(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素水供給装置（１７）から排ガス通路（１５）内に噴射された尿素水を排ガスと混合するミキサー（１４）が、筒状のケーシング（１９）を有するＮＯx 浄化触媒コンバータ（１３）の上流側に配設される排ガス浄化装置において、
前記ミキサー（１４）が、前記ケーシング（１９）に連なるよう該ケーシング（１９）に接続されるとともに前記尿素水供給装置（１７）に連なる尿素水噴射口（２３）が周方向１箇所に設けられる筒状の周壁（２４）と、前記ＮＯx 浄化触媒コンバータ（１３）の上流側中央部に向けて開口する導出孔（２５）を有して前記尿素水噴射口（２３）よりも下流側で前記周壁（２４）に外周が固定される下流側隔壁（２９ａ）と、前記導出孔（２５）の周方向に沿う一部を囲むようにして前記下流側隔壁（２９ａ）に立設されるガイド壁（２６）と、前記ミキサー（１４）内に導入される前記排ガスを前記尿素水噴射口（２３）が設けられる部分の前記周壁（２４）および前記ガイド壁（２６）間に集合させる排ガス集合ガイド部（２７）とを備え、
前記ガイド壁（２６）は、前記尿素水噴射口（２３）と対向するよう配置されると共に、該尿素水噴射口（２３）とは反対側を開放した形状に形成されており、
前記排ガス集合ガイド部（２７）は、前記尿素水噴射口（２３）よりも上流側で前記周壁（２４）に外周が固定されて前記下流側隔壁（２９ａ）に空隙を挟んで一側面が対面し且つ前記ミキサー（１４）より上流側の前記排ガス通路（１５）に他側面が臨む上流側隔壁（２８ａ）と、前記上流側隔壁（２８ａ）の一部を貫通するよう該上流側隔壁（２８ａ）に設けられる流入孔（３２）とを備え、
前記流入孔（３２）は、前記尿素水噴射口（２３）が設けられる部分の前記周壁（２４）と前記ガイド壁（２６）との間の空間（Ｓ）が排ガスの集合部となるよう、該空間（Ｓ）に向けて開口していて、その流入孔（３２）の中心軸線が、前記尿素水噴射口（２３）の中心軸線と該空間（Ｓ）内で略直交することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記下流側隔壁（２９ａ）には、前記ガイド壁（２６）の開放端に臨む位置に在って前記尿素水および前記排ガスの混合気を前記下流側隔壁（２９ａ）中央の前記導出孔（２５）に向けて導くガイド部（３３）が設けられ、前記ガイド部（３３）は、前記下流側隔壁（２９ａ）の外周部から前記ＮＯx 浄化触媒コンバータ（１３）の上流端中央部に向けて傾斜して延びるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記流入孔（３２）が、前記ガイド壁（２６）の一部外面に沿って扇形に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素水供給装置から排ガス通路内に噴射された尿素水を排ガスと混合するミキサーが、筒状のケーシングを有するＮＯx 浄化触媒コンバータの上流側に配設される排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
尿素水を供給する尿素水供給装置が、ＮＯX 浄化触媒が充填された触媒コンバータの上流側で排ガス通路の一部を構成する筒体の側壁に直角に接続され、ミキサーが、前記筒体内の排ガス通路の排ガス流通方向に沿って平行に延びるとともに尿素水供給装置から遠くなるにつれて表面積が大きくなるように形成された複数の壁部を備えるように構成される排ガス浄化装置が、たとえば特許文献１で知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１８６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが上記特許文献１で開示されたものでは、排ガス量の変動によっては、尿素水および排ガスを効率よく混合させることが難しくなる虞がある。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、排ガス量の変動にかかわらず尿素水および排ガスをミキサーで効果的に混合し得るようにした排ガス浄化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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、尿素水供給装置から排ガス通路内に噴射された尿素水を排ガスと混合するミキサーが、筒状のケーシングを有するＮＯx 浄化触媒コンバータの上流側に配設される排ガス浄化装置において、前記ミキサーが、前記ケーシングに連なるよう該ケーシングに接続されるとともに前記尿素水供給装置に連なる尿素水噴射口が周方向１箇所に設けられる筒状の周壁と、前記ＮＯx 浄化触媒コンバータの上流側中央部に向けて開口する導出孔を有して前記尿素水噴射口よりも下流側で前記周壁に外周が固定される下流側隔壁と、前記導出孔の周方向に沿う一部を囲むようにして前記下流側隔壁に立設されるガイド壁と、前記ミキサー内に導入される前記排ガスを前記尿素水噴射口が設けられる部分の前記周壁および前記ガイド壁間に集合させる排ガス集合ガイド部とを備え、前記ガイド壁は、前記尿素水噴射口と対向するよう配置されると共に、該尿素水噴射口とは反対側を開放した形状に形成されており、前記排ガス集合ガイド部は、前記尿素水噴射口よりも上流側で前記周壁に外周が固定されて前記下流側隔壁に空隙を挟んで一側面が対面し且つ前記ミキサーより上流側の前記排ガス通路に他側面が臨む上流側隔壁と、前記上流側隔壁の一部を貫通するよう該上流側隔壁に設け設けられる流入孔とを備え、前記流入孔は、前記尿素水噴射口が設けられる部分の前記周壁と前記ガイド壁との間の空間が排ガスの集合部となるよう、該空間に向けて開口していて、その流入孔の中心軸線が、前記尿素水噴射口の中心軸線と該空間内で略直交することを第１の特徴とする。
【０００７】
また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記下流側隔壁には、前記ガイド壁の開放端に臨む位置に在って前記尿素水および前記排ガスの混合気を前記下流側隔壁中央の前記導出孔に向けて導くガイド部が設けられ、前記ガイド部は、前記下流側隔壁の外周部から前記ＮＯx 浄化触媒コンバータの上流端中央部に向けて傾斜して延びるように形成されることを第２の特徴とする。
【０００８】
さらに本発明は、第１または第２の特徴の構成に加えて、前記流入孔が、前記ガイド壁の一部外面に沿って扇形に形成されることを第３の特徴とする。
【０００９】
なお実施の形態の二次触媒コンバータ１３が本発明のＮＯx 浄化触媒コンバータに対応する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、ミキサーに流入した排ガスは、排ガス集合ガイド部の働きにより、尿素水噴射口が設けられる部分の周壁およびガイド壁間の空間に集合し、この排ガスの集合部（当該空間）に向けて尿素水噴射口から最小の範囲で尿素水が噴霧されることで排ガスおよび尿素水が速やかに効率的に混合される。しかも尿素水と混合した排ガスがガイド壁の周囲を通って導出孔側に回る過程で尿素水がアンモニアに変化することになり、尿素水からアンモニアに変化する時間を稼ぐことができ、そのアンモニアが導出孔を経てＮＯx 浄化触媒コンバータの上流端中央部に流れることになり、排ガス量の変動にかかわらず尿素水および排ガスをミキサーで効果的に混合することができ、アンモニアおよび排ガスをＮＯx 浄化触媒コンバータに効率よく導くことができる。
【００１１】
また本発明の第２の特徴によれば、尿素水と混合しつつガイド壁の周囲を通って導出孔側に回る排ガスをガイド部で下流側隔壁中央の導出孔に導くようにして、アンモニアを含む排ガスをＮＯx 浄化触媒コンバータの上流端中央部に円滑に流すことができる。
【００１２】
さらに本発明の第３の特徴によれば、流入孔が、ガイド壁の一部外面に沿って扇形に形成されるので、ガイド壁の一部外面に沿って流入孔の開口面積を大きくし、流通抵抗の低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】デイーゼルエンジンの排気系を示す図である。
【図２】排ガス浄化装置の要部縦断平面図である。
【図３】ミキサーの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図１〜図３を参照しながら説明すると、先ず図１において、デイーゼルエンジンＥの排気系１１は、排ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化除去する一次触媒コンバータ１２と、その一次触媒コンバータ１２よりも下流側に配置される二次触媒コンバータ１３と、ミキサー１４とを備え、ミキサー１４は、排気系１１が有する排ガス通路１５を流通する排ガスの流通方向１６に沿って二次触媒コンバータ１３よりも上流側に配設されるようにして一次および二次触媒コンバータ１２，１３間に介設され、前記ミキサー１４には、尿素水を供給する尿素水供給装置１７が接続される。
【００１５】
図２を併せて参照して、前記二次触媒コンバータ１３は、ＮＯx 浄化触媒コンバータであり、触媒を担持したハニカム構造のセラミックス１８が、円筒状のケーシング１９にマット２０を介して支持されて成り、通過する排ガス中のＮＯX を還元除去する働きをする。
【００１６】
前記ミキサー１４は、前記排ガス通路１５内で前記尿素水供給装置１７から供給される尿素水を排ガスと混合して前記二次触媒コンバータ１３側に導くものであり、前記一次触媒コンバータ１２から導出された排ガスは、上流端が前記一次触媒コンバータ１２に接続される第１の排気管２１と、第１の排気管２１および前記ミキサー１４間を結ぶ第２の排気管２２とを介して前記ミキサー１４に導かれ、第１および第２の排気管２１，２２は前記排ガス通路１５の一部をそれぞれ形成する。第２の排気管２２は、前記ミキサー１４側に向かうにつれて大径となるテーパ部２２ａと、そのテーパ部２２ａの小径端に同軸に連なって第１の排気管２１の下流端部に嵌合、接続される上流側接続管部２２ｂと、前記テーパ部２２ａの大径端に同軸に連なる下流側接続管部２２ｃとを一体に有するように形成される。
【００１７】
図３を併せて参照して、前記ミキサー１４は、前記二次触媒コンバータ１３が有する筒状のケーシング１９に連なるようケーシング１９に接続されるとともに前記尿素水供給装置１７に連なる尿素水噴射口２３が周方向１箇所に設けられる筒状の周壁２４と、前記二次触媒コンバータ１３の上流側中央部に向けて開口する導出孔２５を有して前記尿素水噴射口２３よりも下流側で前記周壁２４に外周が固定される下流側隔壁２９ａと、前記尿素水噴射口２３とは反対側を開放した形状に形成されつつ前記導出孔２５の周方向に沿う一部を囲むようにして前記下流側隔壁２９ａに立設されるガイド壁２６と、ミキサー１４内に導入される前記排ガスを前記尿素水噴射口２３が設けられる部分の前記周壁２４および前記ガイド壁２６間に集合させる排ガス集合ガイド部２７とを備える。
【００１８】
前記ミキサー１４は、第１の皿状体２８と、前記ガイド壁２６が溶接される第２の皿状体２９と、円筒体３０とが相互に嵌合して結合されて成る。第１の皿状体２８は、前記下流側隔壁２９ａに空隙を挟んで一側面（図２で見て下側面）が対面し且つミキサー１４より上流側の排ガス通路１５に他側面（図２で見て上側面）が臨む円板状の上流側隔壁２８ａの外周に第１の円筒部２８ｂが一体に連設されて成り、第１の円筒部２８ｂの開放端部は第２の排気管２２の下流側接続管部２２ｃに嵌合、溶接される。第２の皿状体２９は、上流側隔壁２８ａに前記二次触媒コンバータ１３側から対向する円板状の下流側隔壁２９ａの外周に第２の円筒部２９ｂが一体に連設されて成り、第２の円筒部２９ｂの開放端部には、第１の円筒部２８ａの一部が嵌合、溶接される。また円筒体３０は、第２の円筒部２９ｂをその全長にわたって嵌合させて円筒状に形成されるものであり、その一端部は第２の円筒部２９ｂとともに第１の円筒部２８ｂの外周に溶接される。また前記ケーシング１９の上流端部は前記円筒体３０の他端部内に嵌合され、前記円筒体３０の他端部が前記ケーシング１９の外周に溶接される。
【００１９】
前記ミキサー１４の前記周壁２４は、第１の円筒部２８ｂ、第２の円筒部２９ｂおよび前記円筒体３０で構成されるものであり、前記尿素水供給装置１７に一端部が接続される尿素水供給管３１の他端部が、前記下流側隔壁２９ａおよび前記上流側隔壁２８ａ間で前記周壁２４の一部である前記円筒体３０および第２の円筒部２９ｂを貫通するようにして前記円筒体３０の外周の周方向１箇所に溶接され、前記尿素水供給管３１の前記他端部開口が前記尿素水噴射口２３となる。すなわち下流側隔壁２９ａは、前記尿素水噴射口２３よりも下流側で前記周壁２４に外周が固定され、前記上流側隔壁２８ａは、前記尿素水噴射口２３よりも上流側で前記周壁２４に外周が固定される。
【００２０】
前記下流側隔壁２９ａの中央部には、前記二次触媒コンバータ１３の上流側中央部に向けて開口する導出孔２５が設けられる。前記ガイド壁２６は、この実施の形態では、前記尿素水噴射口２３とは反対側を開放したＵ字状に形成されており、そのガイド壁２６の下流側隔壁２９ａ側の端部に一体に形成される鍔部２６ａが下流側隔壁２９ａに溶接されることで下流側隔壁２９ａに立設される前記ガイド壁２６が、前記導出孔２５の周方向に沿う一部を囲むように配置される。
【００２１】
前記排ガス集合ガイド部２７は、前記上流側隔壁２８ａに、前記尿素水噴射口２３が設けられる部分の前記周壁２４および前記ガイド壁２６間の空間Ｓに向けて開口する流入孔３２が設けられて成るものであり、前記流入孔３２は、前記ガイド壁２６の一部外面に沿って扇形に形成される。しかも流入孔３２の中心軸線は、図２及び図３の記載からも明らかなように、尿素水噴射口２３の中心軸線と上記空間Ｓ内で略直交する。
【００２２】
またガイド壁２６の開放端側で下流側隔壁２９ａには、前記尿素水および前記排ガスの混合気を下流側隔壁２９ａ中央の導出孔２５に向けて導くガイド部３３が設けられる。即ち、このガイド部３３は、ガイド壁２６の開放端に臨む位置に在って、下流側隔壁２９ａの外周部から前記二次触媒コンバータ１３の上流端中央部に向けて傾斜して延びるように形成される。
【００２３】
次にこの実施の形態の作用について説明すると、ミキサー１４が、二次触媒コンバータ１３が有する筒状のケーシング１９に連なるようケーシング１９に接続されるとともに尿素水供給装置１７に連なる尿素水噴射口２３が周方向１箇所に設けられる筒状の周壁２４と、前記二次触媒コンバータ１３の上流側中央部に向けて開口する導出孔２５を有して前記尿素水噴射口２３よりも下流側で前記周壁２４に外周が固定される下流側隔壁２９ａと、前記尿素水噴射口２３とは反対側を開放した形状に形成されつつ前記導出孔２５の周方向に沿う一部を囲むようにして下流側隔壁２９ａに立設されるガイド壁２６と、ミキサー１４内に導入される排ガスを前記尿素水噴射口２３が設けられる部分の前記周壁２４および前記ガイド壁２６間の空間Ｓに集合させる排ガス集合ガイド部２７とを備えており、特に排ガス集合ガイド部２７は、尿素水噴射口２３よりも上流側で周壁２４に外周が固定されて下流側隔壁２９ａに空隙を挟んで一側面が対面し且つミキサー１４より上流側の排ガス通路１５に他側面が臨む上流側隔壁２８ａと、上流側隔壁２８ａの一部を貫通するよう上流側隔壁２８ａに設けられる流入孔３２とを備える。しかも流入孔３２の中心軸線は、前述のように、尿素水噴射口２３の中心軸線と上記空間Ｓ内で略直交する。
【００２４】
かくして、ミキサー１４に流入した排ガスは、排ガス集合ガイド部２７の働きにより、尿素水噴射口２３が設けられる部分の周壁２４およびガイド壁２６間の空間Ｓに流入孔３２より流入、集合し、この排ガスの集合部（即ち空間Ｓ）に向けて尿素水噴射口２３から最小の範囲で尿素水が噴霧されることで排ガスおよび尿素水が速やかに効率的に混合される。しかも尿素水と混合した排ガスがガイド壁２６の周囲を通って導出孔２５側に回る過程で尿素水がアンモニアに変化することになり、尿素水からアンモニアに変化する時間を稼ぐことができ、そのアンモニアが導出孔２５を経て前記二次触媒コンバータ１３の上流端中央部に流れることになり、排ガス量の変動にかかわらず尿素水および排ガスをミキサー１４で効果的に混合することができ、アンモニアおよび排ガスを前記二次触媒コンバータ１３に効率よく導くことができる。
【００２５】
また前記ガイド壁２６の開放端側で下流側隔壁２９ａに、前記尿素水および前記排ガスの混合気を下流側隔壁２９ａ中央の導出孔２５に向けて導くガイド部３３が設けられるので、尿素水と混合しつつガイド壁２６の周囲を通って導出孔２５側に回る排ガスをガイド部３３で導出孔２５に導くようにして、アンモニアを含む排ガスを二次触媒コンバータ１３の上流端中央部に円滑に流すことができる。
【００２６】
さらに前記排ガス集合ガイド部２７が、前記尿素水噴射口２３よりも上流側で前記周壁２４に外周が固定される上流側隔壁２８ａに、前記尿素水噴射口２３が設けられる部分の前記周壁２４および前記ガイド壁２６間の空間Ｓに向けて開口する流入孔３２が設けられて成り、前記流入孔３２が、前記ガイド壁２６の一部外面に沿って扇形に形成されるので、ガイド壁２６の一部外面に沿って流入孔３２の開口面積を大きくし、流通抵抗の低減に寄与することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２８】
たとえば上述の実施の形態では、ガイド壁２６が尿素水噴射口２３とは反対側を開放したＵ字状に形成されたが、Ｖ字状やコ字状であってもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１３・・・ＮＯx 浄化触媒コンバータである二次触媒コンバータ
１４・・・ミキサー
１５・・・排ガス通路
１７・・・尿素水供給装置
１９・・・ケーシング
２３・・・尿素水噴射口
２４・・・周壁
２５・・・導出孔
２６・・・ガイド壁
２７・・・排ガス集合ガイド部
２８ａ・・上流側隔壁
２９ａ・・下流側隔壁
３２・・・流入孔
３３・・・ガイド部
Ｓ・・・・空間
【図１】
0006456859.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006456859.tif 000004