(57)【要約】排気ミキサ装置、排出ガス浄化モジュール、及び排気ミキサ装置の製造方法が提供される。排気ミキサ装置は、排気導管、第１の排気ミキサ及び第２の排気ミキサを備える。排気導管は、細長方向に延在するように構成され、排気流体を輸送するための入口及び出口を含む。該第１の排気ミキサは、それぞれが該細長方向に伸長する長さを有する複数の細長混合ブレードを備える。細長混合ブレードは、それらの長さの少なくとも一部に沿って互いに連結され、且つ細長方向の周りに配置され、各細長混合ブレードは、細長方向に延在する外周縁を備える。細長混合ブレードは、各細長混合ブレードの外周縁が細長方向を中心に回転するように、それらの長さに沿って捩じられている。排気導管は、排気導管の上流位置に第１の排気ミキサを位置決めするように構成される。第２の排気ミキサは、使用時に排気流体に渦を付与するように構成されている。第２の排気ミキサは、排気導管内の下流に配置され、且つ細長方向に第１の排気ミキサから離間されている。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ミキサ装置において、
排気流体を輸送するための入口及び出口を含む、細長方向に延在するように構成された排気導管と、
第１の排気ミキサであって、
それぞれが前記細長方向に伸長する長さを有する複数の細長混合ブレードであって、前記細長混合ブレードが、それらの長さの少なくとも一部に沿って互いに連結され、且つ前記細長方向の周りに配置され、各細長混合ブレードが前記細長方向の周りに延在する外周縁を備える、複数の細長混合ブレードを備え、
前記細長混合ブレードが、各細長混合ブレードの前記外周縁が前記細長方向を中心に回転するようにそれらの長さに沿って捩じられ、そして
前記排気導管が、前記排気導管の上流位置に前記第１の排気ミキサを位置決めするように構成される、第１の排気ミキサと、
使用時に排気流体に渦を付与するように構成された第２の排気ミキサであって、前記排気導管内の下流に配置され、前記細長方向に前記第１の排気ミキサから離間された第２の排気ミキサと、を備える
排気ミキサ装置。
【請求項２】
前記第１の排気ミキサ及び前記排気導管が、排気導管を基準にして前記混合ブレードを固定的に位置決めするように構成された複数の協働的な位置決めタブ及び複数の協働的な位置決めスロットをさらに備える、請求項１に記載の排気ミキサ装置。
【請求項３】
前記排気導管が、前記複数の協働的な位置決めスロットを備え、前記第１の排気ミキサの各細長混合ブレードが、前記複数の協働的な位置決めタブのうちの少なくとも１つを備える、請求項２に記載の排気ミキサ装置。
【請求項４】
前記排気導管が、共に連結されたときに前記複数の協働的な位置決めスロットを画定するように構成された第１及び第２の導管部を備える、請求項３に記載の排気ミキサ装置。
【請求項５】
前記複数の位置決めスロットが、前記細長方向に対して少なくとも２０度、及び／又は４０度以下の角度を付けられる、請求項３又は４に記載の排気ミキサ装置。
【請求項６】
前記第１の排気ミキサの前記複数の細長混合ブレードが、互いにインターロックするように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項７】
前記第１の排気ミキサの前記複数の混合ブレードのそれぞれが、
前縁と、
後縁と、
前記混合ブレードの前記外周縁を画定する前記前縁と前記後縁の間に延在する板状の本体と、を備える
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項８】
各細長混合ブレードの前記外周縁が、前記細長混合ブレードの前記長さに沿って少なくとも１０度回転する、及び／又は
各細長混合ブレードの前記外周縁が、前記細長混合ブレードの長さに沿って４０度以下回転する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項９】
前記第１の排気ミキサが、少なくとも２枚の混合ブレード、又はより好ましくは少なくとも３枚の混合ブレードを備え、且つ／又は
第１の排気ミキサが、８枚以下の混合ブレードを備える、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１０】
前記第１の排気ミキサの各混合ブレードの長さが少なくとも３０ｍｍであり、且つ／又は各混合ブレードの長さが１５０ｍｍ以下である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１１】
前記第１の排気ミキサの前記複数の細長混合ブレードが、前記複数の細長混合ブレードの重心が前記排気導管の中央領域と整列するように前記細長方向の周りに配置される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１２】
前記第２の排気ミキサが、
前記排気導管の内表面の周りに延在するように構成された環状支持体と、
複数の渦ブレードであって、各渦ブレードが、前記環状支持体から延在するように構成され、且つ使用時に排気流体に渦を付与するように構成されている、複数の渦ブレードと、を備える、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１３】
各渦ブレードが、
前記環状支持体から延在するように構成された上流エッジと、
前記環状支持体から延在するように構成された下流エッジと、
前記上流エッジと前記下流エッジとの間に延在するように構成された板状の本体と、を備える、
請求項１２に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１４】
前記第２の排気ミキサの各渦ブレードの上流エッジが、前記環状支持体から半径方向に前記排気導管の中央領域に向かって延在するように配置されている、請求項１３に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１５】
前記第２の排気ミキサの各渦ブレードの前記板状本体が延在するように構成されている方向が、前記細長方向を基準にして傾斜している、請求項１２又は１３に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１６】
各渦ブレードの前記板状本体が延在する方向の傾斜角が、少なくとも５度、及び／又は３０度以下である、請求項１５に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１７】
前記第２の排気ミキサが、前記第１の排気ミキサから少なくとも１０ｍｍ離間していて、且つ／又は
前記第２の排気ミキサが、前記第１の排気ミキサから３５０ｍｍ以下離間している、
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１８】
前記第２の排気ミキサが、少なくとも４枚の渦ブレードを備える、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置。
【請求項１９】
排出ガス浄化モジュールであって、
請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の排気ミキサ装置と、
前記排気ミキサ装置の前記排気導管の前記入口に添加剤液体を注入するように構成されたインジェクタモジュールと、を備える
排出ガス浄化モジュール。
【請求項２０】
前記排気導管の前記入口が、排気流体を前記排気ミキサ装置に供給するためのエンドカップリングと流体連通している、請求項１９に記載の排出ガス浄化モジュール。
【請求項２１】
前記インジェクタモジュールが、前記エンドカップリング内に、又は前記排気導管に沿った一地点に取り付けられている、請求項２０に記載の排出ガス浄化モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の運転中に放出される排気ガスを処理するための装置に関する。特に、本開示は、排気ミキサ及び排気ミキサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、たとえばガソリン、ディーゼル又はバイオ燃料を燃焼する内燃機関は、さまざまな物質を出力する。状況によっては、１つ又は複数の出力物質を処理することが望ましい場合がある。この処理は、現在及び将来の排出規制に適合するのに役立つ可能性がある。最も一般的には、これらの物質には、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、一酸化窒素（ＮＯｘ）、及び煤の成分である炭素（Ｃ）などの粒子状物質が含まれる。これらの物質のいくつかの排出は、エンジンの動作条件を注意深く制御することによって軽減することができるが、排気流体内に同伴されたこれらの物質の少なくともいくつかを処理するために、通常、エンジンの下流に排出ガス浄化モジュールなどの装置を設ける必要がある。
【０００３】
排気流体中の物質を低減及び／又は除去するための様々な装置が知られている。例えば、炭化水素（ＨＣ）及び／又は一酸化炭素（ＣＯ）を低減又は除去するために、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）などの酸化装置を設けることが知られている。酸化装置は一般に、これらの物質を二酸化炭素と水に変換するための触媒を含んでいる。さらなる例として、排出ガス浄化モジュールは、微粒子フィルタ、例えば、排気ガス中に存在する粒状物質が大気に出力されるのを制限するためのディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）を含むことができる。
【０００４】
排出ガス浄化モジュールを使用することで、エンジン排出ガスを浄化できる。つまり、そうしなければ大気中に放出されてしまう有害物質の一部が、代わりに二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２）、及び水（Ｈ２Ｏ）に変換される。
【０００５】
加えて、排気流体に同伴されたアンモニア（ＮＨ３）などの化学物質との触媒反応により、二原子窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に変換することにより、ディーゼル燃焼排出ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）を低減又は除去することが知られている。一般に、アンモニアは排気流体中に存在しないため、典型的には、十分に高い温度でアンモニアに分解する添加剤液体、たとえば尿素溶液を排気ガスに注入することによって、触媒の上流に導入しなければならない。選択的触媒還元（ＳＣＲ）モジュールは、注入された化学物質との反応のための触媒を提供するために、注入点の下流に設けることができる。
【０００６】
これらの方法により、排気流体を処理することができる。つまり、そうしなければ大気中に放出されるであろう物質の一部が、代わりに二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２）、及び水（Ｈ２Ｏ）に変換されることを意味する。
【０００７】
したがって、排出ガス浄化モジュールを含むことができる排気系は、尿素溶液などの液体を排気流体流に注入するためのインジェクタモジュールを備え得る。注入された尿素溶液を排気流体流と混合させるのを助けるために排気ミキサを含むことも知られている。
【０００８】
このような経緯にかんがみ、改良された排気ミキサ、改良された排気ミキサ装置、排気ミキサを備える改良された排出ガス浄化モジュールが提供される。排気ミキサの改良された製造方法も提供される。
【発明の概要】
【０００９】
本開示の第１の態様によれば、排気ミキサ装置が提供される。該排気ミキサ装置は、細長方向に延在するように構成された排気導管を備える。該排気導管は、排気流体を搬送するための入口及び出口を備える。排気ミキサ装置はまた、第１の排気ミキサ及び第２の排気ミキサを備える。該第１の排気ミキサは、それぞれが該細長方向に伸長する長さを有する複数の細長混合ブレードを備える。該細長混合ブレードは、それらの長さの少なくとも一部に沿って互いに連結され、細長方向の周りに配置されている。各細長混合ブレードは、細長方向に延在する外周縁を備えている。細長混合ブレードは、各細長混合ブレードの外周縁が細長方向を中心に回転するように、それらの長さに沿って捩じられている。排気導管は、排気導管の上流位置に第１の排気ミキサを位置決めするように構成される。第２の排気ミキサは、使用時に排気流体に渦を付与するように構成されている。第２の排気ミキサは、排気導管内の下流に配置され、且つ細長方向に第１の排気ミキサから離間されている。
【００１０】
第１の態様による第１の排気ミキサは、使用中の第１の排気ミキサ及び／又は排気導管での尿素などの添加剤の堆積物の形成を低減及び／又は阻止する。尿素などの添加剤は、排気流体を処理するために排気ミキサを通って流れる排気流体に添加され得る。第１の態様による第１の排気ミキサは、少なくとも２つのメカニズムによって、添加剤の堆積物の形成を低減及び／又は阻止する。
【００１１】
第一に、第１の態様による第１の排気ミキサの細長混合ブレードは、それらの長さに沿って捩じれを付与する。そこで、排気流体流の方向に対して比較的急激に角度が付けられた１つ又は複数の混合ブレードを提供するのではなく、排気ミキサ装置を通過する排気流体に渦を徐々に付与することができる。したがって、第１の排気ミキサによってもたらされるスプレーインパクション（噴霧衝撃）が低減され得、それにより、細長混合ブレード上に形成する可能性のある添加剤液体の量を低減することができる。一般に、排気ミキサの混合ブレード上に比較的多量の添加剤液体が形成されると、堆積物の核生成が促進される可能性がある。
【００１２】
第二に、第１の排気ミキサの細長混合ブレードには、スプレーインパクションポイント（噴霧衝撃点）から離れて液膜輸送（ｌｉｑｕｉｄ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）を促進するために細長状の表面が提供され得る。そこで、第１の態様による第１の排気ミキサは、排気流体がミキサを通って流れるときにブレード上に形成される液体の蒸発を増加させることができる。
【００１３】
第１の排気ミキサによってもたらされる利点に加えて、第１の態様による排気ミキサはまた、第２の排気ミキサを備える。該第２の排気ミキサは、排気ミキサ装置を通って流れる排気流体に追加の渦を誘発するために、排気ミキサの下流に設けられる。排気流体が排気ミキサ装置を通って流れるにつれて、排気流体内の添加剤の混合が増加する可能性があるため、第１の排気ミキサから下流に離間している第２の排気ミキサは、第１の排気ミキサと比較してより少ない非混合（純粋）添加剤（例えば、液体状態尿素）にさらされる可能性がある。そういうわけで、第２の排気ミキサは、添加剤の堆積物の形成の影響を受けにくい可能性がある。したがって、第２の排気ミキサには、第１の排気ミキサと比較してより強いスプレーインパクション（噴霧衝撃）をもたらし得る多くの渦ブレードを備え得る。そこで、２つのミキサの組み合わせは、排気ミキサ装置上の添加剤の堆積物の蓄積を低減及び／又は阻止しながら、添加剤と排気流体との混合を支援するために提供される。例えば、尿素が排気添加剤として使用される場合、２つのミキサの組み合わせは、尿素を液体状態から気体状態に変換するのを支援することができる。
【００１４】
本開示の第２の態様によれば、排出ガス浄化モジュールが提供される。該排出ガス浄化モジュールは、第１の態様による排気ミキサ装置と、添加剤液体を該排気ミキサ装置の入口に注入するように構成されたインジェクタモジュールとを備えている。
【００１５】
本開示の第３の態様によれば、排気ミキサが提供される。該排気ミキサは、それぞれが細長方向に伸長する長さを有する複数の細長混合ブレードを備えている。該細長混合ブレードは、それらの長さの少なくとも一部に沿って共に連結され、細長方向の周りに配置されることができ、各細長混合ブレードは、細長方向に延在する外周縁を含むことができる。細長混合ブレードは、各細長混合ブレードの外周縁が細長方向を中心に回転するように、それらの長さに沿って捩じれていてもよい。排気ミキサはまた、該複数の細長混合ブレードを配置するように構成された支持体を備えている。該支持体は、排出ガス浄化モジュール又は排気導管内に配置可能であるか、又はその一部を形成し得る。
【００１６】
本開示の第４の態様によれば、排気ミキサの製造方法が提供される。この方法は、それぞれが細長方向に伸長する長さを有する複数の細長混合ブレードを組み立てることを含み、該複数の細長混合ブレードは、細長方向に伸長する軸の周りに組み立てられる。この方法はまた、１つ又は複数の細長混合ブレードの外周縁の少なくとも一部を支持体に取り付けることを含み、細長混合ブレードを該支持体に取り付けると、その長さに沿って細長混合ブレードの該軸の周りに捩じれが生じる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
以下，本開示の実施形態について、あくまでも例示として、添付図面を参照しながら説明する。
【図１】本開示の一実施形態による排気ミキサ装置の一部の等角図を示す。
【図２】本開示の一実施形態による前記排気ミキサ装置の側面断面図を示す。
【図３】本開示の一実施形態による前記排気ミキサ装置の断面図を示す。
【図４】本開示の一実施形態による第１の排気ミキサの一部として第１の排気ミキサブレード組立体を組み立てるための第１のステップの線図を示す。
【図５】本開示の一実施形態による第１の排気ミキサの一部として第１の排気ミキサブレード組立体を組み立てるための第２のステップの線図を示す。
【図６】本開示の一実施形態による第１の排気ミキサの一部として第１の排気ミキサブレード組立体を組み立てるための第３のステップの線図を示す。
【図７】本開示の一実施形態による第１の排気ミキサの等角図を示す。
【図８】本開示の一実施形態による前記排気ミキサ装置の上流端面図を示す。
【図９】本開示の一実施形態による第２の排気ミキサブレード組立体の等角図を示す。
【図１０】本開示の一実施形態による前記第２の排気ミキサブレード組立体の上流端の平面図を示す。
【図１１】本開示の一実施形態による第２の排気ミキサを組み立てるためのステップの線図を示す。
【図１２】本開示の一実施形態による第１及び第２の排気ミキサを備える排気ミキサ装置の分解線図を示す。
【図１３】本開示の一実施形態による排気ミキサ装置の側面図を示す。
【図１４】本開示の一実施形態による溶接部を含む排気ミキサ装置の側面図を示す。
【図１５】本開示の一実施形態による排出ガス浄化モジュールのシステム図を示す。
【図１６】本開示の一実施形態による排気浄化モジュールの一部の分解線図を示す。
【図１７】本開示の一実施形態による排出ガス浄化モジュールの一部の等角図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示の一実施形態によれば、排気ミキサが提供される。いくつかの実施形態では、該排気ミキサは、排気ミキサブレード組立体と、支持体とを備え得る。例えば、図１は、第１の排気ミキサブレード組立体１１と第１の支持部１６を備える第１の排気ミキサ１０の等角図を示している。
【００１９】
さらに、図１の実施形態によれば、本開示の一実施形態による排気ミキサ装置１が提供される。図１の図面には、排気導管１４の一部分が示されていない。図１に示すように、該排気ミキサ装置１は、第１の排気ミキサ１０と第２の排気ミキサ１２とを備えている。該第１の排気ミキサ１０は、第１の排気ミキサブレード組立体１１と第１の支持部１６とを備えている。該第２の排気ミキサ１２は、第２の排気ミキサブレード組立体１３と第２の支持部１８とを備えている。該第１及び第２の支持部１６、１８は、排気ミキサ装置１の排気導管１４の少なくとも一部を形成する。
【００２０】
図２は、排気ミキサ装置１の側面断面図を示す。第１の排気ミキサブレード組立体１１及び第２の排気ミキサブレード組立体１３は、排気導管１４内に配置されてもよい。好ましくは、第１の排気ミキサブレード組立体１１は、第１の支持部１６内に設けられてよい、第２の排気ミキサブレード組立体１３は、第２の支持部１８内に設けられてよい。第１及び第２の支持部１６、１８は、第１及び第２の支持部１６、１８を共に接合するように構成されたそれぞれの接合部分２０、２１を含むことができる。したがって、第１及び第２の支持部１６、１８は、排気流体のための排気導管１４を提供することができる。そこで、使用中、排気流体は、第１及び第２の排気ミキサブレード組立体１１、１３と相互作用するように、排気導管１４に沿って移動することができる。
【００２１】
図３は、第１の排気ミキサ１０を貫通する点での排気ミキサ装置１の断面図を示す。図３の実施形態に示すように、第１の排気ミキサブレード組立体１１は、複数の細長フィン２３、２４、２５、２６、２７、２８を備えている。該複数の細長フィン２３、２４、２５、２６、２７、２８のそれぞれは、排気ミキサブレード組立体の中央領域から延在し、その周りに配置されている。複数の細長フィンは、該中央領域において相互連結することができる。各細長フィン２３、２４、２５、２６、２７、２８は、細長方向に延在する中央領域から離れた外周縁を含む。細長フィン２３、２４、２５、２６、２７、２８のそれぞれは、各細長フィン２３、２４、２５、２６、２７、２８の外周縁３６、３８、４０が細長方向の周りを回転するように、それらの長さに沿って捩じられている。
【００２２】
図３に示す実施形態では、複数の細長フィン２３、２４、２５、２６、２７、２８は、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４によって提供される。各細長混合ブレード３０、３２、３４は、中央領域から概して反対方向に離れて延在することによって２つの（対の）細長フィン２３、２４、２５、２６、２７、２８を提供する。細長混合ブレード３０、３２、３４は、各ブレードの実質的に中央領域の周りで相互連結され得る。細長混合ブレード３０、３２、３４は、互いに連結されるために互いにインターロックするインターロック部５０、５６、６４を含むことができる。そういうわけで、図３の実施形態では、一対の細長フィン２３、２６は、単一の材料片から構築され得る。他の実施形態では、該複数の細長フィン２３、２４、２５、２６、２７、２８の該それぞれは、別個の材料片から構築され、中央領域で連結され得る。
【００２３】
各細長混合ブレードは、細長方向に延在する外周縁３６、３８を備えている。図２に示される実施形態では、各細長混合ブレード３２は、細長混合ブレードの対向側辺に２つの外周縁３８、４０を有する。細長混合ブレードはまた、前縁４２、４４、後縁４６、４８、及び該前縁４２、４４と該後縁４６、４８との間に延在し、混合ブレードの外周縁３６、３８、４０を画定する板状の本体とを含む。そういうわけで、各細長混合ブレード３０、３２、３４の該板状の本体は、前縁４２、４４から後縁４６、４８まで細長方向に延在する。
【００２４】
細長混合ブレード３０、３２、３４のそれぞれは、概して長方形の形状を有し得る。細長混合ブレード３０、３２、３４のそれぞれの外周縁、前縁、及び／又は後縁は、混合ブレード全体にわたって排気流体流を改善するために湾曲部を含むことができる。好ましくは、各細長混合ブレード３０、３２、３４の形状は、細長混合ブレード３０、３２、３４の外周縁が排気導管１４の内壁まで略完全に伸長するように構成されている。
【００２５】
図２に示すように、例えば、細長混合ブレード３０、３２は、各細長混合ブレード３０、３２の外周縁３６、３８、４０が細長方向の周りに回転するように、それらの長さに沿って捩じられている。
【００２６】
各細長混合ブレード３０、３２、３４は、排気導管１４の方向に延在するように配置されている細長方向に伸長する第１の長さを有する。そういうわけで、細長方向は、概して細長混合ブレード３０、３２、３４の外周縁３６、３８、４０と同じ方向に伸長する。細長混合ブレード３０、３２、３４は、それらの長さの少なくとも一部に沿って共に連結されている。細長混合ブレードは、各細長混合ブレード３０、３２、３４の概して中央領域において、それらの長さの少なくとも一部に沿って共に連結され得る。いくつかの実施形態では、細長混合ブレード３０、３２、３４は、それらの長さの略全長に沿って共に連結され得る。細長混合ブレード３０、３２、３４は、細長方向の周りに配置されている。図３に示すように、細長混合ブレード３０、３２、３４は、細長方向に伸長する軸の周りに配置することができる。細長混合ブレード３０、３２、３４は、軸の周りに分散され得る。好ましくは、細長混合ブレード３０、３２、３４は、軸の周りにおおむね均等に分散している（すなわち、おおむね等しい角度分布で）。例えば、６枚の細長フィン（すなわち、３枚の細長混合ブレード）を備える第１の排気ミキサブレード組立体１については、細長フィンは、軸の周りに６０度ごとに分散され得る。さらに、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４は、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４の重心が細長方向と整列するように、細長方向の周り（軸の周り）に配置され得る。図３に示されるように、細長混合ブレード３０、３２、３４は、細長混合ブレード３０、３２、３４の重心が排気導管の実質的に中央領域と整列するように構成され得る。例えば、図１に示される実施形態では、排気導管１４は、実質的に真っ直ぐな円筒形の導管である。したがって、排気導管１４の中央領域は、排気導管１４の中心軸と整列され得る。他の実施形態では、排気導管１４は、湾曲部を含むか、又は変化する断面を有し得、その場合、排気導管１４の中央領域は、排気導管１４の長さに沿って変化し得る。
【００２７】
一実施形態では、細長混合ブレード３０、３２、３４は、細長混合ブレード３０、３２、３４を共に連結するためのインターロック部５０、５６、６４を含むことができる。細長混合ブレード３０、３２、３４の各インターロック部５０、５６、６４は、インターロック領域５２、５８、６６及び１つ又は複数のスロット５４、６０、６２、６８を含むことができる。各細長混合ブレードの該スロット５４、６０、６２、６８は、他の混合ブレードのうちの１つのインターロック領域を受け入れるように構成されている。
【００２８】
例えば、図４乃至図６は、第１の排気ミキサ１０の一部として第１の排気ミキサブレード組立体１１を組み立てるための一連の線図を示す。該第１の排気ミキサブレード組立体１１は、第１の排気ミキサ１０を形成するために第１の支持部１６の中に挿入され得る３つの細長混合ブレード３０、３２、３４を備え得る。図４に示される該第１の細長混合ブレード３０は、第１のインターロック領域５２と第１のスロット５４とを備えている。該第１のインターロック領域５４は、この組立体には３つのインターロックブレードがあるので、第１の細長混合ブレード３０の長さの約３分の１だけ延在する。該第１のスロット５４は、それぞれが細長混合ブレード３０、３２、３４の全長の約３分の１だけ延在する他の２つのインターロック領域を受け入れるために、細長混合ブレード３０の長さの約３分の２だけ延在する。第１の細長混合ブレード３０の第１のインターロック領域５４は、第１の細長混合ブレードの一端（本実施形態では、上流端）に配置されている。
【００２９】
図５は、第２のインターロック部５６を含む第２の細長混合ブレード３２を示している。該第２のインターロック部５６は、第２のインターロック領域５８と、第２のスロット６０と、第３のスロット６２とを備えている。該第２のインターロック領域５７、該第２のスロット６０及び該第３のスロット６２のそれぞれは、第２の細長混合ブレード３２の長さの約３分の１だけ延在する。第２のスロット６０は、第１の細長混合ブレード３０の第１のインターロック領域５２とインターロックするように構成され得る。第３のスロット６２は第３の細長混合ブレード３４とインターロックするように構成されている。
【００３０】
図６は、第３のインターロック部６４を含む第３の細長混合ブレード３４を示している。該第３のインターロック部は、第３のインターロック領域６６と、第４のスロット６８とを備えている。該第４のスロット６８は、第１及び第２の細長混合ブレード３０、３２の他の２つのインターロック領域５４、５８とインターロックするために、細長混合ブレード３４の長さの約３分の２だけ延在する。
【００３１】
したがって、インターロックする細長混合ブレード３０、３２、３４を有する第１の排気ミキサ１０を設けることができる。上記の実施形態では、該第１の排気ミキサ１０は、３つのインターロックする細長混合ブレードを備えている。当業者は、他の実施形態では、他の枚数のインターロックする細長混合ブレードが提供され得ることを理解するであろう。例えば、少なくとも２、３、４、５、又は６枚のインターロックする細長混合ブレードを設けることができ、各細長混合ブレードがインターロック部を含む。好ましくは、８枚以下の細長混合ブレードが提供される。当業者は、所望の枚数のインターロックする細長混合ブレードを収容するようにインターロック部の形状が上記の例から変更されることができることを理解するであろう。
【００３２】
図４乃至図６の実施形態に示されるように、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４は、第１の支持部１６内で組み立てられ得る。図４乃至図６の実施形態において、該第１の支持部１６は、排気導管１４の少なくとも一部を形成し得る。そういうわけで、第１の支持部１６は、実質的に管状、又は好ましくは円筒管であってもよい。
【００３３】
図４に示されるように、第１の支持部１６は、複数の位置決めスロット７０、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅを備え得る。該複数の位置決めスロット７０は、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４を位置決めするために、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４を受け入れるように構成され得る。
【００３４】
図４乃至図６に示すように、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４は、位置決めスロット７０、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ７０ｄ、７０ｅとそれぞれ協働するように配置された位置決めタブ（取り付けタブ）７２、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅを備える。そういうわけで、各位置決めスロット７０に１個ずつの位置決めタブ７２が提供され得る。第１の支持部１６を基準にして細長混合ブレードの外周縁を位置決めするために、該位置決めタブ７２が細長混合ブレード３０、３２、３４の外周縁から延在することができる。
【００３５】
位置決めスロット７０は、第１の支持部１６の一端に形成され得る。そういうわけで、位置決めスロット７０は、第１の支持部１６の一端に形成されたキャスタレーション（溝）として提供され得る。位置決めスロット７０は、それぞれ、細長方向に対して角度が付けられている、位置決めスロットエッジ７４、７４ａ、７４ｃ、７４ｄを画定し得る。好ましくは、位置決めスロットの位置決めスロットエッジは、細長方向に対して少なくとも２０度、及び／又は４０度以下の角度が付けられている。いくつかの実施形態では、位置決めスロットエッジの角度を用いて、細長混合ブレード３０、３２、３４に所望の捩じれを誘発することができる。
【００３６】
図７に示される実施形態では、位置決めスロット７０は、実質的に三角形の形状を有し得る。他の実施形態では、位置決めスロット７０は、異なる形状、例えば、長方形を有し得る。他の実施形態では、第１の支持部１６の位置決めスロット７０は、第１の支持部１６の一端から離間された貫通穴として形成され得る。
【００３７】
そこで、組み立て時には、細長混合ブレード３０、３２、３４のインターロック部５０、５６、６４と角度の付いた位置決めスロットエッジ７４との組み合わせは、細長混合ブレード３０、３２、３４にそれらの長さに沿って捩じれを誘発し得る。該誘発された捩じれの例は、例えば、図３の実施形態で見ることができる。好ましくは、誘発された捩じれは、少なくとも１０度であってもよい。好ましくは、誘発された捩じれは、４０度以下、又はより好ましくは３５度以下であり得る。図３に示すように、各細長混合ブレード３０、３２、３４の外周縁は、各細長混合ブレードの長さに沿って（すなわち、前縁から後縁まで）軸の周りを約３０度回転するのを見ることができる。
【００３８】
図８は、本開示の一実施形態による、第１の排気ミキサ１０、第１の支持部１６、及び第２の支持部１８を備える、組み立てられた排気ミキサ装置１の線図を示す。図８は、排気ミキサ装置１の上流端を示している。
【００３９】
図８の実施形態に示されるように、第１の支持部１６との組み合わせで第１の排気ミキサ１０を（協働して）位置決めするために第２の支持部１８を設けてもよい。第２の支持部１８はまた、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４を位置決めするために複数の位置決めスロット８０、８０ａ、８０ｂを備え得る。第２の支持部１８の複数の位置決めスロット８０は、第１の支持部１６の複数の位置決めスロット７０と協働するように構成されてもよい。図８に示すように、第２支持部１８の複数の位置決めスロット８０は、第２の支持部１８の一端に形成されてもよい。そういうわけで、第２の支持部１８の複数の位置決めスロット８０はまた、第２の支持部１８に形成されたキャステレーション（溝）として設けてもよい。
【００４０】
第２の支持部１８の複数の位置決めスロット８０のそれぞれは、細長混合ブレード３０、３２、３４の複数の位置決めタブ７２、７２ａ、７２ｂの位置決めタブ７２を位置決めするように構成された位置決めエッジ８２、８２ａ、８２ｂを備え得る。第２の支持部１８の位置決めスロット８０は、位置決めエッジ８２を、第１の支持部１６のスロット７０の位置決めエッジ７４に対して位置決めタブ７２の対向側に設けるように構成されている。図８の実施形態に示されるように、第２の支持部１８の該位置決めスロット８２はまた、第１の支持部１６のエッジ７４の角度に対応するように、細長方向に対して角度を付けてもよい。したがって、第１及び第２の支持部１６、１８は、排気導管１４内に第１の排気ミキサブレード組立体１１を位置付けるために設けられてよい。この配置はまた、細長混合ブレード３０、３２、３４の外周縁３８、４０、４２に捩じれを付与するために使用されてもよい。
【００４１】
他の実施形態では、協働的な位置決めスロット及びタブを逆に設けてもよいことが理解されよう。そういうわけで、第１の支持部には、第１の支持／排気導管を基準にして第１の排気ミキサを位置決めするために、細長混合ブレード上に形成された位置決めスロットと協働的である位置決めタブを設けてもよい。
【００４２】
好ましくは、各細長混合ブレード３０、３２、３４は、少なくとも３０ｍｍ、又はより好ましくは少なくとも４０ｍｍの長さを有する。細長混合ブレードにそのような長さを提供することにより、細長混合ブレードに沿って集積及び移動する任意の排気添加剤液体は、それが蒸発するにはより多くの時間量がかかる。したがって、そのような混合ブレードの混合効率を高めることができる。好ましくは、各細長混合ブレード３０、３２、３４の長さは、２００ｍｍ以下、又はより好ましくは１５０ｍｍ以下である。細長混合ブレードにそのような長さを提供することにより、混合ブレードの総表面積を制限することができる。すなわち、より長い混合ブレードは、状況によっては、排気流体添加剤の凝縮をより起こしやすい可能性がある。例示的な一実施形態では、各細長混合ブレード３０、３２、３４は、約９０ｍｍの長さであってもよい。
【００４３】
第１の排気ミキサ１０の細長混合ブレード３０、３２、３４のそれぞれは、シート材料から形成されてもよい。好ましくは、該シート材料は金属薄板である。例えば、該金属薄板はステンレス鋼であってもよい。細長混合ブレード３０、３２、３４のそれぞれは、シート材料から切り取られた単一の部分として形成されてもよい。当技術分野で周知されているような、シート材料を切断するための任意の適切な方法を用いてもよい。
【００４４】
前述したように、排気ミキサ装置１はまた、第２の排気ミキサ１２を備え得る。いくつかの実施形態では、該第２の排気ミキサ１２は、使用時に排気流体に渦を付与するように構成された渦ミキサである。第２の排気ミキサ１２は、第１の排気ミキサ１２から下流で排気導管１４内に位置決めされてよい又は排気導管１４の一部を形成してもよい。第２の排気ミキサ１２は、第１の排気ミキサ１０から離間されてもよい。そういうわけで、混合装置が設けられていない第１及び第２の排気ミキサ１０、１２間に或る長さの排気導管１４があってもよい（すなわち、使用中、排気流体は、第１及び第２の排気ミキサ間に妨害されずに流れることができる）。
【００４５】
好ましくは、第２の排気ミキサ１２は、第１の排気ミキサ１０から少なくとも１０ｍｍ、より好ましくは少なくとも３０ｍｍ離間されている。そういうわけで、第２の排気ミキサブレード組立体１３は、第１の排気ミキサブレード組立体１１から少なくとも１０ｍｍ離間されてよい。したがって、排気流体が第１の排気ミキサ１０から第２の排気ミキサ１２に移動するのにかかる時間を増加されることができる。そのような時間の増加は、渦巻く排気流体が第２の排気ミキサ１２全体に亘ってより均一に発達することを可能にし得る。好ましくは、第２の排気ミキサ１２は、第１の排気ミキサ１０から３５０ｍｍ以下離間される。したがって、よりコンパクトな排気ミキサ装置１を設けることができる。
【００４６】
図９は、本開示の一実施形態による、第２の排気ミキサブレード組立体１３の等角図を示す。該第２の排気ミキサブレード組立体１３は、環状支持体９０と、複数の渦ブレード９２、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９２ｇとを備えている。該環状支持体９０は、排気導管１４の内面の周りに延在するように構成される。環状支持体９０には、該複数の渦ブレード９２のそれぞれのための支持部が設けられる。環状支持体９０は、排気導管１４に対して複数の渦ブレード９２を位置決めするために、その結果として排気導管１４の第２の支持部１８に連結される。
【００４７】
複数の渦ブレード９２は、環状支持体９０から延在する。図９に示すように、複数の渦ブレード９２は、環状支持体９０から環状支持体９０の中央領域に向かって延在することができる。排気導管１４の第２の支持部１８に配置される場合、当該中央領域は、排気導管１４の中央領域に対応し得る。好ましくは、少なくとも４枚の渦ブレード９２が設けられてよい。より好ましくは、少なくとも５、６、７、又は８枚の渦ブレードが設けられてよい。
【００４８】
各渦ブレード９２は、環状支持体９０から延在する上流エッジ９４と、環状支持体から延在する下流エッジ９６とを備え得る。各渦ブレード９２は、上流エッジ９４と下流エッジ９６との間に延在する板状の本体から形成され得る。
【００４９】
各渦ブレード９２は、細長方向に対して角度を付けてもよい。すなわち、上流エッジ９４と下流エッジ９６との間の各渦ブレード９２によって形成される平面は、排気導管１４の細長方向に対して角度を付けられてもよい（傾斜されてもよい）。そういうわけで、各渦ブレード９２の板状の本体が延在する方向は、細長方向を基準にして傾斜している。好ましくは、各渦ブレードの板状の本体が延在する方向の傾斜角は、少なくとも５度、及び／又は３０度以下である。したがって、第２の排気ミキサ１２によって付与される渦の量は、渦ブレード９２のそれぞれの傾斜角に応じて調整され得る。
【００５０】
図１０は、第２の排気ミキサブレード組立体１３の上流端の平面図を示す。図１０に示されるように、各渦ブレード９２の上流エッジ９４は、環状支持体９０から半径方向に環状支持体９０の中央領域に向かって延在するように配置される。組み立て時に、渦ブレード９２のそれぞれは、環状支持体９０から半径方向に排気導管１４の中央領域に向かって延在するように配置される。図１０に示されるように、渦ブレード９２は、環状支持体９０から中心までの半径方向距離の実質的な部分だけ延在してもよい。例えば、渦ブレード９２は、半径方向距離の少なくとも５０％、又はより好ましくは半径方向距離の少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、又は少なくとも８５％だけ延在してもよい。
【００５１】
渦ブレード９２のそれぞれは、概して四辺形の形状から形成されてもよい。渦ブレードの角部は、第２の排気ミキサ１２を通る排気流体流を改善するために丸みをつけてもよい（面取りしてもよい）。例えば、該概して四辺形の形状は、立方体、台形、又は平行四辺形、又は任意の他の多角形であってもよい。
【００５２】
複数の渦ブレード９２及び環状支持体９０は、シート材料から形成されてもよい。好ましくは、複数の渦ブレード９２及び環状支持体９０は、単一のシート材料から形成されてもよく、且つ折曲工程によって所望の形状に形成されてもよい。そういうわけで、環状支持体９０は、ストリップ９８、９９の対向端部を環状形状の形成を通じて近接させるように、その長さに沿って複数の折曲部分を含む帯状のシート材料から形成されてもよい。
【００５３】
渦ブレード９２は、ストリップから延在する突起として形成されてもよい。該突起は、第２の排気ミキサブレード組立体１３を形成するシート状材料にさらに折曲部分を導入することによって渦ブレード９２に形成されてもよい。図９に示すように、各渦ブレード９２のそれぞれは、細長方向に対して傾斜している軸の周りに折曲される。したがって、各渦ブレード９２の傾斜は、細長方向に対する各渦ブレード９２の折曲軸の向きに従って設けられる。
【００５４】
第２の排気ミキサブレード組立体１３は、細長方向に少なくとも２０ｍｍだけ延在することができる。そういうわけで、環状支持体９０の幅は、少なくとも２０ｍｍであってもよい。第２の排気ミキサブレード組立体はまた、１００ｍｍ以下だけ細長方向に延在することができる。そういうわけで、環状支持体９０の幅は、１００ｍｍ以下であってもよい。
【００５５】
第２の排気ミキサブレード組立体１３は、排気導管１４内に組み立てることができる。図１１の実施形態に示すように、第２の排気ミキサ１２は、第２の支持部１８内に組み立てることができる。第２の支持部１８は、実質的に管状であってもよい、好ましくは円筒管であってもよい。第２の支持部１８は、１つ又は複数の貫通穴１００、１００ａを含むことができる。第２の排気ミキサ１２は、第２の排気ミキサ内で組み立てられ、穴１００、１００ａと整列され得る。第２の排気ミキサ１２は、穴１００、１００ａを用いて第２の支持部１８に連結することができる。一実施形態では、溶接を用いて、第２の支持部１８を穴１００、１００ａにおいて第２の排気ミキサ１２に接合することができる。代替的に、ファスナーなどの他の取り付け手段を使用することもできる。
【００５６】
前述したように、第１の支持部１６を第２の支持部１８に連結して、それぞれの接合部分２０、２１において排気導管１４を形成することができる。図１２は、本開示の一実施形態による、第１の支持部１６及び第１の排気ミキサブレード組立体１１を備える第１の排気ミキサ１０、並びに第２の支持部１８及び第２の排気ミキサブレード組立体１３を含む第２の排気ミキサ１２の分解等角図を示す。
【００５７】
図１２に示すように、第１の支持部１６は、上流端１１０及び下流端１１２を含む。上流端１１０は、排気導管１４の入口を形成し得る。下流端１１２は、第１及び第２の支持部１６、１８を接合するための接合部分２１を含むことができる。第２の支持部１８は、上流端１１４及び下流端１１６を含む。第２の支持部１８の上流端１１４は、第１及び第２の支持部１６、１８を接合するための相補的な接合部分２１を含むことができる。第２の支持部１８の下流端１１６は、排気導管１４のための出口を形成し得る。
【００５８】
図１３は、組み立てられた排気ミキサ装置１の側面図を示す。図１３に示されるように、第２の支持部２１の接合部分２１は、第１の支持部１６の接合部分２０と重なるように構成され得る。そういうわけで、第２の支持部１８の内径は、第１の支持部１８の外径と押込ばめ（ｐｕｓｈ  ｆｉｔ）を形成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、第２の支持部１８の内径は、その長さに沿って一定であってもよい。図１３に示す実施形態では、第２支持部１８の主部の内径は、第１支持部１６の内径と実質的に同じである。これは、連続的な内径の排気導管１４を設けるために好ましい。連続的な内径は、排気流体流の均一性を改善し、混合効率を改善するために有利である可能性がある。そこで、第１の支持部１６の下流端１１２は、連続的な内径を有する導管１４を形成するために、第２の支持部１８の隆起（ｒｉｄｇｅ）１２０に当接し得る。
【００５９】
いくつかの実施形態では、排気導管１４の内径は、少なくとも５０ｍｍ且つ１５０ｍｍ以下であってもよい。もちろん、排気導管１４の内径は、排気流体の所望の流量及び圧力降下の考慮事項に応じて、上記の直径とは異なってもよいことが理解されよう。当業者は、排気導管が取り付けられる内燃機関のサイズに応じて、適切なサイズの排気導管１４を設けてもよいことを理解するであろう。
【００６０】
図１４は、第１及び第２の支持部１６、１８間の固定を含む排気ミキサ装置１の線図を示している。第１及び第２の支持部１６、１８は、溶接によって互いに連結され得る。図１４の実施形態に示すように、第２の接合部分２１のエッジに沿って溶接を施して、それを第１の支持部１６の接合部分２０に連結することができる。該溶接は、第１の排気ミキサ１２のタブ７２を第１及び／又は第２の支持部１６、１８に接合することもできる。好ましくは、図１４の実施形態に示すように、溶接は、接合部分２０、２１の周囲の少なくとも一部の周りを進行する連続溶接であってもよい。より好ましくは、溶接は、単一の連続溶接を形成するために接合部分２０、２１の全周囲の周りを進行する。該単一の連続溶接を用いて２つの接合部分２０、２１及びタブ７２を接合することにより、溶接は、排気導管１４の第１及び第２の支持部１６、１８を流体的に封止することができる。もちろん、当業者は、２つの導管間に流体封止を形成するための接合部分２０、２１の他の構成を使用し得ることを理解するであろう。
【００６１】
本開示の別の実施形態によれば、排気ミキサ装置１は、排出ガス浄化モジュール２００の一部として設けてもよい。本開示の一実施形態による排出ガス浄化モジュール２００のシステム図が、図１５に示されている。
【００６２】
排出ガス浄化モジュール２００は、排気ミキサ装置１及びインジェクタモジュール２５０を備え得る。該インジェクタモジュール２５０は、添加剤液体、例えば、尿素を含む液体を、排気ミキサ装置の入口１１０に注入するように構成され得る。該排出ガス浄化モジュール２００はまた、排気流体のための入口２０１、排気流体のための出口２０２、及び該入口２０１を該出口２０２に連結する排気流体のための導管を備え得る。排気流体のための該導管の一部は、エンドカップリング２１０によって設けてもよい。
【００６３】
排出ガス浄化モジュール２００はまた、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）モジュール２３０を含むことができる。該ＤＯＣモジュール２３０は、二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）を生成するために、流体流中に存在する炭化水素（［ＨＣ］）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化を引き起こすように構成され得る。ＤＯＣモジュール２３０は当技術分野では周知されており、したがって本明細書ではこれ以上説明しない。排出ガス浄化モジュール２００はまた、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）モジュール２４０を含むことができる。該ＤＰＦモジュール２４０は、排気流体から炭素微粒子（すなわち、煤）を濾過するように構成され得る。ＤＰＦモジュールは当技術分野では周知であるので、本明細書ではこれ以上説明しない。
【００６４】
排出ガス浄化モジュール２００はまた、選択的触媒還元（ＳＣＲ）モジュール２６０を備える。該ＳＣＲモジュール２６０は、インジェクタモジュール２５０の下流に位置決めされる。ＳＣＲモジュール２６０は、混合導管内で混合され且つディフューザーによって出力される２つの流体間の触媒反応を引き起こすことを意図した触媒表面を備え得る。ＳＣＲモジュール２６０は、ＳＣＲモジュール２６０の触媒の表面上を通過する排気流体中のＮＯｘ及びアンモニアを反応させて、ＮＯｘを二原子窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に変換させるように構成され得る。
【００６５】
図１５のシステム線図では、排出ガス浄化モジュール２００の構成要素が直線的配置で示されている。そういうわけで、排出ガス浄化モジュールを通る流体流路は、実質的に単一の（直線）方向である。いくつかの実施形態では、排出ガス浄化モジュール２００を通る流体流路が実質的に単一方向にならないように、排出ガス浄化モジュールは、様々な折曲及び偏向を含むように構成され得る。
【００６６】
排出ガス浄化モジュールの一実施形態では、排出ガス浄化モジュールを通る流体流路は、エンドカップリング２１０を用いて折曲部の周りに向けられてよい。例えば、エンドカップリング２１０は、図１５に示される排出ガス浄化モジュール２００のシステム線図においてＤＰＦモジュール２４０と排気ミキサ装置との間に設けられてもよい。
【００６７】
このようなエンドカップリングの例を図１６及び図１７に示す。図１６に示されるように、該エンドカップリング２１０は、排出ガス浄化モジュール内の排気流体のための導管の一部を提供する。エンドカップリング２１０は、排気流体用の入口２１２及び排気流体用の出口２１４を含む。排気カップリング２１０の該入口２１２は、排気流体を受け入れるように構成され、排気流体は、次いで、エンドカップリング２１０によって形成された導管によって、エンドカップリング２１０の出口２１４に導かれる。エンドカップリング２１０に沿った一地点において、インジェクタモジュール２５０は、添加剤液体がエンドカップリング２１０の導管内に注入され得るように配置され得る。図１６の実施形態では、該インジェクタモジュール２５０は、インジェクタ取付部２１６に取り付けられ得る。該インジェクタ取付部２１６に取り付けられたインジェクタモジュール２５０は、インジェクタノズル２１８を含むことができる。該インジェクタノズル２１８は、インジェクタノズル２１８を通して注入される添加剤液体のためのスプレーパターンをもたらす。図１６の実施形態に示されるように、インジェクタノズル２１８は、エンドカップリング２１０の出口２１４及び排気ミキサ装置１の入口１１０と概して整列している。エンドカップリング２１０はまた、シーリング部材２２０を備え得る。該シーリング部材２２０は、エンドカップリング２１０の出口２１４と排気ミキサ装置１との間にシールを提供するように構成され得る。
【００６８】
図１７は、本開示の一実施形態による排出ガス浄化モジュールの一部の等角図を示している。図１７に示されるように、エンドカップリング２１０は、第１の方向に移動する排気流体を入口２１２において受け入れるように構成される。エンドカップリング２１０の導管は、出口２１４での排気流体流の方向が該第１の方向と反対になるように、排気流体流を１８０度折曲されように形作られている。
【００６９】
次に、排気ミキサ装置１を備える排出ガス浄化モジュール２００の操作方法について説明する。
【００７０】
本開示の実施形態による排出ガス浄化モジュール２００は、内燃機関の排気系の一部を形成することができる。内燃機関によって生成された排気流体は、入口を介して排出ガス浄化モジュール１に供給され得る。該入口で受け入れる前に、流体の圧力は、背圧弁及び／又はターボチャージャーウェイストゲートによって制御され得る。
【００７１】
排気流体は、排出ガス浄化モジュール２００の入口からＤＯＣモジュール２３０に、及びＤＯＣモジュール２３０からＤＰＦモジュール２４０に流れることができる。排気流体は、ＤＰＦモジュール２４０からエンドカップリング２１０の入口２１２に通過することができる。排気流体は、エンドカップリング２１０上に位置決めされたインジェクタモジュール２５０を過ぎてエンドカップリング２１０の導管を通過することができる。インジェクタモジュール２５０は、ＤＥＦポンプユニットに関連付けられるか、又は取り付け可能にすることができる。ＤＥＦポンプユニットは、インジェクタによって注入される添加剤液体のためのリザーバを提供するためのタンクを備え得る。そのような添加剤液体は、尿素又はアンモニアを含むことができる。
【００７２】
ＤＥＦポンプユニットは、インジェクタによって該タンクから注入されるべき添加剤液体の量を制御するように構成されたコントローラをさらに備え得る。該コントローラは、入力として、例えば、ＳＣＲモジュール２６０内のセンサから導出され得る温度情報及びＮＯｘ情報の量を有し得る。
【００７３】
排気流体は、インジェクタモジュール２５０を通過することができる。排気流体は、注入された添加剤液体、例えば尿素を受け入れることができ、排気流体と添加剤液体（尿素）の得られる混合物は、次いで、エンドカップリング２１０の出口２１４から排気ミキサ装置１に流入する。
【００７４】
排気流体と添加剤液体の混合物は、最初に第１の排気ミキサ１０を通過することができる。排気流体と添加剤液体の混合物は、第１の支持部１８に沿って、次いで第１の排気ミキサブレード組立体１１を通って流れることができる。流体流は、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４によって分割された排気導管１４の各部間で分散され得る。細長混合ブレード３０、３２、３４に付与される捩じれは、流体に適度の量の渦を付与することができ、添加剤流体を排気流体と乱流的に混合させることができる。この乱流混合は、排気流体から添加剤液体への熱エネルギーの伝達を有利に促進する可能性があり、これは尿素のアンモニアへの分解を促進する可能性がある。細長混合ブレード３０、３２、３４は、一般に、排気流体及び添加材液体の流れの方向と整列しているので、流体流が第１の排気ミキサに与える衝撃が低減される。これにより、細長混合ブレード３０、３２、３４上での添加剤液体の凝縮量が減少する。第１の排気ミキサ１０の上流端で凝縮するいかなる添加剤液体も、流体流によって第１の排気ミキサ１０の長さに沿って搬送され得る。第１の排気ミキサの長さに沿った流体流からの熱は、添加剤液体（尿素）のアンモニアへの蒸発及び分解を促進し得る。
【００７５】
次に、流体は、第１の排気ミキサ１０の下流端から第２の排気ミキサ１２に流れることができる。第２の排気ミキサ１２が、第１の排気ミキサ１０から離間しているので、第２の排気ミキサにおける添加剤液体と排気流体との混合度は、排気ミキサ装置１の入口での混合を基準にして増加し得る。この増加した混合は、少なくとも部分的に、増加した混合時間、及び第１の排気ミキサ１０によって誘起される混合に起因し得る。添加流体はこの時点で排気流体と部分的に混合され得るので、流体にさらなる渦を付与して、排気導管の断面全体にわたってより均一な混合をもたらすために第２のミキサを設けてもよい。すなわち、第２の排気ミキサ１２を設けることにより、排気流体流の均一性を高めることができる。
【００７６】
次に、添加剤液体と混合された排気流体は、排気ミキサ装置１の出口１１６を通過することができる。排気流体は、出口１１６からＳＣＲモジュールに流れることができる。ＳＣＲモジュールは、排気流体と尿素／アンモニアの混合物がそこを通って流れることができる１つ又は複数の触媒を含むことができる。混合物が触媒の表面を通過すると、反応が起こり、アンモニアとＮＯｘを二原子窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）に変換する。
【００７７】
排出ガス浄化モジュール２００は、排気流体をさらに処理して、例えば規制基準に準拠するために、当技術分野では周知なような、他のモジュールを含むことができる。本開示は、排出ガス浄化モジュール２００の上記の配置に限定されず、モジュールの他の組み合わせ及び順序を用いて、本開示に従って排出ガス浄化モジュールを提供することができることが理解されよう。例えば、１つの代替排出ガス浄化モジュールでは、インジェクタモジュール２５０は、ＤＯＣモジュール２３０とＤＰＦモジュール２４０との間に配置され得る。排気ミキサ装置１は、インジェクタモジュール２５０の下流、例えば、インジェクタモジュール２５０とＤＰＦモジュール２４０との間に配置され得る。
【００７８】
ここで、排気ミキサの製造方法について説明する。特に、該排気ミキサの製造方法は、本開示の一実施形態による、第１の排気ミキサ１０を製造するために使用され得る。しかしながら、本方法は、そのような排気ミキサに限定されず、他のタイプの排気ミキサを製造するために使用することができる。
【００７９】
本開示の一実施形態によれば、排気ミキサの製造方法は、それぞれが細長方向に伸長する長さを有する複数の細長混合ブレードを組み立てること、及び１つ又は複数の該細長混合ブレードの外周縁の少なくとも一部を支持体に取り付けることを含むことができる。複数の細長混合ブレードは、細長方向に伸長する軸の周りに組み立てられ得る。該製造方法によれば、細長混合ブレードを該支持体に取り付けることにより、その長さに沿って細長混合ブレードの該軸の周りに捩じれが付与される。
【００８０】
次に、第１の排気ミキサ１０の製造方法は、図４乃至図６を参照して説明される。第１の排気ミキサ１０の構成要素は、以上に既に詳細に説明されていて、本実施形態に等しく適用される。
【００８１】
図４に示すように、第１の細長混合ブレード３０は、第１の支持部１８内に挿入され得る。該第１の細長混合ブレード３０の外周縁は、位置決めタブ７２、７２ｃによって提供され得る。該位置決めタブ７２、７２ｃは、位置決めスロット７０、７０ｃの位置決めエッジ７４、７４ｃと整列され得る。第１の細長混合ブレードを第１の支持体１８の位置決めスロット７０、７０ｃと整列させることにより、第１の細長混合ブレード３０の軸の周りに捩じれが付与され得る。好ましくは、第１の支持部１８は、第１の細長混合ブレード３０の長さに沿って少なくとも１０度、より好ましくは少なくとも２０度の捩じれを付与するように構成され得る。好ましくは、第１の支持部は、細長混合ブレードにその長さに沿って４０度以下の捩じれを付与するように構成され得る。
【００８２】
好ましくは、各細長混合ブレードは、平面材料から形成される。例えば、細長混合ブレードのそれぞれは、シート材料から形成され、排気ミキサ１０で組み立てられるときに細長混合ブレードの捩じれ構成を提供するように形づくられ得る。
【００８３】
図４に示すように、第１の細長混合ブレードは、第１の排気ミキサ１０の組み立てを助けるために、第１の細長混合ブレード３０の対向端部にインターロック領域５２を備え得る。
【００８４】
次に、図５に示すように、第２の細長混合ブレード３２が第１の支持部１８に挿入される。第１の細長混合ブレード３０に関して、位置決めタブ７２ｂ、７２ｅは、第２の細長混合ブレード３２に捩じれを付与するために第１の支持部１８の位置決めスロット７０ｂ、７０ｅと整列され得る。第２の細長混合ブレード３２のインターロック部５６の第１のスロット６０は、第１の細長混合ブレードのインターロック領域５２と整列され得る。そこで、第２の細長混合ブレード３２のインターロック領域５６は、第１の細長混合ブレード３０の第１のインターロック部５０のスロット５４に挿入され得る。
【００８５】
図６に示すように、第３の細長混合ブレード３４を第１の支持部１８に挿してもよい。第１及び第２の細長混合ブレード３０、３２については、位置決めタブ７２ａ、７２ｄは、第２の細長混合ブレード３２に捩じれを付与するために第１の支持部１８の位置決めスロット７０ａ、７０ｄと整列され得る。第３の細長混合ブレード３４のインターロック部６４の第１のスロット（図示せず）は、第１及び第１の細長混合ブレード３０、３２のインターロック領域５２、５８と整列され得る。そこで、第３の細長混合ブレード３４のインターロック領域６６は、第１及び第２の細長混合ブレード３０、３２の第１及び第２のインターロック部５０、５６のそれぞれのスロット５４、６２に挿入され得る。したがって、図７に示すような組立構造は、本方法に従って提供され得る。
【００８６】
本開示による製造方法は、前述したステップを実行する順序に限定されないことが理解されよう。そういうわけで、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４をインターロックするステップ、及び複数の細長混合ブレード３０、３２、３４の外周縁を整列させるステップは、任意の順序で実行され得る。すなわち、第１の支持部１８内への挿入前に細長混合ブレード組立体１１を形成するために複数の細長混合ブレードは、例えば、共にインターロックされ得る。代替的に、複数の細長混合ブレードのいくつかは挿入前に共にインターロックされ得るが、一方さらに細長混合ブレードが後続のステップで挿入され且つインターロックされる。
【００８７】
好ましくは、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４のインターロック部５０、５６、６４は、複数の混合ブレードが組み立てられるときに、細長方向に伸長する軸と整列するように配置される。そういうわけで、インターロック部５０、５６、６４は、各細長混合ブレードの実質的に中央部分に配置され得る。
【００８８】
複数の細長混合ブレード３０、３２、３４は、複数の細長混合ブレード３０、３２、３４を第１の支持部１８に溶接することによって、第１の支持部１８に対して固定的に位置決めされ得る。
【００８９】
図１２乃至図１４を参照して、複数の細長混合ブレードを位置決めするための支持体は、第１の支持部１６及び第２の支持部１８を含むことができる。第１及び第２の支持部１６、１８は、組み立て時に細長混合ブレード３０、３２、３４を位置決めするための１つ又は複数のスロット７０を画定するように構成され得る。例えば、第１の支持部１６は、位置決めスロット７２の少なくとも１つの位置決めエッジ７４を画定するように提供され得るが、一方、第２の支持部は、位置決めスロット７２の少なくとも１つの他のエッジを画定するように提供され得る。好ましくは、第２の支持部１８は、第１の支持部１６の位置決めエッジ７４に対して位置決めスロット７２の対向エッジ７６（例えば、第２の支持部１８の位置決めエッジ８２）を画定するするように構成され得る。そこで、図１３に示すように、該位置決めタブ７２は、第１の支持部１６の位置決めエッジ７４と第２の支持部１８の該対向エッジ７６との間に位置決めされ得る。
【００９０】
図１４に示すように、第１の支持部１６と第２の支持部１８との間の接合箇所において排気導管１４の円周の少なくとも一部の周りに溶接を施してもよい。好ましくは、該溶接は連続溶接である。より好ましくは、溶接は、第１の支持部１６と第２の支持部１８との間の該接合箇所で排気導管の円周の周りに伸長する連続溶接である。そういうわけで、溶接は、第１の支持部１６の接合部分２０を第２の支持部１８の接合部分２１に接合し得る。したがって、第１及び第２の支持部及び複数の混合ブレードは、単一の接合工程で共に取り付けられ得る。
【００９１】
本開示による製造方法はまた、排気ミキサ組立体１を提供し得る。当該製造方法は、渦ミキサ、例えば第２の排気ミキサブレード組立体１３を、支持体、例えば第２の支持部１８に、複数の細長混合ブレードから細長方向に離間した箇所において取り付けることをさらに含むことができる。図１３に示すように、該第２の排気ミキサブレード組立体１３は、第２の支持部１８内の１つ又は複数の穴１００において施された固着によって第２の支持部１８に取り付けられ得る。例えば、該固着は、該１つ又は複数の穴１００において第２の排気ミキサブレード組立体１３と第２の支持部１８との間に施された溶接であってもよい。したがって、二重排気ミキサを備える排気ミキサ組立体１が提供され得る。
【００９２】
前述した方法によれば、第１及び／又は第２の排気ミキサブレード組立体１１、１３は、シート材料から製造することができる。したがって、上記の方法は、本開示による排気ミキサ又は排気ミキサ装置を製造するための、材料費及び製造時間の両方の点で経済的な方法を提供する。
【００９３】
本開示による様々な実施例は、以下の番号付きの条項に記載されている。
【条項１】
【００９４】
排気ミキサであって、
それぞれが細長方向に伸長する長さを有する複数の細長混合ブレードであって、前記細長混合ブレードは、それらの長さの少なくとも一部に沿って互いに連結され、且つ前記細長方向の周りに配置され、各細長混合ブレードは、前記細長方向に延在する外周縁を備え、
前記細長混合ブレードが、各細長混合ブレードの前記外周縁が前記細長方向を中心に回転するようにそれらの長さに沿って捩じられている、複数の細長混合ブレードと、
前記複数の細長混合ブレードを位置決めするように構成された支持体であって、
前記支持体は、排出ガス浄化モジュール又は排気導管内に位置決め可能であるか、又はその一部を形成している、支持体と、を備える排気ミキサ。
【条項２】
【００９５】
前記複数の混合ブレードのそれぞれは、
前縁と、
後縁と、
前記混合ブレードの前記外周縁を画定する前記前縁と前記後縁の間に延在する板状の本体と、を備える
条項１に記載の排気ミキサ。
【条項３】
【００９６】
各細長混合ブレードの前記外周縁が、前記細長混合ブレードの前記長さに沿って少なくとも１０度回転する、及び／又は
各細長混合ブレードの前記外周縁が、前記細長混合ブレードの長さに沿って４０度以下回転する、
条項１又は２に記載の排気ミキサ。
【条項４】
【００９７】
前記排気ミキサが、少なくとも２枚の混合ブレード、又はより好ましくは少なくとも３枚の混合ブレードを備える、条項１乃至３のいずれか一項に記載の排気ミキサ。
【条項５】
【００９８】
各混合ブレードの長さが少なくとも３０ｍｍであり、且つ／又は各混合ブレードの長さが２００ｍｍ以下である、条項１乃至４のいずれか一項に記載の排気ミキサ。
【条項６】
【００９９】
前記複数の細長混合ブレードが、互いにインターロックするように構成されている、条項１乃至５のいずれか一項に記載の排気ミキサ。
【条項７】
【０１００】
前記排気ミキサの前記複数の細長混合ブレードが、前記複数の細長混合ブレードの重心が前記排気導管の中央領域と整列するように、前記細長方向の周りに配置されている、条項１乃至６のいずれか一項に記載の排気ミキサ。
【条項８】
【０１０１】
前記支持体を基準にして前記混合ブレードを固定的に位置決めするように構成された複数の協働的な位置決めタブと、複数の協働的な位置決めスロットとをさらに備える、条項１乃至７のいずれか一項に記載の排気ミキサ。
【条項９】
【０１０２】
前記支持体が、前記複数の協働的な位置決めスロットをさらに備え、各混合ブレードが前記複数の協働的な位置決めタブのうちの少なくとも１つを備える、条項８に記載の排気ミキサ。
【条項１０】
【０１０３】
前記支持体が、共に連結されたときに前記複数の協働的な位置決めスロットを画定するように構成された２つの導管を備える、条項９に記載の排気ミキサ。
【条項１１】
【０１０４】
排気ミキサの製造方法であって、
それぞれが細長方向に伸長する長さを有する複数の細長混合ブレードであって、前記細長方向に伸長する軸の周りに組み立てられる複数の細長混合ブレードを組み立てることと、
前記細長混合ブレードのうちの１つ又は複数の外周縁の少なくとも一部を支持体に取り付けることと、を含み、
前記細長混合ブレードを前記支持体に取り付けることにより、前記細長混合ブレード上にその長さに沿って前記軸の周りに捩じれが付与される、製造方法。
【条項１２】
【０１０５】
前記支持体が、排出ガス浄化モジュールのための排気導管である、条項１１に記載の製造方法。
【条項１３】
【０１０６】
前記支持体が、前記細長混合ブレード上にその長さに沿って少なくとも１０度、及び／又は３０度以下の捩じれを付与する、条項１１又は１２に記載の製造方法。
【条項１４】
【０１０７】
前記複数の細長混合ブレードのうちの前記少なくとも２枚が、インターロック部を含み、
前記複数の細長混合ブレードを組み立てることが、前記複数の細長混合ブレードを前記インターロック部においてインターロックすることを含む、
条項１１乃至１３のいずれか一項に記載の製造方法。
【条項１５】
【０１０８】
前記複数の細長混合ブレードのインターロック部が、前記複数の混合ブレードが組み立てられたときに前記細長方向に伸長する軸と整列するように配置される、条項１４に記載の製造方法。
【条項１６】
【０１０９】
各細長混合ブレードが、インターロック部を含む、条項１４又は１５に記載の製造方法。
【条項１７】
【０１１０】
前記インターロック部が、前記少なくとも２枚の細長混合ブレードの実質的に中央部分に配置されている、条項１４乃至１６のいずれか一項に記載の製造方法。
【条項１８】
【０１１１】
前記複数の細長混合ブレードそれぞれが、前記支持体に取り付けるための前記細長混合ブレードの外周縁を画定する取り付けタブを備える、条項１１乃至１７のいずれか一項に記載の製造方法。
【条項１９】
【０１１２】
前記複数の細長混合ブレードの前記１つ又は複数の前記外周縁の少なくとも一部を前記支持体に取り付けることは、
前記複数の細長混合ブレードの前記１つ又は複数の前記外周縁の前記少なくとも一部を、前記支持体によって画定される１つ又は複数のスロットに取り付けることを含み、前記スロットは、前記細長混合ブレード上に捩じれを付与するために、前記細長方向に伸長する前記軸に対して角度が付けられている、
条項１１乃至１８のいずれか一項に記載の製造方法。
【条項２０】
【０１１３】
前記１つ又は複数のスロットが、前記軸に対して少なくとも１０度、及び／又は４０度以下の角度を付けられている、条項１９に記載の製造方法。
【条項２１】
【０１１４】
前記支持体が、組み立てられたときに前記１つ又は複数のスロットを画定するように構成された２つの支持部を含む、条項１９又は２０に記載の製造方法。
【条項２２】
【０１１５】
前記２つの支持部及び前記複数の混合ブレードが、単一の接合工程で共に取り付けられる、条項２１に記載の製造方法。
【条項２３】
【０１１６】
前記複数の細長混合ブレードが、少なくとも３枚の混合ブレードを含む、条項１１乃至２２のいずれか一項に記載の製造方法。
【条項２４】
【０１１７】
各細長混合ブレードが、平面材料から形成されている、条項１１乃至２３のいずれか一項に記載の製造方法。
【条項２５】
【０１１８】
前記複数の細長混合ブレードから前記細長方向に離間した位置に渦ミキサを前記支持体に取り付けることをさらに含む、条項１１乃至２４のいずれか一項に記載の製造方法。
【条項２６】
【０１１９】
条項１乃至１０のいずれか一項に記載の排気ミキサを製造するために条項１１乃至２５のいずれか一項に記載の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本開示は、排気ミキサ、排気ミキサ装置、排出ガス浄化モジュール、ならびに、排気ガスなどの、排気流体流において、尿素などの添加剤を混合する効率を改善し得る排気ミキサ及び排気ミキサ装置の製造方法を提供する。
【０１２１】
尿素の不完全な混合、拠って尿素のアンモニアへの不十分な分解は、それが排出ガス浄化モジュールに注入された場合には、排出ガス浄化モジュールの内表面、特に排気導管及びその中に存在する任意の混合装置上において、尿素の堆積物の形成につながる可能性がある。これにより、排出ガス浄化モジュールの分解とメンテナンスを頻繁に行う必要が生じる可能性がある。
【０１２２】
特に、本開示による第１の排気ミキサは、第１の排気ミキサの長さに沿って徐々に排気流体に初期量の渦を導入することによって、また、第１の排気ミキサに集積する可能性のある添加剤液体の蒸発を補助する表面を提供することによって、添加剤の蓄積を低減し得る。
【０１２３】
また、本開示の排気ミキサ装置は、結果として排気流体流における注入された添加剤の混合の効率の向上をもたらし得る。
【０１２４】
特に、本開示による第１の排気ミキサと第２の排気ミキサとの組み合わせは、排気ミキサ装置の混合効率を改善する２段（二重）排気ミキサ装置を提供することができる。好ましくは、第２の排気ミキサは、第１の排気ミキサよりも多くの量の渦排気流体に導入する。排気流体と添加剤液体は、第２の排気ミキサに到達する時点ですでに少なくとも部分的に混合されているので、第２の排気ミキサのスプレーインパクション（噴霧衝撃）は（より多くの渦を付与するために）を増強することができ、結果的に過剰な量の添加剤液体が第２の排気ミキサ上に形成することはない。したがって、第２の排気ミキサは、排気流体の渦を増加させて、排気導管の断面の全部ではないにしても、かなりの部分にわたって排気流体及び添加剤液体の均一な分布を生成するように最適化され得る。
【０１２５】
本開示の上記の実施形態は、例としてのみ提供されることが理解されよう。本発明の上記の実施形態のうちの１つ又は複数に対する様々な修正及びそれらの組み合わせは、本開示の範囲から逸脱することなく当業者に明らかであろう。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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