(57)【要約】【課題】冷間始動時に排気浄化触媒が早期に活性温度に到達するように保温容器の保温性能を向上させた排気浄化装置を提供することを課題とする。【解決手段】排気浄化装置（１）における排気浄化触媒（２）は、排気管（３）の内部に装着されている。排気管（３）は、排気浄化触媒（２）を装着した周囲に蓄熱材（５）が装着されている。さらに、排気管（３）は、排気浄化触媒（２）を装着した周囲に保温容器（４）が装着されている。保温容器（４）は下向き開口とした導入口（４ａ）及び導出口（４ｂ）が設けられている。このような保温容器（４）に対し、排気管（３）は導入口（４ａ）から垂直方向に導入され、また、導出口（４ｂ）から垂直方向に導出されている。【選択図】図１
2008240525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管と、
当該排気管内に装着された排気浄化触媒と、
当該排気浄化触媒の装着位置を覆う、保温容器と、
を備え、
当該保温容器の前記排気管の導入口及び導出口を下向き開口としたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気浄化装置において、
前記導入口及び導出口を前記保温容器の下面側に設けたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１記載の排気浄化装置において、
前記排気浄化触媒の装着箇所の周囲に保温手段を配設したことを特徴とした排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１記載の排気浄化装置において、
前記導入口及び／又は導出口の近傍に保温シールドを配置したことを特徴とした排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン（内燃機関）から排出される排気ガスを浄化する排気浄化装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気ガスを浄化し、エミッションを向上させるための排気浄化装置が種々提案されている。これらの排気浄化装置のなかにはエンジンの始動時に触媒を早期に温めること、保温性の向上を目的とした提案、例えば、特許文献１の提案がなされている。特許文献１には、以下のような排気浄化装置が開示されている。特許文献１に開示された排気浄化装置は、外管内に内管を挿入して、外管と内管との間に通路を形成すると共に、内管内に触媒を担持した担体を配置し、前記通路に排気を通すことによって、触媒の保温性を向上させる構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１０１４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１の提案をはじめ、従来、一般的に採用されている排気管と、排気浄化触媒の位置関係、内管と外管との配置の関係を図４及び図５を参照しつつ説明する。
【０００５】
排気浄化装置１００における排気浄化触媒１０１は、排気管１０２の内部に装着されている。排気管１０２は、排気浄化触媒１０１を装着した周囲に保温容器１０３が装着されている。この保温容器１０３は容器の側方に排気管１０２の導入口１０３ａ及び導出口１０３ｂが設けられている。すなわち、導入口１０３ａ及び導出口１０３ｂはいずれもいわゆる側方開口となっている。このような保温容器１０３に対し、排気管１０２は水平に近い状態で側方から導入され、そのままほぼ水平状態を保ったまま導出された形態となっている。導入口１０３ａ、導出口１０３ｂに対応する排気管１０２の位置にはセラミックハニカム製の保温シールド１０４が配設されている。
【０００６】
このような構成の排気浄化装置１００における導入口１０３ａ及び導出口１０３ｂ近傍の熱の移動について図５を参照しつつ説明する。通常、熱の分布は天地方向、上下方向に沿った温度勾配が形成される。従って、排気浄化装置１００においても、排気管１０２内において天側に高温部が形成され地側に低温部が形成される。このように保温容器１０３に収容された排気管１０２内に着目すると温度勾配が形成されている。一方、排気管１０２の内部の温度を保温容器１０３の内側と外側とで比較してみると、当然、保温容器１０３の外側の方が、温度が低くなっている。
【０００７】
このような状態における熱の移動は、図５中、Ａで示した箇所で盛んに行われる。すなわち、熱の移動は、温度差が大きい箇所ほど盛んに行われる。熱の移動が起こると空気の密度が変わることとなり、密度の異なる空気が存在していると対流発生の原因となる。一旦、対流が発生すると熱の移動が活発化し、温度の低下はますます進行する。同様の現象は導出口１０３ｂ側でも生じる。
【０００８】
以上、説明したように、従来の排気浄化装置では保温容器を備えた構造としても導入口及び導出口における熱の移動に起因して保温容器内の温度の低下がみられる。保温容器内の温度が低下すると、排気浄化触媒の活性温度への到達が遅れ、環境性能のさらなる向上を図ることが困難となる。
【０００９】
そこで、本発明は、冷間始動時に排気浄化触媒が早期に活性温度に到達するように保温容器の保温性能を向上させた排気浄化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するための、本発明の排気浄化装置は、排気管と、当該排気管内に装着された排気浄化触媒と、当該排気浄化触媒の装着位置を覆う、保温容器と、を備え、当該保温容器の前記排気管の導入口及び導出口を下向き開口としたことを特徴とする（請求項１）。例えば、前記導入口及び導出口を前記保温容器の下面側に設けた構成とすることができる（請求項２）。このような構成とすると、導入口及び導出口における排気管内に形成される温度勾配によっても保温容器内の温度の低下が起こり難くなる。すなわち、温度勾配の低温となる部分が保温容器の外部と接するようになるため、該部における温度差が小さく、熱移動量を少なくすることができる。これにより、保温容器の保温性を向上させることができる。
【００１１】
このような排気浄化装置では、前記排気浄化触媒の装着箇所の周囲に保温手段を配設した構成とすることができる（請求項３）。さらに、前記導入口及び／又は導出口の近傍に保温シールドを配置した構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、保温容器の導入口及び導出口の配置、開口向きと相俟って排気触媒の保温性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の排気浄化装置によれば、排気浄化触媒を覆う保温容器の排気管の導入口及び導出口を下向き開口としたので、排気管内に形成される温度勾配の低温部分が保温容器の外部と接するようになるため、該部における温度差が小さく、熱移動量を少なくすることができる。これにより、保温容器の保温性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の排気浄化装置１の概略構成を示した模式図である。排気浄化装置１における排気浄化触媒２は、Ｐｔ（プラチナ）／ゼオライトからなり、排気管３の内部に装着されている。排気浄化触媒２は、他のＣｕ（銅）／ゼオライトを用いることもできる。排気管３は、排気浄化触媒２を装着した周囲に本発明における保温手段に相当する蓄熱材５が装着されている。蓄熱材５は、ＮａＦ−ＳｎＦ２やＮａＯＨ−ＮａＮＯ２、ＮａＯＨ−ＮａＮＯ３、ＬｉＮＯ３、ＳｎＦ２等を適宜用いることができる。
【００１５】
さらに、排気管３は、排気浄化触媒２を装着した周囲に保温容器４が装着されている。この保温容器４は下向き開口とした導入口４ａ及び導出口４ｂが設けられている。すなわち、導入口４ａ及び導出口４ｂは容器の下面側に設けられている。このような保温容器４に対し、排気管３は導入口４ａから垂直方向に導入され、また、導出口４ｂから垂直方向に導出されている。保温容器４の導入口４ａ、導出口４ｂに対応する排気管３の位置にはセラミックハニカム製の保温シールド６が配設されている。なお、排気浄化触媒２が装着された部分はほぼ水平状態を保っている。
【００１６】
このような構成の排気浄化装置１における導入口４ａ及び導出口４ｂ近傍の熱の移動について図２を参照しつつ説明する。なお、導入口４ａの近傍と導出口４ｂの近傍とでは、同様の状態となるので、図２において導入口４ａの近傍を拡大して示して導入口４ａ近傍の熱の移動について説明することとする。通常、熱の分布は天地方向、上下方向に沿った温度勾配が形成される。従って、排気浄化装置１においても、排気管３内において天側に高温部が形成され地側に低温部が形成される。すなわち、図２中、Ａ点が最も温度が高く、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点と上下方向の位置が下方となるのに従って温度が低下し、Ｆ点が最も低温となっている。図２には、各地点の温度と保温時間との関係も示しているが、当然、保温容器４の中心に近いＡ点の保温性が高い。
【００１７】
また、保温容器４の外部と接するのは温度の低い層となる。このため、排気管３内の空気は保温容器４の外部との温度差が最も小さい温度層で接することになる。この結果、熱の移動量が少なくなる。また、導入口４ａ近傍において対流が生じにくくなっているため保温容器４内からの熱の移動を抑制することができ、保温性が向上している。
【００１８】
このように排気浄化装置１は、保温性が向上しており、エンジンを停止した後も保温容器４内の温度を長時間に渡って保つことができる。この結果、エンジン再始動時においても排気浄化触媒２を即座に活性温度へ昇温させることができ、エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１９】
ここで、本実施例の排気浄化装置１の保温効果について従来の例と比較して説明する。比較対象としたのは、蓄熱材等、排気浄化触媒の保温手段を何ら設けていない排気浄化装置、蓄熱材を備えた排気浄化装置である。この蓄熱材を備えた排気浄化装置は保温容器を備えているが、導入口及び導出口は容器の側方に設けられている。
【００２０】
保温手段を何ら設けていない排気浄化装置は、時間の経過と共に急速に触媒の温度が低下する。これと比較して蓄熱材を備えた排気浄化装置では、蓄熱材が機能する温度で一旦温度の低下は止まる。その後、蓄熱材の相変化が終了し蓄熱材としての機能を発揮することができなくなるとそこから徐々に温度が低下する。これと比較して、本実施例の排気浄化装置１は、蓄熱材５が機能する温度までの温度低下が緩やかであり、長時間保温性が維持されているのが確認できる。このように本実施例の排気浄化装置１は高い保温性を有している。
【００２１】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例の排気浄化装置の概略構成を示した模式図である。
【図２】保温容器の導入口近傍を拡大して示すと共に、外部の温度分布を示した説明図である。
【図３】実施例の排気浄化装置の保温効果を従来例と比較して示した説明図である。
【図４】従来の排気浄化装置の概略構成を示した説明図である。
【図５】従来の保温容器の導入口近傍に形成される温度勾配を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  排気浄化装置
２  排気浄化触媒
３  排気管
４  保温容器
５  蓄熱材
６  保温シールド
【図１】
2008240525.tif 000003
【図２】
2008240525.tif 000004
【図３】
2008240525.tif 000005
【図４】
2008240525.tif 000006
【図５】
2008240525.tif 000007