JP2005155404A - 内燃機関の排気ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気ガスの浄化性能に優れ、かつ限られた配置スペースに良好に配置できる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供すること。
【解決手段】排気ガス浄化装置１では、ＤＰＦ１３および尿素脱硝触媒２３の両方を設け、排気ガス中のパーティキュレートの捕集、およびＮＯｘの低減を同時に実現できるようにした。また、ＤＰＦ１３および尿素脱硝触媒２３を並列に配置し（排気ガスの流れは直列）、これらを連通室３０で連通させて排気ガス浄化装置１全体をコ字形状とした。このため、それらを一直線上に配置した従来に比して長手方向の長さを短くでき、コンパクトにできる。従って、配置スペースが小さくてよく、排気ガス浄化装置１を限られた配置スペースに効率的に配置でき、車両の長さが長くない建設機械等に好適に用いることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に係り、詳しくは、内燃機関の排気流路に設けられて、排気ガスを浄化する内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。

従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中のパーティキュレート（粒子状物質）を捕集したり、ＮＯｘ量を低減するために、内燃機関の排気流路に排気ガス浄化装置を設けることが知られている。

パーティキュレートを捕集するための排気ガス浄化装置としては、ディーゼルパーティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と称す）を備えたものが開発されており、ＮＯｘ量を低減させるための排気ガス浄化装置としては、ＮＯｘ還元触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒等のＤｅＮＯｘ触媒を備えたものが開発されている。

また、近年では、排気ガス規制がより厳しくなっており、これに対応するために、ＤＰＦとＤｅＮＯｘ触媒とを直列に組み合わせた排気ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１）。このような排気ガス浄化装置によれば、例えば上流側の前段においては、ＤＰＦによりパーティキュレートを捕集し、その下流側の後段においては、ＤｅＮＯｘ触媒によりＮＯｘを低減することができ、排気ガスの浄化性能を一層向上させることが可能である。

特開２０００−１９９４２３号公報（図１等）

しかしながら、前記特許文献１に記載の排気ガス浄化装置では、ＤＰＦおよびＤｅＮＯｘ触媒がストレートな管体内に直列に収容されていることで、全体的に長尺体となっているため、トラックやバスなどといった車両長さの長いものに対しては、その車両の長手方向に沿って効率的に配置できるが、油圧ショベルやブルドーザといった建設機械のような場合には、配置スペースが限られていることで良好に配置できないという問題がある。

本発明の目的は、排気ガスの浄化性能に優れ、かつ限られた配置スペースに良好に配置できる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、前記内燃機関の排気ガスの流れ方向の上流に配置された第１後処理装置と、この第１後処理装置の下流に配置された第２後処理装置と、前記第１後処理装置の出口および前記第２後処理装置の入口を連通させる連通室とを備え、前記第１、第２後処理装置および前記連通室により全体コ字形状に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記第１後処理装置側に設けられた排気ガスの入口管は、当該第１後処理装置内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向から排気ガスが流入するように取り付けられていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記第２後処理装置側に設けられた排気ガスの出口管は、当該第２後処理装置内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向から排気ガスが流出するように取り付けられていることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記第１後処理装置の入口側には排気ガスが一旦入り込む入口室が設けられ、前記第２後処理装置の出口側には排気ガスが一旦入り込む出口室が設けられ、これら入口室、出口室、前記第１後処理装置、前記第２後処理装置、および前記連通室は、それぞれ別体とされて互いに着脱可能であることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記第１後処理装置はディーゼルパーティキュレートフィルタを備え、前記第２後処理装置はＤｅＮＯｘ触媒を備えていることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項５に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記ＤｅＮＯｘ触媒は、尿素を還元剤とする尿素脱硝触媒であり、尿素を供給する供給部が前記第１後処理装置の出口近傍に設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記連通室の前記第２後処理装置の入口側は、当該入口に向かうに従って流路面積が縮小していることを特徴とする。

本発明の請求項８に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記連通室の前記第２後処理装置の入口と対向する面には、前記連通室内の排気ガスの流れを当該入口に案内するフローガイドが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項９に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記連通室での排気ガスの流れ方向の途中位置には、多数の孔が穿設された多孔板が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項１０に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項９に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記多孔板を加熱するヒータが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項１１に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記連通室の前記第１後処理装置の出口側は、当該出口から離間するに従って流路面積が増加していることを特徴とする。

請求項１の発明に係る排気ガス浄化装置よれば、ＤＰＦおよびＤｅＮＯｘ触媒の両方を備えることで、排気ガス中のパーティキュレートの捕集、およびＮＯｘの低減が実現され、排気ガスの浄化性能に優れたものとなる。また、第１、第２後処理装置を並列配置し（排気ガスの流れは直列）、これらを連通室で連通させることにより、排気ガス浄化装置全体をコ字形状とするため、第１、第２後処理装置を一直線上に配置する従来に比して長手方向の長さが短くなり、コンパクトになる。従って、配置スペースが小さくてよく、排気ガス浄化装置が限られた配置スペースに効率的に配置されるようになる。

請求項２および請求項３の発明によれば、入口管や出口管は、第１、第２後処理装置内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向から取り付けられるため、長手方向の長さがさらに短くなり、より排気ガス浄化装置がよりコンパクトに配置される。

請求項４の発明によれば、第１、第２後処理装置や各室を形成する部分が互いに着脱自在であるから、これらを分解することで第１、第２後処理装置の洗浄等が容易になり、メンテナンス性に優れている。

請求項５の発明によれば、上流側の第１後処理装置にＤＰＦを用いるので、下流側の第２後処理装置に用いられるＤｅＮＯｘ触媒でパーティキュレートが詰まる心配がなく、ＤｅＮＯｘ触媒本来の性能が確実に発揮される。また、ＤＰＦの上流に酸化触媒を配置したり、ＤＰＦ自身に酸化触媒を担持させることで、捕集したパーティキュレートの自己燃焼を促進させる場合には、当該酸化触媒において、排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）が酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）となり、自己燃焼に用いられずに余剰となった二酸化窒素が下流に流れて、尿素脱硝触媒等のＤｅＮＯｘ触媒にて有効に作用するため、ＤｅＮＯｘ触媒での浄化効率が向上する。

請求項６の発明によれば、ＤｅＮＯｘ触媒として尿素脱硝触媒を用いるため、ＮＯｘの浄化効率が良好である。そして、尿素の供給部を第１後処理装置の出口近傍に設けるので、尿素の尿素脱硝触媒に達するまでの距離が十分に確保されるようになり、その間に尿素が排気ガスで確実に加熱される。このため、尿素のアンモニアへの分解反応が促進され、尿素脱硝触媒でのＮＯｘ浄化が一層効率的に行われる。

請求項７の発明によれば、連通室の第２後処理装置への入口側では、当該入口に向かうに従って流路面積が縮小するので、第２後処理装置の入口に対して排気ガスが集約されるように流れ込むため、排気ガスが第２後処理装置で効率よく処理されるようになり、浄化効率が一層向上する。

請求項８の発明によれば、連通室の第２後処理装置の入口と対向する面にフローガイドを設けるため、第２後処理装置の入口手前から排気ガスの流れの分布が整えられ、排気ガスが第２後処理装置にむらなく入り込むようになってやはり浄化効率が向上する。また、第２後処理装置の一部分にのみかたよって排気ガスが流れ込むおそれがないから、熱応力が生じにくく、第２後処理装置の耐久性も向上する。

請求項９の発明によれば、連通室内に多孔板を設けることにより、この多孔板が蒸発皿として機能するため、多孔板に触れた尿素等の還元剤が良好に蒸発し、排気ガス中へ確実に拡散して第２後処理装置での浄化が促進される。さらに、還元剤として尿素を用いた場合では、多孔板で尿素を蒸発気化させることにより、アンモニアへの分解も促進される。

請求項１０の発明によれば、排気ガスの温度が低く、多孔板が排気ガスによって加熱され難い状況でも、ヒータで強制的に加熱されるため、還元剤の蒸発が促進される。

請求項１１の発明によれば、連通室内において、第１後処理装置の出口側では、当該出口から離間するに従って流路面積が増加するので、第２後処理装置側へ排気ガスがスムーズによどみなく流れるようになる。また、排気ガスがよどみなく流れるので、還元剤を供給する場合では、排気ガス中へ還元剤が混ざり易くなる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置１の全体を示す断面図、図２は、その分解斜視図である。なお、本実施形態での内燃機関としては主に、ディーゼルエンジンを想定している。

排気ガス浄化装置１は、ディーゼルエンジンの排気流路中に設けられて、排気ガス中に含まれるパーティキュレートを捕集するとともに、大気中へのＮＯｘの排出量を低減するための装置であり、排気マフラーを兼ねている。また、このような排気ガス浄化装置は、油圧ショベル、ブルドーザ、ホイルローダ等の建設機械に好適に搭載される。

具体的に排気ガス浄化装置１は、パーティキュレートを捕集する上流側の第１後処理装置１０と、ＮＯｘを浄化して無害化する下流側の第２後処理装置２０と、第１後処理装置１０の出口１０Ｂおよび第２後処理装置２０の入口２０Ａ側を連通させる連通室３０とを備えている。排気ガス浄化装置１の全体形状は、第１後処理装置１０および第２後処理装置が略同じ長さ寸法に設けられて互いに平行となるように配置してあり、これらの出口１０Ｂおよび入口２０Ａを連通室３０で連通させることで、平面視で略コ字形状に形成されている。ただし、排気ガスの流れは、第１後処理装置１０、連通室３０、第２後処理装置２０の順に直列的に流れる（図１中の矢印参照）。

その他、排気ガス浄化装置１には、第１後処理装置１０の上流側に配置された入口室４０、連通室３０と第２後処理装置２０との間に配置された第１補助装置５０、第２後処理装置２０の下流側に配置された第２補助装置６０、第２補助装置６０のさらに下流側に配置された出口室７０が設けられている。以下には、各装置１０，２０，５０，６０、および各室３０，４０，７０について詳説する。

第１後処理装置１０は、円筒状のケース１１の内部に緩衝部材１２を介して円柱状のＤＰＦ１３を内蔵した構成である。
このうち、ＤＰＦ１３は、詳細な図示を省略するが、ハニカム状に多数の小孔を配した構造となっている。小孔は、流入側端面１３Ａから流出側端面１３Ｂに向かって、つまり、軸方向に沿って連通しており、その断面は多角形状（例えば、六角形状）に形成されている。小孔としては、流入側端面１３Ａで開口して流出側端面１３Ｂで閉じられたものと、流入側端面１３Ａで閉じられて流出側端面１３Ｂで開口したものとが交互に配置されており、前者の小孔から流入した排気ガスが、境界壁を通過して後者の小孔に抜け、下流側に流出する。そして、その境界壁でパーティキュレートが捕集される。このようなＤＰＦ１３の材質は、コージュライト、炭化珪素等のセラミックス、または、ステンレス、アルミニウム等の金属からなり、用途に応じて適宜決定される。

さらに、ＤＰＦ１３にはウォッシュコート等により酸化触媒がコーティングされている。ここでの酸化触媒は、流入する排気ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成する。生成された二酸化窒素は、排気ガス等の高温の雰囲気中では不安定であり、酸素を放出して一酸化炭素に戻るのであるが、放出した酸素での酸化力により、ＤＰＦ１３で連続的に捕集されたパーティキュレートを逐一燃焼させ、ＤＰＦ１３を常時詰まりが生じていない状態に再生する。また、一酸化窒素に戻りきれなかった二酸化窒素は、第２後処理装置２０まで達することになる。

第２後処理装置２０は、同様なケース２１の内部に緩衝部材２２を介して尿素脱硝触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）２３を内蔵した構成である。
このうち、尿素脱硝触媒２３は、ゼオライト、バナジウム等の卑金属からなり、還元剤としての尿素から得られるアンモニアと排気ガス中のＮＯｘとを反応させ、ＮＯｘを窒素と酸素とに分解して浄化する。この際、尿素脱硝触媒２３は、上流側の積層体２４と下流側の積層体２５とに分かれており、間の隙間２６にて排気ガスの流れに乱流を生じさせ、攪拌状態を引き起こして反応を促進させている。

連通室３０は、第１、第２後処理装置１０，２０側に開口したケース３１によって形成されている。この開口部分には、第１後処理装置１０および第２後処理装置２０側の第１補助装置５０に挟持されるようにプレート３２が配置されている。ここで、プレート３２には一対の開口３３，３４が穿設され、このプレート３２によって連通室３０内の流路が確保され、第１後処理装置１０の出口１０Ｂから流出した排気ガスが途中で漏れ出すことなく、第１補助装置５０の入口５０Ａに達するようになっている。

ケース３１の内部において、第１補助装置５０の入口５０Ａ側（第２後処理装置２０の入口２０Ａ側に同じ）には、この入口５０Ａに向かうに従って流路面積が縮小するように下流側整流板３５が設けられ、入口５０Ａと対向したこの下流側整流板３５の面には、第２後処理装置２０内での排気ガスの流れ方向（軸方向）に沿って延出した複数（本実施形態では４枚）のフローガイド３６が取り付けられている。これらの下流側整流板３５およびフローガイド３６は、排気ガスの流れを集約して入口５０Ａ側によどみなくスムーズに変更させ、排気ガスが第１補助装置５０や第２後処理装置２０に流入する際の流れの分布を均一化している。

さらに、下流側整流板３５の上流には、排気ガスの流れに抗した向きに多孔板３８が設けられている。多孔板３８はいわゆるパンチングメタルからなり、多数の孔３８Ａを有している。排気ガスは、これらの孔３８Ａを通して連通室３０内を流通する。
この多孔板３８のさらに上流側であって、第１後処理装置１０への出口１０Ｂ側には、出口１０Ｂから離間するに従って流路面積が増加するように上流側整流板３９が設けられている。この上流側整流板３９も排気ガスの流れ方向を整えるものであり、出口５０Ｂから流出した排気ガスの流れを多孔板３８側によどみなく変更させる。

ところで、第２後処理装置２０に尿素脱硝触媒２３を用いる本実施形態では、尿素を噴射する還元剤供給装置８０がこのケース３１に取り付けられている。還元剤供給装置８０は、尿素を貯留するタンク８１、タンク８１内の尿素を圧送するポンプ８２、圧送された尿素内の埃やゴミ等を取り除くフィルタ８３、尿素を連通室３０に噴射する噴射装置等の供給部８４を備え、この供給部８４が第１後処理装置１０の出口１０Ｂ近傍に設けられている。供給部８４から噴射された尿素は、その一部が多孔板３８にかかるまでの間に蒸発気化するが、他の一部は多孔板３８に接触し、排気ガスで加熱されている多孔板３８上で蒸発気化し、排気ガス中に拡散する。
また、多孔板３８には電熱線等を用いたヒータ９０が取り付けられており、排気ガスの温度が低く、多孔板３８が加熱され難い時には、このヒータ９０によって多孔板３８を加熱し、尿素の蒸発を促す。

一方、入口室４０は、ターボ過給機等からの排気ガスが一旦入り込む空間であり、第１後処理装置１０の入口１０Ａ側に開口した有底筒状のケース４１によって形成されている。ケース４１の周面には、ターボ過給機側からの排気ガスを入口室４０内に流入させる入口管４２が設けられている。入口管４２は、ケース４１の周面に設けられていることで、排気ガスを第１後処理装置１０内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向から引き入れる。この入口管４２は、入口室４０の内部空間を径方向に横切る長さに設けられており、入口管４２の周面には多数の孔４２Ａが穿設され、入口管４２内の排気ガスが孔４２Ａから略満遍なく入口室４０内に拡がるようになっている。これにより、入口室４０では、径方向から流入した排気ガスの流れ方向が変更される。

第１補助装置５０は、円筒状のケース５１内に緩衝部材５２を介して加水分解触媒５３を内蔵した構成である。
このうち、加水分解触媒５３は、連通室３０内に供給された尿素を分解してアンモニアを生成する機能を有している。そして、ここで生成されたアンモニアが下流の尿素脱硝触媒２３での反応に用いられる。

第２補助装置６０も同様に、円筒状のケース６１を備え、その内部に緩衝部材６２を介して酸化触媒６３が内蔵された構成である。ここでの酸化触媒６３は、ＤＰＦ１３にコーティングされた酸化触媒とは性質が異なる。すなわち、ここでの酸化触媒６３は、上流の尿素脱硝触媒２３にて余剰となったアンモニアを酸化し、窒素と水とに分解して無害化するものである。

出口室７０は、第２補助装置７０からの排気ガスが一旦入り込む空間であり、第２補助装置６０の出口６０Ａ側に開口した有底筒状のケース７１によって形成されている。ケース７１の周面には、第２補助装置６０からの排気ガスを大気中に排出する出口管７２が設けられている。出口管７２は、ケース７１の周面に設けられていることで、排気ガスを第２補助装置６０（後処理装置１０に同じ）内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向に排出する。つまり、出口室７０でも、流入した排気ガスの流れ方向が変更される。

以上説明した各装置１０，２０，５０，６０、および各室３０，４０，７０において、これらを構成するケース１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１には、固定用のボルト（不図示）が挿通されるフランジ部１１Ａ，２１Ａ，３１Ａ，４１Ａ，５１Ａ，６１Ａ，７１Ａ（図２）が設けられており、ボルト、ナットの操作により、それぞれが着脱自在とされ、適宜組立および分解が可能である。

この際、プレート３２の固定には、ケース１１，２１，３１を互いに固定する際のボルトが挿通される他、連通室３０の内部に位置する部位にあっては、ケース１１との固定を行うボルト、およびケース２１との固定を行うボルトが挿通される。また、それぞれの固定に際しては、適宜な材質のパッキン等が介装される。なお、図２においては、各緩衝部材１２，２２，５２，６２の図示を省略してある。

そして、以上の排気ガス浄化装置１は、建設機械のエンジンルーム内に収容され、例えばボンネットの裏面側に固定されることで、エンジンとボンネットとの間の空間を利用して配置される。この結果、ボンネットからは出口管７２のみが露出することになる。

このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）すなわち、排気ガス浄化装置１では、第１後処理装置１０でのＤＰＦ１３、および第２後処理装置２０での尿素脱硝触媒２３の両方を備えているため、排気ガス中のパーティキュレートの捕集、およびＮＯｘの低減を同時に実現でき、排気ガスの浄化性能に優れたものにできる。

（２）また、第１、第２後処理装置１０，２０が並列に配置され（排気ガスの流れは直列）、これらが連通室３０で連通しており、排気ガス浄化装置１全体がコ字形状となっているので、第１、第２後処理装置１０，２０を一直線上に配置した従来に比して長手方向の長さを短くでき、コンパクトにできる。従って、配置スペースが小さくてよく、排気ガス浄化装置１を限られた配置スペースに効率的に配置でき、車両の長さが長くない建設機械等に好適に用いることができる。

（３）入口室４０の入口管４２や出口室７０の出口管７２は、第１、第２後処理装置１０，２０内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向からケース４１，７１に取り付けられるため、排気ガス浄化装置１としては、長手方向の長さをさらに短くでき、排気ガス浄化装置１をエンジンルーム内僅かな空間にも確実に配置できる。

（４）各装置１０，２０，５０，６０、および各室３０，４０，７０は、互いに着脱自在であるから、これらを分解することで洗浄等を容易にでき、メンテナンス性を向上させることができる。

（５）上流側の第１後処理装置１０にＤＰＦ１３を用いるので、下流側の第２後処理装置２０に尿素脱硝触媒２３でパーティキュレートが詰まる心配がなく、尿素脱硝触媒２３本来の性能を確実に発揮させ、維持できる。

（６）また、ＤＰＦ１３自身に酸化触媒がコーティングされ、捕集したパーティキュレートの自己燃焼を促進させている本実施形態では、当該酸化触媒において、排気ガス中の一酸化窒素が酸化して二酸化窒素となり、自己燃焼に用いられずに余剰となった二酸化窒素が下流に流れて尿素脱硝触媒２３にて有効に作用するため、尿素脱硝触媒２３での浄化効率を向上させることができる。

（７）ＤｅＮＯｘ触媒として尿素脱硝触媒２３を用いるため、ＮＯｘの浄化効率が良好である。そして、還元剤供給装置８０では、尿素の供給部８４が第１後処理装置１０の出口１０Ｂ近傍に設けられているので、尿素の尿素脱硝触媒２３に達するまでの距離を十分に確保でき、その間に尿素を排気ガスで確実に加熱できる。従って、尿素のアンモニアへの分解反応を促進でき、尿素脱硝触媒２３でのＮＯｘ浄化を一層効率的に行える。

（８）連通室３０内において、第１補助装置５０への入口５０Ａ側には下流側整流板３５が設けられ、入口５０Ａに向かうに従って流路面積が縮小するため、第１補助装置５０、ひいては第２後処理装置２０の入口に対して排気ガスを集約させることができる。このことにより、排気ガスを第２後処理装置で効率よく処理でき、浄化効率を一層向上させることができる。

（９）下流側整流板３５には複数のフローガイド３６が設けられているため、第１補助装置５０の入口５０Ａ手前から排気ガスの流れの分布を整えることができ、排気ガスを第１補助装置５０や第２後処理装置２０にむらなく流入させることができて、やはり浄化効率を向上させることができる。

（10）一方、第１後処理装置１０の出口１０Ｂ側では上流側整流板３９が設けられ、出口１０Ｂから離間するに従って流路面積が増加するので、第２後処理装置２０側へ排気ガスをスムーズによどみなく流すことができる。また、排気ガスがよどみなく流れるので、供給される尿素と排気ガスとを容易かつ確実に混合できる。

（11）また、第１補助装置５０や第２後処理装置２０の一部分にのみかたよって排気ガスが流れ込むおそれがないから、熱応力を生じにくくでき、第１補助装置５０や第２後処理装置２０の耐久性も向上させることができる。

（12）連通室３０内には多孔板３８が設けられているので、この多孔板３８を蒸発皿として機能させることができ、多孔板３８に触れた尿素を良好に蒸発でき、排気ガス中へ確実に拡散させて第２後処理装置２０での浄化を促進できる。
さらに、多孔板３８で尿素を蒸発気化させることにより、アンモニアへの分解も促進できるというメリットもある。

（13）多孔板３８にはヒータ９０が接続されているから、排気ガスの温度が低く、多孔板３８が排気ガスによって加熱され難い状況でも、ヒータ９０で強制的に加熱でき、尿素の蒸発を促進できる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態の第２後処理装置２０には、尿素を還元剤とする尿素脱硝触媒２３が用いられていたが、この他、燃料等の炭化水素（ＨＣ）を還元剤とするＤｅＮＯｘ触媒やＮＯｘ吸蔵還元触媒等を用いてもよく、還元剤を必要としないその他のＤｅＮＯｘ触媒を用いてもよい。また、還元剤として炭化水素を用いた場合、第２後処理装置２０の下流には、アンモニアを無害化する酸化触媒６３の代わりに、炭化水素を酸化して無害化する別の性質の酸化触媒を配置することが必要である。

前記実施形態では尿素脱硝触媒２３を用いることから、その上流側に加水分解触媒５３が配置されていたが、排気ガスの温度で尿素が十分にアンモニアに分解される場合では、このような加水分解触媒５３を省略してもよい。

前記実施形態のＤＰＦ１３には酸化触媒が担持されていたが、このような酸化触媒をＤＰＦ１３とは別体に設け、その上流側に配置してもよい。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の排気ガス浄化装置は、各種の建設機械の他、内燃機械を使用するあらゆる産業機械できる。また、車両長さが長い車両についても、従来の排気ガス浄化装置に替えて用いることもできる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の全体を示す断面図。 排気ガス浄化装置の分解斜視図。

符号の説明

１…排気ガス浄化装置、１０…第１後処理装置、１０Ａ…入口、１０Ｂ…出口、１３…ディーゼルパーティキュレートフィルタ、２０…第２後処理装置、２０Ａ…入口、２０Ｂ…出口、２３…尿素脱硝触媒（ＤｅＮＯｘ触媒）、３０…連通室、３６…フローガイド、３８…多孔板、３８Ａ…孔、４０…入口室、４２…入口管、７０…出口室、７２…出口管、８４…供給部、９０…ヒータ。

Claims (11)

1. 内燃機関の排気ガス浄化装置であって、
   前記内燃機関の排気ガスの流れ方向の上流に配置された第１後処理装置（１０）と、
   この第１後処理装置（１０）の下流に配置された第２後処理装置（２０）と、
   前記第１後処理装置（１０）の出口（１０Ｂ）および前記第２後処理装置（２０）の入口（２０Ａ）を連通させる連通室（３０）とを備え、
   前記第１、第２後処理装置（１０，２０）および前記連通室（３０）により全体コ字形状に形成されている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記第１後処理装置（１０）側に設けられた排気ガスの入口管（４２）は、当該第１後処理装置（１０）内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向から排気ガスが流入するように取り付けられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記第２後処理装置（２０）側に設けられた排気ガスの出口管（７２）は、当該第２後処理装置（２０）内の排気ガスの流れ方向に対して略直角方向から排気ガスが流出するように取り付けられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記第１後処理装置（１０）の入口（１０Ａ）側には排気ガスが一旦入り込む入口室（４０）が設けられ、
   前記第２後処理装置（２０）の出口（２０Ｂ）側には排気ガスが一旦入り込む出口室（７０）が設けられ、
   これら入口室（４０）、出口室（７０）、前記第１後処理装置（１０）、前記第２後処理装置（２０）、および前記連通室（３０）は、それぞれ別体とされて互いに着脱可能である
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記第１後処理装置（１０）はディーゼルパーティキュレートフィルタ（１３）を備え、
   前記第２後処理装置（２０）はＤｅＮＯｘ触媒を備えている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
6. 請求項５に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記ＤｅＮＯｘ触媒は、尿素を還元剤とする尿素脱硝触媒（２３）であり、
   尿素を供給する供給部（８４）が前記第１後処理装置（１０）の出口（１０Ｂ）近傍に設けられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記連通室（３０）の前記第２後処理装置（２０）の入口（２０Ａ）側は、当該入口（２０Ａ）に向かうに従って流路面積が縮小している
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記連通室（３０）の前記第２後処理装置（２０）の入口（２０Ａ）と対向する面には、前記連通室（３０）内の排気ガスの流れを当該入口（２０Ａ）に案内するフローガイド（３６）が設けられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
   前記連通室（３０）での排気ガスの流れ方向の途中位置には、多数の孔（３８Ａ）が穿設された多孔板（３８）が設けられている
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
10. 請求項９に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
    前記多孔板（３８）を加熱するヒータ（９０）が設けられている
    ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の内燃機関の排気ガス浄化装置（１）において、
    前記連通室（３０）の前記第１後処理装置（１０）の出口（１０Ｂ）側は、当該出口（１０Ｂ）から離間するに従って流路面積が増加している
    ことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置（１）。

Images