(57)【要約】【課題】省スペースであると共に配置の自由度を有しながら、ＮＯｘの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排気ガス浄化装置は、一端８ａがＳＣＲ触媒６の出口端面６ａの一部分Ｒに向けて開口すると共に、他端８ｂがＳＣＲ触媒６の入口端面６ｂの一部分Ｒ’に向けて開口するように設けられる還流路８を備え、この還流路８の一端８ａと他端８ｂとは、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａと入口端面６ｂとを結ぶ中心軸Ｏの方向から見て異なる位置に設けられており、還流路８の一端８ａは、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａにおけるアンモニア流出量が所定値よりも多い部分Ｐに向けて開口している。スリップによってＳＣＲ触媒６の出口端面６ａの部分Ｒから流出したアンモニアは、還流路８内を流通してＳＣＲ触媒６の入口端面６ｂの部分Ｒ’に還流される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気経路の途中にＳＣＲ触媒を設け、該ＳＣＲ触媒の上流から還元剤を添加する排気ガス浄化装置において、
一端が前記ＳＣＲ触媒の出口端面の一部分に向けて開口すると共に、他端が前記ＳＣＲ触媒の入口端面の一部分に向けて開口するように設けられる還流路を備え、
前記還流路の前記一端と前記他端とは、前記ＳＣＲ触媒の前記出口端面と前記入口端面とを結ぶ中心軸の方向から見て異なる位置に設けられることを特徴とする、排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記還流路の前記一端と前記他端とは、前記ＳＣＲ触媒の前記中心軸の方向から見て該中心軸を対称点として点対称な位置に設けられる、請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記還流路の前記一端は、前記ＳＣＲ触媒の前記出口端面におけるアンモニア流出量が所定値よりも多い部分に向けて開口するように設けられる、請求項１または２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記還流路の前記一端は、前記ＳＣＲ触媒の前記出口端面における窒素酸化物流出量が所定値よりも多い部分に向けて開口するように設けられる、請求項１または２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】
この発明は、排気ガス浄化装置に係り、特にディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物(ＮＯｘ)を、ＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)触媒を利用して浄化する排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれるＮＯｘをＳＣＲ触媒を利用して浄化する排気ガス浄化装置が開発されている。このような排気ガス浄化装置では、エンジンからの排気経路の途中にＳＣＲ触媒を設け、当該ＳＣＲ触媒の上流から尿素水を添加する。ＳＣＲ触媒の内部には尿素水の加水分解によって発生したアンモニアが吸着し、アンモニアとＮＯｘとの還元反応によってＮＯｘが窒素および水に浄化される。
【０００３】
上記のような排気ガス浄化装置では、ＳＣＲ触媒に吸着していたアンモニアが脱離してＮＯｘと還元反応を起こすこと無く下流に流れてしまう場合があり、このような現象は「アンモニアスリップ」と呼ばれている。アンモニアはそれ自体が有害な物質であるため、ＮＯｘの浄化に寄与しないアンモニアがＳＣＲ触媒の下流に流れて大気中に放出されてしまうことは、極力避けなければならない。
【０００４】
従来から、スリップによってＳＣＲ触媒の下流に流出したアンモニアを無害化するために、ＳＣＲ触媒の下流に酸化触媒を設けることが行われている。
また、特許文献１には、ＳＣＲ触媒の上流の排気経路を屈曲させると共に当該ＳＣＲ触媒の入口部分に流路変更板を設け、排気ガスがＳＣＲ触媒の各部に均一に供給されるようにすることにより、アンモニアスリップを未然に回避する事項が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９９４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のようにＳＣＲ触媒の下流にアンモニア浄化のための酸化触媒を設ける方法では、排気ガス浄化装置のサイズが増加してしまう。また、特許文献１に記載されているように排気経路の特定部分を屈曲させる方法では、排気経路の引き回しを自由に行うことができず、排気ガス浄化装置の配置の自由度が制限されてしまう。これらの制約は、特に排気ガス浄化装置を車両に搭載するような場合には、大きな問題となりえる。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、省スペースであると共に配置の自由度を有しながら、ＮＯｘの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができる排気ガス浄化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】
上記の課題を解決するために、この発明に係る排気ガス浄化装置は、エンジンからの排気経路の途中にＳＣＲ触媒を設け、当該ＳＣＲ触媒の上流から還元剤を添加する排気ガス浄化装置において、一端がＳＣＲ触媒の出口端面の一部分に向けて開口すると共に、他端がＳＣＲ触媒の入口端面の一部分に向けて開口するように設けられる還流路を備え、還流路の一端と他端とは、ＳＣＲ触媒の出口端面と入口端面とを結ぶ中心軸の方向から見て異なる位置に設けられることを特徴とする。
【０００９】
好適には、還流路の一端と他端とは、ＳＣＲ触媒の中心軸の方向から見て当該中心軸を対称点として点対称な位置に設けられる。
【００１０】
還流路の一端は、ＳＣＲ触媒の出口端面におけるアンモニア流出量が所定値よりも多い部分に向けて開口するように設けられてもよい。
【００１１】
還流路の一端は、ＳＣＲ触媒の出口端面における窒素酸化物流出量が所定値よりも多い部分に向けて開口するように設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る排気ガス浄化装置は、省スペースであると共に配置の自由度を有しながら、ＮＯｘの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置の構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は、この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置におけるＳＣＲ触媒の周辺構造を示す透視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の図を矢印Ｘ方向から見た透視図である。
【図３】（Ａ）は、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置におけるＳＣＲ触媒の周辺構造を示す透視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の図を矢印Ｘ方向から見た透視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置の構成を図１に示す。
排気ガス浄化装置１は、ディーゼルエンジン２の排気ガスが流通する排気経路３の途中に、酸化触媒４と、ＤＰフィルタ５と、ＳＣＲ触媒６とを備えている。また、ＤＰフィルタ５とＳＣＲ触媒６との間には、図示しない尿素水タンクに連通してＳＣＲ触媒６の上流から還元剤としての尿素水を添加する添加ノズル７が設けられている。
【００１５】
酸化触媒４は、排気ガス中に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）の一部を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）にする。ＤＰフィルタ５は、排気ガス中に含まれるパティキュレートマター（ＰＭ)を除去する。ＳＣＲ触媒６には、添加ノズル７から添加された尿素水の加水分解によって生成されたアンモニアが吸着し、アンモニアとＮＯｘとの還元反応によってＮＯｘが窒素および水に浄化される。
【００１６】
次に、この実施の形態１に係る排気ガス浄化装置におけるＳＣＲ触媒６の周辺構造とその作用について、図２を参照して説明する。尚、図２において、（Ａ）は、排気ガス浄化装置におけるＳＣＲ触媒６の周辺構造を示す透視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の図を矢印Ｘ方向から見た透視図である。
【００１７】
ＳＣＲ触媒６は、ハニカム構造によって形成された円柱形状を有しており、ハウジング７内に収容されている。ハウジング７の出口側７ａには、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａの一部分に向けて開口する還流路８の一端８ａが接続されており、ハウジング７の入口側７ｂには、ＳＣＲ触媒６の入口端面６ｂの一部分に向けて開口する還流路８の他端８ｂが接続されている。なお、ＳＣＲ触媒６の外周とハウジング７の内周との間は図示しない支持手段および隔壁が設けられ、ＳＣＲ触媒６をハウジング７に固定すると共に排気ガスがＳＣＲ触媒６とハウジング７との間を通過しないようにしている。
【００１８】
ＳＣＲ触媒６におけるアンモニアスリップは、ＳＣＲ触媒６の内部において均一に発生するのではなく、排気経路３の形状や重力の作用する方向等によって決まる特定の領域において多く発生する。つまり曲がり配管により排気流内で遠心力により偏ったり、重力により下側に偏ったりする。例えば、この図２に示される例では、ＳＣＲ触媒６内の領域Ｖにおいてアンモニアスリップが多く発生し、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａにおける部分Ｒから多量のアンモニアが流出する。
【００１９】
この実施の形態１に係る排気ガス浄化装置では、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａにおけるアンモニア流出量が所定値よりも多い部分Ｒを予め実験によって特定しておき、還流路８の一端８ａは、この部分Ｒに向けて開口するように設けられている。アンモニアスリップによってＳＣＲ触媒６の出口端面６ａの部分Ｒから流出したアンモニアは、還流路８内を流通してＳＣＲ触媒６の入口端面６ｂに還流される。これにより、ＮＯｘの浄化に寄与しないアンモニアがそのままハウジング７の出口を流れて大気中に放出されることが防止される。
【００２０】
また、図２の（Ｂ）に示されるように、還流路８の一端８ａと他端８ｂとは、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａと入口端面６ｂとを結ぶ中心軸Ｏの方向（矢印のＸ方向）から見て異なる位置に設けられている。より詳細には、還流路８の一端８ａと他端８ｂとは、ＳＣＲ触媒６の中心軸Ｏの方向から見た際に、当該中心軸Ｏを対称点として点対称な位置に設けられている。図２の（Ａ）において、ＳＣＲ触媒６の領域Ｖにおいてアンモニアスリップが多く発生する場合、領域Ｖと中心軸Ｏを対称点として点対称な領域Ｖ’では、逆にアンモニアが不足してＮＯｘの浄化が十分に行えなくなる可能性があるが、この実施の形態１に係る排気ガス浄化装置では、スリップによってＳＣＲ触媒６の出口端面６ａの部分Ｒから流出したアンモニアは、ＳＣＲ触媒６の入口端面６ｂの部分Ｒ’に還流される。これにより、領域Ｖ’におけるアンモニアの不足が解消され、この領域Ｖ’においてもＮＯｘの浄化が十分に行えるようになる。
【００２１】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置は、一端８ａがＳＣＲ触媒６の出口端面６ａの一部分Ｒに向けて開口すると共に、他端８ｂがＳＣＲ触媒６の入口端面６ｂの一部分Ｒ’に向けて開口するように設けられる還流路８を備え、この還流路８の一端８ａと他端８ｂとは、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａと入口端面６ｂとを結ぶ中心軸Ｏの方向から見て異なる位置に設けられており、還流路８の一端８ａは、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａにおけるアンモニア流出量が所定値よりも多い部分Ｒに向けて開口している。スリップによってＳＣＲ触媒６の出口端面６ａから流出したアンモニアは、還流路８内を流通してＳＣＲ触媒６の入口端面６ｂに還流される。これにより、ＮＯｘの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができると共に、従来のようにＳＣＲ触媒６の下流にアンモニア浄化のための酸化触媒を設けたり、特許文献１に記載されているように排気経路の特定部分を屈曲させたりする必要がないため、従来技術に比べて省スペースであると共に配置の自由度を有することができる。
【００２２】
また、還流路８の一端８ａと他端８ｂとは、ＳＣＲ触媒６の中心軸Ｏの方向から見た際に、当該中心軸Ｏを対称点として点対称な位置に設けられており、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａの部分Ｒから流出したアンモニアは、入力端面６ｂにおいて部分Ｒと中心軸Ｏを対称点として点対称な位置にある部分Ｒ’に還流される。その結果、アンモニアスリップが多く発生する領域Ｖと中心軸Ｏを対称点として点対称な位置にある領域Ｖ’におけるアンモニアの不足が解消され、この領域Ｖ’においてもＮＯｘの浄化が十分に行えるようになる。これにより、ＮＯｘの浄化に寄与しないまま大気中に放出されるアンモニア量を抑えるために尿素水の添加量を減らしたり、反対にＮＯｘの浄化率を上げるために尿素水を過剰に添加したりする必要がなくなり、ＮＯｘの浄化を効率よく行うことができる。
【００２３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置について、図３を参照して説明する。尚、実施の形態１と２の違いは、ＳＣＲ触媒６の周辺構造とその作用だけであるので、その部分のみを取り上げて説明する。また、以降の説明において、図２の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素である。
【００２４】
実施の形態１で説明したように、ＳＣＲ触媒６の領域Ｖにおいてアンモニアスリップが多く発生する場合、領域Ｖと中心軸Ｏを対称点として点対称な領域Ｖ’では、逆にアンモニアが不足してＮＯｘの浄化が十分に行えなくなる。その結果、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａにおける部分Ｐから多量のＮＯｘが流出する。
【００２５】
この実施の形態２に係る排気ガス浄化装置では、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａにおけるＮＯｘ流出量が所定値よりも多い部分Ｐを予め実験によって特定しておき、還流路２０８の一端２０８ａは、この部分Ｐに向けて開口するように設けられている。ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａの部分Ｐから流出したＮＯｘは、還流路２０８内を流通してＳＣＲ触媒６の入口端面６ｂの部分Ｐ’に還流される。その結果、アンモニアスリップが多く発生する領域Ｖに多量のＮＯｘが送り込まれることになり、この領域ＶにおけるアンモニアとＮＯｘとの還元反応が十分に行われるようになる。これにより、ＮＯｘの浄化に寄与しないアンモアがそのままハウジング７の出口を流れて大気中に放出されることが防止される。
【００２６】
以上説明したように、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置では、還流路２０８の一端２０８ａは、ＳＣＲ触媒６の出口端面６ａにおけるＮＯｘ流出量が所定値よりも多い部分Ｐに向けて開口するように設けられている。このよう構成しても、ＮＯｘの浄化に寄与しないアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止することができる。
【００２７】
その他の実施の形態．
実施の形態１，２において、還流路８，２０８はハウジング７の外部に設けられていたが、還流路はハウジング７の内部に設けてもよい。図４に示される例は、実施の形態１に係る排気ガス浄化装置において、ハウジング７の内部に還流路３０８を設けたものである。
また、実施の形態１，２において、還元剤として尿素水を用いたが、その他の還元剤を用いてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  排気ガス浄化装置、  ２  排気経路、６  ＳＣＲ触媒、６ａ  ＳＣＲ触媒の出口端面、６ｂ  ＳＣＲ触媒の入口端面、８，２０８，３０８  還流路、８ａ，２０８ａ，３０８ａ  還流路の一端、８ｂ，２０８ｂ，３０８ｂ  還流路の他端、Ｏ  ＳＣＲ触媒の出口端面と入口端面とを結ぶ中心軸、Ｐ  窒素酸化物流出量の多い部分、Ｒ  アンモニア流出量の多い部分。
【図１】
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【図２】
2013124651.tif 000004
【図３】
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【図４】
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