(57)【要約】【課題】各整流羽根の治具による位置決めが不要で容易に製作することが可能なリアクタを提供する。【解決手段】排気系の排気ガス１が曲折して流れるガス集合室７Ａ（流れ変更部）に設置され且つその上流側から吹き付けられた尿素水１０（添加剤）の噴霧を衝突させて受熱により気化を促すリアクタ８に関し、排気ガス１の流入方向（矢印ｘ参照）と流出方向（矢印ｙ参照）とが成す角度を略二等分する方向へ並ぶように配列されて排気ガス１の流れに沿う取り付け姿勢を成す複数枚の整流羽根１２と、該各整流羽根１２を支持してガス集合室７Ａ内に収容される支持体１３とを備え、各整流羽根１２を支持体１３によりガス集合室７Ａの流路壁から離間させて支持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系の排気ガスが曲折して流れる流れ変更部に設置され且つ該流れ変更部の上流側から吹き付けられた添加剤の噴霧を衝突させて受熱により気化を促すリアクタであって、排気ガスの前記流れ変更部に対する流入方向と流出方向とが成す角度を略二等分する方向へ並ぶように配列されて排気ガスの流れに沿う取り付け姿勢を成す複数枚の整流羽根と、該各整流羽根を支持して前記流れ変更部内に収容される支持体とを備え、前記各整流羽根が前記支持体により前記流れ変更部の流路壁から離間して支持されていることを特徴とするリアクタ。
【請求項２】
各整流羽根の両端部を夫々支持する一対の対向側壁と、該各対向側壁同士を前記各整流羽根の下流側で繋いで排気ガスの流入方向に対し遮蔽面を成す後背壁と、これら各対向側壁及び後背壁の下流側に一体的に連続し且つ流れ変更部の流出方向へ向け筒形を成して該流れ変更部の流路壁に内嵌装着される固定リングとにより支持体が構成され、前記各対向側壁及び前記後背壁と前記流れ変更部の流路壁との間に隔絶空間が確保されていることを特徴とする請求項１に記載のリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上流側から吹き付けられた添加剤の噴霧を衝突させて受熱により気化を促すリアクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯx（窒素酸化物）を還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
【０００３】
他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア（ＮＨ3）を用いてＮＯxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアそのものを搭載して走行することに関し安全確保が難しいため、尿素水を還元剤として使用することが提案されている。
【０００４】
即ち、尿素水を選択還元型触媒の上流側で排気ガス中に添加すれば、該排気ガス中で尿素水が次式によりアンモニアと炭酸ガスに加水分解され、選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。
［化１］
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2
【０００５】
ここで、尿素水からアンモニアへの転化を効率良く進めるにあたっては、尿素水の気化を積極的に促進してアンモニア生成の実質的な化学反応を進める必要があり、図６に示す如く、排気管ａの途中の屈曲部ｂ（排気ガスｃが曲折して流れる流れ変更部）にリアクタｄを設置し、該リアクタｄに対し上流側からインジェクタｅにより尿素水ｆを吹き付け、該尿素水ｆの噴霧を前記リアクタｄの複数枚の整流羽根ｇに衝突させて受熱により気化を促すようにした技術が本発明の発明者の一部により既に提案されている（下記の特許文献１を参照）。
【０００６】
より具体的には、屈曲部ｂの上流側から向かってくる排気ガスｃの流入方向（図６中の矢印ｘを参照）と、前記屈曲部ｂの下流側へ抜け出る排気ガスｃの流出方向（図６中の矢印ｙを参照）とが成す角度を略二等分する方向へ並ぶように複数枚の整流羽根ｇを配列した構造を採用している。
【０００７】
ここで、前記各整流羽根ｇは、前記屈曲部ｂを曲折して流れる排気ガスｃの流れに沿う取り付け姿勢を成すように取り付けられていると共に、各整流羽根ｇの下流側には、排気ガスｃの流れを屈曲部ｂからの流出方向へ案内するフィンｈが形成されており、前記屈曲部ｂを曲折して流れる排気ガスｃに対し整流効果を与えるようにしてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−２１８６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、斯かる従来提案にあっては、各整流羽根ｇの配列状態や取り付け姿勢について概念的に説明されているだけで、各整流羽根ｇの支持形態について具体的な技術開示は成されていなかったが、単純に屈曲部ｂの流路壁に対し各整流羽根ｇを溶接等で取り付けてしまうと、排気ガスｃの流れに晒されて加熱される各整流羽根ｇの熱が連続的に屈曲部ｂの流路壁へ熱伝導されて外気へ放熱されてしまう現象が起こり易く、この無用な放熱により各整流羽根ｇが温度低下して尿素水ｆの気化が狙い通りに促進されないことが懸念されている。
【００１０】
また、各整流羽根ｇの熱が連続的に屈曲部ｂの流路壁へ熱伝導されて外気へ放熱されてしまったのでは、ここを通る排気ガスｃの温度を無用な放熱により低下させてしまうことにもなり、尿素水ｆから転化したアンモニアを利用してＮＯxの還元浄化を図るべく下流側に配置される選択還元型触媒の活性が下がって排気浄化性能の低下を招いてしまう虞れもある。
【００１１】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気ガスの流れに晒されて加熱される各整流羽根の熱が連続的に流れ変更部の流路壁へ熱伝導されて外気へ放熱されてしまう現象を阻止し得るリアクタ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】
【００１２】
本発明は、排気系の排気ガスが曲折して流れる流れ変更部に設置され且つ該流れ変更部の上流側から吹き付けられた添加剤の噴霧を衝突させて受熱により気化を促すリアクタであって、排気ガスの前記流れ変更部に対する流入方向と流出方向とが成す角度を略二等分する方向へ並ぶように配列されて排気ガスの流れに沿う取り付け姿勢を成す複数枚の整流羽根と、該各整流羽根を支持して前記流れ変更部内に収容される支持体とを備え、前記各整流羽根が前記支持体により前記流れ変更部の流路壁から離間して支持されていることを特徴とするものである。
【００１３】
而して、このようにすれば、各整流羽根が支持体により流れ変更部の流路壁から離間して支持されることで、各整流羽根から流れ変更部の流路壁への直接的な熱伝導が遮断され、排気ガスの流れに晒されて加熱される各整流羽根の熱が連続的に流れ変更部の流路壁へ熱伝導されて外気へ放熱されてしまう現象が起こらなくなるので、各整流羽根が排気ガスの熱により効率良く加熱されて高温状態のまま良好に維持され、これにより上流側から吹き付けられて衝突する添加剤の気化が効果的に促進される一方、排気ガスの温度を無用な放熱により低下させてしまう事態も回避される。
【００１４】
また、本発明を具体的に実施するにあたっては、各整流羽根の両端部を夫々支持する一対の対向側壁と、該各対向側壁同士を前記各整流羽根の下流側で繋いで排気ガスの流入方向に対し遮蔽面を成す後背壁と、これら各対向側壁及び後背壁の下流側に一体的に連続し且つ流れ変更部の流出方向へ向け筒形を成して該流れ変更部の流路壁に内嵌装着される固定リングとにより支持体を構成し、前記各対向側壁及び前記後背壁と前記流れ変更部の流路壁との間に隔絶空間を確保すると良い。
【発明の効果】
【００１５】
上記した本発明のリアクタによれば、各整流羽根から流れ変更部の流路壁への直接的な熱伝導を遮断し、排気ガスの流れに晒されて加熱される各整流羽根の熱が連続的に流れ変更部の流路壁へ熱伝導されて外気へ放熱されてしまう現象を阻止することができ、各整流羽根を排気ガスの熱により効率良く加熱して高温状態のまま良好に維持させることができるので、ここに上流側から吹き付けられて衝突する添加剤の気化を効果的に促進することができて該添加剤の添加量を従来よりも削減することができ、しかも、排気ガスの温度を無用な放熱により低下させてしまう事態も回避することができるので、気化した添加剤を利用して排気浄化を図るべく下流側に配置される後処理装置の活性を高めることもでき、これにより排気浄化性能の向上を図ることができる等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視の断面図である。
【図４】図３のリアクタの詳細を示す斜視図である。
【図５】図３のリアクタを排気ガスの流入方向から見た斜視図である。
【図６】従来例について概念的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
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、以下に詳述する如き排気浄化装置に適用した例を示しており、より具体的には、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の出側から排出された排気ガス１を逆向きに折り返して隣の選択還元型触媒４の入側に導入する連絡流路７を備えた排気浄化装置を対象とし、前記連絡流路７の最上流部における流れ変更部を適用箇所としてリアクタ８を設置した例としてある。
【００１９】
即ち、前記連絡流路７は、パティキュレートフィルタ３の出側の端面を包囲し且つ該端面から出た排気ガス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を排気出口９から抜き出して前記選択還元型触媒４の入側へ導く連通管７Ｂと、該連通管７Ｂにより導かれた排気ガス１を略直角な向きに方向転換させつつ分散せしめ且つその分散された排気ガス１を選択還元型触媒４の入側に導入し得るよう該入側を包囲するガス分散室７ＣとによりＳ字構造を成すように構成されている。
【００２０】
そして、図２に示す如く、前記ガス集合室７Ａの排気出口９は、前記ガス集合室７Ａの真下から選択還元型触媒４に近づく側へ所要角度ずれた斜め下方に向けて開口するようになっており、該排気出口９と対峙する前記ガス集合室７Ａの斜め上方位置には、前記排気出口９に向けて尿素水１０を噴射し得るようインジェクタ１１が傾斜配置され、前記ガス集合室７Ａの排気出口９には、前記インジェクタ１１により吹き付けられた尿素水１０の噴霧を衝突させて受熱により気化を促すリアクタ８が設けられている。
【００２１】
ここで、図３に示す如く、前記連絡流路７の最上流部にあるガス集合室７Ａが、本形態例におけるリアクタ８の適用箇所を成す流れ変更部（排気ガス１が曲折して流れる箇所）となっており、前記リアクタ８は、排気ガス１の前記ガス集合室７Ａに対する流入方向（図３中の矢印ｘを参照）と流出方向（図３中の矢印ｙを参照）とが成す角度を略二等分する方向へ並ぶように配列される複数枚の整流羽根１２と、該各整流羽根１２の両端部を支持して前記ガス集合室７Ａ内に収容される支持体１３とを備え、以下に詳述する如く、前記各整流羽根１２が前記支持体１３により前記ガス集合室７Ａの流路壁から離間して支持されるようにしてある。
【００２２】
即ち、図４及び図５に示す如く、前記支持体１３が前記各整流羽根１２の並び方向に斜辺を成す一対の対向側壁１３ａ，１３ａを有しており、これら各対向側壁１３ａ，１３ａの前記斜辺に複数段の差込口１４が形成され、該各差込口１４に前記各整流羽根１２が上流側から両端部を差し込まれて組み付けられ且つその組み付け状態にて前記各整流羽根１２が排気ガス１の流れに沿う取り付け姿勢（排気ガス１の流れ解析により設定される圧力損失の少ない姿勢）を成すように形成されており、しかも、特に本形態例にあっては、各整流羽根１２の両端部を除く下流側に、排気ガス１の流れをガス集合室７Ａからの流出方向へ案内するフィン１２ａが形成されている。
【００２３】
また、前記各対向側壁１３ａ，１３ａ同士は、前記各整流羽根１２の下流側で排気ガス１の流入方向に対し遮蔽面を成す後背壁１３ｂにより繋がれており、前記各対向側壁１３ａ，１３ａ及び前記後背壁１３ｂの下流側には、ガス集合室７Ａの流出方向へ向け筒形を成して該ガス集合室７Ａの排気出口９にて流路壁に内嵌装着される固定リング１３ｃが一体的に連続するよう装備されている。
【００２４】
そして、これら各対向側壁１３ａ，１３ａ及び前記後背壁１３ｂと前記ガス集合室７Ａの流路壁との間に隔絶空間Ｓ（図３及び図５を参照）が確保されるようになっていて、この隔絶空間Ｓが介在することによって、前記各整流羽根１２が前記ガス集合室７Ａの流路壁から離間して支持されるようになっている。
【００２５】
尚、先の図１で例示している排気浄化装置においては、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１５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１６が装備されている。
【００２６】
而して、このようにリアクタ８を構成した場合、各整流羽根１２が支持体１３の各対向側壁１３ａ，１３ａによりガス集合室７Ａの流路壁から隔絶空間Ｓを介し離間して支持されるようになっているので、各整流羽根１２からガス集合室７Ａの流路壁への直接的な熱伝導が遮断され、排気ガス１の流れに晒されて加熱される各整流羽根１２の熱が連続的にガス集合室７Ａの流路壁へ熱伝導されて外気へ放熱されてしまう現象が起こらなくなり、各整流羽根１２が排気ガス１の熱により効率良く加熱されて高温状態のまま良好に維持され、これにより上流側から吹き付けられて衝突する尿素水１０の気化が効果的に促進される一方、排気ガス１の温度を無用な放熱により低下させてしまう事態も回避される。
【００２７】
従って、上記形態例によれば、各整流羽根１２からガス集合室７Ａの流路壁への直接的な熱伝導を遮断し、排気ガス１の流れに晒されて加熱される各整流羽根１２の熱が連続的にガス集合室７Ａの流路壁へ熱伝導されて外気へ放熱されてしまう現象を阻止することができるので、各整流羽根１２を排気ガス１の熱により効率良く加熱して高温状態のまま良好に維持させることができ、ここに上流側から吹き付けられて衝突する尿素水１０の気化を効果的に促進することができて該尿素水１０の添加量を従来よりも削減することができ、しかも、排気ガス１の温度を無用な放熱により低下させてしまう事態も回避することができるので、下流側に配置される選択還元型触媒４の活性を高めることもでき、これにより排気浄化性能の向上を図ることができる。
【００２８】
尚、本発明のリアクタは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図１〜図５を用いた形態例の説明では、添加剤が尿素水である場合について説明しているが、選択還元型触媒が、酸素共存下でも選択的にＮＯxをＨＣガスと反応せしめる性質を備えたものである場合には、添加剤が燃料であっても良く、更には、選択還元型触媒の上流側に還元剤として添加する添加剤でなくても良く、気化を要する様々な添加剤について適用することが可能であること、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】
【００２９】
１      排気ガス
７Ａ    ガス集合室（流れ変更部）
８      リアクタ
１０    尿素水（添加剤）
１２    整流羽根
１３    支持体
１３ａ  対向側壁
１３ｂ  後背壁
１３ｃ  固定リング
Ｓ      隔絶空間
【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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