(57)【要約】【課題】触媒の上流側で排気ガスの流路を制御する構造の簡易化を図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１０１は、アンモニアによる窒素酸化物の還元反応を促進するＳＣＲ触媒を担持したＳＣＲ触媒基材１１を備える。排気ガス浄化装置１０１は、ＳＣＲ触媒基材１１に流れる排気ガスの流通方向でＳＣＲ触媒基材１１の上流側に設けられた流路制御部材１５を備える。流路制御部材１５は、排気ガスの流通方向における上流側が回動可能に支持され、ＳＣＲ触媒基材１１への排ガス流路１８を制限するように回動する。流路制御部材１５では、排ガス流路１８側を流れる排気ガスの沿面距離が、反対側を流れる排気ガスの沿面距離よりも、短いことを特徴とする。【選択図】図１
2013163998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアによる窒素酸化物の還元反応を促進するＳＣＲ触媒を担持したＳＣＲ触媒基材を備える排気ガス浄化装置において、
前記ＳＣＲ触媒基材に流れる排気ガスの流通方向で前記ＳＣＲ触媒基材の上流側に設けられた少なくとも１つの流路制御部材を備え、
前記流路制御部材は、前記排気ガスの流通方向における上流側が回動可能に支持され、前記ＳＣＲ触媒基材への排気ガスの流路を制限するように回動し、
前記流路制御部材では、排気ガスの流路中央側を流れる排気ガスの沿面距離が、反対側を流れる排気ガスの沿面距離よりも、短い排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記流路制御部材は、温度の上昇に伴って前記制限する排気ガスの流路を拡大するように曲がるバイメタルによって形成される請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
第一の流路制御部材として前記流路制御部材を備えると共に、
前記ＳＣＲ触媒基材の上流側に排気ガスの流路中央を挟んで前記第一の流路制御部材に対向して設けられ且つバイメタルによって形成される第二の流路制御部材をさらに備え、
前記第二の流路制御部材は、温度の上昇に伴って前記第一の流路制御部材及び前記第二の流路制御部材の間の流路を拡大するように曲がる請求項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）を浄化するためのＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒を含む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窒素酸化物を浄化するためのＳＣＲ触媒を含む排気ガス浄化装置が提案されている。エンジンから排気ガス浄化装置に流れる排気ガスに尿素水が添加され、添加された尿素水は、排気ガス中で加水分解されてアンモニア（ＮＨ３）を生成し排気ガスと共に排気ガス浄化装置に流入する。排気ガス浄化装置内では、選択還元触媒であるＳＣＲ触媒の作用によって、アンモニアと排気ガス中のＮＯｘとの化学反応が促進され、ＮＯｘは窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に還元されて排気ガス浄化装置から流出する。
【０００３】
アンモニアによるＮＯｘの還元反応を効率的にひき起こすためには、触媒基材の複数の格子状のセルにＳＣＲ触媒を担持して形成されたＳＣＲ触媒基材のセルの壁にアンモニアを十分に吸着させ、このアンモニアが吸着しているセルに排気ガスを流すことが必要になる。よって、排気ガスの流速が低い場合、排気ガス中のアンモニアの含有量が少ないため、ＳＣＲ触媒基材に流れ込む排気ガスの分散を抑える必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、内燃機関の排気ガス浄化用触媒コンバータの入口側に切換弁を備える排気ガス浄化装置が記載されている。切換弁は、閉じるように動作することによって排気ガスの流路を狭くし、触媒コンバータに流入した排気ガスを下流側の触媒の中央部へ流す。反対に、切換弁は、開くように動作することによって触媒全体へ排気ガスを流す。切換弁は、切換弁に連結され且つ吸気負圧により変動するレリーズの作用によって作動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１８３５１１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、特許文献１の排気ガス浄化装置では、吸気負圧を利用している切換弁の作動機構が複雑であるため、コストが上昇するという問題がある。さらに、複雑な切換弁の作動機構は、車両のフロア下で地面に対面して設けられる触媒コンバータに隣接して搭載されるため、損傷を受けやすいという問題もある。
【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、触媒の上流側で排気ガスの流路を制御する構造の簡易化を図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、アンモニアによる窒素酸化物の還元反応を促進するＳＣＲ触媒を担持したＳＣＲ触媒基材を備える排気ガス浄化装置において、ＳＣＲ触媒基材に流れる排気ガスの流通方向でＳＣＲ触媒基材の上流側に設けられた少なくとも１つの流路制御部材を備え、流路制御部材は、排気ガスの流通方向における上流側が回動可能に支持され、ＳＣＲ触媒基材への排気ガスの流路を制限するように回動し、流路制御部材では、排気ガスの流路中央側を流れる排気ガスの沿面距離が、反対側を流れる排気ガスの沿面距離よりも、短いことを特徴とする。
【０００９】
流路制御部材は、温度の上昇に伴って上記制限する排気ガスの流路を拡大するように曲がるバイメタルによって形成されてもよい。
上記排気ガス浄化装置は、第一の流路制御部材として上記流路制御部材を備えると共に、ＳＣＲ触媒基材の上流側に排気ガスの流路中央を挟んで第一の流路制御部材に対向して設けられ且つバイメタルによって形成される第二の流路制御部材をさらに備え、第二の流路制御部材は、温度の上昇に伴って第一の流路制御部材及び第二の流路制御部材の間の流路を拡大するように曲がってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る排気ガス浄化装置によれば、触媒の上流側で排気ガスの流路を制御する構造を簡易にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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模式断面側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面から排気ガス浄化装置の下流側をみた模式図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置の構成を示す模式断面側面図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置の構成を示す模式断面側面図である。
【図５】図２の排気ガス浄化装置の変形例を示す模式断面図である。
【図６】図１の排気ガス浄化装置における流路制御部材の変形例を示す模式断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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．
図１及び図２を用いて、この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置１０１の構成を説明する。なお、以下の実施の形態に係る排気ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンを搭載する車両に設置されるとして説明する。
【００１３】
図１を参照すると、排気ガス浄化装置１０１は、中空の略円筒形をした筐体１０を有している。筐体１０は、中央の円筒部１０ｂと、円筒部１０ｂの両側の第一テーパ部１０ａ及び第二テーパ部１０ｃとを一体に有している。第一テーパ部１０ａ及び第二テーパ部１０ｃはいずれも、円筒部１０ｂから離れるに従って内径が減少する円錐台形状を有している。
第一テーパ部１０ａの先細になった先端に形成される上流側開口部１０ａ１には、図示しないディーゼルエンジンの排気側、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等に連通する上流側排気管１２が接続されている。
第二テーパ部１０ｃの先細になった先端に形成される下流側開口部１０ｃ１には、下流側排気管１３が接続されており、図示しないマフラー等に連通する。
【００１４】
また、上流側排気管１２の途中には、電磁弁からなる噴射バルブ１４が設けられている。噴射バルブ１４は、尿素水タンクに連通しており、尿素水タンク内の尿素水を上流側排気管１２の内部に噴射する。
【００１５】
筐体１０の円筒部１０ｂの内側には、円筒部１０ｂの内表面１０ｂ１に整合する外径を有する円柱状のＳＣＲ触媒基材１１が設けられている。ＳＣＲ触媒基材１１は、格子状の隔壁により円筒部１０ｂの軸方向に延びる矩形穴が多数形成されたコージライト等から形成される触媒基材によって構成されている。矩形穴は、触媒基材を貫通して隔壁によって囲まれるセルを形成している。さらに、ＳＣＲ触媒基材１１では、触媒基材のセルの壁に、選択還元触媒であるＳＣＲ触媒がコーティング等の手段によって担持されている。
なお、選択還元触媒は特定の物質同士に対して選択的に化学反応をもたらす触媒であり、選択還元触媒の中でもＳＣＲ触媒は、窒素酸化物（ＮＯｘ）とアンモニア（ＮＨ３）との間で作用してＮＯｘの還元をもたらすものである。そして、ＮＯｘは還元されると窒素（Ｎ２）及び水に分解される。
【００１６】
そして、排気ガス浄化装置１０１は、筐体１０の内部において、ＳＣＲ触媒基材１１に対して排気ガスの流通方向の上流側に第一テーパ部１０ａによって形成される上流側流路１０ａ２を形成し、ＳＣＲ触媒基材１１に対して下流側に第二テーパ部１０ｃによって形成される下流側流路１０ｃ２を形成している。上流側流路１０ａ２及び下流側流路１０ｃ２は、ＳＣＲ触媒基材１１を介して互いに連通する。
また、排気ガス浄化装置１０１は、筐体１０の第一テーパ部１０ａの内部において、上流側開口部１０ａ１の下流側近傍に、板状の流路制御部材１５を有している。
【００１７】
図２をあわせて参照すると、流路制御部材１５は、台形板状の本体部１５ａと、台形状の本体部１５ａの短い上底側の縁部１５ａ１の両端からこの縁部１５ａ１に沿って側方に突出する２つの軸部１５ｃと、本体部１５ａの長い下底側の縁部１５ａ２に沿って本体部１５ａの平坦な表面１５ａ３と一体に形成された帯状の突起部１５ｂとによって構成されている。さらに、流路制御部材１５は、本体部１５ａに対して、軸部１５ｃが排気ガスの流通方向の上流側に位置し、突起部１５ｂが下流側に位置するように、配置される。これにより、本体部１５ａの表面１５ａ３及び突起部１５ｂの突出方向の表面１５ｂ１は、本体部１５ａの縁部１５ａ１から突起部１５ｂに向かって、本体部１５ａで平坦な表面を形成した後、突起部１５ｂでこの平坦な表面から離れるように屈折する表面を形成している。よって、流路制御部材１５は、排気ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって、下流側の端部を突起部１５ｂの突出方向に突出させるようにして曲がった略湾曲形状を有している。
【００１８】
また、軸部１５ｃはそれぞれ、図２に示すように第一テーパ部１０ａの内表面１０ａ３に上流側開口部１０ａ１を挟んで対向するように設けられた２つの軸受部１６によって回転自在に支持されている。これにより、流路制御部材１５が、第一テーパ部１０ａに回動自在に固定される。
さらに、軸部１５ｃ及び本体部１５ａの縁部１５ａ１は、上流側排気管１２内の流路を上流側開口部１０ａ１から第一テーパ部１０ａ内にそのまま延長した流路である流路延長部１２ａの円形断面（すなわち上流側開口部１０ａ１）に対して、図２に示すように円形断面の周縁の近傍に位置している。或いは、軸部１５ｃ及び本体部１５ａの縁部１５ａ１は、上流側開口部１０ａ１及び流路延長部１２ａの外側に位置していてもよい。また、本体部１５ａの表面１５ａ３及び突起部１５ｂは、流路延長部１２ａに面する側に位置している。そして、本体部１５ａにおける表面１５ａ３と反対側の平坦な表面１５ａ４は、本体部１５ａを挟んで流路延長部１２ａと反対側の第一テーパ部１０ａの内表面１０ａ３に面している。
【００１９】
よって、２つの軸部１５ｃによって形成される流路制御部材１５の回転中心軸は、上流側開口部１０ａ１からＳＣＲ触媒基材１１に向かう方向に対してほぼ垂直な方向に延び且つ上流側開口部１０ａ１の周縁の近傍に位置している。これにより、流路制御部材１５は、軸部１５ｃ（回転中心軸）を中心として上流側開口部１０ａ１を塞ぐ方向に回動すると、上流側排気管１２から第一テーパ部１０ａの上流側流路１０ａ２に流入した排気ガスに対して、流通する流路を排ガス流路１８に制限し狭くする。反対に、流路制御部材１５は、軸部１５ｃを中心として上流側開口部１０ａ１を開放する方向に回動すると、つまり破線で示すように回動すると、上流側排気管１２から上流側流路１０ａ２に流入した排気ガスに対して狭く制限していた排ガス流路１８を広くする。なお、排ガス流路１８は、上流側流路１０ａ２において、突起部１５ｂ側で流路制御部材１５と第一テーパ部１０ａとの間に形成される流路である。
【００２０】
そして、車両に搭載される際、排気ガス浄化装置１０１は、流路制御部材１５の縁部１５ａ１及び軸部１５ｃが、重力方向で流路延長部１２ａの上部側に位置するように、設置される。これにより、流路制御部材１５は、重力の作用によって、突起部１５ｂを下方に移動させるように回動する。なお、上方とは、流路延長部１２ａの中央つまり上流側開口部１０ａ１の中心から、流路制御部材１５の本体部１５ａの縁部１５ａ１に向かう方向であり、下方は、上方の反対方向である。
【００２１】
さらに、第一テーパ部１０ａの内表面１０ａ３には、流路制御部材１５の下方への回動を規制するストッパ１７が一体に設けられている。ストッパ１７は、軸受部１６と同様に、流路制御部材１５の本体部１５ａの両側で軸受部１６よりも下方に配置されている。このため、流路制御部材１５は、重力の作用によって下方に向かって回動すると本体部１５ａがストッパ１７に当接して回動を停止し、縁部１５ａ２を縁部１５ａ１よりも下方にして傾斜させた所定の位置に保持される。よって、流路制御部材１５がストッパ１７に当接し停止しているとき、排ガス流路１８は、流路制御部材１５によって流路延長部１２ａの上部つまり上流側流路１０ａ２の上部への排気ガスの流通が遮られたものとなっている。
【００２２】
次に、図１及び図２を用いて、この発明の実施の形態１に係る排気ガス浄化装置１０１の動作を説明する。
ディーゼルエンジンから排出された排気ガスは、上流側排気管１２を流通し、排気ガス浄化装置１０１の筐体１０における第一テーパ部１０ａの上流側流路１０ａ２に、上流側開口部１０ａ１から流入する。また、上流側排気管１２に設けられた噴射バルブ１４から、尿素水が噴射され排気ガスに混入する。尿素水の添加量は、排気ガスの流量に合わせて増減される。
【００２３】
尿素水を含む排気ガスは、流路制御部材１５によって流れが分けられ、流路制御部材１５の上方及び下方を流通する。その排気ガスの大部分が、流路制御部材１５によって流れが制限されて下方へ誘導されながら流路制御部材１５の下方の排ガス流路１８を流通し、一部が流路制御部材１５の上方を流通する。さらに、流路制御部材１５の下方近傍を流通する排気ガスは、本体部１５ａに沿うように流通した後、突起部１５ｂに衝突して減速し、流れの方向をさらに下方に急激に変える。
流路制御部材１５は、排気ガスの流通方向に沿って下方に向かって傾斜しているため、流路制御部材１５の本体部１５ａの上方では、排気ガスの密度が低くなる、つまり排気ガスの圧力が低くなる。一方、流路制御部材１５の本体部１５ａ及び突起部１５ｂの下方では、排気ガスの密度（圧力）が高くなる。さらに、本体部１５ａの表面１５ａ３及び突起部１５ｂの表面１５ｂ１によって、排気ガスの流通方向に沿って延在しつつ下方に向かって屈折する表面が形成されている。このため、流路制御部材１５の本体部１５ａ及び突起部１５ｂの下では、排気ガスの密度（圧力）がさらに高くなる。
よって、流路制御部材１５には、上側よりも下側の圧力が高くなる圧力差により上方への揚力が発生し、さらに上述のように圧力差が大きいためその揚力は大きくなる。
【００２４】
また、流路制御部材１５の本体部１５ａの表面１５ａ３及び１５ａ４の近傍では、流路制御部材１５によって分けられ本体部１５ａの上方側の表面１５ａ４に沿って流通する排気ガスは、本体部１５ａの下方側の表面１５ａ３に沿って流通する排気ガスと、流路制御部材１５の下流側で再び合流する。下方側の表面１５ａ３に沿って流通する排気ガスが突起部１５ｂで減速し流通方向を下方に変えるため、上方側の表面１５ａ４に沿って流通した排気ガスは、本体部１５ａの縁部１５ａ２において回り込むようにして下方に流通方向を変え、突起部１５ｂの下方で表面１５ａ３に沿って流通した排気ガスと合流する。
【００２５】
このとき、流路制御部材１５によって分けられ上方側の表面１５ａ４に沿って流通した後合流するまでの排気ガスの流通距離（以下、沿面距離と呼ぶ）よりも、流路制御部材１５によって分けられ下方側の表面１５ａ３に沿って流通した後合流するまでの排気ガスの流通距離（沿面距離）の方が、短くなっている。すなわち、流路制御部材１５では、突起部１５ｂが存在することにより流路制御部材１５は略湾曲形状となっているため、排気ガスのうち流路制御部材１５の排ガス流路１８側、つまり排気ガスの流路中央側を流れる距離がその反対側を流れる距離よりも短い。これによっても、流路制御部材１５では、上側よりも下側の圧力が高くなる圧力差が生じるため、上方への揚力がさらに発生し、作用する揚力がさらに大きくなる。
そして、流路制御部材１５に作用する揚力は、排気ガスの流量が多くなるほど大きくなる。
【００２６】
ディーゼルエンジンの低回転又は低負荷時では、排気ガスの流量が少ないため、流路制御部材１５の上下での排気ガスの圧力差も小さくなり、流路制御部材１５に発生する揚力が小さくなる。このため、流路制御部材１５は、ストッパ１７に当接して支持され、下方に向かって最も回動した位置を維持する。これにより、第一テーパ部１０ａの上流側流路１０ａ２に流入した排気ガスの大部分は、流路制御部材１５によって狭く制限された排ガス流路１８を流通し、ＳＣＲ触媒基材１１の下側半分の領域のセルに流入する。
【００２７】
さらに、排気ガスに含まれる尿素水は、ＳＣＲ触媒基材１１に流入するまでの過程で排気ガスの熱によって加水分解されてアンモニアを生成し、生成されたアンモニアは、排気ガスと共に流入したＳＣＲ触媒基材１１のセルの壁に吸着する。よって、流量が少ない排気ガスと共に流入したアンモニアは、含有量が少ないがＳＣＲ触媒基材１１の下側半分の領域に集められて流通するため、ＳＣＲ触媒基材１１の下側半分のセルでは全体的に均等に、アンモニアが十分な密度で吸着し、アンモニアの吸着の偏在が抑えられる。そして、流路制御部材１５によって流路が狭く制限された結果、ＳＣＲ触媒基材１１において均等に十分な密度でアンモニアが吸着している部位に排気ガスが流入し、流入した排気ガスのＮＯｘが、アンモニアによって十分に還元される。
【００２８】
また、ディーゼルエンジンの回転数が上昇する又は負荷が大きくなるに従い、排気ガスの流量が多くなるため、流路制御部材１５の上下での圧力差が大きくなり、流路制御部材１５に発生する揚力が大きくなる。それにより、流路制御部材１５が、軸部１５ｃを中心に上方へと紙面上で反時計回りに回動して、排ガス流路１８を拡大し、第一テーパ部１０ａの上流側流路１０ａ２に流入した排気ガスは、排ガス流路１８を通ってＳＣＲ触媒基材１１のより広い領域のセルに流入するようになる。そして、流路制御部材１５は、排気ガスの流量が多くなるに従って縁部１５ａ２を上方に位置させるように回動し、ディーゼルエンジンの高回転又は高負荷時には紙面上に破線で示す位置となる。このとき、排ガス流路１８を流通した流量の多い排気ガス及びこれに含有されるアンモニアは、ＳＣＲ触媒基材１１全体のセルに流入する。
【００２９】
なお、排気ガスの流量が多くなると共にＳＣＲ触媒基材１１への排ガス流路１８が広くなるが、排気ガスの流量に合わせて噴射バルブ１４からの尿素水の噴射量が増量され、それに伴い生成するアンモニアも含有量が増加している。このため、含有量の多いアンモニアは、排ガス流路１８の下流のＳＣＲ触媒基材１１の広い領域のセルに流入しても、セル全体に十分な密度で吸着する。そして、含有量の多いアンモニアがＳＣＲ触媒基材１１において局所的に集中するのも抑えられ、それにより、吸着しきれなかったアンモニアのＳＣＲ触媒基材１１の外部への流出、及び過度なアンモニアの吸着によるＳＣＲ触媒基材１１の劣化が抑えられる。
【００３０】
このように、この発明に係る排気ガス浄化装置１０１は、アンモニアによる窒素酸化物の還元反応を促進するＳＣＲ触媒を担持したＳＣＲ触媒基材１１を備える。排気ガス浄化装置１０１は、ＳＣＲ触媒基材１１に流れる排気ガスの流通方向でＳＣＲ触媒基材１１の上流側に設けられた流路制御部材１５を備える。流路制御部材１５は、排気ガスの流通方向における上流側が回動可能に支持され、ＳＣＲ触媒基材１１への排ガス流路１８を制限するように回動する。流路制御部材１５では、突起部１５ｂが存在することにより略湾曲形状となっているため、排気ガスのうち流路制御部材１５の排ガス流路１８側を流れる距離がその反対側を流れる距離よりも短いことを特徴とする。
【００３１】
このとき、流路制御部材１５によって排ガス流路１８側とその反対側に分けられた排気ガスには圧力差が発生し、排ガス流路１８側の圧力がその反対側の圧力より大きくなる。さらに、排気ガスの流量が増大するに伴って、排ガス流路１８側の圧力とその反対側の圧力との差圧が大きくなる。そして、この差圧によって流路制御部材１５に揚力が作用し、差圧が大きくなると、流路制御部材１５が揚力によって回動させられる。これにより、流路制御部材１５は、排気ガスの流量が少ないときには差圧が小さいため回動せずに排ガス流路１８を狭く制限し、排気ガスの流量が多くなると差圧と共に上昇する揚力によって排ガス流路１８を拡大する方向に回動する。よって、排気ガス浄化装置１０１は、アンモニアを含む排気ガスが、低流量時にはＳＣＲ触媒基材１１に対して分散して流入することを抑制し、且つ高流量時にはＳＣＲ触媒基材１１の広い領域のセルへ流入するように制御し、ＳＣＲ触媒基材１１へのアンモニアの偏在した吸着を抑制する。従って、排気ガス浄化装置１０１は、簡易な構造の流路制御部材１５によって、ＳＣＲ触媒基材１１の上流側での排ガス流路１８の制御を可能にすると共に、ＮＯｘの還元効率（浄化効率）を向上させることができる。
【００３２】
さらに、排気ガス浄化装置１０１では、上述のようにＮＯｘの浄化効率が向上することによって、還元剤を構成する尿素水の使用量を低減することができる。
また、排気ガス浄化装置１０１では、筐体１０内で排気ガスの流れが制御され、外部に制御するための機構が不要であるため、排気ガス浄化装置１０１の配置の自由度が向上する。
【００３３】
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２０１は、実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１において流路制御部材１５の本体部１５ａをバイメタルによって形成したものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
図３を参照すると、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置２０１は、筐体１０の第一テーパ部１０ａの内部において、上流側開口部１０ａ１の下流側近傍に、実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１と同様にして、流路制御部材２１５とストッパ１７とを備えている。
流路制御部材２１５は、台形板状の本体部２１５ａと、本体部２１５ａの表面２１５ａ３に一体に形成された帯状の突起部２１５ｂと、本体部２１５ａの縁部２１５ａ１の両端から側方に突出する２つの軸部２１５ｃとによって構成されている。そして、流路制御部材２１５は、軸部２１５ｃが第一テーパ部１０ａの軸受部１６によって回動可能に支持され、ストッパ１７に当接した停止状態のとき、縁部２１５ａ１からＳＣＲ触媒基材１１側の縁部２１５ａ２に向かって、上流側開口部１０ａ１の一部を塞ぐように下方に傾斜している。
【００３５】
また、本体部２１５ａはバイメタルからなり、この本体部２１５ａでは、熱膨張率（具体的には、温度の上昇に対応して長さが変化する割合である線膨張率）の異なる金属によって、縁部２１５ａ１から縁部２１５ａ２に向かって延びる複数の層が形成されている。そして、本体部２１５ａにおいて、流路延長部１２ａ（排ガス流路１８）側の突起部２１５ｂが設けられた表面２１５ａ３を形成する金属２１５ａａは、反対側の表面２１５ａ４を形成する金属２１５ａｂよりも、熱膨張率が高くなっている。このため、本体部２１５ａは、常温では紙面上に実線で示すように平板状に延在するが、温度が上昇するに従い、紙面上に破線で示すように、縁部２１５ａ２を第一テーパ部１０ａの内表面１０ａ３の上方側に近づけるように湾曲する。
【００３６】
従って、排気ガスの温度が比較的低温であり流量が少ないディーゼルエンジンの低回転又は低負荷時、流路制御部材２１５は、作用する揚力が小さいため回動せずにストッパ１７によって下方が支持された状態を維持し、且つ、温度による湾曲を発生せずに平板状の形状を維持する。すなわち、流路制御部材２１５は、紙面上の実線で示す状態を維持する。それにより、第一テーパ部１０ａの上流側流路１０ａ２に流入した排気ガスは、大部分が流路制御部材２１５によって狭く制限された排ガス流路１８を流通し、ＳＣＲ触媒基材１１の下側半分の領域のセルに流入する。その結果、流量が少ない排気ガスに含まれるアンモニアは、含有量が少ないがＳＣＲ触媒基材１１の下側半分のセルに集められることで均等且つ十分な密度でＳＣＲ触媒基材１１のセル内に吸着する。
【００３７】
また、ディーゼルエンジンの回転数又は負荷が上昇すると、それに従い排気ガスの流量が多くなると共に温度が上昇する。このため、流路制御部材２１５は、上方側の表面２１５ａ４よりも下方側の表面２１５ａ３での圧力が高くなる両者間の圧力差に起因して増大する揚力によって、軸部２１５ｃを中心に紙面上で反時計回りに回動し、且つ、排気ガスの温度上昇により縁部２１５ａ２を第一テーパ部１０ａの内表面１０ａ３の上方側に近づけるように湾曲する。それにより、排ガス流路１８がＳＣＲ触媒基材１１に向かうに従い拡がるような形状となり、第一テーパ部１０ａの上流側流路１０ａ２に流入した排気ガスは、ＳＣＲ触媒基材１１のより広い領域のセルに流入するようになる。そして、流路制御部材２１５は、排気ガスが流量と共に温度を上昇させる従い、紙面上の破線で示すようにさらに回動及び湾曲して排ガス流路１８を拡大し、排気ガス及び含まれるアンモニアがＳＣＲ触媒基材１１全体のセルに流入するようになる。
【００３８】
また、この発明の実施の形態２に係る排気ガス浄化装置２０１のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態２における排気ガス浄化装置２０１によれば、上記実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１と同様な効果が得られる。
【００３９】
また、排気ガス浄化装置２０１において、流路制御部材２１５は、温度の上昇に伴って排ガス流路１８を拡大するように曲がるバイメタルによって形成される。これによって、ディーゼルエンジンの回転数又は負荷の上昇時、流路制御部材２１５は、増大する排気ガスの流量に起因して増大する揚力による回動に加え、上昇する排気ガスの温度に起因する曲がりによっても、排ガス流路１８を拡大することができる。従って、排ガス流路１８の細かい制御が可能になる。
【００４０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置３０１は、実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１における流路制御部材１５に加え、バイメタルからなる流路制御部材を備えるようにしたものである。
【００４１】
図４を参照すると、この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置３０１は、筐体１０の第一テーパ部１０ａの内部における上流側開口部１０ａ１の下流側近傍において、上流側開口部１０ａ１の上方側に実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１と同様の第一流路制御部材３１５及びストッパ１７を備え、さらに上流側開口部１０ａ１の下方側に平板状のバイメタルからなる第二流路制御部材４１５を備えている。
【００４２】
第一流路制御部材３１５は、台形板状の本体部３１５ａ、突起部３１５ｂ及び軸部３１５ｃによって構成されている。しかしながら、第一流路制御部材３１５は、本体部３１５ａがストッパ１７に当接して回動を停止させた状態のとき、本体部３１５ａが、上流側排気管１２及び流路延長部１２ａの延在方向と平行に延びる。
【００４３】
第二流路制御部材４１５は、第一流路制御部材３１５の本体部３１５ａと流路延長部１２ａを挟んで対向するようにして延び、且つ本体部３１５ａと同様に台形板状の形状を有している。第二流路制御部材４１５は、流路延長部１２ａ側の表面４１５ｃを形成する金属４１５ｅが反対側の表面４１５ｄを形成する金属４１５ｆよりも熱膨張率が高くなったバイメタルによって形成されている。さらに、第二流路制御部材４１５は、回動しないように、上流側開口部１０ａ１側の縁部４１５ａが第一テーパ部１０ａに固定されている。そして、第二流路制御部材４１５は、常温では紙面上に実線で示すように、上流側排気管１２及び流路延長部１２ａの延在方向と平行な平板状に延在し、温度が上昇するに従い、紙面上に破線で示すように、下流側の縁部４１５ｂを第一テーパ部１０ａの内表面１０ａ３の下方側に近づけるように湾曲する。
【００４４】
従って、排気ガスの温度が比較的低温であり流量が少ないディーゼルエンジンの低回転又は低負荷時、第一流路制御部材３１５は、作用する揚力が小さいため回動せずにストッパ１７に当接して上流側排気管１２及び流路延長部１２ａの延在方向と平行に延在し、且つ第二流路制御部材４１５は、温度による湾曲を発生せずに上流側排気管１２及び流路延長部１２ａの延在方向と平行な平板状に延在する。それにより、第一テーパ部１０ａの上流側流路１０ａ２に流入した排気ガスの大部分が、第一流路制御部材３１５及び第二流路制御部材４１５によって狭く制限された排ガス流路１８を流通し、ＳＣＲ触媒基材１１の中央部分の領域のセルに流入する。その結果、流量が少ない排気ガスに含まれるアンモニアは、含有量が少ないがＳＣＲ触媒基材１１の中央部分のセルに集められることで均等且つ十分な密度でＳＣＲ触媒基材１１のセル内に吸着する。なお、排ガス流路１８は、第一流路制御部材３１５及び第二流路制御部材４１５の間に形成される流路である。
【００４５】
また、排気ガスの流量が多くなると共に温度が上昇するディーゼルエンジンの回転数又は負荷の上昇時、第一流路制御部材３１５は、上方側の表面３１５ａ４よりも下方側の表面３１５ａ３での圧力が高くなる両者間の圧力差に起因して増大する揚力によって、軸部３１５ｃを中心に紙面上で反時計回りに回動する。さらに、第二流路制御部材４１５は、温度上昇によって縁部４１５ｂを第一テーパ部１０ａの内表面１０ａ３の下方側に近づけるように湾曲する。これによって、排ガス流路１８がＳＣＲ触媒基材１１に向かうに従い拡がるような形状となり、第一テーパ部１０ａの上流側流路１０ａ２に流入した排気ガスは、ＳＣＲ触媒基材１１のより広い領域のセルに流入するようになる。そして、排気ガスの流量と共に温度が上昇する従い、紙面上の破線で示すように第一流路制御部材３１５がさらに大きく回動すると共に第二流路制御部材４１５がさらに大きく湾曲して排ガス流路１８を拡大し、排気ガス及び含有されるアンモニアがＳＣＲ触媒基材１１全体のセルに流入するようになる。
【００４６】
また、この発明の実施の形態３に係る排気ガス浄化装置３０１のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態３における排気ガス浄化装置３０１によれば、上記実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１と同様な効果が得られる。
【００４７】
また、排気ガス浄化装置３０１は、第一の流路制御部材として第一流路制御部材３１５を備えると共に、ＳＣＲ触媒基材１１の上流側に排ガス流路１８の中央（流路延長部１２ａの中央）を挟んで第一流路制御部材３１５に対向して設けられ且つバイメタルによって形成される第二の流路制御部材４１５をさらに備える。そして、第二流路制御部材４１５は、温度の上昇に伴って第一流路制御部材３１５及び第二流路制御部材４１５の間の排ガス流路１８を拡大するように曲がる。
【００４８】
このとき、第一流路制御部材３１５及び第二流路制御部材４１５の２つの流路制御部材を使用することによって、ディーゼルエンジンの低回転又は低負荷時における排ガス流路１８の位置設定が容易になる。さらに、第一流路制御部材３１５を重力方向で排ガス流路１８の上部側に配置し、第二流路制御部材４１５を重力方向で排ガス流路１８の下部側に配置することによって、第一流路制御部材３１５を排気ガスの揚力及び重力の作用で回動させることができ、第二流路制御部材４１５を排気ガスの温度の作用で曲げることができる。よって、第一流路制御部材３１５及び第二流路制御部材４１５の作動機構を簡易にすることが可能になる。
【００４９】
また、排気ガス浄化装置３０１において、第一流路制御部材３１５の本体部３１５ａを、実施の形態２の排気ガス浄化装置２０１における流路制御部材２１５と同様に、バイメタルで形成してもよい。
【００５０】
また、実施の形態１〜３の排気ガス浄化装置１０１〜３０１では、排気ガスの流れにより発生する揚力及び重力の作用よって回動する流路制御部材１５，２１５，３１５が、排ガス流路１８の上部側に設けられていたが、これに限定されるものでない。流路制御部材１５，２１５，３１５と、筐体１０の第一テーパ部１０ａの内表面１０ａ３との間にバネ等の付勢部材を設け、付勢部材が流路制御部材１５，２１５，３１５を排ガス流路１８に向かって付勢するようにしてもよい。これによって、排気ガスの流量が少ないとき、付勢部材が排ガス流路１８を狭く制限するように流路制御部材１５，２１５，３１５を移動させておき、排気ガスの流量が多くなると、流路制御部材１５，２１５，３１５に作用する増大した揚力が、付勢部材の付勢力に抗して流路制御部材１５，２１５，３１５を回動させるようにすることができる。
【００５１】
また、実施の形態１〜３の排気ガス浄化装置１０１〜３０１では、流路制御部材１５，２１５，３１５は、１つのみ設けられていたが、２つ以上設けられてもよい。排気ガス浄化装置１０１の流路制御部材１５を例に挙げれば、図５に示すように、流路制御部材１５は、上流側開口部１０ａ１の周囲の上下及び両側方に４つ設けられてもよい。このとき、４つの流路制御部材１５は、例えば、排気ガス浄化装置３０１の第一流路制御部材３１５と同様に、回動させていない停止時に上流側排気管１２及び流路延長部１２ａの延在方向と平行に延びるように配置される。さらに上述のような流路制御部材１５のそれぞれには停止時の状態に移動させて維持するための付勢部材１９が設けられてもよい。
【００５２】
また、実施の形態１〜３の排気ガス浄化装置１０１〜３０１では、流路制御部材１５，２１５，３１５は、本体部１５ａ，２１５ａ，３１５ａにおける排気ガスの流通方向の下流側端部に突起部１５ｂ，２１５ｂ，３１５ｂを設けることによって、排ガス流路１８側と、排ガス流路１８と反対側との間で、排気ガスの沿面距離を変えていたが、これに限定されるものでない。本体部１５ａ，２１５ａ，３１５ａにおいて、排ガス流路１８側の表面を突出する若しくは窪むように湾曲させ、排ガス流路１８と反対側の表面を平坦にすることによって、排ガス流路１８側の排気ガスの沿面距離を反対側よりも短くしてもよい。または、本体部１５ａ，２１５ａ，３１５ａにおいて、排ガス流路１８側の表面及び排ガス流路１８と反対側の表面のいずれも突出する若しくは窪むように湾曲させ、両者の湾曲の程度を異ならせることによって、排ガス流路１８側の排気ガスの沿面距離を反対側よりも短くしてもよい。
【００５３】
例えば、実施の形態１の排気ガス浄化装置１０１の流路制御部材１５における断面形状を、図６に示すように、航空機の翼形状としてもよい。このとき、流路制御部材５１５の本体部５１５ａは、排ガス流路１８側の下方の表面５１５ａ３が平坦で、排ガス流路１８と反対側の上方の表面５１５ａ４が上方に向かって突出するように湾曲している。さらに、本体部５１５ａは、上流の縁部５１５ａ１側の方が下流の縁部５１５ａ２側よりも上下方向に厚くなっており、最大厚さとなる部位は、上下流方向で縁部５１５ａ１側に偏った位置にある。そして、本体部５１５ａは、縁部５１５ａ１に設けられた軸部５１５ｃを中心に回動自在となっている。このとき、流路制御部材５１５によって分けられ表面５１５ａ３及び表面５１５ａ４のそれぞれに沿って流通する排気ガスは、平坦な表面５１５ａ３に沿った方向の本体部５１５ａよりも下流側の位置で合流する。よって、下方側の表面５１５ａ３に沿った排気ガスの沿面距離は、上方側の表面５１５ａ４に沿った排気ガスの沿面距離よりも短くなる。従って、流路制御部材５１５には、上方への揚力が作用する。なお、流路制御部材５１５は、実施の形態２及び３の排気ガス浄化装置２０１及び３０１に適用してもよい。
【００５４】
また、実施の形態１〜３の排気ガス浄化装置１０１〜３０１は、車両に搭載されるものとしていたが、これに限定されるものでなく、ディーゼルエンジンを備える機械に搭載することができ、ジェネレータ等に搭載してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１１  ＳＣＲ触媒基材、１５，２１５  流路制御部材、１８  排ガス流路（排気ガスの流路）、１０１，２０１，３０１  排気ガス浄化装置、３１５  第一流路制御部材（第一の流路制御部材）、４１５  第二流路制御部材（第二の流路制御部材）。
【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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【図６】
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