(57)【要約】【課題】触媒を用いてＮＯｘ排出量を低減させる排ガス浄化装置において、液体還元剤の拡散効果の低下を抑えて排ガス浄化機能の低下を抑えつつ装置の小型化を図る。【解決手段】排ガス浄化装置１は、液体還元剤の添加された排ガスが流入する流入口１３ａを有する外側筒状部１１と、外側筒状部の内部に収容された内側筒状部１２と、を備える。内側筒状部１２には、排ガスを還元処理する触媒ＳＣＲ３１と、アンモニアを分解するための酸化触媒ＳＬＰ３２と、ＳＣＲ３１及びＳＬＰ３２によって浄化された排ガスを排出する排出管１４とが設けられている。排ガスは、外側筒状部１１内における内側筒状部１２の外周を通過した後、内側筒状部１２内に流入し、ＳＣＲ３１及びＳＬＰ３２を通過して排出管１４に送られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体還元剤の添加された排ガスが流入する流入口を有する外側筒状部と、
前記外側筒状部の内部に収容された内側筒状部と、を備え、
前記内側筒状部には、前記排ガスを還元処理する触媒と、該触媒によって還元処理が行われた前記排ガスを排出する排出管とが設けられており、
前記排ガスは、前記外側筒状部内における前記内側筒状部の外周を通過した後、前記内側筒状部内に流入し、該内側筒状部内の前記触媒を通過して前記排出管に送られることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記外側筒状部には、前記流入口と対向する位置に板状部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記板状部は、前記内側筒状部の一部であることを特徴とする請求項２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記外側筒状部の内壁と前記内側筒状部の外壁とにそれぞれ接続され、前記外側筒状部内に前記内側筒状部を固定して保持する少なくとも１つの保持部材が設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記保持部材は、前記内側筒状部の外周を取り囲む環状部材であり、
該環状部材には複数の孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記環状部材には、羽根部が取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の排ガス浄化装置。
【請求項７】
前記内側筒状部は、該内側筒状部の軸方向の両側の端部のうちの一方に閉塞部材が設けられて閉じた状態となっており、前記両側の端部のうちの他方が開放した状態となっており、
前記排出管は、前記閉塞部材と前記触媒との間に配置されているか、または、前記閉塞部材に設けられていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項８】
黒煙除去部をさらに備えていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
【請求項９】
前記外側筒状部の前記流入口には、ガス流入管が取り付けられており、
前記外側筒状部における前記ガス流入管の取り付け位置には、該ガス流入管を取り囲むように補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関からの排気を浄化する排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出された排ガスを浄化するための装置として、排ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を除去するための装置、および、排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）の量を低減させるための装置が知られている。
【０００３】
ＰＭを除去するための装置としては、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）と呼ぶ）を備えたものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、ＮＯｘの量を低減させるための装置としては、ＮＯｘを還元する選択還元触媒（以下、ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）とも呼ばれる）を備えたものが開発されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に示す排気浄化装置では、排ガスを例えば尿素水などの液体還元剤（以下、単に液体還元剤と呼ぶ）と混合させた後に、ＳＣＲと反応させることで、ＮＯｘを無害成分である窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）と少量の一酸化窒素（ＮＯ）に変換して排出する。
【０００４】
さらに、近年排ガス規制がより厳しくなっていることに伴い、ＰＭおよびＮＯｘの両方の排出量を抑制するための排ガス浄化装置として、ＰＭを除去するためのＤＰＦを備えた排ガス浄化装置と、ＮＯｘ排出量を低減させるためのＳＣＲを備えた排ガス浄化装置とを組み合わせた排ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４４６７２
【特許文献２】特開２００８−１８０２０２
【特許文献３】特開２００５−１５５４０４
【特許文献４】特開２００９−１６７８０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＳＣＲを備えた排ガス浄化装置においては、排ガスに対して液体還元剤を添加した際に、液体還元剤を気化させ、排ガスと液体還元剤とをよく混合させ、かつ、排ガス中に液体還元剤を均一に拡散させることが望まれる。これは、装置中でＳＣＲと排ガスとを反応させるときに、液体還元剤の濃度にむらがあると、ＮＯｘの分解効率が低下するのみならず、液体還元剤がそのままの状態で排出されてしまうおそれがあるからである。そのため、ＳＣＲを備えた排ガス浄化装置においては、液体還元剤の注入口からＳＣＲまでの距離をできるだけ長くして、液体還元剤と排ガスとの混合を促進させている。
【０００７】
しかしながら、このような構成とすると、特に、ＤＰＦとＳＣＲとの両方を備えた排ガス浄化装置においては、装置全体が長くなってしまい、車両への搭載が困難になるなどの問題がある。
【０００８】
そこで、特許文献４では、ＤＰＦが収納された第一の筒状ケースと、ＳＣＲが収納された第二の筒状ケースとを並列に配置し、第一の筒状のケースの一方の端部から、第二の筒状のケースの一方の端部に対して、斜めに連結パイプを渡すことで、液体還元剤の注入口からＳＣＲまでの距離をできるだけ長くする構成が提案されている。しかし、このような構成としても、依然として長尺な連結パイプを必要とし、装置の小型化の妨げとなる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、触媒を用いてＮＯｘ排出量を低減させる排ガス浄化装置において、液体還元剤の拡散効果の低下を抑えて排ガス浄化機能の低下を抑えつつ装置の小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる排ガス浄化装置は、上記の課題を解決するために、
液体還元剤の添加された排ガスが流入する流入口を有する外側筒状部と、
前記外側筒状部の内部に収容された内側筒状部と、を備え、
前記内側筒状部には、前記排ガスを還元処理する触媒と、該触媒によって還元処理が行われた前記排ガスを排出する排出管とが設けられており、
前記排ガスは、前記外側筒状部内における前記内側筒状部の外周を通過した後、前記内側筒状部内に流入し、該内側筒状部内の前記触媒を通過して前記排出管に送られることを特徴としている。
【００１１】
本発明の排ガス浄化装置は、外側筒状部内に内側筒状部が配置された二重筒構造を有している。内側筒状部には、内部に流入した排ガスを還元処理するための触媒が設けられているとともに、排出管が設けられており、該触媒によって還元処理が行なわれた排ガスを装置外へ排出する構成となっている。このような構成の排ガス浄化装置において、流入口から外側筒状部内へ流入した排ガスは、内側筒状部の外周を通過した後に、内側筒状部内に流入し、該内側筒状部内の触媒を通過して排出管に送られる。
【００１２】
上記の構成によれば、液体還元剤が添加された排ガスは、外側筒状部内における内側筒状部の外周を通過する間に、液体還元剤と混合され、その後、内側筒状部内の触媒を通過することになる。そのため、液体還元剤と排ガスとの混合を行なうための長い配管を別途設ける必要がなくなり、装置の小型化を実現することができる。つまり、上記の構成では、外側筒状部内に、液体還元剤の添加された排ガスが触媒に到達するまでの距離を確保することができる。そのため、排ガスと液体還元剤とが混合され、排ガス中に液体還元剤が拡散するためのスペースを確保しながら、装置の小型化が実現できる。
【００１３】
このように、本発明の排ガス浄化装置によれば、液体還元剤の拡散効果の低下を抑えて排ガス浄化機能の低下を抑えつつ装置の小型化を図ることが可能となる。
本発明の排ガス浄化装置において、前記外側筒状部には、前記流入口と対向する位置に板状部が設けられていてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、流入口と対向する位置に設けられた板状部により、流入口から流入した液体還元剤を含む排ガスを板状部に当てることができ、これにより排ガスに乱流作用を発生させることができる。したがって、板状部が設けられていることにより、液体還元剤の微粒子化、気化、および、拡散を促進させることができるとともに、排ガスと液体還元剤との混合を促進させることができ、排ガスの触媒通過時の還元効果を高めることができる。
【００１５】
本発明の排ガス浄化装置においては、外側筒状部内に配置された内側筒状部の壁面などの一部を前記板状部として利用することで、板状部を別部材として設ける必要がなくなる。すなわち、本発明の排ガス浄化装置において、前記板状部は、前記内側筒状部の一部であってもよい。
【００１６】
本発明の排ガス浄化装置において、前記外側筒状部の内壁と前記内側筒状部の外壁とにそれぞれ接続され、前記外側筒状部内に前記内側筒状部を固定して保持する少なくとも１つの保持部材が設けられていてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、保持部材が設けられていることで、外側筒状部の内部に内側筒状部を安定して保持することができる。
本発明の排ガス浄化装置において、前記保持部材は、前記内側筒状部の外周を取り囲む環状部材であり、該環状部材には複数の孔が設けられていてもよい。
【００１８】
本発明の排ガス浄化装置において、前記環状部材には、羽根部が取り付けられていてもよい。上記の構成によれば、保持部材に羽根部が取り付けられていることで、該環状部材を通過する排ガスと液体還元剤との混合、および、液体還元剤の気化・微粒子化をさらに促進させることができる。
【００１９】
本発明の排ガス浄化装置において、前記内側筒状部は、該内側筒状部の軸方向の両側の端部のうちの一方に閉塞部材が設けられて閉じた状態となっており、前記両側の端部のうちの他方が開放した状態となっており、前記排出管は、前記閉塞部材と前記触媒との間に配置されているか、または、前記閉塞部材に設けられてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、内側筒状部の開放した状態の端部から流入した排ガスを、該内側筒状部内に設けられた触媒を通過させた後、内側筒状部の閉じた状態の端部側から排出管を介して装置外へ排出させることができる。
【００２１】
本発明の排ガス浄化装置は、上記構成（ＮＯｘ処理部（ＳＣＲ部））に加えて、黒煙除去部（ＤＰＦ部）をさらに備えている構成であってもよい。この構成により、ＰＭおよびＮＯｘの両方の排出量を抑制することができるため、排ガスの浄化性能がより向上する。
【００２２】
本発明の排ガス浄化装置において、前記外側筒状部の前記流入口には、ガス流入管が取り付けられており、前記外側筒状部における前記ガス流入管の取り付け位置には、該ガス流入管を取り囲むように補強部材が設けられていてもよい。この構成によれば、装置の剛性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置の概略構成を示す模式図である。（ｂ）は、ＤＰＦ部１２０とＳＣＲ部１１０とを備える従来の排ガス浄化装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１（ａ）に示す排ガス浄化装置のＳＣＲ部の構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示す排ガス浄化装置のＳＣＲ部のIII−III線での断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の他の実施形態にかかる排ガス浄化装置のＳＣＲ部の構成を模式的に示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＳＣＲ部をＢ側から見た場合の断面の構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる排ガス浄化装置のＳＣＲ部の構成を示す斜視図である。
【図６】図５に示す排ガス浄化装置のＳＣＲ部のVI−VI線での断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかる排ガス浄化装置のＳＣＲ部の構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の他の実施形態にかかる排ガス浄化装置のＳＣＲ部の構成を模式的に示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＳＣＲ部をＢ側から見た場合の一断面の構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、本発明の他の実施形態にかかる排ガス浄化装置のＳＣＲ部の構成を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＳＣＲ部のIX B−IX B線での断面図である。
【図１０】（ａ）は、図２に示す排ガス浄化装置のＳＣＲ部に設けられている保持部材の構成を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す保持部材の斜視図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置のＳＣＲ部に設けられている保持部材の他の構成例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す保持部材の斜視図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置のＳＣＲ部に設けられている保持部材の他の構成例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す保持部材の斜視図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置のＳＣＲ部に設けられている保持部材の他の構成例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す保持部材の斜視図である。
【図１４】（ａ）は、図１３（ａ）に示す保持部材に設けられた羽根部の構成を示す図である。（ｂ）から（ｄ）は、羽根部の変形例を示す図である。
【図１５】（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置のＳＣＲ部に設けられている保持部材の他の構成例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す保持部材が設けられた排ガス浄化装置のＳＣＲ部を示す斜視図である。
【図１６】（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置のＳＣＲ部に設けられている保持部材の他の構成例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す保持部材が設けられた排ガス浄化装置のＳＣＲ部を示す斜視図である。
【図１７】（ａ）は、本発明の排ガス浄化装置のＳＣＲ部に設けられている保持部材の他の構成例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す保持部材が設けられた排ガス浄化装置のＳＣＲ部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１（ａ）に示す排ガス浄化装置１は、車両に搭載されたディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスを浄化するための装置である。排ガス浄化装置１は、ＳＣＲ部１０（ＮＯｘ処理部）とＤＰＦ部２０（黒煙除去部）とを備えている。ＳＣＲ部１０は、内部に選択還元触媒（ＳＣＲ）３１および余剰アンモニア分解用酸化触媒（以下、ＳＬＰと呼ぶ）３２を備えており、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を無害成分である窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に変換する処理を行なう。ＤＰＦ部２０は、内部にＤＰＦ３３および酸化触媒（以下、ＤＯＣ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ）と呼ぶ）３４を備えており、排ガス中に含まれるＰＭを除去する処理を行なう。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、排ガス浄化装置１は、ＤＰＦ部２０とＳＣＲ部１０とが直列に接続されている。このような排ガス浄化装置１において、内燃機関から排出された排ガスは先ずＤＰＦ部２０に流入して黒煙の除去処理が行なわれた後、ＳＣＲ部１０に送り込まれ、当該ＳＣＲ部１０においてＮＯｘの無害成分への変換処理が行なわれる。図１（ａ）では、排ガス浄化装置１において入口から出口に至るまでの排ガスの流れを矢印で示している。
【００２６】
ＤＰＦ部２０内に設けられているＤＰＦ３３は、黒煙の原因となる排ガス中のＰＭを捕捉するフィルターである。ＤＰＦ部２０内に設けられているＤＯＣ３４は、酸化触媒であり、内燃機関から得られる熱や排ガス成分を利用してＤＰＦ３３内のフィルターに堆積したＰＭを酸化させて除去する。
【００２７】
次に、ＳＣＲ部１０のより具体的な構成について、図１（ａ）、図２、および図３を参照しながら説明する。図２では、便宜上、外側筒状部１１の内部の構成を示すために、外側筒状部１１内を透視した状態を示している。
【００２８】
本実施の形態の排ガス浄化装置１に設けられたＳＣＲ部１０は、外側筒状部１１、内側筒状部１２、ガス流入管１３、ガス排出管（排出管）１４、及び、保持部材１５を備えている。
【００２９】
外側筒状部１１は、円筒形状を有し、装置の外表面を形成する。円筒形状の外側筒状部１１は、円形の端面の両側に板状の部材が設けられて密閉された状態となっている。但し、前記円形の端面の一方は、排ガスを内部に流入させるために部分的に開口している。ここでは、外側筒状部１１における円形の端面の他方（すなわち、開口が設けられていない端面）を、外側筒状部１１の底部と呼ぶ。また、外側筒状部１１における、円筒を形成している湾曲した壁面を側壁と呼ぶ。図３では、円筒形状の外側筒状部１１の軸（円柱の中心軸）をＸで示す。
【００３０】
内側筒状部１２は、外側筒状部１１よりも径の小さい円筒形状を有し、該円筒形状の軸が外側筒状部１１の軸Ｘとほぼ同じ位置となるように外側筒状部１１の内部に配置されている。円筒形状の内側筒状部１２は、円形の端面の一方に板状の閉塞部材が設けられて閉じた状態となっており、円形の端面の他方は開放された状態となっている。内側筒状部１２の開放状態の端面は、外側筒状部１１の底部に面するように配置されている。ここでは、内側筒状部１２における円形の端面の一方に設けられた閉塞部材近傍の箇所を、内側筒状部１２の底部と呼び、該板状の部材の外側表面を底面１２ａと呼ぶ。また、内側筒状部１２における、円筒を形成している湾曲した壁面を側壁１２ｂと呼ぶ。
【００３１】
また、内側筒状部１２には、開放した端部に近い側から順に、ＳＣＲ３１、ＳＬＰ３２が配置されている。ＳＣＲ３１は、排ガス中に含まれるＮＯｘをアンモニアと還元反応させて窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に変換するための触媒を含む担体である。ＳＬＰ３２は、ＳＣＲ３１において利用されずに余ったアンモニアを分解するための酸化触媒を含む担体である。
【００３２】
ガス流入管１３は、外側筒状部１１の円形の端面の一方の開口した箇所に取り付けられており、ＤＰＦ部２０を通過した排ガスをＳＣＲ部１０へ流入させる円筒形状の管である。本実施の形態では、ガス流入管１３は、円筒形状のガス流入管１３の軸（円柱の中心軸）が外側筒状部１１の軸Ｘとほぼ同じ位置となるように配置されている。ガス流入管１３と外側筒状部１１との接続部分、すなわち、外側筒状部１１の円形の端面の一方の開口した箇所が、排ガスが外側筒状部１１へ流入する流入口１３ａとなる。前記した内側筒状部１２の底面は、流入口１３ａに対向している。
【００３３】
また、ガス流入管１３には、管内を流れる排ガスに対して液体還元剤４０を注入するための噴射ノズル３５が設けられている。さらに、噴射ノズル３５の下流側には、排ガス中に液体還元剤４０を拡散・微粒子化・気化させ、排ガスと十分に混合させるための混合部材３６が設けられている。混合部材３６については、例えば特許文献２などの公知文献に記載されたものを適用することができるため、詳細な説明は省略する。なお、図２および図３では、噴射ノズル３５および混合部材３６の図示を省略している。
【００３４】
ガス排出管１４は、内側筒状部１２の内部と連通するように取り付けられており、ＳＣＲ部１０での触媒処理後の排ガスを装置外へ排出させる円筒形状の管である。図３では、円筒形状のガス排出管１４の軸（円柱の中心軸）をＹで示す。本実施形態の排ガス浄化装置１においては、ガス排出管１４は、内側筒状部１２の底部の近傍、すなわち、内側筒状部１２の円形の端面の一方側に設けられた板状の部材（閉塞部材）とＳＬＰ３２との間に配置されている。
【００３５】
より詳細には、ガス排出管１４は、内側筒状部１２の底部の近傍において、該内側筒状部１２を、その軸方向（図３における軸Ｘの方向）と交差する方向に貫通するように配置されている。さらに、ガス排出管１４は、ガス排出管１４の軸Ｙと外側筒状部１１の軸Ｘとがほぼ直交するような位置関係で、外側筒状部１１の側壁を貫通している。また、ガス排出管１４の壁面には、内側筒状部１２の内部空間と接触する位置に複数の排出孔１４ａが設けられている。この構成により、内側筒状部１２内のＳＣＲ３１およびＳＬＰ３２を通過した排ガスは、排出孔１４ａを通じてガス排出管１４内に流入する。なお、本実施の形態では、ガス排出管１４は、内側筒状部１２の底部の近傍に配置されているが、本発明ではこれに限定されず、ＳＣＲ３１およびＳＬＰ３２を通過した排ガスが装置外に排出されるような構成となるように、ガス排出管１４を配置すればよい。
【００３６】
保持部材１５は、外側筒状部１１の側壁の内側（これを外側筒状部１１の内壁と呼ぶ）と、内側筒状部１２の側壁の外側（これを内側筒状部１２の外壁と呼ぶ）にそれぞれ溶接や圧入などによって接続されている。これにより、内側筒状部１２は、外側筒状部１１内の空間に、該外側筒状部１１の内壁から所定の距離を隔てて固定され保持されている。また、保持部材１５は、図２に示すように、円筒形状の内側筒状部１２の外周を取り囲む環状部材であり、排ガスを通過させるために複数の孔１５ａが設けられている。
【００３７】
本実施の形態の排ガス浄化装置１では、２個の保持部材１５が設けられているが、本発明では保持部材の数及び固定位置は限定されない。また、保持部材の形状、構成については、種々の変形例が存在する。保持部材の構成例については、後述する。
【００３８】
続いて、上記の構成を有するＳＣＲ部１０内において、排ガスがどのような流れで通過し、排ガス中のＮＯｘの変換処理が行なわれるかについて、図１（ａ）および図３を参照しながら説明する。図１（ａ）および図３では、排ガスの流れを矢印で示している。
【００３９】
ＤＰＦ部２０によってＰＭの除去処理が行なわれた排ガスは、ガス流入管１３に送られる。ガス流入管１３では、管内を流れる排ガスに対して噴射ノズル３５から液体還元剤の噴射が行なわれる。その後、ガス流入管１３内の排ガスは、混合部材３６を通過することで液体還元剤と混合されるとともに、排ガス中に液体還元剤が拡散される。液体還元剤は、排気熱および排ガス中の水蒸気の作用によって加水分解され、気化しアンモニアとなる。
【００４０】
混合部材３６を通過した排ガスは、流入口１３ａから外側筒状部１１内に流入する。液体還元剤が添加された排ガスは、流入口１３ａに対向して位置する内側筒状部１２の底面１２ａに当たる。液体還元剤を含む排ガスが底面１２ａと衝突することで、液体還元剤の微粒子化、気化、および、拡散を促進させることができるとともに、排ガスと液体還元剤との混合を促進させることができる。つまり、本実施の形態では、底面１２ａを形成する内側筒状部１２の閉塞部材が、本発明の板状部としての役割を果たす。内側筒状部１２の底面１２ａは、外側筒状部１１内に配置されており、該外側筒状部１１内へ供給される排気ガス熱によって加熱されている。そのため、液体還元剤からアンモニアへの変換をより促進させることができる。
【００４１】
図３に示すように、外側筒状部１１内に流入し、底面１２ａとぶつかった排ガスは、その後、該外側筒状部１１内における内側筒状部１２の外周を通過する。この際、排ガスは、保持部材１５の孔１５ａを通過し、外側筒状部１１の底部の方へ流れる。外側筒状部１１の底部へ流れた排ガスは、内側筒状部１２の開放状態の端部から内側筒状部１２の内部へ流れ込む。内側筒状部１２へ流れ込んだ排ガスは、ＳＣＲ３１を通過することで、排ガス中に含まれるＮＯｘとアンモニアが還元反応を起こし、無害成分である窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に変換される。その後、排ガスはＳＬＰ３２を通過することで、排ガス中に残存するアンモニアの分解処理が行なわれる。これにより、アンモニアが装置外へ放出されることが抑制される。ＳＬＰ３２を通過した排ガスは、ガス排出管１４の排出孔１４ａから管内に流入し、ガス排出管１４から装置外へ排出される。
【００４２】
以上のような経路により、ＳＣＲ部１０内を排ガスが通過し、ＮＯｘの変換処理が行なわれる。本実施の形態の排ガス浄化装置１の構成によれば、液体還元剤が添加された排ガスが外側筒状部１１内における内側筒状部１２の外周を通過する間に、当該排ガス中の液体還元剤を微粒子化、気化、拡散させ、排ガス中にアンモニアを均一に混合することが可能となる。
【００４３】
従来の構成では、図１（ｂ）に示す排ガス浄化装置１００のように、液体還元剤１４０の噴射ノズル１３５からＳＣＲ部１１０までの距離をできるだけ長く取る必要があった。これに対して、図１（ａ）に示す本実施形態の排ガス浄化装置１では、液体還元剤４０の噴射ノズル３５からＳＣＲ部１０の底部までの距離Ｌ1を、図１（ｂ）に示す排ガス浄化装置１００における距離Ｌ2と比較して短くすることができる。したがって、本実施の形態の構成によれば、ＳＣＲ部１０において、排ガス中へ液体還元剤が拡散するために要するスペースを確保しながら、装置の省スペース化が実現できる。
【００４４】
さらに、本実施形態の排ガス浄化装置１では、流入口１３ａに対向する位置に内側筒状部１２の底面１２ａが板状部として設けられていることで、流入口１３ａから流入した液体還元剤を含む排ガスを底面１２ａに当てることができる。これにより、排ガス中の液体還元剤の微粒子化、気化、および、拡散を促進させることができるとともに、排ガスとアンモニアとの混合を促進させることができる。したがって、ＳＣＲにおけるＮＯｘとアンモニアとの還元反応を効率よく行なうことが可能となり、装置の排ガス浄化性能を向上させることができる。
【００４５】
本実施の形態では、外側筒状部１１、内側筒状部１２、ガス流入管１３、及び、ガス排出管１４は、全て円筒形状に形成されているが、本発明はこのような構成に限定はされない。外側筒状部１１及び内側筒状部１２の形状として、断面が真円、楕円、オーバル形状の円筒形状、または、断面が多角形の角筒形状などが挙げられる。また、本実施の形態では、外側筒状部１１と内側筒状部１２とが同軸に位置するように配置しているが、本発明はこれに限定されず、外側筒状部１１と内側筒状部１２とが必ずしも同軸とならなくてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、外側筒状部１１の底部は平坦な面となっているが、本発明はこれに限定されない。内側筒状部１２へ送り込まれる排ガスがＳＣＲ３１に一様に当たるように、外側筒状部１１の底部に凹凸を設けてもよいし、底部を湾曲した形状としてもよい。
【００４７】
また、外側筒状部１１の流入口１３ａ側の端部周辺の形状（すなわち、流入口１３ａ側の端面と側壁との接続部分の形状）と内側筒状部１２の底部１２ａの形状は、排ガスの流れを調整するために、本実施の形態のようなＲ形状でも、その他の形状（例えば、テーパ形状）でもよい。
【００４８】
また、図３に示すＳＣＲ部１０では、内側筒状部１２内に設けられるＳＣＲ３１およびＳＬＰ３２について、ＳＣＲ３１の方がＳＬＰ３２よりも大きなサイズとなるように示されているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、ＳＣＲ３１とＳＬＰ３２とが同じサイズであってもよいし、ＳＣＲ３１の方がＳＬＰ３２よりも小さいサイズであってもよい。また、ＳＣＲ３１およびＳＬＰ３２の個数も特に限定されず、それぞれ１個のみでもよいし、複数個ずつ設けられていてもよい。また、１つの部材にＳＣＲ３１とＳＬＰ３２の機能を持たせてもよい。
【００４９】
また、本実施の形態の排ガス浄化装置１では、浄化性能を維持するために装置内の排ガスの温度が冷めないような工夫をしてもよい。具体的には、外側筒状部１１の外側に断熱材、空気層などの保温構造を設ける、装置を構成する部品の材料の選択及び板厚の選択により保温機能を高める、あるいは、保温機能を有する塗料で装置の外側、内側、または、外側及び内側を塗装する、などの工夫が挙げられる。
【００５０】
上述した実施形態におけるＳＣＲ部１０は、流入口１３ａが、外側筒状部１１の円形の端面に配置されており、ガス排出管１４が、内側筒状部１２の軸方向と交差する方向に沿って配置されている構成であった。しかし、本発明の排ガス浄化装置においては、流入口およびガス排出管の配置位置は、上述したものに限定されない。以下では、本発明の他の実施形態として、流入口およびガス排出管の配置位置を様々に異ならせた構成について説明する。
【００５１】
図４（ａ）および図４（ｂ）には、本発明の第２の実施形態として、ＳＣＲ部１０ｂの構成を示す。図４（ａ）および図４（ｂ）では、排ガスの流れを矢印で示している。
ＳＣＲ部１０ｂでは、円筒形状のガス流入管４３が、外側筒状部１１の側壁の開口した箇所に取り付けられており、当該開口した箇所が流入口４３ａとなっている。すなわち、図４（ａ）に示すように、円筒形状のガス流入管４３の軸Ｙ1の方向が、外側筒状部１１の軸Ｘの方向と交差するような配置となっている。なお、図４（ａ）では、ガス排出管１４の軸Ｙ2の方向と、ガス流入管４３の軸Ｙ1の方向とが平行となるような位置関係で配置されている例を示している。しかし、第２の実施形態では、このような位置関係に限定されることなく、図４（ｂ）に示すように、ガス排出管１４の軸Ｙ2の方向と、ガス流入管４３の軸Ｙ1の方向とが、交差するような位置関係で配置されてもよい。さらに言えば、ガス流入管４３は、図４（ｂ）中の破線の矢印で示した範囲の何れの位置に配置されてもよい。
【００５２】
ＳＣＲ部１０ｂの構成によれば、液体還元剤が注入された排ガスは、流入口４３ａから外側筒状部１１内に流入し、流入口４３ａに対向して位置する内側筒状部１２の側壁１２ｂ（具体的には、側壁１２ｂの破線の枠で囲んだ部分）に当たる。つまり、第２の実施形態では、内側筒状部１２の側壁１２ｂが、本発明の板状部としての役割を果たす。
【００５３】
ＳＣＲ部１０ｂにおいて、上記した構成以外の構成に関しては、ＳＣＲ部１０の構成と基本的に同じであるため、便宜上同じ部材番号を付し、その説明を省略する。
図５および図６には、本発明の第３の実施形態として、ＳＣＲ部１０ｃの構成を示す。図５では、便宜上、外側筒状部１１の内部の構成を示すために、外側筒状部１１内を透視した状態を示している。図６では、排ガスの流れを矢印で示している。
【００５４】
ＳＣＲ部１０ｃでは、円筒形状のガス流入管５３が、外側筒状部１１の側壁の開口した箇所に取り付けられており、当該開口した箇所が流入口５３ａとなっている。また、ＳＣＲ部１０ｃでは、内側筒状部１２の底面１２ａの一部が開口しており、当該開口した箇所に円筒形状のガス排出管５４が取り付けられている。さらにガス排出管５４は、外側筒状部１１の円形の端面を貫通して装置外まで延びている。
【００５５】
すなわち、第３の実施形態では、図６に示すように、円筒形状のガス流入管５３の軸Ｙの方向が、外側筒状部１１の軸Ｘの方向と交差するような配置となっている。また、第３の実施形態では、円筒形状のガス排出管５４の軸の方向が、外側筒状部１１の軸Ｘの方向と平行になるような位置（特に、図６に示す例では、円筒形状のガス排出管５４の軸が外側筒状部１１の軸Ｘとほぼ重なるような位置）に配置されている。
【００５６】
ＳＣＲ部１０ｃの構成によれば、液体還元剤が添加された排ガスは、流入口５３ａから外側筒状部１１内に流入し、流入口５３ａに対向して位置する内側筒状部１２の側壁１２ｂ（具体的には、側壁１２ｂの破線の枠で囲んだ部分）に当たる。つまり、第３の実施形態では、内側筒状部１２の側壁１２ｂが、本発明の板状部としての役割を果たす。
【００５７】
ＳＣＲ部１０ｃにおいて、上記した構成以外の構成に関しては、ＳＣＲ部１０の構成と基本的に同じであるため、便宜上同じ部材番号を付し、その説明を省略する。
図７には、本発明の第４の実施形態として、ＳＣＲ部１０ｄの構成を示す。図７では、排ガスの流れを矢印で示している。
【００５８】
ＳＣＲ部１０ｄでは、円筒形状のガス流入管６３が、外側筒状部１１の円形の端面の一方の開口した箇所に取り付けられており、当該開口した箇所が流入口６３ａとなっている。また、ＳＣＲ部１０ｄでは、内側筒状部１２の底面１２ａの一部が開口しており、当該開口した箇所に円筒形状のガス排出管６４が取り付けられている。さらにガス排出管６４は、外側筒状部１１の円形の端面を貫通して装置外まで延びている。
【００５９】
すなわち、第４の実施形態では、図７に示すように、外側筒状部１１の軸Ｘ1の方向と、円筒形状のガス流入管６３の軸Ｘ2の方向と、円筒形状のガス排出管６４の軸Ｘ3の方向とが、それぞれ互いに平行になるように配置されている。
【００６０】
ＳＣＲ部１０ｄの構成によれば、液体還元剤が添加された排ガスは、流入口６３ａから外側筒状部１１内に流入し、流入口６３ａに対向して位置する内側筒状部１２の底面１２ａ（具体的には、底面１２ａの破線の枠で囲んだ部分）に当たる。つまり、第４の実施形態では、内側筒状部１２の底面１２ａが、本発明の板状部としての役割を果たす。
【００６１】
ＳＣＲ部１０ｄにおいて、上記した構成以外の構成に関しては、ＳＣＲ部１０の構成と基本的に同じであるため、便宜上同じ部材番号を付し、その説明を省略する。
図８（ａ）および図８（ｂ）には、本発明の第５の実施形態として、ＳＣＲ部１０ｅの構成を示す。図８（ａ）および図８（ｂ）では、排ガスの流れを矢印で示している。
【００６２】
ＳＣＲ部１０ｅでは、円筒形状のガス流入管７３が、外側筒状部１１の側壁の開口した箇所に取り付けられており、当該開口した箇所が流入口７３ａとなっている。また、円筒形状のガス排出管７４が、内側筒状部１２の底部の近傍であって、該内側筒状部１２の側壁の開口した箇所に取り付けられている。
【００６３】
すなわち、図８（ａ）に示すように、円筒形状のガス流入管７３の軸Ｙ1の方向、および、円筒形状のガス排出管７４の軸Ｙ2の方向が、外側筒状部１１の軸Ｘの方向と交差するような配置となっている。なお、図８（ａ）では、ガス排出管７４の軸Ｙ2の方向と、ガス流入管７３の軸Ｙ1の方向とがほぼ重なるような位置関係で配置されている例を示している。しかし、第５の実施形態では、このような位置関係に限定されることなく、図８（ｂ）に示すように、ガス排出管７４の軸Ｙ2の方向と、ガス流入管７３の軸Ｙ1の方向とが、交差するような位置関係で配置されてもよい。さらに言えば、ガス流入管７３は、図８（ｂ）中の破線の矢印で示した範囲の何れの位置に配置されてもよい。
【００６４】
ＳＣＲ部１０ｅの構成によれば、液体還元剤が添加された排ガスは、流入口７３ａから外側筒状部１１内に流入し、流入口７３ａに対向して位置する内側筒状部１２の側壁１２ｂ（具体的には、側壁１２ｂの破線の枠で囲んだ部分）に当たる。つまり、第５の実施形態では、内側筒状部１２の側壁１２ｂが、本発明の板状部としての役割を果たす。
【００６５】
ＳＣＲ部１０ｅにおいて、上記した構成以外の構成に関しては、ＳＣＲ部１０の構成と基本的に同じであるため、便宜上同じ部材番号を付し、その説明を省略する。
上述した第１から第５の実施形態のように、流入口およびガス排出管の配置位置は様々に異ならせることが可能である。なお、流入口およびガス排出管の配置位置はこれらの各実施形態で説明したものに限定されず、さらに他の変形例も可能である。例えば、図３に示す構成では、流入口１３ａの配置位置は、図３の破線で示す範囲で適宜変更可能である。また、図６に示す構成では、流入口５３ａおよびガス排出管５４の配置位置は、図６の破線で示す範囲で適宜変更可能である。
【００６６】
図９（ａ）および図９（ｂ）には、本発明の第６の実施形態として、ＳＣＲ部１０ｆの構成を示す。図９（ａ）では、便宜上、外側筒状部１１の内部の構成を示すために、外側筒状部１１内を透視した状態を示している。図９（ｂ）では、排ガスの流れを矢印で示している。
【００６７】
ＳＣＲ部１０ｆでは、円筒形状のガス流入管８３が、外側筒状部１１の側壁の開口した箇所に取り付けられており、当該開口した箇所が流入口８３ａとなっている。また、ＳＣＲ部１０ｆでは、内側筒状部１２の底面１２ａの一部が開口しており、当該開口した箇所に円筒形状のガス排出管８４が取り付けられている。さらにガス排出管８４は、外側筒状部１１の円形の端面を貫通して装置外まで延びている。
【００６８】
すなわち、第６の実施形態では、図９（ｂ）に示すように、円筒形状のガス流入管８３の軸Ｙの方向が、外側筒状部１１の軸Ｘの方向と交差するような配置となっている。また、第６の実施形態では、円筒形状のガス排出管８４の軸の方向が、外側筒状部１１の軸Ｘの方向と平行になるような位置（特に、図９（ｂ）に示す例では、円筒形状のガス排出管８４の軸が外側筒状部１１の軸Ｘとほぼ重なるような位置）に配置されている。さらに、第６の実施形態のＳＣＲ部１０ｆには、外側筒状部１１の側壁における、ガス流入管８３の取り付け位置に補強部材８６が設けられている。
【００６９】
ＳＣＲ部１０ｆの構成によれば、液体還元剤が添加された排ガスは、流入口８３ａから外側筒状部１１内に流入し、流入口８３ａに対向して位置する内側筒状部１２の側壁１２ｂ（具体的には、側壁１２ｂの破線の枠で囲んだ部分）に当たる。つまり、第６の実施形態では、内側筒状部１２の側壁１２ｂが、本発明の板状部としての役割を果たす。
【００７０】
さらに、ＳＣＲ部１０ｆの構成によれば、ガス流入管８３の取り付け位置に該ガス流入管８３を取り囲むように補強部材８６が設けられていることで、装置の剛性を向上させることができる。
【００７１】
ＳＣＲ部１０ｆにおいて、上記した構成以外の構成に関しては、ＳＣＲ部１０の構成と基本的に同じであるため、便宜上同じ部材番号を付し、その説明を省略する。
なお、外側筒状におけるガス流入管の取り付け位置に補強部材を設ける構成は、上述した実施形態１から５においても同様に適用することができる。また、ガス排出管側にも、ガス流入管と同様に、外側筒状部から該ガス排出管が突出している位置に、該ガス排出管を取り囲むように補強部材を設けてもよい。
【００７２】
次に、保持部材の構成について図面に参照しながら説明する。
図１０（ａ）および図１０（ｂ）には、図２に示すＳＣＲ部１０に設けられている保持部材１５の構成を示す。図に示すように、保持部材１５は、板状の部材を環状に成型したものであり、円筒形状の内側筒状部１２の外周を取り囲むような形状となっている。そして、保持部材１５には、比較的小さな径の複数の孔１５ａが環状の部材の全体にわたって形成されている。このような構成によれば、外側筒状部１１内を流れる排ガスの整流効果が得られる。
【００７３】
図１１（ａ）から図１７（ｂ）には、保持部材の他の構成例を示す。
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す保持部材２５は、保持部材１５と同様の環状の外形を有するものであるが、保持部材２５に形成された複数の孔２５ａは、部材の全体ではなく、部分的に密集して設けられている。このような構成によれば、外側筒状部１１内を流れる排ガスの整流効果に加えて、排ガスの流れを制御する効果も得られる。なお、ここで図示する保持部材２５では、部分的に密集した複数の孔２５ａの集合領域は、互いに等しい間隔で配置されているが、必ずしも等間隔で配置されていなくてもよい。孔２５ａの集合領域の数も、図示するような４つの領域に限定はされない。
【００７４】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す保持部材４５は、保持部材１５と同様の環状の外形を有するものであるが、保持部材４５には、保持部材１５の孔１５ａよりもサイズが大きく、環状の板の平面部に開口した４個の孔４５ａが等間隔で形成されている。このような構成によれば、外側筒状部１１内を流れる排ガスの整流効果に加えて、排ガスの流れを制御する効果も得られる。なお、ここで図示する保持部材４５では、４個の孔４５ａが互いに等しい間隔で配置されているが、必ずしも等間隔で配置されていなくてもよい。また、孔４５ａの数も、図示するような４個には限定されない。
【００７５】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示す保持部材５５は、保持部材１５と同様の環状の外形を有するものであるが、保持部材５５には、保持部材１５の孔１５ａよりもサイズの大きな複数の孔５５ａが、部材の全体にわたって設けられている。さらに、保持部材５５には、羽根部５５ｂが、保持部材５５を構成する板状の部材から所定の角度で折り曲げられるように各孔５５ａに対して取り付けられている。羽根部５５ｂは、例えば、保持部材５５を構成する金属板と同じ材質の金属板で形成され、保持部材５５を構成する金属板の表面に対して傾斜するように、孔５５ａの端部に部分的に取り付けられている。
【００７６】
図１４（ａ）は、図１３に示す保持部材１５の一点鎖線の円で囲んだ部分（すなわち、１つの孔５５ａ）を拡大して示したものである。この図に示すように、羽根部５５ｂは、孔５５ａに対して排ガスが流れる方向に沿って保持部材５５を構成する板が折り曲げられて形成されている。図１４（ａ）に示す羽根部５５ｂは、円形の保持部材の半径方向に沿うような位置に設けられている。このような位置に羽根部５５ｂが設けられていることにより、外側筒状部１１内の空間に旋回流を発生させることができる。
【００７７】
なお、羽根部５５ｂの形状および取り付け位置は、図１４（ａ）に示すものに限定されず、種々の変更が可能である。図１４（ｂ）から図１４（ｄ）には、羽根部５５ｂの変形例を示す。図１４（ｂ）に示す羽根部５５ｂは、先端へ向かって先細る形状となっている。このような形状とすることで、圧力損失を低減することができる。また、図１４（ｃ）に示す羽根部５５ｂは、外側筒状部１１の内壁に沿うような位置に設けられている。このような位置に羽根部５５ｂを設けると、排ガスの流れは内側筒状部１２の外壁へ向けてコントロールされる。また、図１４（ｄ）に示す羽根部５５ｂは、内側筒状部１２の外壁に沿うような位置に設けられている。このような位置に羽根部５５ｂを設けると、排ガスの流れは外側筒状部１１の内壁へ向けてコントロールされる。
【００７８】
上記のように保持部材５５に羽根部５５ｂを設けることによって、孔５５ａを通過する気体に旋回流を生じさせることができる。これにより、保持部材５５において、排ガスと液体還元剤との混合機能、排ガス中の液体還元剤の拡散機能を向上させることができる。そのため、保持部材に羽根部を取り付けることで、本発明の排ガス浄化装置においては、液体還元剤の噴射ノズル３５の下流に設けられている混合部材３６を省略することも可能となる。これにより、ＤＰＦ部２０とＳＣＲ部１０との間を連結する配管の長さをさらに短縮することが可能となり、装置全体のさらなる小型化、省スペース化を実現できる。
【００７９】
また、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示す保持部材６５、および、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示す保持部材７５のように、環状の構造ではなく、内側筒状部１２の外周に沿って部分的に取り付けられる構成としてもよい。なお、図１６（ｂ）および図１７（ｂ）では、便宜上、外側筒状部１１の内部の構成を示すために、外側筒状部１１内を透視した状態を示している。
【００８０】
なお、保持部材６５および保持部材７５の個数および取り付け位置は、図示するようなものに限定されず、外側筒状部１１内に内側筒状部１２を固定配置できる構成であればよい。各保持部材の形状も、保持部材６５および保持部材７５の形状に限定はされず、該保持部材の一部が外側筒状部１１の内壁に溶接等によって接続され、該保持部材の他の一部が内側筒状部１２の外壁に溶接等によって接続されることで、外側筒状部１１内に内側筒状部１２を固定配置できるようなものであればよい。さらに、保持部材の他の構成例として、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に示す形状の保持部材８５も挙げられる。なお、図１７（ｂ）では、便宜上、外側筒状部１１の内部の構成を示すために、外側筒状部１１内を透視した状態を示している。
【００８１】
以上のように保持部材の形状は種々に変更することが可能である。また、異なる大きさおよび形状の保持部材を適宜組み合わせて適用することも可能である。
本実施の形態では、本発明の一例としてＳＣＲ部とＤＰＦ部の両方を備えた排ガス浄化装置を挙げて説明したが、本発明は必ずしもこのような構成に限定されない。本発明の他の構成として、例えばＳＣＲ部が単独で設けられた排ガス浄化装置も本発明の範疇に含まれる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態の例について説明した。但し、本発明は上述したような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施し得る。また、異なる実施形態を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１…排ガス浄化装置、１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ…ＳＣＲ部、１１…外側筒状部、１２…内側筒状部、１２ａ…底面、１２ｂ…側壁、１３，４３，５３，６３，７３，８３…ガス流入管、１３ａ，４３ａ，５３ａ，６３ａ，７３ａ，８３ａ…流入口、１４，５４，６４，７４，８４…ガス排出管（排出管）、１４ａ…排出孔、１５，２５，４５，５５，６５，７５，８５…保持部材、１５ａ，２５ａ，４５ａ，５５ａ…孔、５５ｂ…羽根部、２０…ＤＰＦ部、３１…ＳＣＲ、３２…ＳＬＰ、３５…噴射ノズル、３６…混合部材、４０…液体還元剤
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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