(57)【要約】【課題】還元剤を排気ガス中に効率的に混合拡散させるとともに、通過した還元剤の噴霧分布を定常化させて、還元触媒の入口面に対して流入させることができる排気浄化装置、ミキサーユニットを提供する。【解決手段】内燃機関の排気通路中に配置された還元触媒と、還元触媒の上流側で排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤噴射部と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、還元触媒の上流側、かつ、還元剤噴射部による噴射位置よりも下流側に、還元剤及び排気ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットが配置されており、ミキサーユニットはワイヤーメッシュを排気ガスの流れ方向に複数枚配列したミキサー本体部と、ミキサー本体部の還元触媒側に取り付けられた拡散部材と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2009041371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路中に配置された還元触媒と、前記還元触媒の上流側で前記排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤噴射部と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元触媒よりも上流側、かつ、前記還元剤噴射部による噴射位置よりも下流側に、前記還元剤及び前記排気ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットが配置されており、
前記ミキサーユニットは、排気ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、前記ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記ミキサー本体部は、固定用プレートに前記ワイヤーメッシュが保持されてなる複数のメッシュプレートが互いに固定されて構成されており、前記複数のメッシュプレートの前記固定用プレート同士が固定されることによって、前記ワイヤーメッシュ間に間隙が形成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記ミキサー本体部を構成する前記複数のワイヤーメッシュを前記排気ガスの流れ方向に見た場合に、少なくとも一つの前記ワイヤーメッシュの開口部が、他のワイヤーメッシュの開口部の位置からずらされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
排気ガス中のＮＯXを還元剤を用いて還元浄化する内燃機関の排気浄化装置に用いられ、排気通路中に供給される前記還元剤及び前記排気ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットにおいて、
排気ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、前記ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えることを特徴とするミキサーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化するための排気浄化装置及びそのような排気浄化装置に用いられるミキサーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯXと称する。）を除去するために、液体還元剤の噴射装置と選択還元触媒とを備えた排気浄化装置が知られている。かかる排気浄化装置は、還元触媒の上流側で排気ガス中に尿素水溶液等の液体還元剤を噴霧し、混合した上で還元触媒に流入させ、還元触媒中で液体還元剤が加水分解して生成されるアンモニアと窒素酸化物とを還元反応させることによって窒素酸化物が浄化されるようになっている。
【０００３】
排気通路中に還元剤を供給する装置としては、混合室内で圧縮空気を液体還元剤と混合して霧化した後に排気管中のノズルから供給する、いわゆるエアアシストタイプの装置や、排気管に取り付けられたインジェクタに液体還元剤を圧送し、噴射孔に通じる流路を開閉することによってインジェクタから排気通路内に還元剤の噴霧を行うインジェクションタイプの装置がある。このうち、インジェクタを用いて還元剤の噴霧を行うタイプでは、還元剤の粒子が拡散されにくく、還元触媒の入口面に流入する噴霧分布が偏りやすくなっている。
【０００４】
噴霧された還元剤の分布が偏った状態で還元触媒の入口面に対して流入すると、還元剤の流入量が多い領域においては生成されるアンモニアのうち窒素酸化物の還元反応に用いられなかったアンモニアがそのまま大気中に放出され、還元剤の流入量が少ない領域においては排気ガス中の窒素酸化物が十分に還元されずにそのまま大気中に放出されるおそれが生じる。そのため、還元触媒に到達する液体還元剤の分布が均一になるように、排気通路中にミキサーを配置することが行われている。
【０００５】
例えば、図１０に示すように、エンジン３１１の排気管３１６に設けられた選択還元型触媒３２４と、選択還元型触媒３２４より排ガス上流側の排気管３１６に設けられ選択還元型触媒３２４に向けて尿素系液体３３２を噴射可能な液体噴射ノズル３２９とを備えた排気浄化装置であって、液体噴射ノズル３２９から噴射された液体３３２を排ガスに混合可能に構成されたミキサ３５１が液体噴射ノズル３２９と選択還元型触媒３２４の間の排気管３１６に設けられ、ミキサ３５１が、軸線方向に排ガスを通過可能な筒部３５２ａを有するミキサ本体３５２と、筒部３５２ａの内部の排ガスの通過を遮るようにミキサ本体３５２に所定の間隔をあけて設けられ複数のガス孔がそれぞれ形成された複数枚の仕切板３５３とを備え、複数のガス孔は隣接する仕切板３５３に形成された複数のガス孔と筒部３５２ａの軸線方向に重ならないように形成された排気浄化装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２３２２１８号公報  （特許請求の範囲  図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された排ガス浄化装置の構成の場合、複数のガス孔が形成された仕切板が用いられており、ガス孔以外の部分が排気ガスの流れ方向に交差する平面部となっている。そのため、還元剤が平面部に衝突し平面状に広がり付着しやすく、付着した還元剤は微粒化されにくくなるとともに、蒸発することが出来ない場合には液垂れが生じるおそれがある。したがって、還元剤混合排気ガスを拡散させて、還元触媒に対して均一に流入させることが困難となって、ＮＯXの還元効率が低下するおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、ワイヤーメッシュを複数枚配列したミキサー本体部と、ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えたミキサーユニットを用いることにより、このような問題を解決できることを見出し本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、還元剤混合排気ガスをミキサーユニットを介して効率的に拡散させて、還元触媒の入口面に均一に流入させることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、そのような排気浄化装置に用いられるミキサーユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、内燃機関の排気通路中に配置された還元触媒と、還元触媒の上流側で排気通路内に還元剤を噴射するための還元剤噴射部と、を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、還元触媒よりも上流側、かつ、還元剤噴射部による噴射位置よりも下流側に、還元剤及び排気ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットが配置されており、ミキサーユニットは、排気ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１０】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、ミキサー本体部は、固定用プレートにワイヤーメッシュが保持されてなる複数のメッシュプレートが互いに固定されて構成されており、複数のメッシュプレートの固定用プレート同士が固定されることによって、ワイヤーメッシュ間に間隙が形成されることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置を構成するにあたり、ミキサー本体部を構成する複数のワイヤーメッシュを排気ガスの流れ方向に見た場合に、少なくとも一つのワイヤーメッシュの開口部が、他のワイヤーメッシュの開口部の位置からずらされていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の別の態様は、排気ガス中のＮＯXを還元剤を用いて還元浄化する内燃機関の排気浄化装置に用いられ、排気通路中に供給される還元剤及び排気ガスを混合拡散させるためのミキサーユニットであって、排気ガスの流れ方向に複数枚配列されたワイヤーメッシュを含むミキサー本体部と、ミキサー本体部の還元触媒側に配置された拡散部材と、を備えることを特徴とするミキサーユニットである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、ミキサー本体部が複数のワイヤーメッシュを用いて構成されていることにより、還元剤の噴霧の衝突面が曲面となるため、還元剤が平面状に広がって付着することが防止される。すなわち、ワイヤーメッシュに衝突した還元剤はワイヤーメッシュの曲面に沿って液膜状に広がった後、ワイヤーメッシュから離れる際にせん断されやすくなっており、微粒子化が促進される。また、ワイヤーメッシュを通過する排気ガスは、渦流の強い乱れが発生するとともに流速が速くなるため、還元剤は排気ガスの流れの影響を受けて蒸発性が向上し、さらに微粒子化が促進されやすくなる。
また、ミキサー本体部を通過し微粒化された還元剤の噴霧は、拡散部材によって排気通路内に拡散されるため、還元触媒の入口面に対して均一に流入させることができる。したがって、還元触媒の全面を利用してＮＯXを還元させることができ、効率的に排気ガスの浄化を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、ワイヤーメッシュを固定用プレートで保持したメッシュプレートを用いてミキサー本体部を構成することにより、隣り合うワイヤーメッシュ同士が接触しないようにされ、ワイヤーメッシュを通過することによる微粒化を効率的に行うことができる。
【００１５】
また、本発明の内燃機関の排気浄化装置において、ミキサー本体部を構成する複数のワイヤーメッシュのうちの少なくとも一つのワイヤーメッシュを回転させて、開口部の位置がずらされることにより、ミキサー本体部を通過する還元剤の衝突頻度を向上させることができ、還元剤を効率的に微粒子化させることができる。
【００１６】
また、本発明のミキサーユニットによれば、ミキサー本体部が複数のワイヤーメッシュを用いて構成されていることにより、還元剤の噴霧の衝突面が曲面となるため、還元剤が平面状に広がって付着することが防止される。すなわち、ワイヤーメッシュに衝突した還元剤はワイヤーメッシュの曲面に沿って液膜状に広がった後、ワイヤーメッシュから離れる際にせん断されやすくなっており、微粒子化が促進される。また、ワイヤーメッシュを通過する排気ガスは、渦流の強い乱れが発生するとともに流速が速くなるため、還元剤は排気ガスの流れの影響を受けて蒸発性が向上し、さらに微粒子化が促進されやすくなる。
また、ミキサー本体部を通過し微粒化された還元剤の噴霧は、拡散部材によって排気通路内に拡散されるため、還元触媒の入口面に対して均一に流入させることができる。したがって、還元触媒の全面を利用してＮＯXを還元させることができ、効率的に排気ガスの浄化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の排気浄化装置及びミキサーユニットに関する実施形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、図面中、同一の符号が付されたものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００１８】
１．排気浄化装置
図１は、本発明の実施の形態にかかるミキサーユニット１１を備えた内燃機関の排気浄化装置（以下、単に「排気浄化装置」と称する）１０の構成を示す断面図である。
本実施形態にかかる排気浄化装置１０は、排気ガスを排出する内燃機関５と、内燃機関５に接続された排気管２５と、排気管２５の途中に接続された還元触媒１３と、還元触媒１３の上流側で排気通路内に還元剤を噴射する還元剤供給装置３０とを備えている。また、還元触媒１３の上流側及び下流側には、上流側酸化触媒１９及び下流側酸化触媒１７がそれぞれ配置されている。
【００１９】
このうち、内燃機関５はディーゼルエンジンやガソリンエンジンが典型的であるが、現状において排気ガス中のＰＭやＮＯXの浄化度合いが課題とされるディーゼルエンジンを対象とすることが適している。
【００２０】
また、還元剤供給装置３０は、還元剤の貯蔵タンク３１と、貯蔵タンク３１内の還元剤を圧送するポンプ３３と、還元剤を排気通路内に噴射するインジェクタ３５とを備えている。ポンプ３３は、例えば電動ポンプが用いられ、還元剤の供給経路３７内の圧力が所定の圧力に維持されるように制御されている。また、インジェクタ３５は、例えば、ＤＵＴＹ制御により開弁のＯＮ−ＯＦＦを制御するＯＮ−ＯＦＦ弁からなり、還元触媒１３の上流側において、噴射孔３５ａが排気通路内を望むように排気管２５に取り付けられている。
この還元剤供給装置３０によって噴射される還元剤の量は、内燃機関５の回転数や負荷状態、燃料噴射量等を基に推定される排出ＮＯX量に応じて決定され、この噴射量に応じてインジェクタ３５のＤＵＴＹ制御が行われるようになっている。
【００２１】
用いられる還元剤としては、尿素水溶液が典型的である。例えば、この尿素水溶液を使用した場合には、排気通路中に噴射された尿素が排気ガス中の熱によって加水分解することによりアンモニア（ＮＨ3）が生成され、このＮＨ3と排気ガス中のＮＯX（ＮＯやＮＯ2）が還元触媒中で反応することによりＮＯXが還元され、窒素（Ｎ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解されて排出される。
これ以外にも、未燃燃料（ＨＣ）等、ＮＯXを還元させることができる材料を液体還元剤として使用することができる。
【００２２】
本実施形態の排気浄化装置１０に用いられる還元触媒１３は、排気ガス中に含まれるＮＯXを選択的に還元浄化する、選択還元式の還元触媒である。この還元触媒１３は、公知のもの、例えば、多孔質担体上に、活性成分としてのストロンチウム又はバリウム、及びマグネシウム等のアルカリ土類金属や、セリウムとランタン等の希土類金属、白金とロジウム等の貴金属等を含むものを用いることができる。
【００２３】
また、この還元触媒１３よりも上流側であって、かつ、インジェクタ３５の噴射位置よりも下流側では、後述するミキサーユニット１１が排気管に挟み込まれるようにして取り付けられている。そして、上述のインジェクタ３５は、噴射された還元剤がミキサーユニット１１に対して衝突するように噴射方向を定められて取り付けられている。
【００２４】
また、還元触媒１３の下流側には下流側酸化触媒１７が配置され、仮に、還元剤としての尿素水溶液が加水分解されて生成されたアンモニアがスリップして、還元触媒１３をそのまま通過した場合であっても、この下流側酸化触媒１７によって酸化させ、比較的有害性の低いＮＯ2にして放出させることができるようになっている。
また、還元触媒１３の上流側には上流側酸化触媒１９が配置され、排気ガス中に含まれるＮＯが酸化されてより還元剤と反応しやすいＮＯ2が生成されるとともに、一酸化炭素（ＣＯ）が酸化されて二酸化炭素（ＣＯ2）が生成され、還元反応を生じさせやすい比率となるようにされている。そして、これらの酸化反応を生じる際に発生する酸化熱を後述するミキサーユニット１１や還元触媒１３に流入させることができ、ミキサーユニット１１を加熱するとともに還元触媒１３を昇温活性化させることができる。
これらの上流側酸化触媒１９及び下流側酸化触媒１７としては、公知のもの、例えば、アルミナに白金を担持させたものに所定量のセリウム等の希土類元素を添加したものを用いることができる。
【００２５】
２．ミキサーユニット
次に、本実施形態の排気浄化装置１０に備えられたミキサーユニット１１について詳細に説明する。図２（ａ）はミキサーユニット１１の一構成例を示す側面図であり、図２（ｂ）はミキサーユニット１１を上流側（排気ガスの流入側）から見た前方正面図であり、図２（ｃ）はミキサーユニット１１を下流側（排気ガスの流出側）から見た後方正面図である。また、図３はミキサーユニット１１を構成部品ごとに分解して表した斜視図であり、図４はミキサーユニット１１のミキサー本体部５２を構成するメッシュプレート５１を構成部品ごとに分解して表した分解斜視図である。
【００２６】
このミキサーユニット１１は、噴射された還元剤の噴霧を微粒化し、排気ガス中へ混合拡散させるためのものであり、ミキサー本体部５２と拡散部材５３とを備えた構成となっている。これらのミキサーユニット１１の各部材は、互いに一部が溶接されて固定されているとともに、ミキサーユニット１１は排気管に挟み込まれるようにして取り付けられるために、気密性が確保されるとともに強度が確保されるようになっている。
【００２７】
また、ミキサー本体部５２は複数（図の例では５枚）のメッシュプレート５１ａ〜５１ｅが溶接固定されて構成されている。各メッシュプレート５１ａ〜５１ｅは、図４に示すように、ワイヤーメッシュ５４と当該ワイヤーメッシュ５４を保持する二つの固定用プレート５５とで構成されている。
ここで使用されるワイヤーメッシュ５４は金属性のワイヤーを用いて構成されたメッシュ状の部材であり、その粗さは、例えば、メッシュを成すワイヤーの直径が０.３〜０．８ｍｍ、メッシュ数（１インチあたりの目数）が４〜１５、空間率（開口率）が７０〜９０％であるワイヤーメッシュを使用することができる。ただし、これらの数値は限定されるものではなく、ＣＦＤ（流体数値計算）等によって算出される排気ガスの流量等を考慮して、排気ガスの圧力損失や還元剤粒子の拡散度合いを考慮して適宜設定することができる。
また、固定用プレート５５は、中央部に開口部５５ａが設けられたリング状の部材であって、一方の面の開口部５５ａの周囲にはワイヤーメッシュ５４が配設される溝部５５ｂが設けられている。そして、溝部５５ｂが対向するように二つの固定用プレート５５を重ねあわせ、この溝部内にワイヤーメッシュ５４を挟み込むようにして、二つの固定用プレート５５が溶接固定されている。
【００２８】
このように構成されたメッシュプレートであれば、隣り合うメッシュプレートの固定用プレート同士を溶接し固定することによって、図５に示すように、隣り合うワイヤーメッシュ５４を接触させることなく、間隙が形成されるように配置することができる。
すなわち、ワイヤーメッシュ５４同士が接するように配置されると、図６に示すように、ミキサー本体部５２内に複数の通路Ｐが形成された状態となって、ワイヤーメッシュ５４を通過することによる排気ガスの乱れや、せん断による微粒化が不十分となるおそれがあるためである。さらに、後述するようにワイヤーメッシュ５４の開口部の位置がずらされているような場合には、ワイヤーメッシュ５４同士が接していると、メッシュの開口部が塞がれるような状態となってミキサー本体部５２を通過する排気ガスの圧力損失が大きくなるおそれもあるためである。
【００２９】
また、本実施形態の例では、二つの固定用プレート５５の間にワイヤーメッシュ５４を挟みこむようにして構成したメッシュプレート５１ａ〜５１ｅを用いているが、ミキサー本体部５２の構成はかかる構成に限定されるものではない。
例えば、一枚の固定用プレートでワイヤーメッシュを保持するように構成することもできるし、あるいは、固定用プレートを用いないで、複数のワイヤーメッシュを一つのケーシングに保持させて構成することもできる。
【００３０】
また、本実施形態のミキサーユニット１１のミキサー本体部５２においては、図７（ａ）に示すように、ミキサー本体部５２を構成する複数のメッシュプレート５１ａ〜５１ｅを排気ガスの流れ方向に沿って見た場合に、それぞれメッシュの開口部の位置がずらされるようにして軸回転方向に回転させて配置されている。より具体的には、メッシュプレート５１ａ〜５１ｅは、排気ガスの流れ方向下流側にいくにしたがい、それぞれ１５度ずつ軸回転させて配置されている。
したがって、排気ガスの流れ方向に沿って見た場合に、ワイヤーメッシュ５４の開口部の位置がずらされ、ミキサー本体部５２を通過する還元剤がワイヤーメッシュ５４に衝突する頻度が増加するようになっている。その結果、開口部の位置がずらされていない場合と比較して、衝突による微粒化が促進され、拡散しやすくなっている。なお、本実施形態のミキサー本体部５２の構成では、隣り合うワイヤーメッシュ５４間には間隙が形成されているために、ワイヤーメッシュ５４の開口部の位置がずらされている場合であっても、排気ガス及び還元剤の通路は確保され、圧力損失のおそれがないようになっている。
【００３１】
かかるミキサー本体部５２を構成するメッシュプレート５１の軸回転の角度については、様々な選択が可能である。例えば、図７（ｂ）に示すミキサー本体部５２の構成では、５枚のメッシュプレート５１ａ〜５１ｅが排気ガスの流れ方向に沿って配列され、排気ガスの流れ方向の最も下流側に位置するメッシュプレート５１ｅのみが、軸回転方向に４５度回転させて配置されている。これ以外にも、少なくとも一枚のメッシュプレートが軸回転させられて開口部がずらされていれば、還元剤がワイヤーメッシュに衝突する頻度を増加させることができる。
また、ミキサー本体部を構成するワイヤーメッシュの枚数についても適宜選択することができる。
【００３２】
また、隣り合うワイヤーメッシュ５４間の距離については、距離が小さいほど、排気ガスが複数のワイヤーメッシュ５４を通過する際に発生する渦流の影響によって生じる乱れが大きくなる。したがって、還元剤を微粒化し、排気ガスと混合拡散させやすくするには、隣り合うワイヤーメッシュ５４間の距離を比較的小さくすることが好ましい。
ただし、隣り合うワイヤーメッシュ５４の距離が過度に小さくなると、それぞれのワイヤーメッシュ５４を通過する際に生じる渦流が弱められたり、ワイヤーメッシュ５４の開口部がずらされている場合には、排気ガスがミキサー本体部５２を通過しにくくなって圧力損失が大きくなったりしてしまう。すなわち、ワイヤーメッシュ５４の開口部が一致している場合には、ミキサー本体部５２全体として複数の通路が形成される状態となって、渦流の形成が弱められることになり、ワイヤーメッシュ５４の開口部がずらされている場合には、ワイヤーメッシュ５４の開口部が他のワイヤーメッシュ５４によって塞がれる状態となり、圧力損失が増大することになる。
【００３３】
一方、隣り合うワイヤーメッシュ５４の距離が大きすぎると、それぞれのワイヤーメッシュ５４を通過することによって生じた渦流が整流化されやすくなり、排気ガスの流れの乱れが抑えられて、微粒化しづらくなる場合がある。
したがって、排気ガスの流れや還元剤の噴霧の量によって隣り合うワイヤーメッシュ５４の間隔を調節することが好ましい。本実施形態のミキサー本体部５２の構成の場合には、ワイヤーメッシュ５４を保持する固定用プレート５５の厚さを変えることによって、隣り合うワイヤーメッシュ５４間の距離を容易に調節することができる。
【００３４】
また、図２及び図３に示すように、微粒化された還元剤の噴霧が混合された排気ガスを拡散させるための拡散部材５３は、ミキサー本体部５２の還元触媒側の面に取り付けられている。拡散部材５３の構成は特に限定されるものではなく、様々な形態が考えられるが、本実施形態のミキサーユニット１１に備えられた拡散部材５３は、図８（ａ）に示すように、拡散部６１と支え部６２とを備えた構成となっている。このうち拡散部６１は、還元触媒に向けて放射状に広がりをもつテーパ形状となっており、複数枚の大きさの異なるテーパ状の平板を同心円状に配置するとともに、それぞれのテーパ状の平板を十文字に組まれた二枚の支え部６２によって固定することによって構成されている。
【００３５】
拡散部材５３の構成はこれ以外にも、図８（ｂ）に示すように、還元触媒に向けて放射状に広がりをもつ渦巻き型の平板６１ａを支え部６２ａによって固定した構成とすることもできる。さらに、図８（ｃ）に示すように、拡散部６１ｂを支持する支え部６２ｂを平板から丸棒に変えることもできる。
また、還元触媒に向けて放射状に広がりを持つ形状の拡散部６１を用いる場合、広がり角度は一定である必要はなく、各部分で角度を変化させることもできる。
【００３６】
また、ミキサーユニット１１を通過する還元剤の微粒化を促進し、排気ガス中に拡散させやすくするために、ミキサー本体部５２や拡散部材５３を加熱するための加熱装置を備えることもできる。例えば、電熱線やグロープラグをミキサー本体部５２や拡散部材５３に接するように取り付けることにより、還元剤の噴霧が気化されやすくなって、微粒化を促進させることができる。
【００３７】
次に、図１に示すミキサーユニット１１中を還元剤が通過する際の様子について、図９を参照しつつ説明する。
【００３８】
上述したように、本実施形態の排気浄化装置では、インジェクタの噴射方向がミキサーユニット１１に向けられるように配置されており、噴射される還元剤はミキサーユニット１１に向かって進行するようになっている。したがって、還元剤はミキサーユニット１１に向けて直接的に吹き付けられ、確実にワイヤーメッシュ５４に衝突するようになっている。噴射される還元剤がミキサーユニット１１に到達するときの噴射範囲が、ミキサーユニット１１の外側にはみ出さないように配置されれば、還元剤の微粒化、拡散効果を最大限に得ることができるとともに、還元剤がミキサーユニット１１以外の箇所に付着して結晶化するおそれを低減することができる。
【００３９】
このとき、図９中に拡大して示すように、還元剤が衝突するワイヤーメッシュ５４の衝突面は曲面となっており、還元剤の噴霧は平面状に広がることなく曲面に沿って液膜状に広がった後、ワイヤーメッシュ５４から離れる際にせん断され、微粒子化されやすくなっている。また、排気ガスがワイヤーメッシュ５４を通過する際に、渦流の強い乱れが発生するとともに流速が速められるため、還元剤の噴霧は排気ガスの流れの影響を受けやすく蒸発性が向上し、さらに微粒子化が促進されやすくなっている。
本実施形態のミキサーユニット１１におけるミキサー本体部５２は、五枚のワイヤーメッシュ５４を含む構成であり、上述のような作用による微粒化が繰り返されるようになっている。そのため、ミキサー本体部５２を通過する還元剤の噴霧は効率的に微粒化されて、排気ガス中に混合拡散されやすくなっている。
【００４０】
このようにしてミキサー本体部５２を通過した還元剤の噴霧は十分に微粒化されているために、下流側の拡散部材５３を通過することによって、排気通路中に容易に拡散させられる。その結果、還元触媒の入口面全面に対して還元剤の噴霧が均一に流入するようになり、還元触媒全体を利用して排気ガス中のＮＯXの還元を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる排気浄化装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる排気浄化装置に備えられたミキサーユニットの構成を説明するための図である。
【図３】ミキサーユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図４】ミキサーユニットを構成するメッシュプレートの構成を示す分解斜視図である。
【図５】ミキサーユニットを構成するミキサー本体部の断面図である。
【図６】隣り合うワイヤーメッシュが接触した状態を示す図である。
【図７】複数のメッシュプレートの配置構成を説明するための図である。
【図８】拡散部材の構成例を説明するための図である。
【図９】ミキサーユニットを通過する還元剤の噴霧の流れを説明するための図である。
【図１０】従来の排気浄化装置の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
５：内燃機関、１０：排気浄化装置、１１：ミキサーユニット、１３：還元触媒、１７：下流側酸化触媒、１９：上流側酸化触媒、２５：排気管、３０：還元剤供給装置、３１：貯蔵タンク、３３：ポンプ、３５：インジェクタ、３７：還元剤供給経路、５１：メッシュプレート、５２：ミキサー本体部、５３：拡散部材、５４：ワイヤーメッシュ、５５：固定用プレート、５５ａ：開口部、５５ｂ：溝部、６１：拡散部（平板）、６２：支持部
【図１】
2009041371.tif 000003
【図２】
2009041371.tif 000004
【図３】
2009041371.tif 000005
【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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