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Patent Searching and Data


Title:
EXHAUST PURIFICATION APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/019806
Kind Code:
A1
Abstract:
A compact exhaust purification apparatus being satisfactory in the dispersion of exhaust gas from sound deadening structure (2) to oxidation catalyst (3). The sound deadening structure (2) disposed on the upstream side along gas flow direction (D) of the oxidation catalyst comprises dispersion plate (6) for dividing the interior of casing (5) into dispersion chamber (7a) located on the upstream side along gas flow direction (D) and dispersion chamber (7b) located on the downstream side; and inner pipe (8) inserted into the dispersion chamber (7a) from outside the dispersion chamber (7a) and furnished at its peripheral area with multiple perforations (9a,9b,9c,9d) whose diameter becomes smaller in accordance with the advance from, along the gas flow direction (D), the upstream side toward the downstream side, the inner pipe at its distal end fixed to the dispersion plate (6). The dispersion plate (6) at its portions lying in the dispersion chambers (7a,7b) is provided with multiple perforations (14,15,16) having a small diameter on the center side and a large diameter on the peripheral side along the direction of the diameter.

Inventors:
KOWADA MINORU (JP)
TORISAKA HISAKI (JP)
SCHREIER HEIMO (AT)
GRANTNER HARALD (AT)
OBENAUS THOMAS (AT)
Application Number:
PCT/JP2008/000607
Publication Date:
February 12, 2009
Filing Date:
March 17, 2008
Export Citation:
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Assignee:
HINO MOTORS LTD (JP)
AVL LIST GMBH (AT)
KOWADA MINORU (JP)
TORISAKA HISAKI (JP)
SCHREIER HEIMO (AT)
GRANTNER HARALD (AT)
OBENAUS THOMAS (AT)
International Classes:
B01D53/86; F01N3/24; F01N1/08; F01N3/02
Foreign References:
JP2004263594A2004-09-24
JP2002266624A2002-09-18
JPH04103818A1992-04-06
Other References:
See also references of EP 2175114A4
None
Attorney, Agent or Firm:
patent firm YAMADA PATENT OFFICE (5-3 Uchikanda 3-chome,Chiyoda-k, Tokyo 47, JP)
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Claims:
 消音構造体と、該消音構造体のガス流れ方向下流側に配置された触媒と、該触媒のガス流れ方向下流側に配置されたパティキュレートフィルタとがケーシング内に収納された排気浄化装置において、前記消音構造体は、前記ケーシングの内部をガス流れ方向上流側の分散チャンバと下流側の分散チャンバに分ける分散板と、外部からガス流れ方向上流側の分散チャンバ内に挿入されると共に、当該分散チャンバに挿入された部分の周部にはガス流れ方向上流側から下流側へ行くに従い順次径が小径となるようにした複数の孔が穿設され、且つ先端が前記分散板に固設されたインナパイプを備えたことからなる排気浄化装置。
 前記分散板には径方向外周側が大径で中心側が小径の複数の孔が穿設されている請求項1に記載の排気浄化装置。
Description:
排気浄化装置

 本発明は、消音構造体から酸化触媒への 気ガスの分散性が良好で且つコンパクトな 気浄化装置に関するものである。

 近年、例えば、ディーゼルエンジンの排 系に設けられる排気浄化装置には、消音構 体を装備したものがある。而して、斯かる 気浄化装置の一例は図1~図3に示されている 図中、1は排気浄化装置であって、該排気浄 化装置1は、ガス流れ方向D上流側に装備され 消音構造体2、消音構造体2のガス流れ方向D 流側に設けられた酸化触媒3、酸化触媒3の ス流れ方向D下流側に設けられたパティキュ ートフィルタ4を備えている。而して、消音 構造体2、酸化触媒3、パティキュレートフィ タ4は筒状のケーシング5内に収納されてい 。

 酸化触媒3は例えば、フロースルー型のハ ニカム構造をなすコージェライト等のセラミ ック担体に担持されている。又、パティキュ レートフィルタ4は、図示してないが、例え 、コージェライト等のセラミックで製作さ た多孔質ハニカム構造のフィルタ本体を主 成とし、該フィルタ本体における格子状に 画された各流路の入口側が栓体により交互 目封じされ、入口側が目封じされていない 路については、その出口が栓体により目封 されるようになっており、各流路を区画す 多孔質薄壁を透過した排気のみが下流側へ 出されて、多孔質薄壁の内側表面にパティ ュレートが捕集されるようになっている。

 消音構造体2は、ケーシング5のガス流れ D向上流側内部に形成された分散チャンバを え、該分散チャンバのガス流れ方向D中間部 には分散板6が設けられている。而して、分 チャンバは、ガス流れ方向D上流側の分散チ ンバ7aと下流側の分散チャンバ7bとに区画さ れており、又分散板6には、ガス流れ方向D上 側外方から分散チャンバ7a内部に挿入され インナパイプ8の先端が固設されている。

 インナパイプ8の分散チャンバ7a内に位置 ている部分には、円周方向及びガス流れ方 Dへ所定の間隔で略同径の複数の小径の孔9 穿設されている。又分散板6の分散チャンバ7 a、7b内に位置する部分には、同一円周上に円 周方向へ一定の間隔で、複数の大径の孔10が 設されていると共に、孔10が配置された円 とは異なる円周上には、孔10よりも小径の複 数の孔11、12が穿設され、又分散板6のインナ イプ8内径内に相当する位置にも孔10よりも 径の複数の孔13が穿設されている。而して 分散板6に形成する孔はこれ以外にも種々の ターンがある。

 エンジンから排出されて消音構造体2のイ ンナパイプ8に導入された排気ガスの一部は 孔9から分散チャンバ7a内に流出し、分散チ ンバ7aから分散板6の孔10、11、12を経て分散 ャンバ7bに流出し、残りの排気は、インナパ イプ8内から分散板6の孔13を経て分散チャン 7bに流出する。これにより、排気ガスの流れ の消音が行なわれる。

 分散チャンバ7bに流入した排気ガスは、酸 触媒3を経てパティキュレートフィルタ4へ送 給され、ここで粒子状物質等のエミッション を除去されて下流へ排出される。この際、排 気の温度が所定の温度よりも低温の場合は、 インナパイプ8よりもガス流れ方向D上流側に いて排気系に添加燃料(HC)を添加すると、こ の添加燃料が酸化触媒で酸化反応してその反 応熱により排気の温度が昇温されるため、パ ティキュレートフィルタ4が目詰りした場合 熱によりパティキュレートフィルタ4に捕捉 れた粒子状物質等のエミッションを燃焼さ 、パティキュレートフィルタ4が再生される 。
  排気浄化装置にマフラを備えた先行技術 献としては特許文献1がある。

特開2004-263594号公報

 図2、図3に示す装置においては、各孔9か 吐出する排気の単位時間当たりの流量はイ ナパイプ8の内圧分布に依存するため、イン ナパイプ8の孔9が小径で均一な場合には、上 流の各孔9で排気抵抗を均一にすることがで きず、ガス流れ方向D上流側の孔9の圧損は大 く、ガス流れ方向D下流側の孔9の圧損は小 くなる。このため、インナパイプ8のような られたスペースから孔9を通して排気ガスを 分散チャンバ7aへ吐出する場合には流量を均 にすることができず、その結果、ガス流れ 向D上流側では孔9から吐出する排気ガスの 位時間当たりの流量は少なく、ガス流れ方 D下流側へ行くにつれて孔9から吐出する排気 ガスの単位時間当たりの流量は増加する。

 従って、分散チャンバ7aから分散板6の孔1 0、11、12を経て分散チャンバ7bへ送給される 気ガスは、分散板6の径方向外周側の流量が 十分となり、酸化触媒に対する排気ガスの 散性が悪く、延いてはパティキュレートフ ルタ4での粒子状物質の除去を効率良く行な うことができない。

 特許文献1の装置では、パイプやバッフル プレートの孔径は不明であるが、孔径には特 別な考慮は払われてはおらず、図2、図3に示 装置と同様な問題が生じる虞がある。

 本発明は、上述の実情に鑑み、消音構造 から酸化触媒への排気ガスの分散性が良好 且つコンパクトな排気浄化装置を提供する とを目的としてなしたものである。

 本発明の排気浄化装置は、消音構造体と 該消音構造体のガス流れ方向下流側に配置 れた触媒と、該触媒のガス流れ方向下流側 配置されたパティキュレートフィルタとが ーシング内に収納された排気浄化装置にお て、前記消音構造体は、前記ケーシングの 部をガス流れ方向上流側の分散チャンバと 流側の分散チャンバに分ける分散板と、外 からガス流れ方向上流側の分散チャンバ内 挿入されると共に、当該分散チャンバに挿 された部分の周部にはガス流れ方向上流側 ら下流側へ行くに従い順次径が小径となる うにした複数の孔が穿設され、且つ先端が 記分散板に固設されたインナパイプを備え ものである。

 本発明の排気浄化装置では、前記分散板 は径方向外周側が大径で中心側が小径の複 の孔を穿設することが望ましい。

 本発明の排気浄化装置によれば、分散チ ンバの容積を有効活用して排気ガスの分散 を向上させているため、触媒へ流入する排 ガスの分散化が図られて触媒からパティキ レートフィルタへ流入する排気ガスの流量 均一にでき、パティキュレートフィルタの 率が向上する。又、排気ガスの分散性の向 を分散チャンバを有効利用して行なってい ため、コンパクトな装置とすることができ 。

消音構造体を備えた排気浄化装置の一 的な概要図である。 従来の排気浄化装置の部分縦断面図で る。 図2のIII-III方向矢視図である。 本発明の排気浄化装置の実施例の部分 断面図である。 図4のV-V方向矢視図である。

符号の説明

  1  排気浄化装置
  2  消音構造体
  3  酸化触媒(触媒)
  4  パティキュレートフィルタ
  5  ケーシング
  6  分散板
  7a、7b       分散チャンバ
  8  インナパイプ
  9a、9b、9c、9d      孔
 14  孔
 15 孔
 16 孔
 17  孔
D      ガス流れ方向
Da、Db、Dc、Dd  径
D14、D15、D16  径

 以下、本発明の実施例を添付図面を参照し 説明する。
  図4及び図5は本発明の一実施例であって、 基本的構成は図1に示すものと同じである。 図中、図2、図3に示すものと同一のものには 同一の符号が付してある。

 而して、本図示例においては、インナパ プ8の分散チャンバ7a内に位置する部分には 円周方向に所定の間隔で且つガス流れ方向D 上流側から下流側に向けて所定の間隔で、夫 々複数の孔9a、9b、9c、9dが穿設されている。 9a、9b、9c、9dの径Da、Db、Dc、Ddは上流側のも のが大径で、下流に行くに従い順次小径に形 成されており、Da>Db>Dc>Ddである。

 又、分散板6の分散チャンバ7a、7b内に位 する部分には、半径R1、R2、R3(R1>R2>R3)の 置に円周方向へ所定の間隔で夫々複数の孔1 4、15、16が穿設されている。ここで、孔14、15 、16の径D14、D15、D16は、分散板6の外周側のも のが大径で中心に近い側のものが小径であり 、D14>D15>D16である。更に、分散板6のイン ナパイプ8内に対向した部分には、複数の孔17 が穿設されている。孔17の径は、孔16よりも 径である。

 次に、上記した実施例の作動を説明する。
  エンジンから排出されて消音構造体2のイ ナパイプ8に導入された排気ガスの一部は、 孔9a、9b、9c、9dから分散チャンバ7a内に流出 、分散チャンバ7aから分散板6の孔D14、D15、D1 6を経て分散チャンバ7bに流出し、残りの排気 は、インナパイプ8内から分散板6の孔17を経 分散チャンバ7bに流出する。これにより、排 気ガスの流れの消音が行なわれる。

 分散チャンバ7bに流出した排気ガスは酸 触媒3を経てパティキュレートフィルタ4へ送 給され、ここで粒子状物質等のエミッション を除去されて下流へ排出される。この際、排 気の温度が所定の温度よりも低温の場合は、 インナパイプ8よりもガス流れ方向D上流側に いて排気系に添加燃料(HC)を添加するとこの 添加燃料が酸化触媒3で酸化反応してその反 熱により排気の温度が昇温されるため、パ ィキュレートフィルタ4が目詰りした場合に によりパティキュレートフィルタ4に捕捉さ れた粒子状物質等のエミッションを燃焼させ 、パティキュレートフィルタ4が再生される

 図4、図5に示す装置では、各孔9a~9dから吐 出する排気の流量はインナパイプ8の内圧分 に依存する。しかし、孔9a、9b、9c、9dの径は Da>Db>Dc>Ddに形成されているため、排気 ス流れ方向D上流側の孔の方が下流側の孔よ り排気ガスが流れやすくなる。従って、排気 ガス流れ方向D上流側の孔9aからは最も流量が 多い排気ガスが吐出され、下流側の孔9b、9c 9dに行くにつれて順次吐出される排気ガスの 流量は減少される。その結果、多量の排気ガ スが分散チャンバ7aの外周側へ流れ、分散チ ンバ7aの外周側へ流れる排気ガスよりも少 の排気ガスが分散チャンバ7aの中心側へ流れ る。又、孔9a~9dから吐出されなかった排気ガ は、分散板6の孔17から分散チャンバ7bへ吐 される。

 このため、孔14、15、16、17から分散チャ バ7bに吐出された排気ガスの分散板6に対す 単位面積当たりの流量は、分散されて略均 化し、分散チャンバ7bを経て酸化触媒3へ送 され、酸化触媒3からパティキュレートフィ タ4へ導入される。

 本実施例によれば、分散チャンバ7aの容 を有効活用して排気ガスの分散性を向上さ ているため、酸化触媒3へ流入する排気ガス 分散化が図られて酸化触媒3からパティキュ レートフィルタ4へ流入する排気ガスの流量 均一にでき、パティキュレートフィルタ4の 率が向上する。又、排気ガスの分散性の向 を分散チャンバ7aを有効利用して行なって るため、コンパクトな装置とすることがで る。

 なお、本発明の排気浄化装置は、上記し 実施の形態に限定されるものではなく、本 明の要旨を逸脱しない範囲内において種々 更を加え得ることは勿論である。