(57)【要約】【課題】触媒を排気浄化のためにより有効に利用しつつ、触媒をより速やかに活性化させる。【解決手段】排気浄化装置１は、ケーシング２と、ケーシング２内に、ケーシング２の長手方向Ｌに間隙４を隔てて配置された２つの触媒３と、ケーシング２内における排気ガス流れの半径方向Ｒ分布をより均一にするための整流板５であって、触媒３よりも上流のケーシング２内に配置されることなく間隙４に配置された整流板５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路内に配置されるのに適した排気浄化装置であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に、前記ケーシングの長手方向にそれぞれ間隙を隔てて配置された複数の触媒と、
前記ケーシング内における排気ガス流れの半径方向分布をより均一にするための整流板であって、前記触媒よりも上流の前記ケーシング内に配置されることなく前記間隙の少なくとも１つに配置された整流板と、
を備えた、排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気管に連結されたケーシング内に触媒を収容するとともに、触媒上流のケーシング内に連通孔を有する整流板を配置し、連通孔の数は中心側ほど少なく、外周側ほど少ない、排気浄化装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４０９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば機関始動時において、触媒は、触媒を流通する排気ガスから熱を受けて活性化される。したがって、排気ガスが触媒内を均一に流れるよりも、排気ガスが触媒の一部分を集中的に流れるほうが、触媒をより速やかに活性化することができる。しかしながら、特許文献１では、整流板が設けられない場合に比べて、触媒の中心部を流れる排気ガスの量が少なくなる。このため、特許文献１では、触媒暖機に長時間を要するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、内燃機関の排気通路内に配置されるのに適した排気浄化装置であって、ケーシングと、前記ケーシング内に、前記ケーシングの長手方向にそれぞれ間隙を隔てて配置された複数の触媒と、前記ケーシング内における排気ガス流れの半径方向分布をより均一にするための整流板であって、前記触媒よりも上流の前記ケーシング内に配置されることなく前記間隙の少なくとも１つに配置された整流板と、を備えた、排気浄化装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
触媒を排気浄化のためにより有効に利用しつつ、触媒をより速やかに活性化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による実施例の排気浄化装置の概略全体図である。
【図２】整流板の種々の例を示す図である。
【図３】整流板の種々の例を示す図である。
【図４】整流板の種々の例を示す図である。
【図５】図１に示される排気浄化装置の作用を説明するための概略図である。
【図６】本発明による別の実施例の排気浄化装置の概略全体図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照すると、本発明による実施例の排気浄化装置１はケーシング２を備える。ケーシング２は例えば中空円筒状をなす。図１に示される例では、ケーシング２の先細の入口２ｉには内燃機関（図示しない）の排気流入管ＥＸｉが連結され、ケーシング２の先細の出口２ｏには排気流出管ＥＸｏが連結される。図１に示される例では、ケーシング２の入口２ｉ及び出口２ｏはケーシング２の半径方向Ｒ中央部に配置される。
【０００９】
ケーシング２内には複数の触媒３がケーシング２の長手方向Ｌにそれぞれ間隙４を隔てて配置される。図１に示される例では、２つの触媒、すなわち上流触媒３ｕ及び下流触媒３ｄが間隙４を隔てて配置される。この場合、上流触媒３ｕはケーシング２内において最上流に配置された触媒であり、下流触媒３ｄはケーシング２内において最下流に配置された触媒ということになる。上流触媒３ｕ及び下流触媒３ｄは例えば円筒状のハニカム構造をなす。
【００１０】
間隙４内には、ケーシング２内における排気ガス流れの半径方向Ｒ分布をより均一にするための整流板５が配置される。整流板５は例えば円板状をなす。図１に示される例では、整流板５の外径は上流触媒３ｕ及び下流触媒３ｄの外径にほぼ等しい。また、図１に示される例では、上流触媒３ｕよりも上流のケーシング２内に形成される上流空間２ｕ内、及び、下流触媒３ｄよりも下流のケーシング２内に形成される下流空間２ｄ内に、整流板が配置されない。特に、図１に示される例では、上流空間２ｕ内に、部材がまったく配置されない。別の実施例（図示しない）では、整流板５が間隙４内及び下流空間２ｄ内に配置され、上流空間２ｉ内に配置されない。
【００１１】
整流板５は、厚さ方向だけでなく半径方向にも排気ガスが流れる構造を有する。図２から図４には整流板５の種々の例が示される。図２（ａ），２（ｂ）に示される例では、整流板５は多孔質材料から形成される。また、整流板５には、整流板５の厚さ方向に延びる少なくとも１つの連通孔５ａが形成される。図２（ａ），２（ｂ）に示される例では、連通孔５ａは、整流板５の半径方向周辺部に形成され、整流板５の半径方向中央部には形成されない。連通孔５ａの形状は、円形、楕円形、多角形など、どのようなものでもよい。このようにすると、排気ガスが整流板５の半径方向中央部よりも整流板５の半径方向周辺部を流れやすくなる。言い換えると、整流板５を通過する排気ガスが半径方向に分散される。
【００１２】
図３に示される例では、整流板５は多孔質材料から形成される。また、整流板５の半径方向周辺部に空孔率が比較的高い領域５ｒが形成され、整流板５の半径方向中心部に空孔率が比較的低い領域５ｆが形成される。その結果、この場合にも、排気ガスが整流板５の半径方向中央部よりも整流板５の半径方向周辺部を流れやすくなる。
【００１３】
図４に示される例では、整流板５は、互いに重ね合わされた複数の網状構造体５ｍを備える。この場合、整流板５を通過する排気ガスが半径方向に分散されるように、網状構造体５ｍのメッシュサイズ、数、配向などが選択される。
【００１４】
さて、内燃機関からの排気ガスが排気流入管ＥＸｉを介してケーシング２内に流入すると、この排気ガスは上流空間２ｕ、上流触媒３ｕ、整流板５、及び、下流触媒３ｄを順次通過する。この場合、図１に示される例では上述したように、ケーシング２の入口２ｉがケーシング２の半径方向Ｒ中央部に設けられるので、排気流入管ＥＸｉからケーシング２内に流入した排気ガスの大部分は、上流触媒３ｕの前端面の半径方向Ｒ中央部３ｕｆｃに接触し、ここを通過する。次いで、上流触媒３ｕを通過した排気ガスは次いで、整流板５により整流され、すなわち半径方向Ｒに分散されて下流触媒３ｄ内に流入し、下流触媒３ｄを通過する。図５には、図１に示される実施例における、上流触媒３ｕ及び下流触媒３ｄ内をそれぞれ流れる排気ガスの流量の半径方向Ｒ分布が一点鎖線でもって示されている。図５からわかるように、上流触媒３ｕでは、排気ガスの多くが上流触媒３ｕの半径方向Ｒ中央部を流れており、下流触媒３ｄでは、排気ガスが下流触媒３ｄ内全体をほぼ均等に流れている。
【００１５】
上述したように、ケーシング２内に流入した排気ガスの大部分は、上流触媒３ｕの前端面の半径方向Ｒ中央部３ｕｆｃに接触し、ここを通過する。その結果、排気ガスの熱が中央部３ｕｆｃ周りの触媒部分に集中的に伝えられる。したがって、例えば機関始動時に、中央部３ｕｆｃ周りの触媒部分が速やかに活性化される。中央部３ｕｆｃ周りの触媒部分が活性化されると、この触媒部分で発生した反応熱が上流触媒３ｕの他の部分、及び、下流触媒３ｄに伝えられる。このようにして、排気ガスの熱と反応熱とにより、上流触媒３ｕ及び下流触媒３ｄをより速やかに活性化させることができる。
【００１６】
しかも、図１に示される例では上述したように、上流空間２ｕ内に何ら部材が配置されない。したがって、ケーシング２内に流入した排気ガスは、上流空間２ｕ内の部材に接触して放熱することなく、上流触媒３ｕの中央部３ｕｆｃに接触する。したがって、中央部３ｕｆｃ周りの触媒部分がより良好に加熱されるので、上流触媒３ｕ及び下流触媒３ｄがより速やかに活性化される。
【００１７】
一方、下流触媒３ｄでは、排気ガスが下流触媒３ｄ内の全体をより均一に流れる。したがって、下流触媒３ｄ全体を排気浄化のために利用することが可能になり、下流触媒３ｄを排気浄化のために有効に利用することができる。
【００１８】
このように、本発明による実施例では、触媒３を排気浄化のためにより有効に利用しつつ、触媒３をより速やかに活性化させることができる。
【００１９】
なお、上流触媒３ｕの長手方向Ｌ長さ（厚さ）は、例えば触媒の種類、担持量、活性温度、直径、基材の物性値、基材のセル寸法などに応じて設定される。また、整流板５の内部構造及び長手方向Ｌ長さ（厚さ）は、想定する機関運転状態において、下流触媒３ｄへの排気ガス流れがほぼ均一になるように設定される。整流板５の内部構造は、整流板５が多孔体の場合（図２及び図３参照）には例えば空孔率により、整流板５が網状構造体を積層したもの（図４参照）の場合には例えばメッシュサイズ及び枚数によって表される。更に、下流触媒３ｄの長手方向Ｌ長さ（厚さ）は、例えば触媒の種類、担持量、活性温度、直径、基材の物性値、基材のセル寸法などに応じて設定される。
【００２０】
図６は、本発明による別の実施例の排気浄化装置１を示している。図６に示される例では、触媒３は３つの触媒、すなわち上流触媒３ｕ、中間触媒３ｉ、及び下流触媒３ｄを備える。上流触媒３ｕ及び中間触媒３ｉは間隙４ｕを隔てて配置され、中間触媒３ｉ及び下流触媒３ｄは間隙４ｄを隔てて配置される。また、間隙４ｕに整流板５ｕが配置され、間隙４ｄに整流板５ｄが配置される。別の実施例（図示しない）では、整流板が間隙４ｕ，４ｄのうち一方に配置され、他方に配置されない。
【００２１】
したがって、包括的に表現すると、本発明による実施例の排気浄化装置は、ケーシングと、前記ケーシング内に、前記ケーシングの長手方向にそれぞれ間隙を隔てて配置された複数の触媒と、前記ケーシング内における排気ガス流れの半径方向分布をより均一にするための整流板であって、前記触媒よりも上流の前記ケーシング内に配置されることなく前記間隙の少なくとも１つに配置された整流板と、を備えている。
【００２２】
図６に示される例では、想定する機関運転状態において触媒暖機性又は浄化性能が最適となるように、整流板５ｕ及び整流板５ｄのそれぞれの長手方向Ｌ長さ（厚さ）及び内部構造（例えば、連通孔の形状及び位置の組み合わせなど）が設定される。
【符号の説明】
【００２３】
１    排気浄化装置
２    ケーシング
３    触媒
４    間隙
５    整流板
【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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