JP2009074420A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス集合室を接続する接続フランジを確実に締結すると共に、ガス集合室内の排気ガスを好適に流下させ、更にガス集合室等の剛性を高める排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気ガスを通過させて浄化する後処理装置を排気通路１３途中のケーシング７内に装備し、且つケーシング７の出口側に、ケーシング７の軸心方向と異なる向きに排気通路１３を形成するガス集合室９Ａを接続フランジ２１，２２により接続する排気浄化装置であって、ガス集合室９Ａに、排気通路１３を貫通する取付部２６を備えて外部から接続フランジ２１，２２を締結し得る取付穴２５を形成すると共に、取付穴２５を構成する取付部２６の外周に、排気ガスを整流する曲面２６ａを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関するものである。

近年、排気管の途中に排気ガス中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタを備えると共に、該パティキュレートフィルタの下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る選択還元型触媒を備え、該選択還元型触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に還元剤として尿素水を添加してパティキュレートとＮＯxの同時低減を図ることが提案されている。

このようにする場合、選択還元型触媒への尿素水の添加がパティキュレートフィルタと選択還元型触媒との間で行われることになるため、排気ガス中に添加された尿素水がアンモニアと炭酸ガスに熱分解されるまでの十分な反応時間を確保しようとすれば、尿素水の添加位置から選択還元型触媒までの距離を長くする必要があるが、パティキュレートフィルタと選択還元型触媒とを十分な距離を隔てて離間配置させてしまうと、車両への搭載性が著しく損なわれるという不具合がある。

そこで、本発明者は、図４及び図５に示す如きコンパクトな排気浄化装置を創案し、これを特願２００７−２９９２３として既に出願しており、この既出願における排気浄化装置では、ディーゼルエンジン１から排気マニホールド２を介して排出される排気ガス３が流通する排気管４の途中に、排気ガス３中のパティキュレートを捕集するパティキュレートフィルタ５と、該パティキュレートフィルタ５の下流側に酸素共存下でも選択的にＮＯxをアンモニアと反応させ得る性質を備えた選択還元型触媒６とをケーシング７，８により夫々抱持して並列に配置すると共に、パティキュレートフィルタ５の後端部と選択還元型触媒６の前端部との間をＳ字構造の連絡流路９により接続し、パティキュレートフィルタ５の後端部から排出された排気ガス３が前方に折り返されて隣の選択還元型触媒６の前端部に導入されるようにしている。

図５に要部を拡大して示す如く、前記連絡流路９は、パティキュレートフィルタ５の後端部を包囲し且つ該後端部から出た直後の排気ガス３を壁面に衝突させて略直角な向きに方向転換させつつ集合せしめるガス集合室９Ａと、該ガス集合室９Ａで集められた排気ガス３を前方に向けて抜き出し且つその途中に尿素水添加用インジェクタ１０（尿素水添加手段）を備えたミキシングパイプ９Ｂと、該ミキシングパイプ９Ｂにより前方に導かれた排気ガス３を壁面に衝突させて略直角な向きに方向転換させつつ分散せしめ且つその分散された排気ガス３を選択還元型触媒６の前端部に導入し得るよう該前端部を包囲するガス分散室９ＣとによりＳ字構造を成すように構成されている。

尚、パティキュレートフィルタ５が抱持されているケーシング７内の前段には、排気ガス３中の未燃燃料分を酸化処理する酸化触媒１１が装備されており、又、選択還元型触媒６が抱持されているケーシング８内の後段には、余剰のアンモニアを酸化処理するアンモニア低減触媒１２が装備されている。

そして、このような構成を採用すれば、パティキュレートフィルタ５により排気ガス３中のパティキュレートが捕集されると共に、その下流側のミキシングパイプ９Ｂの途中で尿素水添加用インジェクタ１０から尿素水が排気ガス３中に添加されてアンモニアと炭酸ガスに熱分解され、選択還元型触媒６上で排気ガス３中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化される結果、排気ガス３中のパティキュレートとＮＯxの同時低減が図られることになる。

この際、パティキュレートフィルタ５の後端部から排出された排気ガス３が連絡流路９により前方に折り返されてから隣の選択還元型触媒６の前端部に導入されるようになっているので、前記連絡流路９の途中にある尿素水の添加位置から選択還元型触媒６までの距離が長く確保されると共に、排気ガス３の流れが折り返されることで乱流化して尿素水と排気ガス３との混合促進が図られる結果、尿素水からアンモニアが生成されるのに十分な反応時間が確保される。

しかも、パティキュレートフィルタ５と選択還元型触媒６とが並列に配置され、これらパティキュレートフィルタ５と選択還元型触媒６との間に沿うように連絡流路９が配置されているので、その全体構成がコンパクトなものとなって車両への搭載性が大幅に向上されることになる。

尚、本発明と関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献１等が既に存在している。
特開２００５−１５５４０４号公報

しかしながら、ガス集合室９Ａは、排気ガス３を略直角な向きに方向転換させるようケーシング７の軸心方向と異なる向きに排気通路を形成するため、ガス集合室９Ａを接続フランジによってケーシング７に接続する際には、接続フランジの締結部分に対して排気通路が障害となり、接続フランジを周方向で全て締結することができないという問題があった。又、ガス集合室９Ａ内では、排気ガスを流下させる際に乱流を生じるため、排気ガスをミキシングパイプへ好適に流下させることができないという問題があった。更に、ガス集合室９Ａ等の剛性を高めることが求められていた。

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、ガス集合室を接続する接続フランジを確実に締結すると共に、ガス集合室内の排気ガスを好適に流下させ、更にガス集合室等の剛性を高める排気浄化装置を提供することを目的としている。

本発明は、排気ガスを通過させて浄化する後処理装置を排気通路途中のケーシング内に装備し、且つ該ケーシングの出口側に、該ケーシングの軸心方向と異なる向きに排気通路を形成するガス集合室を接続フランジにより接続する排気浄化装置であって、前記ガス集合室に、排気通路を貫通する取付部を備えて外部から接続フランジを締結し得る取付穴を形成すると共に、前記取付穴を構成する取付部の外周に、排気ガスを整流する曲面を備えたことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、ガス集合室に、外部から接続フランジを締結し得る取付穴を備えるので、ガス集合室を接続フランジによって接続する際に、接続フランジの締結部分に対して排気通路が障害になることがなく、接続フランジを確実に締結することができる。又、取付穴を構成する取付部の外周に、排気ガスを整流する曲面を備えるので、ガス集合室内の排気通路で排気ガスを流下させる際に、周囲面からの剥離現象を抑制して乱流を低減し、排気ガスを下流側へ好適に流下させることができる。更に、取付穴を構成する取付部によりガス集合室の面を支持するので、ガス集合室等の剛性を高めることができる。

又、本発明においては、ガス集合室の出口側に、排気通路の流路方向と異なる向きに第二の排気通路を形成する連絡体を接続し、前記ガス集合室に、取付穴を構成する取付部から前記連絡体の入口へ延在する整流部材を配置することが好ましく、このようにすれば、取付部からの剥離現象を一層抑制して乱流を大幅に低減し、排気ガスを下流側へ好適に流下させることができる。又、整流部材によりガス集合室の面を支持するので、ガス集合室の剛性を高めることができる。更に、取付部には整流部材を備えるので、整流部材の剛性を高めることができる。

又、本発明において、排気通路は、取付部及び整流部材により、排気ガスを整流して流下させる流路空間と、排気ガスを滞留させる滞留空間とに区画されることが好ましく、このようにすれば、流路空間により排気ガスの排気流路を形成すると共に、滞留空間により保温効果を生じるので、排気ガスを下流側へ好適に流下させることができる。

上記した本発明の排気浄化装置によれば、ガス集合室を接続フランジによって接続する際に、接続フランジの締結部分に対して排気通路が障害となることがなく、接続フランジを確実に締結することができると共に、ガス集合室内の排気ガスを好適に流下させ、更にガス集合室及び整流部材の剛性を高めることができるという種々の優れた効果を奏し得る。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、前述した図４及び図５のものと略同様に構成した排気浄化装置に関し、パティキュレートフィルタ５（後処理装置）を装置したケーシング７内の出口側には、ケーシング７の軸心方向と略直角な向き（異なる向き）に第一の排気通路１３を形成するガス集合室９Ａが接続されている。又、ガス集合室９Ａの出口側には、ケーシング７の軸心方向と略平行になるよう第一の排気通路１３の流路方向と略直角な向き（異なる向き）に第二の排気通路１４を形成するミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）が接続されている。

ガス集合室９Ａは、ケーシング７の径に対応して入口側に形成される入側の内部空間１５と、ミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）の径に対応して出口側に形成される出側の内部空間１６と、入側の内部空間１５と出側の内部空間１６とを接続する中間の内部空間１７とを備え、これらの内部空間１５，１６，１７は、外方に面して形成される平面状の正面板１８と、正面板１８の周囲を囲む側面板１９と、中間の内部空間１７を形成するように側面板１９に接続される平面状の裏面板２０とによって形成されている。

ガス集合室９Ａの入口側には、ケーシング７の出口側に形成された接続フランジ２１に対応するようガス集合室９Ａ側の接続フランジ２２が備えられている。ガス集合室９Ａの接続フランジ２２とケーシング７の接続フランジ２１は、周方向の縁部２３に沿って孔２４を所定の間隔で形成すると共に、孔２４にはボルトやナット等の締結手段（図示せず）を配して接続フランジ２２，２１を互いに締結し得るようにしている。ここで、ガス集合室９Ａの接続フランジ２２とケーシング７の接続フランジ２１との間には、スペーサやプレートを配置しても良いし、又、ガス集合室９Ａとケーシング７の接続構造は、接続フランジをいずれか一方のみに形成にし、他方を接続可能な他の構造にしても良い。

又、ガス集合室９Ａには、接続フランジ２２の孔２４の一部（図１〜図３では１個）を覆う正面板１８及び裏面板２０に対し、ガス集合室９Ａの外部から接続フランジ２２の締結位置へ向かう取付穴２５が備えられている。取付穴２５は、第一の排気通路１３を貫通する筒状の取付部２６で構成され、ガス集合室９Ａの剛性を高めるよう、上端を正面板１８に溶接して固定されると共に下端を裏面板２０に溶接して固定されている。又、取付穴２５を構成する取付部２６の外周面には、排気ガスを流下させる際に排気ガスの流体の剥離を生じないよう、円弧や翼状の曲面２６ａが形成されている。ここで、取付穴２５の径は、ボルトやナット等の締結手段（図示せず）を挿通して接続フランジ２２の孔２４へ配置し得るならば特に限定されるものではないが、インパクトレンチ等の工具（図示せず）のソケット（図示せず）を挿入して締結手段を固定し得る大きさを備えることが好ましい。

一方、ガス集合室９Ａの出口側には、ミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）の先端により形成される入口側の筒体２７が配置されており、ミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）の入口側の筒体２７は、側面の一部を切き欠くことによりガス集合室９Ａからミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）へ通じる入口２８を形成している。

又、ガス集合室９Ａには、取付穴２５を構成する取付部２６からミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）の入口２８の一側辺へ延在する第一の整流部材２９が配置されると共に、ガス集合室９Ａを形成する側面板１９の内面からミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）の入口２８の他側辺へ延在する第二の整流部材３０が配置されている。ここで、第一の整流部材２９は、取付部２６の外周面へ溶接により固定されると共に、ガス集合室９Ａの裏面板２０へ座面２９ａを介して固定され、更に、ミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）の入口２８の一側辺へ差し込んで配置されている。

更に、ガス集合室９Ａの第一の排気通路１３は、取付部２６、及び第一の整流部材２９により、排気ガスを整流して流下させる流路空間１３Ａと、排気ガスを滞留させる滞留空間１３Ｂとに区画されている。又、滞留空間１３Ｂには、側面板１９の内面から筒体２７へ延在して、排気ガスが筒体２７の後方へ回り込むことを防止する仕切部材３１が配置されている。

以下、本発明を実施する形態例の作用を説明する。

ケーシング７にガス集合室９Ａを組み付ける際には、インパクトレンチ等の工具を用いて、ガス集合室９Ａの接続フランジ２２とケーシング７の接続フランジ２１とをボルトやナット等の締結手段で締結する。この時、第一の排気通路１３の配置により接続フランジ２２の孔２４の一部が覆われている箇所では、取付穴２５を介してインパクトレンチ等の工具によりボルトやナット等の締結手段を固定する。

更に、ガス集合室９Ａに排気ガスを流下させる際には、ケーシング７から流れ込んだ排気ガスを、入側の内部空間１５、中間の内部空間１７、出側の内部空間１６を介してミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）へ流下させる。この時、排気ガスは、流路空間１３Ａ内で、取付部２６の外周面、第一の整流部材２９及び第二の整流部材３０によって、排気ガスの流体の剥離による乱流を生じないよう整流され、ミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）の入口２８へ流下し、同時に、排気ガスの一部が滞留空間１３Ｂで滞留し、保温効果を生じる。

従って、上記形態例によれば、ガス集合室９Ａに、排気通路１３を貫通する取付部２６によって取付穴２５を備えるので、ガス集合室９Ａを接続フランジ２２によって接続する際に、接続フランジ２２の締結部分に対して排気通路１３が障害となることがなく、接続フランジ２２の縁部２３を周方向に沿って全ての孔２４で確実に締結することができる。又、取付穴２５を構成する取付部２６に、排気ガスを整流する曲面２６ａを備えるので、第一の排気通路１３で排気ガスを流下させる際に、取付部２６の外周面等からの剥離現象を抑制して乱流を低減し、排気ガスを下流側へ好適に流下させることができる。更に、取付穴２５を構成する取付部２６によりガス集合室９Ａの正面板１８及び裏面板２０を支持するので、ガス集合室９Ａ及び第一の整流部材２９の剛性を高めることができる。

ガス集合室９Ａの出口側に、排気通路１３の流路方向と異なる向きに第二の排気通路１４を形成するミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）を接続し、ガス集合室９Ａに、取付穴２５を構成する取付部２６からミキシングパイプ９Ｂ（連絡体）の入口２８へ延在する第一の整流部材２９を配置すると、取付部２６からの剥離現象を一層抑制して乱流を大幅に低減し、排気ガスを下流側へ好適に流下させることができる。又、第一の整流部材２９及び第二の整流部材３０によりガス集合室９Ａの正面板１８及び裏面板２０を支持するので、ガス集合室９Ａの剛性を高めることができる。更に、取付穴２５等に第一の整流部材２９を固定するので、第一の整流部材２９の剛性を高めることができる。

排気通路１３は、取付部２６及び第一の整流部材２９により、排気ガスを整流して流下させる流路空間１３Ａと、排気ガスを滞留させる滞留空間１３Ｂとに区画されると、流路空間１３Ａにより排気ガスの排気流路を形成すると共に、滞留空間１３Ｂにより保温効果を生じるので、排気ガスを下流側へ好適に流下させることができる。

尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、先の形態例においては、第一の排気通路は、ケーシングの軸心方向と異なる向きに形成されるならば略直角な向きに限定されるものではないこと、第二の排気通路は、第一の排気流路と異なる向きに形成されるならば略直角な向きに限定されるものではないこと、取付穴及び／又は取付部は、接続フランジの孔に応じて複数備えても良いこと、ガス集合室の形状は、本発明の効果をなし得るならば特に制限されるものではないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す概念図である。 本発明を実施する形態の一例を示す正面図である。 本発明を実施する形態の一例の断面を示す正面図である。 従来例を示す概略図である。 図４の要部を拡大して示す斜視図である。

符号の説明

５ パティキュレートフィルタ（後処理装置）
７ ケーシング
９Ａ ガス集合室
９Ｂ ミキシングパイプ（連絡体）
１３ 第一の排気通路
１３Ａ 流路空間
１３Ｂ 滞留空間
１４ 第二の排気通路
２１ 接続フランジ
２２ 接続フランジ
２５ 取付穴
２６ 取付部
２６ａ 曲面
２８ 入口
２９ 第一の整流部材

Claims (3)

1. 排気ガスを通過させて浄化する後処理装置を排気通路途中のケーシング内に装備し、且つ該ケーシングの出口側に、該ケーシングの軸心方向と異なる向きに排気通路を形成するガス集合室を接続フランジにより接続する排気浄化装置であって、前記ガス集合室に、排気通路を貫通する取付部を備えて外部から接続フランジを締結し得る取付穴を形成すると共に、前記取付穴を構成する取付部の外周に、排気ガスを整流する曲面を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
2. ガス集合室の出口側に、排気通路の流路方向と異なる向きに第二の排気通路を形成する連絡体を接続し、前記ガス集合室に、取付穴を構成する取付部から前記連絡体の入口へ延在する整流部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 排気通路は、取付部及び整流部材により、排気ガスを整流して流下させる流路空間と、排気ガスを滞留させる滞留空間とに区画されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。

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