(57)【要約】【課題】内燃機関で発生した排気が流動する排気管内で、排気に含まれる窒化酸化物を水及び窒素に効率よく還元させることができる排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置２０は、排気管１１内における水分の凝集によって生じた液体が集まる捕集槽３０と、捕集槽３０に集まった液体を加熱する加熱装置３５と、を備える。排気管１１における添加弁２１と排気浄化触媒２７との間に位置する部位に窪みが設けられ、この窪みが捕集槽３０として機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で発生した排気が流動する排気管内に還元剤を噴霧する添加弁と、
前記排気管内における前記添加弁よりも排気下流側に配置される排気浄化触媒と、を備え、
排気に含まれる窒化酸化物を還元剤から生じた還元ガスによって還元させる排気浄化装置において、
前記排気管内における水分の凝集によって生じた液体が集まる捕集部と、
前記捕集部に集まった液体の気化を促進させる気化促進手段と、をさらに備え、
前記排気管における前記添加弁と前記排気浄化触媒との間に位置する部位に窪みが設けられ、該窪みが前記捕集部として機能することを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記排気管における前記添加弁と前記排気浄化触媒との間において重力方向における最下方位置に窪みが設けられ、該窪みが前記捕集部として機能することを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記捕集部は、前記排気管における前記添加弁と前記排気浄化触媒との間において重力方向における最下方位置に設けられており、
前記添加弁と前記排気浄化触媒との間に位置する前記排気管の内周面は、前記捕集部に近づくにつれて次第に重力方向における下方に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記排気管内を流動する排気の温度を検出する温度センサと、
前記排気管内を流動する排気の温度が、前記添加弁が前記排気管内に還元剤を噴霧し始める添加開始温度よりも高温に設定された規定温度以上になった場合に、前記気化促進手段の稼働を停止させる制御装置と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記排気管内において前記捕集部の重力方向における上側には、前記捕集部内に生じた気体を該捕集部よりも重力方向における上方に導く筒状部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項６】
前記気化促進手段は、前記捕集部に集まった液体を加熱する加熱装置であることを特徴とする請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項７】
前記気化促進手段は、超音波振動によって前記捕集部に集まった前記液体を霧化させる超音波振動装置であることを特徴とする請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の排気浄化装置。
【請求項８】
内燃機関で発生した排気が流動する排気管内に還元剤を噴霧する添加弁と、
前記排気管内における前記添加弁よりも排気下流側に配置される排気浄化触媒と、を備え、
排気に含まれる窒化酸化物を還元剤から生じた還元ガスによって還元させる排気浄化装置において、
前記排気管内における前記添加弁と前記排気浄化触媒との間において重力方向における最下方位置に集まる液体の気化を促進させる気化促進手段をさらに備えることを特徴とする排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関で発生した排気に含まれる窒化酸化物（ＮＯｘ）を水及び窒素に還元させる排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排気浄化装置として、例えば特許文献１に記載の装置が提案されている。この排気浄化装置は、内燃機関で発生した排気が流動する排気管内に尿素水（還元剤）を噴霧する添加弁と、排気管内における添加弁よりも排気下流側に配置される排気浄化触媒とを備えている。
【０００３】
こうした排気浄化装置においては、排気管内を排気が流動する場合に、添加弁から尿素水が霧状に噴射される。排気管内に噴霧された尿素水に含まれる水分は、排気管内を流動する排気と共に排気下流側に向けて流動する過程で蒸発する。そして、蒸発した水分（水蒸気）と尿素水に含まれる尿素とが反応することにより、即ち尿素の加水分解により、アンモニアガスが発生する。このように発生したアンモニアガスは、排気管内を排気下流側に流動する排気と共に排気浄化触媒に取り込まれる。そして、排気浄化触媒内では、該排気浄化触媒に取り込まれた排気に含まれる窒化酸化物が、排気と共に排気浄化触媒に取り込まれたアンモニアガスによって水及び窒素に還元される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７０６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、排気管内に噴霧された尿素水は、水分を蒸発させながら排気と共に排気浄化触媒に向けて流動する。しかし、内燃機関の運転停止と運転再開とが短い期間の間で繰り返される場合などのように排気管内を流動する排気の温度が十分に高温になっていない場合、又は排気管の外気温が極低温のために排気管の温度が低温である場合には、尿素水に含まれる水分の蒸発によって発生した水蒸気が凝集して液体に戻ることがある。このように水蒸気が凝集する過程では、排気管内で発生したアンモニアガスの一部が水に取り込まれるおそれがある。
【０００６】
このようにアンモニアガスが水に取り込まれると、排気浄化触媒に取り込まれるアンモニアガスの取り込み量が少なくなる。その結果、排気浄化触媒へのアンモニアガスの取り込み量の低下に伴って、排気に含まれる窒化酸化物の還元反応の効率が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、内燃機関で発生した排気が流動する排気管内で、排気に含まれる窒化酸化物を効率よく還元させることができる排気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】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
排気浄化装置にかかる請求項１に記載の発明は、内燃機関で発生した排気が流動する排気管内に還元剤を噴霧する添加弁と、前記排気管内における前記添加弁よりも排気下流側に配置される排気浄化触媒と、を備え、排気に含まれる窒化酸化物を還元剤から生じた還元ガスによって還元させる排気浄化装置において、前記排気管内における水分の凝集によって生じた液体が集まる捕集部と、前記捕集部に集まった液体の気化を促進させる気化促進手段と、をさらに備え、前記排気管における前記添加弁と前記排気浄化触媒との間に位置する部位に窪みが設けられ、該窪みが前記捕集部として機能することを要旨とする。
【０００９】
還元剤が添加弁から排気管内に噴霧されると、還元剤に含まれる水分は、排気管内を流動する排気からの受熱によって蒸発する。このときに発生した水蒸気が、排気管内を排気下流側に流動する過程で凝集することがある。こうした水蒸気の凝集時には、還元剤から生じた還元ガスの一部が水に取り込まれる。なお、還元ガスは排気に含まれる窒化酸化物を還元させるためのガスであって、当該還元ガスを取り込んだ水のことを「液体」というものとする。
【００１０】
そこで、上記構成では、排気管における添加弁と排気浄化触媒との間に位置する部分に窪みが設けられており、この窪みが捕集部として機能している。そして、捕集部に集まった上記液体は、気化促進手段によって気化が促進される。すると、上記液体の気化によって上記還元ガスが再び発生し、該還元ガスは、排気管を流動する排気と共に排気下流側に流動して排気浄化触媒に取り込まれる。
【００１１】
つまり、気化促進手段によって上記液体の気化が促進されることにより、上記液体がそのまま排気管内に滞留する場合と比較して、排気浄化触媒に取り込まれる上記還元ガスの取り込み量が多くなる。したがって、排気に含まれる窒化酸化物を効率良く還元させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排気浄化装置において、前記排気管における前記添加弁と前記排気浄化触媒との間において重力方向における最下方位置に窪みが設けられ、該窪みが前記捕集部として機能することを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、排気管の管壁において最下方位置に位置する部分に設けた窪みが捕集部として機能することになる。
排気管内で生じた上記液体は管壁をつたって下方に移動するが、捕集部が管壁の最下方位置に設けられていれば、管壁をつたって下方に移動した上記液体が捕集部に集まりやすくなる。そのため、捕集部を重力方向における最下方位置ではない位置に設ける場合と比較して捕集部に上記液体が集まりやすい分、排気管内で生じた上記液体を気化促進手段によって効率良く気化させることが可能となる。その結果、排気浄化触媒に取り込まれる上記還元ガスの取り込み量が多くなり、排気に含まれる窒化酸化物を効率良く還元させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の排気浄化装置において、前記捕集部は、前記排気管における前記添加弁と前記排気浄化触媒との間において重力方向における最下方位置に設けられており、前記添加弁と前記排気浄化触媒との間に位置する前記排気管の内周面は、前記捕集部に近づくにつれて次第に重力方向における下方に位置するように傾斜していることを要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、排気管の内周面に付着した上記液体は、傾斜している内周面に沿って流れ落ち、捕集部に導かれる。そのため、排気管内で生じた上記液体は、捕集部に集められる。そして、捕集部に集まった上記液体は、気化促進手段によって気化が促進され、再び気化される。したがって、排気管内で生じた上記液体を捕集部に集めることができる分、上記液体を効率良く気化させることが可能となり、排気浄化触媒に取り込まれる上記還元ガスの取り込み量を多くすることができる。つまり、排気に含まれる窒化酸化物を水及び窒素に効率良く還元させることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の排気浄化装置において、前記排気管内を流動する排気の温度を検出する温度センサと、前記排気管内を流動する排気の温度が、前記添加弁が前記排気管内に還元剤を噴霧し始める添加開始温度よりも高温に設定された規定温度以上になった場合に、前記気化促進手段の稼働を停止させる制御装置と、を備えることを要旨とする。
【００１７】
排気管内を流動する排気の温度が非常に高温になると、外気の温度が極低温であっても排気管内で水分が凝集しにくくなる。また、排気管内を流動する排気の温度が非常に高温になると、水分の凝集によって上記液体が発生したとしても該液体を排気からの受熱によって蒸発させることができると考えられる。
【００１８】
上記構成では、排気の温度が規定温度以上になった場合には、気化促進手段の稼働が停止される。ここで、規定温度を、外気の温度が極低温であっても排気管内で上記液体がほとんど発生しないと判断できるような温度に設定すると、捕集部に上記液体が集まらないときには、気化促進手段の稼働が停止されることになる。つまり、上記構成によれば、気化促進手段を稼働させる必要のないときに、気化促進手段が不要に稼働されることが抑制可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の排気浄化装置において、前記排気管内において前記捕集部の重力方向における上側には、前記捕集部内の気体を該捕集部よりも重力方向における上方に導く筒状部材が設けられていることを要旨とする。
【００２０】
上記構成では、気化促進手段の稼働によって発生した霧状の上記液体や上記還元ガスを含む気体が、排気管における排気の流動によるエジェクター効果によって、筒状部材内を重力方向における下方から上方に導かれ、該筒状部材の上端に形成された開口から筒状部材外に放出される。つまり、エジェクター効果を利用できる分、捕集部内で発生した霧状の上記液体や上記還元ガスを、速やかに捕集部外に放出することが可能となる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の排気浄化装置において、前記気化促進手段は、前記捕集部に集まった液体を加熱する加熱装置であることを要旨とする。
【００２２】
上記構成では、加熱装置の駆動によって捕集部に集まった上記液体が加熱される。その結果、上記液体に含まれる水分の蒸発によって、捕集部からは上記還元ガスが発生する。そして、この還元ガスが、排気と共に排気浄化触媒に取り込まれるようになる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の排気浄化装置において、前記気化促進手段は、超音波振動によって前記捕集部に集まった前記液体を霧化させる超音波振動装置であることを要旨とする。
【００２４】
上記構成では、超音波振動装置によって捕集部に集まった上記液体に超音波振動が付与されると、捕集部では、霧状の上記液体が発生する。そして、この霧状の液体が排気管内を流動する排気からの受熱によって蒸発されることにより、上記還元ガスが発生する。そして、この還元ガスが、排気と共に排気浄化触媒に取り込まれるようになる。
【００２５】
また、排気浄化装置にかかる請求項８に記載の発明は、内燃機関で発生した排気が流動する排気管内に還元剤を噴霧する添加弁と、前記排気管内における前記添加弁よりも排気下流側に配置される排気浄化触媒と、を備え、排気に含まれる窒化酸化物を還元剤から生じた還元ガスによって還元させる排気浄化装置において、前記排気管内における前記添加弁と前記排気浄化触媒との間において重力方向における最下方位置に集まる液体の気化を促進させる気化促進手段をさらに備えることを要旨とする。
【００２６】
上記構成では、排気管内における添加弁と排気浄化触媒との間において重力方向における最下方位置に集まる上記液体は、気化促進手段によって気化が促進される。すると、上記液体の気化によって上記還元ガスが再び発生し、該還元ガスは、排気管を流動する排気と共に排気下流側に流動して排気浄化触媒に取り込まれる。つまり、気化促進手段によって上記液体の気化が促進されることにより、上記液体がそのまま排気管内に滞留する場合と比較して、排気浄化触媒に取り込まれる上記還元ガスの取り込み量が多くなる。したがって、排気に含まれる窒化酸化物を効率良く還元させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の排気浄化装置の一実施形態を示す模式図。
【図２】図１における２−２線で切断した断面を模式的に示す模式図。
【図３】本実施形態の制御装置が実行する処理ルーチンを示すフローチャート。
【図４】（ａ）は本発明の排気浄化装置の別の実施形態の一部を示す模式図、（ｂ）は図４（ａ）の４−４線で切断した断面を模式的に示す模式図。
【図５】他の別の実施形態の排気浄化装置の一部を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。なお、本実施形態においては、図１における上下方向が「重力方向」と一致するものとする。
図１に示すように、内燃機関には、排気管１１内を流動する排気に含まれる窒化酸化物（ＮＯｘ）を水及び窒素に還元させるための排気浄化装置２０が設けられている。この排気浄化装置２０には、排気管１１内に尿素水（還元剤）を排気下流側（図１では右方側）に噴霧する添加弁２１と、貯留タンク２２に貯留される尿素水を添加弁２１に供給すべく作動する供給ポンプ２３とが設けられている。
【００２９】
また、排気管１１内における添加弁２１の排気下流側には、周方向に沿って配置される複数の羽根（図示略）を有する分散板２５が設けられている。そして、周方向において互いに隣り合う羽根同士の間を排気及び霧状の尿素水が通過することで、分散板２５の排気下流側には旋回流が発生する。これにより、尿素水の分散される領域が広がると共に、排気上流側（図１では左側）から排気下流側に向けて流動する排気に霧状の尿素水が混合されるようになる。
【００３０】
このように排気に混合された尿素水に含まれる水分は、排気及び尿素水が排気下流側に流動する過程で、排気からの受熱によって蒸発する。そして、蒸発した水分（水蒸気）と尿素水に含まれる尿素とが反応することにより、即ち尿素の加水分解により、還元ガスであるアンモニアガスが発生する。このように発生したアンモニアガスは、排気と共に排気下流側に流動する。
【００３１】
排気管１１における分散板２５よりも排気下流側には、排気下流側に向けて排気管１１の内径が次第に拡径される拡径部１２が形成されている。そして、排気管１１における拡径部１２の排気下流側には、排気及びアンモニアガスを取り込む排気浄化触媒２７が設けられている。そして、この排気浄化触媒２７に取り込まれた排気に含まれる窒素酸化物が、該排気と共に排気浄化触媒２７に取り込まれたアンモニアガスによって水と窒素とに還元される。
【００３２】
排気管１１における排気浄化触媒２７の排気上流側には、該排気管１１の管壁の下部には捕集槽（捕集部）３０として機能する窪みが設けられている。すなわち、本実施形態では、捕集槽３０は、排気管１１内における添加弁２１と排気浄化触媒２７との間であって、且つ排気管１１内における添加弁２１と排気浄化触媒２７との間において重力方向における最下方となる位置に設けられている。そして、捕集槽３０には、詳しくは後述するが、排気管１１内における水蒸気の凝集によって生じた液体が貯留される。なお、ここでいう「液体」とは、アンモニアガスを取り込んだ水のことをいう。
【００３３】
本実施形態では、図１に示すように、捕集槽３０は、排気管１１の拡径部１２における最下流位置（図１では拡径部１２の右端）に設けられている。そのため、水蒸気の凝集によって生じた液体が、排気管１１における拡径部１２の内周面１２ａに付着した場合においては、当該液体は、液体の自重、及び排気管１１内を流動する排気の流れによって、内周面１２ａに沿って拡径部１２の最下方位置に設けられた捕集槽３０に向けて流動する。
【００３４】
また、図２に示すように、排気管１１の断面形状は略円形状をなしている。そのため、拡径部１２の内周面１２ａに付着した上記液体は、該液体自身の自重によって、内周面１２ａに沿って下方に移動し、拡径部１２の最下方位置に設けられた捕集槽３０に集まるようになる。
【００３５】
また、捕集槽３０内には、捕集槽３０内に集まった液体を加熱する加熱装置（気化促進手段）３５が設けられている。この加熱装置３５は、捕集槽３０の幅方向（図２では左右方向）に沿って配置される複数（図２では３つ）の加熱ヒーター３６を備えている。これら各加熱ヒーター３６のうち中央の加熱ヒーター３６は、捕集槽３０の幅方向における中央に位置している。
【００３６】
そして、本実施形態では、添加弁２１、供給ポンプ２３及び加熱装置３５は、制御装置４０によって制御される。こうした制御装置４０には、排気管１１内において添加弁２１よりも排気上流側に配置される温度センサ４１が電気的に接続されている。この温度センサ４１は、添加弁２１から噴射された尿素水が付着しない位置に配置されている。具体的には、温度センサ４１は、排気管１１内において添加弁２１よりも少しだけ排気上流側となる位置に配置されている。これにより、該温度センサ４１を用いて検出される温度が、温度センサ４１に尿素水が付着することによって変動してしまうことがないようになっている。
【００３７】
次に、本実施形態の制御装置４０が実行する処理ルーチンについて、図３に示すフローチャートを参照して説明する。この処理ルーチンは、排気管１１内に添加弁２１から尿素水が噴霧される状況のとき、即ち添加弁２１による添加剤の添加を実行する状況のときに、予め設定された所定周期毎に実行される。なお、添加弁２１からの尿素水を噴霧するための条件には、温度センサ４１からの検出信号に基づき算出された排気の温度である排気温度が添加開始温度以上であることが含まれる。
【００３８】
さて、本処理ルーチンにおいて、制御装置４０は、温度センサ４１からの検出信号に基づき算出された排気温度Ｔが、添加開始温度よりも大きな値に予め設定された規定温度としての気化停止温度Ｔｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、気化停止温度Ｔｔｈは、排気温度Ｔがこの気化停止温度Ｔｔｈ以上であることに基づいて外気の温度が極低温（例えば、−３０℃以下の温度）であっても排気管１１内で水蒸気の凝集がほとんど発生しない状況であると判断できるような温度に予め設定されている。
【００３９】
排気温度Ｔが気化停止温度Ｔｔｈ未満である場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御装置４０は、捕集槽３０に捕集された液体を加熱するために、加熱装置３５を稼働させ（ステップＳ１１）、その後、本処理ルーチンを一旦終了する。一方、排気温度Ｔが気化停止温度Ｔｔｈ以上である場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御装置４０は、加熱装置３５の稼働を停止させ（ステップＳ１２）、その後、本処理ルーチンを一旦終了する。
【００４０】
次に、本実施形態の排気浄化装置２０の作用について説明する。
さて、内燃機関の運転が開始されると、排気管１１内には、内燃機関の燃焼室で生じた排気が流動するようになる。しかし、内燃機関の運転開始直後においては、添加弁２１から尿素水を噴霧するための条件が成立していないため、添加弁２１からは排気管１１内に尿素水が噴霧されない。
【００４１】
その後に添加弁２１から尿素水を噴霧するための条件が成立すると、添加弁２１からは排気管１１内に尿素水が噴射され始める。添加弁２１から排気管１１内に噴射された霧状の尿素水は、排気管１１内を流動する排気と共に排気浄化触媒２７に向けて流動する。この際、尿素水に含まれる水分は、該尿素水と共に流動する排気からの受熱によって蒸発する。そして、水分の蒸発によって生じた水蒸気と尿素水に含まれる尿素とが反応することにより、即ち尿素の加水分解により、アンモニアガスが発生する。こうしたアンモニアガスは、排気と共に排気下流側に流動して排気浄化触媒２７に取り込まれる。すると、排気浄化触媒２７内では、排気に含まれる窒素酸化物が、排気と共に排気浄化触媒２７に取り込まれたアンモニアガスによって水と窒素に還元される。
【００４２】
このとき、排気の温度が十分に高温になっていない場合、及び排気管１１の温度が低い場合などにおいては、尿素水に含まれる水分の蒸発によって生じた水蒸気の一部が凝集され、液体の水に戻ってしまうことがある。この場合、水蒸気が液体に戻る過程で、排気管１１内で発生したアンモニアガスの一部が水に取り込まれてしまう。
【００４３】
水蒸気の凝集によって生じた液体、即ちアンモニアガスを取り込んだ水は、排気管１１の内周面に付着する。そして、内周面に付着した上記液体は、排気管１１内における排気の流動によって排気下流側に移動する。しかも、本実施形態の排気管１１の拡径部１２における内周面１２ａは、排気の流動方向において捕集槽３０に近づくほど重力方向における下方に位置するように傾斜している。また、排気管１１の断面形状は、略円形状をなしており、拡径部１２の幅方向中央最下部に捕集槽３０が設けられている。そのため、拡径部１２の内周面１２ａに付着した上記液体は、液体自身の自重によっても捕集槽３０に向けて流動する。
【００４４】
その結果、排気管１１内で生じた上記液体は、捕集槽３０に集められる。なお、本実施形態では、排気管１１の管壁に設けた窪みが捕集槽３０として機能している。そのため、捕集槽３０に集まった上記液体は、そのままの状態で排気浄化触媒２７に取り込まれない。
【００４５】
そして、捕集槽３０に集まった上記液体は、加熱装置３５によって加熱されることにより気化される。すると、上記液体に含まれる水分の蒸発によって、アンモニアガスが再び発生する。こうしたアンモニアガスは、排気管１１内を流動する排気と共に排気浄化触媒２７に取り込まれる。その結果、加熱装置３５を設けない場合と比較して、排気浄化触媒２７に取り込まれるアンモニアガスの取り込み量が多くなる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）排気管１１内における水分が凝集する際には、アンモニアガスの一部が水に取り込まれる。このようにアンモニアガスを取り込んだ水である液体は、捕集槽３０に集められる。そして、捕集槽３０に集まった上記液体が加熱装置３５による加熱によって気化されることにより、上記液体に含まれる水分の蒸発によってアンモニアガスが発生する。このように発生したアンモニアガスは、排気浄化触媒２７に排気と共に取り込まれる。その結果、加熱装置３５を備えない場合と比較して、排気浄化触媒２７に取り込まれるアンモニアガスの取り込み量が多くなる分、排気に含まれる窒化酸化物を水及び窒素に効率良く還元させることができる。
【００４７】
（２）本実施形態では、排気管１１の管壁の一部に設けた窪みが捕集槽３０として機能している。そのため、捕集槽３０に集まった上記液体は、排気の流動方向において捕集槽３０の直後に配置される排気浄化触媒２７に触れない。つまり、上記液体がそのまま排気浄化触媒２７に取り込まれることが抑制される。その結果、捕集部に集まった上記液体が排気浄化触媒２７に直接触れるような構成の場合と比較して、加熱装置３５の稼働に伴う排気管１１内でのアンモニアガスの発生量が多くなる。これにより、排気浄化触媒２７に取り込まれるアンモニアガスの取り込み量が多くなり、排気に含まれる窒化酸化物を水及び窒素に効率良く還元させることができる。
【００４８】
（３）排気管１１の内周面に付着した上記液体は、該内周面の面形状によって捕集槽３０に向けて案内される。そのため、排気管１１内で発生した上記液体を捕集槽３０に集めることができる。その結果、捕集槽３０に集まる上記液体の量が増える分、加熱装置３５の稼働による記液体の気化効率を向上させることが可能となるため、排気管１１内でのアンモニアガスの発生量が多くなる。したがって、排気浄化触媒２７に取り込まれるアンモニアガスの取り込み量が多くなり、排気に含まれる窒化酸化物を水及び窒素に効率良く還元させることができる。
【００４９】
（４）本実施形態では、排気管１１で生じた上記液体は、一箇所に集められる。そのため、上記液体が溜まる捕集部を複数箇所に設ける場合と比較して、加熱装置３５の設置数を低減することができると共に、アンモニアガスを効率良く発生させることができる。
【００５０】
（５）排気温度Ｔが気化停止温度Ｔｔｈ以上になった場合には、排気管１１内で水分が凝集されない、又は、水分の凝集が発生したとしても凝集によって生じた上記液体を排気からの受熱によって速やかに蒸発させることができると考えられる。この場合、捕集槽３０には、液体がほとんど溜まらない。そこで、本実施形態では、排気温度Ｔが気化停止温度Ｔｔｈ以上になった場合には、加熱装置３５の稼働が停止される。したがって、捕集槽３０に液体が集まらないような状況下でも加熱装置３５が稼働される場合と比較して、加熱装置３５が不要に稼働することを抑制でき、ひいてはアンモニアガスを発生させるために消費される電力消費量を低減させることが可能となる。
【００５１】
（６）従来の排気浄化装置には、排気管１１内での水分の凝集によって発生した上記液体を、排気からの受熱以外で気化させる手段が設けられていない。そのため、排気管１１内における水蒸気の凝集が極力発生しないように、上記添加開始温度が比較的高温に設定される。
【００５２】
これに対し、本実施形態では、加熱装置３５が設けられているため、加熱装置３５のような気化促進手段を設けない場合と比較して、添加開始温度を低温に設定することが可能となる。この場合、添加開始温度を低く設定する分、内燃機関の運転が開始されてから排気管１１内への尿素水の供給が開始される時期を、加熱装置３５のような気化促進手段を設けない場合と比較して早くすることが可能となる。
【００５３】
なお、実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・実施形態において、気化停止温度Ｔｔｈを、予め設定された一定値ではなく、排気管１１の設置環境の変化に応じて変動させてもよい。例えば、気化停止温度Ｔｔｈを、外気温度が低温であるほど高温に設定してもよい。このように構成することで、外気温度が極低温の環境ではない場合には、上記実施形態の場合と比較して、加熱装置３５の稼働を早いタイミングで停止させることが可能となる。
【００５４】
・実施形態において、捕集槽３０内に集まった液体（アンモニアガスを取り込んだ水）の気化を促進させるための気化促進手段は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、超音波振動によって上記液体を霧化させる超音波振動装置５０であってもよい。この場合、超音波振動子５１が捕集槽３０内に配置される。
【００５５】
すると、捕集槽３０では、超音波振動子５１の超音波振動によって上記液体が霧化される。そして、超音波振動子５１の超音波振動によって生じた霧状の液体は、排気管１１内を流動する排気からの受熱によって蒸発し、結果として、アンモニアガスが発生する。こうしたアンモニアガスは、排気と共に排気浄化触媒２７に取り込まれる。このように構成することで、気化促進手段を設けない従来の構成の場合と比較して、排気浄化触媒２７に取り込まれるアンモニアガスの取り込み量が多くなる分、排気に含まれる窒化酸化物を水及び窒素に効率良く還元させることができる。
【００５６】
・実施形態において、排気管１１内には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、気化促進手段によって上記液体の気化が促進されることにより発生する上記霧状の液体やアンモニアガスを含む気体を排気管１１内における中央に導くための筒状部材６０を設けてもよい。この筒状部材６０は鉛直方向（図４（ａ），（ｂ）では上下方向）に延びており、該筒状部材６０の下部は、捕集槽３０から鉛直方向における上側に近づくに連れて幅狭となるガス流入部６１である。
【００５７】
このように構成すると、捕集槽３０内で発生した上記霧状の液体やアンモニアガスを含む気体は、排気管１１の中央における排気の流動によるエジェクター効果によって、筒状部材６０内を下方から上方に向けて流動し、該筒状部材６０の上端に形成された開口６０ａから排気に取り込まれ、該排気と共に排気下流側に向けて流動する。
【００５８】
なお、開口６０ａの位置は、排気管１１内における重力方向における中央よりも上方であってもよいし、排気管１１内における重力方向における中央よりも下方であってもよい。
【００５９】
・図４（ａ），（ｂ）に示す筒状部材６０の開口６０ａを、排気浄化触媒２７から排気上流側に離した位置に設けてもよい。このように構成すると、開口６０ａと排気浄化触媒２７との間の間隔が広がる分、上記開口６０ａから流出したアンモニアガスの分散される領域が広がる。その結果、排気浄化触媒２７においては、アンモニアガスの取り込み量の分布のばらつきを抑制することが可能となる。また、筒状部材６０の開口６０ａを、排気管１１の中央に配置させることにより、上記霧状の液体やアンモニアガスを含む気体を、排気浄化触媒２７に均等に分散させることができる。
【００６０】
・実施形態において、捕集槽３０を、添加弁２１と排気浄化触媒２７との間となる位置であれば、排気浄化触媒２７の直前となる位置以外の他の任意の位置に設けてもよい。ただし、捕集槽３０を、分散板２５よりも排気下流側（即ち、排気浄化触媒２７側）に設けることが好ましい。
【００６１】
・実施形態において、捕集部を、排気管１１における添加弁２１と排気浄化触媒２７との間における複数箇所に設けてもよい。この場合、各捕集部に対して、それぞれ気化促進手段を設けることが好ましい。
【００６２】
・実施形態において、捕集部を設けなくてもよい。この場合、図５に示すように、水蒸気の凝集によって生じた上記液体（アンモニアガスを取り込んだ水）は、排気管１１における添加弁２１と排気浄化触媒２７との間において重力方向における最下方位置３０Ａ（図５にて破線で囲まれた部分）に集まるようになる。このように最下方位置３０Ａに集まった上記液体を加熱装置３５の稼働によって気化させるようにしてもよい。このように構成しても、上記液体からアンモニアガスを発生させることができるため、排気浄化触媒２７に取り込まれるアンモニアガスの取り込み量が多くなる。その結果、排気に含まれる窒化酸化物を水及び窒素に効率良く還元させることができる。
【００６３】
・実施形態において、還元剤は、尿素水の他、アンモニア水溶液であってもよいし、炭化水素水溶液であってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１１…排気管、１２ａ…内周面、２０…排気浄化装置、２１…添加弁、２７…排気浄化触媒、３０…捕集槽、３０Ａ…最下方位置、３５…気化促進手段としての加熱装置、４０…制御装置、４１…温度センサ、５０…気化促進手段としての超音波振動装置、６０…筒状部材。
【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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