(57)【要約】【課題】二重管構造の排気管を有する排気浄化装置において、その外管の腐食発生を抑制する。【解決手段】排気浄化装置は、エンジンの排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアの供給を受けて、排気中のＮＯｘを選択還元浄化するＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズルと、を含んで構成される。また、噴射ノズルとＳＣＲ触媒との間に位置する排気管の少なくとも一部が、溶接箇所３８を有する内管３４及び外管３６からなる二重管構造をなしていると共に、外管３６の溶接箇所３８がその内方から溶接されている。そして、外管３６の溶接箇所３８が、溶接温度が高い内周面で細かく、溶接温度が低い外周面で粗くなるようにし、内周面における原子のならびを整えることで、アンモニアに晒される可能性がある内周面の耐腐食性を高める。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアの供給を受けて、排気中の窒素酸化物を選択還元浄化するＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズルと、
を含んで構成され、
前記噴射ノズルと前記ＳＣＲ触媒との間に位置する排気管の少なくとも一部が、溶接箇所を有する内管及び外管からなる二重管構造をなしていると共に、前記外管の溶接箇所が、前記外管の内方から溶接されている、
ことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
前記溶接は、ＴＩＧ溶接である、
ことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択的に還元浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン排気中のＮＯｘを除去する触媒浄化システムとして、特開２００５−２２６５２８号公報（特許文献１）に記載された排気浄化装置が提案されている。かかる排気浄化装置は、排気管に配設されたＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒の排気上流に、エンジン運転状態に応じた液体還元剤又はその前駆体を噴射供給することで、ＳＣＲ触媒においてＮＯｘと還元剤とを選択的に還元反応させ、ＮＯｘを無害成分に浄化する。また、かかる排気浄化装置では、液体還元剤又はその前駆体が噴射供給された排気管において、液体還元剤又はその前駆体が冷却されて析出することを抑制すべく、内管及び外管からなる二重管構造が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２６５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両に搭載される排気浄化装置では、液体還元剤の前駆体として、安全性及び取扱性に優れる尿素水溶液を使用することがある。この場合、二重管構造の内管だけでなく、内管と外管との間にも、尿素水溶液が混合した排気が通過する。外管は、その外周面が外気に接しているため、内管に比べて低温になり易い。そして、エンジン運転状態などに応じて外管の温度が約２００℃未満になると、外管の内周面に付着した尿素水溶液の液滴は、アンモニアを発生させながらビウレットを生成し、これが外管の内周面に析出されてしまう。外管の内周面に析出したビウレットは、エンジン運転状態の変化に伴って排気温度が上昇すると、シアヌル酸とアンモニアとを生成する。アンモニアは、金属に対する腐食性を有するため、その濃度が局所的に高くなった場合に、外管、特に、そこに施された溶接箇所を腐食してしまうおそれがある。なお、外管の腐食は、ビウレットに限らず、尿素由来の他の析出物でも起こり得る。
【０００５】
そこで、本発明は、外管の腐食発生を抑制した、排気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】
【０００６】
排気浄化装置は、エンジンの排気管に配設され、尿素水溶液から生成されるアンモニアの供給を受けて、排気中のＮＯｘを選択還元浄化するＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の排気上流に尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズルと、を含んで構成される。そして、噴射ノズルとＳＣＲ触媒との間に位置する排気管の少なくとも一部が、溶接箇所を有する内管及び外管からなる二重管構造をなしていると共に、外管の溶接箇所がその内方から溶接されている。
【発明の効果】
【０００７】
内管及び外管からなる二重管構造の排気管において、その外管の内方から溶接を施すことで、溶接箇所の粒界が、内周面で細かく、外周面で粗くなる。そして、外管の内周面における溶接箇所の粒界を細かくすることで原子のならびを整え、アンモニアに晒される可能性がある内周面の耐腐食性を高め、腐食発生を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】排気浄化装置の平面図
【図２】排気浄化装置の斜視図
【図３】排気浄化装置の内部の説明図
【図４】内管及び外管からなる二重管構造の排気管の断面図
【図５】図４におけるＸ部の拡大図であって、外方から溶接を施した場合の溶接箇所の粒界の様子を示す説明図
【図６】図４におけるＸ部の拡大図であって、内方から溶接を施した場合の溶接箇所の粒界の様子を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１〜図３は、排気浄化装置の一例を示す。
排気浄化装置は、筒形をなす第１の筐体１０と、同じく筒形をなす第２の筐体２０と、第１の筐体１０及び第２の筐体２０の遠端部同士を連通させる連通管３０と、を有する。第１の筐体１０と第２の筐体２０とは、その軸線１０Ａと軸線２０Ａとが略平行（見た目で平行という程度でよい。以下同様。）となるように、互いに並べて近接配置される。そして、連通管３０も、その軸線３０Ａが、第１の筐体１０の軸線１０Ａ及び第２の筐体２０の軸線２０Ａと略平行となるように配管される。ここで、第１の筐体１０、第２の筐体２０及び連通管３０は、エンジンの排気管の一部に該当する。
【００１０】
第１の筐体１０は、排気上流端部に流入口１２が形成され、排気下流端部に排出口１４が形成される。本実施形態の場合、流入口１２は排気上流端部の端面に形成され、排出口１４は排気下流端部の側面に形成される。そして、流入口１２と排出口１４との間には、少なくともＮＯ（一酸化窒素）をＮＯ2（二酸化窒素）へと酸化させるＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）１６と、ＰＭ（Particulate Matter）を捕集除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下「ＤＰＦ」という。）１８と、がＤＯＣ１６を排気上流側にして収納される。
【００１１】
第２の筐体２０は、排気上流端部に流入口２２が形成され、排気下流端部に排出口２４が形成される。本実施形態の場合、流入口２２及び排出口２４の両方とも、端部側面に形成される。そして、流入口２２と排出口２４との間には、アンモニアを還元剤としてＮＯｘを選択還元浄化するＳＣＲ触媒２６と、ＳＣＲ触媒２６を通過したアンモニアを酸化させる酸化触媒２８と、がＳＣＲ触媒２６を排気上流側にして収納される。
【００１２】
連通管３０は、第１の筐体１０及び第２の筐体２０の遠端部同士、要するに、互いに反対側に位置する遠い方の端部である、第１の筐体１０の排気下流端部の排出口１４と、第２の筐体２０の排気上流端部の流入口２２と、を連通させる。従って、エンジンの排気は、流入口１２から第１の筐体１０に流入し、ＤＯＣ１６及びＤＰＦ１８を通過して排出口１４から連通管３０の中へと入る。そして、排気は、連通管３０を経て流入口２２から第２の筐体２０に流入し、ＳＣＲ触媒２６及び酸化触媒２８を通過して排出口２４から排出される。即ち、第１の筐体１０から連通管３０を経由して第２の筐体２０へと至る排気の通路は、連通管３０により一度折り返されている。
【００１３】
また、連通管３０は、第１の筐体１０の排出口１４と第２の筐体２０の流入口２２との接続のために曲折部分が両端に形成された直線状の直管で、排出口１４に対する曲折部分に噴射ノズル３２が取り付けられ、直線状の管内に向けて尿素水溶液を噴射供給する。これにより、排気中への尿素水溶液の均一拡散に必要な直線長さが確保されている。なお、尿素水溶液の均一拡散を促進するために、例えば、連通管３０に網目状などの拡散部材を設置してもよい。
【００１４】
このような排気浄化装置によれば、第１の筐体１０と第２の筐体２０とを近接させて並列に配置したため、そのシルエットは角形マフラー並みのコンパクトサイズとなっている。また、第１の筐体１０及び第２の筐体２０の遠端部同士を連通管３０で連通させたため、尿素水溶液の均一拡散に必要な管長を確保しつつ、第１の筐体１０及び第２の筐体２０のシルエット内に連通管３０を収めることが可能となり、排気上流から下流にかけての長さ方向のサイズを縮小することに成功している。
【００１５】
連通管３０の曲折部分により挟まれる直線部分、即ち、噴射ノズル３２とＳＣＲ触媒２６との間に位置する排気管の少なくとも一部は、連通管３０の保温性を高め、例えば、噴射ノズル３２から噴射供給された尿素水溶液の加水分解を促進するために、図４に示すように、同心に配置された内管３４及び外管３６からなる二重管構造をなしている。この場合、内管３４と外管３６との間に尿素水溶液を混合した排気が通過すると、外管３６の外周面が外気に接しているためその温度が低下し、外管３６の内周面に付着した尿素水溶液の液滴がビウレットなどの尿素由来の析出物となって析出してしまう。そして、内管３４と外管３６との間を通過する排気の温度が上昇すると、外管３６の内周面に析出した析出物は、局所的に濃度が高いアンモニアを生成する。
【００１６】
また、内管３４及び外管３６は、例えば、矩形形状の板材の端部を突き合わせつつＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接などで形成されたり、ブラケットなどを固定するために内周面にＴＩＧ溶接などが施される場合がある。この場合、外管３６に施された溶接箇所３８は、腐食性を有するアンモニアに晒されることとなる。
【００１７】
外管３６の外方から溶接を施した場合には、図５に示すように、その粒界は、溶接温度が低い内周面で粗く、溶接温度が高い外周面で細かくなる。粒界が粗い溶接箇所３８は、粒界が細かい溶接箇所３８に比べて原子のならびが不規則になっているため、粒界腐食が発生し易くなっている。
【００１８】
そこで、外管３６の内方から溶接を施すことで、図６に示すように、その粒界が、溶接温度が高い内周面で細かく、溶接温度が低い外周面で粗くなるようにする。そして、外管３６の内周面における溶接箇所３８の粒界を細かくすることで原子のならびを整え、濃度が高いアンモニアに晒される可能性がある内周面の耐腐食性を高め、腐食発生を抑制する。
【００１９】
ここで、内管３４及び外管３６の溶接方法として、ＴＩＧ溶接を採用することで、高品質で美しい溶接ビード（溶接跡）を得ることができる。
なお、排気浄化装置は、図１〜図３に示す構成のものに限らず、ＤＯＣ１６、ＤＰＦ１８、ＳＣＲ触媒２６及び酸化触媒２８が直線状に配置されたものなどでもよい。また、排気浄化装置としては、少なくとも、ＳＣＲ触媒２６を有していればよい。さらに、溶接方法としては、ＴＩＧ溶接に限らず、ＭＩＧ（Metal Inert Gas）溶接、ＭＡＧ（Metal Active Gas）溶接などのアーク溶接であってもよい。
【符号の説明】
【００２０】
２０  第２の筐体
２６  ＳＣＲ触媒
３０  連通管
３２  噴射ノズル
３４  内管
３６  外管
３８  溶接箇所
【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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