(57)【要約】【課題】排気中に還元剤を一様に混合できるとともに、圧力損失を抑制できる排気浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の排気浄化装置１は、内燃機関ＥＮＧからの排気が流れる排気流路Ｓに配置された選択触媒還元装置ＳＣＲと、選択触媒還元装置ＳＣＲより上流に配置されて排気流路Ｓに還元剤を噴出するノズルＮと、を備えた排気浄化装置１において、還元剤の噴出経路Ｄを全て遮るように配置された蒸発板２０を備え、蒸発板２０は、排気流路Ｓに露出する表側面２０ｔ及び裏側面２０ｂが平坦であり、表側面２０ｔ及び裏側面２０ｂが排気流路Ｓを流れる排気の流れ方向ＳＳに対して平行になるように配置される。【選択図】          図１
2020023953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気が流れる排気流路に配置された選択触媒還元装置と、前記選択触媒還元装置より上流に配置されて前記排気流路に還元剤を噴出するノズルと、を備えた排気浄化装置において、
前記排気浄化装置は、前記還元剤の噴出経路を全て遮るように配置された蒸発板を備え、
前記蒸発板は、前記排気流路に露出する表側面及び裏側面が平坦であり、
前記表側面及び前記裏側面が前記排気流路を流れる排気の流れ方向に対して平行になるように配置される
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記蒸発板は、前記ノズルから離れる方向に凸となるように湾曲している
ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記蒸発板は、前記ノズルとの距離が短い第１蒸発板と、前記ノズルとの距離が第１蒸発板より長い第２蒸発板と、第３蒸発板と、を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第２蒸発板の前記排気の流れ方向における上流側の先端部は、第１蒸発板の前記排気の流れ方向における上流側の先端部より、下流側に位置している
ことを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第１蒸発板は、噴出された前記還元剤が通過する通過孔を有する
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記通過孔は、前記流れ方向に沿う長孔である
ことを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
【請求項７】
前記蒸発板と前記選択触媒還元装置との間に、前記排気を拡散する制御羽根を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【請求項８】
前記制御羽根は、前記流れ方向に対して斜めに交差する平坦面を有する拡散羽根と、前記流れ方向に対して平行な平坦面を有する整流羽根と、を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。
【請求項９】
前記制御羽根は、複数の別体の羽根片から構成されており、前記流れ方向に見て、前記排気流路の中央と、隣接する前記羽根片同士の間とに、開口を有するように、前記排気流路に配置されている
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の排気浄化装置。
【請求項１０】
前記羽根片は、前記流れ方向に見て、前記排気流路の中央側の先端が弧状に形成されている
ことを特徴とする請求項９に記載の排気浄化装置。
【請求項１１】
前記羽根片の数は、前記蒸発板の数と異なる
ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の排気浄化装置。
【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】
従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関における排気浄化装置として、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが知られている。尿素ＳＣＲシステムは、還元剤となる尿素水を排気流路内に噴射するインジェクタと、インジェクタの下流における排気流路に設けられた還元触媒と、を備えている。
そして、従来の尿素ＳＣＲシステムにおいて、インジェクタによって尿素水が排気中に噴射されると、噴射された尿素水が熱分解及び加水分解の反応をして、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。発生したアンモニアにより、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、還元触媒において、窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に還元される。このようにして、従来の排気浄化装置は、排気中の窒素酸化物を選択的に還元することにより浄化して、排気を無害にする。
【０００３】
また、従来、触媒より上流の排気流路に、還元剤を噴射する噴射装置を設けた排気浄化装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１００６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、特許文献１に開示されているような排気浄化装置においては、排気中における還元剤の分布の偏りを抑制するために、排気流路に還元剤の流れを分岐する誘導部材が配置されており、この誘導部材が排気の流れの抵抗となるので、圧力損失が大きくなり、好ましくない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、排気中に還元剤を一様に混合できるとともに、圧力損失を抑制できる排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の排気浄化装置は、内燃機関からの排気が流れる排気流路に配置された選択触媒還元装置と、前記選択触媒還元装置より上流に配置されて前記排気流路に還元剤を噴出するノズルと、を備えた排気浄化装置において、前記排気浄化装置は、前記還元剤の噴出経路を全て遮るように配置された蒸発板を備え、前記蒸発板は、前記排気流路に露出する表側面及び裏側面が平坦であり、前記表側面及び前記裏側面が前記排気流路を流れる排気の流れ方向に対して平行になるように配置される。
（２）上記（１）の構成において、前記蒸発板は、前記ノズルから離れる方向に凸となるように湾曲している。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記蒸発板は、前記ノズルとの距離が短い第１蒸発板と、前記ノズルとの距離が第１蒸発板より長い第２蒸発板と、第３蒸発板とを有する。
（４）上記（３）の構成において、前記第２蒸発板の前記排気の流れ方向における上流側の先端部は、第１蒸発板の前記排気の流れ方向における上流側の先端部より、下流側に位置している。
（５）上記（３）又は（４）の構成において、前記第１蒸発板は、噴出された前記還元剤が通過する通過孔を有する。
（６）上記（５）の構成において、前記通過孔は、前記流れ方向に沿う長孔である。
（７）上記（１）から（６）のいずれかの構成において、前記蒸発板と前記選択触媒還元装置との間に、前記排気を拡散する制御羽根を有する。
（８）上記（７）の構成において、前記制御羽根は、前記流れ方向に対して斜めに交差する平坦面を有する拡散羽根と、前記流れ方向に対して平行な平坦面を有する整流羽根と、を有する。
（９）上記（７）又は（８）の構成において、前記制御羽根は、複数の別体の羽根片から構成されており、前記流れ方向に見て、前記排気流路の中央と、隣接する前記羽根片同士の間とに、開口を有するように、前記排気流路に配置されている。
（１０）上記（９）の構成において、前記羽根片は、前記流れ方向に見て、前記排気流路の中央側の先端が弧状に形成されている。
（１１）上記（９）又は（１０）の構成において、前記羽根片の数は、前記蒸発板の数と異なる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排気中に還元剤を一様に混合できるとともに、圧力損失を抑制できる排気浄化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る排気浄化装置の概略図である。
【図２】図１におけるＡ矢視断面図である。
【図３】図１におけるＢ矢視断面図である。
【図４】上流側上方から見た蒸発板の斜視図である。
【図５】上流側上方から見た制御羽根の斜視図である。
【図６】図１におけるＣ矢視断面図である。
【図７】図１におけるＤ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態）
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ符号が付される。なお、以下では、特に説明のない限り、排気の流れ方向を基準として内燃機関側を上流又は上流側と呼び、反対側（外気側）を下流又は下流側と呼ぶ。
【００１０】
図１は実施形態に係る排気浄化装置１の概略図である。図２は、図１におけるＡ矢視断面図である。図３は、図１におけるＢ矢視断面図である。なお、図１において、酸化触媒ＤＯＣ、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦを収容し、排気流路Ｓを内側に形成する上流側のコンテナの図示は省略されている。なお、図１における白抜き矢印は、排気の流れ方向を示している。
【００１１】
実施形態に係る排気浄化装置１は、ディーゼルエンジン等の内燃機関ＥＮＧから排出される排気を浄化する装置であり、排気の流れの途中である内燃機関ＥＮＧと外気との間に設けられる。排気浄化装置１は、例えば、尿素水（尿素水溶液）を還元剤（実際に還元作用をするアンモニアＮＨ３を生成する元となるもの）として利用して、内燃機関ＥＮＧから排出された排気中の窒素酸化物ＮＯｘを選択的に還元する選択触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）タイプの浄化装置である。
【００１２】
図１に示すように、排気浄化装置１は、気密な管状のケーシング６０及びコンテナＫの内側に、排気流路Ｓを形成している。排気流路Ｓの断面は、圧力損失をできる限り抑制するために円形状となっている。なお、ケーシング６０の上流側及び下流側は、適宜、排気流路Ｓを内側に形成するコンテナＫに連結されている。
【００１３】
詳細には、排気浄化装置１は、ケーシング６０より上流側にあるコンテナ（不図示）の内側に形成された排気流路Ｓに、酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst）ＤＯＣ（不図示）と、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（Diesel Particulate Filter）ＤＰＦ（不図示）と、を備えており、ケーシング６０より下流側にあるコンテナＫの内側に形成された排気流路Ｓに、還元触媒が担持された選択触媒還元装置(Selective Catalytic Reduction）ＳＣＲを備えている。排気浄化装置１は、適宜、下流側にあるコンテナＫの内側に形成された排気流路Ｓにおける選択触媒還元装置ＳＣＲより下流に配置され、アンモニアＮＨ３が通り抜けて外気中に放出されるのを防止するための酸化触媒であるアンモニアスリップ触媒ＡＳＣを備えている。
【００１４】
酸化触媒ＤＯＣは、排気中の有害成分の一つである炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯを酸化浄化するものであり、セラミック製ハニカムや金属製メッシュ等に、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの酸化反応を促進させる白金又はパラジウム等の触媒成分を担持させたものである。
【００１５】
ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦは、排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタである。
【００１６】
選択触媒還元装置ＳＣＲは、例えば、コージライト等の多孔質セラミックス基材に、ゼオライト系、酸化バナジウム系、酸化タングステン系等の触媒を担持させたものである。
【００１７】
そして、排気浄化装置１は、還元触媒が担持された選択触媒還元装置ＳＣＲより上流に配置されて、内燃機関ＥＮＧからの排気に還元剤を混合するためのミキサ１００を備えている。
【００１８】
ここで、ミキサ１００は、内燃機関ＥＮＧからの排気流路Ｓに還元剤を添加するインジェクタ１０と、インジェクタ１０より下流に配置された蒸発板２０と、蒸発板２０より下流に配置された制御羽根３０と、を備えている。インジェクタ１０には、供給された還元剤を噴出するノズルＮが取り付けられる。
【００１９】
そして、排気浄化装置１において、ノズルＮから還元剤（尿素水）が排気流路Ｓを流れる排気中に噴出されると、噴出された還元剤（尿素水）は熱分解及び加水分解の反応をして、アンモニアＮＨ３が生成される。なお、ノズルＮから噴出された還元剤の噴出経路は、ノズルＮの先端を頂点とする略円錐形状となる。すると、生成されたアンモニアＮＨ３により、排気中の窒素酸化物ＮＯｘは、選択触媒還元装置ＳＣＲにおいて、窒素Ｎ２と水Ｈ２Ｏに還元される。還元された窒素Ｎ２と水Ｈ２Ｏは、外気中に放出される。
このようにして、排気浄化装置１は、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを選択的に還元することにより浄化して、排気を無害にする。
【００２０】
ここで、排気浄化装置１は、還元剤の噴出経路Ｄを全て遮るように配置された蒸発板２０を備えている。すなわち、還元剤の噴出経路Ｄとなる略円錐形状部分と蒸発板２０とが重なっているので、噴出された還元剤の大部分が蒸発板２０に衝突するようになっている。
これにより、噴出された還元剤を確実に蒸発板２０に衝突させることができるので、衝突によって還元剤（尿素水）の粒径を微細化でき、微細化された還元剤を排気中に拡散させて一様に混合でき、そして、還元剤がケーシング６０の内壁に直接的に付着することを防止できる。また、蒸発板２０は排気流路Ｓに設けられており、排気の熱によって加熱されやすく、高温を維持できるので、還元剤を加水分解及び熱分解してアンモニアＮＨ３を生成しやすくできる。
【００２１】
また、蒸発板２０は、図３に示すように、排気流路Ｓに露出する表側面（上面）２０ｔ及び裏側面（下面）２０ｂが平坦であり、表側面２０ｔ及び裏側面２０ｂが排気流路Ｓを流れる排気の流れ方向（排気流路Ｓの断面中心を結ぶ方向）ＳＳに対して平行になるように配置される。
このように、蒸発板２０は、排気の流れ方向ＳＳに対して平行に配置されるので、抵抗が最小限となり、圧力損失を抑制できる。
次に、ミキサ１００を構成する各部について順に説明する。
【００２２】
（インジェクタ１０）
まず、図１から図３を用いてインジェクタ１０について説明する。
図１から図３に示すように、インジェクタ１０は、一端に、還元剤を噴出するノズルＮが取り付けられるノズル取付部１１を有している。ノズル取付部１１の周縁部には、取付孔１３が３箇所設けられている。また、インジェクタ１０は、ノズル取付部１１の略中央に、ノズルＮから噴出された還元剤の経路となる導孔１０ａを有している。なお、通常、ノズルＮは、先端が導孔１０ａの中心になるように配置される。そして、インジェクタ１０は、導孔１０ａからケーシング６０に設けられた開口部６０ａまでの空間を覆うように、ケーシング６０に設けられた開口部６０ａの形状に合わせて形成されたケーシング接続部１４を有している。
インジェクタ１０は、このような構造であるので、インジェクタ１０をモジュールとして、ケーシング６０の外周面に直接的に接続できる。
【００２３】
（蒸発板２０）
次に、図１から図４を用いて蒸発板２０について詳細に説明する。
図４は、上流側上方から見た蒸発板２０の斜視図である。
図３に示すように、蒸発板２０は、還元剤の噴出経路Ｄを全て遮るように配置されている。これにより、排気流路Ｓ中に噴出された還元剤を、ケーシング６０の内壁に付着することなく漏れなく、高温の蒸発板２０の上方に衝突させることができ、アンモニアＮＨ３の生成量を増加させることができる。
【００２４】
また、図２及び図３に示すように、蒸発板２０は、排気流路Ｓに露出する表側面２０ｔ（上面）及び裏側面２０ｂ（下面）が平坦であり、表側面２０ｔ及び裏側面２０ｂが排気流路Ｓを流れる排気の流れ方向ＳＳに対して平行になるように配置される。これにより、排気の流れ方向ＳＳから見た蒸発板２０の投影面積を、板厚のみの最小限とでき、圧力損失を抑制できる。なお、蒸発板２０における上流側の先端は、鋭利なエッジにしてもよい。これにより、更に、排気流路Ｓの圧力損失を抑制できるとともに、排気から蒸発板２０への熱移動をしやすくできる。
【００２５】
図３に示すように、蒸発板２０は、ノズルＮとの距離ｄ１が短い第１蒸発板２１と、ノズルＮとの距離ｄ２が距離ｄ１より長い第２蒸発板２２と、第３蒸発板２３と、を有している。これにより、噴出された還元剤の一部をまず第１蒸発板２１で遮り、第１蒸発板２１で遮られなかった還元剤の一部を第２蒸発板２２で遮り、第１蒸発板２１でも第２蒸発板２２でも遮られなかった残りの還元剤を第３蒸発板２３で遮るようにできる。また、蒸発板２０は、ノズルＮとの距離ｄ１が短い第１蒸発板２１と、ノズルＮとの距離ｄ２が距離ｄ１より長い第２蒸発板２２と、ノズルＮとの距離ｄ３が距離ｄ１及び距離ｄ２より長い第３蒸発板２３とを有している。なお、図３においては、第３蒸発板２３は、ノズルＮとの距離ｄ３が、距離ｄ２より長くなる位置に配置されているが、第３蒸発板２３は、ノズルＮとの距離ｄ３が、距離ｄ２より短くなる位置に配置されていてもよい。
また、第２蒸発板２２の排気の流れ方向ＳＳにおける上流側の先端部は、第１蒸発板２１の排気の流れ方向ＳＳにおける上流側の先端部より、下流側に位置している。これにより、噴出された還元剤の一部をまず第１蒸発板２１で遮り、第１蒸発板２１で遮られなかった還元剤の一部を第２蒸発板２２で遮り、第１蒸発板２１でも第２蒸発板２２でも遮られなかった残りの還元剤を第３蒸発板２３で遮るようにできる。よって、蒸発板２０は、第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３により、還元剤の噴出経路Ｄを均等に遮ることができる。したがって、ノズルＮから噴出された還元剤から、効率良くアンモニアＮＨ３を生成できる。
【００２６】
第１蒸発板２１は、ノズルＮから噴出される還元剤の上層部の領域を遮り、ノズルＮから噴出される還元剤の量の略１／３が衝突するように配置されている。同様に、第２蒸発板２２は、ノズルＮから噴出される還元剤の中層部の領域を遮り、ノズルＮから噴出される還元剤の量の略１／３が衝突するように配置されている。同様に、第３蒸発板２３は、ノズルＮから噴出される還元剤の下層部の領域を遮り、ノズルＮから噴出される還元剤の量の略１／３が衝突するように配置されている。このように、蒸発板２０によって、第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３に対して、ノズルＮから噴出される還元剤を均等に衝突させることができる。よって、ノズルＮから噴出された還元剤から、効率良くアンモニアＮＨ３を生成できる。
【００２７】
このように蒸発板２０を３枚で構成したので、１枚や２枚である場合に比べて、還元剤が噴出される領域を、第１蒸発板２１の上方、第２蒸発板２２の上方及び第３蒸発板２３の上方の少なくとも３つに分けられる。よって、各領域別に対応する蒸発板２０を割り当てるので、１枚当たりの蒸発板２０の熱容量を下げつつ、ノズルＮから噴出される還元剤を遮ることができ、排気中の熱により、蒸発板２０の温度を高温に維持できる。そして、蒸発板２０の温度を高温に維持できるので、各領域の還元剤を微細化するのと同時に蒸発させて、加水分解及び熱分解を促進でき、アンモニアＮＨ３の生成量を増加させることができる。したがって、排気中にアンモニアＮＨ３を一様に混合する効率を高められる。
【００２８】
第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３は、平板状の素材から形成されている。詳細には、第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３は、排気の流れ方向ＳＳに見て、両端部を折り曲げて、その両端部をケーシング６０の内壁への溶接等による固定部Ｖとしている。また、第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３は、排気の流れ方向ＳＳを中心として湾曲するように曲げ加工して形成されている。
第１蒸発板２１と第２蒸発板２２とは、互いの固定部Ｖを凹凸嵌合させた状態で一体化させてユニット化してよい。これにより、第１蒸発板２１と第２蒸発板２２との配置関係を精度良く維持した状態で、第１蒸発板２１及び第２蒸発板２２のノズルＮからの距離を精度良く維持しながらケーシング６０に配置でき、高い精度を維持しつつ組立作業を効率化できる。
【００２９】
また、蒸発板２０を構成する第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３を、この順でノズルＮから離れるように配置しているので、ノズルＮから円錐状に噴出された還元剤を漏れなく確実に衝突させることができる。
【００３０】
第３蒸発板２３における排気の流れ方向ＳＳの寸法ｅ３は、第１蒸発板２１における排気の流れ方向ＳＳの寸法ｅ１及び第２蒸発板２２における排気の流れ方向ＳＳの寸法ｅ２より長くなっている。また、平面視において（図２及び図３において上方から下方を見たとき）、第３蒸発板２３の平面寸法を第１蒸発板２１及び第２蒸発板２２の平面寸法より大きくしてもよい。これにより、第１蒸発板２１又は第２蒸発板２２によって遮れない領域の噴出された還元剤を確実に遮って、第３蒸発板２３の上方（第２蒸発板２２と第３蒸発板２３との間の空間）に誘導でき、還元剤をケーシング６０の内壁（特に、内壁の下部）に付着させることなく、排気とともに下流側に流すことができる。
【００３１】
また、図２及び図４に示すように、蒸発板２０は、ノズルＮから離れる方向に凸となるように湾曲している。これにより、排気の流れ方向ＳＳに見て直線状の断面とした場合の蒸発板２０に比べて、噴出された還元剤が接する面積を増やすことができるので、還元剤が衝突する機会と高温に接する機会とが増え、還元剤から短時間で効率的にアンモニアＮＨ３を生成できる。
【００３２】
図２に示すように、第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３は、この順に、大きい幅ｂ１、幅ｂ２及び幅ｂ３を有している。また、第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３は、互いの上下間隔が略等しくなるように配置されている。また、第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３のそれぞれの湾曲の度合い（円弧状に湾曲している場合、円弧の曲率の大きさ）は、第１蒸発板２１が最も大きく、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３の順に小さくなっている。
【００３３】
図４に示すように、第１蒸発板２１は、噴出された還元剤が通過する通過孔２１ａを有している。なお、通過孔２１ａの形状、大きさ、数及びそれらの組み合わせは、第１蒸発板２１に衝突する還元剤と第２蒸発板２１に衝突する還元剤とのバランスに応じて、適宜設定できる。通過孔２１ａの部分は、排気と触れる面積が比較的大きいので、排気の熱により高温になりやすい。そして、この通過孔２１ａにより、ノズルＮから噴出された還元剤のうち、第１蒸発板２１によって遮られる領域の還元剤の一部を、第１蒸発板２１の上面に触れずに第２蒸発板２２に直接的に到達させることができるとともに、第１蒸発板２１の上面に付着した還元剤を、通過孔２１ａを通じて第１蒸発板２１の下面又は第２蒸発板２２の上面に到達させることができる。よって、還元剤が長時間、第１蒸発板２１の上面に滞らないようにでき、通過孔２１ａの部分の熱により、還元剤を確実に加水分解及び熱分解できる。
【００３４】
ここで、通過孔２１ａは、排気の流れ方向ＳＳに沿う長孔であってよい。通過孔２１ａは等間隔に３本、排気の流れ方向ＳＳに見て左右対称に配置してよい。これにより、通過孔２１ａを形成したことによる圧力損失の増加を抑制しつつも、第１蒸発板２１の上面を伝う還元剤を排気の流れ方向ＳＳに移動させながら、通過孔２１ａを通過させることができる。
なお、第１蒸発板２１は、通過孔２１ａを、排気の流れ方向ＳＳにおける上流側先端部に集中して有していてもよい。特に、第１蒸発板２１は、通過孔２１ａを、還元剤の噴出経路Ｄと重なる位置に配置していることが好ましい。これにより、第１蒸発板２１に衝突する還元剤と第２蒸発板２１に衝突する還元剤とをバランスさせやすくできるとともに、通過孔２１ａの部分の熱により、還元剤の加水分解及び熱分解をより促進できる。
【００３５】
（制御羽根３０）
次に、図１から図３及び図５から図７を用いて制御羽根３０について詳細に説明する。
図５は、上流側上方から見た制御羽根３０の斜視図である。図６は、図１におけるＣ矢視断面図である。図７は、図１におけるＤ矢視断面図である。
図１及び図３に示すように、制御羽根３０は、蒸発板２０と選択触媒還元装置ＳＣＲとの間の排気流路Ｓに配置される。制御羽根３０は、上流からの排気及び還元剤を、下流にある選択触媒還元装置ＳＣＲに向けて、一様に混ぜながら拡散するものである。
【００３６】
制御羽根３０は、ケーシング６０の内壁に、溶接等の適宜の手段によって取り付けられている。制御羽根３０の外形状の大きさ、すなわち、制御羽根３０が取り付けられる部分におけるケーシング６０の内側の排気流路Ｓの径は、選択触媒還元装置ＳＣＲの径より小さくなっている。
【００３７】
図５から図７に示すように、制御羽根３０は、排気の流れ方向ＳＳに対して斜めに交差する平坦面３１ｓを有する拡散羽根３１と、排気の流れ方向ＳＳに対して平行な平坦面３２ｓを有する整流羽根３２と、を有している。なお、ここでいう平坦面とは、排気の流れの抵抗となるような起伏が表面にない面を意味している。そして、制御羽根３０における流れに接する面が平坦面であるので、流れに対する抵抗を小さくでき、圧力損失を抑制できる。
【００３８】
拡散羽根３１の平坦面３１ｓは、平面であってよく、螺旋形状に沿うような曲面であってもよい。螺旋形状に沿うような曲面であることにより、排気の流れを、直線状から螺旋形状へと、滑らかに変えることができる。
【００３９】
そして、上流から流れる排気は、拡散羽根３１の平坦面３１ｓに当たると、平坦面３１ｓに沿って向きを変えて螺旋を描くようにして下流に流れる。このように、平坦面３１ｓは排気の流れ方向ＳＳに対して斜めに交差するので、平坦面３１ｓに当たった還元剤及び排気は、この平坦面３１ｓによって向きが変えられて、螺旋状に拡散して流れるようになる。また、拡散羽根３１には、排気中の還元剤が衝突するので、蒸発板２０に衝突して微細化された還元剤を更に微細化させることができ、還元効率を高められる。
【００４０】
拡散羽根３１の平坦面３１ｓが排気の流れ方向ＳＳと交差する角度は、制御羽根３０より下流の排気流路Ｓの流路断面の大きさ（下流の排気流路Ｓに配置された選択触媒還元装置ＳＣＲの大きさ）及び蒸発板２０より下流における排気の流れ（向き、流速又は圧力）の分布に応じて設定されている。
【００４１】
また、本実施形態のように、拡散羽根３１が複数で構成される場合において、それぞれの拡散羽根３１の平坦面３１ｓが排気の流れ方向ＳＳと交差する角度を、それぞれ異なる角度としてよい。これにより、制御羽根３０より下流の排気流路Ｓの流路断面に対して、より広域に一様に拡散できる。
【００４２】
整流羽根３２の平坦面３２ｓは、平面であってよく、排気の流れ方向ＳＳと平行な曲面であってもよい。
【００４３】
そして、上流から流れる排気は、整流羽根３２の平坦面３２ｓによって向きを揃えられて、平坦面３２ｓと平行な方向、すなわち、排気の流れ方向ＳＳの方向に流れる。これにより、排気が下流側に向かう際に乱流が生じるのを抑制できる。そして、排気及び還元剤を、拡散羽根３１によって向きが変えられた、排気の流れ方向ＳＳと交差する排気及び還元剤の流れと相まって、制御羽根３０より下流の排気流路Ｓの流路断面に対して、より広域に一様に拡散できる。
【００４４】
また、制御羽根３０は、複数の別体の第１羽根片３０Ａ、第２羽根片３０Ｂ、第３羽根片３０Ｃ及び第４羽根片３０Ｄから構成されている。各羽根片３０Ａ〜３０Ｄは、ケーシング６０に対して排気流路Ｓの断面中心を中心とする周方向に等間隔（９０度間隔）で配置されている。各羽根片３０Ａ〜３０Ｄは、それぞれ、拡散羽根３１及び整流羽根３２の両方を有している。なお、本実施形態においては、制御羽根３０を４枚の各羽根片３０Ａ〜３０Ｄで構成したが、これに限らず、例えば、２枚又は３枚であってもよい。
【００４５】
各羽根片３０Ａ〜３０Ｄは、例えば、次のように形成できる。平板状体の素材から略半分を利用して拡散羽根３１を形成し、残り半分に対して平板状体の周縁から切れ目Ｑを入れる。次に、その切れ目Ｑによって分かれた部分を、それぞれ素材の表側及び裏側に互いに反対方向に折り曲げる。そして、その切れ目Ｑによって分かれた部分の一方を溶接代Ｗとして利用して、ケーシング６０の内壁に溶接できるようにし、他方の先端部から整流羽根３２を形成し、他方の残り部分を先と同様に溶接代Ｗとして利用する。
【００４６】
また、制御羽根３０は、図６に示すように、排気の流れ方向ＳＳに見て、排気流路Ｓの中央と、隣接する羽根片同士の間とに、排気の流れを妨げない開口Ｈを有するように、排気流路Ｓに配置されている。制御羽根３０は、開口Ｈを伴ってこのように配置されているので、上流から流れる排気は、一部が拡散羽根３１の平坦面３１ｓに当たって向きが変わり、他部が排気流路Ｓの中央及び隣接する羽根片同士の間の開口Ｈを通過して下流に流れることができるので、圧力損失をできるだけ抑制しつつ、下流に流れる排気を一様に拡散できる。
【００４７】
各羽根片３０Ａ〜３０Ｄは、図６に示すように、排気の流れ方向ＳＳに見て、排気流路Ｓの中央側の先端が弧状に形成されている。これにより、圧力損失をできるだけ抑制しつつ、下流に流れる排気を一様に拡散できる。
【００４８】
ところで、制御羽根３０を構成する各羽根片３０Ａ〜３０Ｄの数は、蒸発板２０の数と異なっている。具体的には、本実施形態においては、蒸発板２０が３枚で構成されているのに対して、制御羽根３０は４枚で構成されている。これにより、蒸発板２０によって流路が分かれても、制御羽根３０によって更に異なる数の流路に分けられるので、排気中の還元剤の分布に偏りのない状態で、下流に排気を一様に拡散できる。
【００４９】
このように、整流羽根３２と拡散羽根３１との協働により、蒸発板２０の下流の排気及び還元剤は、整流羽根３２の平坦面３２ｓによって整流されて真っ直ぐに流れ、拡散羽根３１の平坦面３１ｓによって螺旋状に拡散して流れる。これにより、圧力損失を抑制しつつ、制御羽根３０より下流の排気流路Ｓの中に、螺旋状の流れを形成でき、排気及び還元剤を効率的に混合しながら一様に拡散できる。
このような制御羽根３０によれば、添加された還元剤を微細化するとともに、還元剤の熱分解及び加水分解を促進し、微細化された還元剤の流れと排気の流れが合流した螺旋状の流れを生じさせることができ、排気流路Ｓを通る排気中に一様に拡散させて混合させることができる。また、圧力損失が小さく、流速を高く維持できるので、還元剤及び生成されたアンモニアＮＨ３が制御羽根３０及びケーシング６０の内壁に付着したり、付着したままになったりすることを抑制できる。したがって、アンモニアＮＨ３を、排気流路Ｓの断面に一様に分布させた状態で制御羽根３０より下流に配置された選択触媒還元装置ＳＣＲに、到達させることができる。よって、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを、短い流れの距離、すなわち、限られた狭い空間で効率的に還元できる。
【００５０】
（ミキサ１００を用いた排気浄化装置１による作用）
以上説明したミキサ１００を用いた排気浄化装置１によって排気が浄化されるまでの作用を、排気の流れに沿って説明する。
【００５１】
図１に示すように、内燃機関ＥＮＧから排出された窒素酸化物ＮＯｘを含む排気は、排気浄化装置１に導かれる。
【００５２】
続いて、排気浄化装置１に導かれた排気は、排気流路Ｓに配置された酸化触媒ＤＯＣを通過する。その際、排気中の有害成分の一つである炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯは、酸化触媒ＤＯＣにより酸化浄化される。
【００５３】
酸化触媒ＤＯＣを通過した排気は、排気流路Ｓに配置されたディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦを通過する。その際、排気中の粒子状物質は、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦにより捕集される。
【００５４】
ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦを通過した排気は、ミキサ１００に導かれる。
【００５５】
ミキサ１００に導かれた排気は、第１蒸発板２１の上方、第１蒸発板２１と第２蒸発板２２との間、第２蒸発板２２と第３蒸発板２３との間、第３蒸発板２３の下方を、それぞれ通過して、制御羽根３０に至る。
【００５６】
排気がこのように流れている間に、ミキサ１００のノズル取付部１１に取り付けられたノズルＮから噴出されて霧状になった還元剤（尿素水）は、まず、最もノズルＮから近い距離にある第１蒸発板２１に衝突して、粒径が微細化されるとともに、蒸発し、第１蒸発板２１が保持する高温によって熱分解及び加水分解の反応が促進されて、アンモニアＮＨ３を生成する。
なお、噴出された還元剤の一部は、第１蒸発板２１に設けられた通過孔２１ａを通過して、第２蒸発板２２に至り、熱分解及び加水分解の反応により、アンモニアＮＨ３を生成する。
【００５７】
次に、ノズルＮから噴出されて霧状になった還元剤のうち、第１蒸発板２１に遮られなかった部分は、第１蒸発板２１の次にノズルＮから近い距離にある第２蒸発板２２に衝突して、粒径が微細化されるとともに、蒸発し、第２蒸発板２２が保持する高温によって熱分解及び加水分解の反応が促進されて、アンモニアＮＨ３を生成する。
【００５８】
最後に、ノズルＮから噴出されて霧状になった還元剤のうち、第１蒸発板２１にも第２蒸発板２２にも遮られなかった部分は、ノズルＮから最も遠い距離にある第３蒸発板２３に衝突して、粒径が微細化されるとともに、蒸発し、第３蒸発板２３が保持する高温によって熱分解及び加水分解の反応が促進されて、アンモニアＮＨ３を生成する。
【００５９】
第１蒸発板２１、第２蒸発板２２及び第３蒸発板２３のそれぞれの上方に生成されたアンモニアＮＨ３は、排気と合流し、互いに混ざり合いながら、制御羽根３０に至る。
【００６０】
制御羽根３０に至った排気とアンモニアＮＨ３の混合気体は、制御羽根３０を構成する拡散羽根３１及び整流羽根３２によって、層流と螺旋流とに分けられる。そして、混合気体は、流速が過度に落とされることなく、したがって、圧力損失が過度に増加することなく、均質に混ざり合いながら、選択触媒還元装置ＳＣＲが配置されている下流に向けて排気流路Ｓが拡がる中で、拡散していく。
【００６１】
制御羽根３０を通過して互いに混ざり合って拡散された排気及びアンモニアＮＨ３は、選択触媒還元装置ＳＣＲに至る。
【００６２】
選択触媒還元装置ＳＣＲに至った、排気中の窒素酸化物ＮＯｘ及びアンモニアＮＨ３は、選択触媒還元装置ＳＣＲに担持された触媒の作用によって還元反応して分解され、窒素Ｎ２及び水Ｈ２Ｏになる。
【００６３】
そして、選択触媒還元装置ＳＣＲを通過すると、排気流路Ｓにおいて選択触媒還元装置ＳＣＲより下流に配置されたアンモニアスリップ触媒ＡＳＣによって、選択触媒還元装置ＳＣＲを通過した排気に残存するアンモニアＮＨ３は捕獲される。そして、窒素Ｎ２と水Ｈ２Ｏは、適宜、外気中に放出される。
【００６４】
このようにして、排気浄化装置１は、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを効率的に浄化して、排気を無害にする。また、排気浄化装置１は、排気中に還元剤を一様に混合できるとともに、圧力損失を抑制できる。したがって、還元効率の高い排気浄化装置１を提供でき、その結果、排気浄化装置１の全体をコンパクトにできる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明に係る排気浄化装置１は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変化が可能である。
【００６６】
本発明によれば、排気浄化装置１は、内燃機関ＥＮＧからの排気が流れる排気流路Ｓに配置された選択触媒還元装置ＳＣＲと、選択触媒還元装置ＳＣＲより上流に配置されて排気流路Ｓに還元剤を噴出するノズルＮと、を備えた排気浄化装置１において、還元剤の噴出経路Ｄを全て遮るように配置された蒸発板２０を備え、蒸発板２０は、排気流路Ｓに露出する表側面２０ｔ及び裏側面２０ｂが平坦であり、表側面２０ｔ及び裏側面２０ｂが排気流路Ｓを流れる排気の流れ方向ＳＳに対して平行になるように配置されるので、排気流路Ｓ中に噴出された還元剤を、ケーシング６０の内壁に付着することなく漏れなく、高温の蒸発板２０の上方に衝突させることができる。したがって、アンモニアＮＨ３の生成時間（距離）を短縮して、排気中に還元剤を一様に混合できるとともに、流れの抵抗が最小限となって圧力損失を抑制できる。よって、排気中に還元剤を一様に混合できるとともに、圧力損失を抑制できる排気浄化装置１を提供できる。
【符号の説明】
【００６７】
１        排気浄化装置
１０      インジェクタ
１０ａ    導孔
１１      ノズル取付部
１３      取付孔
１４      ケーシング接続部
２０      蒸発板
２０ｂ    裏側面
２０ｔ    表側面
２１      第１蒸発板
２１ａ    通過孔
２２      第２蒸発板
２３      第３蒸発板
３０      制御羽根
３０Ａ    第１羽根片
３０Ｂ    第２羽根片
３０Ｃ    第３羽根片
３０Ｄ    第４羽根片
３１      拡散羽根
３１ｓ    平坦面
３２      整流羽根
３２ｓ    平坦面
６０      ケーシング
６０ａ    開口部
１００    ミキサ
ｂ１      幅
ｂ２      幅
ｂ３      幅
ｄ１      距離
ｄ２      距離
ｄ３      距離
ｅ１      寸法
ｅ２      寸法
ｅ３      寸法
Ｓ        排気流路
ＳＳ      排気の流れ方向
Ｋ        コンテナ
ＥＮＧ    内燃機関
ＤＯＣ    酸化触媒
ＤＰＦ    ディーゼル微粒子捕集フィルタ
ＡＳＣ    アンモニアスリップ触媒
ＳＣＲ    選択触媒還元装置
Ｎ        ノズル
Ｄ        噴出経路
Ｑ        切れ目
Ｖ        固定部
Ｗ        溶接代
Ｈ        開口
ＣＯ      一酸化炭素
Ｈ２Ｏ    水
ＨＣ      炭化水素
Ｎ２      窒素
ＮＨ３    アンモニア
ＮＯｘ    窒素酸化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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