(57)【要約】【課題】構造を簡略化することが可能で攪拌効果が高い排気攪拌装置を提供すること。【解決手段】排気の流路を形成する筒体１０１内に取り付けられる排気攪拌装置１であって、所定の間隔をおいて対向する複数の基板２２、２４、２６、２８、３０を備えた本体部３と、前記基板２２、２４、２６、２８、３０のうち、前記排気の流れ方向Ｄにおける下流側に設けられた、前記排気の流れ方向Ｄに対し傾斜した複数の羽根部５〜２０と、を備え、前記複数の羽根部５〜２０は、前記排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見たとき、それぞれの羽根部における以下で定義するベクトルＸが一定方向で一巡する経路が存在するように、形成されていることを特徴とする排気攪拌装置１。ベクトルＸ：前記羽根部５〜２０が排気を誘導する方向のベクトルのうち、前記排気の流れ方向Ｄに直交する面内の成分。【選択図】図１
2014043778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気の流路を形成する筒体内に取り付けられる排気攪拌装置であって、
所定の間隔をおいて対向する複数の基板を備えた本体部と、
前記基板のうち、前記排気の流れ方向における下流側に設けられた、前記排気の流れ方向に対し傾斜した複数の羽根部と、
を備え、
前記複数の羽根部は、前記排気の流れ方向における下流側から見たとき、それぞれの羽根部における以下で定義するベクトルＸが一定方向で一巡する経路が存在するように、形成されていることを特徴とする排気攪拌装置。
ベクトルＸ：前記羽根部が排気を誘導する方向のベクトルのうち、前記排気の流れ方向に直交する面内の成分。
【請求項２】
前記本体部は、屈曲した板状部材から成り、前記複数の基板は、それぞれ、前記屈曲した板状部材の一部であることを特徴とする請求項１に記載の排気攪拌装置。
【請求項３】
前記本体部は、排気の流れ方向における上流側に、前記本体部における他の部分よりも外側に張り出した張り出し部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気流路に設けられ、排気を攪拌する排気攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンの排気中に、尿素水等の液体から成る還元剤を噴射し、排気中の窒素酸化物を窒素に還元する技術が知られている。上記の還元剤は、排気中で均一に拡散させる必要がある。拡散が不十分であるため、還元剤の薄い雰囲気が生じると、還元が十分に行われずに窒素酸化物が排出されてしまい、一方、還元剤が必要以上に濃い雰囲気が生じると、余分な還元剤が排気の流路の下流側に設けられている触媒に付着し、触媒の性能を低下させてしまう。
【０００３】
そこで、特許文献１にあるように、羽根部とスリットとを形成した第１及び第２プレート部材を互いのスリットを噛み合わせて十字状に組み合わせ、排気管内に軸方向に沿って配置して、羽根部により排気中で旋回流を生じさせる技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２にあるように、板状の円盤に三角形状のフィン部をプレス等により切り起こして形成し、円盤を排気の流れ方向に対して直角に配置して、フィン部により排気中で旋回流を生じさせる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９９３５９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４４５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２記載の技術では、旋回流を生じさせるために複雑な構造の装置が必要になってしまう。本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、上記の課題を解決できる排気攪拌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】
【０００７】
本発明の排気攪拌装置は、
排気の流路を形成する筒体内に取り付けられる排気攪拌装置であって、所定の間隔をおいて対向する複数の基板を備えた本体部と、前記基板のうち、前記排気の流れ方向における下流側に設けられた、前記排気の流れ方向に対し傾斜した複数の羽根部と、を備え、前記複数の羽根部は、前記排気の流れ方向における下流側から見たとき、それぞれの羽根部における以下で定義するベクトルＸが一定方向で一巡する経路が存在するように、形成されていることを特徴とする。
【０００８】
ベクトルＸ：前記羽根部が排気を誘導する方向のベクトルのうち、前記排気の流れ方向に直交する面内の成分。
本発明の排気攪拌装置においては、複数の羽根部が、ベクトルＸに関する上記の条件を充足するように形成されているので、排気中に旋回流が生じる。そのことにより、排気攪拌装置が排気を攪拌する効果が一層高まる。
【０００９】
また、排気攪拌装置は、所定の間隔をおいて対向する複数の基板に、排気を誘導する方向が異なる複数の羽根部を設けることができる。そのため、排気を誘導する方向が異なる羽根部ごとに、向きが異なる基板を設ける必要が必ずしもないので、排気攪拌装置の構造を簡略化できる。
【００１０】
前記本体部は、例えば、屈曲した板状部材から成り、前記複数の基板は、それぞれ、前記屈曲した板状部材の一部とすることができる。この場合、本体部の製造及び筒体への取り付けが容易である。
【００１１】
前記本体部は、例えば、排気の流れ方向における上流側に、前記本体部における他の部分よりも外側に張り出した張り出し部を備えることができる。この場合、排気攪拌装置は、張り出し部において、筒体の内面に溶接することができる。そのため、排気攪拌装置の取り付けが一層容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】排気攪拌装置１の構成を表す斜視図である。
【図２】筒体１０１内に取り付けられた排気攪拌装置１を、排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図である。
【図３】排気攪拌装置１の展開図である。
【図４】本体部３を、排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図である。
【図５】Ａは羽根部５を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図であり、Ｂは羽根部５をＡにおけるＦ方向から見た説明図であり、Ｃは羽根部５をＡにおけるＧ方向から見た説明図である。
【図６】Ａは別形態の羽根部５を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図であり、Ｂは別形態の羽根部５をＡにおけるＦ方向から見た説明図であり、Ｃは別形態の羽根部５をＡにおけるＧ方向から見た説明図である。
【図７】Ａは別形態の羽根部５を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図であり、Ｂは別形態の羽根部５をＡにおけるＦ方向から見た説明図であり、Ｃは別形態の羽根部５をＡにおけるＧ方向から見た説明図である。
【図８】Ａは別形態の羽根部５を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図であり、Ｂは別形態の羽根部５をＡにおけるＦ方向から見た説明図であり、Ｃは別形態の羽根部５をＡにおけるＧ方向から見た説明図である。
【図９】Ａは別形態の羽根部５を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図であり、Ｂは別形態の羽根部５をＡにおけるＦ方向から見た説明図であり、Ｃは別形態の羽根部５をＡにおけるＧ方向から見た説明図である。
【図１０】Ａは別形態の羽根部５を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図であり、Ｂは別形態の羽根部５をＡにおけるＦ方向から見た説明図であり、Ｃは別形態の羽根部５をＡにおけるＧ方向から見た説明図である。
【図１１】Ａは別形態の羽根部５を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図であり、Ｂは別形態の羽根部５をＡにおけるＦ方向から見た説明図であり、Ｃは別形態の羽根部５をＡにおけるＧ方向から見た説明図である。
【図１２】Ａは、羽根部８、９、１２、１３、１６、１７におけるベクトルＥ及びベクトルＸを表す説明図であり、Ｂは、羽根部５、６、７、１０、１１、１４、１５、１８、１９、２０におけるベクトルＥ及びベクトルＸを表す説明図である。
【図１３】各羽根部におけるベクトルＸを表す説明図である。
【図１４】排気攪拌装置１の構成を表す斜視図である。
【図１５】筒体１０１内に取り付けられた排気攪拌装置１を、排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図である。
【図１６】部材５０の展開図である。
【図１７】２つの部材５０の位置関係を表す説明図である。
【図１８】本体部５１を、排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見た説明図である。
【図１９】各羽根部におけるベクトルＸを表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
１．排気攪拌装置１の構成
排気攪拌装置１の構成を、図１〜図１３に基づいて説明する。排気攪拌装置１は、ディーゼルエンジンの排気の流路を形成する筒体１０１内に取り付けられる装置である。その排気の流路において、排気攪拌装置１よりも上流側には、尿素水等の液体から成る還元剤を排気中に噴射する機構（図示略）が設けられており、排気攪拌装置１よりも下流側には、窒素酸化物を還元する作用を奏する触媒（図示略）が設けられている。
【００１４】
排気攪拌装置１は、図３に示す形状を有する、一枚の金属製板状部材を、図１に示す形状となるように折り曲げて形成されたものである。より詳しくは、排気攪拌装置１は、本体部３と、複数の羽根部５〜２０とを備える。本体部３は、折り曲げ線（図３において点線で表示）により、区画２１〜３１に区分される。本体部３を各折り曲げ線において折り曲げたとき、区画２１〜３１は、図４に示す位置関係となる。このとき、区画２２、２４、２６、２８、３０は、それぞれ平面であり、また、所定の間隔をおいて対向し、互いに平行である。これらの区画２２、２４、２６、２８、３０は、複数の基板の一実施形態である。また、区画２１、２３、２５、２７、２９、３１は、排気攪拌装置１を筒体１０１内に取り付けたとき、筒体１０１の内面に対向する。
【００１５】
本体部３の区画２１、２３、２５、２７、２９、３１において、図３における下側（排気の流れ方向Ｄにおける上流側）の部分は、図１に示すように、階段状に折り曲げられることで、本体部３における他の部分よりも外側に張り出す張り出し部３３となっている。排気攪拌装置１を筒体１０１内に取り付けたとき、張り出し部３３のみが筒体１０１の内面と接し、排気攪拌装置１の他の部分と筒体１０１の内面との間には隙間が生じる。張り出し部３３と筒体１０１の内面とを溶接することで、排気攪拌装置１を筒体１０１に対し固定できる。
【００１６】
複数の羽根部５〜２０は、本体部３のうち、図３における上側（排気の流れ方向Ｄにおける下流側）に設けられている。また、複数の羽根部５〜２０は、それぞれ、本体部３寄りの折り曲げ線（図３において点線で表示）で折り曲げられることにより、排気の流れ方向Ｄに対し傾斜する。
【００１７】
複数の羽根部５〜２０のうち、羽根部８、９、１２、１３、１６、１７の折り曲げ線は、排気の流れ方向Ｄに対し直交しているが、羽根部５、６、７、１０、１１、１４、１５、１８、１９、２０の折り曲げ線は、排気の流れ方向Ｄに対し斜行している。そのため、折り曲げ線で折り曲げることによって羽根部８、９、１２、１３、１６、１７が倒れ込む方向と、羽根部５、６、７、１０、１１、１４、１５、１８、１９、２０が倒れ込む方向とは異なる。
【００１８】
羽根部５の形状を図５Ａ〜Ｃに示す。なお、羽根部５の形状は、図６Ａ〜Ｃ、図７Ａ〜Ｃ、図８Ａ〜Ｃ、図９Ａ〜Ｃ、図１０Ａ〜Ｃ、及び図１１Ａ〜Ｃのいずれかに示すものであってもよい。また、羽根部６、７、１０、１１、１４、１５、１８、１９、２０も、羽根部５と同様の形状とすることができる。
【００１９】
複数の羽根部５〜２０は上記のように、排気の流れ方向Ｄに対し傾斜しているので、上流側から、排気の流れ方向Ｄに沿って流れてきた排気を、各羽根部の傾斜に応じた方向に誘導する。各羽根部の傾斜方向、及び排気を誘導する方向は、以下のように設定されている。
【００２０】
ここで、各羽根部が排気を誘導する方向のベクトルをベクトルＥとする。ベクトルＥは、各羽根部の根元方向から、各羽根部の表面に沿って、各羽根部の先端方向へ向うベクトルとすることができる。例えば、羽根部８、９、１２、１３、１６、１７におけるベクトルＥは、図１２Ａに示すものになる。また、羽根部５、６、７、１０、１１、１４、１５、１８、１９、２０におけるベクトルＥは、図１２Ｂに示すものになる。そして、ベクトルＥのうち、排気の流れ方向Ｄに直交する面内の成分を、ベクトルＸとする。ベクトルＸは、各羽根部ごとに、一義的に決まる。
【００２１】
排気攪拌装置１を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見たとき、各羽根部のベクトルＸは、全体として、図１３に示すように、一定の経路で一巡する。すなわち、排気攪拌装置１を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見たとき、任意の羽根部から、ベクトルＸの方向の変化量が９０°以下である隣接する羽根部へ移動するステップを順次繰り返し、最初の羽根部に戻ることができる経路が存在する。なお、図１３において、矢印がベクトルＸの方向を表す。
【００２２】
２．排気攪拌装置１が奏する効果
（１）排気攪拌装置１においては、排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見たとき、各羽根部のベクトルＸが、図１３に示すように、反時計回りに配列されている。そのため、排気攪拌装置１を通過する排気は、各羽根部において、ベクトルＸの方向に誘導され、結果として、排気攪拌装置１を通過する排気には、全体として、図１３において反時計回りの旋回流が生じる。そのことにより、排気攪拌装置１が排気を攪拌する効果が一層高まる。
（２）排気攪拌装置１は、本体部３における互いに平行な区画２２、２４、２６、２８、３０に、ベクトルＸの方向が図１３において上下方向である羽根部８、９、１２、１３、１６、１７と、ベクトルＸの方向が図１３において左右方向である羽根部５、６、１０、１１、１４、１５、１９、２０との両方を設けることができる。そのため、円筒１０１内に、ベクトルＸの方向ごとに、向きが異なる基板を設けなくてもよい。
（３）排気攪拌装置１は、一枚の金属製板状部材を折り曲げて形成されたものであるので、その製造及び筒体１０１への取り付けが容易である。
（４）排気攪拌装置１は、外側に張り出す張り出し部３３において、筒体１０１の内面に溶接することができる。そのため、排気攪拌装置１の取り付けが一層容易である。
（５）排気攪拌装置１において、区画２２、２４、２６、２８、３０が互いに平行に配置され、それらの区画間に羽根部５、６、８〜１７、１９、２０が設けられているので、羽根部５、６、８〜１７、１９、２０は、筒体１０１の軸方向に直交する断面のうち、広い範囲を覆うことができる。そのことにより、排気攪拌装置１は、旋回流を効率よく生じさせることができる。
（６）排気攪拌装置１において、区画２２、２４、２６、２８、３０が互いに平行に配置され、それらの区画間に羽根部５、６、８〜１７、１９、２０が設けられているので、羽根部５、６、８〜１７、１９、２０が相互に干渉しにくい。そのことにより、排気攪拌装置１を容易に製造することが可能になる。
＜第２の実施形態＞
１．排気攪拌装置１の構成
排気攪拌装置１の構成を、図１４〜図１８に基づいて説明する。排気攪拌装置１は、排気の流路を形成する筒体１０１内に取り付けられる装置である。排気攪拌装置１は、図１６に示す形状を有する、一枚の金属製板状部材を、図１４に示す形状となるように折り曲げて成る部材５０を２つ組み合わせたものである。
【００２３】
部材５０は、本体部５１と、複数の羽根部５２〜５９とを備える。本体部５１は、折り曲げ線（図１６において点線で表示）により、区画６０〜６５に区分される。本体部５１を各折り曲げ線において折り曲げたとき、区画６０〜６５は、図１８に示す位置関係となる。このとき、区画６１、６３、６５は、それぞれ平面であり、また、所定の間隔をおいて対向し、互いに平行である。これらの区画６１、６３、６５は、複数の基板の一実施形態である。また、区画６０、６２、６４は、排気攪拌装置１を筒体１０１内に取り付けたとき、筒体１０１の内面に対向する。２つの部材５０は、図１７、及び図１８に示す向きで組み合わされる。
【００２４】
本体部５１の区画６０、６２、６５において、図１６における下側（排気の流れ方向Ｄにおける上流側）の部分は、図１４に示すように、階段状に折り曲げられることで、本体部５１における他の部分よりも外側に張り出す張り出し部６７となっている。排気攪拌装置１を筒体１０１内に取り付けたとき、張り出し部６７のみが筒体１０１の内面と接し、排気攪拌装置１の他の部分と筒体１０１の内面との間には隙間が生じる。張り出し部６７と筒体１０１の内面とを溶接することで、排気攪拌装置１を筒体１０１に対し固定できる。
【００２５】
複数の羽根部５２〜５９は、本体部３のうち、図１６における上側（排気の流れ方向Ｄにおける下流側）に設けられている。また、複数の羽根部５２〜５９は、それぞれ、本体部５１寄りの折り曲げ線（図１６において点線で表示）で折り曲げられることにより、排気の流れ方向Ｄに対し傾斜する。
【００２６】
羽根部５２、５３、５６、５８は、前記第１の実施形態における羽根部５等と、同様に折り曲げられている。また、羽根部５４、５５、５７、５９は、前記第１の実施形態における羽根部８等と、同様に折り曲げられている。
【００２７】
複数の羽根部５２〜５９は上記のように、排気の流れ方向Ｄに対し傾斜しているので、上流側から、排気の流れ方向Ｄに沿って流れてきた排気を、各羽根部の傾斜に応じた方向に誘導する。各羽根部の傾斜方向、及び排気を誘導する方向は、以下のように設定されている。
【００２８】
排気攪拌装置１を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見たとき、各羽根部のベクトルＸは、全体として、図１９に示すように、一定の経路で一巡する。すなわち、排気攪拌装置１を排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見たとき、任意の羽根部から、ベクトルＸの方向の変化量が９０°以下である隣接する羽根部へ移動するステップを順次繰り返し、最初の羽根部に戻ることができる経路が存在する。なお、図１９において、矢印がベクトルＸの方向を表す。
【００２９】
２．排気攪拌装置１が奏する効果
（１）排気攪拌装置１においては、排気の流れ方向Ｄにおける下流側から見たとき、各羽根部のベクトルＸが、図１９に示すように、反時計回りに配列されている。そのため、排気攪拌装置１を通過する排気は、各羽根部において、ベクトルＸの方向に誘導され、結果として、排気攪拌装置１を通過する排気には、全体として、図１９において反時計回りの旋回流が生じる。そのことにより、排気攪拌装置１が排気を攪拌する効果が一層高まる。
（２）排気攪拌装置１は、本体部３における互いに平行な区画６１、６３に、ベクトルＸの方向が図１９において上下方向である羽根部５４、５５、５７と、ベクトルＸの方向が図１９において左右方向である羽根部５２、５３、５８との両方を設けることができる。そのため、円筒１０１内に、ベクトルＸの方向ごとに、向きが異なる基板を設けなくてもよい。
（３）排気攪拌装置１を構成する２つの部材５０は、それぞれ、一枚の金属製板状部材を折り曲げて形成されたものであるので、その製造及び筒体１０１への取り付けが容易である。
（４）排気攪拌装置１は、外側に張り出す張り出し部６７において、筒体１０１の内面に溶接することができる。そのため、排気攪拌装置１の取り付けが一層容易である。
【００３０】
尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、本体部３、５１は、複数の部品を接合して成るものであってもよい。例えば、本体部３の区画２２、２４、２６、２８、３０は、本体部３における他の部分と別に製造され、後から他の部分と接合してもよい。
【００３１】
また、排気攪拌装置１は、本体部３、５１とは別に製造された羽根部５〜２０、５２〜５９を、本体部に３、５１に接合したものであってもよい。
また、本体部３、５１は、張り出し部３３、６７を備えないものであってもよい。この場合、例えば、本体部３、５１の外周面の一部又は全部を、筒体１０１の内面に接合することができる。
【００３２】
羽根部５〜２０、５２〜５９の形状、傾斜の向き等は、前記実施形態に記載されたものには限定されず、適宜設定できる。
また、各羽根部のベクトルＸは、隣接する羽根部に対し、前記各実施形態では、９０°を単位として方向が変化しているが、他の角度（例えば、３０°、４５°、６０°等）を単位として方向が変化してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・排気攪拌装置、
３、５１・・・本体部、
５〜２０、５２〜５９・・・羽根部、
２１〜３１、６０〜６５・・・区画、
３３、６７・・・張り出し部、
５０・・・部材、１０１・・・筒体
【図１】
2014043778.tif 000003
【図２】
2014043778.tif 000004
【図３】
2014043778.tif 000005
【図４】
2014043778.tif 000006
【図５】
2014043778.tif 000007
【図６】
2014043778.tif 000008
【図７】
2014043778.tif 000009
【図８】
2014043778.tif 000010
【図９】
2014043778.tif 000011
【図１０】
2014043778.tif 000012
【図１１】
2014043778.tif 000013
【図１２】
2014043778.tif 000014
【図１３】
2014043778.tif 000015
【図１４】
2014043778.tif 000016
【図１５】
2014043778.tif 000017
【図１６】
2014043778.tif 000018
【図１７】
2014043778.tif 000019
【図１８】
2014043778.tif 000020
【図１９】
2014043778.tif 000021