(57)【要約】      （修正有）【課題】ミキサ構造体を設けずに、排気ガスと液体還元剤とが十分に混合されるようにし、還元触媒の浄化効率の低減防止が可能な排気浄化機能付き消音装置を提供する。【解決手段】内部の排気流通路に折返部５１を有し、上流側排気流通路５０ａと下流側排気流通路５０ｂとに区画された、排気浄化機能付き消音装置１００であり、一端側が閉塞された略箱型のケーシング１と、第一の円筒１０と第二の円筒２０と、還元剤供給管３０とを備え、第一の円筒１０と第二の円筒２０とが、ケーシング１の側壁断面に対角方向に並び配置され、還元剤供給管３０が、ケーシング１の側壁の第二の円筒２０に近い側の側壁から第一の円筒１０に向けて挿入されて、第一の円筒１０の円周接線方向に接続され、通気孔１０ａが、第一の円筒１０の側壁のうち還元剤供給管３０が接続された領域よりも下流側の領域で、還元剤供給管３０が接続された領域と反対側の領域に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の排気流通路に折返部を有し、当該排気流通路が、前記折返部より上流側の上流側排気流通路と、前記折返部より下流側の下流側排気流通路と、に区画された排気浄化機能付き消音装置であって、
一端側が閉塞された略箱型のケーシングと、
一端側の側壁に通気孔が形成され、当該一端側が前記ケーシングの閉塞部に接続された状態で前記ケーシング内に設けられ、内部に前記上流側排気流通路が形成された第一の円筒と、
一端側に還元触媒が配置され、当該一端側が前記閉塞部から離間された状態で前記ケーシング内に設けられ、内部に前記下流側排気流通路が形成された第二の円筒と、
一端側が前記第一の円筒に接続されるとともに、他端側が前記ケーシング外に配置され、当該他端側に液体還元剤を前記第一の円筒内に向けて噴射供給する噴射ノズルが設けられた還元剤供給管と、
を備え、
前記第一の円筒と前記第二の円筒とが、前記ケーシングの側壁断面においてその対角方向に並ぶように配置され、
前記還元剤供給管が、前記ケーシングの側壁のうち前記第二の円筒に近い側の側壁から前記第一の円筒に向けて挿入された状態で、当該第一の円筒の円周接線方向に接続され、
前記通気孔が、前記第一の円筒の側壁のうち前記還元剤供給管が接続された領域よりも下流側の領域で、且つ当該還元剤供給管が接続された領域と反対側の領域に形成されていることを特徴とする排気浄化機能付き消音装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記還元剤供給管は、その他端側が前記第二の円筒側に傾斜するように配置されていることを特徴とする排気浄化機能付き消音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化機能付き消音装置に関し、特に、内部の排気流通路に折返部を有し、当該排気流通路が、折返部より上流側の上流側排気流通路と、折返部より下流側の下流側排気流通路と、に区画された排気浄化機能付き消音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気浄化機能付き消音装置は、内燃機関から排出された排気ガスによる騒音を低減するための消音装置であって、還元触媒の作用によって排気ガスを浄化する機能を備えたものである。近年、かかる排気浄化機能付き消音装置として、例えば、ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減する機能を備えたＳＣＲ内蔵マフラが開発されている。このＳＣＲ内蔵マフラは、内部の排気流通路に液体還元剤（例えば、尿素水等）を噴射供給し、選択還元触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）の作用によって排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減するとともに、排気ガスによる騒音を低減する装置である。
【０００３】
ところで、このような装置を車載するには、その構造上、液体還元剤を噴射供給する位置から還元触媒までの排気ガスの流路長を限定し、短い距離にせざるを得ない。そこで、かかる排気浄化機能付き消音装置として、従来より、内部の排気流通路に折返部を有し、当該排気流通路が、折返部より上流側の上流側排気流通路と、折返部より下流側の下流側排気流通路と、に区画されたものが開発されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、かかる排気浄化機能付き消音装置にあっては、折返部で排気ガスの流れ方向を強制的に変える構造となっているため、排気ガスの流れに偏りが生じる。従って、この排気ガスに供給された液体還元剤が排気流通路内に十分に分散されず、排気ガスと液体還元剤とが十分に混合されないまま不均一な状態で還元触媒に供給されることとなる。その結果、還元触媒における排気ガスの浄化効率が低減してしまう。
【０００５】
そこで、従来の技術にあっては、排気流通路内にミキサ構造体を設けて、排気ガスの流れを改善するとともに、排気ガスと液体還元剤とが十分に混合されるようにしている。これにより、排気ガスと液体還元剤とが均一な状態で還元触媒に供給されるようになり、還元触媒における排気ガスの浄化効率の低減を防止することが可能となる。
【特許文献１】特許第３７１５９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、折返部を有する排気浄化機能付き消音装置において、従来の技術の如く、排気流通路内にミキサ構造体を設ける場合には、当該装置の製造工程が複雑なものとなり、製造コストが著しく増加してしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、排気流通路内にミキサ構造体を設けることなく、排気ガスの流れを改善するとともに、排気ガスと液体還元剤とが十分に混合されるようにし、還元触媒における排気ガスの浄化効率の低減を防止することが可能な排気浄化機能付き消音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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、内部の排気流通路に折返部を有し、当該排気流通路が、前記折返部より上流側の上流側排気流通路と、前記折返部より下流側の下流側排気流通路と、に区画された排気浄化機能付き消音装置であって、一端側が閉塞された略箱型のケーシングと、一端側の側壁に通気孔が形成され、当該一端側が前記ケーシングの閉塞部に接続された状態で前記ケーシング内に設けられ、内部に前記上流側排気流通路が形成された第一の円筒と、一端側に還元触媒が配置され、当該一端側が前記閉塞部から離間された状態で前記ケーシング内に設けられ、内部に前記下流側排気流通路が形成された第二の円筒と、一端側が前記第一の円筒に接続されるとともに、他端側が前記ケーシング外に配置され、当該他端側に液体還元剤を前記第一の円筒内に向けて噴射供給する噴射ノズルが設けられた還元剤供給管と、を備え、
前記第一の円筒と前記第二の円筒とが、前記ケーシングの側壁断面において対角方向に並ぶように配置され、前記還元剤供給管が、前記ケーシングの側壁のうち前記第二の円筒に近い側の側壁から前記第一の円筒に向けて挿入された状態で、当該第一の円筒の円周接線方向に接続され、前記通気孔が、前記第一の円筒の側壁のうち前記還元剤供給管が接続された領域よりも下流側の領域で、且つ当該還元剤供給管が接続された領域と反対側の領域に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明において、前記還元剤供給管は、その他端側が前記第二の円筒側に傾斜するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の排気浄化機能付き消音装置によれば、排気流通路内にミキサ構造体を設けることなく、排気ガスの流れを改善するとともに、排気ガスと液体還元剤とが十分に混合されるようにし、還元触媒における排気ガスの浄化効率の低減を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の各実施形態について説明する。
【００１２】
＝＝＝第一実施形態＝＝＝
図１は、本発明の第一実施形態に係る排気浄化機能付き消音装置１００、並びにその内部における排気ガス及び尿素水の流れを示す図である。図１（ａ）は排気浄化機能付き消音装置１００の閉塞部側から排気ガスと尿素水の流れを見た図、図１（ｂ）は排気浄化機能付き消音装置１００の側壁側から排気ガスと尿素水の流れを見た図である。
【００１３】
＜排気浄化機能付き消音装置１００の構成＞
まず、排気浄化機能付き消音装置１００の構成について説明する。  
図１に示すように、排気浄化機能付き消音装置１００は、内部の排気流通路５０に折返部５１を有し、排気流通路５０が、折返部５１より上流側の上流側排気流通路５０ａと、折返部５１より下流側の下流側排気流通路５０ｂと、に区画されている。この排気浄化機能付き消音装置１００は、ケーシング１と、第一の円筒１０と、第二の円筒２０と、還元剤供給管３０とを備えている。
【００１４】
ケーシング１は、略箱型であり、一端側が閉塞されて閉塞部１ａが形成されている。ケーシング１の内部には、仕切板２，３が設けられており、この仕切板２，３によって第一の円筒１０と第二の円筒２０がケーシング１内に支持固定されている。これら第一の円筒１０と第二の円筒２０は、ケーシング１の側壁断面（図１（ａ）参照）においてその対角方向に並ぶように配置され、より具体的には、当該側壁断面の相互に対向する略角部にそれぞれ配置されている。
【００１５】
第一の円筒１０は、一端側の側壁に通気孔１０ａが形成され、当該一端側がケーシング１の閉塞部１ａに接続された状態でケーシング１内に設けられ、その内部に上流側排気流通路５０ａが形成されている。通気孔１０ａは、この第一の円筒１０の側壁のうち還元剤供給管３０が接続された領域よりも下流側の領域で、且つ当該還元剤供給管３０が接続された領域と反対側の領域を中心に複数形成されている。なお、上流側排気流通路５０ａ内には、上流側から順にＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst)４とＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）５が配置されている。但し、本発明において、第一の円筒１０は、ＤＯＣ４、ＤＰＦ５が配置されたものに限定されるものではなく、これらＤＯＣ４、ＤＰＦ５の少なくともいずれか一方が配置されていないものであってもよい。
【００１６】
第二の円筒２０は、一端側にＳＣＲ６が配置され、当該一端側が閉塞部１ａから離間された状態でケーシング１内に設けられ、その内部に下流側排気流通路５０ｂが形成されている。この下流側排気流通路５０ｂ内には、ＳＣＲ６の下流側にＮＨ３スリップ７が配置されている。但し、本発明において、第二の円筒２０は、ＳＣＲ６、ＮＨ３スリップ７が配置されたものに限定されるものではなく、例えば、ＳＣＲ６の代わりに他の還元触媒が配置されたものであってもよく、また、ＮＨ３スリップ７が配置されていないものであってもよい。
【００１７】
還元剤供給管３０は、一端側が第一の円筒１０に接続されるとともに、他端側がケーシング１外に配置され、当該他端側に尿素水８を第一の円筒１０内に向けて噴射供給する噴射ノズル３１が設けられている。この還元剤供給管３０は、ケーシング１の側壁のうち第二の円筒２０が配置された側から第一の円筒１０に対して直交するように挿入され、当該第一の円筒１０の円周接線方向に接続されている。なお、還元剤供給管３０の径は、第一の円筒１０の径よりも小さく、同図に示すケーシング１の中心線と平行に配置されている。
【００１８】
＜排気ガスと尿素水の流れ＞
次に、排気浄化機能付き消音装置１００の内部における排気ガスと尿素水８の流れについて説明する。
【００１９】
内燃機関から排出された排気ガスは、排気浄化機能付き消音装置１００の内部に流入し、上流側排気流通路５０ａに配置されたＤＯＣ４及びＤＰＦ５を通過する。排ガス中に含まれていたＮＯは、ＤＯＣ４で酸化されてＮＯ２となる。また、排ガス中に含まれていたＰＭは、ＤＰＦ５で捕集されて排気ガスから除去される。そして、ＤＯＣ４及びＤＰＦ５を通過した排気ガスに対し、還元剤供給管３０の噴射ノズル３１から尿素水８が噴射供給される。この還元剤供給管３０は、前述した通り、第一の円筒１０に対して直交するように配置され、当該第一の円筒１０の円周接線方向に接続されているので、噴射供給された尿素水８は、第一の円筒１０に流入する際に、第一の円筒１０の内壁面に沿った旋回流を形成し、上流側排気流通路５０ａを流れる。ＤＯＣ４及びＤＰＦ５を通過した排気ガスは、折返部５１付近を通過する際に、旋回流を形成した尿素水８と攪拌混合される。
【００２０】
尿素水８と攪拌混合された排気ガスは、閉塞部１ａの壁面で堰き止められ、通気孔１０ａから第一の円筒１０の外部に流出する。その際、尿素水８と攪拌混合された排気ガスは、折返部５１付近で旋回しながら強制的に流れ方向を変えられ、通気孔１０ａによって均一に分散された状態となる。そして、この排気ガスは、旋回しながら第二の円筒２０の開口端部からその内部に流入し、下流側排気流通路５０ｂを流れ、均一に分散された状態でＳＣＲ６及びＮＨ３スリップ７を通過する。なお、排ガス中に含まれていたＮＯｘ（ＮＯ２を含む）は、ＳＣＲ６で還元浄化されてＮ２となる。また、ＳＣＲ６で消費されずに排ガス中に残存する尿素水８及びＮＨ３は、ＮＨ３スリップ７で吸着されて排ガスから除去され、若しくはＮＨ３スリップ７で酸化浄化されてＮ２となる。ＳＣＲ６及びＮＨ３スリップ７を通過して浄化された排ガスは、排気浄化機能付き消音装置１００の外部に流出する。
【００２１】
以上の通り、排気浄化機能付き消音装置１００にあっては、従来の技術の如くミキサ構造体を設けることなくとも、折返部５１における排気ガスの流れが改善され、排気ガスと尿素水８とが十分に混合された状態になる。その結果、排気ガスと尿素水８とが均一に分散された状態でＳＣＲ６に供給されるようになる。これにより、ＳＣＲ６における排気ガスの浄化効率の低減を防止することが可能となる。
【００２２】
なお、図１（ａ）に示す如く、第一の円筒１０及び第二の円筒２０の配置を適宜設計し、第一の円筒１０と第二の円筒２０とのオフセット距離（Ｒ）が、できる限り長くなるようにしておくことが好ましい。オフセット距離（Ｒ）が長くなると、同図に示す空間Ａ及び空間Ｂの領域がいずれも広がる。空間Ａ及び空間Ｂは、ケーシング１と第一の円筒１０及び第二の円筒２０で囲まれた空間を示す。空間Ａは、その空間のうち還元剤供給管３０が挿入された側の領域を示し、空間Ｂは、空間Ａと反対側の領域を示す。このように、空間Ａの領域を広げておくことにより、尿素水８の旋回力が向上し、また、空間Ｂの領域を広げておくことにより、通気孔１０ａを通過した排気ガスの旋回力が向上する。その結果、折返部５１における排気ガスの流れがより改善され、排気ガスと尿素水８とが十分に混合された状態になる。
【００２３】
＝＝＝第二実施形態＝＝＝
図２は、本発明の第二実施形態に係る排気浄化機能付き消音装置２００及びその内部における排気ガスと尿素水の流れを示す図である。なお、図２において、図１と同一若しくは類似の箇所には同一の符号を付すこととし、図１と異なる箇所を中心に説明する。
【００２４】
図２に示すように、排気浄化機能付き消音装置２００は、図１に示した排気浄化機能付き消音装置１００とほぼ同じ構成する。しかし、この排気浄化機能付き消音装置２００は、排気浄化機能付き消音装置１００と異なり、還元剤供給管３０の他端側が、第二の円筒２０側に傾斜するように配置されている。
【００２５】
具体的には、噴射ノズル３１が設けられている還元剤供給管３０の他端側が、図２（ａ）に示すケーシング１の中心線側に傾斜した状態で、第一の円筒１０に接続されている。また、この第一の円筒１０に形成される通気孔１０ａは、図１に示した通気孔１０ａの場合よりも、閉塞部１ａ側よりの領域を中心に複数形成されている。そして、還元剤供給管３０の円筒長（Ｘ２）は、図１に示した還元剤供給管３０のそれ（Ｘ１）よりも長く（Ｘ２＞Ｘ１）なるように構成されている。
【００２６】
このような構成とした場合には、還元剤供給管３０を介して第一の円筒１０内に噴射供給された尿素水８の旋回力が向上するとともに、通気孔１０ａを通過した排気ガスの旋回力が向上する。その結果、従来の技術の如くミキサ構造体を設けることなくとも、折返部５１における排気ガスの流れがより改善され、排気ガスと尿素水８とが十分に混合された状態になる。従って、排気ガスと尿素水８とがよりいっそう均一に分散された状態でＳＣＲ６に供給されるようになる。これにより、ＳＣＲ６における排気ガスの浄化効率の低減を防止することが容易となる。
【００２７】
また、このような構成とした場合には、尿素水８及び排気ガスの旋回力を維持しつつ、しかも還元剤供給管３０から閉塞部１ａまでの距離（Ｙ２）を、図１に示した構成とした場合の距離（Ｙ１）よりも短く（Ｙ２＜Ｙ１）することも可能となり、その結果、折返部５１の領域を小さくすることができる。これにより、排気浄化機能付き消音装置２００を、排気浄化機能付き消音装置１００よりもコンパクトにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る排気浄化機能付き消音装置を示す図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る排気浄化機能付き消音装置を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ケーシング
６  ＳＣＲ
８  尿素水
１０  第一の円筒
１０ａ  通気孔
２０  第二の円筒
３０  還元剤供給管
３１  噴射ノズル
５０  排気流通路
５１  折返部
１００，２００  排気浄化機能付き消音装置
【図１】
2008248746.tif 000003
【図２】
2008248746.tif 000004