(57)【要約】【課題】小型であり簡素な構造でありながら適量の尿素水を排気中に均一に混合することができて、窒素酸化物浄化装置を構成する還元触媒担体へ排気を偏りなく導入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】粒子状物質を除去する第一処理部１０と、前記第一処理部１０を通過した排気から主に窒素酸化物を還元する第二処理部２０と、前記第一処理部１０の排気出口から前記第二処理部２０の排気入口へ排気を導く連通管３０と、還元剤を排気に供給する還元剤供給部４０と、を備え、前記第一処理部１０と前記第二処理部２０とは、それぞれの排気出口と排気入口とを互いに対向する側に有して、平行に設けられ、前記連通管３０は、前記第一処理部１０と前記第二処理部２０の間で前記第一処理部１０の排気出口と前記第二処理部２０の排気入口とを接続するように設けられ、前記還元剤供給部４０は、前記連通管３０に設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置において、
フィルタ担体が設けられる略円筒形状の排気通路であって、ディーゼルエンジンの排気から主に粒子状物質を除去する第一処理部と、
還元触媒担体が設けられる略円筒形状の排気通路であって、前記第一処理部を通過した排気から主に窒素酸化物を還元する第二処理部と、
前記第一処理部の周面に設けられた排気出口から前記第二処理部の周面に設けられた排気入口へ排気を導く連通管と、
前記窒素酸化物を還元するために還元剤を排気に供給する還元剤供給部と、を備え、
前記第一処理部と前記第二処理部とは、それぞれの排気出口と排気入口とを互いに対向する側に有して、平行に設けられ、
前記連通管は、前記第一処理部と前記第二処理部の間で前記第一処理部の排気出口と前記第二処理部の排気入口とを接続するように設けられ、
前記還元剤供給部は、前記連通管に設けられることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記連通管は、その上流側が前記第一処理部の排気出口から前記第一処理部の外周面に沿うように設けられ、前記第一処理部と前記第二処理部との最も近接する間を通り、その下流側が前記第二処理部の外周面に沿うようにして前記第二処理部の排気入口まで設けられ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】
前記連通管は、その上流側の前記第一処理部との接続部分における中心軸が前記第一処理部の中心軸に交差しないように設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記連通管は、その下流側の前記第二処理部との接続部分における中心軸が前記第二処理部の中心軸に交差しないように設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記連通管は、前記還元剤供給部よりも下流側に縮径部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記連通管は、第一処理部と第二処理部とが最も近接する部分に前記縮径部を配置す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】
前記窒素酸化物を還元するために還元剤を排気に供給する補助還元剤供給部をさらに備え、
前記還元剤供給部は、前記連通管の上流側に設けられ、
前記補助還元剤供給部は、前記連通管の下流側に設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項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、ディーゼルエンジンの排気浄化装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出される排気には、煤等に代表される粒子状物質と一酸化窒素に代表される窒素酸化物とが多く含まれている。粒子状物質を除去する手段として、フィルタを用いて排気を濾過する粒子状物質濾過装置が知られ、窒素酸化物を除去する手段として、排気に尿素水を供給した後に還元触媒担体を用いて窒素酸化物を還元する窒素酸化物還元装置が知られている。
【０００３】
排気浄化装置として、粒子状物質濾過装置ならびに窒素酸化物還元装置を用いてディーゼルエンジンから排出される排気を浄化するには、まず、粒子状物質濾過装置で排気中の粒子状物質を取り除き、その後に窒素酸化物還元装置を用いて窒素酸化物を還元することになる。このため、これらの装置を排気通路に直線上に配置すると長大化が避けられないために、互いの装置を平行に配置して一体化したものがあった（例えば特許文献１、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５５４０４号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８６５４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、粒子状物質濾過装置と窒素酸化物還元装置を平行に配置する場合は、排気に尿素水が供給されてから均一に混合するまでの混合時間を確保することが困難であり、また、窒素酸化物還元装置を構成する還元触媒担体へ尿素水を含む排気を偏りなく均一に導入することも困難であった。このため、排気流路に多孔板等を配置する必要が生じるなどして、排気浄化装置の構造が複雑とならざるを得なかった。
【０００６】
また、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物の排出量の変化に合わせて尿素水の供給量を調整する必要があるが、常に適量の尿素水を排気と混合させて窒素酸化物還元装置へ導入することは困難であった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、小型であり簡素な構造でありながら適量の尿素水を排気中に均一に混合することができて、窒素酸化物浄化装置を構成する還元触媒担体へ尿素水を含む排気を偏りなく導入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】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置において、フィルタ担体が設けられる略円筒形状の排気通路であって、ディーゼルエンジンの排気から主に粒子状物質を除去する第一処理部と、還元触媒担体が設けられる略円筒形状の排気通路であって、前記第一処理部を通過した排気から主に窒素酸化物を還元する第二処理部と、前記第一処理部の周面に設けられた排気出口から前記第二処理部の周面に設けられた排気入口へ排気を導く連通管と、前記窒素酸化物を還元するために還元剤を排気に供給する還元剤供給部と、を備え、前記第一処理部と前記第二処理部とは、それぞれの排気出口と排気入口とを互いに対向する側に有して、平行に設けられ、前記連通管は、前記第一処理部と前記第二処理部の間で前記第一処理部の排気出口と前記第二処理部の排気入口とを接続するように設けられ、前記還元剤供給部は、前記連通管に設けられるものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１に記載の排気浄化装置において、前記連通管は、その上流側が前記第一処理部の排気出口から前記第一処理部の外周面に沿うように設けられ、前記第一処理部と前記第二処理部との最も近接する間を通り、その下流側が前記第二処理部の外周面に沿うようにして前記第二処理部の排気入口まで設けられるものである。
【００１１】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載の排気浄化装置において、前記連通管は、その上流側の前記第一処理部との接続部分における中心軸が前記第一処理部の中心軸に交差しないように設けられるものである。
【００１２】
請求項４においては、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、前記連通管は、その下流側の前記第二処理部との接続部分における中心軸が前記第二処理部の中心軸に交差しないように設けられるものである。
【００１３】
請求項５においては、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、前記連通管は、前記還元剤供給部よりも下流側に縮径部を有するものである。
【００１４】
請求項６においては、請求項５に記載の排気浄化装置において、前記連通管は、第一処理部と第二処理部とが最も近接する部分に前記縮径部を配置するものである。
【００１５】
請求項７においては、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、前記窒素酸化物を還元するために還元剤を排気に供給する補助還元剤供給部をさらに備え、前記還元剤供給部は、前記連通管の上流側に設けられ、前記補助還元剤供給部は、前記連通管の下流側に設けられるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともに排気とこれに供給された尿素水の混合を促進させることが可能となる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともにディーゼルエンジンの低出力運転時においても排気とこれに供給された尿素水の混合を促進させることが可能となる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともに排気とこれに供給された尿素水の混合を促進させることが可能となる。また、旋回流によって還元触媒担体へ排気を偏りなく均一に導入することが可能となる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともに排気とこれに供給された尿素水の混合を更に促進させることが可能となる。また、旋回流によって還元触媒担体へ排気を偏りなく均一に導入することが可能となる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、排気浄化装置を更に小型にできるとともに排気とこれに供給された尿素水の混合を更に促進させることが可能となる。また、旋回流によって還元触媒担体へ排気を偏りなく均一に導入することが可能となる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、排気浄化装置を小型で簡素な構造にできるとともにディーゼルエンジンの運転状態に関わらず排気とこれに供給された尿素水を混合することが可能となる。また、窒素酸化物の排出量に応じた適量の尿素水を排気に混合できて還元触媒担体へ導入することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）本発明の第一実施形態に係る排気浄化装置の平面図。（Ｂ）同じく側面図。
【図２】本発明の第一実施形態に係る排気浄化装置の側面断面図。
【図３】（Ａ）本発明の第二実施形態に係る排気浄化装置の平面図。（Ｂ）同じく側面図。
【図４】本発明の第二実施形態に係る排気浄化装置の側面断面図。
【図５】（Ａ）本発明の第三実施形態に係る排気浄化装置の平面図。（Ｂ）同じく側面図。
【図６】高出力運転時における排気への尿素水の供給を示す図。
【図７】低出力運転時における排気への尿素水の供給を示す図。
【図８】低出力運転時に還元剤供給部から尿素水を供給した場合を示す図。
【図９】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の他の実施形態に係る排気浄化装置の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る排気浄化装置１の構成について説明する。
【００２６】
図１（Ａ）は本発明の第一実施形態に係る排気浄化装置１の平面図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。図２は第一実施形態における側面断面図である。なお、図中の矢印は排気の流れを示している。
【００２７】
図１に示すように、排気浄化装置１は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられて、主に粒子状物質濾過装置である第一処理部１０と、窒素酸化物還元装置である第二処理部２０と、第一処理部１０から第二処理部２０へ排気を導く連通管３０と、該連通管３０に備えられて排気に尿素水を供給する還元剤供給部４０とで構成される。
【００２８】
ディーゼルエンジンから排出された排気は、まず、第一処理部１０へ導かれて粒子状物質が除去される。そして、粒子状物質が除去された排気は、連通管３０を通って、第一処理部１０と平行に配置された第二処理部２０へ導かれる。このとき、連通管３０に備えられている還元剤供給部４０から適量の尿素水が排気に供給されることによって第二処理部２０において窒素酸化物の還元反応が行われることになる。こうして、粒子状物質が除去され、窒素酸化物が還元された排気は、テールパイプ５０を通って大気に放出される。
【００２９】
第一処理部１０は、主に円筒形状の第一ケース１５と、炭化ケイ素等の基材に白金等の触媒を担持して形成される酸化触媒担体（以降「ＤＯＣ」という。）１２と、炭化ケイ素等の基材で形成されて通過する排気を濾過するフィルタ担体（以降「ＤＰＦ」という。）１３とで構成される。ＤＯＣ１２およびＤＰＦ１３は、第一ケース１５の内部に形成される排気通路の中途部に設けられ、ＤＯＣ１２が上流側に、ＤＰＦ１３が下流側に位置するように配置される。
【００３０】
第一処理部１０は、その排気通路における排気の流れる方向を長手方向として直線状に構成される。第一処理部１０の上流側には排気入口が形成されて、ディーゼルエンジンから排出された排気は第一処理部１０の入口室１１に導入可能とされる。第一処理部１０の下流側には排気出口が形成されて、入口室１１からＤＯＣ１２、ＤＰＦ１３を順に通過した排気は、出口室１４に設けられた排気出口から連通管３０に排出可能とされる。
【００３１】
ＤＯＣ１２は、ディーゼルエンジンから排出された排気中のＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）ならびに粒子状物質（以降「ＰＭ」という。）を構成するＳＯＦ（有機可溶成分）を酸化させて除去するものである。更に、ディーゼルエンジンの排気中に多く含まれるＮＯ（一酸化窒素）を酸化させることでＮＯ２（二酸化窒素）に変化させる。
【００３２】
ＤＰＦ１３は、ＰＭを構成する煤を捕集することで排気を濾過し、捕集した煤を酸化して除去するものである。本実施形態においては、炭化ケイ素を基材としたＤＰＦ１３が用いられており、排気中に含まれる煤は、排気がＤＰＦ１３に形成された微細な穴を通過する際に捕集される。このようにして捕集された煤は、酸化反応が進行可能な排気温度であることを条件として、排気中に含まれる酸素ならびにＤＯＣ１２にて生成されたＮＯ２によって酸化される。
【００３３】
このように、本実施形態の第一処理部１０は、排気中に含まれるＰＭを連続的に捕集し、酸化するものとされるが、捕集した煤が堆積した場合にのみ電気ヒータ等により強制的に酸化する、いわゆる間欠再生式であっても良い。また、ＤＰＦ１３は、基材としてコージェライトを用いたものや耐熱鋼を積層して構成されたもの等であっても良く、材質や構造について限定するものではない。
【００３４】
第二処理部２０は、主に円筒形状の第二ケース２５と、コージェライト等の基材にゼオライト等の触媒を担持して形成される還元触媒担体（以降「ＳＣＲ担体」という。）２２と、炭化ケイ素等の基材に白金等の触媒を担持して形成されるＤＯＣ２３とで構成される。ＳＣＲ担体２２およびＤＯＣ２３は、第二ケース２５の内部に形成される排気通路の中途部に設けられ、ＳＣＲ担体２２が上流側に、ＤＯＣ２３が下流側に位置するように配置される。なお、第二処理部２０は、後述する還元剤供給部４０と図示しない制御装置、供給ポンプ等とでＳＣＲシステムとして構成される。
【００３５】
第二処理部２０は、その排気通路における排気の流れる方向を長手方向として直線状に構成される。第二処理部２０の上流側には排気入口が形成されて、連通管３０により導かれた排気が第二処理部２０の入口室２１に導入可能とされる。第二処理部２０の下流側には排気出口が形成されて、入口室２１からＳＣＲ担体２２、ＤＯＣ２３を順に通過した排気は、出口室２４に設けられた排気出口からテールパイプ５０に排出可能とされる。
【００３６】
ＳＣＲ担体２２は、アンモニアを還元剤として排気中に含まれる窒素酸化物を還元するものである。アンモニアは、後述する還元剤供給部４０から排気に供給される尿素水の加水分解によって生成され、ＳＣＲ担体２２は、このアンモニアを用いて以下の還元反応により窒素酸化物をＮ２ならびにＨ２Ｏに変化させる。
６ＮＯ＋４ＮＨ３→５Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ
２ＮＯ２＋４ＮＨ３＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
ＮＯ＋ＮＯ２＋２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
【００３７】
ＳＣＲ担体２２の下流側に配置されたＤＯＣ２３は、ＳＣＲ担体２２における還元反応において、余剰となったアンモニアを酸化して無害化するものであり、アンモニアの大気への放出を防ぐものである。
【００３８】
このように、本実施形態の第二処理部２０は、尿素水の加水分解により生成されるアンモニアを還元剤として窒素酸化物を還元するものとされるが、例えば炭化水素系燃料を排気に供給して触媒担体に吸着した窒素酸化物を還元する、いわゆる吸蔵還元触媒を用いたものであっても良い。
【００３９】
第一処理部１０および第二処理部２０は、同一平面上に並べて設けられ、互いに所定の間隔をとって平行に配置される。第一処理部１０および第二処理部２０の長手方向の長さは略同一に設定され、少なくとも第一処理部１０の出口室１４に設けられた排気出口と第二処理部２０の入口室２１に設けられた排気入口は、第一処理部１０および第二処理部２０の中心軸に対して垂直な同一平面上に配置される。
【００４０】
ここで、第一処理部１０の排気出口は、第一ケース１５の第二処理部２０と対向する側に配置される。第二処理部２０の排気入口は、第二ケース２５の第一処理部１０と対向する側に配置される。つまり、第一処理部１０の排気出口と第二処理部２０の排気入口とは向かい合うように配置される。
【００４１】
また、第一処理部１０の排気出口と第二処理部２０の排気入口は、図１（Ｂ）に示すように、側面視において第一処理部１０と第二処理部２０の中心軸に対してともに直交する直線上には位置されず、上下位置が互いにずれるように設けられる。
【００４２】
連通管３０は、第一処理部１０を構成するＤＯＣ１２ならびにＤＰＦ１３を通過した排気を、第二処理部２０へ導く円管形状の部材である。連通管３０は、第一処理部１０と第二処理部２０の間で屈曲しながら第一処理部１０の排気出口と前記第二処理部２０の排気入口とを接続するように設けられ、第一処理部１０と第二処理部２０との間に形成される空間に収められる。なお、連通管３０の内径は第一ケース１５および第二ケース２５の径よりも小さい一定値に設定されている。
【００４３】
連通管３０は、その上流側が第一処理部１０の出口室１４に設けられた排気出口から、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて延出されている。
【００４４】
そして、連通管３０は、第一処理部１０の外周面に沿うように屈曲されて、その中途部が第一処理部１０と第二処理部２０とが最も近接する間を通るように形成される。
【００４５】
連通管３０の下流側は、第二処理部２０の外周面に沿うように屈曲されて、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しない位置にずらされて第二処理部２０の入口室２１に設けられた排気入口に接続される。つまり、図２に示すように、連通管３０は、側面視にて略Ｓ字形状の排気流路を形成している。
【００４６】
還元剤供給部４０は、連通管３０に備えられて排気に尿素水を供給するものである。還元剤供給部４０は、ノズル等で構成されて連通管３０の上流側に設けられ、第一処理部１０の排気出口の近傍に配置される。還元剤供給部４０からの尿素水の供給量は、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物の排出量に応じて図示しない制御装置によって制御される。なお、還元剤供給部４０は、圧縮空気を利用して空気とともに尿素水を供給するものや、尿素水のみをポンプにより供給するものがあるが本発明では構造等について限定するものではなく、また、排気の流れに対する尿素水の供給方向についても限定するものではない。
【００４７】
このように、連通管３０を略Ｓ字形状に屈曲する配管とすることで第一処理部１０と第二処理部２０との間の限られた空間で排気が流れる距離を延長することができ、該連通管３０の上流側から尿素水を供給することで、尿素水を含んだ排気がＳＣＲ２２に導入されるまでの混合時間を確保することが可能となる。これにより、小型であり簡素な構造でありながら、排気とこれに供給された尿素水の混合を促進させることができる。
【００４８】
また、連通管３０から第二処理部２０の入口室２１に導かれた排気は、第二処理部２０の接線方向から円筒形状である入口室２１の内壁に沿って案内されることとなるために、入口室２１において旋回流れＲを発生させる。これにより、更なる排気と尿素水との混合を図ることができて、排気が排気入口から直線的にＳＣＲ担体２２へ向かうことがなくなるために、ＳＣＲ担体２２へ導入される排気の偏りをも抑制することが可能となる。
【００４９】
更に、ディーゼルエンジンが排気流量の少ない低出力運転状態である場合でも、連通管３０の上流側がその第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて設けられているために、排気が出口室１４から連通管３０の上流側に流れ込む際に連通管３０の内部で偏流に起因する乱れＴを発生させて尿素水の混合を促進させることが可能となる。
【００５０】
次に、本発明の第二実施形態に係る排気浄化装置１について説明する。図３（Ａ）は第二実施形態に係る排気浄化装置１の平面図であり、図３（Ｂ）はその側面図である。図４は第二実施形態における側面断面図である。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。
【００５１】
第二実施形態においても、第一処理部１０ならびに第二処理部２０の構成は、前述した本発明の第一実施形態と同様である。
【００５２】
連通管３０は、本発明の第一実施形態と同様に、その上流側は、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて延出される。そして、その中途部は、第一処理部１０と第二処理部２０とが最も近接する間を通るように形成される。連通管３０の下流側は、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しない位置にずらされて第二処理部２０の入口室２１に連通される。
【００５３】
このとき、第一処理部１０と第二処理部２０は、第一実施形態と比較して互いに近接するように配置されて、連通管３０の第一処理部１０と第二処理部２０とが最も近接する間を通る部分は、排気流路断面が縮径するように形成される。つまり、図４に示すように、連通管３０は、第一処理部１０と第二処理部２０との間に位置する中途部に、排気流路断面が縮径される縮径部３０ａを有するものとされる。
【００５４】
還元剤供給部４０は、少なくとも連通管３０に設けられた縮径部３０ａの上流側に備えられて排気に尿素水を供給する。本実施形態においては、連通管３０の上流側であって、第一処理部１０の排気出口の近傍に配置される。
【００５５】
このように、第二実施形態では、第一処理部１０と第二処理部２０を互いに近接するように配置するために、排気浄化装置１の更なる小型化を図ることが可能となる。
【００５６】
また、還元剤供給部４０により尿素水が供給された排気は、縮径部３０ａによって収縮された後に再び膨張することとなるために、尿素水の蒸発と混合を更に促進させることが可能となる。また、第一処理部１０と第二処理部２０との間に位置される縮径部３０ａは、排気から受けた熱の消散が少ないために比較的に高温を維持できて、尿素水の蒸発を促進させることが可能となる。
【００５７】
更に、ディーゼルエンジンが排気流量の少ない低出力運転状態である場合でも、連通管３０は、その第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて設けられているために、連通管３０の内部に偏流に起因する乱れＴを発生させて、この乱れＴを縮径部３０ａの上流側で維持することができるために、十分に尿素水を混合することが可能となる。
【００５８】
次に、本発明の第三実施形態に係る排気浄化装置１について説明する。図５（Ａ）は第三実施形態に係る排気浄化装置１の平面図であり、図５（Ｂ）はその側面図である。図６は第三実施形態における側面断面図であり、ディーゼルエンジンの高出力運転時における排気への尿素水の供給を示したものである。また、図７はディーゼルエンジンの低出力運転時における排気への尿素水の供給を示したものである。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。
【００５９】
第三実施形態においても、第一処理部１０ならびに第二処理部２０の構成は、前述した本発明の第一実施形態と同様である。
【００６０】
連通管３０は、本発明の第二実施形態と同様に、その上流側は、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その第一処理部１０との接続部分における中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しない位置にずらされて延出される。そして、その中途部は、第一処理部１０と第二処理部２０とが最も近接する間を通るように形成される。連通管３０の下流側は、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しない位置にずらされて第二処理部２０の入口室２１に連通される。なお、第二実施形態と同様に、第一処理部１０と第二処理部２０との間に位置される連通管３０の中途部には排気流路断面を縮径する縮径部３０ａが設けられる。
【００６１】
本実施形態では、上述した還元剤供給部４０に加えて、還元剤供給部４０と同様に尿素水を排気に供給する補助還元剤供給部４１が備えられる。還元剤供給部４０は、第一処理部１０の排気出口の近傍であって連通管３０の上流側に備えられ、補助還元剤供給部４１は、第二処理部２０の排気入口の近傍であって、連通管３０の下流側に備えられる。つまり、還元剤供給部４０ならびに補助還元剤供給部４１は、連通管３０の縮径部３０ａの上流側と下流側にそれぞれ備えられる。
【００６２】
補助還元剤供給部４１は、ノズル等で構成されて排気に尿素水を供給するものである。補助還元剤供給部４１からの尿素水の供給量は、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物の排出量に応じて図示しない制御装置によって制御される。なお、補助還元剤供給部４１は、圧縮空気を利用して空気とともに尿素水を供給するものや、尿素水のみをポンプにより供給するものがあるが本発明では構造等について限定するものではなく、また、排気の流れに対する尿素水の供給方向についても限定するものではない。
【００６３】
連通管３０の上流側に備えられた還元剤供給部４０は、ディーゼルエンジンからの排気流量が多いとき、即ち、高出力運転時に排気に尿素水を供給するためのものである。また、過渡運転時においては、一定時間、低出力運転が維持されない限り還元剤供給部４０から尿素水が供給される。
【００６４】
これは、図６に示すように、ディーゼルエンジンの高出力運転時においては、窒素酸化物の排出量が多いために供給される尿素水が多くなることと、ディーゼルエンジンから排出される排気流量が多いために連通管３０内部の排気の流速が高くなることから、連通管３０の上流側に備えられた還元剤供給部４０を用いて尿素水を供給することで、尿素水を含んだ排気がＳＣＲ担体２２に導入されるまでの混合時間を確保する必要があるからである。
【００６５】
また、ディーゼルエンジンの過渡運転時における高出力運転域では、尿素水を含んだ排気がＳＣＲ担体２２に導入されるまでの混合時間の確保を図ることができ、低出力運転域では、連通管３０の内部に偏流に起因する乱れＴを利用することで尿素水の混合を促進することができる。これにより、全運転域において、排気とこれに供給された尿素水の混合を良好に行うことが可能となる。
【００６６】
連通管３０の下流側に備えられた補助還元剤供給部４１は、一定時間、ディーゼルエンジンからの排気流量が少ないとき、即ち、低出力運転時に排気に尿素水を供給するためのものである。
【００６７】
これは、図８に示すように、ディーゼルエンジンの低出力運転時に連通管３０の上流側にある還元剤供給部４０から、長時間、排気に尿素水を供給するとした場合、ディーゼルエンジンの低出力運転時は排気温度が低いために尿素水の蒸発速度が遅く、過渡運転時における尿素水の供給量の制御が難しくなるうえ、連通管３０の内壁に多量の尿素水が付着して析出する場合があった。
【００６８】
これにより、窒素酸化物の排出量に対して還元剤であるアンモニアが不足することになり、ＳＣＲ担体２２による還元反応が不十分となる場合があった。
【００６９】
そこで、図７に示すように、ディーゼルエンジンの低出力運転時においては、連通管３０の下流側に備えられた補助還元剤供給部４１から排気に尿素水を供給することで、尿素水は連通管３０の壁面に付着せずに第二処理部２０の入口室２１に導かれることとなる。
【００７０】
これにより、ディーゼルエンジンの運転状態に関わらず、窒素酸化物の排出量に応じた適量の尿素水を排気に混合でき、ＳＣＲ担体２２に導入することが可能となる。なお、ディーゼルエンジンの低出力運転時においては、窒素酸化物の排出量が少ないために尿素水の供給量は少なく、連通管３０の下流側に備えられた補助還元剤供給部４１を用いて尿素水を供給しても十分に混合を行うことが可能である。
【００７１】
次に、本発明の他の実施形態に係る排気浄化装置１について説明する。図９（Ａ）から図９（Ｃ）は排気浄化装置１の側面図を示している。ただし、第一実施形態の構成の部材と同一の部材については同一の符号を付し、第一実施形態の構成と異なる部分を中心に説明する。
【００７２】
本実施形態においても、第一処理部１０ならびに第二処理部２０の構成は、前述した本発明の第一実施形態と同様である。
【００７３】
図９（Ａ）に示すように、連通管３０は、その中心軸を直線とする円管形状の部材であって、第一処理部１０と第二処理部２０の中心軸に対してともに直交する直線と所定の間隔をとって平行に配置される。連通管３０の一端は、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しないように第一処理部１０の出口室１４に連通されて、連通管３０の他端は、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しないように第二処理部２０の入口室２１に連通される。
【００７４】
また、図９（Ｂ）では、連通管３０は、その中心軸を直線とする円管形状の部材であって、第一処理部１０と第二処理部２０の中心軸に対してともに直交する直線と連通管３０の中心軸とが、ある角度をもって交差するように配置される。連通管３０の一端は、第一処理部１０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しないように第一処理部１０の出口室１４に連通されて、連通管３０の他端は、第二処理部２０の接線方向であって、且つ、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しないように第二処理部２０の入口室２１に連通される。
【００７５】
還元剤供給部４０は、少なくとも連通管３０に設けられて排気に尿素水を供給する。本実施形態においては、第一処理部１０の排気出口の近傍であって、連通管３０の上流側に備えられる。
【００７６】
これにより、排気浄化装置１を更に簡素な構造とすることができ、排気とこれに供給された尿素水の混合を促進し、ＳＣＲ担体２２へ導入される排気の偏りをも抑制することが可能となる。なお、図９（Ａ）、図９（Ｂ）における連通管３０の中途部に、排気流路断面を縮径する縮径部３０ａを設けることで尿素水の蒸発と混合の更なる促進を図ることもできる。
【００７７】
また、図９（Ｃ）では、連通管３０は、その一端から他端まで排気流路断面を徐々に縮径するように形成したテーパ管とされる。連通管３０の大径側端部は、その中心軸が第一処理部１０の中心軸と交差しないように第一処理部１０の出口室１４に連通されて、連通管３０の小径側端部は、その中心軸が第二処理部２０の中心軸と交差しないように第二処理部２０の入口室２１に連通される。
【００７８】
還元剤供給部４０は、少なくとも連通管３０に設けられて排気に尿素水を供給する。本実施形態においては、第一処理部１０の排気出口の近傍であって、連通管３０の上流側に備えられる。
【００７９】
これにより、排気が連通管３０へ導入される際の流路断面の急縮によって排気の流れを阻害することがなく、小径側端部より排気の流速を高めて第二処理部２０へ導入することができるために、第二処理部２０の入口室２１での旋回流れＲを強めて、尿素水の混合とＳＣＲ担体２２へ導入される排気の偏りを抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００８０】
１        排気浄化装置
１０      第一処理部
１１      酸化触媒担体（ＤＯＣ）
１２      フィルタ担体（ＤＰＦ）
２０      第二処理部
２２      還元触媒担体（ＳＣＲ担体）
２３      酸化触媒担体（ＤＯＣ）
３０      連通管
３０ａ    縮径部
４０      還元剤供給部
４１      補助還元剤供給部
【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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【図８】
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【図９】
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