(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガス中に尿素水を噴射する尿素混合管と、前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去するＳＣＲケースを備える排気ガス浄化装置において、
二重管構造の外管と内管にて前記尿素混合管を形成し、二重ケース構造の内側ケース体と外側ケース体にて前記ＳＣＲケースを形成する構造であって、
前記内側ケース体の入口開口よりも前記内管を小径に形成して、前記ＳＣＲケース入口の内部に前記内管の排気ガス出口側端部を内挿させるように構成しており、
前記排気ガス入口管の入口開口よりも前記排気ガス入口管の出口開口を大径に形成して、前記内側ケース体に前記排気ガス入口管を固着し、
前記ＳＣＲケースの排気ガス入口管に、フランジ体を介して前記外管の排気ガス出口側端部を接続させたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記外側ケースの排気ガス入口に前記排気ガス入口管を貫通させ、前記内側ケース内に前記排気ガス入口管の内部を連通させるとともに、前記内側ケースの内部におけるＳＣＲ触媒と側蓋体との間に排気ガス供給室を形成して、前記排気ガス入口管から前記排気ガス供給室内部に向けて、前記尿素混合管の内管の排気ガス出口側を突出させたことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、農業機械（トラクタ、コンバイン）または建設機械（ブルドーザ、油圧ショベル、ローダー）などに搭載するディーゼルエンジン等の排気ガス浄化装置に係り、より詳しくは、排気ガス中に含まれた粒子状物質（すす、パティキュレート）、または排気ガス中に含まれた窒素酸化物質（ＮＯｘ）等を除去する排気ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ディーゼルエンジンの排気経路中に、排気ガス後処理装置として、ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタを内設したＤＰＦケースと、ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去するための尿素選択還元型触媒が内設されたＳＣＲケースを設け、ＤＰＦケースとＳＣＲケースに排気ガスを導入して、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスを浄化処理する技術が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７０３２６０号公報
【特許文献２】特許第４６０５２０５号公報
【特許文献３】特許第５０２０１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１または２のように、排気ガスに尿素水を混入させる排気連結管を備え、排気連結管にフランジを介してＳＣＲケースの排気入口を接続させる構造では、ＳＣＲケースを容易に組付けることができると共に、特許文献３のように、二重管構造の外管と内管にて排気連結管を形成する構造では、エンジンからＳＣＲケースに供給される排気ガスの温度低下を防止できる。
【０００５】
しかしながら、二重管構造の排気連結管にフランジを介してＳＣＲケースの排気入口を接続させる場合、排気連結管のフランジ連結部が局所的に冷却され、内管連結部の温度低下にて尿素結晶塊が生成されやすく、排気抵抗を増大させる原因になる等の問題がある。
【０００６】
そこで、本願発明は、これらの現状を検討して改善を施した排気ガス浄化装置を提供しょうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、エンジンの排気ガス中に尿素水を噴射する尿素混合管と、前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去するＳＣＲケースを備える排気ガス浄化装置において、二重管構造の外管と内管にて前記尿素混合管を形成し、二重ケース構造の内側ケース体と外側ケース体にて前記ＳＣＲケースを形成する構造であって、前記内側ケース体の入口開口よりも前記内管を小径に形成して、前記ＳＣＲケース入口の内部に前記内管の排気ガス出口側端部を内挿させるように構成しており、前記排気ガス入口管の入口開口よりも前記排気ガス入口管の出口開口を大径に形成して、前記内側ケース体に前記排気ガス入口管を固着し、前記ＳＣＲケースの排気ガス入口管に、フランジ体を介して前記外管の排気ガス出口側端部を接続させたものである。
【０００８】
【０００９】
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によると、エンジンの排気ガス中に尿素水を噴射する尿素混合管と、前記エンジンの排気ガス中の窒素酸化物質を除去するＳＣＲケースを備え、フランジ体を介して前記尿素混合管の排気ガス出口側に前記ＳＣＲケースの排気ガス入口側を接続する排気ガス浄化装置において、二重管構造の外管と内管にて前記尿素混合管を形成する構造であって、前記ＳＣＲケースの排気ガス入口管に、フランジ体を介して前記外管の排気ガス出口側端部を接続させると共に、前記ＳＣＲケース入口の内部に前記内管の排気ガス出口側端部を内挿させるように構成したものであるから、前記外管と排気ガス入口管のフランジ体連結部に前記内管の排気ガスが接触するのを阻止でき、排気ガスに混合させる尿素水の結晶化を低減できるものであり、前記外管と排気ガス入口管のフランジ体連結部に生成される尿素結晶塊を低減でき、前記尿素結晶塊が成長して前記内管の排気抵抗が増大するのを容易に防止できる。
【００１１】
本願発明によると、二重ケース構造の内側ケース体と外側ケース体にて前記ＳＣＲケースを形成する構造であって、前記内側ケース体に前記排気ガス入口管を固着したものであるから、前記ＳＣＲケースに前記内管を接触させることなく、前記ＳＣＲケースに前記尿素混合管を接続でき、前記ＳＣＲケース入口付近での尿素結晶塊の形成を防止できる。
【００１２】
本願発明によると、前記内側ケース体の入口開口よりも前記内管を小径に形成する一方、前記排気ガス入口管の入口開口よりも前記排気ガス入口管の出口開口を大径に形成したものであるから、前記内側ケース体の入口開口縁に前記内管が接触するのを容易に防止できると共に、前記内側ケース体の入口開口縁から離間させて前記排気ガス入口管を高剛性に溶接固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態を示す排気ガス浄化装置の正面図である。
【図２】同側面図である。
【図３】同斜視図である。
【図４】同平面図である。
【図５】同断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図１はディーゼルエンジン１に搭載される排気ガス浄化装置の正面図、図２は同側面図、図３は同斜視図、図４は同平面図、図５は同断面図である。
【００１５】
図１〜図４に示す如く、ディーゼルエンジン１の側面に排気マニホールド６が配置されている。また、前記ディーゼルエンジン１の各気筒から排出された排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置２７として、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦケース）としての第１ケース２８と、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の窒素酸化物質を除去する尿素選択触媒還元システム（ＳＣＲケース）としての第２ケース２９を備える。図４のように、第１ケース２８には、酸化触媒３０、スートフィルタ３１が内設される。第２ケース２９には、尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒３２、酸化触媒３３が内設される。
【００１６】
ディーゼルエンジン１の各気筒から排気マニホールド６に排出された排気ガスは、排気ガス浄化装置２７等を経由して、外部に放出される。排気ガス浄化装置２７によって、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）や、炭化水素（ＨＣ）や、粒子状物質（ＰＭ）や、窒素酸化物質（ＮＯｘ）を低減するように構成している。
【００１７】
第１ケース２８と第２ケース２９は、平面視でディーゼルエンジン１の出力軸（クランク軸）と直交する水平方向に長く延びた略円筒形状に構成している。第１ケース２８の両側（排気ガス移動方向一端側と同他端側）には、排気ガスを取入れるＤＰＦ入口管３４と、排気ガスを排出するＤＰＦ出口管３５を設けている。同様に、第２ケース２９の両側（排気ガス移動方向一端側と同他端側）には、排気ガスを取入れる排気ガス入口管としてのＳＣＲ入口管３６と、テールパイプに向けて排気ガスを排出するＳＣＲ出口管３７を設けている。
【００１８】
また、ディーゼルエンジン１に空気を強制的に送り込む過給機などを介して、排気マニホールド６の排気ガス出口にＤＰＦ入口管３４を連通させ、ディーゼルエンジン１の排気ガスを第１ケース２８内に導入する一方、ＤＰＦ出口管３５に尿素混合管３９を介してＳＣＲ入口管３６を接続させ、第１ケース２８の排気ガスを第２ケース２９内に導入するように構成している。
【００１９】
さらに、尿素の加水分解にてアンモニアを形成させる直管状部４５と、直管状部４５の排気上流側端部に設ける尿素水噴射部４６にて、前記尿素混合管３９を形成している。ＤＰＦ出口管３５の出口フランジ体３５ａに尿素水噴射部４６の入口フランジ体４６ａをボルト４１締結させると共に、尿素水噴射部４６の排気ガス出口側に直管状部４５の排気ガス入口側を溶接固定し、第１ケース２８から尿素混合管３９に排気ガスを移動させるように構成している。
【００２０】
図３に示す如く、尿素水を貯蔵する尿素水タンク７５と、尿素供給用の尿素水噴射ノズル７６と、尿素水噴射ノズル７６に尿素水タンク７５の尿素水を圧送する尿素水噴射ポンプ７７を備える。尿素水タンク７５は、ディーゼルエンジン１が搭載される機器に設置される。尿素水噴射ポンプ７７は、ディーゼルエンジン１の出力または電動モータなどにて駆動される。尿素水噴射ノズル７６は、尿素水噴射部４６に配置される。
【００２１】
上記の構成により、尿素水タンク７５内の尿素水が尿素水噴射ポンプ７７から尿素水噴射ノズル７６に圧送され、尿素水噴射ノズル７６から尿素水が尿素水噴射部４６内に噴射され、尿素混合管３９の内部で、ディーゼルエンジン１からの排気ガスに尿素水が混合される。尿素水が混合された排気ガスは第２ケース２９（ＳＣＲ触媒３２、酸化触媒３３）を通過して、排気ガス中の窒素酸化物質（ＮＯｘ）が低減され、ＳＣＲ出口管３７から外部に放出される。
【００２２】
なお、図１に示す如く、ディーゼルエンジン１上面側に支持フレーム体８１を設け、支持フレーム体８１の上面側に第１ケース２８及び第２ケース２９を着脱可能に固着する。ディーゼルエンジン１の出力軸と交叉する水平横方向に円筒状の第１ケース２８及び第２ケース２９の排気ガス移動方向を向けるように構成している。
【００２３】
次いで、図５を参照して、第２ケース２９のＳＣＲ入口管３６部の構造を説明する。図５に示す如く、尿素混合管３９の直管状部４５の排気出口側にエルボ管状部８５を連結する。エルボ管状部８５は、円筒を長手方向に二分割した一対の半割れ筒体にて形成する外管８６を有し、外管８６の半割れ筒体の長手方向の端部を外側に向けて折り曲げて、該部に接合フランジ部８６ａを形成している。同様に、エルボ管状部８５は、円筒を長手方向に二分割した一対の半割れ筒体にて形成する内管８７を有し、内管８７の半割れ筒体の長手方向の端部を外側に向けて折り曲げて、該部に接合フランジ部８７ａを形成する。外管８６の接合フランジ部８６ａにて内管８７の接合フランジ部８７ａを挟持して溶接固定し、エルボ管状部８５の外管８６及び内管８７を一体的に形成する。
【００２４】
さらに、尿素混合管３９は、二重管構造の外管８８と内管８９を有している。エルボ管状部８５の外管８６排気入口側の円筒状開口から内管８７の排気入口側を突出させ、尿素混合管３９の外管８８排気出口側にエルボ管状部８５の外管８６排気入口側を溶接固定すると共に、尿素混合管３９の内管８９排気出口側にエルボ管状部８５の内管８７排気入口側を溶接固定する。即ち、尿素混合管３９の排気出口側にエルボ管状部８５の排気入口側を一体的に連結している。
【００２５】
加えて、エルボ管状部８５の外管８６排気出口側の円筒状開口から内管８７の排気出口側を突出させ、尿素混合管３９の外管８８排気出口側にエルボ管状部８５の外管８６排気入口側を溶接固定すると共に、外管８８排気出口側にエルボ側フランジ体９２を溶接固定する。一方、ＳＣＲ入口管３６の排気入口側に入口側フランジ体９３を溶接固定し、各フランジ体９２，９３を着脱可能にボルト９１締結させている。
【００２６】
また、第２ケース２９は、内側ケース１４６及び外側ケース１４７にて二重筒構造に形成する。内側ケース１４６内に尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒３２と酸化触媒３３が収容される。内側ケース１４６の外周側と外側ケース４７の内周側とは、薄板製支持体１４８などを介して連結されている。内側ケース１４６の外周側と外側ケース１４７の内周側との間に耐熱繊維製のケース断熱材１４９を充填している。
【００２７】
図５に示す如く、内側ケース１４６及び外側ケース１４７の一端側（排気上流側の端部）に側蓋体１５３を溶接固定する。内側ケース１４６及び外側ケース１４７の筒状開口部の一端側を側蓋体１５３によって塞いでいる。また、ＳＣＲ触媒３２収納部と側蓋体１５３間の内側ケース４６及び外側ケース４７に排気ガス入口１５４，１５５を形成する。内側ケース１４６の排気ガス入口１５４よりも外側ケース４７の排気ガス入口１５５を大径に形成し、内側ケース１４６の排気ガス入口１５４外周側にＳＣＲ入口管３６の排気ガス出口側を溶接固定している。
【００２８】
即ち、内側ケース１４６の入口開口よりもエルボ管状部８５の内管８７を小径に形成する一方、ＳＣＲ入口管３６の入口開口よりもＳＣＲ入口管３６の出口開口を大径に形成するものであり、外側ケース４７の排気ガス入口１５５にＳＣＲ入口管３６を貫通させ、内側ケース１４６内にＳＣＲ入口管３６内部を連通している。ＳＣＲ触媒３２と側蓋体１５３間の内側ケース１４６内部に第２ケース２９の排気ガス供給室９９を形成し、ＳＣＲ入口管３６の排気ガス出口側から、排気ガス供給室９９内部に向けて、エルボ管状部８５の内管８７の排気ガス出口側を突出させる。
【００２９】
上記の構成により、第２ケース２９の排気ガス供給室９９は、ＳＣＲ触媒３２の排気ガス受入れ端面と、ＳＣＲ触媒３２との対向面を凹面状に窪ませた側蓋体１５３の間に形成される。エルボ管状部８５の内管８７から排気ガス供給室９９に、尿素水がアンモニアとして混合された排気ガスを投入させ、ＳＣＲ触媒３２及び酸化触媒３３内部に前記排気ガスを通過させ、第２ケース２９のＳＣＲ出口管３７から排出される排気ガス中の窒素酸化物質（ＮＯｘ）を低減させる。
【００３０】
図１、図４、図５に示す如く、ディーゼルエンジン１の排気ガス中に尿素水を噴射する排気連結管としての尿素混合管３９と、ディーゼルエンジン１の排気ガス中の窒素酸化物質を除去するＳＣＲケースとしての第２ケース２９を備え、フランジ体９２，９３を介して尿素混合管３９の排気ガス出口側に第２ケース２９の排気ガス入口側を接続する排気ガス浄化装置において、二重管構造の外管８８（外管８６）と内管８９（内管８７）にて尿素混合管３９（エルボ管状部８５）を形成する構造であって、第２ケース２９の排気ガス入口管としてのＳＣＲ入口管３６に、フランジ体９２，９３を介して外管８８の排気ガス出口側端部を接続させると共に、第２ケース２９入口の内部に内管８９（エルボ管状部８５の内管８７）の排気ガス出口側端部を内挿させるように構成している。したがって、外管８８とＳＣＲ入口管３６のフランジ体９２，９３連結部に、内管８９（エルボ管状部８５の内管８７）の排気ガスが接触するのを阻止でき、排気ガスに混合させる尿素水の結晶化を低減できるものであり、外管８８とＳＣＲ入口管３６のフランジ体９２，９３連結部に生成される尿素結晶塊を低減でき、前記尿素結晶塊が成長して内管８９（エルボ管状部８５の内管８７）の排気抵抗が増大するのを容易に防止できる。
【００３１】
図５に示す如く、二重ケース構造の内側ケース１４６体と外側ケース１４７体にて第２ケース２９を形成する構造であって、内側ケース１４６体にＳＣＲ入口管３６を固着している。したがって、第２ケースに内管８９（エルボ管状部８５の内管８７）を接触させることなく、第２ケース２９に尿素混合管３９を接続でき、第２ケース２９入口付近での尿素結晶塊の形成を防止できる。
【００３２】
図５に示す如く、内側ケース１４６体の入口開口よりもエルボ管状部８５の内管８７を小径に形成する一方、ＳＣＲ入口管３６の入口開口よりもＳＣＲ入口管３６の出口開口を大径に形成している。したがって、前記内側ケース１４６体の入口開口縁にエルボ管状部８５の内管８７が接触するのを容易に防止できると共に、前記内側ケース１４６体の入口開口縁から離間させてＳＣＲ入口管３６を高剛性に溶接固定できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  ディーゼルエンジン
２９  第２ケース（ＳＣＲケース）
３６  ＳＣＲ入口管（排気ガス入口管）
３９  尿素混合管
８８  尿素混合管の外管
８９  尿素混合管の内管
８６  エルボ管状部の外管
８７  エルボ管状部の内管
９２  エルボ側フランジ体
９３  入口側フランジ体
１４６  内側ケース
１４７  外側ケース
【図１】
0006391405.tif 000002
【図２】
0006391405.tif 000003
【図３】
0006391405.tif 000004
【図４】
0006391405.tif 000005
【図５】
0006391405.tif 000006