(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス浄化装置において、
浄化前の排気ガスが流入される入口室、及び浄化後の排気ガスが排出される出口室に区画され、これらが同心状に配置された流入出部と、
この流入出部に連結され、処理対象の異なる２種以上の触媒が連結方向に沿った軸回りに同心状に配置されて一体化された触媒装着部と、
この触媒装着部の前記流入出部とは反対側に連結され、前記入口室から流入した排気ガスの流れを、前記出口室方向に反転させる連通室形成部とを備え、
前記入口室には、前記触媒装着部への排気ガスの流れ方向に直交する方向から浄化前の排気ガスが流入する入口管が設けられ、
前記出口室には、前記触媒装着部により浄化された排気ガスの流れ方向に直交する方向に該浄化後の排気ガスを排出する出口管が設けられ、
前記入口室及び出口室は、同心状に配置される内筒部及び外筒部により区画され、前記触媒装着部との連結側とは反対側の各筒部の端部は、側壁部により塞がれるとともに、前記内筒部の端部は、前記外筒部の端部よりも外側に突設され、
この内筒部の内側に形成される室に設けられる入口管又は出口管は、前記内筒部の突設された部位に設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気ガス浄化装置において、
浄化前の排気ガスが流入される入口室、及び浄化後の排気ガスが排出される出口室に区画され、これらが同心状に配置された流入出部と、
この流入出部に連結され、処理対象の異なる２種以上の触媒が連結方向に沿った軸回りに同心状に配置されて一体化された触媒装着部と、
この触媒装着部の前記流入出部とは反対側に連結され、前記入口室から流入した排気ガスの流れを、前記出口室方向に反転させる連通室形成部とを備え、
前記入口室には、前記触媒装着部への排気ガスの流れ方向に直交する方向から浄化前の排気ガスが流入する入口管が設けられ、
前記出口室には、前記触媒装着部により浄化された排気ガスの流れ方向に直交する方向に該浄化後の排気ガスを排出する出口管が設けられ、
前記入口室及び出口室は、同心状に配置される内筒部及び外筒部により区画され、前記触媒装着部との連結側とは反対側の各筒部の端部は、側壁部により塞がれ、
この内筒部の内側に形成される室に設けられる入口管又は出口管は、前記外筒部の周壁を貫通して設けられているとともに、前記内筒部に対して嵌合し、かつ前記外筒部に対して固着されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記触媒装着部は、前記流入出部側の連結部と、前記連通室形成部側の連結部とが同一連結構造とされていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記触媒装着部は、連結方向に直交する断面を中心として、前記流入出部連結側と前記連通室形成部連結側とが対称に構成されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記触媒装着部は、最外周を覆う外筒部と、異なる触媒間に介装される内筒部とを備え、前記内筒部の連結方向先端は、前記外筒部先端よりも突出し、この突出部位が前記流出入部と嵌合していることを特徴とすることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記流入出部は、内側が入口室、外側が出口室に区画され、
前記触媒装着部の中心に配置される触媒は、ディーゼルパーティキュレートフィルタであることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記ディーゼルパーティキュレートフィルタの外側には、ＤｅＮＯｘ触媒が配置されることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記ＤｅＮＯｘ触媒は、尿素脱硝触媒であり、
前記連通室形成部には、還元剤供給装置が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記連通室から前記出口室に至る流路中には、アンモニアを無害化する酸化触媒が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、詳しくは、内燃機関の排気流路に設けられて、排気ガスを浄化する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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中のパーティキュレート（粒子状物質）を捕集したり、ＮＯｘ量を低減するために、内燃機関の排気流路に排気ガス浄化装置を設けることが知られている。【０００３】
パーティキュレートを捕集するための排気ガス浄化装置としては、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と称す）を備えたものが開発されており、ＮＯｘ量を低減させるための排気ガス浄化装置としては、ＮＯｘ還元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒等のＤｅＮＯｘ触媒を備えたものが開発されている。【０００４】
また、近年では、排気ガス規制がより厳しくなっており、これに対応するために、ＤＰＦとＤｅＮＯｘ触媒とを直列に組み合わせた排気ガス浄化装置が提案されている。このような排気ガス浄化装置によれば、例えば上流側の前段においては、ＤＰＦによりパーティキュレートを捕集し、その下流側の後段においては、ＤｅＮＯｘ触媒によりＮＯｘを低減することができ、排気ガスの浄化性能を一層向上させることが可能である。【０００５】
さらに、ＤＰＦとＤｅＮＯｘ触媒とを組み合わせた排気ガス浄化装置では、排気ガスの流れを工夫することで、全体のコンパクト化を図ったものが知られている（特許文献１）。この特許文献１に記載の排気ガス浄化装置は、中央に円柱状のＤＰＦを配置し、このＤＰＦの周囲を囲むように円環状のＤｅＮＯｘ触媒を配置し、ＤＰＦの一端側から排気ガスを流入させて他端側から流出させ、流出した排気ガスの流れを反転させて外周側のＤｅＮＯｘ触媒の他端側（ＤＰＦの他端側と同じ側）から流入させるとともに、その一端側（ＤＰＦの一端側と同じ側）から流出させる構造である。【０００６】
【特許文献１】米国特許第６,６８０,０３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＤＰＦでは一般的に、排気ガスを流入させる細かい小孔が一端側から他端側に向けて多数設けられており、半数の小孔では一端側が目封じされ、残り半数の小孔では他端側が目封じされている。このような構造により、ＤＰＦの一端側において、目封じされていない小孔に流入した排気ガスは、他端側での目封じによって行き詰まり、小孔の周壁を通って隣接する別の流路に流入する。この別の小孔では逆に、一端側が目封じされ、他端側で開放していることから、この他端側から排気ガスが流出することになる。すなわち、小孔間の境界壁がフィルタとして機能し、この境界壁部分でパーティキュレートが捕集される。【０００８】
そして、このような構造のＤＰＦでは、排気ガスの流入側と流出側とを反転させて用いることにより、反転前に捕集されたパーティキュレートを反転後の排気ガスの流れによって取り除き、パーティキュレートによる目詰まりを防止することが可能である。従って、前記特許文献１の排気ガス浄化装置においても、ＤＰＦが反転可能に設けられている。【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の排気ガス浄化装置では、ＤＰＦの周囲にＤｅＮＯｘ触媒が配置され、かつこれら全体が缶体で覆われているため、ＤＰＦを反転させるためには、缶体を開放した後、ＤｅＮＯｘ触媒で囲まれたＤＰＦを抜き取り、その後に反転させて再度挿入する必要があり、手間がかかって面倒である。
しかも、ＤｅＮＯｘ触媒は常に同じ向きに固定されているため、排気ガスの流入側ほど劣化しやすく、流入側と流出側とでは触媒性能に偏りが生じてしまってＤｅＮＯｘ触媒の利用効率が悪いという問題がある。【００１０】
本発明の目的は、一方の後処理装置の反転を容易にでき、かつ他方の後処理装置の利用効率を向上させることができる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、
内燃機関の排気ガス浄化装置において、
浄化前の排気ガスが流入される入口室、及び浄化後の排気ガスが排出される出口室に区画され、これらが同心状に配置された流入出部と、
この流入出部に連結され、処理対象の異なる２種以上の触媒が連結方向に沿った軸回りに同心状に配置されて一体化された触媒装着部と、
この触媒装着部の前記流入出部とは反対側に連結され、前記入口室から流入した排気ガスの流れを、前記出口室方向に反転させる連通室を形成する連通室形成部とを備え、
前記入口室には、前記触媒装着部への排気ガスの流れ方向に直交する方向から浄化前の排気ガスが流入する入口管が設けられ、
前記出口室には、前記触媒装着部により浄化された排気ガスの流れ方向に直交する方向に該浄化後の排気ガスを排出する出口管が設けられ、
前記入口室及び出口室は、同心状に配置される内筒部及び外筒部により区画され、前記触媒装着部との連結側とは反対側の各筒部の端部は、側壁部により塞がれるとともに、前記内筒部の端部は、前記外筒部の端部よりも外側に突設され、
この内筒部の内側に形成される室に設けられる入口管又は出口管は、前記内筒部の突設された部位に設けられていることを特徴とする。
第２発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、
浄化前の排気ガスが流入される入口室、及び浄化後の排気ガスが排出される出口室に区画され、これらが同心状に配置された流入出部と、
この流入出部に連結され、処理対象の異なる２種以上の触媒が連結方向に沿った軸回りに同心状に配置されて一体化された触媒装着部と、
この触媒装着部の前記流入出部とは反対側に連結され、前記入口室から流入した排気ガスの流れを、前記出口室方向に反転させる連通室形成部とを備え、
前記入口室には、前記触媒装着部への排気ガスの流れ方向に直交する方向から浄化前の排気ガスが流入する入口管が設けられ、
前記出口室には、前記触媒装着部により浄化された排気ガスの流れ方向に直交する方向に該浄化後の排気ガスを排出する出口管が設けられ、
前記入口室及び出口室は、同心状に配置される内筒部及び外筒部により区画され、前記触媒装着部との連結側とは反対側の各筒部の端部は、側壁部により塞がれ、
この内筒部の内側に形成される室に設けられる入口管又は出口管は、前記外筒部の周壁を貫通して設けられているとともに、前記内筒部に対して嵌合し、かつ前記外筒部に対して固着されていることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、第１発明または第２発明において、
前記触媒装着部は、前記流入出部側の連結部と、前記連通室形成部側の連結部とが同一連結構造とされていることを特徴とする。
第４発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、第１発明乃至第３発明において、
前記触媒装着部は、連結方向に直交する断面を中心として、前記流入出部連結側と前記連通室形成部連結側とが対称に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、第４発明において、
前記触媒装着部は、最外周を覆う外筒部と、異なる触媒間に介装される内筒部とを備え、前記内筒部の連結方向先端は、前記外筒部先端よりも突出し、この突出部位が前記流出入部と嵌合していることを特徴とする。
第６発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、第１発明乃至第５発明において、
前記流入出部は、内側が入口室、外側が出口室に区画され、
前記触媒装着部の中心に配置される触媒は、ディーゼルパーティキュレートフィルタであることを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【００１４】
第７発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、第６発明において、
前記ディーゼルパーティキュレートフィルタの外側には、ＤｅＮＯｘ触媒が配置されることを特徴とする。
第８発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、第７発明において、
前記ＤｅＮＯｘ触媒は、尿素脱硝触媒であり、
前記連通室形成部には、還元剤供給装置が設けられていることを特徴とする。
第９発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、第８発明において、
前記連通室から前記出口室に至る流路中には、アンモニアを無害化する酸化触媒が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１発明によれば、内燃機関の排気ガス浄化装置が流入出部、触媒装着部、及び連通室形成部という３体構成とされることにより、触媒の劣化により流入側と流出側の触媒性能に偏りが生じた場合、触媒装着部を反転して再度使用することができるため、後処理装置の利用効率を向上させることができる。
従って、例えば異なる触媒を備えた２つの後処理装置の一方がＤＰＦを備え、他方がＤｅＮＯｘ触媒を備えたものであれば、これらのＤＰＦおよびＤｅＮＯｘ触媒により一体の触媒装着部が形成されることになるため、この触媒装着部を流入出部や連通室に対して反転させることで、ＤＰＦおよびＤｅＮＯｘ触媒を一度に反転させることができ、缶体を開放してＤＰＦのみを抜き出し、その後に再度挿入する必要がある従来に比して反転作業を容易にでき、ＤＰＦでのパーティキュレートによる目詰まりを良好に防止できる。また、触媒装着部全体を反転させるので、ＮＯｘ触媒をも反転させることができ、ＤｅＮＯｘ触媒としての触媒性能に偏りが生じにくくできて、ＤｅＮＯｘ触媒の利用効率を向上させることができる。
また、内側に形成される室を区画する内筒部が突設し、この突設部位に入口管又は出口管を設けられているので、外側に露出した部分に入・出口管を取り付けることができ、取付け加工を外側から容易にできる。
第２発明によれば、内側の室を外側の室から突設させる必要がなく、外側の室内に完全に収容させるので、流入出部をコンパクトにでき、排気ガス浄化装置全体を小型化できる。また、内側の室の入口管又は出口管は、内側の室に対して嵌合接合されているため、その嵌合代の設定に余裕を持たせておけば、内側の室の内筒部や入・出口管に熱変形が生じても、互いの接合部分での熱応力を低減でき、耐久性を向上させることができる。
さらに、第１発明および第２発明によれば、排気ガスの流入出部の入口室や出口室には、触媒装着部内の排気ガスの流れ方向に対して直角方向に排気ガスが流入出するように入口管や出口管が設けられているので、内燃機関と排気ガス浄化装置との間の配管の取り回しを容易にでき、特に場積の少ない建設機械のエンジンルーム内でも、排気ガス後処理装置を確実に搭載できる。
【００１９】
第３発明によれば、触媒装着部の流入出部側の連結部と、連通室形成部側の連結部とが同一連結構造とされているので、反転時の装着を容易にすることができる。
第４発明によれば、触媒装着部が連結方向に直交する断面を中心として、流入出部連結側と連通室形成部連結側とが対称に構成されていることにより、流入出部連結側の触媒部分の性能が低下した場合、連結室連結側の性能があまり低下していない触媒部分を流入出部連結側に反転させて連結することができるため、触媒の利用効率を確実に向上させることができる。
【００２０】
第５発明によれば、内筒部先端が外筒部先端よりも突出し、突出部位が流入出部と嵌合されることにより、流入出部の内側に配置される入口室又は出口室と、内筒部内側に配置される触媒との間の通気を確保して、内側の触媒による浄化を確実に行うことができる。
第６発明によれば、中心にＤＰＦが配置される構成とすることにより、ＤＰＦを円柱状にできるので、セラミックスからなるＤＰＦを容易に製作することができる。
第７発明によれば、ＤＰＦの外側にＤｅＮＯｘ触媒を配置することにより、流入出部の入口室から導入される浄化前の排気ガスを、これらの触媒により順次浄化し、ＤｅＮＯｘ触媒によって脱硝効率の高い排気ガス浄化装置を得ることができる。
【００２１】
第８発明によれば、連通室形成部に還元剤供給装置を設けることにより、還元剤の供給空間を別途設ける必要がなく、排気ガス浄化装置をよりコンパクトにできる。
第９発明によれば、連通室から出口室に至る流路中にクリーンアップ用の酸化触媒を設けることにより、ＤｅＮＯｘ触媒で余剰となったアンモニアを無害化でき、アンモニアとして外部に排出されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の全体を示す断面図。
【図２】排気ガス浄化装置の分解斜視図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の全体を示す断面図。
【図４】本発明の第１の変形例を示す断面図。
【図５】本発明の第２の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１…排気ガス浄化装置、１０…第１後処理装置、１３…ＤＰＦ：ディーゼルパーティキュレートフィルタ、２３…ＤｅＮＯｘ触媒である尿素脱硝触媒、２０…第２後処理装置、３０…連通室、４０…入口室、４３，５２，９０…側壁部、４４…内筒部、４５…入口管、５０…出口室、５１…外筒部、５３…出口管、６１…酸化触媒、７０…触媒装着部、８０…流入出部。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置１の全体を示す断面図、図２は、その分解斜視図である。なお、本実施形態での内燃機関としては主に、ディーゼルエンジンを想定している。【００２６】
排気ガス浄化装置１は、ディーゼルエンジンの排気流路中に設けられて、排気ガス中に含まれるパーティキュレートを捕集するとともに、大気中へのＮＯｘの排出量を低減するための装置であり、排気マフラーを兼ねている。また、このような排気ガス浄化装置１は、油圧ショベル、ブルドーザ、ホイルローダ等の建設機械に好適に搭載される。【００２７】
排気ガス浄化装置１は、図１及び図２に示されるように、第１後処理装置１０及び第２後処理装置２０によって排気ガスの浄化を行う装置であり、連通室形成部３０、触媒装着部７０、及び流入出部８０を連結して構成される。【００２８】
（１）流入出部８０の構造
流入出部８０は、入口室４０及び出口室５０に区画され、これらは、外筒部５１及び内筒部４４によって区画されている。
具体的には、入口室４０は、図示しないターボ過給機等からの排気ガスが一旦入り込む空間であり、図１に示されるように、出口室５０から外部に突設された円筒状の第１内筒部４１と、第１内筒部４１の下流側に設けられた第２内筒部４２と、第１内筒部４１の一端側を塞ぐ側壁部４３とにより形成される。つまり、本発明の内筒部４４は、一体に固定された第１、第２内筒部４１，４２により形成されている。
ここで、第２内筒部４２は、下流に向かうに従って拡開しており、その端部周縁は第１後処理装置１０の内ケース１１に着脱自在に嵌合している。【００２９】
第１内筒部４１の外周には側壁部５２が設けられている。この側壁部５２は円環状とされ、この開口部分から入口室４０の第１内筒部４１が突設され、側壁部５２と第１内筒部４１とが互いに溶接等により固着されている。なお、この側壁部５２には、第２内筒部４２を溶接等で固着させてもよいが、第２内筒部４２を第１内筒部４１に嵌合させるだけにしてもよい。
また、第１内筒部４１のうち、出口室５０から突出した部分には、ターボ過給機側からの排気ガスを入口室４０内に流入させる入口管４５が設けられている。入口管４５を突出部分に設けることで、第１内筒部４１への溶接等が外側から容易に行われるようになっている。【００３０】
入口管４５は、第１内筒部４１の周面に設けられていることで、排気ガスを触媒装着部７０内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向から引き入れる。こうすることで、ターボ過給機からの配管の長さを短くでき、配管の取り回しに必要な場積を少なくできる。この入口管４５は、入口室４０の内部空間を径方向に横切る長さに設けられており、周面上に設けられた多数の孔から排気ガスが流出するようになっている。
この際、入口管４５の内部には、丸孔開口を有した一対の仕切部材４６が設けられ、上流側の仕切部材４６の丸孔開口をより大きくすることで、流出する排気ガスの量が入口管４５の長手方向で均等化されるようになっている。【００３１】
出口室５０は、入口室４０の第２内筒部４２を覆う外筒部５１と、この外筒部５１の一端側を覆う側壁部５２とで形成されている。
外筒部５１は、後述する触媒装着部７０で用いられる外ケース２１と略同径とされ、外周に沿ってフランジ５１Ａが設けられ、フランジ５１Ａには複数の固定ねじ挿入用の孔が形成されている。【００３２】
出口室５０の外筒部５１には排気ガスを排出させる出口管５３が設けられている。この出口管５３も、外筒部５１の周面に設けられていることで、排気ガスを触媒装着部７０内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向に排出する。こうすることで、エンジンルームのボンネットを貫くようにして出口管５３外部に突出させることができ、狭いエンジンルーム内で出口管５３を取り回す必要がない。
また、出口管５３は、外筒部５１に固着された基端側のストレート管５４と、ストレート管５４の先端にＶカップリングにて着脱自在に取り付けられたテール管５５とで構成されており、ストレート管５４の内部に補助装置６０が配置されている。
補助装置６０は、図示しない緩衝部材を介して配置された酸化触媒６１を備えている。酸化触媒６１は、後述するＤＰＦ１３にコーティングされた酸化触媒とは性質が異なる。すなわち、ここでの酸化触媒６１は、後述する上流の尿素脱硝触媒２３にて余剰となったアンモニアを酸化し、窒素と水とに分解して無害化するものである。【００３３】
（２）触媒装着部７０の構造
触媒装着部７０は、交換可能なユニットとして構成され、図２に示されるように、同心状に配置されるＤＰＦ１３内蔵した第１後処理装置１０と、ＤＰＦ１３とは異なる尿素脱硝触媒２３を内蔵した第２後処理装置２０を備えて構成される。
第１後処理装置１０は、円筒状の内ケース１１の内部に緩衝部材１２を介して円柱状のＤＰＦ１３を内蔵した構成である。
このうち、ＤＰＦ１３は、詳細な図示を省略するが、ハニカム状に多数の小孔を配した構造となっている。小孔は、流入側端面１３Ａから流出側端面１３Ｂに向かって、つまり、軸方向に沿って連通しており、その断面は多角形状（例えば、六角形状）に形成されている。【００３４】
小孔としては、流入側端面１３Ａで開口して流出側端面１３Ｂで目封じされたものと、流入側端面１３Ａで目封じされて流出側端面１３Ｂで開口したものとが交互に配置されており、前者の小孔から流入した排気ガスが、境界壁を通過して後者の小孔に抜け、下流側に流出する。そして、その境界壁でパーティキュレートが捕集される。このようなＤＰＦ１３の材質は、コージュライトや炭化珪素等のセラミックス、または、ステンレスやアルミニウム等の金属からなり、用途に応じて適宜決定される。本実施形態では、セラミックスが用いられている。【００３５】
さらに、ＤＰＦ１３にはウォッシュコート等により酸化触媒がコーティングされている。ここでの酸化触媒は、直接すすを燃焼させるとともに、流入する排気ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成する。生成された二酸化窒素は、排気ガス等の高温の雰囲気中では不安定であり、酸素を放出して一酸化炭素に戻るのであるが、放出した酸素での酸化力により、ＤＰＦ１３で連続的に捕集されたパーティキュレートを逐一燃焼させ、ＤＰＦ１３を常時詰まりが生じていない状態に再生する。また、一酸化窒素に戻りきれなかった二酸化窒素は、第２後処理装置２０まで達することになる。【００３６】
第２後処理装置２０は、円筒状の外ケース２１の内部に図示しない緩衝部材を介して円環状の尿素脱硝触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）２３を内蔵した構成であり、第１後処理装置１０の外周を囲むように配置されている。すなわち、尿素脱硝触媒２３の中央の孔部分に第１後処理装置１０が配置され、任意な固定手段で固定されているのである。
このうち、尿素脱硝触媒２３は、ゼオライト、バナジウム等の卑金属からなり、還元剤としての尿素から得られるアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとを反応させ、ＮＯｘを窒素と酸素とに分解して浄化する。この際、尿素脱硝触媒２３は、上流側の積層体２４と下流側の積層体２５とに分かれており、間の隙間２６にて排気ガスの流れに乱流を生じさせ、攪拌状態を引き起こして反応を促進させている。【００３７】
このような触媒装着部７０は反転させても使用可能なように、流入出部８０、触媒装着部７０、及び連通室形成部３０の連結方向に沿った軸に直交し、触媒装着部７０を略中央で分割する断面を中心として対称形状とされ、第１、第２後処理装置１０，２０への排気ガスの流入出方向を変更して用いることができる。
また、外筒部としての外ケース２１の端部には、フランジ２１Ａが形成されており、このフランジ２１Ａには固定ねじが挿入される孔が複数形成されている。内筒部としての内ケース１１は、略円筒状に形成され、その端部は、外ケース２１の端部よりも突出している。【００３８】
（３）連通室形成部３０の構造【００３９】
連通室形成部３０は、第２後処理装置２０の外ケース２１と略同外径を有した皿状のカバー３１を備え、このカバー３１には、外周縁に沿ってフランジ３１Ａが形成され、このフランジ３１Ａには、固定ねじ挿入用の孔が複数形成されている。
カバー３１の外側中央には、還元剤としての尿素を噴射する還元剤供給装置３２が取り付けられている。還元剤供給装置３２は、図示を省略するが、尿素を貯留するタンク、タンク内の尿素を圧送するポンプ、圧送された尿素内の埃やゴミ等を取り除くフィルタを備え、さらには尿素を空気と共に連通室形成部３０内の連通室に噴射する供給部３３を備えている。供給部３３から噴射された尿素は、排気ガスでの加熱により蒸発気化してアンモニアに熱分解され、第２後処理装置２０の尿素脱硝触媒２３に供給される。【００４０】
（４）排気ガス浄化装置１の連結構造
以上のような構造の流入出部８０、触媒装着部７０、及び連通室形成部３０は、それぞれに設けられたフランジ５１Ａ、フランジ２１Ａ、及びフランジ３１Ａ部分で当接し、各フランジ５１Ａ、２１Ａ、３１Ａに形成された複数の孔にボルトナット等の固定手段を挿入することにより連結される。
ここで、流入出部８０のフランジ５１Ａに形成された複数の孔、触媒装着部７０のフランジ２１Ａに形成された複数の孔、及び連通室形成部３０に形成された複数の孔は、同じピッチで互いに対向配置するように形成され、触媒装着部７０を反転させても同じ位置で固定することができる。【００４１】
また、触媒装着部７０の内ケース１１の先端は、内筒部４１が嵌合するようになっていて、外周部分のみの固定により、同時に内筒部４１と内ケース１１とが嵌合され、組立や分解を容易に行える。触媒装着部７０を反転させた場合でも同様である。
以上の排気ガス浄化装置１は、建設機械のエンジンルーム内に収容され、例えばボンネットの裏面側に固定されたり、エンジンの上方にマウントされることで、エンジンとボンネットとの間の僅かな空間を利用して配置される。この結果、ボンネットからは出口管５３のみが露出することになる。【００４２】
（５）排気ガス浄化装置１の作用及び効果
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
排気ガス浄化装置１内の排気ガスの流れは、図１の矢印に示されるような流れとなっており、まず、エンジンの排気ガスは、入口管４５から流入出部８０の入口室４０に入り込み、触媒装着部７０の内ケース１１の内部のＤＰＦ１３に供給され、ＤＰＦ１３によって排気ガス中のパーティキュレートを捕集した後、第１後処理装置１０の出口１０Ｂから連通室形成部３０内の連通室に供給される。
連通室形成部３０内の連通室では、ＤＰＦ１３によって浄化された後の排気ガスの流れが反転され、入口２０Ａから第２後処理装置２０内に供給される。この際、連通室内では還元剤供給装置３２から尿素が噴射され、尿素が噴霧された状態で排気ガスは、第２後処理装置２０内に供給される。【００４３】
第２後処理装置２０では、排気ガス中に噴霧された尿素から得られるアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとを尿素脱硝触媒２３により反応させ、排気ガス中のＮＯｘを窒素と水とに分解して浄化する。この第２後処理装置２０内で浄化された排気ガスは、出口室５０に供給される。
出口室５０内に供給された排気ガスは、出口管５３に設けられた補助装置６０に供給され、酸化触媒６１で余剰のアンモニアを酸化して窒素と水とに分解した後、出口管５３から外部に排出される。【００４４】
このような本実施形態によれば、排気ガス浄化装置１において、ＤＰＦ１３にて捕集されたパーティキュレートは、担持された酸化触媒の作用によって基本的には自己燃焼するのであるが、燃焼せずに残ったパーティキュレートが存在する場合でも、触媒装着部７０を反転させ、ＤＰＦ１３に流入する排気ガスの流れを変えることで、捕集されたパーティキュレートが連通室形成部３０側に排出されるようになり、ＤＰＦ１３での目詰まりをより確実に防止できる。【００４５】
さらに、触媒装着部７０を反転させることにより、ＤＰＦ１３を中心部分から抜き取らずに容易に反転でき、しかも、尿素脱硝触媒２３も同時に反転されるから、尿素脱硝触媒２３への排気ガスの流入方向をも変えることができ、常時一方側から排気ガスを流入させる場合に比して、尿素脱硝触媒２３の偏った劣化を防止でき、尿素脱硝触媒２３の利用効率を向上させることができる。【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図３には、本発明の第２実施形態として、排気ガス浄化装置１の入口室４０および出口室５０の別実施形態が示されている。
本実施形態では、入口室４０および出口室５０の一端側は共通な側壁部９０にて塞がれている。ただし、個別に側壁部を設けても勿論よい。
また、内筒部４４が全て外筒部５１内に配置されていることで、入口室４０は出口室５０内に完全に覆われており、入口室４０に設けられた入口管４５は、外筒部５１の周壁を貫通して設けられている。また、入口室４０は出口室５０内に収容される程度に小型化されており、排気ガス浄化装置１全体が第１実施形態に比してコンパクトになっている。【００４７】
入口室４０の入口管４５は、内筒部４４内に溶接等で固着された内管４７と、先端が内筒部４４の開口部分に嵌合し、かつ外周部分の途中が外筒部５１に溶接等で固着された外管４８とで構成され、外管４８と内管４７との間には隙間４５Ａが形成されている。この隙間４５Ａにより、内外管４７，４８の熱膨張による変位を吸収し、内筒部４４との接合部分や、外筒部５１との接合部分で生じる熱応力が緩和されるようになっている。
また、内筒部４４は、第１実施形態とは異なって一部品で構成され、側壁部９０に対して嵌合している。
他の構成は、第１実施形態と同じである。【００４８】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態では、補助装置６０の酸化触媒６１が出口管５３内に設けられていたが、図４（第１の変形例）や図５（第２の変形例）に示すように、第２後処理装置２０の出口の環状部分、すなわち内筒部４４の外周と外筒部５１との間に配置されてもよい。この場合の酸化触媒６１は環状とされ、また出口管５３としてはストレート部分とテール部分とが連続した一本ものを利用できる。【００４９】
前記各実施形態の第２後処理装置２０には、尿素を還元剤とする尿素脱硝触媒２３が用いられていたが、この他、燃料等の炭化水素（ＨＣ）を還元剤とするＤｅＮＯｘ触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒等を用いてもよく、還元剤を必要としないその他のＤｅＮＯｘ触媒を用いてもよい。また、還元剤として炭化水素を用いた場合、第２後処理装置２０の下流には、アンモニアを無害化する酸化触媒６１の代わりに、炭化水素を酸化して無害化する別の性質の酸化触媒を配置することが必要である。【００５０】
前記各実施形態では、噴射供給された尿素を排気ガスの熱によって蒸発気化されていたが、連通室形成部３０内にヒータ等を設け、このヒータに尿素を降りかけることでより積極的に蒸発させてもよい。【００５１】
前記各実施形態のＤＰＦ１３には酸化触媒が担持されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、図５に示されるように、ＤＰＦ１３に酸化触媒をコーティングせずに、酸化触媒１６１を第２内筒部４２のＤＰＦ１３よりも上流側に配置してもよい。【００５２】
前記各実施形態では、中央の第１後処理装置１０としてＤＰＦ１３を備え、第２後処理装置２０として尿素脱硝触媒２３を備えていたが、第１後処理装置に尿素脱硝触媒等のＤｅＮＯｘ触媒を設け、第２後処理装置にＤＰＦを設けてもよい。このような場合には、排気ガスの流れを各実施形態とは逆にする必要があるため、各実施形態での外筒部５１を用いて入口室が形成され、内筒部４４を用いて出口室が形成されることになり、また、入口管および出口管も各実施形態とは逆になる。ただし、第１後処理装置にＤＰＦを設けることで、ＤＰＦを円柱状にでき、ＤＰＦをセラミックスで製造する場合に好都合である。【００５３】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の排気ガス浄化装置は、各種の建設機械の他、内燃機械を使用するあらゆる産業機械に利用できる。また、車両長さが長い車両についても、従来の排気ガス浄化装置に替えて用いることもできる。
【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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