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公開番号2025171484
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024076888
出願日2024-05-10
発明の名称排気浄化装置
出願人株式会社三五
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所
主分類F01N 3/20 20060101AFI20251113BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】排気中における尿素水溶液、尿素及びアンモニアの一様度を高めると共に、尿素の加水分解によるアンモニアの生成を促進することにより、排気の温度にかかわらず所望の排気浄化効率を達成する。
【解決手段】排気の流れにおける上流側に配設された第1ユニットと、第1ユニットの下流側に配設され且つ少なくとも選択還元触媒を含む第2ユニットと、第1ユニットから第2ユニットへと排気を導く流路を画定する部材である連結管と、連結管の内部に尿素水溶液を噴射する還元剤添加装置とを備える排気浄化装置において、連結管における第1ユニットと第2ユニットとの中間点よりも上流側にある所定の位置である第1位置に発熱手段を有するリアクタを配設し、連結管におけるリアクタよりも上流側にある所定の位置である第2位置からリアクタに向かって尿素水溶液を噴射するように還元剤添加装置を構成する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
排気の流れにおける上流側に配設された第１ユニットと、前記第１ユニットの下流側に配設され且つ少なくとも選択還元触媒を含む第２ユニットと、前記第１ユニットから前記第２ユニットへと前記排気を導く流路を画定する部材である連結管と、前記連結管の内部に尿素水溶液を噴射する還元剤添加装置と、を備える排気浄化装置であって、
前記連結管における前記第１ユニットと前記第２ユニットとの中間点よりも上流側にある所定の位置である第１位置に、発熱手段を有するリアクタが配設されており、
前記還元剤添加装置は、前記連結管における前記リアクタよりも上流側にある所定の位置である第２位置から前記リアクタに向かって前記尿素水溶液を噴射するように構成されている、
排気浄化装置。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
請求項１に記載された排気浄化装置であって、
前記リアクタの最も下流側の端部の位置である第３位置を通り且つ前記連結管の前記第２位置から前記第３位置までの区間である第１区間の軸に直交する平面への垂直投影図において、前記還元剤添加装置によって噴射される前記尿素水溶液の噴霧が前記第１区間において飛散する範囲である第１範囲が、前記リアクタの外輪郭の中に含まれる、
排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された排気浄化装置であって、
前記連結管の前記第２位置よりも下流側における少なくとも１箇所において前記連結管の内部に流れる前記排気の向きが屈曲するように構成されている、
排気浄化装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載された排気浄化装置であって、
前記連結管の前記第２位置から前記リアクタの最も下流側の端部の位置である第３位置までの区間である第１区間と、前記還元剤添加装置によって噴射される前記尿素水溶液の噴霧が前記第１区間において飛散する範囲である第１範囲と、前記リアクタと、が互いに同軸となるように配置されている、
排気浄化装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載された排気浄化装置であって、
前記還元剤添加装置によって噴射される前記尿素水溶液の噴霧と接触する前記リアクタの表面の少なくとも一部が加水分解触媒機能を有する物質を含む材料によって被覆されている、
排気浄化装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ
２
）を含む窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元し浄化する排気浄化装置が知られている。斯かる排気浄化装置においては、エンジンに接続された排気管の上流側及び下流側に浄化ユニットがそれぞれ介装され、これらの浄化ユニットの間を接続する排気管（連結管）の内部に還元剤としての尿素水溶液を添加するための噴射ノズルが設けられることが一般的である。
【０００３】
また、上流側の浄化ユニットは、少なくとも酸化触媒（ＤＯＣ）及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を有し、排気に含まれるＮＯをＮＯ
２
へと酸化させると共に、粒子状物質（ＰＭ）を捕集・除去する。一方、下流側の浄化ユニットは、少なくとも選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）を有し、噴射ノズルにより添加される尿素水溶液に含まれる尿素の加水分解によって生成されるアンモニアを使用して、ＳＣＲ触媒にてＮＯｘを選択還元浄化する。
【０００４】
上述した尿素の加水分解によるアンモニアの生成は主として排気の熱によって行われ、フィンを有するリアクタを噴射ノズルの下流側に配置して、リアクタへの衝突による尿素水溶液の微粒化、フィンによる尿素水溶液の攪拌及びフィンを介する熱伝導等によって、尿素の加水分解を促進させることも行われる。
【０００５】
上記のように、尿素の加水分解によるアンモニアの生成は、上流側の浄化ユニットから排出される排気が高温であることが前提となる。従って、例えばエンジンの暖機中（始動直後）又は低負荷運転時等、排気の温度が十分に高くない場合においては、尿素の加水分解によるアンモニアの生成が不十分となり、結果としてＳＣＲ触媒によるＮＯｘの選択還元浄化が不十分となる懸念があった。
【０００６】
また、排気の温度が低い状態が続くことにより、尿素水溶液に含まれる尿素の一部が加水分解されずに析出し、リアクタのフィンに付着してデポジットとなり、排気管の通気抵抗（背圧）を増大させる懸念もある。そこで、特許文献１（特許第５６８８９６３号公報）においては、リアクタに電熱線を装着してリアクタ自体を発熱させて高温を維持することにより、排気の温度にかかわらず熱源不足を補うことが提案されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された排気浄化装置においては、図７に示すように、ＳＣＲ触媒（３２）の上流側に近接して電熱リアクタ（３６）が配設されている。このため、添加された尿素水溶液が電熱リアクタによって加熱されるものの尿素の加水分解に要する時間を経る前にＳＣＲ触媒（３２）に到達してしまい、結果としてＳＣＲ触媒によるＮＯｘの選択還元浄化に必要とされるアンモニアがＳＣＲ触媒（３２）に十分に供給されず、排気の浄化が十分に行われない懸念がある。
【０００８】
また、尿素水溶液の噴射ノズル（３０）とリアクタ（３６）との間の距離及びリアクタ（３６）とＳＣＲ触媒（３２）の担体の前面との間の距離が短い。このため、添加された尿素水溶液が排気中に十分に拡散する前にリアクタに到達したり、リアクタ（３６）を通過した後の（尿素の加水分解によって生成された）アンモニアが十分に拡散・攪拌される前にＳＣＲ触媒（３２）の担体の前面に到達したりする虞がある。このように排気中における尿素水溶液、尿素及び／又はアンモニアの一様度が低い場合、リアクタの全体ではなくリアクタ（３６）の一部においてのみ局所的に尿素の加水分解反応が起こったり、ＳＣＲ触媒（３２）の担体の前面の全体に行き渡らずにＳＣＲ触媒（３２）の担体の前面の一部においてのみ局所的にＮＯｘの還元反応が起こったりして、排気の浄化効率が低下する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特許５６８８９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、当該技術分野においては、排気中における尿素水溶液、尿素及びアンモニアの一様度を高めると共に、尿素の加水分解によるアンモニアの生成を促進することにより、排気の温度にかかわらず所望の排気浄化効率を達成することができる技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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