow pipe 43 through the opening 443C.
  • the rear end of pipe 445 can be extended in the left-right direction and connected to case 441 .
  • the SCR catalyst 51 it is also possible to install the SCR catalyst 51 so that the axis 51A extends in the left-right direction, as shown in FIG. 11, for example.
  • the length of the gap provided between the pipe 445 and the inner peripheral surface of the case 441 is the length of the side connected to the pipe 445 (Fig. 10(c), L2) and the length of the opposite side (L3 ). This is to adjust the pressure loss due to the difference in path length, and bring the flow rate, flow velocity, or magnitude of the swirl flow of the exhaust gas closer to symmetry.
  • the exhaust gas moves horizontally around the overflow pipe 443 and moves into the overflow pipe 43 through the opening 443C.
  • the pipe 445 is preferably connected so as to intersect the direction in which the overflow pipe 43 extends, but if there are design restrictions, the rear end of the pipe 445 does not have to extend in the direction intersecting the overflow pipe 443. .
  • a configuration in which the rear end of the pipe 445 extends in the same direction as the overflow pipe 443 and is connected to the case 441 is also possible.
  • the principle of purification of exhaust gas in the purification device 401 is the same as that of the purification device 1 of the first embodiment. That is, the DOC device 2 oxidizes nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas, after which the exhaust gas passes through the DPF device 3 . At that time, the DPF 34 collects and removes particulate components in the exhaust gas. Exhaust gases are discharged from the DPF 34 and flow into the piping 445 of the contactor 4 .
  • NOx nitrogen oxides
  • urea water is injected from the injection device 442 in the upper chamber 441C.
  • the urea water hits the baffle plate 444 and is sent into the overflow pipe 443 through the opening 443C together with the exhaust gas.
  • Urea contained in the urea water is heated by baffle plate 444 or overflow pipe 443 to generate ammonia.
  • the swirling flow of the exhaust gas causes the ammonia and the exhaust gas to be mixed and stirred.
  • the exhaust gas advances in the direction in which the pipe 445 extends and flows in a direction crossing the overflow pipe 443 . Therefore, the flow velocity of the exhaust gas is less likely to decrease, and a swirling flow can be efficiently generated. Mixing and stirring of the ammonia and urea water and the exhaust gas are facilitated.
  • the exhaust gas that has passed through the overflow pipe 443 reaches the SCR catalyst device 5, and nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced to nitrogen.
  • the purification device 1, 401 includes the DPF 34 that collects particulate components in the exhaust gas discharged from the diesel engine 101 (corresponding to an internal combustion engine), and the exhaust gas that has passed through the DPF 34 It has a DPF device 3, 303 (corresponding to a filter device) having discharge portions 33A, 133A for discharging the The purifier 1, 401 also has a contact device 4, 104, 204, 304, 404, which is connected and communicated with the discharge part 33A, 133A, and brings the reducing agent containing urea into contact with the exhaust gas.
  • the purification device 1, 401 is connected and communicated with the contact device 4, 104, 204, 304, 404, and has a catalyst device 5 having an SCR catalyst that promotes the reaction between the nitrogen oxide of the exhaust gas and the reducing agent.
  • the contact device 4 connects the injectors (injectors 42, 442 and upper chambers 41C, 441C) for injecting the reducing agent into the exhaust gas, the injectors and the catalyst device 5, and connects at least one of the shaft 34A and the shaft center 51A. and overflow pipes 43, 443 (corresponding to connecting portions) extending in parallel or substantially parallel to each other.
  • the contact devices 4, 104, 204, 404 do not necessarily have to be arranged coaxially with the DPF 34.
  • the contact devices 4 , 104 , 204 , 304 can be arranged substantially parallel to the DPF 34
  • the contact device 404 can be arranged below the DPF 34
  • the catalyst device 5 can be arranged substantially parallel. Therefore, there are few restrictions in designing the device.
  • the size of the area in which the purification device 1, 401 can be arranged is limited due to the influence of the vehicle width and the size of the chassis of the vehicle 100 . With the above configuration, the size of the device can be suppressed while maintaining the purification performance of the exhaust gas.
  • the horizontal projection dimension (indicated as L1 in FIG. 2) from the end of the case 31 can be suppressed, and the horizontal dimension can be reduced. Therefore, it can be installed even in a vehicle 100 having a small vehicle width (FIG. 1, etc.).
  • the overflow pipes 43, 443 extend horizontally or substantially horizontally. Since there is no need to vertically extend the overflow pipe unlike the prior art, there are few restrictions on the design of the purifier 1, 401.
  • the injectors 42, 442 are arranged above the openings 43C, 443C of the overflow pipes 43, 443.
  • the injectors 42, 442 are located above the substantially horizontal overflow pipes 43, 443, there is no need to arrange the overflow pipes and the injectors side by side as in the prior art.
  • the injection device 42 is arranged above the openings 43C and 443C to inject the reducing agent into the upper chamber 41C, the reducing agent smoothly flows into the overflow pipes 43 and 443 and is mixed with the exhaust gas. well mixed.
  • the overflow pipe 43 is located above the DPF 34.
  • the contact device 4 includes a guide section (middle chambers 41B, 141B, 241B, flow path 241D, pipe 445) that guides the exhaust gas from the discharge section 33A.
  • This guide guides the exhaust gases in a direction transverse to the overflow pipe 43, preferably perpendicularly.
  • the flow velocity of the exhaust gas is less likely to decrease, and a swirling flow can be efficiently generated. Mixing and stirring of the ammonia and urea water and the exhaust gas are facilitated.
  • a cylindrical shell 133 that houses the DPF 34 has a discharge portion 133A.
  • An opening 133B that penetrates the side wall of the shell 133 is formed in the discharge portion 133A.
  • the exhaust gas can flow radially outward of the shell 133 through the openings 133B.
  • the overhang dimension of the contact device 4 can be shortened, and a compact configuration can be achieved.

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Abstract

内燃機関から排出された排気ガスに還元剤を接触させる接触装置と、前記接触装置と接続され、第１方向に延びる軸を有するとともに前記排気ガスの窒素酸化物と前記還元剤との反応を促進させる触媒を有し、前記接触装置と連通する触媒装置と、を備え、前記接触装置は、前記排気ガスへ前記還元剤を噴射する噴射部と、前記噴射部と前記触媒装置とを接続し、前記第１方向と略平行に延びる管状の接続部と、を有する、排気浄化装置。

Description

排気浄化装置
　本発明は、排気浄化装置に関する。
　排気ガスの通過経路に尿素水を噴射して加熱分解することによりアンモニアを生成し、排気ガスと混合して窒素酸化物の還元を行うＳＣＲ（Selective catalytic reduction, 選択式触媒還元）システムが、従来技術として知られている（特許文献１）。
特許第６０７７６６５号公報
　特許文献１に記載された装置においては、触媒やフィルタの軸方向に尿素水の噴射装置を配置し、さらにオーバーフロー管を上下に延ばす必要があり、設計上の制約が大きかった。
　本発明は、一態様として、内燃機関から排出された排気ガスに還元剤を接触させる接触装置と、前記接触装置と接続され、第１方向に延びる軸を有するとともに前記排気ガスの窒素酸化物と前記還元剤との反応を促進させる触媒を有し、前記接触装置と接続する触媒装置と、を備え、前記接触装置は、前記排気ガスへ前記還元剤を噴射する噴射部と、前記噴射部と前記触媒装置とを接続し、前記第１方向と略平行に延びる管状の接続部と、を有する、排気浄化装置を提供する。
　本発明によれば、設計上の制約が少ない排気浄化装置を提供することができる。
第１実施形態に係る浄化装置の概略図であり、（ａ）ＤＯＣ装置及びＤＰＦ装置を備えた構成と、（ｂ）ＤＯＣ装置及びＤＰＦ装置を省略した構成を示す。 第１実施形態に係る接触装置及びＤＰＦ装置の（ａ）斜視図と（ｂ）断面図である。 （ａ）図２のIII－III線による断面図と、（ｂ）ＳＣＲ触媒装置、ＤＰＦ装置、及びオーバーフロー管の配置を示す図である。 第１変形例に係る接触装置及びＤＰＦ装置の（ａ）斜視図、（ｂ）断面図、及び（ｃ）ＩＶｃ線による断面図である。 図４のＶ－Ｖ線による断面図である。 第２変形例に係る接触装置及びＤＰＦ装置の（ａ）斜視図、（ｂ）断面図、（ｃ）ＶＩｃ線による断面図、及び（ｄ）ＶＩｄ線による断面図である。 第３変形例に係る接触装置及びＤＰＦ装置の（ａ）斜視図及び（ｂ）断面図である。 第２実施形態に係る浄化装置の概略を示す（ａ）上面図、（ｂ）側面図、及び（ｃ）ＤＯＣ装置及びＤＰＦ装置を省略した構成を示す上面図である。 第２実施形態に係る接触装置及び触媒装置を示す（ａ）斜視図、（ｂ）断面図、及び（ｃ）ＩＸｃ－ＩＸｃ線による断面図である。 第２実施形態に係る接触装置及びＳＣＲ触媒装置を示す（ａ）斜視図、（ｂ）断面図、及び（ｃ）Ｘｃ－Ｘｃ線による断面図である。 第２実施形態に係る浄化装置の概略図である。 従来技術におけるＤＰＦとオーバーフロー管の配置を示す断面図である。
　＜第１実施形態＞
　排気浄化装置の第１実施形態である浄化装置１について、図１～図３を参照しつつ以下に説明する。浄化装置１は、選択式触媒による還元（ＳＣＲ）、すなわち尿素水を排気ガスに噴射し、還元剤であるアンモニアを用いて排気ガス中の窒素酸化物の還元を行う装置である。
　浄化装置１は、ディーゼルエンジン１０１を備える車両１００に装着され、ディーゼルエンジン１０１の排気ガスを浄化する。なお以下の説明では、図１に示すように車両１００の方向に基づき、浄化装置１の前後、上下、左右の各方向を定義するものする。
　浄化装置１は、酸化触媒(DOC: Diesel Oxidation Catalyst)を備えたＤＯＣ装置２、ＤＰＦ装置３、接触装置４、及び、ＳＣＲ触媒５１を有するＳＣＲ触媒装置５を主に備える。図１（ａ）に示すように、ＤＯＣ装置２及びＤＰＦ装置３は、車両１００の左右方向に並ぶように配置される。これらの装置は配管または筐体を介して接続され、内部の空間が繋がった状態（以下、連通ともいう）となっている。ディーゼルエンジン１０１の排気ガスは、ＤＯＣ装置２、ＤＰＦ装置３、接触装置４、ＳＣＲ触媒装置５の順に各装置を通過する。
　浄化装置１は、図１（ｂ）に示すように、ＤＯＣ装置２及びＤＰＦ装置３を備えず、ディーゼルエンジン１０１とＳＣＲ触媒装置５が接触装置４を介して接続される構成とすることも可能である。ただし以下においては、特に記載が無い限りＤＯＣ装置２及びＤＰＦ装置３を備えた構成（図１（ａ））を前提として説明を行う。
　ＤＰＦ装置３は、図２に示すように、ケース３１、シェル３３、ＤＰＦ３４（Diesel Particulate Filter）を備える。
　ケース３１は、シェル３３、及びＤＰＦ３４を収容する筐体であり、左右方向に延びる軸を持つ略筒状の部材である。
　シェル３３は、左右方向に延びる軸を有する略円筒形状に形成される。シェル３３は、ケース３１よりも小径の円筒部材であり、ケース３１の内部に収容される。シェル３３の右端部は、ＤＰＦ３４を通過した排気ガスを排出するための開口を持つ排出部３３Ａを形成する。
　ＤＰＦ３４は、排気ガス中の微粒子成分を捕集して除去するためのフィルタであり、軸３４Ａを持つ円柱形状を有する。ＤＰＦ３４は、軸３４Ａが左右方向を向くように、シェル３３の内部に取り外し可能に収容される。
　接触装置４は、ＤＰＦ装置３から排出された排気ガスと還元剤である尿素水とを接触させ、さらにＳＣＲ触媒装置５へ向けて排気ガスを案内する機能を有する。接触装置４は、図２に示すようにケース４１、噴射装置４２、及びオーバーフロー管４３、複数のバッフルプレート４４を備える。
　ケース４１は、接触装置４の外殻をなす筐体であり、ケース４１は、ケース３１の右方を覆うように取り付けられる。ケース４１の内部は排気ガスを案内するため中空に形成される。詳細に述べると、ケース４１の内部には、下部チャンバ４１Ａ、その上方に設けられた中部チャンバ４１Ｂ、及び、中部チャンバ４１Ｂの上方の上部チャンバ４１Ｃが形成される。これらの各チャンバ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃは互いに連通しており、図２に矢印で示すように、排出部３３Ａから排出された排気ガスを順次上方へ案内することができる。
　下部チャンバ４１Ａは、排出部３３Ａから排出された排気ガスが最初に通過するチャンバであり、ケース３１の右方に形成されて排出部３３Ａと連通する。
　上部チャンバ４１Ｃは、ケース４１の上部に形成されたチャンバである。上部チャンバ４１Ｃでは、排気ガスに対する尿素水の噴射が実行されるとともに、オーバーフロー管４３への排気ガスの誘導が行われる。
　中部チャンバ４１Ｂは、下部チャンバ４１Ａと上部チャンバ４１Ｃとの間に形成され、排気ガスの流動方向を調節しつつ下部チャンバ４１Ａから上部チャンバ４１Ｃと案内する機能を有する。
　噴射装置４２は、ケース４１の上端部に固定された装置であり、尿素水を上部チャンバ４１Ｃ内に向け、左方に噴射する機能を有する。噴射装置４２は、オーバーフロー管４３の上方に位置し、オーバーフロー管４３の上方に尿素水の噴射を行う。
　オーバーフロー管４３は左右方向に延びる管状部材であり、図３に示すように上下につぶれた略楕円形の断面を有する。オーバーフロー管４３は、図２（ｂ）に示すように、ケース４１の上部から左方に延びるように設けられており、排気ガスをＳＣＲ触媒装置５へと案内する機能を有する。
　オーバーフロー管４３の右端部は上部チャンバ４１Ｃの内部へ配置される。オーバーフロー管４３の右端部上面には開口４３Ｃが形成されており、オーバーフロー管４３の内部と上部チャンバ４１Ｃとは開口４３Ｃを介して連通する。図２（ｂ）に示すように、上部チャンバ４１Ｃ内において、オーバーフロー管４３の外周部と、ケース４１の内面との間には隙間が形成される。
　バッフルプレート４４は、前後及び上下方向に延びる板状部材であり、ケース４１の上部に固定される。バッフルプレート４４は、開口４３Ｃの上方において、左右方向に並ぶように複数枚配置される。バッフルプレート４４の下端部は、オーバーフロー管４３の内部に位置するとともに、オーバーフロー管４３の内面との間に隙間を形成する（図３）。
　ＳＣＲ触媒装置５は、オーバーフロー管４３と接続する。ＳＣＲ触媒装置５は、オーバーフロー管４３から排気ガスの供給を受け、アンモニアによる窒素酸化物の還元反応を、ＳＣＲ触媒５１によって促進させる機能を有する。ＳＣＲ触媒５１は、水平に延びる軸５１Ａを持つ円柱形状の部材（図３（ｂ））である。
　上述のように、オーバーフロー管４３は、軸５１Ａ及び軸３４Ａと平行になるように配置される。ただし、以降の変形例及び実施形態を含め、オーバーフロー管４３の延びる方向は、軸５１Ａ及び軸３４Ａの少なくとも１つに対して±５度の角度範囲（図３（ｂ）、上側をプラスとしている）以内とすることができる。同様に、以降の変形例及び実施形態を含め、オーバーフロー管４３の延びる方向は、水平方向だけでなく、水平方向に対して±５度の角度範囲以内とすることができる。
　なお、本明細書では、オーバーフロー管４３が軸５１Ａまたは軸３４Ａに対して形成する角度の絶対値が５度以下である場合、オーバーフロー管４３は軸５１Ａまたは軸３４Ａに対して「略平行」であると説明している。なお、オーバーフロー管４３は軸５１Ａまたは軸３４Ａに対して、例えば水平方向など、上下以外の方向にも交差角を形成し得る。また、オーバーフロー管４３の延びる方向が、水平方向に対して±５度の角度範囲以内である場合、「略水平」であると説明している。
　（排気ガスの浄化）
  浄化装置１における排気ガスの浄化について以下に説明する。ＤＯＣ装置２は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化させる。その後、排気ガスがＤＰＦ装置３を通過するが、その際にＤＰＦ３４が排気ガス中の微粒子成分を捕集して除去する。排気ガスは、ＤＰＦ３４の右端面から排出され、排出部３３Ａを通過して接触装置４へ入る。
　接触装置４の内部に入った排気ガスは、下部チャンバ４１Ａ、中部チャンバ４１Ｂ、及び、上部チャンバ４１Ｃの順に通過する。上部チャンバ４１Ｃ内部では、排気ガスが、オーバーフロー管４３の外方を回り、開口４３Ｃを介してオーバーフロー管４３の内部へ入る。このとき排気ガスは、オーバーフロー管４３の外周に沿って流れることによって、旋回するような流れ（以下、「旋回流」とする）を２つ対称に作り、これらの旋回流を維持しながらオーバーフロー管４３内部をＳＣＲ触媒装置５へ向けて進む（図２（ｂ）、図３）。バッフルプレート４４及びオーバーフロー管４３は、移動する排気ガスによって管の内外から加熱される。
　中部チャンバ４１Ｂが上部チャンバ４１Ｃ及びオーバーフロー管４３の下方に位置するため、中部チャンバ４１Ｂから移動する際、排気ガスはオーバーフロー管４３の延びる方向に対して交差する方向に移動する。このため排気ガスの流速が低下し難く、旋回流を効率よく起こすことができる。アンモニア及び尿素水と排気ガスとの混合及び攪拌が容易となる。
　同時に、上部チャンバ４１Ｃでは噴射装置４２から尿素水の噴射が行われる。尿素水は、バッフルプレート４４に当たり、排気ガスと共に開口４３Ｃからオーバーフロー管４３の内部に入る。尿素水が含有する尿素はバッフルプレート４４またはオーバーフロー管４３によって加熱され、アンモニアを生成する。排気ガスの旋回流によって、アンモニアと排気ガスとの混合、攪拌が行われる。
　排気ガスがオーバーフロー管４３の周囲を移動するため、オーバーフロー管４３は加熱されやすく、尿素水の加熱によるアンモニアの生成が容易となる。すなわちオーバーフロー管４３の内側に付着した尿素水が効率よく加熱され、容易にアンモニアを発生させることが可能となる。また、尿素水がアンモニアを生成することなくオーバーフロー管４３の内部に滞留し、尿素結晶物を生じて固着させてしまう虞が低減される。
　オーバーフロー管４３を通過した排気ガスは、ＳＣＲ触媒装置５に到達する。ＳＣＲ触媒装置５では、アンモニアによる排気ガス中の窒素酸化物の還元が、ＳＣＲ触媒５１により促進される。この結果、排気ガス中の窒素酸化物は窒素へと還元される。
　＜第１変形例＞
  なお中部チャンバの形状、寸法は、図２、図３に示したものに限定されず、様々なものとすることができる。第１変形例による接触装置１０４として図４に示す。なお、以下では第１実施形態と同様の構成を備える装置、部材等には第１実施形態と同じ参照番号を付し、説明を省略する。
　接触装置１０４はケース１４１を備える。ケース１４１に形成された中部チャンバ１４１Ｂは、オーバーフロー管４３とケース３１との間に位置し、左右に延びるように形成される。中部チャンバ１４１Ｂの左右長さは、開口４３Ｃの左右長さとほぼ同じである。
　中部チャンバ１４１Ｂが上部チャンバ４１Ｃ及びオーバーフロー管４３の下方に位置するため、図４、図５に矢印で示すように、排気ガスは、中部チャンバ１４１Ｂから上部チャンバ４１Ｃに移動する際、オーバーフロー管４３に対して略直交する方向、すなわち直上へ移動する。
　広範囲に亘って排気ガスがオーバーフロー管４３の周囲を移動するため、オーバーフロー管４３は加熱されやすく、尿素水の加熱によるアンモニアの生成が容易となる。すなわちオーバーフロー管４３の内側に付着した尿素水が効率よく加熱され、容易にアンモニアを発生させることが可能となる。また、尿素水がアンモニアを生成することなくオーバーフロー管４３の内部に滞留し、尿素結晶物を生じて固着させてしまう虞が低減される。
　排気ガスがオーバーフロー管４３に対して、交差する方向、好ましくは直交して移動するため、排気ガスの流速が低下し難く、旋回流を効率よく起こすことができる。アンモニア及び尿素水と排気ガスとの混合及び攪拌が容易となる。
　＜第２変形例＞
  第２変形例による接触装置２０４を図６に示す。接触装置２０４のケース２４１には、下部チャンバ４１Ａ、中部チャンバ２４１Ｂ、上部チャンバ４１Ｃに加えて、ケース３１の径方向外方に設けられた流路２４１Ｄが形成される。
　中部チャンバ２４１Ｂは、左右方向に延びるように形成された空間であり、ケース３１に対して前側または後側など、上方以外に位置する。また、中部チャンバ２４１Ｂは、軸３４Ａよりも下方に形成される。中部チャンバ２４１Ｂがケース３１の上方に配置されないので、接触装置２０４の高さ寸法を、第１変形例の接触装置１０４よりも小さくすることができる。
　流路２４１Ｄは、ケース３１の外周面とケース２４１の内周面との間に形成された空間であり、中部チャンバ２４１Ｂと上部チャンバ４１Ｃとを接続する。
　排気ガスは、図６（ｂ）、（ｃ）に矢印で示すように、下部チャンバ４１Ａから斜め下方に移動し、中部チャンバ２４１Ｂへ入る。さらに排気ガスは、２つの流れに分かれて流路２４１Ｄを通り、上方への流れを作りながら上部チャンバ４１Ｃへと流れ込む（図６（ｄ））。排気ガスは、上部チャンバ４１Ｃにおいて旋回流を作りながらオーバーフロー管４３に流入する。
　上部チャンバ４１Ｃ内部における排気ガスの動き、及び尿素水の噴射は、第１実施形態と同様である。すなわち、このような構成においても装置の高さを抑えつつ、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
　＜第３変形例＞
  第３変形例によるＤＰＦ装置３０３及び接触装置３０４を図７に示す。ＤＰＦ装置３０３は、ケース３１、シェル１３３、ＤＰＦ３４及びガスケット１３５を有する。シェル１３３の外周面とケース３１の内周面との隙間はガスケット１３５によって塞がれ、排気ガスの漏れが防止されている。また、接触装置３０４はケース３４１を有する。
　シェル１３３は略円筒形の部材であり、シェル１３３の右端面はケース３４１と接触する。排出部１３３Ａには、シェル１３３の側壁を貫通する複数の開口１３３Ｂが周方向に並んで形成される。排気ガスは、複数の開口１３３Ｂを通過してシェル１３３の径方向外方へ流れることができる。
　シェル１３３の径方向外方には、シェル１３３外周面とケース３４１の内周面とによって画定された下部チャンバ３４１Ａが形成される。下部チャンバ３４１Ａは、第１実施形態の下部チャンバ４１Ａと異なり、左右方向視で環状となるように形成される。下部チャンバ３４１Ａは、その上部において中部チャンバ４１Ｂと連通する。
　排出部１３３Ａから排出された排気ガスは、下部チャンバ３４１Ａ、中部チャンバ４１Ｂ、及び、上部チャンバ４１Ｃへと案内され、上方に移動する。その後、第１実施形態及び第１変形例と同様に、上方に移動した排気ガスは、上部チャンバ４１Ｃにおいて旋回流を作りながらオーバーフロー管４３に流入する。
　このような構成としても、ＤＰＦ装置３０３及び接触装置４の左右方向長さを短くし、コンパクトな構成とすることができる。特に、シェル１３３の右端部をケース３４１と接触させることができるため、ケース３４１の左右方向の寸法を小さくすることができる。
　第１実施形態において、オーバーフロー管４３は、延びる方向がＤＰＦ３４の軸方向と略平行となるように配置されるが、以下の第２実施形態に示すように、ＳＣＲ触媒５１の延びる方向または軸方向と略平行となるように配置されてもよい。
　＜第２実施形態＞
  第２実施形態による浄化装置４０１を、以下に説明する。なお、以下では第１実施形態と同様の構成を備える装置、部材等には第１実施形態と同じ参照番号を付し、説明を省略する。
　浄化装置４０１は、図８に示すように、ＤＯＣ装置２、ＤＰＦ装置３、接触装置４０４、及び、ＳＣＲ触媒５１を有するＳＣＲ触媒装置５を主に備える。
　なお、浄化装置４０１は、図８（ｃ）に示すように、ＤＯＣ装置２及びＤＰＦ装置３を備えず、ディーゼルエンジン１０１とＳＣＲ触媒装置５とが接触装置４を介して接続される構成とすることも可能である。ただし以下においては、特に記載が無い限りＤＯＣ装置２及びＤＰＦ装置３を備えた構成（図８（ａ）、（ｂ））を前提として説明を行う。　ＤＰＦ装置３と接触装置４０４とは、前後方向に間隔を取って配置される。
　ＳＣＲ触媒装置５は車両１００の車台に固定される。ＳＣＲ触媒装置５のＳＣＲ触媒５１は円柱形状に形成され、ＳＣＲ触媒５１は軸心５１Ａを持ち、軸心５１Ａは前後方向に、かつ水平又は略水平に延びる（図８、図９）。ＳＣＲ触媒装置５は、接触装置４０４から排気ガスの供給を受け、窒素酸化物の還元反応をＳＣＲ触媒５１によって促進させる。
　接触装置４０４は、図９に示すように、ケース４４１、噴射装置４４２、及びオーバーフロー管４４３、複数のバッフルプレート４４４、及び配管４４５を備える。
　ケース４４１は、前後に延びる略筒状の部材であり、排出部３３Ａと接続されて排気ガスの供給を受ける。ケース４４１は、第１実施形態などの上部チャンバ４１Ｃと同様、その内部において排気ガスを尿素水と接触させる機能を有する。
　噴射装置４４２はケース４４１の上部前端部に固定される。噴射装置４４２は、尿素水をケース４４１の内部へ向けて後方へ噴射する機能を有する。噴射装置４４２は、オーバーフロー管４４３の上側に位置し、オーバーフロー管４４３の上方に尿素水の噴射を行う。
　オーバーフロー管４４３は、ケース４４１とＳＣＲ触媒装置５とを繋ぐ、前後に延びる略水平の管であり、図９（ｃ）に示すように、断面視で略楕円形に形成される。オーバーフロー管４３の軸心は、軸心５１Ａと一致する。
　オーバーフロー管４３の前端部はケース４４１の内部に配置される。オーバーフロー管４４３の前端部の上面には開口４４３Ｃが形成されており、オーバーフロー管４４３とケース４４１とは開口４４３Ｃを介して連通する。図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、ケース４４１内において、オーバーフロー管４４３の外周面と、ケース４４１の内面との間には隙間が形成される。
　バッフルプレート４４４は、左右及び上下方向に延びる板状部材であり、ケース４４１の内部上面に固定される。バッフルプレート４４４は、開口４４３Ｃの上方において、前後に並ぶように複数枚配置される。バッフルプレート４４４の下端部は、オーバーフロー管４４３の内部に位置するとともに、オーバーフロー管４４３の内面との間に隙間を形成する（図９（ｃ））。
　配管４４５は、ケース４４１と排出部３３Ａとを繋ぎ、排気ガスを排出部３３Ａからケース４４１へ案内する機能を有する。換言すれば、オーバーフロー管４４３の延びる方向と交差する方向に、望ましくは直角に、配管４４５の後端部は延びる。
　なお、配管４４５とケース４４１との接続方向は、様々な方向とすることができる。例えば図９に示すように、配管４４５の後端部を上方へ屈曲させ、ケース４４１と接続させることができる。この場合、排気ガスは、上方に移動しながらオーバーフロー管４４３の外方を回り、開口４４３Ｃを介してオーバーフロー管４３の内部へ移動する。
　また、図１０に示すように、配管４４５の後端部を左右方向に延ばし、ケース４４１と接続させることができる。このような接続方法を採用する場合、例えば図１１のように、軸心５１Ａが左右方向に延びるようにＳＣＲ触媒５１を設置することも可能となる。
　この場合、配管４４５とケース４４１の内周面に設けられる隙間の長さは、配管４４５と接続されている側の長さ（図１０（ｃ）、Ｌ２）をその反対側の長さ（Ｌ３）よりも狭くすることが好ましい。経路長の違いによる圧力損失を調整し、排気ガスの流量、流速、または旋回流の大きさを対称に近づけるためである。排気ガスは、水平に移動してオーバーフロー管４４３の外方を回り、開口４４３Ｃを介してオーバーフロー管４３の内部へ移動する。
　配管４４５はオーバーフロー管４３の延びる方向と交差するように接続されることが望ましいが、設計上の制約がある場合、配管４４５の後端部は、オーバーフロー管４４３と交差する方向に延ばさなくともよい。オーバーフロー管４４３と同じ方向に配管４４５の後端部が延び、ケース４４１と接続された構成とすることも可能である。
　（排気ガスの浄化）
  浄化装置４０１における排気ガスの浄化の原理は実施形態１の浄化装置１と同様である。すなわち、ＤＯＣ装置２は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化し、その後排気ガスがＤＰＦ装置３を通過する。その際にＤＰＦ３４が排気ガス中の微粒子成分を捕集して除去する。排気ガスは、ＤＰＦ３４から排出され、接触装置４の配管４４５へ流入する。
　排気ガスは、配管４４５からケース４４１へ移動するとき、配管４４５の後端部の方向に沿って移動する。すなわち、図９の例において排気ガスは上方に移動し、図１０の例においては略水平に移動する。ケース４４１の内部では、排気ガスがオーバーフロー管４４３の外方を回り、開口４４３Ｃを介してオーバーフロー管４４３の内部へ入る。このとき排気ガスは、オーバーフロー管４４３の外周に沿って回り込むことによって２つの旋回流を作り、この旋回流を維持しながらオーバーフロー管４４３内部をＳＣＲ触媒装置５へ向けて進む（図９（ｂ）、図１０（ｂ））。バッフルプレート４４４及びオーバーフロー管４４３は、排気ガスによって加熱される。
　同時に、上部チャンバ４４１Ｃでは噴射装置４４２から尿素水の噴射が行われる。尿素水は、バッフルプレート４４４に当たり、排気ガスと共に開口４４３Ｃからオーバーフロー管４４３の内部に送り込まれる。尿素水が含有する尿素はバッフルプレート４４４またはオーバーフロー管４４３によって加熱され、アンモニアを生成する。排気ガスの旋回流によって、アンモニアと排気ガス中との混合、攪拌が行われる。
　排気ガスは、配管４４５の延びる方向にしたがって進み、オーバーフロー管４４３に対して交差する方向に流れる。このため排気ガスの流速が低下し難く、旋回流を効率よく起こすことができる。アンモニア及び尿素水と排気ガスとの混合及び攪拌が容易となる。
　オーバーフロー管４４３を通過した排気ガスは、ＳＣＲ触媒装置５に到達し、排気ガス中の窒素酸化物は窒素へと還元される。
　＜効果＞
  上記の各実施形態、変形例において、浄化装置１、４０１は、ディーゼルエンジン１０１（内燃機関に相当）から排出された排気ガス中の微粒子成分を捕集するＤＰＦ３４、及び、ＤＰＦ３４を通過した排気ガスを排出する排出部３３Ａ、１３３Ａを有するＤＰＦ装置３、３０３（フィルタ装置に相当）を有する。また浄化装置１、４０１は、排出部３３Ａ、１３３Ａと接続、連通し、尿素を含有する還元剤と排気ガスと接触させる接触装置４、１０４、２０４、３０４、４０４を有する。また、浄化装置１、４０１は、接触装置４、１０４、２０４、３０４、４０４と接続、連通し、前記排気ガスの窒素酸化物と前記還元剤との反応を促進させるＳＣＲ触媒を有する触媒装置５を備える。接触装置４は、排気ガスへ還元剤を噴射する噴射部（噴射装置４２、４４２及び上部チャンバ４１Ｃ、４４１Ｃ）と、噴射部と触媒装置５とを接続し、軸３４Ａ及び軸心５１Ａの少なくとも１つと平行または略平行に延びるオーバーフロー管４３、４４３（接続部に相当）と、を有する。
　上記構成においては、接触装置４、１０４、２０４、４０４は、必ずしもＤＰＦ３４と同軸に並べる必要が無い。例えば、接触装置４、１０４、２０４、３０４をＤＰＦ３４と略平行に配列したり、接触装置４０４をＤＰＦ３４の下方に配置、または触媒装置５と略平行に配置したりすることが可能となる。そのため、装置を設計する上での制約が少ない。図１などに明らかなように車両１００の車幅や車台の大きさの影響を受け、浄化装置１、４０１を配置可能な領域の大きさは限られている。上記構成では排気ガスの浄化性能を維持しつつ、装置寸法を抑えることができる。
　特に、接触装置４、１０４、２０４、３０４において、ケース３１端部からの水平方向への張り出し寸法（図２にＬ１として示す）を抑え、水平方向への寸法を小さくできる。そのため、車幅の小さな車両１００に対しても設置可能となる（図１など）。
　一方、従来技術においては、図１２に示すようにオーバーフロー管ＯＦをＤＰＦの軸方向に並べ、さらに直交するように延ばす必要があるなど、設計上多くの制約があった。上記構成では、このような制約を受けることなく、浄化装置１、４０１の設計を行うことができる。
　また、上記の各実施形態、変形例において、オーバーフロー管４３、４４３は水平又は略水平に延びている。従来技術のようにオーバーフロー管を上下に延ばす必要が無いため、浄化装置１、４０１の設計上の制約が少ない。
　上記の各実施形態、変形例において、噴射装置４２、４４２は、オーバーフロー管４３、４４３の開口４３Ｃ、４４３Ｃの上方に配置される。
　噴射装置４２、４４２が略水平なオーバーフロー管４３、４４３の上方に位置するため、従来技術のようにオーバーフロー管と噴射装置を横に並べた構成とする必要がない。また、噴射装置４２が開口４３Ｃ、４４３Ｃの上方に配置されて、上部チャンバ４１Ｃ内部に還元剤を噴射する構成とするため、還元剤が円滑にオーバーフロー管４３、４４３の内部に流れ込み、排気ガスと良く混合される。
　上記の各実施形態、変形例において、オーバーフロー管４３はＤＰＦ３４の上方に位置する。
　オーバーフロー管４３をＤＰＦ３４の上方に配置することにより、接触装置４、１０４、２０４における、ケース３１端部からの水平方向への張り出し寸法を抑えることができる。
　接触装置４は、排出部３３Ａからの排気ガスを案内する案内部（中部チャンバ４１Ｂ、１４１Ｂ、２４１Ｂ、流路２４１Ｄ、配管４４５）を備える。この案内部は、オーバーフロー管４３と交差する方向に、好ましくは直交するように排気ガスを案内する。
　このような構成とすることで、排気ガスの流速が低下し難く、旋回流を効率よく起こすことができる。アンモニア及び尿素水と排気ガスとの混合及び攪拌が容易となる。
　ＤＰＦ３４を収容する筒状のシェル１３３は、排出部１３３Ａを有する。排出部１３３Ａには、シェル１３３の側壁を貫通する開口１３３Ｂが形成される。排気ガスは、開口１３３Ｂを通過してシェル１３３の径方向外方へ流れることができる。
　このような構成とすることにより、接触装置４の張り出し寸法を短くし、コンパクトな構成とすることができる。
１、４０１  浄化装置
３、３０３  ＤＰＦ装置
４、１０４、２０４、３０４  接触装置
５  ＳＣＲ触媒装置
４１、１４１、２４１、３４１  ケース
４１Ａ、３４１Ａ  下部チャンバ
４１Ｂ、１４１Ｂ、２４１Ｂ  中部チャンバ
２４１Ｄ  流路
４１Ｃ、４４１Ｃ  上部チャンバ
４２、４４２  噴射装置
４３、４４３  オーバーフロー管
４４  バッフルプレート

Claims (7)

  1. 　内燃機関から排出された排気ガスに還元剤を接触させる接触装置と、
    　第１方向に延びる軸を有するとともに前記排気ガスの窒素酸化物と前記還元剤との反応を促進させる触媒を有する、前記接触装置と接続される触媒装置と、を備え、
    　前記接触装置は、
    　前記排気ガスへ前記還元剤を噴射する噴射部と、
    　前記噴射部と前記触媒装置とを接続し、前記第１方向と略平行に延びる管状の接続部と、を有する、
    　排気浄化装置。
  2. 　前記排気ガス中の微粒子成分を捕集する、第２方向に延びる軸を有するフィルタ、及び、前記フィルタを通過した前記排気ガスを前記接続部へ排出する排出部、を有するフィルタ装置をさらに備え、
    　前記接続部は、前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも１つと略平行に延びる、請求項１に記載の排気浄化装置。
  3. 　前記接続部は前記フィルタの上方に位置する、請求項２に記載の排気浄化装置。
  4. 　前記接触装置は、前記排出部からの前記排気ガスを、前記接続部の延びる方向と交差する方向に案内する案内部をさらに有する、請求項２または３に記載の排気浄化装置。
  5. 　前記フィルタ装置は、前記フィルタを収容する、前記排出部を持った筒状部材をさらに有し、
    　前記排出部には、前記筒状部材の側壁を貫通する開口が形成される、請求項２から４のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
  6. 　前記接続部は略水平に延びる、請求項１から５のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
  7. 　前記噴射部は、前記排気ガスが通過する噴射室と、前記噴射室へ前記還元剤を噴射する噴射装置と、を有し
    　前記接続部は、上部に開口が形成された端部を有し、
    　前記噴射装置は前記端部の上方に前記還元剤を噴射する、請求項６に記載の排気浄化装置。
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