(57)【要約】【課題】排気管継手構造に関し、シール性の低下を抑制する。【解決手段】尿素水を含む排気が流れる第一排気管の下流端の外周に、下流側に向かって拡径した第一のフランジ３を固定する。また、第一排気管の下流に設けられる第二排気管の外周に、第一のフランジ３と対向配置されて第一のフランジ３と締結される第二のフランジ４を固定する。さらに、第二のフランジ４よりも上流側に突出するとともに第一のフランジ３の内側において第一のフランジ３と離隔して位置する環状の壁部２ｂを設け、壁部２ｂの外周に、第一のフランジ３及び第二のフランジ４に挟持される環状のシール部材５を装着する。シール部材５の表面のうち、少なくとも上流側を向く部分を板状の保護部材６で覆う。【選択図】図３
2018096289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素水を含む排気が流れる第一排気管の下流端の外周に固定され、下流側に向かって拡径した第一のフランジと、
前記第一排気管の下流に設けられる第二排気管の外周に固定され、前記第一のフランジと対向配置されて前記第一のフランジと締結される第二のフランジと、
前記第二のフランジよりも上流側に突出するとともに前記第一のフランジの内側において前記第一のフランジと離隔して位置する環状の壁部と、
前記壁部の外周に装着され、前記第一のフランジ及び前記第二のフランジに挟持される環状のシール部材と、
前記シール部材の表面のうち、少なくとも上流側を向く部分を覆う板状の保護部材と、を備えたことを特徴とする排気管継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素水を含む排気が流れる排気管の継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気中の窒素酸化物（NOx）を浄化する手法の一つとして、尿素水を用いるものが知られている。具体的には、排気管内で尿素水を噴射し、尿素水の加水分解により生成されるアンモニア（NH3）を利用して、排気中のNOxを窒素（N2）及び水（H2O）に還元する手法である。
【０００３】
このような手法を用いる場合、尿素水を含む排気が排気管内を流れることから、排気管同士の接続部分には尿素水の漏出を抑制するための工夫がなされる。例えば特許文献１には、上流側の排気管のフランジよりも下流側へ延在する張出部分と、下流側の排気管のフランジサポートとの間に、ラビリンス構造をなす流入抵抗体としてワイヤーメッシュを配設した構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010-144849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、特許文献１に記載のように排気管同士の接続部分にワイヤーメッシュ等のシール部材を単に配置すると、尿素水の噴射方向や噴射位置によっては、尿素水がシール部材に直接的にかかることでシール部材の劣化が早まる虞がある。シール部材が劣化するとシール性が低下するため、これに対する対策が求められている。
【０００６】
本件は、上述のような課題に鑑み創案されたものであり、排気管継手構造に関し、シール性の低下を抑制することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここで開示する排気管継手構造は、尿素水を含む排気が流れる第一排気管の下流端の外周に固定され、下流側に向かって拡径した第一のフランジと、前記第一排気管の下流に設けられる第二排気管の外周に固定され、前記第一のフランジと対向配置されて前記第一のフランジと締結される第二のフランジと、前記第二のフランジよりも上流側に突出するとともに前記第一のフランジの内側において前記第一のフランジと離隔して位置する環状の壁部と、前記壁部の外周に装着され、前記第一のフランジ及び前記第二のフランジに挟持される環状のシール部材と、前記シール部材の表面のうち、少なくとも上流側を向く部分を覆う板状の保護部材と、を備えたことを特徴としている。これにより、シール部材の表面のうち、少なくとも上流側を向く部分が板状の保護部材で覆われるため、尿素水がシール部材に直接的にかかることが抑制される。
【発明の効果】
【０００８】
開示の排気管継手構造によれば、シール部材の劣化及びこれによるシール性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る排気管継手構造が適用された排気系の模式図である。
【図２】図１の排気管継手構造の要部断面図（図１のＡ−Ａ矢視断面図）である。
【図３】図２のＢ部を拡大した図である。
【図４】変形例に係る保護部材及びこれが適用されたシール部材の一部分の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、実施形態としての排気管継手構造について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の説明では、排気の流れ方向（図中の白抜き矢印参照）を基準として、上流及び下流を定める。
【００１１】
［１．構成］
［１−１．全体構成］
本実施形態に係る排気管継手構造は、図１に示す二つの排気管１，２の接続部分に適用されている。二つの排気管１，２は、エンジンの排気通路をなすものであり、排気を浄化するためのDPF（Diesel Particulate Filter）装置１０及びSCR（Selective Catalytic Reduction）装置２０の間を繋いでいる。
【００１２】
DPF装置１０は、ケーシング内に前段酸化触媒１１と多孔質フィルタ（DPF）１２とを内蔵したものであって、排気管１，２の上流に位置する。また、SCR装置２０は、ケーシング内にSCR触媒２１と後段酸化触媒２２とを内蔵したものであって、排気管１，２の下流に位置する。
【００１３】
以下、二つの排気管１，２のうち、上流側の排気管（第一排気管）１を「上流管１」ともいい、下流側の排気管（第二排気管）２を「下流管２」ともいう。本実施形態の上流管１は、直線状に延びた形状であって、その大部分がDPF装置１０のケーシング内に配置されている。上流管１は、内部に排気を流入させるための複数のスリット１ｓを有する。排気は、前段酸化触媒１１及び多孔質フィルタ１２を順に通過した後、スリット１ｓから上流管１内に流れ込む。
【００１４】
一方、本実施形態の下流管２は、湾曲した形状であって、その下流端がSCR装置２０に接続されている。排気は、下流管２内を流れるとSCR装置２０内に流れ込み、SCR触媒２１及び後段酸化触媒２２を順に通過する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、上流管１の内部には、尿素水を噴射する噴射装置３０が設けられる。噴射装置３０は、噴射口３１を下流側に向けた姿勢で固定される。図２に破線で示すように、噴射装置３０は、噴射口３１から尿素水を下流側に向かって放射状に噴射する。噴射装置３０から噴射された尿素水は、排気とともに上流管１及び下流管２内を流れてSCR装置２０に供給される。
【００１６】
［１−２．要部構成］
図２に示すように、上流管１の下流端１ａの外周には、上流フランジ（第一のフランジ）３が固定されている。また、下流管２の上流端２ａよりもやや下流側の外周には、下流フランジ（第二のフランジ）４が固定されている。上流管１と下流管２とは、上流フランジ３と下流フランジ４とが互いに締結されることで連結される。具体的には、上流管１及び下流管２は、図１に示すように、上流フランジ３及び下流フランジ４に挿通されたボルト７がスプリング８を介してナット９と締結されることにより、弾性的に結合されている。
【００１７】
図２及び図３に示すように、上流フランジ３は、下流側に向かって次第に拡径した形状
である。一方、下流フランジ４は、下流管２の径方向に立ち上がった形状である。上流フランジ３及び下流フランジ４は、互いに対向するように配置される。
【００１８】
上述したように、下流フランジ４は下流管２の上流端２ａよりもやや下流側に配置されることから、下流管２は下流フランジ４よりも上流側に突出した環状の部位２ｂを有する。以下、この部位２ｂを「壁部２ｂ」という。壁部２ｂは、上流フランジ３の内側において上流フランジ３と離隔して位置する。
【００１９】
壁部２ｂの外周には、壁部２ｂと上流フランジ３との間をシールするための環状のシール部材５が装着される。シール部材５は、例えば、膨張黒鉛と金属メッシュとをプレス成型したものである。シール部材５は、上流フランジ３と下流フランジ４とに挟持される。
【００２０】
図３に示すように、シール部材５の表面の一部は、板状の保護部材６で覆われる。保護部材６は、非通気性及び非通水性を持つ。本実施形態の保護部材６は、環状の鍔部６ａと、円筒状の支持部６ｂとを有する。鍔部６ａは、シール部材５の表面のうち、上流側を向く部分を覆う部位である。また、支持部６ｂは、シール部材５の表面のうち、壁部２ｂに沿う（内側を向く）部分を覆う部位であって、鍔部６ａの内縁部から延設されている。保護部材６は、例えば、ステンレス鋼で形成され、シール部材５と一体に設けられる。
【００２１】
なお、保護部材６は、上流フランジ３及び下流フランジ４のそれぞれと非接触になるように配置される。言い換えると、保護部材６は、上流フランジ３及び下流フランジ４に挟持されたシール部材５と一体に設けられた状態で、上流フランジ３及び下流フランジ４のそれぞれに接触しないような大きさに形成される。
【００２２】
［２．作用，効果］
上述した排気管継手構造によれば、シール部材５の表面のうち、少なくとも上流側を向く部分が保護部材６で覆われるため、尿素水を含む排気が、壁部２ｂと上流フランジ３との間を通じてシール部材５に向かって流れてきたとしても保護部材６により受け止められる。これにより、尿素水のシール部材５への到達，浸透が抑制されることから、シール部材５の劣化を抑制することができる。したがって、シール性の低下を抑制することができる。
【００２３】
シール部材５が膨張黒鉛を含んで構成される場合、尿素水は、黒鉛との親和性が高いため、黒鉛の分子間に侵入してシール部材５を膨潤させ、シール部材５の強度低下や変形を招く虞がある。これに対し、排気管継手構造によれば、上述したように尿素水のシール部材５への到達，浸透を保護部材６により抑制することができるため、シール部材５の膨潤と、これに起因するシール部材５の強度低下や変形をも抑制することができる。
【００２４】
また、保護部材６が、シール部材５の表面のうち、壁部２ｂに沿う部分を覆う支持部６ｂを有していれば、尿素水を含む排気が壁部２ｂとシール部材５との間に流れ込んだとしても、尿素水のシール部材５への到達，浸透を抑制することができる。このため、シール部材５の劣化やこれによるシール性の低下を更に抑制することができる。また、保護部材６の鍔部６ａに加えて支持部６ｂを設けることで、保護部材６の剛性を向上させることができる。このため、シール部材５の変形を更に抑制することができる。
【００２５】
また、保護部材６が上流フランジ３及び下流フランジ４のそれぞれと非接触になるように配置されるため、例えば振動時にも、保護部材６と上流フランジ３及び下流フランジ４のそれぞれとの干渉をより確実に防止することができる。これにより、シール部材５のシール性をより確実に発揮させることができる。
【００２６】
［３．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
【００２７】
上述した実施形態では、シール部材５の表面のうち、上流側を向く部分と壁部２ｂに沿う部分とが保護部材６で覆われる場合を例示したが、少なくとも前者が保護部材６で覆われていれば、上述したように尿素水のシール部材５への到達，浸透を抑制することができる。このため、シール部材５の劣化及びこれに起因するシール性の低下を抑制することができる。
【００２８】
なお、シール部材５の表面のうち、保護部材６で覆われない部分はワイヤーメッシュで覆われてもよい。このようにワイヤーメッシュを設ければ、尿素水のシール部材５への到達，浸透を更に抑制することができる。ただし、ワイヤーメッシュは保護部材６と比べて通気性及び通水性が高いため、尿素水を含む排気の侵入を防止する点では保護部材６の方が有利である。したがって、ワイヤーメッシュを設ける場合であっても、シール部材５の表面のうちの少なくとも上流側を向く部分は保護部材６で覆うことにより、上述したようにシール性の低下を抑制することができる。
【００２９】
シール部材５の成形方法は特に限定されないが、例えば、シール部材５を成型するのと同時にシール部材５と保護部材６とを一体化するようにしてもよい。この場合、図４に示すように、上述した保護部材６に代えて、爪部６ｃを更に有する保護部材６′を適用することで、保護部材６′とシール部材５との結合力を高めることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  上流管（第一排気管）
１ａ  下流端
１ｓ  スリット
２  下流管（第二排気管）
２ａ  上流端
２ｂ  壁部
３  上流フランジ（第一のフランジ）
４  下流フランジ（第二のフランジ）
５  シール部材
６，６′  保護部材
６ａ  円環部
６ｂ  支持部
６ｃ  爪部
７  ボルト
８  スプリング
９  ナット
１０  DPF装置
１１  前段酸化触媒
１２  DPF
２０  SCR装置
２１  SCR触媒
２２  後段酸化触媒
３０  噴射装置
３１  噴射口
【図１】
2018096289.tif 000003
【図２】
2018096289.tif 000004
【図３】
2018096289.tif 000005
【図４】
2018096289.tif 000006