JP7548872B2 - 排ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本開示は、排ガス浄化装置に関する。

ディーゼル機関からの排ガスを浄化する排ガス浄化装置では、選択触媒還元（ＳＣＲ）用触媒が用いられる場合がある。ＳＣＲとは、還元剤とＳＣＲ用触媒（以後、還元触媒とも記載）とによって、排ガス中のＮＯｘを還元し、無害な窒素に改質する方法である。還元触媒は、一般に他の触媒又はフィルターの下流に設置される。

ＳＣＲにおいて、還元触媒を効率的に機能させ、排ガスの浄化率を向上させるには、還元剤をミキシングして排ガス中に均質に分散させることと、還元剤を含んだ排ガスを偏りなく還元触媒に接触させることが必要である。そこで、特許文献１では、還元触媒の上流側に排ガスの流れ方向に並ぶ２つの遮蔽部を配置し、これらの遮蔽部により複数の旋回流を発生させることで還元剤を拡散させる排ガス浄化装置が提案されている。

特開２０１８－１１５５８６号公報

しかし、特許文献１の排ガス浄化装置では、上流側の遮蔽部と下流側の遮蔽部とが接合されており、これらの遮蔽部が溶接される場合、熱変形等によりこれらの遮蔽部の間に微小な隙間が生じる場合がある。このため、これらの遮蔽部の接合部分の周辺で排ガス流れが滞る恐れがあり、その結果、還元剤の気化や分散が妨げられたり、還元剤成分の析出物（換言すれば、デポジット）が発生したりするおそれがある。

本開示の一局面は、還元剤の気化や分散を促進すると共に、デポジットを抑制することが望ましい。

本開示の一態様は、内燃機関の排ガス浄化装置であって、第１ケーシングと、第２ケーシングと、噴射口と、排ガス管路と、旋回流発生部材と、を備える。第１ケーシングは、排ガスの浄化用部材を収納するよう構成される。第２ケーシングは、排ガスの流れ方向において第１ケーシングの下流側に設けられ、排ガスを還元剤の存在下で還元する還元触媒を収納するよう構成される。噴射口は、排ガスの流れ方向において第２ケーシングよりも上流側で排ガスに還元剤を供給するために用いられる。排ガス管路は、第１ケーシングの排出口と第２ケーシングの導入口とを連通する。旋回流発生部材は、排ガス管路内に設置される。

また、旋回流発生部材は、第１遮蔽部と、第２遮蔽部と、を有する。第１遮蔽部は、排ガスの流れの一部を遮蔽するように構成される。第２遮蔽部は、第１遮蔽部の下流側に配置される。

また、第２遮蔽部は、環状部と、頂部と、側壁部と、開口部と、を有する。環状部は、排ガス管路の内周面に隣接し、且つ、内周面に沿って周回するように延伸する。頂部は、環状部の内側であって、環状部の上流側に設けられる。側壁部は、環状部の内周縁から頂部の外周縁へと広がり、頂部の外周の一部にわたって延伸する。開口部は、頂部と環状部との間に設けられ、側壁部に対面し、第２遮蔽部の上流側と下流側とを連通する。

また、第１遮蔽部は、中央部と、周縁部と、少なくとも１つの貫通孔と、カバー部と、を有する。中央部は、排ガス管路の内周面から離れた位置に設けられており、頂部に対面する。周縁部は、中央部から排ガス管路の内周面まで広がり、中央部の外周の一部にわたって延伸する。少なくとも１つの貫通孔は、周縁部に設けられる。カバー部は、排ガス管路の周方向において周縁部から離れて配置される。噴射口は、側壁部の正面に位置し、噴射口の正面に位置する還元剤の噴射領域の少なくとも一部は、カバー部の下流側に位置する。頂部及び側壁部は、第１遮蔽部から離れて配置されている。

上記構成によれば、第２遮蔽部の頂部及び側壁部は第１遮蔽部から離れて配置されている。このため、第１遮蔽部と第２遮蔽部の頂部及び側壁部とを溶接する必要が無く、熱変形や製造時のばらつきの影響等によりこれらの部位の間に微小な隙間が生じるのを抑制できるため、排ガスの流れが滞るのを抑制できる。また、第２遮蔽部の頂部及び側壁部と第１遮蔽部との間に間隔が形成されるため、排ガスの流速を向上させることができ、これにより、第１及び第２遮蔽部の間で排ガスの流れが滞るのを抑制できる。その結果、噴射口を介して供給される還元剤の気化や分散を促進できると共に、デポジットを抑制できる。

本開示の一態様では、頂部の中心は、排ガス管路の中心軸よりも噴射口から遠い位置にあってもよい。
上記構成によれば、第２遮蔽部の側壁部を噴射口から遠ざけることができる。このため、噴射口を介して供給された還元剤が側壁部に衝突して跳ね返るのを抑制でき、還元剤の気化や分散を促進できる。

本開示の一態様では、頂部と中央部とのうちの少なくとも一方には、下流側に窪んだ凹部が形成されていてもよい。
上記構成によれば、中央部及び／又は頂部の表面積が広くなり、還元剤が中央部及び／又は頂部と衝突する機会が多くなる。これにより、還元剤の気化が促進されると共に、還元剤の分散性が向上する。

本開示の一態様では、排ガス管路の中心軸を含む第２遮蔽部の断面において、環状部の内周縁から頂部の外周縁まで直線状に延びる線を、基準傾斜ラインとしてもよい。側壁部における還元剤の噴射領域に位置する部分を、噴射領域部としてもよい。噴射領域部の少なくとも一部は、断面において基準傾斜ラインよりも中心軸側に位置してもよい。

上記構成によれば、第２遮蔽部の側壁部における噴射領域部を噴射口から遠ざけることができる。このため、噴射口を介して供給された還元剤が噴射領域部に衝突して跳ね返るのを抑制でき、その結果、還元剤の気化や分散を促進できる。

本開示の一態様は、第２遮蔽部は、開口部を通過する排ガスの流れを妨げる少なくとも１つの阻害部をさらに備えてもよい。
上記構成によれば、開口部を通過する排ガスの流速を好適に低減できる。このため、排ガスの流速が過度に向上したり、還元剤が偏ったりするのを抑制でき、その結果、還元剤の気化や分散を促進できる。

本開示の一態様では、上述した排ガス浄化装置における旋回流発生部材を単独で構成しても良い。このような場合であっても、旋回流発生部材を排ガス浄化装置に用いることで、還元剤の気化や分散を促進できると共に、デポジットを抑制できる。

第１実施形態の排ガス浄化装置の部分透過斜視図である。 第１実施形態の排ガス浄化装置の中心軸に沿った断面図である。 第１実施形態の旋回流発生部材の斜視図である。 第１実施形態の第１遮蔽部の正面図である。 第１実施形態の第２遮蔽部の正面図である。 第２実施形態の排ガス浄化装置の中心軸に沿った断面図である。 第２実施形態の排ガス浄化装置の中心軸に沿った断面図である。 第３実施形態の排ガス浄化装置の中心軸に沿った断面図である。 第３実施形態の旋回流発生部材の斜視図である。 第４実施形態の排ガス浄化装置の中心軸に沿った断面図である。 第４実施形態の旋回流発生部材の斜視図である。 第４実施形態の第２遮蔽部の正面図である。 第５実施形態の排ガス浄化装置の中心軸に沿った断面図である。 第５実施形態の第２遮蔽部の正面図である。 第５実施形態の第２遮蔽部の正面図である。 第６実施形態の排ガス浄化装置の中心軸に沿った断面図である。 第６実施形態の旋回流発生部材の斜視図である。 第６実施形態の第２遮蔽部の正面図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
［１．全体の構成］
図１、２に示す排ガス浄化装置１（以後、単に浄化装置とも記載）は、内燃機関の排ガス流路内に設けられ、排ガス中の環境汚染物質を低減する。浄化装置１は、排ガス浄化部２と、還元部３と、噴射口４と、排ガス管路５と、旋回流発生部材６とを備える。

浄化装置１が設けられる内燃機関は、特に限定されないが、浄化装置１はディーゼル機関の排ガス浄化装置として特に好適に使用できる。ディーゼル機関としては、自動車、鉄道、船舶、建機等の輸送機器、発電施設などで駆動用又は発電用として用いられるものが挙げられる。

［２．排ガス浄化部］
排ガス浄化部２は、排ガス中の環境汚染物質を改質又は捕集する（図２参照）。ここで、「環境汚染物質」とは、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒状物質（ＰＭ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、炭化水素類（ＨＣ）等を意味する。

排ガス浄化部２は、排ガスを浄化するための浄化用部材２Ａと、浄化用部材２Ａを収納する筒状の第１ケーシング２Ｂとを有する。排ガスは、第１ケーシング２Ｂの内部で浄化用部材２Ａに接触しながら、第１ケーシング２Ｂの中心軸２Ｄに沿って流れる。

浄化用部材２Ａとしては、例えばディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル微粒子捕集フィルター（ＤＰＦ）、ＮＯｘ吸着剤等が挙げられる。ＤＯＣは、排ガスに含まれるＰＭ中の可溶有機成分（ＳＯＦ）、ＣＯ及びＨＣを酸化させる触媒である。ＤＰＦは、排ガスに含まれるＰＭを捕集するフィルターである。ＮＯｘ吸着剤は、ＮＯｘを吸着除去する物質である。

浄化用部材２Ａは、一般にハニカム構造を有する筒状体が用いられる。排ガスがハニカム構造内部を通過することで、排ガス中の環境汚染物質は、浄化用部材２Ａが含む触媒金属によって改質されたり、浄化用部材２Ａに捕捉されたりする。

第１実施形態では、一例として、排ガス浄化部２は、内部での排ガスの流れ方向が鉛直方向となるように、つまり筒状の第１ケーシング２Ｂの中心軸２Ｄが鉛直方向となる向きに配置されている。また、排ガス浄化部２の排ガスの排出口２Ｃは、排ガスが鉛直方向に排出されるように形成されている。ただし、排ガス浄化部２における排ガスの流れ方向は鉛直方向に限定されず、水平方向でもよいし、水平方向に対し傾斜した方向であってもよい。

［３．還元部］
還元部３は、排ガスを還元剤の存在下で還元する（図２参照）。具体的には、還元部３は、アンモニアと還元触媒とによって、排ガス中のＮＯｘを還元し、無害な窒素に改質する。還元剤であるアンモニアは、一般に尿素水を排ガス中に噴射し、この尿素水中の尿素を加水分解することで生成される。

還元部３は、還元触媒３Ａと、還元触媒３Ａを収納した筒状の第２ケーシング３Ｂとを有する。還元触媒３Ａは、セラミック等の母材と、この母材に担持された金属触媒とから構成される。排ガスは、第２ケーシング３Ｂの内部で還元触媒３Ａに接触しながら、第２ケーシング３Ｂの中心軸３Ｄの方向に沿って流れる。

還元部３は、排ガスの流れ方向において排ガス浄化部２の下流側に排ガス管路５を介して連結されている。還元部３は、内部での排ガスの流れ方向が排ガス浄化部２と同じ方向となるように配置される。つまり、還元部３の第２ケーシング３Ｂの中心軸３Ｄは、排ガス浄化部２の第１ケーシング２Ｂの中心軸２Ｄと一致する向きに配置される。

［４．噴射口］
噴射口４は、還元部３の上流側に位置する排ガス管路５の側壁から外側に突出し、排ガス管路５の内部に連通する管状の部位であり、図示しない還元剤供給部が設けられるよう構成されている（図２参照）。噴射口４に設けられた還元剤供給部は、噴射口４を介して排ガス管路５内に還元剤を噴射する。

具体的には、還元剤供給部は、後述する第２遮蔽部８における側壁部８Ｄの噴射領域部８Ｅに向かって還元剤を噴射するインジェクタを有する。このインジェクタは、排ガス管路５の内周面から、排ガス管路５の中心軸５Ａに向かって還元剤である尿素水を噴射する。

［５．排ガス管路］
排ガス管路５は、排ガス浄化部２の排出口２Ｃと還元部３の導入口３Ｃとを連通する管体である（図２参照）。つまり、排ガス浄化部２から排出された排ガスは、排ガス管路５を通って還元部３に導入される。排ガス管路５の内部には、旋回流発生部材６が配置されている。また、排ガス管路５の内周面には、噴射口４を介して還元剤供給部が接続されている。

排ガス管路５の排ガス流れ方向に直交する断面は、一例として円形であり、該断面の中心を通過する排ガス管路５の中心軸５Ａは、第１及び第２ケーシング２Ｂ、３Ｂの中心軸２Ｄ、３Ｄと一致する。つまり、排ガス管路５は、排ガス浄化部２と還元部３との間に曲がりのないストレートな排ガスの流路を形成している。

また、以後、排ガス管路５の排ガス流れ方向に直交する断面における直交する２つの軸線であって、中心軸５Ａと直交する軸線を、縦軸５Ｂ及び横軸５Ｃとする（図４、５参照）。縦軸５Ｂは、上述した噴射口４の略中心を通過し、還元剤供給部による還元剤の噴射領域Ａの中心線は、縦軸５Ｂと一致する。

なお、第１実施形態では、排ガス管路５は直管であり、排ガス浄化部２の排出口２Ｃと還元部３の導入口３Ｃとは同じ直径を有する。しかし、排ガス浄化部２の排出口２Ｃの直径と還元部３の導入口３Ｃの直径とは、異なっていても良い。この場合、排ガス管路５の形状は、排出口２Ｃ及び導入口３Ｃの各々の直径に応じて定められる。

［６．旋回流発生部材］
旋回流発生部材６は、排ガス管路５内に設置され、排ガスに複数の旋回流を発生させる（図３参照）。旋回流発生部材６は、第１遮蔽部７と、第２遮蔽部８とを有する。なお、第１及び第２遮蔽部７、８は、互いに離れて配置されており、例えば溶接又は圧入により、排ガス管路５に固定される。

＜第１遮蔽部＞
第１遮蔽部７は、排ガス管路５内において、排ガス管路５の中心軸５Ａに沿って下流側に向かう排ガスの流れの一部を遮蔽する板状の部材である（図３、４参照）。

第１遮蔽部７は、中央部７Ａと、周縁部７Ｂと、複数の貫通孔７Ｃと、枠部７Ｆと、カバー部７Ｇとを有する。第１遮蔽部７は、中央部７Ａと周縁部７Ｂと枠部７Ｆとカバー部７Ｇとによって、排ガス管路５の中心軸５Ａの方向の流れの一部を遮蔽する。

中央部７Ａは、厚み方向が中心軸５Ａと一致する向きに配置された板状の部位である。また、中央部７Ａは、排ガス管路５の内周面から離れており、上流側に突出する凸部として形成されていると共に、上流側に突出する中央部７Ａの頂部は、扁平な形状を有する。中央部７Ａは、中心軸５Ａに沿って視認すると円形であり、後述する第２遮蔽部８の頂部８Ｂと重なる位置に配置されている（図５参照）。中央部７Ａの中心７Ｌは、一例として縦軸５Ｂ上又はその付近に位置する。また、中央部７Ａは、中心７Ｌが中心軸５Ａよりも噴射口４から遠くに位置するよう、偏心して設けられている。

周縁部７Ｂは、中央部７Ａの外周縁から排ガス管路５の内周面まで径方向に延伸する部位である。周縁部７Ｂは、中心軸５Ａの方向に視て、後述する第２遮蔽部８の開口部８Ｈと、環状部８Ａにおける開口部８Ｈの外側に位置する部分と、側壁部８Ｄとに重なるように配置されている。

周縁部７Ｂは、中央部７Ａの外周の一部にわたって延伸する。また、周縁部７Ｂの排ガス管路５の周方向における第１端部７Ｄ及び第２端部７Ｅは、それぞれ、中央部７Ａから枠部７Ｆに向かって排ガス管路５の径方向に延伸している。また、周縁部７Ｂにおける排ガス管路５の内周面との当接部７Ｊは、周縁部７Ｂの上流側の面から中心軸５Ａに沿って下流側に（つまり第２遮蔽部８に向かって）延伸している。

複数の貫通孔７Ｃは、周縁部７Ｂに設けられており、周縁部７Ｂを貫通している。複数の貫通孔７Ｃは、円形であり、例えばパンチングによって形成できる。無論、複数の貫通孔７Ｃの形状は、円形に限定されない。また、周縁部７Ｂには、１つの貫通孔が設けられていても良い。

枠部７Ｆは、周縁部７Ｂから排ガス管路５の内周面に沿って延伸している。枠部７Ｆは、周縁部７Ｂの当接部７Ｊと共に排ガス管路５の内周面に当接するリングを構成している。枠部７Ｆは、排ガス管路５の周方向に延び、周縁部７Ｂの第１端部７Ｄと第２端部７Ｅとに連結する。

カバー部７Ｇは、排ガス管路５の周方向において周縁部７Ｂから離れて配置された板状の部位である。カバー部７Ｇは、排ガス管路５の周方向において、周縁部７Ｂの第１端部７Ｄと第２端部７Ｅとの間に位置し、中央部７Ａよりも噴射口４に近い位置に配置されている。また、縦軸５Ｂは、カバー部７Ｇの周方向の中心に位置する。

カバー部７Ｇは、中央部７Ａから枠部７Ｆへと径方向に延伸しており、中央部７Ａと枠部７Ｆとに挟まれた空間（つまり第１遮蔽部７の開口領域）を第１開口部７Ｈと第２開口部７Ｉとに分割している。第１開口部７Ｈ及び第２開口部７Ｉは、それぞれ、中央部７Ａと、枠部７Ｆと、周縁部７Ｂと、カバー部７Ｇとによって画定されている。

第１開口部７Ｈは、排ガス管路５の周方向において周縁部７Ｂの第１端部７Ｄとカバー部７Ｇとに挟まれた部位である。第２開口部７Ｉは、排ガス管路５の周方向において周縁部７Ｂの第２端部７Ｅとカバー部７Ｇとに挟まれた部位である。第１開口部７Ｈと第２開口部７Ｉとは、カバー部７Ｇを挟んで排ガス管路５の周方向に並んで配置されている。

図４に示すように、カバー部７Ｇは、中心軸５Ａの方向に視ると、噴射領域Ａよりも幅が広く、還元剤供給部による還元剤の噴射領域Ａの全体と重なるように配置されている。カバー部７Ｇは、中心軸５Ａの方向に視て、噴射領域Ａの中心線（換言すれば、縦軸５Ｂ）に対して略対称な形状を有している。

第１実施形態では、還元剤供給部による還元剤の噴射方向（つまり、噴射領域Ａの中心線）は、排ガス管路５の中心軸５Ａと直交する。ただし、還元剤の噴射方向は、中心軸５Ａと９０°以外の角度で交差してもよいし、中心軸５Ａと交差しなくてもよい。

＜第２遮蔽部＞
第２遮蔽部８は、第１遮蔽部７の下流側に設けられ、環状部８Ａと、頂部８Ｂと、側壁部８Ｄと、開口部８Ｈとを有する板状の部材である（図３、５参照）。

環状部８Ａは、排ガス管路５の内周面に隣接し、且つ、該内周面に沿って周回するように延伸する部位であり、中心軸５Ａの方向における排ガスの流れを遮蔽する部位である。環状部８Ａの外径は、排ガス管路５の内径と一致する。また、環状部８Ａの排ガス管路５の内周面との当接部８Ｉは、環状部８Ａの外周縁から中心軸５Ａに沿って下流側に延伸している。

頂部８Ｂは、円形の扁平な部位であり、中心軸５Ａに直交する。また、頂部８Ｂは、中心軸５Ａの方向に視ると環状部８Ａの内側に位置すると共に、環状部８Ａの上流側に位置する。頂部８Ｂの中心８Ｃは、一例として、縦軸５Ｂ上又はその付近に位置する。また、頂部８Ｂは、中心８Ｃが中心軸５Ａよりも噴射口４から遠くに位置するよう、偏心して設けられている。

頂部８Ｂは、第１遮蔽部７の下流側の外面に中央部７Ａにより形成されている窪みの内側に位置し、中心軸５Ａに沿って第１遮蔽部７の中央部７Ａに対面する。そして、頂部８Ｂは、中央部７Ａに対し間隔を開けて配置される。

側壁部８Ｄは、環状部８Ａの内周縁の一部分から頂部８Ｂの外周縁まで中心軸５Ａに沿って延伸する部位である。側壁部８Ｄは、頂部８Ｂの外周の一部にわたって延伸する。すなわち、中心軸５Ａの方向に視ると、側壁部８Ｄは、頂部８Ｂの外側に位置し、頂部８Ｂの外周に沿って第１端部８Ｆから第２端部８Ｇにわたって延伸する。また、中心軸５Ａの方向に視ると、側壁部８Ｄは、第１遮蔽部７の第１開口部７Ｈ及び第２開口部７Ｉと重なっており、側壁部８Ｄの第１端部８Ｆ及び第２端部８Ｇは、第１遮蔽部７の第１開口部７Ｈ及び第２開口部７Ｉとは重ならない。また、側壁部８Ｄもまた、第１遮蔽部７の中央部７Ａに対し間隔を開けて配置される。

また、側壁部８Ｄは、噴射口４の正面に位置する噴射領域部８Ｅを有する。噴射領域部８Ｅは、還元剤供給部による還元剤の噴射領域Ａに位置する。また、側壁部８Ｄ全体は、円錐の側面状に広がる。そして、噴射領域部８Ｅは、全体として、中心軸５Ａに沿った断面において、環状部８Ａの内周縁から頂部８Ｂの外周縁まで直線状に延びており、上流側に向かうに従い中心軸５Ａに接近するように傾斜する後述する基準傾斜ラインを形成する（図２参照）。

開口部８Ｈは、頂部８Ｂと環状部８Ａとの間に形成され、第２遮蔽部８の上流側と下流側とを連通する部位である。中心軸５Ａの方向に視ると、開口部８Ｈは、頂部８Ｂの外側に位置し、側壁部８Ｄの第１端部８Ｆから第２端部８Ｇまで周方向に延伸し、中心軸５Ａを挟んで側壁部８Ｄに対面する。また、開口部８Ｈは、中心軸５Ａの方向に視ると、第１遮蔽部７の周縁部７Ｂと重なる。また、中心軸５Ａの方向に視ると、開口部８Ｈの周方向の中心位置は、縦軸５Ｂ上に位置し、中心軸５Ａを挟んで噴射口４に対面する。

［７．作用］
以下、浄化装置１における旋回流の発生メカニズムについて説明する。
浄化装置１では、排ガス浄化部２から排出された排ガスは、流れの向きを変えずにそのまま排ガス管路５に進入する。

排ガス管路５内において、排ガスはまず第１遮蔽部７の中央部７Ａによって流れが部分的に遮蔽される。つまり、排ガスの流路が、第１開口部７Ｈと、第２開口部７Ｉと、複数の貫通孔７Ｃとに絞られる。

第１開口部７Ｈ又は第２開口部７Ｉを中心軸５Ａに沿って通過した排ガスは、第２遮蔽部８の環状部８Ａに衝突する。これにより、側壁部８Ｄを迂回して開口部８Ｈに向かう２つの旋回流が形成される。また、複数の貫通孔７Ｃを通過した排ガスの流れが、この２つの旋回流に衝突する。

これにより、側壁部８Ｄの噴射領域部８Ｅに衝突して微粒化された還元剤が、排ガスの流れに巻き込まれて拡散及び分散する。その結果、排ガス管路５を通過した還元剤及び排ガスが還元触媒３Ａと均質に接触する。

［８．効果］
（１）第１実施形態によれば、第２遮蔽部８の頂部８Ｂ及び側壁部８Ｄは、第１遮蔽部７から離れて配置されている。このため、第１遮蔽部７と第２遮蔽部８の頂部８Ｂ及び側壁部８Ｄとを溶接する必要が無く、熱変形や製造時のばらつきの影響等によりこれらの部位の間に微小な隙間が生じるのを抑制できるため、排ガスの流れが滞るのを抑制できる。また、第２遮蔽部８の頂部８Ｂ及び側壁部８Ｄと第１遮蔽部７との間に間隔が形成されるため、排ガスの流速を向上させることができ、これにより、第１及び第２遮蔽部７、８の間で排ガスの流れが滞るのを抑制できる。その結果、噴射口４を介して供給される還元剤の気化や分散を促進できると共に、デポジットを抑制できる。

（２）また、第２遮蔽部８の頂部８Ｂの中心８Ｃは、排ガス管路５の中心軸５Ａよりも噴射口４の反対側に偏心している。このため、第２遮蔽部８の側壁部８Ｄの噴射領域部８Ｅを、噴射口４から遠ざけることができる。その結果、噴射口４を介して供給された還元剤が噴射領域部８Ｅに衝突して跳ね返るのを抑制でき、還元剤の気化や分散を促進できる。

［第２実施形態］
［１．全体の構成］
第２実施形態の浄化装置１は、第１実施形態と同様の構成を有する（図６、７参照）。しかし、第１実施形態では、第２遮蔽部８の側壁部８Ｄにおける噴射領域部８Ｅは、中心軸５Ａに沿った断面において基準傾斜ライン８Ｊを形成する。一方、第２実施形態の噴射領域部８Ｅは、中心軸５Ａに向かって窪んでおり、噴射領域部８Ｅの少なくとも一部は、該断面において、基準傾斜ライン８Ｊよりも中心軸５Ａ側に突出するように湾曲する。第２実施形態の浄化装置１は、この点において第１実施形態と相違する。

具体的には、例えば、噴射領域部８Ｅにおける縦軸５Ｂに交差する部分の全体が、上記断面において基準傾斜ライン８Ｊよりも中心軸５Ａ側に位置しても良い（図６参照）。また、例えば、該部分の一部が、上記断面において基準傾斜ライン８Ｊよりも中心軸５Ａ側に位置しても良い（図７参照）。また、図６、７に示すように、噴射領域部８Ｅにおける窪みの深さは、適宜定められる。

［２．効果］
第２実施形態によれば、第２遮蔽部８の噴射領域部８Ｅは中心軸５Ａに向かって窪んでいるため、噴射領域部８Ｅを噴射口４から遠ざけることができる。このため、噴射口４を介して供給された還元剤が噴射領域部８Ｅに衝突して跳ね返るのを抑制でき、還元剤の気化や分散を促進できる。

［第３実施形態］
［１．全体の構成］
第３実施形態の浄化装置１は、第１実施形態と同様の構成を有するが、第１遮蔽部７における中央部７Ａと、第２遮蔽部８における頂部８Ｂ及び側壁部８Ｄとにおける偏心の度合いが第１実施形態よりも大きい点で、第１実施形態と相違する（図８、９参照）。つまり、中央部７Ａの中心７Ｌ及び頂部８Ｂの中心８Ｃは、第１実施形態に比べ噴射口４からより遠くに位置する。

このため、第１遮蔽部７の周縁部７Ｂにおける噴射口４の反対側に位置する部分は、第１実施形態に比べその径方向の幅が狭くなっており、該部分には複数の貫通孔７Ｃが設けられていない。また、第２遮蔽部８の環状部８Ａは、側壁部８Ｄの第１端部８Ｆの付近から第２端部８Ｇの付近まで周方向に延伸し、開口部８Ｈは、当接部８Ｉの付近に位置する。

また、周縁部７Ｂにおける噴射口４側の部分は、第１実施形態に比べその径方向の幅が広くなっており、該部分に形成されている第１及び第２開口部７Ｈ、７Ｉの幅もまた、第１実施形態に比べ広くなっている。

また、カバー部７Ｇは、第１実施形態のカバー部７Ｇに比べ幅が狭くなっており、中心軸５Ａの方向に視て、還元剤供給部による還元剤の噴射領域Ａの一部と重なるように配置される。つまり、中心軸５Ａの方向に視た場合において、噴射領域Ａの一部は、カバー部７Ｇと重ならない領域に達する。

［２．効果］
第３実施形態によれば、第１実施形態に比べ、第２遮蔽部８の噴射領域部８Ｅを噴射口４からより一層遠ざけることができる。その結果、より一層、噴射口４を介して供給された還元剤が噴射領域部８Ｅに衝突して跳ね返るのを抑制でき、還元剤の気化や分散を促進できる。

［第４実施形態］
［１．全体の構成］
第４実施形態の浄化装置１は、第１実施形態と同様の構成を有するが、第１遮蔽部７の中央部７Ａと第２遮蔽部８の頂部８Ｂとに、それぞれ、下流側に窪む凹部７Ｋ、８Ｋが設けられている点で第１実施形態と相違する（図１０、１１参照）。凹部７Ｋ、８Ｋは、中心軸５Ａに沿って視認すると円形であり、重なるように配置されていると共に、凹部７Ｋ、８Ｋの間には隙間が形成されている。

なお、凹部７Ｋ、８Ｋの深さは、中央部７Ａ及び頂部８Ｂの板厚よりも大きい。また、中央部７Ａの凹部７Ｋは、少なくとも、頂部８Ｂの上流側の外面に凹部８Ｋにより形成される窪みの内側の空間に達する程度の深さを有する。また、第４実施形態では、一例として、凹部７Ｋ、８Ｋの深さは、中央部７Ａが上流側に突出する高さよりも小さい。しかし、これに限らず、凹部７Ｋ、８Ｋの深さは、中央部７Ａの突出する高さよりも大きくても良い。また、この場合、凹部７Ｋ、８Ｋの深さを、頂部８Ｂと環状部８Ａとの間の中心軸５Ａの方向の距離以下とするのが好適である。

［２．変形例］
第４実施形態の浄化装置１の第２遮蔽部８における開口部８Ｈには、排ガスの流れを妨げる第１阻害部８Ｌが設けられていても良い（図１２参照）。

第１阻害部８Ｌは、開口部８Ｈにおける周方向の中央に位置し、環状部８Ａの内周縁から頂部８Ｂの外周縁まで直線状に延びる帯状の部位である。中心軸５Ａの方向に視ると、第１阻害部８Ｌは、縦軸５Ｂに沿って延びており、中心軸５Ａを挟んで噴射口４に対面する。また、開口部８Ｈは、第１阻害部８Ｌにより、周方向に並ぶ２つの開口に区画される。

［３．効果］
（１）第４実施形態によれば、第１遮蔽部７の中央部７Ａと第２遮蔽部８の頂部８Ｂとに凹部７Ｋ、８Ｋを設けたことで、中央部７Ａ及び頂部８Ｂの表面積が広くなり、還元剤が中央部７Ａ及び頂部８Ｂと衝突する機会が多くなる。これにより、還元剤の気化が促進されると共に、還元剤の分散性が向上する。また、凹部７Ｋ、８Ｋにより、中央部７Ａと頂部８Ｂとの間を流下する排ガスの流速を低減できる。このため、排ガスの流速が過度に向上したり、還元剤が偏ったりするのを抑制でき、その結果、還元剤の気化や分散を促進できる。また、凹部７Ｋ、８Ｋは下流側に突出しているため、中央部７Ａが排ガス管路５から上流側にはみ出し、中央部７Ａが浄化用部材２Ａに当接するのを抑制できる。

（２）また、変形例によれば、第２遮蔽部８における第１阻害部８Ｌにより、開口部８Ｈを通過する排ガスの流速を好適に低減できる。このため、旋回流発生部材６を流下する排ガスの流速が過度に向上するのを抑制でき、還元剤の気化や分散を促進できる。

［第５実施形態］
［１．全体の構成］
第５実施形態の浄化装置１は、第１実施形態と同様の構成を有するが、第２遮蔽部８において第１実施形態と相違する（図１３参照）。以下では、第５実施形態の浄化装置１における第１実施形態との相違点について説明する。

［２．第２遮蔽部］
第２遮蔽部は、第１実施形態と同様の環状部８Ａと、頂部８Ｂと、側壁部８Ｄと、開口部８Ｈとを有する（図１４参照）。

しかし、第５実施形態では、頂部８Ｂは略半円状であり、中心軸５Ａの方向に視ると、頂部８Ｂの外周縁における直径を形成する直径部分は、横軸５Ｃに沿って延びる。そして、側壁部８Ｄは、環状部８Ａの内周縁の一部分から直径部分まで延伸する。また、側壁部８Ｄにおける噴射領域部８Ｅは、中心軸５Ａに向かって窪んでおり、噴射領域部８Ｅは、中心軸５Ａに沿った断面において、基準傾斜ライン８Ｊよりも中心軸５Ａ側に突出するように湾曲する。また、第５実施形態においても、頂部８Ｂは、中心８Ｃが中心軸５Ａよりも噴射口４から遠くに位置するよう、偏心して設けられている。なお、頂部８Ｂの中心８Ｃとは、例えば、頂部８Ｂの重心であっても良い。

また、開口部８Ｈは、中心軸５Ａの方向に視ると、頂部８Ｂの外周縁における円弧状に延びる円弧部分に沿って設けられる。そして、開口部８Ｈには、排ガスの流れを妨げる複数の第２及び第３阻害部８Ｍ、８Ｎが設けられる。

第２阻害部８Ｍは、環状部８Ａの内周縁から頂部８Ｂの円弧部分まで直線状に延びる帯状の部位である。第５実施形態では、開口部８Ｈには、一例として４つの第２阻害部８Ｍが、間隔を開けて周方向に並んで設けられている。そして、開口部８Ｈにおける隣り合う第２阻害部８Ｍの間の部分には、排ガスが通過する開口が形成される。また、側壁部８Ｄの第１端部８Ｆと第１阻害部８Ｌとの間と、第２端部８Ｇと第１阻害部８Ｌとの間とにも、同様の開口が形成される。

つまり、開口部８Ｈは、中心軸５Ａの方向に視ると、４つの第２阻害部８Ｍにより、周方向に並ぶ５つの開口に区画される。これらの開口は、縦軸５Ｂを中心に線対称に配置されており、中央の開口は、縦軸５Ｂと交差すると共に、中心軸５Ａを挟んで噴射口４に対面する。そして、中央の開口は、板状の第３阻害部８Ｎにより閉鎖されている。第３阻害部８Ｎは、複数の貫通孔が設けられている。

なお、開口部８Ｈにおける他の開口に第３阻害部８Ｎを設けても良いし、複数の開口、又はすべての開口に、第３阻害部８Ｎを設けても良い。また、開口部８Ｈにおけるいずれの開口にも、第３阻害部８Ｎを設けない構成としても良い（図１５参照）。また、開口部８Ｈの形状及び数は、適宜定められ得る。

［３．効果］
（１）第５実施形態によれば、第２遮蔽部８における第２阻害部８Ｍ、又は、第２及び第３阻害部８Ｍ、８Ｎにより、開口部８Ｈを通過する排ガスの流速を好適に低減できる。このため、旋回流発生部材６を流下する排ガスの流速が過度に向上するのを抑制でき、還元剤の気化や分散を促進できる。

（２）また、第２遮蔽部の頂部８Ｂは半円状であり、頂部８Ｂの中心８Ｃは、中心軸５Ａよりも噴射口４の反対側に偏心して設けられている。このため、側壁部８Ｄにおける傾斜が緩やかになり、側壁部８Ｄの噴射領域部８Ｅを噴射口４からより遠ざけることができる。その結果、噴射口４を介して供給された還元剤が噴射領域部８Ｅに衝突して跳ね返るのを抑制でき、還元剤の気化や分散を促進できる。

［第６実施形態］
［１．全体の構成］
第６実施形態の浄化装置１は、第５実施形態と同様の構成を有するが、第１遮蔽部７の中央部７Ａと第２遮蔽部８の頂部８Ｂとに、それぞれ、下流側に窪む凹部７Ｋ、８Ｋが設けられている点で第５実施形態と相違する（図１６～１８参照）。凹部７Ｋ、８Ｋは、中心軸５Ａに沿って視認すると略楕円形であり、横軸５Ｃに沿って延びると共に、互いに重なるように配置されている。また、凹部７Ｋ、８Ｋの間には、隙間が形成されている。なお、凹部７Ｋ、８Ｋが窪む深さは、第４実施形態と同様に定められる。

［２．効果］
第６実施形態によれば、第１遮蔽部７の中央部７Ａと第２遮蔽部８の頂部８Ｂとに凹部７Ｋ、８Ｋが設けられていると共に、第２遮蔽部８の開口部８Ｈには第２、第３阻害部８Ｍ、８Ｎが設けられている。このため、第４実施形態と同様にして、凹部７Ｋ、８Ｋにより還元剤の気化が促進されると共に、排ガスの流速の過度な向上が抑制される。さらに、第５実施形態と同様にして、第２、第３阻害部８Ｍ、８Ｎにより、排ガスの流速の過度な向上や還元剤の偏りが抑制される。したがって、還元剤の気化や分散を促進できる。

［他の実施形態］
（１）第１～第６実施形態では、第２遮蔽部８の頂部８Ｂは、中心８Ｃが中心軸５Ａよりも噴射口４から遠くに位置するよう、偏心して設けられる。しかし、頂部８Ｂの中心８Ｃは、中心軸５Ａ上、又は、中心軸５Ａよりも噴射口４側に位置していても良い。このような構成を有する場合であっても、同様の効果が得られる。

（２）第４、第６実施形態において、第１遮蔽部７の中央部７Ａと、第２遮蔽部８の頂部８Ｂとのうちの一方に、凹部を設けても良い。このような構成を有する場合であっても、中央部７Ａ又は頂部８Ｂの表面積が広くなり、還元剤が中央部７Ａ又は頂部８Ｂと衝突する機会が多くなる。これにより、還元剤の気化が促進されると共に、還元剤の分散性が向上する。また、中央部７Ａと頂部８Ｂとの間を流下する排ガスの流速を低減できるため、旋回流発生部材６を流下する排ガスの流速が過度に向上したり、還元剤が偏ったりするのが抑制され、その結果、還元剤の気化や分散を促進できる。
また、凹部７Ｋ、８Ｋに替えて、第１遮蔽部７の中央部７Ａと、第２遮蔽部８の頂部８Ｂとのうちの双方又は一方に、上流側に突出する凸部を設けても良い。

（３）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

１…排ガス浄化装置、２…排ガス浄化部、２Ａ…浄化用部材、２Ｂ…第１ケーシング、２Ｄ…中心軸、３…還元部、３Ａ…還元触媒、３Ｂ…第２ケーシング、３Ｄ…中心軸、４…噴射口、５…排ガス管路、５Ａ…中心軸、６…旋回流発生部材、７…第１遮蔽部、７Ａ…中央部、７Ｂ…周縁部、７Ｃ…複数の貫通孔、７Ｇ…カバー部、７Ｋ…凹部、８…第２遮蔽部、８Ａ…環状部、８Ｂ…頂部、８Ｃ…中心、８Ｄ…側壁部、８Ｅ…噴射領域部、８Ｈ…開口部、８Ｊ…基準傾斜ライン、８Ｋ…凹部、８Ｌ～８Ｎ…第１～第３阻害部。

Claims (5)

1. 内燃機関の排ガス浄化装置であって、
   排ガスの浄化用部材を収納するよう構成された第１ケーシングと、
   前記排ガスの流れ方向において前記第１ケーシングの下流側に設けられ、前記排ガスを還元剤の存在下で還元する還元触媒を収納するよう構成された第２ケーシングと、
   前記排ガスの流れ方向において前記第２ケーシングよりも上流側で前記排ガスに前記還元剤を供給するために用いられる噴射口と、
   前記第１ケーシングの排出口と前記第２ケーシングの導入口とを連通する排ガス管路と、
   前記排ガス管路内に設置される旋回流発生部材と、を備え、
   前記噴射口は、前記排ガス管路に設けられ、噴射口の軸線に沿って延びる筒状の部位であり、
   前記旋回流発生部材は、
   前記排ガスの流れの一部を遮蔽するように構成された第１遮蔽部と、
   前記第１遮蔽部の前記下流側に配置される第２遮蔽部と、を有し、
   前記第２遮蔽部は、
   前記排ガス管路の内周面に隣接し、且つ、該内周面に沿って周回するように延伸する環状部と、
   前記環状部の内側であって、前記環状部の前記上流側に設けられた頂部と、
   前記環状部の内周縁から前記頂部の外周縁へと広がり、前記頂部の外周の一部にわたって延伸する側壁部と、
   前記頂部と前記環状部との間に設けられ、前記側壁部に対面し、前記第２遮蔽部の前記上流側と前記下流側とを連通する開口部と、を有し、
   前記第１遮蔽部は、
   前記排ガス管路の内周面から離れた位置に設けられており、前記頂部に対面する中央部と、
   前記中央部から前記排ガス管路の内周面まで広がり、前記中央部の外周の一部にわたって延伸する周縁部と、
   前記周縁部に設けられた少なくとも１つの貫通孔と、
   前記排ガス管路の周方向において前記周縁部から離れて配置されたカバー部と、を有し、
   前記側壁部は、前記噴射口の軸線の延長線上に位置し、
   前記噴射口の正面に位置する前記還元剤の噴射領域の少なくとも一部は、前記カバー部の前記下流側に位置し、
   前記頂部及び前記側壁部は、前記第１遮蔽部から離れて配置されている、
   排ガス浄化装置。
2. 請求項１に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記頂部の中心は、前記排ガス管路の中心軸よりも前記噴射口から遠い位置にある、
   排ガス浄化装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記頂部と前記中央部とのうちの少なくとも一方には、前記下流側に窪んだ凹部が形成されている、
   排ガス浄化装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記排ガス管路の中心軸を含む前記第２遮蔽部の断面において、前記環状部の内周縁から前記頂部の外周縁まで直線状に延びる線を、基準傾斜ラインとし、
   前記側壁部における前記還元剤の噴射領域に位置する部分を、噴射領域部とし、
   前記噴射領域部の少なくとも一部は、前記断面において前記基準傾斜ラインよりも前記中心軸側に位置する
   排ガス浄化装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排ガス浄化装置であって、
   前記第２遮蔽部は、前記開口部を通過する前記排ガスの流れを妨げる少なくとも１つの阻害部をさらに備える
   排ガス浄化装置。

Images