(57)【要約】【課題】排気管において、排気ガスと還元剤とを混合し易くさせ、かつ撹拌部材による圧損が大きくなりづらくする。【解決手段】排気管２は、車両のエンジン１で生じる排気ガスを通す排気管２であって、円筒形状の外管２１と、外管２１の内側面側において回転可能な円筒形状の内管２２と、内管２２の内側面に設けられており、かつ内管２２の内側面との間に空間を形成する複数の凹部２３１及び凸部２３２を有し、複数の凹部２３１の内側を排気ガスが流れることで回転する回転体２３と、を有する。【選択図】図１
2019183666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンで生じる排気ガスを通す排気管であって、
円筒形状の外管と、
前記外管の内側面側において回転可能な円筒形状の内管と、
前記内管の内側面に設けられており、かつ前記内管の内側面との間に空間を形成する複数の凹部及び凸部を有し、前記複数の凹部の内側を前記排気ガスが流れることで回転する回転体と、
を有することを特徴とする排気管。
【請求項２】
前記凸部の先端が前記内管の内側面に固定されていることを特徴とする、
請求項１に記載の排気管。
【請求項３】
前記回転体は、それぞれが同一の形状の前記複数の凹部を有することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の排気管。
【請求項４】
前記回転体は、前記回転体の径方向における前記回転体の中心と前記内管の内側面との間の中心よりも外側に形成された前記複数の凹部を有することを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載の排気管。
【請求項５】
前記内管が、前記外管の内側面側において回転可能なベアリングを有しており、
前記回転体は、前記ベアリングに溶接されていることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか一項に記載の排気管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両に設けられている排気管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両には排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置が設けられている。特許文献１には、尿素噴霧ノズル、撹拌部材、及び選択型還元触媒（ＳＣＲ（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒）を有する排気ガス浄化装置が開示されている。特許文献１で示す排気ガス浄化装置においては、撹拌部材が、撹拌部材の中心に軸体を有し、撹拌部材は、当該軸体が軸受に回転可能に支持されている構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０８７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排気ガス浄化装置においては、撹拌部材が、撹拌部材の中心に軸体を有するものの、撹拌部材が、当該軸体が回転不能に支持されている構造である場合があった。この場合、撹拌部材によって排気ガスと還元剤とが混合されづらかったり、撹拌部材が抵抗となって圧損が大きくなり易かったりするという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、排気ガスと還元剤とが混合し易くなり、かつ撹拌部材による圧損が大きくなりづらい排気管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】
本開示の第１の態様においては、車両のエンジンで生じる排気ガスを通す排気管であって、円筒形状の外管と、前記外管の内側面側において回転可能な円筒形状の内管と、前記内管の内側面に設けられており、かつ前記内管の内側面との間に空間を形成する複数の凹部及び凸部を有し、前記複数の凹部の内側を前記排気ガスが流れることで回転する回転体と、を有することを特徴とする排気管を提供する。
【０００７】
また、前記凸部の先端が前記内管の内側面に固定されていてもよい。また、前記回転体は、それぞれが同一の形状の前記複数の凹部を有していてもよい。また、前記回転体は、前記回転体の径方向における前記回転体の中心と前記内管の内側面との間の中心よりも外側に形成された前記複数の凹部を有していてもよい。
【０００８】
また、前記内管が、前記外管の内側面側において回転可能なベアリングを有しており、前記回転体は、前記ベアリングに溶接されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、排気管において、排気ガスと還元剤とが混合し易くなり、かつ撹拌部材による圧損が大きくなりづらくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る排気管が車両に設けられている状態を示す。
【図２】第１の実施形態に係る排気管の構造を示す。
【図３】ベアリングの構造を示す。
【図４】第２の実施形態に係る排気管の構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
［第１の実施形態に係る排気管が車両に設けられている状態］
図１は、第１の実施形態に係る排気管２が車両に設けられている状態を示す図である。
【００１２】
車両は、エンジン１、排気管２、第２排気管３、及び流入部４を有する。エンジン１は、燃料と空気を供給して燃焼させることで、車両を駆動するための動力を発生する。エンジン１は、例えばディーゼルエンジンである。燃料は、例えば軽油である。
【００１３】
排気管２、第２排気管３、及び流入部４は、例えば、尿素選択型還元触媒（尿素ＳＣＲ：Ｕｒｅａ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムを構成する部材である。尿素選択型還元触媒システムは、還元剤として尿素水を添加して排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させることで排気ガスを浄化する。
【００１４】
排気管２は、エンジン１で生じる排気ガスを通し、排気ガスと還元剤を混合する。還元剤は、例えば尿素水（ＣＯ（ＮＨ２）２）である。尿素水（ＣＯ（ＮＨ２）２）は、車両に設けられている尿素水タンクに収容されている。排気管２は、一端が、例えばエンジン１に接続されており、かつ他端が第２排気管３に接続されている。排気管２の詳細は後述する。
【００１５】
第２排気管３は、選択型還元触媒（ＳＣＲ触媒）を収容可能な排気管である。第２排気管３の内側には、選択型還元触媒（ＳＣＲ触媒）が収容されている。選択型還元触媒（ＳＣＲ触媒）は、後述する脱硝反応を促進する。選択型還元触媒（ＳＣＲ触媒）は、例えばセラミックス、又は酸化チタンが含まれる。第２排気管３は、排気管２の長手方向におけるエンジン１側とは反対側の端部に接続されている。
【００１６】
流入部４は、還元剤を流入させる。流入部４は、排気管２の長手方向における内管２２及び回転体２３よりもエンジン１側に設けられている。流入部４は、例えば円筒形状であり、噴出口４１を有する。噴出口４１は、還元剤が噴出する開口である。流入部４は、例えば先端にノズルを有し、噴出口４１は、当該ノズルの開口である。流入部４は、例えば、排気管２の外側面に設けられている孔を貫通して、噴出口４１が排気管２の内側に位置するようにして排気管２に設けられている。
【００１７】
流入部４から排気管２の内側に流入した還元剤は、排気管２の内側において、エンジン１側から流れてきた排気ガスと混合する。そして、排気管２の内側では、加水分解反応が生じる。具体的には、排気管２の内側において、還元剤は、排気ガス中に含まれる水と反応して複数の第１反応生成物を生じる。第１反応生成物は、例えばアンモニア（ＮＨ３）と二酸化炭素（ＣＯ２）を含む。このときの化学反応式は、以下の式１）で示される。
（ＮＨ２）２ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２    ・・・式１）
【００１８】
そして、排気管２では、加水分解反応が生じた後に、脱硝反応が生じる。具体的には、排気管２では、加水分解反応によって生じた第１反応生成物が、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応して複数の第２反応生成物を生じる。より具体的には、複数の第１反応生成物のうちのアンモニア（ＮＨ３）は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応して、窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）を生成する。このときの化学反応式は、例えば、以下の式２）〜式４）で示される。
【００１９】
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ    ・・・式２）
４ＮＨ３＋２ＮＯ２＋Ｏ２→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ    ・・・式３）
２ＮＨ３＋ＮＯ＋ＮＯ２→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ    ・・・式４）
【００２０】
第２排気管３に収納されている選択型還元触媒（ＳＣＲ触媒）は、上記で示す脱硝反応を促進する。第２排気管３には、選択型還元触媒（ＳＣＲ触媒）が収納されているとしたが、排気管２及び第２排気管３における、第２排気管３に収納されている選択型還元触媒（ＳＣＲ触媒）よりもエンジン１側には、上記で示す加水分解反応を促進する触媒が設けられていてもよい。
【００２１】
このようにして、エンジン１で生じた排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に分解されることで低減する。この結果、エンジン１で生じた排気ガスの清浄度合いは向上する。
【００２２】
［排気管２の構造］
図２は、第１の実施形態に係る排気管２の構造を示す図である。図３は、ベアリング２２１の構造を示す図である。
排気管２は、外管２１、内管２２、及び回転体２３を有する。
【００２３】
外管２１は、円筒形状である。外管２１は、一端が例えばエンジン１に接続されており、かつ他端が第２排気管３に接続されている。内管２２は、外管２１の内側面側において回転可能な円筒形状である。内管２２の長手方向における長さは、外管２１の長手方向における長さよりも短い。
【００２４】
具体的には、内管２２は、例えば外管２１の内側面側において回転可能なベアリング２２１を有しており、回転体２３は、ベアリング２２１に溶接されている。ベアリング２２１は、例えば図３で示すように、外輪管２２２、内輪管２２３、及び転動体２２４を有する。外輪管２２２の内径は、内輪管２２３の外径よりも大きい。内輪管２２３は、外輪管２２２の内側に位置する。転動体２２４は、例えば球形状又は円柱形状を有し、外輪管２２２の内側面と内輪管２２３の外側面との間に、回転及び摺動可能な状態で設けられている。転動体２２４は、保持器によって位置が決められていてもよい。外輪管２２２と内輪管２２３は、相対的に回転可能である。
【００２５】
ベアリング２２１の外輪管２２２の外側面は、外管２１の内側面に、例えば溶接することで固定されている。また、ベアリング２２１の内輪管２２３の内側面には、内管２２の外側面が例えば溶接することで固定されている。よって、ベアリング２２１の内輪管２２３の内側面に固定されている内管２２は、ベアリング２２１の外輪管２２２の外側面に固定されている外管２１に対して回転可能である。
【００２６】
内管２２は、ベアリング２２１の内輪管２２３の内側面に固定されているとしたが、内管２２は、ベアリング２２１の内輪管２２３であってもよい。
【００２７】
回転体２３は、排気ガスと還元剤との混合を促進する機能を有する。回転体２３は、内管２２の内側面に設けられている。回転体２３は、凹部２３１、及び凸部２３２を有する。複数の凹部２３１及び凸部２３２は、内管２２の内側面との間に空間を形成する。具体的には、複数の凹部２３１及び凸部２３２は、回転体２３の外縁に形成されている。凹部２３１は、内側を排気ガスが流れる。
【００２８】
凸部２３２は、先端が内管２２の内側面に固定されている。凸部２３２の先端は、例えば溶接されることで、内管２２の内側面に固定されている。よって、回転体２３の動きは、内管２２の動きと同じになる。回転体２３は、例えば、排気管２の長手方向における移動が規制されている。回転体２３は、複数の凹部２３１の内側を排気ガスが流れることで回転する。このとき、内管２２も同時に回転する。また、上述したように、内管２２を外管２１に対して回転可能とさせる構造としてベアリング２２１を用いることで、排気管２は、製造が容易になる。
【００２９】
凹部２３１及び凸部２３２は、例えば交互に隣接して形成されている。図２に示すように、凹部２３１及び凸部２３２は、例えば交互に隣接して７個ずつ形成されているが、凹部２３１の数、及び凸部２３２の数は任意である。
【００３０】
図２に示すように、複数の凹部２３１は、それぞれが同一の形状である。また、複数の凸部２３２も、それぞれが同一の形状である。排気管２は、複数の凹部２３１が、それぞれ同一の形状であることで、回転体２３を排気管２の長手方向におけるエンジン１側から第２排気管３側に流れる排気ガスを、排気管２の周方向において、より均一に分散させることができる。
【００３１】
また、複数の凹部２３１は、回転体２３の径方向における回転体２３の中心と内管２２の内側面との間の中心よりも外側に形成されている。この結果、排気管２は、排気管２におけるエンジン１側から回転体２３のエンジン１側の面に向かって流れてきた排気ガス及び還元剤が、回転体２３のエンジン１側の面と衝突する面積を増加させることができる。よって、排気管２においては、排気ガスと還元剤がより混合され易くなる。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態に係る排気管２ａの構造を示す図である。
第２の実施形態に係る排気管２ａは、第１の実施形態に係る排気管２と比べて、外管２１の代わりに外管２１ａを有する点と、外管２１ａの拡径部２１１ａに回転体２３が設けられている点とで相違する。
【００３３】
外管２１ａは、拡径部２１１ａを有する。拡径部２１１ａは、外管２１ａの内径が、外管２１ａの長手方向における拡径部２１１ａが形成されていない領域の内径と比べて大きい。
【００３４】
内管２２がこのように拡径部２１１ａに設けられていることで、排気管２ａの径方向において、排気管２ａの径方向における内管２２の内側面の位置と、排気管２ａの内管２２が設けられていない領域における内側面の位置とを同じ位置にすることができる。よって、排気管２ａでは、排気ガスは排気管２ａの内側面に沿って流れ易くなる。また、排気管２ａでは、内管２２の内側面と回転体２３の凹部２３１との間で形成される空間を大きくすることが可能となる。この結果、排気管２ａでは、排気ガスは流れ易くなり圧力損失が大きくなりづらくなる。
【００３５】
［第１の実施形態に係る排気管２による効果］
第１の実施形態に係る排気管２は、車両のエンジン１で生じる排気ガスを通す排気管２であって、円筒形状の外管２１と、外管２１の内側面側において回転可能な円筒形状の内管２２と、を有する。また、排気管２は、内管２２の内側面に設けられており、かつ内管２２の内側面との間に空間を形成する複数の凹部２３１及び凸部２３２を有し、複数の凹部２３１の内側を排気ガスが流れることで回転する回転体２３を有する。
【００３６】
第１の実施形態に係る排気管２は、このような構成を有することで、排気ガスと還元剤とが混合し易くなり、かつ撹拌部材による圧損が大きくなりづらくなる。また、回転体２３は、デポジット堆積による故障が生じづらくなる。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・エンジン
２、２ａ・・・排気管
２１、２１ａ・・・外管
２１１ａ・・・拡径部
２２・・・内管
２２１・・・ベアリング
２２２・・・外輪管
２２３・・・内輪管
２２４・・・転動体
２３・・・回転体
２３１・・・凹部
２３２・・・凸部
３・・・第２排気管
４・・・流入部
４１・・・噴出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019183666.tif 000006