特許 6207308 排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6207308

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/26 20060101AFI20170925BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/26 F

   F01N3/08 B

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-183564(P2013-183564)

(22)【出願日】2013年9月5日

(65)【公開番号】特開2015-48842(P2015-48842A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000512

【氏名又は名称】特許業務法人山田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 浩史

(72)【発明者】

【氏名】築坂 宏

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０４１４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４８８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００２８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００− ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００−１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒より上流側で還元剤として尿素水を添加された排気ガスを前記選択還元型触媒に対し反転させて導入するようにした排気浄化装置であって、前記選択還元型触媒の入側端面を被包し且つ該選択還元型触媒の排気流れ方向と逆向きに導いた排気ガスを曲管部を介し反転させて前記選択還元型触媒の入側端面に対し斜め側方から分散させつつ導入するガス分散室を備え、該ガス分散室に選択還元型触媒の入側端面に対し離間する方向へ反り且つ前記曲管部から排気ガスの導入方向へ離れるに従い選択還元型触媒の入側端面に近接するようにした窪み部を形成し、前記ガス分散室の曲管部を該曲管部の曲がり方向内側に直線部を持つ断面形状に形成する一方、前記曲管部の曲がり方向内側に排気ガスの流れの剥離を抑制して整流しながら前記選択還元型触媒の入側端面に導く導風板を設け且つ該導風板の基端部を前記曲管部の直線部に沿わせて取り付けたことを特徴とする排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気浄化装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、排気管の途中に排気ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備えると共に、該パティキュレートフィルタの下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に還元剤として尿素水を添加してパティキュレートとＮＯxの同時低減を図ることが提案されている。

【0003】

この場合、選択還元型触媒への尿素水の添加は、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間で行われることになるため、排気ガス中に添加された尿素水がアンモニアと炭酸ガスに加水分解されるまでの十分な反応時間を確保しようとすれば、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの距離を長くする必要があるが、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒とを十分な距離を隔てて離間配置させてしまうと、車両への搭載性が著しく損なわれてしまう。

【0004】

このため、本発明と同じ出願人により図４に示す如きコンパクトな排気浄化装置が既に提案されており、ここに図示している排気浄化装置では、エンジンからの排気ガス１が流通する排気管２の途中に、排気ガス１中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ３と、該パティキュレートフィルタ３の下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒４とをケーシング５，６により夫々抱持して並列に配置し、パティキュレートフィルタ３の出側端部と選択還元型触媒４の入側端部との間をＳ字構造の連絡流路７により接続し、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１が逆向きに折り返されて隣の選択還元型触媒４の入側端部に導入されるようになっている。

【0005】

ここで、前記連絡流路７は、パティキュレートフィルタ３の出側端部を包囲し且つ該出側端部から出た直後の排気ガス１を略直角な向きに方向転換させつつ集合せしめるガス集合室７Ａと、該ガス集合室７Ａで集められた排気ガス１をパティキュレートフィルタ３の排気流れ方向と逆向きに抜き出すミキシングパイプ７Ｂと、該ミキシングパイプ７Ｂにより導かれた排気ガス１を曲管部１１を介し反転させて前記選択還元型触媒４の入側端面に対し斜め側方から分散させつつ導入し得るよう該入側端部を包囲するガス分散室７ＣとでＳ字構造を成すように構成されており、前記ミキシングパイプ７Ｂの入側端部の中心位置には、該ミキシングパイプ７Ｂ内に尿素水を添加するためのインジェクタ８が前記ミキシングパイプ７Ｂの出側端部側へ向けて装備されている。

【0006】

尚、ここに図示している例では、パティキュレートフィルタ３が抱持されているケーシング５内の前段に、排気ガス１中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒９が装備されており、また、選択還元型触媒４が抱持されているケーシング６内の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒１０が装備されている。

【0007】

そして、このような構成を採用すれば、パティキュレートフィルタ３により排気ガス１中のパティキュレートが捕集されると共に、その下流側のミキシングパイプ７Ｂの途中でインジェクタ８から尿素水が排気ガス１中に添加されてアンモニアと炭酸ガスに分解され、選択還元型触媒４上で排気ガス１中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化される結果、排気ガス１中のパティキュレートとＮＯxの同時低減が図られることになる。

【0008】

この際、パティキュレートフィルタ３の出側端部から排出された排気ガス１が連絡流路７により逆向きに折り返されてから隣の選択還元型触媒４の入側端部に導入されるようになっているので、尿素水の添加位置から選択還元型触媒４までの距離が長く確保され、尿素水からアンモニアが生成されるのに十分な反応時間が確保される。

【0009】

しかも、パティキュレートフィルタ３と選択還元型触媒４とが並列に配置され、これらパティキュレートフィルタ３と選択還元型触媒４との間に沿うように連絡流路７が配置されているので、その全体構成がコンパクトなものとなって車両への搭載性が大幅に向上されることになる。

【0010】

一方、このように選択還元型触媒４に対し排気ガス１を反転させて導入する形式では、排気ガス１が反転する際に、その曲がり方向の外側に排気ガス１が偏って流れ易くなり、選択還元型触媒４に対し排気ガス１が不均一に導入されて、本来発揮されるべき触媒性能が十分に引き出されない懸念がある。

【0011】

このため、前記ガス分散室７Ｃには、選択還元型触媒４の入側端面に対し離間する方向へ反り且つ曲管部１１から排気ガス１の導入方向へ離れるに従い選択還元型触媒４の入側端面に近接するようにした窪み部１２が形成されており、この窪み部１２により排気ガス１の流れが抑え込まれ、曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガス１が偏って流れてしまう傾向が是正されるようにしてある。

【0012】

また、前記曲管部１１の直前位置に窪み部１３が形成されており、この窪み部１３により前記曲管部１１の直前位置で曲がり方向内側の部分を一旦外側に振ることで前記屈曲部分の曲率を小さくして曲がり具合を緩やかなものとし、排気ガス１の流れを極力円滑に曲げて前記選択還元型触媒４の入側端面へと導けるようにしてある。

【0013】

尚、この種の排気浄化装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開２００９−６８４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかしながら、これら窪み部１２，１３の形成により排気ガス１の流れの分布を改善することができても、排気ガス１の圧力差を均すことができているわけではないため、選択還元型触媒４の排気流れ方向に対し逆向きに反転されることになる排気ガス１の曲がり方向内側で流れが剥離して圧力降下が生じ、その圧力降下部分ｘに高圧側から尿素水のミスト分を含む排気ガス１が回り込んで尿素結晶が析出し易くなるという問題が残っていた。

【0016】

即ち、前記圧力降下部分ｘでは、高温の排気ガス１の流れに直接的に晒されず、該排気ガス１の流れが澱んで相対的な温度も低くなることから、尿素水が蒸発し難い環境が整ってしまい、高温側から回り込む排気ガス１に随伴された尿素水のミスト分が溜まり易く、しかも、その溜まってしまった尿素水のアンモニアへの加水分解が十分に進まないうちに水分だけが蒸発して尿素結晶として析出してしまうことになり、これが徐々に堆積して塊状となった後に脱離することで選択還元型触媒４に飛び込み、該選択還元型触媒４に損傷を及ぼす懸念があった。

【0017】

そこで、ケーシング６内における選択還元型触媒４の入側に前記圧力降下部分ｘを覆うカバー１４を設け、前記圧力降下部分ｘに析出してしまった尿素結晶の脱離を前記カバー１４により防いで前記選択還元型触媒４を保護することが考えられているが、尿素結晶の析出自体を防ぐ対策とはなっていないため、前記選択還元型触媒４の損傷を確実に防ぎ得る信頼性の高い新たな対策が求められている。

【0018】

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、選択還元型触媒の入側での尿素結晶の析出を抑制して前記選択還元型触媒の更に確実な保護を図ることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明は、酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒より上流側で還元剤として尿素水を添加された排気ガスを前記選択還元型触媒に対し反転させて導入するようにした排気浄化装置であって、前記選択還元型触媒の入側端面を被包し且つ該選択還元型触媒の排気流れ方向と逆向きに導いた排気ガスを曲管部を介し反転させて前記選択還元型触媒の入側端面に対し斜め側方から分散させつつ導入するガス分散室を備え、該ガス分散室に選択還元型触媒の入側端面に対し離間する方向へ反り且つ前記曲管部から排気ガスの導入方向へ離れるに従い選択還元型触媒の入側端面に近接するようにした窪み部を形成し、前記ガス分散室の曲管部を該曲管部の曲がり方向内側に直線部を持つ断面形状に形成する一方、前記曲管部の曲がり方向内側に排気ガスの流れの剥離を抑制して整流しながら前記選択還元型触媒の入側端面に導く導風板を設け且つ該導風板の基端部を前記曲管部の直線部に沿わせて取り付けたことを特徴とするものである。

【0020】

而して、このようにした場合に、選択還元型触媒より上流側で還元剤として尿素水を添加された排気ガスを曲管部を介し反転させて前記選択還元型触媒の入側端面に対し斜め側方から分散させつつ導入すると、前記曲管部の曲がり方向内側にある導風板により排気ガスの流れが剥離を生じないよう整流されて前記選択還元型触媒の入側端面に導かれ、排気ガスの曲がり方向内側に圧力降下部分が生じ難くなるので、該圧力降下部分に高圧側から尿素水のミスト分を含む排気ガスが回り込んで選択還元型触媒の入側に尿素結晶が析出する現象が著しく抑制されることになる。
尚、前述のように排気ガスを曲管部を介し反転させて前記選択還元型触媒の入側端面に対し斜め側方から分散させつつ導入しても、窪み部により排気ガスの流れが抑え込まれ、曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガスが偏って流れてしまう傾向が是正されることは従前通りである。

【0021】

また、本発明においては、ガス分散室の曲管部を該曲管部の曲がり方向内側に直線部を持つ断面形状に形成し、該直線部に沿わせて導風板の基端部を取り付けているので、該導風板を容易に取り付けることが可能となり且つ前記曲管部の曲がり方向内側に沿う排気ガスの流れを前記導風板へ円滑に導くことが可能となる。

【発明の効果】

【0022】

上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

【0023】

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、選択還元型触媒より上流側で還元剤として尿素水を添加された排気ガスを曲管部を介し反転させて前記選択還元型触媒の入側端面に導入するにあたり、排気ガスの曲がり方向内側における圧力降下部分を生じ難くすることができ、該圧力降下部分に高圧側から尿素水のミスト分を含む排気ガスが回り込んで選択還元型触媒の入側に尿素結晶が析出する現象を著しく抑制することができるので、尿素結晶が塊状に成長してから脱離して選択還元型触媒に飛び込む事態を大幅に低減することができ、該選択還元型触媒の更に確実な保護を図ることができる。

【0024】

（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、ガス分散室の曲管部を該曲管部の曲がり方向内側に直線部を持つ断面形状に形成し、該直線部に沿わせて導風板の基端部を取り付けているので、該導風板を容易に取り付けることができ、しかも、前記曲管部の曲がり方向内側に沿う排気ガスの流れを前記導風板に円滑に沿わせることもできる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明を実施する形態の一例を示す一部を切り欠いた概略図である。

【図2】図１の導風板の取り付け状態を拡大して示す斜視図である。

【図3】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向の矢視図である。

【図4】従来例を示す一部を切り欠いた概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

【0027】

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、前述した図４のものと略同様に構成した排気浄化装置に関し、連絡流路７の下流部分を成すガス分散室７Ｃが、選択還元型触媒４の入側端面を被包し且つ該選択還元型触媒４の排気流れ方向（図１中の右方向）と逆向き（図１中の左方向）に導いた排気ガス１を曲管部１１を介し反転させて前記選択還元型触媒４の入側端面に対し斜め側方から分散させつつ導入するように構成されており、このガス分散室７Ｃには、前記選択還元型触媒４の入側端面に対し離間する方向へ反り且つ前記曲管部１１から排気ガス１の導入方向へ離れるに従い選択還元型触媒４の入側端面に近接するようにした窪み部１２が従前通り形成され、曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガス１が偏って流れてしまう傾向が是正されるようになっており、更に、前記曲管部１１の曲がり方向内側には、排気ガス１の流れの剥離を抑制して整流しながら前記選択還元型触媒４の入側端面に導く導風板１５が設けられている。

【0028】

この導風板１５は、前記曲管部１１での折り返しの中間付近における前記選択還元型触媒４の軸心方向と略直交する向きとなるような位置で基端部を曲がり方向内側の直線部１６に取り付けられ、前記選択還元型触媒４の入側端面に向けて前記曲管部１１の曲がり方向内側を大きく外側へ回り込むように湾曲して延在し、その曲がり具合を前記曲管部１１の曲がり方向内側より緩やかなものとすることで排気ガス１の流れを剥離させずに層流としたまま導けるようになっている。

【0029】

ここで、図２に示す如く、前記ガス分散室７Ｃの曲管部１１は、該曲管部１１の曲がり方向内側に直線部１６を持つ略三角形状の断面形状に形成されており、該直線部１６に沿わせて前記導風板１５の基端部が溶接等により取り付けられるようになっている。尚、前記曲管部１１の略三角形状の断面形状は、該曲管部１１から前記選択還元型触媒４の入側端面を被包している部分に移行するにつれ徐々に円形状の断面形状に変化し且つ拡径して選択還元型触媒４のケーシング６の外形に合致するようになっており（図３参照）、このようなガス分散室７Ｃ内部の流路の拡がりに応じ前記導風板１５の幅が先端部に向かうにつれ扇状に拡張するようにしてある。

【0030】

而して、このようにした場合に、選択還元型触媒４より上流側で還元剤として尿素水を添加された排気ガス１を曲管部１１を介し反転させて前記選択還元型触媒４の入側端面に対し斜め側方から分散させつつ導入すると、前記曲管部１１の曲がり方向内側にある導風板１５により排気ガス１の流れが剥離を生じないよう整流されて前記選択還元型触媒４の入側端面に導かれ、排気ガス１の曲がり方向内側に圧力降下部分（図４参照）が生じ難くなるので、該圧力降下部分に高圧側から尿素水のミスト分を含む排気ガス１が回り込んで選択還元型触媒４の入側に尿素結晶が析出する現象が著しく抑制されることになる。
尚、前述のように排気ガス１を曲管部１１を介し反転させて前記選択還元型触媒４の入側端面に対し斜め側方から分散させつつ導入しても、窪み部１２により排気ガス１の流れが抑え込まれ、曲がり方向の外側に相対的に多くの排気ガス１が偏って流れてしまう傾向が是正されることは従前通りである。

【0031】

従って、選択還元型触媒４より上流側で還元剤として尿素水を添加された排気ガス１を曲管部１１を介し反転させて前記選択還元型触媒４の入側端面に導入するにあたり、排気ガス１の曲がり方向内側における圧力降下部分を生じ難くすることができ、該圧力降下部分に高圧側から尿素水のミスト分を含む排気ガス１が回り込んで選択還元型触媒４の入側に尿素結晶が析出する現象を著しく抑制することができるので、尿素結晶が塊状に成長してから脱離して選択還元型触媒４に飛び込む事態を大幅に低減することができ、該選択還元型触媒４の更に確実な保護を図ることができる。

【0032】

また、ガス分散室７Ｃの曲管部１１を該曲管部１１の曲がり方向内側に直線部１６を持つ略三角形状の断面形状に形成し、該直線部１６に沿わせて導風板１５の基端部を取り付けているので、該導風板１５を容易に取り付けることができ、しかも、前記曲管部１１の曲がり方向内側に沿う排気ガス１の流れを前記導風板１５に円滑に沿わせることもできる。

【0033】

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示ではパティキュレートフィルタと選択還元型触媒とを並列に配置した場合における選択還元型触媒の入側に適用した場合を例示しているが、パティキュレートフィルタとの併用は任意であり、選択還元型触媒の単独使用や別の触媒との併用であっても良いこと、また、ガス分散室の曲管部を該曲管部の曲がり方向内側に直線部を持つ断面形状に形成するにあたっては、必ずしも略三角形状としなくても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0034】

１ 排気ガス
４ 選択還元型触媒
７Ｃ ガス分散室
１１ 曲管部
１５ 導風板
１６ 直線部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】