(57)【要約】【課題】排気ガスの流れを良くし、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率を向上させることのできるＳＣＲマフラーを提供する。【解決手段】排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元浄化するためのＳＣＲ触媒１と、排気ガスをＳＣＲ触媒１に流入させる排気管２と、排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段３とを備え、還元剤等供給手段３の下流側且つＳＣＲ触媒１の上流側に、排気ガスの流れを分散、均一化するための通気孔５を有するプレート４を設けている。排気管２を塞ぐ中心部には通気孔５は配置されず、排気管口より大径である領域の周辺部にのみ、同心円状でかつ千鳥状に複数の円形状の通気孔５が配置されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元浄化するためのＳＣＲ触媒と、
前記排気ガスを前記ＳＣＲ触媒に流入させる排気管と、
前記排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段と
を備えたＳＣＲマフラーにおいて、
前記還元剤等供給手段の下流側且つ前記ＳＣＲ触媒の上流側に、
排気ガスの流れを分散、均一化するための通気孔を有するプレートを設けたことを特徴とするＳＣＲマフラー。
【請求項２】
前記前記プレートは、前記排気管の端部に取付けられ、かつ、該排気管より大径であり、
前記通気孔は、前記排気管より大径である領域にのみ配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＳＣＲマフラー。
【請求項３】
前記プレートは、
前記排気管内の上流側に向けて、凸となる断面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＳＣＲマフラー。
【請求項４】
排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元浄化するためのＳＣＲ触媒と、
前記排気ガスを前記ＳＣＲ触媒に流入させ、マフラー挿入部に通気孔を有する排気管と、
前記排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段と
を備えたＳＣＲマフラーにおいて、  
通気孔を有しないプレートで、
前記排気管のみを塞いだことを特徴とするＳＣＲマフラー。
【請求項５】
前記プレートは、
前記排気管内の上流側に向けて、凸となる断面形状を有することを特徴とする請求項４に記載のＳＣＲマフラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元浄化するためのＳＣＲ触媒を備えたＳＣＲマフラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）については、酸性雨や光化学スモッグ等の環境汚染の問題から、これを浄化する必要性が高い。
【０００３】
このため、従来、内燃機関の排気系に選択還元型のＳＣＲ（＝Selective  Catalytic  Reduction）触媒を備えたＳＣＲマフラーにおいて、その上流側から、還元剤等供給ノズルにより、尿素水等を還元剤又は還元剤前駆体を排気ガスに噴霧供給することで、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）をＳＣＲ触媒によって選択的に還元浄化する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような技術のうち、特に、排気ガスの流れを分散、均一化するため、排気管にパンチング穴等の通気孔を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０７２４号公報
【特許文献２】実開平２−１１５９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、排気ガスの流れが悪いため、トランジェント等の過度運転時における窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率が低く、低温乃至高温全領域における窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率が低いという問題があった。
【０００６】
特に、尿素水を還元剤前駆体として供給する場合には、排気ガスの流れが悪いため、尿素がＳＣＲ触媒の上流側に位置する排気管等に析出し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率が著しく低下してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、排気ガスの流れを良くし、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率を向上させることのできるＳＣＲマフラー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、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元浄化するためのＳＣＲ触媒と、排気ガスをＳＣＲ触媒に流入させる排気管と、排気管から排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段とを備えたＳＣＲマフラーにおいて、還元剤等供給手段の下流側且つＳＣＲ触媒の上流側に、排気ガスの流れを分散、均一化するための通気孔を有するプレートを設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、プレートが排気管の端部に取付けられ、かつ、排気管より大径であり、通気孔が前記排気管より大径である領域にのみ配置されていることを特徴としてもよい。
【００１０】
また、本発明のプレートは、排気管内の上流側に向けて、凸となる断面形状を有することを特徴としてもよい。
【００１１】
さらに、本発明は、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元浄化するためのＳＣＲ触媒と、排気ガスをＳＣＲ触媒に流入させ、マフラー挿入部に通気孔を有する排気管と、排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段とを備えたＳＣＲマフラーにおいて、通気孔を有しないプレートで、排気管のみを塞いだことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のプレートは、排気管内の上流側に向けて、凸となる断面形状を有することを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＳＣＲマフラーにおいて、排気ガスの流れを良くし、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率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】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明のＳＣＲマフラーを実施するための最良の形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態におけるＳＣＲマフラーの基本模型図であり、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元浄化するためのＳＣＲ触媒１と、排気ガスをＳＣＲ触媒１に流入させる排気管２と、排気ガスに還元剤又は還元剤前駆体を供給する還元剤等供給手段３とを備え、還元剤等供給手段３の下流側且つＳＣＲ触媒１の上流側に、排気ガスの流れを分散、均一化するための通気孔５を有するプレート４を設けた構成となっている。
【００１６】
なお、図１では、排気管２がマフラー内部に挿入されたものを示しているが、排気管２がマフラーに挿入されることなく、排気管２とマフラーとが一体成形されたものであってもよい。また、直列型、並列型及び丸型、筒型等の形態も問わない。
【００１７】
ここで、本実施の形態では、図１に示すように、通気孔５を有するプレート４を、排気管２及びマフラーをともに塞ぐもので説明しているが、本発明はこのような形態に限られるものではない。すなわち、通気孔５を有するプレート４を、ＳＣＲ触媒１に近接する排気管２の下流側末端口に設けてもよいが、その他の形態として、還元剤等供給手段３の下流側且つＳＣＲ触媒１の上流側であれば、排気管２の途中に設けてもよく、また、排気管２に設けることなくマフラー自体に設けてもよい。
【００１８】
なお、図２に示すように、排気管２がマフラー内部に挿入され、その挿入部に通気孔を有する場合には、本発明は、通気孔を有しないプレート４で、排気管２のみを塞ぐ形態であってもよい。
【００１９】
このような構成のＳＣＲマフラーにおいて、排気ガスは、排気管２を通過して上流側から下流側の方向に流れ、ＳＣＲ触媒１に流入する。排気ガスには、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出され、有害物質として未燃焼炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）等の窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれる。
【００２０】
このような排気ガスは、ＳＣＲ触媒１に流入するまでの間に、還元剤等供給手段３によって還元剤又は還元剤前駆体が供給される。
【００２１】
なお、還元剤又は還元剤前駆体としては、還元剤そのものだけではなく、還元剤を遊離する物質等の還元剤前駆体をも含み、炭化水素、シアヌール酸、アンモニア、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、尿素等のうちいずれの物質であってもよく、複数組み合わせてもよい。また、このような還元剤又は還元剤前駆体は、固体、液体、気体の状態のうちいずれの状態であってもよく、複数組み合わせてもよい。
【００２２】
例えば、還元剤等供給手段３は、アンモニアそのものを還元剤として供給してもよいが、アンモニアは臭気が強く、比較的高濃度では毒性が高いため、毒性の低い尿素水を還元剤前駆体として噴霧供給するものが好ましい。この際、尿素水中の尿素は、排気管内の排気ガスと接触混合され、熱分解又は加水分解されて、還元剤であるアンモニアを遊離する。なお、本実施の形態では、添加ノズルを介し、尿素水を排気管外から排気管内の排気ガスに噴霧供給している。
【００２３】
その後、排気ガスは、さらに排気管内を下流側の方向に流れていき、ＳＣＲ触媒１の上流側において、通気孔５を有するプレート４まで到達する。
【００２４】
図３は、本発明の一実施形態における通気孔５を有するプレート４の断面図であり、排気管２を塞ぐ中心部には通気孔５は配置されず、排気管口より大径である領域の周辺部にのみ、同心円状でかつ千鳥状に複数の円形状の通気孔５が配置されている。
【００２５】
ここで、本発明における通気孔５は、円形、楕円形、長穴形、扇形、その他の多角形等いずれの形状であってもよいが、パンチング穴形状であることが好ましく、これらを複数組み合わせてもよい。通気孔５の大きさ及び個数は、大小及び多寡を問わない。また、通気孔５は、均一且つ対照的に配置されることが好ましく、排気管より大径である領域にのみ配置されていることが好ましい。
【００２６】
さらに、本発明におけるプレート４は、円形、楕円形、正方形その他の多角形等いずれの形状であってもよく、平型、凸型等いずれの形状であってもよい。また、凸型プレートの凸となる断面形状は、半円状、三角錐等の形態は問わず、その方向は、下流側方向であってもよいが、上流側方向であることが好ましい。さらに、プレート４の大きさは、排気管２及びマフラーの管口を塞ぐような大きさであることが好ましく、さらには上述したように排気管２より大径であることが好ましい。また、プレート４の数は、１枚だけでもよく、複数枚でもよい。
【００２７】
このように、本実施の形態では、排気管２はプレート２の通気孔５が配置されていない中心部で完全に塞がれているため、排気管内を流れてプレート４まで到達した排気ガスはプレート４を直通することはできず、プレート面で塞き止められる。このため、排気ガスは排気管２のマフラー挿入部の通気孔を通過して、排気管外に流出した後、マフラーと排気管２との間隙を流れ、再びプレート４まで到達する。  
その後、排気管外に流出した排気ガスは、プレート４の通気孔５が配置された周辺部を通過して、その下流側のＳＣＲ触媒１に流入する。ここで、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）はＳＣＲ触媒１に吸着される。
【００２８】
なお、ＳＣＲ（＝Selective  Catalytic  Reduction）触媒１は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、三酸化タングステン（ＷＯ３）、三酸化モリブデン（ＭoＯ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、硫酸塩、ゼオライト等のうちいずれの物質であってもよく、複数組み合わせてもよい。また、ＳＣＲ触媒１は、ケージングさせてもよく、ハニカム構造を有する触媒担体に担持させてもよい。
【００２９】
このようなＳＣＲ触媒１によって、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）は、選択的に還元浄化され、環境に優しい窒素及び水に変換される。
【００３０】
ここで、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率は、ＳＣＲ触媒１に流入する排気ガスの流れによって影響を受ける。
【００３１】
図４は、本実施の形態におけるＳＣＲ触媒１に流入する排気ガスの流れを示す図であり、図４(a)は、通気孔５を有する平型のプレート４設けた場合の排気ガスの流れを示し、他方、図４(b)は、通気孔５を有する凸型のプレート４を設けた場合の排気ガスの流れを示している。
【００３２】
図４に示すように、排気管２はプレート４の通気孔５のない中心部によって塞き止められるため、排気ガスはプレート４を直通することができず、排気管２の通気孔を通過して排気管外に流出し、プレート４の通気孔５のある周辺部を通過して、ＳＣＲ触媒１に流入する。
【００３３】
この際、プレート４の通気孔５によって、排気ガスの流れは分散、均一化され、ＳＣＲ触媒１に流入する排気ガスの流れは良くなる。なお、図４(a)よりも図４(b)の方が、凸部の抵抗のために、排気ガスの流れはより分散、均一化され、排気ガスの流れは良くなる。
【００３４】
なお、図５は、図２で示したように、通気孔を有しないプレート４で、排気管２のみを塞いだ場合の排ガスの流れを示す図である。
【００３５】
この場合にも、排気ガスはプレート４の通気孔のない中心部によって塞き止められるため、排気管２の通気孔を通過して排気管外に流出するが、マフラーと排気管２との間隙はプレート４で塞がれていないため、排気ガスは何ら遮られることなく、ＳＣＲ触媒１に流入する。このため、排気ガスの流れは、図４に示されるように、プレートの通気孔によって分散、均一化されることはないが、プレート４を設けていない場合と比べれば、ＳＣＲ触媒１に流入する排気ガスの流れは良くなる。
【００３６】
このように、ＳＣＲ触媒１に流入する排気ガスの流れが良くなると、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）のＳＣＲ触媒１への吸着率が上昇し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態におけるＳＣＲマフラーの基本模型図である。
【図２】通気孔を有しないプレートで排気管２のみを塞いだ場合のＳＣＲマフラーの模型図である。
【図３】本発明の一実施形態における通気孔５を有するプレート４の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるＳＣＲ触媒１に流入する排気ガスの流れを示す図である。
【図５】通気孔を有しないプレート４で排気管２のみを塞いだ場合のＳＣＲ触媒１に流入する排気ガスの流れを示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ＳＣＲ触媒
２  排気管
３  還元剤等供給手段
４  プレート
５  通気孔
【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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