特表 2024-546308 自動車両の排気後処理システム用のチャンバミキサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-19

(54)【発明の名称】自動車両の排気後処理システム用のチャンバミキサ

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20241212BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20241212BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20241212BHJP

   B01F 35/93 20220101ALI20241212BHJP

   B01F 23/10 20220101ALI20241212BHJP

   B01F 25/10 20220101ALI20241212BHJP

   B01F 25/433 20220101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F01N3/24 N

F01N3/08 B

F01N3/24 L

B01D53/94 400

B01D53/94 222

B01F35/93 ZAB

B01F23/10

B01F25/10

B01F25/433

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024537812

(86)(22)【出願日】2022-12-20

(85)【翻訳文提出日】2024-07-05

(86)【国際出願番号】 EP2022087100

(87)【国際公開番号】W WO2023118216

(87)【国際公開日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】102021006331.7

(32)【優先日】2021-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523285085

【氏名又は名称】ダイムラー トラック アーゲー

【氏名又は名称原語表記】ＤＡＩＭＬＥＲ ＴＲＵＣＫ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100133503

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 一哉

(72)【発明者】

【氏名】キーンツル， イェンス

(72)【発明者】

【氏名】シッター， クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】コンティン， シニーサ

(72)【発明者】

【氏名】ウィード， モーリツ

(72)【発明者】

【氏名】ボルト， トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ワンデル， ラルフ

【テーマコード（参考）】

3G091

4D148

4G035

4G037

【Ｆターム（参考）】

3G091AA02

3G091AA18

3G091AB05

3G091BA01

3G091BA14

3G091CA17

3G091HA46

4D148AA06

4D148AB02

4D148AC03

4D148AC04

4D148CC23

4D148CC43

4G035AB02

4G035AC03

4G035AC12

4G035AE15

4G037CA11

4G037EA01

(57)【要約】

本発明は、自動車両の排気後処理システム用のチャンバミキサ（１０）であって、第１の流体（１２）が、チャンバミキサの内部容積部（１８）を貫流方向（２６）に通って流れることができ、前記内部容積部がハウジング（１６）によって区切られ、ハウジング（１６）の少なくとも１つのハウジング側が二重壁であり、外壁（３０）と、内部容積部（１８）を内側チャンバ（３４）と外側チャンバ（３６）とに分割する内壁（３２）とを有し、入口開口部（２２）を通って流れる流体を、内側チャンバ（３４）を通って流れる主要流（３８）と、外側チャンバ（３６）を通って流れる補助流（４０）とに分離することができ、主要流（３８）は、二重旋回（５０）を有する流れ装置（４８）と、導入端（５８）を有する流体導入装置（５６）とによって作用させることができ、これは、外側チャンバ（３６）内に配置され、それを介して第２の流体（１４）を内壁（３２）の導入開口部（６０）を通して内側チャンバ（３４）に注入することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車両の排気後処理システム用のチャンバミキサ（１０）であって、第１の流体（５８）は、ハウジング（１２）によって区切られた内部容積部（１４）を通って、前記ハウジング（１２）内の前記内部容積部（１４）の一端に配置された入口開口部（１８）から、前記ハウジング（１２）内の前記内部容積部（１４）の他端に配置された出口開口部（２０）まで、貫流方向（２２）に流れることができ、前記ハウジング（１２）の少なくとも第２のハウジング側（８０）は、外壁（２４）および内壁（２６）を有する二重壁設計であり、これは、前記内部容積部（１４）を、内側チャンバ（２８）と、前記内壁（２６）と外壁（２４）との間に位置する外側チャンバ（３０）とに分割し、前記入口開口部（１８）を通って流入する前記第１の流体（５８）を、前記内側チャンバ（２８）を通って流れる主要流（５４）と前記外側チャンバ（３０）を通って流れる補助流（５６）とに分けることができ、流れ装置（３２）が設けられており、これによって前記主要流（５４）を前記貫流方向（２２）に二重旋回（７０）にさらすことができ、また、導入端（３６）を備えた流体導入装置（３４）を備え、これは外側チャンバ（３０）内に配置され、これを介して第２の流体（３８）が前記内壁（２６）の導入開口部（４０）を通って前記内側チャンバ（２８）に注入され得、また合流装置（４２）が流れ（２２）の方向の下流に設けられており、それを通して前記主要流（５４）と前記補助流（５６）を互いに案内することができる、チャンバミキサ。

【請求項2】

前記流れ装置（３２）は、前記入口開口部（１８）の第１の部分的な入口開口部（６０）に配置された二重旋回プレート（４４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項3】

前記流れ装置（３２）は、前記内側チャンバ（２８）内および／または前記内壁（２６）上に配置された少なくとも１つの偏向要素（４６）を有し、および／または前記内壁（２６）の少なくとも一部は偏向要素（６）として設計されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項4】

前記合流装置（４２）は、前記出口開口部（２０）に関連する前記内壁（２６）の一部に少なくとも１つの貫通孔開口部（４８）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のチャンバミキサ（１０）

【請求項5】

前記第２の流体（３８）を気化させるために、前記内壁（２６）を少なくともそれぞれの小領域（６４）で加熱することができる加熱装置が設けられることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項6】

前記流体導入装置（３４）は、特に水性の尿素溶液を注入するように設計されている
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項7】

ビーディング（５２）は前記内壁（２６）に組み込まれ、前記ビーディングは、前記第１の流体（５８）と前記第２の流体（３８）との混合が促進されるように、前記貫流方向（２２）に対して配向されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項8】

前記内側チャンバ（２８）の前記一方のチャンバ輪郭は、前記第１の流体（５８）と前記第２の流体（３８）との前記混合を促進するために下流に向かって先細になることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項9】

前記入口開口部（１８）および前記出口開口部（２０）は、第１のハウジング側（１６）に配置されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のチャンバミキサ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１に記載の自動車両の排気後処理システム用のチャンバミキサに関する。

【背景技術】

【0002】

排気後処理システムは、自動車両の内燃機関の燃焼ガスを浄化するために使用される。特に、自動車両は自動車またはトラックであってもよい。内燃機関は、ディーゼルエンジンとして設計することができる。その燃焼ガスまたは排気ガスは、通常、一酸化窒素および二酸化窒素などの窒素酸化物を含む。ディーゼルエンジンの排気後処理中、特に窒素酸化物を還元するために選択的触媒還元が使用される。この目的のために、尿素溶液などの還元剤が、第１の流体を表す排気ガスに第２の流体として注入される。第１の流体および第２の流体は互いに混合し、ＳＣＲ触媒コンバータに流入する。尿素溶液は、排ガス中でアンモニアと水とに分解する。反応はＳＣＲ触媒コンバータ内で起こり、その生成物は水および窒素である。

【0003】

米国特許第１０，０２４，２１７号明細書および米国特許第１０，４０８，１１０号明細書は、両方ともチャンバミキサを示している。チャンバミキサ内の排ガスに還元剤を添加して混合する。さらに、中国特許第１１０，３３７，３２４号明細書は、後処理システム用の別のチャンバミキサを示す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第１０，０２４，２１７号明細書

【特許文献2】米国特許第１０，４０８，１１０号明細書

【特許文献3】中国特許第１１０，３３７，３２４号明細書

【発明の概要】

【0005】

本発明の目的は、自動車両の排気後処理システムのためのチャンバミキサであって、特にコンパクトであり、さらに、排気後処理の高効率化のために排気ガスと還元剤との特に良好な混合を可能にするチャンバミキサを提供することである。

【0006】

この目的は、独立特許請求項の主題によって達成される。本発明の利点および有利な実施形態は、従属特許請求項、明細書および図面の主題である。

【0007】

本発明によるチャンバミキサは、自動車両の排気後処理システム用に設けられる。排気後処理システムは、内燃機関、特にディーゼルエンジンの排気後処理に使用される。自動車両は、例えば、自動車またはトラックとすることができる。

【0008】

チャンバミキサは、ハウジングによって区切られた内部容積部を有する。第１の流体は、ハウジング上またはハウジング内の内部容積部の一端に配置された入口開口部から、貫流方向に沿ってハウジング上またはハウジング内の内部容積部の他端に配置された出口開口部まで、内部容積部を通って流れることができる。本発明によるチャンバミキサでは、少なくとも第２のハウジング側は、外壁と内壁とを有する二重壁であり、内壁と外壁との間に位置する内側チャンバと外側チャンバとに内部容積部を分割する。さらに、特に入口開口部の設計により、特に気体の形態で入口開口部を通って流入する第１の流体は、内側チャンバを通って流れる主要流と、外側チャンバを通って流れる補助流とに分割することができる。さらに、本発明によれば、主要流が貫流方向に二重旋回、特に対称二重旋回を受けることができる流れ装置が設けられる。さらに、チャンバミキサは、外側チャンバ内に配置され、したがって特に補助流によって周囲を流れることができる導入端を有する流体導入装置を備える。第２の液体、特に還元剤などの液体流体は、導入端を介してまたは内壁の導入開口部を介して導入端で内側チャンバに注入することができる。さらに、貫流方向の下流に合流装置が設けられ、それを通して、特に出口開口部に到達する前に、主要流と補助流とを互いに案内することができる。

【0009】

「内部容積部の一端に配置」は、特に「流れの方向の上流に配置される」と理解されるべきである。「内部容積部の他端に配置されている」は、特に、「下流に配置される」を意味する。したがって、特に、出口開口部は、内側チャンバおよび外側チャンバによって形成されるチャンバミキサまたはその内部容積部上の流れの方向の下流に配置される。

【0010】

換言すれば、分解反応器として設計することができる本発明によるチャンバミキサが提示され、これは、入口開口部内に流れ装置を有し、流れ装置を通過するときに流体の流れが２つの部分または２つの部分的な主要流に分割される。特に、主要流は、流れ装置の二重旋回プレートによって双方向の流れに変換される。補助流は、内壁と外壁との間を通過し、特に流体導入装置の導入端付近の領域の周りを流れる。内側チャンバおよび外側チャンバの両方の下流端において、主要流および補助流は再び収束し、出口開口部を介してチャンバミキサを出ることができる。

【0011】

例えば、流れ装置の偏向要素の形態の内側チャンバおよび／または内壁の設計は、主要流を変位させるか、または対称的な二重旋回を貫流方向に沿って支持する。

【0012】

主要流に対する二重旋回の影響は、２つの部分的な流れが、並んで流れる第１の流体の２つの渦として貫流方向に沿って形成され得るか、または形成されることを意味する。それらのそれぞれの回転軸は、本質的に貫流方向に沿って配向される。二重旋回を記述する２つの渦は、特に一方の端部で流れ装置によって形成され、各々は、特に、本質的に貫流方向と一致するチャンバミキサの長手延在方向に沿って延びる。それぞれの空気渦内に位置するそれぞれの渦または第１の流体の流体は、貫流方向に沿って移動し、またそれぞれの回転軸の周りを本質的に円形に移動し、したがって本質的に螺旋経路を記述する。２つの渦はそれぞれ異なる回転方向を有し、その結果、一方は時計回りに回転し、他方は反時計回りに回転する。

【0013】

導入された第２の流体、特に液体の流体は、主要流に形成されたこの二重旋回内で気相に蒸発する。それにより、流体導入装置を使用した注入によって、および／または例えば熱を加えることによって、気化を有利に改善することができる。第２の流体は、特に還元剤とすることができ、したがってそれによって流体導入端は、特に注入によって内部容積部に還元剤を導入することができる。特にディーゼル燃料の燃焼に起因して窒素酸化物を含み得る排気ガスの形態の第１の流体は、チャンバミキサ内で還元剤と混合することができ、それによって第１の流体と第２の流体との混合物をＳＣＲ触媒コンバータ内で反応させることができる。

【0014】

例えば、尿素を反応物質として使用する場合、熱分解およびその後の加水分解反応をチャンバミキサ内で行うことができる。これにより、アンモニアが尿素から放出されて窒素酸化物を中和する。熱分解および加水分解は、特に、貫流方向にチャンバミキサに沿った経路上の内部容積部で起こる。

【0015】

本発明によるチャンバミキサの１つの利点は、第２の流体を霧化および／または気化させるための複雑なミキサ設計が必要とされないことである。このようにして、第２の流体の混合および気化、したがって霧化は、本発明によるチャンバミキサによって特に有利な方法で達成することができる。したがって、チャンバミキサを特にコンパクトに、および／または少ない構成要素で設計することも可能である。

【0016】

二重旋回により、第１の流体と第２の流体との間の特に有利な混合がここで起こり、それにより、排気後処理を特に有利な方法で実行することができる。

【0017】

したがって、チャンバミキサを使用して、注入された液体還元剤－第２の流体－を排気ガス、すなわち第１の流体と有利に接触させることができる。本発明によるチャンバミキサは、２つの流体の特に高い混合均一性を達成することができるという利点を有する。この混合均一性の結果として、排気ガス（第１の流体）、特にその中に含まれる窒素酸化物の触媒還元も特に有利な方法で行うことができる。さらに、チャンバミキサは、第１の流体の流れの方向に対する特に低い逆圧が予想されるように設計される。別の利点は、主要流と補助流とへの分割および主要流への二重旋回の適用により、チャンバミキサの壁またはハウジング上の堆積物の成長を回避することができるか、または少なくとも特に低いことである。

【0018】

本発明の有利な実施形態では、流れ装置は、入口開口部の第１の部分的な入口開口部内または入口開口部に配置された二重旋回プレートを備える。換言すれば、流入する第１の流体、すなわち排気ガスの流れに影響を及ぼす要素、流れ装置の二重旋回プレートが設けられ、そのタスクは、特に本発明による主要流への二重旋回の適用が特に有利な方法で行われ得るように流れに影響を及ぼすことである。二重旋回プレートは、入口開口部を少なくとも部分的に閉鎖し、それによってラメラは、第１の流体の流れに対する障害物を表す。対称的な二重旋回を達成するために、入口開口部に対するラメラの配向も対称的である。これは、流入する排気ガスまたは第１の流体に影響を与えて二重旋回を生成することが特に容易であるという利点をもたらす。

【0019】

本発明の別の有利な実施形態では、流れ装置は、内側チャンバ内および／または内壁上に配置された少なくとも１つの偏向要素を有する。追加的または代替的に、内壁の少なくとも一部は偏向要素として設計される。特に、偏向要素は、二重旋回を形成するために、または二重旋回を補強するために、および／または二重旋回を維持するために有利な形状を有する。したがって、偏向要素はまた、第１の流体の流れに対する障害物を表すことができる。言い換えれば、流れ装置は、主要流の二重旋回を搬送するために内側チャンバ内に配置され、好ましくは内壁上および／または内壁を貫通して形成される偏向要素を備える。このようにして、偏向要素は、例えば二重旋回の半径を有する内壁の曲率であってもよく、それにより、偏向要素に向かって流れる第１の流体または排気ガスは内壁に沿って流れ、したがって二重旋回の一部または渦を形成することができる。これにより、流れ装置を特に有利に使用して、主要流の二重旋回を生成、増幅および／または維持することができるという利点がもたらされる。

【0020】

本発明のさらに有利な実施形態では、合流装置は、出口開口部に関連付けられて割り当てられた内壁の一部に少なくとも１つの貫通孔開口部を有する。言い換えると、内壁の下流部には、主要流を合流させるために、例えば補助流の第１の流体が流れることができる貫通孔開口部が設けられている。それにより、内壁は、例えば特に翼ビードを有する有孔金属シートとして設計される。これは、補助流を特に簡単でしたがってフェイルセーフの方法で主要流と合流させることができる、またはそれらを互いに案内することができるという利点をもたらす。これにより、特に補助流を主要流に導くことができる。

【0021】

本発明のさらに有利な実施形態では、第２の流体を気化させるために、内壁および／または少なくとも１つのさらなる内壁を少なくともそれぞれの小領域で加熱することができる加熱装置が設けられる。換言すれば、内側チャンバを区切る壁の少なくとも一部を加熱または加温することができ、それによって、流体導入装置によって内部容積部に導入された第２の流体の気化を少なくとも支持することができる。これは、第１の流体と第２の流体との混合、したがって排気後処理の効率を特に有利な方法で改善することができるという利点をもたらす。

【0022】

本発明のさらに有利な実施形態では、流体導入装置は、尿素溶液、特に尿素水溶液を注入するように設計される。換言すれば、流体導入装置によって内部容積部内に搬送または注入することができる尿素溶液が、第２の流体として有利に使用される。換言すれば、特にノズルを有することができる流体導入装置の一実施形態、特にその導入端は、尿素溶液を搬送して注入するように適合されている。この目的のために、例えば、流体導入装置のノズル、ラインおよび／または少なくとも１つのポンプは、特に有利な方法で動作させるために尿素溶液の粘度に適合させることができる。これは、チャンバミキサを排気後処理に特に有利に使用できるという利点をもたらす。

【0023】

本発明のさらに有利な実施形態では、ビーディングが内壁に組み込まれ、これは、第２の流体と第１の流体との混合が促進されるように、貫流方向に配向される。内壁が好ましくは金属シートである場合、これはビーディングでエンボス加工することができる。これは、第２の流体と第１の流体との混合が二重旋回に加えて特に単純かつ／または費用対効果の高い方法で改善され得るという利点をもたらし、それは、例えば、注入された第２の流体がビーディングに当たるときに二重旋回と衝突する主要流に特に良好に導入され得るからである。

【0024】

本発明のさらに有利な実施形態では、内側チャンバのチャンバ輪郭またはチャンバ断面は、下流に向かって先細になる。これは、第１の流体と第２の流体との混合を促進する。これは、第１の流体と第２の流体との混合、したがって排気後処理を特に効率的に実行できるという利点をもたらす。

【0025】

さらに、内側チャンバのチャンバ壁、すなわち、内壁および／または少なくとも１つのさらなる内壁は、有利には、縁および／または障害物を有さず、その結果、主要流、特にまた補助流もが例えば流れの方向にチャンバを通って流れるときに、特に低い逆圧を実現することができる。

【0026】

本発明のさらに有利な実施形態では、入口開口部および出口開口部は、ハウジングの片側に配置される。言い換えると、２つの開口部は、ハウジングの同じ側に向けられている。これにより、ハウジングを特にコンパクトに設計できるという利点が得られる。

【0027】

本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、好ましい実施形態の以下の説明および図面から明らかである。本発明の範囲から逸脱することなく、説明において上述した特徴および特徴の組み合わせ、ならびに図面の説明において後述する特徴および特徴の組み合わせ、ならびに／または図面に単独で示される特徴および特徴の組み合わせは、それぞれの場合に示される組み合わせだけでなく、他の組み合わせで、または単独でも使用することができる。

【0028】

図面は以下を示す。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】自動車両の排気後処理システム用のチャンバミキサの概略斜視図である。

【図2】図１によるチャンバミキサの概略上面図である。

【図3】先行する図によるチャンバミキサの側断面図である。

【図4】先行する図によるチャンバミキサの断面正面図である。

【図5】先行する図によるチャンバミキサの概略側面図である。

【図6】先行する図によるチャンバミキサの断面上面図である。

【図7】チャンバミキサの別の実施形態のさらなる側断面図である。

【図8】図７によるチャンバミキサの内壁および二重旋回プレートの概略上面図である。および

【図9】図７によるチャンバミキサの概略正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１は、自動車両の排気後処理システム用のチャンバミキサ１０の概略斜視図を示す。排気後処理システムは、自動車両の内燃機関からの燃焼ガスを浄化する排気後処理に使用される。このようにして、特に乗用車またはトラックであり得る自動車両の使用中に排出物を削減することができる。

【0031】

特に、内燃機関がディーゼルエンジンである場合、排気後処理システムは、選択的触媒還元に基づいて動作することができる。したがって、排気後処理は、少なくとも１つのＳＣＲ触媒コンバータにおいて、第１の流体５８としてチャンバミキサ１０を通って流れることができる排気ガスから、窒素酸化物、特に一酸化窒素および二酸化窒素を低減することができる。チャンバミキサ１０内の排気後処理は、有利には、第２の流体３８としてチャンバミキサ１０に注入される還元剤を排気ガス、すなわち第１の流体５８と接触させることによって開始される。第１および第２の流体の混合物は、チャンバミキサ１０から少なくとも１つのＳＣＲ触媒コンバータに流入し、その後、ＳＣＲ触媒コンバータ内でそれ自体公知の選択的触媒反応が起こる。

【0032】

先行技術では、流体間の混合の均一性が低いと、排気ガスの後処理値が低くなること、または、流体が高い逆圧でのみ流れることができるチャンバミキサが使用されることが示されている。これは堆積物の成長を促進し、したがって前のチャンバミキサ内の流体から堆積する。

【0033】

従来技術のこれらの欠点は、図示のように本発明によるチャンバミキサ１０によって回避することができる。

【0034】

この目的のために、チャンバミキサ１０は、ハウジング１２によって区切られた内部容積部１４を有する。図１に示す第１の矢印Ｐ１によって示されるように、第１の流体５８は、第１のハウジング側１６の内部容積部１４の一端に配置された入口開口部１８を通って内部容積部１４に流入する。混合された第２の流体３８と共に、第１の流体５８は、内部容積部１４を通って貫流方向２２に沿って内部容積部１４の（同じ）第１のハウジング側１６の他端に配置された出口開口部２０に流れ、第２の矢印Ｐ２で示すように、内部容積部１４の外部に、出口開口部２０から、したがってチャンバミキサ１０のハウジング１２から出る。

【0035】

チャンバミキサ１０では、ハウジング５８の少なくとも第２のハウジング側８０は、図３、図４、図６、図７および図９に示す外壁２４および内壁２６で二重壁になっており、内部容積部１４を、内壁２６と外壁２４との間に位置する内側チャンバ２８と外側チャンバ３０とに分割し、それは例えば図３で見える。ハウジング１２の第２のハウジング側８０は、入口開口部１８および出口開口部２０の反対側に設計されることが好ましい。

【0036】

チャンバミキサ１０は、特に気体の形態で入口開口部１８を通って流入する第１の流体５８－内燃機関の排気ガス－が、内側チャンバ２８を通って流れる主要流５４と、外側チャンバ３０を通って流れる補助流５６とに分割され得るか、または特に入口開口部１８を通って分割されるようにさらに設計される。この目的のために、入口開口部１８は、その主要流５４を有する内側チャンバ２８用の第１の部分的な入口開口部４２と、その補助流５６を有する外側チャンバ３０用の第２の部分的な入口開口部６２とを有する。第１の流体５８が入口開口部１４ならびに第１および第２の部分的な入口開口部６０および６２を通ってハウジング１２に流入すると、第１の流体５８は、貫流方向２２において主要流５４および補助流５６にそれぞれ迂回される。外側チャンバ３０は、最初に、入口開口部１８から始まって第２のハウジング側８０と角度を成してそれに合流する第３のハウジング側に沿って延びる。

【0037】

さらに、流れ装置３２が設けられ、それによって主要流５４は、貫流方向２２に二重旋回７０、特に対称二重旋回を受けることができる。これは、第１の流体５８が、内側チャンバ２８を通って下流で貫流方向２２に対して横方向に流れるとき、内側チャンバ２８内の第１の部分的な入口開口部４２の下流で、主要流５４の時計回りに旋回する第１の部分的な主要流６６と反時計回りに旋回する第２の部分的な主要流６８とに分割されることを意味する。２つの部分的な主要流６６および６８のそれぞれにおいて、第１の流体５８または第１および第２の流体５８および３８の混合流体は、本質的に、内側チャンバ２８を通って流れる際に螺旋状に移動する。

【0038】

また、第３のハウジング側には、導入端３６を有する流体導入装置３４が設けられている。導入端３６は、外側チャンバ３０内に配置され、したがって補助流５６によって周囲を流れることができる。第２の流体３８、特に液体流体－尿素溶液などの還元剤－は、流体導入装置３４を介して内壁２６の導入開口部４０を通して内側チャンバ２８に注入することができる。さらに、貫流方向２２の下流には合流装置４２が設けられており、これにより、２つの部分的な主要流６６および６８を有する主要流５４と補助流５６とを互いに案内し、したがって互いに混合することができる。合流装置４２は、本質的に、内部容積部１４内の出口開口部２０の上流に設けられる。混合流体５８および３８は、第４のハウジング壁６４で合流装置４２の領域内の内部容積部１４内で偏向され、次いでハウジング１２の出口開口部２０から流出し、したがってチャンバミキサ１０から流出する。合流装置４２は、補助流５６が内側チャンバ２８に入る少なくとも１つの貫通孔開口部４８を有する。これにより、第４のハウジング壁６４は、第２のハウジング側８０から出口開口部２０まで延在する。

【0039】

図２は、図１によるチャンバミキサ１０の概略上面図を示し、特に図３および４に線Ａ１－Ａ１および線Ａ２－Ａ２に沿って示す部分を示すのに役立つ。

【0040】

したがって、図３は、線Ａ１－Ａ１に沿った概略断面側面図で前述の２つの図によるチャンバミキサ１０を示し、それによって内部容積部１４、内側チャンバ２８、および外側チャンバ３０から形成された２つのチャンバは、ここで特に有利に認識可能である。図３によれば、貫流方向２２は、本質的に、チャンバミキサ１０の長手延在方向に沿って延在し、それによって、それぞれの流体５８および３８は、それぞれの横断延在方向において、特に入口開口部１８および出口開口部２０の近傍において、チャンバミキサ１０の長手延在方向から逸脱することができる。図示の実施形態では、第１の流体５８は、入口開口部１８の下流で、貫流方向２２に約９０°の角度だけ偏向され、第１の流体５８および第１の流体５８と混合された第２の流体３８も、出口開口部２０の上流で、貫流方向２２に対して９０°の角度だけ偏向される。偏向角度も可能であることは言うまでもない。混合された第１の流体５８および第２の流体３８は、混合流体としてチャンバミキサ１０から出口開口部２０から流出する。

【0041】

例えば、流れ装置３２は、入口開口部１８の第１の部分的な入口開口部６０に配置された二重旋回プレート４４を含んでもよい。図１から図６による第１の実施形態では、二重旋回プレート４４は、長手方向または貫流方向２２に配向され、入口開口部１８に向かって流れる第１の流体５８に対して、第１の部分的な主要流６６の時計回りの旋回および第２の部分的な主要流６８の反時計回りの旋回を対応して生成するように設定された複数のラメラ７２を有する。第１の流体５８は、ラメラ７２間の開口部５０を通ってチャンバミキサ１０に流入し、そこでそれに応じて偏向される。第２の部分的な入口開口部６２には流れ装置がない。さらに、Ａ２－Ａ２に沿った図４の概略正面断面図に示すように、流れ装置３２は、内側チャンバ２８内および／または内壁２６上に配置された少なくとも１つの偏向要素４６を有することができる。偏向要素４６は、特に、二重旋回７０を主要流５４に適用するために、またはそれを補強または維持するために使用され、出口開口部２０に向かって下流に案内することもできる。偏向要素４６は、本質的に三角形の断面を有し、偏向要素４６の一方の縁部７８が入口開口部１８に面している。偏向要素４６の縁部７８は、本質的に入口開口部１８の中央領域で始まり、内部容積部１４内で出口開口部２０まで延在する。偏向要素４６は、内壁２６の本質的に三角形の断面につながり、内部容積部１４内に突出する第２のハウジング側８０の凹部７６によって形成される。特に図３および図４では、外壁２４も三角形の断面を有し、したがって外側チャンバ３０も縁部７８の領域に三角形の断面を有することが分かる。

【0042】

図５は、図６に示される断面Ａ３－Ａ３をマークした、チャンバミキサ１０の概略側面図を示す。

【0043】

図６は、チャンバミキサ１０の概略上面図を示す。二重旋回プレート４４の傾斜したラメラ７２は、ラメラ７２の間の中央に配置された二重旋回プレート４４のウェブ７４と同様に、特に明確に視認可能である。ウェブ７４は、二重旋回プレート４４の改善された安定性を保証する。ウェブ７４とラメラ７２との間には、その左右に開口部５０も存在する。さらに、二重旋回プレート４４を有する第１の部分的な入口開口部６０とは対照的に、第２の部分的な入口開口部６２は流れ装置を有さず、第１の流体５８は偏向されることなく外側チャンバ３０に流入することができることが分かる。特に、図２からのように、図６からも分かるように、チャンバミキサ１０の内部容積部１４は、入口開口部１８から出口開口部２０への貫流方向２２に沿って減少する断面を有する。全体として、ハウジング１２、したがって内部容積部１４は、入口開口部１８から出口開口部２０に向かって先細になり、その結果、第１の流体５８および第２の流体３８の速度は、入口開口部１８から出口開口部２０に向かってチャンバミキサ１０の内部容積部１４内で増加し、それによって第１の流体５８と第２の流体３８との混合の改善を達成することができる。

【0044】

図７～図９は、チャンバミキサ１０のさらなる実施形態を示し、図７は、図３の断面図と同様の断面図でチャンバミキサ１０を示す。同一の構成要素または同じ効果を有する構成要素には、図１～図６に示す実施形態と同じ参照符号が付されている。図７は、導入端３６を介して導入開口部４０を通って流体導入装置３４によって第２の流体３８を内側チャンバ２８に導入することができる方法を示す。特に、導入は、液体の第２の流体３８が内壁２６と接触することができるように、液体の形態で行うことができる。第２の流体３８が排気後処理に有利に使用されるためには、二重旋回７０内で気相の第１の流体５８－排気ガス－と有利に混合するべきである。この目的のために、少なくとも小領域６４、特に第２の流体３８が内壁２６と接触する領域で内壁２６を加熱する、より詳細には図示していない加熱装置を有利に設けることができ、それによって第２の流体３８の蒸発、したがって液体から気相への移行が少なくとも促進される。

【0045】

図７はまた、内壁２６に形成されたビーディング５２を示す。ビーディング５２は、第１の流体５８と第２の流体３８との混合が促進されるように、貫流方向２２に対して本質的に横方向に配向されている。これは、例えば、二重旋回７０に加えて、流体中、または第１および第２の流体５８および３８の混合物中で、内側チャンバ３４内のビーディング５２に乱流を形成することができるからである。

【0046】

流体導入装置３４は、有利には、第２の流体３８、特に尿素水溶液を注入できるように設計される。尿素溶液は、チャンバミキサ１０内での化学反応においてアンモニアに変換することができ、その結果、アンモニアは、チャンバミキサ１０の下流のＳＣＲ触媒コンバータ内で排気ガス中の窒素酸化物に有利に結合または中和することができる。さらに、合流装置４２は、第１の流体５８が貫通孔開口部４８を通って外側チャンバ３０から内側チャンバ３４に入り、内側チャンバ３４内の第１および第２の流体５８および３８と混合することができるように、複数の貫通孔開口部４８を有し、それによって第１および第２の流体５８および３８の混合をさらに向上させることができる。

【0047】

図８は、入口開口部１８の第１の部分的な入口開口部６０における、図７から図９による第２の実施形態における二重旋回プレート４４の概略上面図を示し、それは図の視方向において、貫通孔開口部４８が設けられた内壁２６の上方に配置されている。それにより、ここでは特に、出口開口部２０に向かって貫流方向２２の下流方向に先細になり、代替的な流れ装置においてそれに対して対称的に横方向に配置された単一の開口部５０を見ることができる。

【0048】

図９は、チャンバミキサ１０におけるその位置が図７に示されている断面Ａ４－Ａ４を示しており、矢印は、第１の流体５８および流体混合物の二重旋回７０の第１の部分的な主要流６６および第２の部分的な主要流６８をそれぞれ示している。二重旋回７０を有利に維持または増加させるために、または第１の流体５８と第２の流体３８との混合を促進するために、内側チャンバ２８の断面は、特に下流で小さくなり得る。これにより、例えば、少なくとも内側チャンバ２８を下流側に先細にすることができる。

【0049】

第１の流体５８または流体混合物の二重旋回７０の第１の部分的な主要流６６および第２の部分的な主要流６８は、内側チャンバ２８の方向に内向きに曲げられた二重旋回プレート４４の開口部５０内のラメラ７２、および少なくともその縁部に凹形状を有する内壁２６によって生成される。断面Ａ４－Ａ４に示されるように、開口部５０の２つのラメラ７２は、図７に見られるように、チャンバミキサ１０の出口開口部２０の方向のように内側チャンバ３４内に至るまで延びていない。

【0050】

図に示すチャンバミキサ１０を通して、排気後処理システムによって後処理を排気するのに特に有利な方法で寄与することが可能である。

【0051】

これはいくつかの利点をもたらす。例えば、チャンバミキサ１０は、設置容積が特に小さくなるように、特にコンパクトになるように設計することができる。さらに、さらなる開口部および／または孔を閉塞点として省くことができ、これにより、例えば、内側チャンバ２８および外側チャンバ３０と接触するハウジング１２の表面上の尿素溶液の堆積成長を低減することができる。さらに、チャンバミキサ１０の全体的な頑丈さは、例えば、内部容積部１４内での追加の混合装置を不要にすることによって増加させることができる。さらに、内部容積部は、本質的に縁部および／または障害物なしで形成することができ、これにより、貫流方向２２に流れるときに特に低い逆圧を可能にする。したがって、ここに示すチャンバミキサ１０は、特に有利な排気後処理をもたらす。

【符号の説明】

【0052】

１０ チャンバミキサ
１２ ハウジング
１４ 内部容積部
１６ ハウジング側
１８ 入口開口部
２０ 出口開口部
２２ 貫流方向
２４ 外壁
２６ 内壁
２８ 内側チャンバ
３０ 外側チャンバ
３２ 流れ装置
３４ 流体導入装置
３６ 導入端
３８ 第２の流体
４０ 導入開口部
４２ 合流装置
４４ 二重旋回プレート
４６ 偏向要素
４８ 貫通孔開口部
５０ 開口部
５２ ビーディング
５４ 主要流
５６ 補助流
５８ 第１の流体
６０ 第１の部分的な入口開口部
６２ 第２の部分的な入口開口部
６４ 小領域
６６ 第１の部分的な主要流
６８ 第２の部分的な主要流
７０ 二重旋回
７２ ラメラ
７４ ウェブ
７６ 凹部
７８ 縁部
８０ 第２のハウジング側
Ｐ１ 矢印
Ｐ２ 矢印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-05

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車両の排気後処理システム用のチャンバミキサ（１０）であって、第１の流体（５８）は、ハウジング（１２）によって区切られた内部容積部（１４）を通って、前記ハウジング（１２）内の前記内部容積部（１４）の一端に配置された入口開口部（１８）から、前記ハウジング（１２）内の前記内部容積部（１４）の他端に配置された出口開口部（２０）まで、貫流方向（２２）に流れることができ、前記ハウジング（１２）の少なくとも第２のハウジング側（８０）は、外壁（２４）および内壁（２６）を有する二重壁設計であり、これは、前記内部容積部（１４）を、内側チャンバ（２８）と、前記内壁（２６）と外壁（２４）との間に位置する外側チャンバ（３０）とに分割し、前記入口開口部（１８）を通って流入する前記第１の流体（５８）を、前記内側チャンバ（２８）を通って流れる主要流（５４）と前記外側チャンバ（３０）を通って流れる補助流（５６）とに分けることができ、流れ装置（３２）が設けられており、これによって前記主要流（５４）を前記貫流方向（２２）に二重旋回（７０）にさらすことができ、また、導入端（３６）を備えた流体導入装置（３４）を備え、これは外側チャンバ（３０）内に配置され、これを介して第２の流体（３８）が前記内壁（２６）の導入開口部（４０）を通って前記内側チャンバ（２８）に注入され得、また合流装置（４２）が流れ（２２）の方向の下流に設けられており、それを通して前記主要流（５４）と前記補助流（５６）を互いに案内することができる、チャンバミキサ。

【請求項2】

前記流れ装置（３２）は、前記入口開口部（１８）の第１の部分的な入口開口部（６０）に配置された二重旋回プレート（４４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項3】

前記流れ装置（３２）は、前記内側チャンバ（２８）内および／または前記内壁（２６）上に配置された少なくとも１つの偏向要素（４６）を有し、および／または前記内壁（２６）の少なくとも一部は偏向要素（６）として設計されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項4】

前記合流装置（４２）は、前記出口開口部（２０）に関連する前記内壁（２６）の一部に少なくとも１つの貫通孔開口部（４８）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のチャンバミキサ（１０）

【請求項5】

前記第２の流体（３８）を気化させるために、前記内壁（２６）を少なくともそれぞれの小領域（６４）で加熱することができる加熱装置が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項6】

前記流体導入装置（３４）は、水性の尿素溶液を注入するように設計されている
ことを特徴とする、請求項１に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項7】

ビーディング（５２）は前記内壁（２６）に組み込まれ、前記ビーディングは、前記第１の流体（５８）と前記第２の流体（３８）との混合が促進されるように、前記貫流方向（２２）に対して配向されていることを特徴とする、請求項１に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項8】

前記内側チャンバ（２８）の前記一方のチャンバ輪郭は、前記第１の流体（５８）と前記第２の流体（３８）との前記混合を促進するために下流に向かって先細になることを特徴とする、請求項１に記載のチャンバミキサ（１０）。

【請求項9】

前記入口開口部（１８）および前記出口開口部（２０）は、第１のハウジング側（１６）に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のチャンバミキサ（１０）。

【国際調査報告】