JP7232631B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。より具体的には、本発明は、常温において固体又は液体である物質を含む還元剤によって排気に含まれる特定の物質を還元する還元触媒を含む排気浄化装置における還元剤の滞留を低減することができる排気浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気には、例えば煤等からなる粒子状物質（ＰＭ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の物質が含まれる。そこで、地球環境保護等の観点から、例えばＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）及び選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）等の還元触媒等の排気浄化装置を内燃機関の排気流路に介装してＰＭ及びＮＯｘ等の物質を除去することにより排気を浄化することが広く行われている。

還元触媒は、その上流側に添加される還元剤によって排気中に含まれる特定の物質を還元して無害な物質へと変換する。例えば、選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）は、その上流側に添加される還元剤（例えば、アンモニア（ＮＨ_３）、尿素及び尿素水等）によって排気中に含まれるＮＯｘを無害な物質である窒素（Ｎ_２）へと還元する。還元剤として尿素又は尿素水を採用する場合、高温の排気との接触による尿素の熱分解の結果として生成されるＮＨ_３によってＮＯｘが還元される。従って、ＳＣＲによってＮＯｘを効果的に除去するためには、還元剤が排気中に添加されてからＳＣＲに到達するまでの経路を長くして、還元剤と排気とを十分に混合すると共に、尿素の熱分解にかける時間を長くすることが望ましい。

そこで、当該技術分野においては、上流側に配設されたＤＰＦと下流側に配設されたＳＣＲとを屈曲した連通管によって連結することにより、還元剤が排気中に添加されてからＳＣＲに到達するまでの経路を長くすることが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

ところが、上記のように還元剤が排気中に添加されてからＳＣＲに到達するまでの経路を長くすればするほど、当該経路の下流側における排気の温度は低下する。従って、例えば気温等の環境条件及び／又は内燃機関の運転状況等によっては、熱分解されずに残留した尿素が還元触媒の上流側の排気流路の内壁等に付着する等して排気流路内に滞留し、例えば内燃機関の非稼働時等に冷えて析出する場合がある。その結果、尿素の析出物により排気流路の断面積が減少して排気の流れが阻害され、排気流路の圧力損失が高まる虞がある。また、排気流路の内壁等から脱落した尿素の析出物が排気によって下流へと運ばれて還元触媒に衝突して還元触媒を傷つけ、排気浄化性能を低下させる虞もある。

上記のような問題は、尿素を含む還元剤（例えば、尿素水等）に限定されるものではなく、常温において固体である物質を含む還元剤に共通して発生し得る問題である。また、常温において液体である物質を還元剤が含む場合においても、対象となる物質の還元に使用されずに残った還元剤が排気流路に滞留して、例えば排気流路の断面積を減少させて圧力損失の上昇に繋がる虞がある。また、還元剤の構成によっては例えば寒冷時において排気流路内で還元剤が凍結して排気流路の変形及び／又は損傷を招く虞もある。

上記のように常温において固体又は液体である物質を含む還元剤によって内燃機関から排出される排気に含まれる特定の物質を還元することにより排気を浄化する還元触媒を含む従来技術に係る排気浄化装置に（以降、「従来装置」と称呼される場合がある。）おいては、対象となる物質の還元に使用されずに排気流路に滞留した還元剤に起因して、例えば排気流路の圧力損失の上昇、還元触媒の損傷及び排気流路の損傷等の問題が生ずる虞がある。

特開２０１８－１４５９５１号公報 特開２０１８－０７１３６０号公報 特開２０１４－１４８８９６号公報

本発明は、上述した課題に対処すべく想到されたものであり、常温において固体又は液体である物質を含む還元剤によって排気に含まれる特定の物質を還元する還元触媒を含む排気浄化装置における還元剤の滞留を低減することができる排気浄化装置を提供することを１つの目的とする。

上記に鑑みて、本発明に係る排気浄化装置（以降、「本発明装置」と称呼される場合がある。）は、第１浄化部と、導入経路と、還元剤添加部と、を備える排気浄化装置である。第１浄化部は、内燃機関から排出される排気に含まれる特定の物質である第１物質を還元剤によって還元することにより排気を浄化する還元触媒を含む。導入経路は、排気が流れる経路である排気流路における第１浄化部の上流側に隣接して配設され第１浄化部へと排気を導くように構成されている。還元剤添加部は、導入経路の内部に還元剤を添加するように構成されている。

上記還元剤は常温において固体又は液体である物質を含む。更に、導入経路は、本発明装置の稼働状態において第１部位よりも高い部位である第２部位を経由して第１浄化部へと排気を導くように構成されている。第１部位とは、導入経路の内部に還元剤が添加される部位である。第２部位とは、本発明装置の稼働状態において第１部位よりも下流側に形成され且つ第１部位よりも高い部位である。

導入経路は、Ｕ字状、Ｓ字状、Ｍ字状又は螺旋状等の形状を有していてもよい。第１浄化部は還元触媒以外の浄化ユニットを含んでいてもよい。また、本発明装置は、導入経路の上流側に配設され排気を浄化する第２浄化部を更に備えていてもよい。

更に、本発明装置は、ケーシング内に収容されていてもよく、ケーシングは内部に断熱材が充填されていてもよく或いは内部に流れる排気によって第１浄化部及び導入経路を保温するように構成されていてもよい。本発明装置は燃焼ガスを排気流路に供給する燃焼器を更に備えていてもよい。

加えて、本発明装置は、排気流路の途中にミキシング部材及び／又はリアクターを更に備えていてもよい。

上述したように、本発明装置が備える導入経路は、稼働状態において導入経路の内部に還元剤が添加される部位である第１部位の下流側に第１部位よりも高い部位である第２部位を経由して第１浄化部へと排気を導くように構成されている。これにより、対象となる物質の還元に使用されずに導入経路に滞留する還元剤は重力の作用により下流側にある高い第２部位から上流側にある低い第１部位へと逆流し、新たな高温の排気によって加熱されると共に再び下流側へと押し流される（押し戻される）。この繰り返しにより、（尿素の熱分解の促進により）対象となる物質の還元に使用される還元剤が増大し導入経路の内部に滞留する還元剤が減少するので、本発明装置における還元剤の滞留を低減することができる。

また、Ｕ字状、Ｓ字状、Ｍ字状又は螺旋状等、屈曲部を有する形状の導入経路を採用することより、例えば還元剤と排気との混合の促進及び本発明装置の小型化等を達成することができる。更に、本発明装置を収容するケーシング及び／又は燃焼ガスを排気流路に供給する燃焼器を更に設けることにより、例えば（尿素の熱分解の促進により）対象となる物質の還元に使用される還元剤を増大させたり還元触媒の活性を高めたりすることができる。加えて、排気流路の途中にミキシング部材及び／又はリアクターを更に設けることにより、例えば還元剤と排気との混合を促進したり（尿素の熱分解の促進により）対象となる物質の還元に使用される還元剤を増大させたりすることができる。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の第１実施態様に係る排気浄化装置（第１装置）の構成の一例を示す模式図である。 本発明の第２実施態様に係る排気浄化装置（第２装置）の構成の具体例を示す模式図である。 本発明の第３実施態様に係る排気浄化装置（第３装置）の構成の具体例を示す模式図である。 本発明の第４実施態様に係る排気浄化装置（第４装置）の構成の具体例を示す模式図である。 本発明の第５実施態様に係る排気浄化装置（第５装置）の構成の一例を示す模式図である。 本発明の第６実施態様に係る排気浄化装置（第６装置）の構成の一例を示す模式図である。 本発明の第７実施態様に係る排気浄化装置（第７装置）の構成の一例を示す模式図である。 本発明の第８実施態様に係る排気浄化装置（第８装置）の構成の一例を示す模式図である。 本発明の第９実施態様に係る排気浄化装置（第９装置）が備える放熱部材の構成の具体例を示す模式図である。 本発明の第１０実施態様に係る排気浄化装置（第１０装置）が備えるミキシング部材の構成の具体例を示す模式図である。 本発明の第１実施例に係る排気浄化装置（第１実施例装置）の構成の一例を示す模式図である。 第１実施例装置の主要部のレイアウトを表す模式的な斜視図である。 本発明の第２実施例に係る排気浄化装置（第２実施例装置）の構成の一例を示す模式的な正面図である。 図１３に示した第２実施例装置を入口側から観察した場合における外観を示す模式的な斜視図である。 図１４に示した第２実施例装置からケーシングの入口側の外壁のみが取り外された状態を示す模式的な斜視図である。 図１４に示した第２実施例装置からケーシングの全ての外壁が取り外された状態を示す模式的な斜視図である。 図１３に示した第２実施例装置を入口の反対側から観察した場合における外観を示す模式的な斜視図である。 図１７に示した第２実施例装置からケーシングの入口の反対側の外壁のみが取り外された状態を示す模式的な斜視図である。 図１７に示した第２実施例装置からケーシングの全ての外壁が取り外された状態を示す模式的な斜視図である。 １つの変形例に係る第２実施例装置の構成の一例を示す模式図である。 本発明の第３実施例に係る排気浄化装置（第３実施例装置）の構成の一例を示す模式的な正面図である。 図２１に示した第３実施例装置を入口側から観察した場合における外観を示す模式的な斜視図である。 図２２に示した第３実施例装置からケーシングの入口側の外壁のみが取り外された状態を示す模式的な斜視図である。 図２２に示した第３実施例装置からケーシングの全ての外壁が取り外された状態を示す模式的な斜視図である。 図２１に示した第３実施例装置を入口の反対側から観察した場合における外観を示す模式的な斜視図である。 図２５に示した第３実施例装置からケーシングの入口の反対側の外壁のみが取り外された状態を示す模式的な斜視図である。 図２５に示した第３実施例装置からケーシングの全ての外壁が取り外された状態を示す模式的な斜視図である。 本発明の第４実施例に係る排気浄化装置（第４実施例装置）の構成の一例を示す模式図である。

《第１実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第１装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

〈構成〉
第１装置は、第１浄化部と、導入経路と、還元剤添加部と、を備える排気浄化装置である。第１浄化部は、内燃機関から排出される排気に含まれる特定の物質である第１物質を還元剤によって還元することにより排気を浄化する還元触媒を含む。第１浄化部は、還元触媒以外の排気浄化ユニット（例えば、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ：Ａｍｍｏｎｉａ Ｓｌｉｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ）等）を更に含んでいてもよい。また、導入経路の下流側に還元触媒が配設され且つ還元触媒を含む各浄化ユニットの排気浄化機能に適合している限り、第１浄化部に含まれる還元触媒及び他の排気浄化ユニットは如何なる順序に配置されてもよい。更に、例えば第１浄化部における圧力損失の低減等を目的として、複数の還元触媒を排気の流れにおいて並列に配設してもよい。第１浄化部が還元触媒以外の排気浄化ユニットをも含む場合、複数の当該排気浄化ユニットを並列に配設してもよい。

導入経路は、排気が流れる経路である排気流路における第１浄化部の上流側に隣接して配設され第１浄化部へと排気を導くように構成されている。導入経路の具体的な構成は、内燃機関から排出される排気を第１浄化部へと導くことが可能である限り、特に限定されない。具体的には、導入経路は、例えば鋼管等の管状部材（パイプ）によって構成されていてもよく、又はプレス成型された複数の部材を重ね合わせる製法（所謂「モナカ製法」）によって構成されていてもよい。或いは、第１浄化部又は他の構成部材の外壁又は内壁に取り付けられた板状及び／又は樋状の部材によって導入経路を構成してもよい。更に、導入経路の圧力損失が過度に高まらない限りにおいて、導入経路の内部にラビリンス構造を設けることにより、導入経路における排気の行程（道のり）を長くしてもよい。

還元剤添加部は、導入経路の内部に還元剤を添加するように構成されている。還元剤は常温において固体又は液体である物質を含む。還元剤添加部の具体的な構成は、導入経路の内部に還元剤を添加することが可能である限り、特に限定されない。具体的には、還元剤添加部は、例えば液状の還元剤を導入経路の内部に噴射する噴射装置を備えることができる。典型的には、第１物質は窒素酸化物であり、還元剤は尿素を含み（例えば、尿素水等）、還元触媒は選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）である。

更に、導入経路は、第１装置の稼働状態において第１部位よりも高い部位である第２部位を経由して第１浄化部へと排気を導くように構成されている。「第１装置の稼働状態」とは、第１装置が適用される内燃機関が搭載される装置又は設備に第１装置が稼働可能に組み込まれている状態を指す。このような状態の具体例としては、例えば内燃機関が搭載された車両に第１装置が稼働可能に組み込まれている状態等を挙げることができる。

第１部位とは、導入経路の内部に還元剤が添加される部位である。例えば、還元剤添加部が上述したように液状の還元剤（例えば尿素水等）を導入経路の内部に噴射する噴射装置を備える場合、当該噴射装置によって導入経路の内部に還元剤が噴射される部位が第１部位である。

第２部位とは、第１装置の稼働状態において第１部位よりも下流側に形成され且つ第１部位よりも高い部位である。典型的には、第１装置の稼働状態にある導入経路は、例えば、第１部位よりも下流側に第２部位へと向かう上りの傾斜部を有する。この傾斜部は必ずしも直線状である必要は無く、例えば曲線状であってもよく、途中に屈曲部を含んでいてもよい。また、このような屈曲部を有する傾斜部の形状は二次元的であってもよく、或いは後述する実施例に示すように三次元的であってもよい。

また、第１装置が備える導入経路は、第１装置の稼働状態において第１部位よりも下流側に形成され且つ第１部位よりも高い部位である第２部位を有する限り、必ずしも傾斜部を有する必要は無い。具体的には、例えば導入経路が階段状の形状を有する場合等のように、導入経路において第１部位と第２部位とを連通する部分の少なくとも一部が鉛直方向に延在していてもよい。

上記のように、第１装置においては、第１部位において導入経路の内部に還元剤が添加され、排気の流れに沿って第１部位よりも高い第２部位へと押し上げられる。従って、対象となる物質の還元に使用されずに残留した還元剤は重力の作用により下流側にある高い第２部位から上流側にある低い第１部位へと逆流し、新たな高温の排気によって加熱されると共に再び下流側へと押し流される。この繰り返しにより、対象となる物質の還元に使用される還元剤が増大し導入経路の内部に滞留する還元剤が減少するので、第１装置における還元剤の滞留を低減することができる。

図１は、第１装置の構成の一例を示す模式図である。第１装置１０１は、第１浄化部１０と、導入経路２０と、（黒塗りの矢印によって示されている）還元剤添加部３０と、を備える排気浄化装置である。第１浄化部１０は、図示しない内燃機関から排出される排気に含まれる特定の物質である第１物質を還元剤によって還元することにより排気を浄化する還元触媒１１を含む。第１装置における排気の流れは白抜きの矢印によって示されている。導入経路２０は、排気が流れる経路である排気流路における第１浄化部１０の上流側に隣接して配設され第１浄化部１０へと排気を導くように構成されている。尚、第１装置１０１に関する以下の説明においては、理解を容易にすることを目的として、第１物質が窒素酸化物（ＮＯｘ）であり、還元剤が尿素水であり、還元触媒が選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）である場合について述べる。

還元剤添加部３０は、導入経路２０の内部に還元剤としての尿素水を添加するように構成されている。典型的には、上述したように還元剤添加部３０が備える噴射装置（図示せず）によって尿素水が導入経路２０の内部に噴射され、尿素の熱分解によって還元剤であるＮＨ_３が生成される。更に、導入経路２０は、第１装置１０１の稼働状態において第１部位（破線によって囲まれた領域Ｐ１）よりも高い部位である第２部位（破線によって囲まれた領域Ｐ２）を経由して第１浄化部１０へと排気を導くように構成されている。

そして、第１部位Ｐ１から第１浄化部１０へと到達するまでの間に排気の熱によって尿素が熱分解されてＮＨ_３が生成され、第１浄化部１０に含まれる還元触媒としてのＳＣＲにおけるＮＯｘからＮ_２への還元反応における還元剤として消費される。しかしながら、前述したように、例えば気温等の環境条件及び／又は内燃機関の運転状況等によっては、熱分解されずに残留した尿素が還元触媒の上流側の排気流路の内壁等に付着する等して排気流路内に滞留する場合がある。

従来装置においては、上記のように滞留した尿素が内燃機関の非稼働時等に冷えて析出し、排気流路の断面積が減少して排気の流れが阻害され、排気流路の圧力損失が高まる虞がある。また、排気流路の内壁等から脱落した尿素の析出物が排気によって下流へと運ばれて還元触媒に衝突して還元触媒を傷つけ、排気浄化性能を低下させる虞もある。

しかしながら、第１装置１０１においては、図１に示したように、第１部位Ｐ１において導入経路２０の内部に還元剤（尿素水）が添加され、排気の流れに沿って第１部位Ｐ１よりも高い第２部位Ｐ２へと押し上げられる。従って、上記のように熱分解されずに残留した尿素が導入経路２０の内部に滞留しても、重力の作用によって相対的に高い第２部位Ｐ２から相対的に低い第１部位Ｐ１に向かって尿素（又は尿素水）が戻される（下流側から上流側へと逆流する）（図１における破線の矢印を参照。）。

これにより、対象となる物質としてのＮＯｘの還元に使用されずに導入経路２０に残留した尿素は重力の作用により下流側にある高い第２部位から上流側にある低い第１部位へと逆流し、新たな高温の排気によって加熱されると共に再び下流側（第２部位Ｐ２側）へと押し流される。この繰り返しにより、尿素の熱分解が促進されＮＯｘの還元に使用される尿素が増大し導入経路２０の内部に滞留する尿素が減少するので、第１装置１０１における尿素の滞留を低減することができる。

〈効果〉
上記のように、第１装置が備える導入経路は、稼働状態において導入経路の内部に還元剤が添加される部位である第１部位の下流側に第１部位よりも高い部位である第２部位を経由して第１浄化部へと排気を導くように構成されている。これにより、対象となる物質の還元に使用されずに導入経路に残留した還元剤は重力の作用により下流側にある高い第２部位から上流側にある低い第１部位へと逆流し、新たな高温の排気によって加熱されると共に再び下流側へと押し流される。

上記の繰り返しにより、対象となる物質の還元に使用される還元剤が増大し導入経路の内部に滞留する還元剤が減少するので、第１装置における還元剤の滞留を低減することができる。その結果、対象となる物質の還元に使用されずに残留した還元剤が排気流路に滞留して、例えば排気流路の圧力損失の上昇、還元触媒の損傷及び排気流路の損傷等の問題が生ずる可能性を低減することができる。

《第２実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第２装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

上述したように、第１装置の稼働状態にある導入経路は、例えば、第１部位よりも下流側に第２部位へと向かう上りの傾斜部を有していてもよく、この傾斜部は必ずしも直線状である必要は無く、例えば曲線状であってもよく、途中に屈曲部を含んでいてもよい。

また、例えば、本発明装置が適用される内燃機関が搭載される装置若しくは設備（例えば、車両等）の構成及び／又は本発明装置の構成等によっては、当該装置若しくは設備及び／又は本発明装置を構成する他の部材と導入経路との干渉を避けること等を目的として、導入経路そのものを屈曲させる必要がある場合も想定される。つまり、第１装置が備える導入経路は少なくとも１つの屈曲部を含んでいてもよい。

〈構成〉
そこで、第２装置は、上述した第１装置であって、少なくとも１つの屈曲部を導入経路が有する排気浄化装置である。第２装置が備える導入経路に形成される屈曲部は、上述した傾斜部に限らず、導入経路の何れの箇所に形成されていてもよい。

図２は、第２装置の構成の具体例を示す模式図である。（ａ）に示す第２装置１０２ａにおいては、第１部位Ｐ１よりも上流側に他の部材Ｍ１が存在するため、導入経路２０を第１部位Ｐ１の上流側において屈曲させることにより当該部材Ｍ１と導入経路２０との干渉を回避している。一方、（ｂ）に示す第２装置１０２ｂにおいては、導入経路２０の傾斜部を直線状とした場合に傾斜部と干渉する位置に他の部材Ｍ２が存在するため、図面に向かって下側に傾斜部を屈曲させて曲線状とすることにより当該部材Ｍ２と傾斜部との干渉を回避している。

更に、（ｃ）に示す第２装置１０２ｃにおいては、第１部位Ｐ１よりも下流側に他の部材Ｍ３が存在するため、（ｂ）に示した例よりも大きく図面に向かって下側に傾斜部を屈曲させて曲線状とすることにより当該部材Ｍ３と傾斜部との干渉を回避している。その結果、第２装置１０２ｃにおいては、導入経路２０における第１部位Ｐ１と第２部位Ｐ２との間に第１部位Ｐ１よりも低い部位Ｐｂが形成されている。

（Ｃ）に示したような構成においては、対象となる物質の還元に使用されずに残った還元剤が当該部位Ｐｂに滞留しがちである。また、前述したように排気流路の下流側に進むほど排気の温度は低下するので、部位Ｐｂの位置が排気流路の下流側になるほど上述したような還元剤の滞留に起因する問題が発生する可能性が高まる。従って、（Ｃ）に示したように第１部位Ｐ１よりも低い部位Ｐｂを導入経路に形成する場合は、できるだけ上流側（即ち、第１部位の近傍）に部位Ｐｂを形成することが望ましい。具体的には、例えば、還元剤が尿素を含む場合、できるだけ上流側（即ち、第１部位の近傍）に部位Ｐｂを形成することにより、部位Ｐｂに滞留した尿素と接触する排気の温度をより高めることができ、結果として尿素の熱分解によるＮＨ_３の生成が促進される。

〈効果〉
以上のように、第２装置によれば、導入経路を屈曲させることにより、導入経路と他の部材との干渉を回避しつつ、対象となる物質の還元に使用されずに排気流路に滞留する還元剤を低減することができる。その結果、本発明装置が適用される内燃機関が搭載される装置若しくは設備への本発明装置の組み込みの自由度が高まる。また、屈曲部において排気の流れに乱れが生じ、排気と還元剤との混合及び／又は高温の排気との接触による還元剤の加熱が促進される。

《第３実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第３実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第３装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

ところで、排気と還元剤との混合及び／又は高温の排気との接触による還元剤の加熱を促進する観点からは、還元剤が排気中に添加されてから第１浄化部に到達するまでの経路を長くすることが望ましい。しかしながら、当該経路を単純に長くすると本発明装置が全体として長くなってしまい、本発明装置が適用される内燃機関が搭載される装置若しくは設備への本発明装置の組み込みが困難となる場合がある。

〈構成〉
そこで、第３装置は、上述した第２装置であって、Ｕ字状、Ｓ字状、Ｍ字状及び螺旋状からなる群より選ばれる少なくとも１つの形状を導入経路が有する排気浄化装置である。尚、ここで言う「Ｕ字状」、「Ｓ字状」、「Ｍ字状」及び「螺旋状」なる文言は、これらの文字又は構造に必ずしも厳密に合致することを規定するものではなく、これらの文言によって表される形状に概ね合致していればよい。また、第３装置が備える導入経路がＵ字状、Ｓ字状、又はＭ字状の形状を有する場合であっても、当該導入経路の軸線は必ずしも１つの平面内に含まれる必要は無い。即ち、第３装置が備える導入経路の形状は二次元的であってもよく、或いは後述する実施例に示すように三次元的であってもよい。

図３は、第３装置の構成の具体例を示す模式図である。（ａ）に示す第３装置１０３ａはＵ字状の形状を有する導入経路２０を備え、（ｂ）に示す第３装置１０３ｂはＳ字状の形状を有する導入経路２０を備え、（ｃ）に示す第３装置１０３ｃはＭ字状の形状を有する導入経路２０を備える。尚、図３においては、第１浄化部１０に含まれる還元触媒１１は省略されている。また、図示しないが、第３装置が備える導入経路は、螺旋状の形状を有していてもよい。更に、第３装置が備える導入経路は、Ｕ字状、Ｓ字状、Ｍ字状及び螺旋状からなる群より選ばれる２つ以上の形状を組み合わせたものであってもよい。

〈効果〉
上述したように、第３装置が備える導入経路はＵ字状、Ｓ字状、Ｍ字状及び螺旋状からなる群より選ばれる少なくとも１つの形状を有する。従って、第３装置が適用される内燃機関が搭載される装置若しくは設備の構成に応じて適切な形状を有する導入経路を採用することにより、所望の長さを有する導入経路を備える第３装置を限られたスペースに組み込むことができる。その結果、排気と還元剤との混合及び／又は高温の排気との接触による還元剤の加熱を促進することができる。

但し、前述したように排気流路の下流側に進むほど排気の温度は低下するので、第３装置が過度に長い導入経路を備える場合、導入経路の下流側に配設される第１浄化部に含まれる還元触媒を排気によって十分に加熱することが困難となり、排気の浄化に必要とされる触媒活性を達成することが困難となる場合がある。従って、導入経路の長さは、排気と還元剤との混合及び／又は高温の排気との接触による還元剤の加熱を促進しつつ排気熱により還元触媒の触媒活性を十分に達成することができるように適宜定める必要がある。

《第４実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第４実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第４装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

前述したように、本発明装置が備える第１浄化部は、還元触媒以外の排気浄化ユニット（例えば、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）等）を更に含んでいてもよい。更に、本発明装置は、第１浄化部以外の浄化部を更に備えていてもよい。

〈構成〉
そこで、第４装置は、上述した第１装置乃至第３装置を始めとする種々の実施形態に係る本発明装置であって、排気流路における導入経路の上流側に配設され排気を浄化する第２浄化部を更に備える排気浄化装置である。第２浄化部は、第４装置が適用される内燃機関から排出される排気に含まれる物質の種類に応じて当該技術分野において使用される多種多様な排気浄化ユニットの中から選ばれる排気浄化ユニットを含むことができる。このような排気浄化ユニットの具体例としては、例えば、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）及びＤＰＦ等を挙げることができる。

尚、各浄化ユニットの排気浄化機能に適合している限り、第４装置が備える第２浄化部に含まれる排気浄化ユニットは如何なる順序に配置されてもよい。例えば、ディーゼルエンジンに第４装置を適用する場合、後述する実施例に示すように、導入経路の上流側に配設される第２浄化部にはＤＯＣ及びＤＰＦを設け、導入経路の下流側に配設される第１浄化部にはＳＣＲ及びＡＳＣを設けてもよい。更に、例えば第２浄化部における圧力損失の低減等を目的として、複数の排気浄化ユニットを並列に配設してもよい。

図４は、第４装置の構成の具体例を示す模式図である。図４の（ａ）乃至（ｃ）に示す第４装置１０４ａ乃至第４装置１０４ｃは、図３の（ａ）乃至（ｃ）に示した第３装置１０３ａ乃至第３装置１０３ｃにそれぞれ対応し、導入経路２０の上流側に第２浄化部４０を更に備える点において第３装置１０３ａ乃至第３装置１０３ｃと異なっている。尚、例えば、図１及び図２に示したような導入経路を備える本発明装置及び螺旋状の形状を有する導入経路を備える本発明装置等、様々な構成を有する本発明装置についても、導入経路の上流側に第２浄化部を設けることができることは言うまでもない。

また、前述したように排気流路の下流側に進むほど排気の温度は低下するので、排気と還元剤との混合及び／又は高温の排気との接触による還元剤の加熱を促進する観点から、第１部位は第２浄化部のできるだけ直近の下流側に設けることが望ましい。更に、本発明装置は稼働状態において第１部位よりも第２部位の方が高くなるように設置され、第２部位よりも低い部位である第１部位の上流側に第２浄化部が設けられる。従って、典型的には第２浄化部は第１浄化部よりも低い位置に配設される。

〈効果〉
上記のように、第４装置によれば、第４装置が適用される内燃機関から排出される排気に含まれる物質の種類に応じて、当該技術分野において使用される多種多様な排気浄化ユニットの中から選ばれる排気浄化ユニットを第２浄化部に含むことにより、排気浄化装置としての機能をより高めることができる。

《第５実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第５実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第５装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

ところで、当業者に周知であるように触媒の活性は触媒の温度に大きく依存する。内燃機関から排出される排気の浄化に用いられる還元触媒を始めとする種々の排気浄化触媒においても、排気浄化性能を十分に発揮させるためには、それぞれの触媒の温度を触媒活性温度以上に維持することが重要である。また、例えば上述した尿素の熱分解によるＮＨ_３の生成等、対象となる物質の還元に還元剤を有効に使用する観点からは、導入経路の温度もまた所定の温度以上に維持することが望ましい。

本発明装置が備える第１浄化部及び導入経路（並びに本発明装置が第２浄化部を備える場合は第２浄化部）は内部に流れる排気によって加熱されるので、当該浄化部に含まれる排気浄化ユニットを構成する触媒及び導入経路もまた排気によって加熱される。しかしながら、本発明装置から周囲環境への放熱の程度によっては、このような排気による加熱のみによっては本発明装置を構成する触媒及び導入経路の温度を十分に高い温度に維持することが困難な場合がある。

〈構成〉
そこで、第５装置は、上述した第１装置乃至第４装置を始めとする種々の実施形態に係る本発明装置であって、少なくとも導入経路及び第１浄化部を内部に支持・収容すると共に排気の入口及び出口を有するケーシングを更に備える。導入経路及び第１浄化部をケーシングの内部に支持するための構成は特に限定されず、例えばステー等の支持部材を介して導入経路及び第１浄化部をケーシングの内壁に固定してもよい。或いは、後述する実施例に示すようにケーシングの内部が仕切板によって複数の領域に区切られている場合は、導入経路及び第１浄化部を仕切板によってケーシングの内壁に固定してもよい。また、第５装置が第２浄化部を備える場合は、ケーシングの内部に第２浄化部が支持・収容されていてもよく、或いはケーシングの外部に第２浄化部が配置されていてもよい。

更に、第５装置は、内燃機関から排出される排気がケーシングの入口を介して導入経路へと導かれ、第１浄化部から排出される排気がケーシングの出口を介してケーシングから排出されるように構成されている。第５装置が第２浄化部を備え且つケーシングの内部に第２浄化部が支持・収容されている場合、内燃機関から排出される排気は、ケーシングの入口を介して第２浄化部へと導かれ、第２浄化部から排出される排気が導入経路を経由して第１浄化部へと導かれ、第１浄化部から排出される排気がケーシングの出口を介してケーシングから排出されるように構成される。

図５は、第５装置の構成の一例を示す模式図である。図５に示す第５装置１０５は、図４の（ｂ）に示した第４装置１０４ｂに対応し、第１浄化部１０、導入経路２０及び第２浄化部４０を内部に支持・収容すると共に排気の入口５１及び出口５２を有するケーシング５０を更に備える点において第４装置１０４ｂと異なっている。第５装置１０５は、図示しない内燃機関から排出される排気が入口５１を介して第２浄化部４０へと導かれ、第２浄化部４０から排出される排気が導入経路２０を経由して第１浄化部１０へと導かれ、第１浄化部１０から排出される排気が出口５２を介してケーシング５０から排出されるように構成されている。

〈効果〉
上記のように、第５装置においては、少なくとも導入経路及び第１浄化部がケーシングの内部に支持・収容されている。従って、このようなケーシングを備えない本発明装置に比べて、少なくとも導入経路及び第１浄化部については周囲環境への放熱が低減される。その結果、第１浄化部に含まれる還元触媒等の排気浄化ユニット及び導入経路の温度を十分に高い温度に維持することがより容易となり、排気浄化ユニットの排気浄化性能を高め、対象となる物質の還元に還元剤をより有効に使用することができる。尚、第５装置が第２浄化部を備え且つケーシングの内部に第２浄化部が支持・収容されている場合、第２浄化部についても同様の効果が達成される。

また、図５に示した第５装置１０５はあくまでも一例であり、上述した第１装置乃至第４装置を始めとする種々の実施形態に係る本発明装置の何れかに上述したケーシングを更に設けることによって第５装置を構成することができる。

〈変形例〉
ところで、第５装置が備える第１浄化部（又は第５装置が第２浄化部を備える場合は第２浄化部）はＤＰＦを含み得るが、ＤＰＦのタイプによっては、排気浄化装置からＤＰＦを取り外して内部に溜まった煤を取り除く必要がある場合がある。従って、このようなタイプのＤＰＦを第５装置が備える場合は、第５装置が適用される内燃機関が搭載される装置又は設備に第５装置が稼働可能に組み込まれている状態のまま、ＤＰＦを脱着することが可能であることが望ましい。

このような変形例に係る第５装置は、ケーシングの内部に支持・収容されたディーゼルパティキュレートフィルタを更に備え、且つ、稼働状態にある排気浄化装置からディーゼルパティキュレートフィルタを脱着することが可能であるように構成されている。具体的には、ケーシングの内部に支持・収容されたＤＰＦを取り出したり、ケーシングの内部にＤＰＦを組み込んだりすることができるように、ケーシングの外壁の一部に脱着可能に固定された蓋又はカバーを設けてもよい。

《第６実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第６実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第６装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

上述した第５装置においては、少なくとも導入経路及び第１浄化部がケーシングの内部に支持・収容されているので、少なくとも導入経路及び第１浄化部については周囲環境への放熱が低減され、排気からの受熱を有効に活用することができる。しかしながら、排気からの受熱をより有効に活用する観点からは、ケーシングを介する周囲環境への放熱を低減することが望ましい。

〈構成〉
そこで、第６装置は、上述した第５装置であって、少なくとも導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間の空間の少なくとも一部に断熱材が充填されている排気浄化装置である。断熱材は、少なくとも導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間における熱伝導を妨げ且つ第６装置の使用環境及び使用条件（例えば、温度及び振動等）に耐え得るものである限り、特に限定されない。断熱材の具体例としては例えばグラスウール等をあげることができる。また、少なくとも導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間の空間の全ての領域に断熱材が充填されていてもよい。或いは、例えば導入経路及び第１浄化部をケーシングの内部に支持するための部材との干渉回避等を目的として、当該空間の一部に断熱材が充填されていない領域が存在してもよい。

尚、第６装置が第２浄化部を備え且つケーシングの内部に第２浄化部が支持・収容されている場合は、少なくとも第２浄化部、導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間の空間の少なくとも一部に断熱材が充填されていることが望ましい。当然のことながら、ケーシングを介する周囲環境への放熱を低減する観点からは、ケーシングの内部に収容される全ての構成部材とケーシングとの間の空間の全ての領域に断熱材が充填されていることが望ましい。

図６は、第６装置の構成の一例を示す模式図である。図６に示す第６装置１０６は、図５に示した第５装置１０５に対応し、第１浄化部１０、導入経路２０及び第２浄化部４０とケーシング５０との間の空間に断熱材５３が充填されている点において第５装置１０５と異なっている。

〈効果〉
上記のように、第６装置においては、少なくとも導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間の空間の少なくとも一部に断熱材が充填されている。従って、当該空間に断熱材が充填されていない第５装置に比べて、ケーシングによる保温効果がより高く、ケーシングを介する周囲環境への放熱が更に低減される。その結果、第１浄化部に含まれる還元触媒等の排気浄化ユニット及び導入経路の温度を十分に高い温度に維持することが更に容易となり、より確実に、排気浄化ユニットの排気浄化性能を高め、対象となる物質の還元に還元剤をより有効に使用することができる。尚、第６装置が第２浄化部を備え且つケーシングの内部に第２浄化部が支持・収容されている場合、第２浄化部についても同様の効果が達成される。

《第７実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第７実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第７装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

上述した第５装置及び第６装置においては、それぞれケーシング及びケーシングと断熱材との組み合わせにより、周囲環境への放熱が低減され、これらの排気浄化装置が備える排気浄化ユニット及び導入経路が保温される。しかしながら、排気浄化ユニット及び導入経路の温度をより高い温度に維持する観点からは、これらの排気浄化装置（が備える第１浄化部）から排出される排気の熱（排熱）を利用することが望ましい。

〈構成〉
そこで、第７装置は、上述した第５装置であって、第１浄化部から排出される排気が導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間の空間の少なくとも一部に流れた後にケーシングの出口を介してケーシングから排出されるように構成された排気浄化装置である。第７装置が第２浄化部を備え且つケーシングの内部に第２浄化部が支持・収容されている場合は、第２浄化部、導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間の空間の少なくとも一部に第１浄化部から排出される排気が流れることが望ましい。

図７は、第７装置の構成の一例を示す模式図である。図７に示す第７装置１０７は、図５に示した第５装置１０５に対応し、第１浄化部から排出される排気が、第１浄化部１０、導入経路２０及び第２浄化部４０とケーシング５０との間の空間に排出され、当該排気が当該空間に流れた後に、出口５２から排出されるように構成されている点において第５装置１０５と異なっている。

尚、第１浄化部１０、導入経路２０及び第２浄化部４０とケーシング５０との間の空間における圧力損失が過度に高まらない限りにおいて、ラビリンス構造を当該空間に設けることにより、第１浄化部から排出される排気が特定の領域に偏ること無く当該空間の全体に亘って均等に流れるようにしてもよい。或いは、後述する実施例に示すようにケーシングの内部が仕切板によって複数の領域に区切られている場合は、仕切板に貫通孔を形成して、これら複数の領域に排気が流れることができるようにしてもよい。

〈効果〉
上記のように、第７装置は、第１浄化部から排出される排気が導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間の空間の少なくとも一部に流れた後にケーシングの出口を介してケーシングから排出されるように構成されている。第１浄化部から排出される排気は、第７装置に導入されて少なくとも導入経路及び第１浄化部を通過した後に第１浄化部から排出される。従って、第１浄化部から排出される排気の温度は、内燃機関から排出されて第７装置に流入する排気の温度よりも低い。しかしながら、第１浄化部から排出される排気の温度は、第７装置の周囲環境（例えば、大気等）の温度よりも高い。従って、第１浄化部から排出される排気を導入経路及び第１浄化部とケーシングとの間の空間に流すことにより、当該空間に当該排気が流されない第５装置に比べて、ケーシングによる保温効果をより高めて、ケーシングを介する周囲環境への放熱を更に低減することができる。

《第８実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第８実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第８装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

上述した第５装置及び第６装置においては、それぞれケーシング及びケーシングと断熱材との組み合わせにより、周囲環境への放熱が低減され、これらの排気浄化装置が備える排気浄化ユニット及び導入経路が保温される。また、上述した第７装置においては、ケーシングに収容される構成部材とケーシングとの間の空間に第１浄化部から排出される排気を流すことにより、周囲環境への放熱が更に低減され、当該排気浄化装置が備える排気浄化ユニット及び導入経路がより確実に保温される。

しかしながら、本発明装置に流れる排気の温度を積極的に高めて、本発明装置が備える排気浄化ユニット及び導入経路の温度をより高い温度に維持してもよい。

〈構成〉
そこで、第８装置は、上述した第１装置乃至第７装置を始めとする種々の実施形態に係る本発明装置であって、燃料の燃焼によって燃焼ガスを発生させる燃焼室及び燃焼室と連通し且つ排気流路における第１浄化部よりも上流側に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給部を有する燃焼器を更に備える排気浄化装置である。燃焼ガス供給部の配設箇所は、第１浄化部よりも上流側である限り特に限定されず、第１部位よりも上流側の導入経路であってもよく、或いは第１部位よりも下流側の導入経路であってもよい。また、第８装置が第２浄化部を備える場合は第２浄化部よりも上流側の排気流路に燃焼ガス供給部を配設してもよい。更に、第８装置がケーシングを備える場合はケーシングよりも上流側の排気流路に燃焼ガス供給部を配設してもよい。尚、導入経路における第１部位の下流側の近傍に燃焼ガス供給部を配設して、高温の燃焼ガスとの接触による還元剤の加熱を促進して例えば尿素の熱分解によるＮＨ_３の生成を促進してもよい。

燃焼器の構成は、燃料の燃焼によって生成される燃焼ガスを排気流路における第１浄化部よりも上流側に供給することが可能である限り、特に限定されない。例えば、燃焼器は、燃料供給装置及び給気装置によって燃料及び空気を燃焼室に供給し、着火装置（例えば、グロープラグ等）によって燃料を着火させて、燃焼室において燃料を燃焼させるように構成される。これにより、燃料の燃焼によって生成された高温の燃焼ガスは、例えば給気装置による空気の供給圧力及び燃焼に伴う体積膨張に起因する圧力等により、燃焼室から燃焼ガス供給部へと導かれ、排気流路における第１浄化部よりも上流側に供給される。

尚、燃焼器の構成要素を形成する材料及びこれらの構成要素の構造等は、第８装置の使用環境及び使用条件において想定される温度、圧力及び振動等を考慮して適宜選択及び設計することができる。但し、燃焼器の詳細については、当業者に周知であるので、これ以上の説明は省略する（例えば、特許文献２を参照。）。

図８は、第８装置の構成の一例を示す模式図である。図８に示す第８装置１０８は、図４の（ｂ）に示した第４装置１０４ｂに対応し、燃料の燃焼によって燃焼ガスを発生させる燃焼室６１及び燃焼室６１と連通し且つ排気流路における第１浄化部１０よりも上流側に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給部６２を有する燃焼器６０を更に備える点において第４装置１０４ｂと異なっている。尚、第８装置１０８においては、導入経路２０における第１部位Ｐ１の下流側の近傍に燃焼ガス供給部６２が配設されている。

〈効果〉
上記のように、第８装置においては、排気流路における第１浄化部よりも上流側に高温の燃焼ガスが供給される。従って、第８装置に流れる排気の温度を積極的に高めて、第８装置が備える第１浄化部に含まれる還元触媒等の排気浄化ユニット及び導入経路の温度をより高い温度へと容易に高めることができる。その結果、燃焼器を備えない本発明装置に比べて、排気浄化ユニットの排気浄化性能を更に高め、対象となる物質の還元に還元剤を更に有効に使用することができる。

尚、上述したように、燃焼ガス供給部は、導入経路の途中（第１部位よりも上流側でも下流側でもよい）、ケーシングよりも上流側、及び第２浄化部よりも上流側の何れに配設されていてもよい。従って、第８装置が第２浄化部を備え且つ排気流路における第２浄化部よりも上流側に燃焼ガス供給部によって高温の燃焼ガスが供給される場合は、第２浄化部に含まれる排気浄化ユニットについても上記と同様に排気浄化性能を更に高めることができる。

また、図８に示した第８装置１０８はあくまでも一例であり、上述した第１装置乃至第７装置を始めとする種々の実施形態に係る本発明装置の何れかに上述した燃焼器を更に設けることによって第８装置を構成することができる。

《第９実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第９実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第９装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

上述した第８装置においては、排気流路における第１浄化部よりも上流側に高温の燃焼ガスを供給する燃焼器により排気流路に流れる排気の温度が積極的に高められ、還元触媒等の排気浄化ユニット及び導入経路の温度がより高い温度に維持される。燃焼室における燃料の燃焼に伴って発生する熱を効率的に排気に伝えることができれば、このような燃焼器による排気の加熱効率を更に高めることができる。

〈構成〉
そこで、第９装置は、上述した第８装置であって、排気流路における第１浄化部よりも上流側において排気に接触し且つ燃焼ガス供給部と熱伝導可能に構成された放熱部材を更に備える排気浄化装置である。放熱部材の配設箇所は、第１浄化部よりも上流側である限り特に限定されず、第１部位よりも上流側の導入経路であってもよく、或いは第１部位よりも下流側の導入経路であってもよい。また、第９装置が第２浄化部を備える場合は第２浄化部よりも上流側の排気流路に放熱部材を配設してもよい。更に、第９装置がケーシングを備える場合はケーシングよりも上流側の排気流路に放熱部材を配設してもよい。尚、燃焼室における燃料の燃焼に伴って発生する熱を効率的に排気に伝える観点からは、燃焼ガス供給部に近接するように放熱部材を配設することが望ましい。

放熱部材の構成は、燃焼室における燃料の燃焼に伴って発生する熱を排気に伝えることが可能である限り、特に限定されない。例えば、放熱部材は、排気流路内に露出又は突出した燃焼ガス供給部の一部（例えば、先端等）であってもよく、或いは燃焼ガス供給部と熱伝導可能に配設された放熱板等の別部材であってもよい。

尚、放熱部材を形成する材料及び放熱部材の構造等は、第９装置の使用環境及び使用条件において想定される温度、荷重及び振動等を考慮して適宜選択及び設計することができる。燃焼室における燃料の燃焼に伴って発生する熱を効率的に排気に伝える観点からは、高い熱伝導率を有する材料（例えば金属等）によって放熱部材が形成されていることが望ましい。

図９は、第９装置が備える放熱部材の構成の具体例を示す模式図である。図９の（ａ）に示す例においては、導入経路２０の内部に突出した燃焼ガス供給部６２の先端に屈曲した板状の放熱部材６３が配設されている。図示しない燃焼室における燃料の燃焼に伴って発生する熱が、燃焼ガス供給部６２を介して放熱部材６３へと伝わり、放熱部材６３を介して導入経路２０の内部に流れる排気へと伝わる。

〈効果〉
上記のように、第９装置は、排気流路における第１浄化部よりも上流側において排気に接触し且つ燃焼ガス供給部と熱伝導可能に構成された放熱部材を更に備える。これにより、燃焼器が有する燃焼室における燃料の燃焼に伴って発生する熱を排気に効率的に伝えることができる。従って、第９装置に流れる排気の温度をより効率的に高めて、第９装置が備える第１浄化部に含まれる還元触媒等の排気浄化ユニット及び導入経路の温度をより高い温度に維持することができる。その結果、排気浄化ユニットの排気浄化性能を更に高め、対象となる物質の還元に還元剤を更に有効に使用することができる。

〈変形例〉
尚、排気流路の内部に流れる排気に過大な圧力損失を生じさせることは内燃機関の出力性能を維持する観点から望ましくない。従って、放熱部材には１つ以上の貫通孔が形成されていることが望ましい。これにより、放熱部材による圧力損失の増大を軽減することができる。このような放熱部材の具体例としては、例えば、パンチング板及びメッシュ板等を挙げることができる。尚、図９の（ｂ）に示す例に放熱部材６３はパンチング板であり、複数の貫通孔６４が形成されている。

また、排気流路の内部に流れる排気に過大な圧力損失を生じさせない限りにおいて、放熱部材に１つ以上の貫通孔、突起及び／又はフィンを形成してもよい。即ち、放熱部材をミキサーとして機能させてもよい。これにより、放熱部材と排気との接触面積の増大及び（排気の流れに乱流若しくは旋回流を生じさせることによる）放熱部材の下流側における排気と還元剤との混合の促進等の効果が達成される。

更に、導入経路において第１部位よりも下流側に放熱部材を配設することにより、放熱部材に還元剤を衝突させて還元剤を排気中に分散させたり、放熱部材の表面に還元剤を広がらせて導入経路に流れる排気及び放熱部材との接触により還元剤の加熱を促進したりしてもよい。これによれば、例えば尿素の熱分解によるＮＨ_３の生成が促進される。即ち、放熱部材をリアクターとして機能させてもよい。

《第１０実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第１０実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第１０装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

ところで、当該技術分野においては、例えば排気流路における排気と還元剤との混合の促進等を目的として、所謂「ミキシング部材」を排気流路内に設けて、排気の流れに乱流又は旋回流（スワール）を生じさせることが知られている（例えば、特許文献３を参照。）。

〈構成〉
そこで、第１０装置は、上述した第１装置乃至第９装置を始めとする種々の実施形態に係る本発明装置であって、排気流路における第１浄化部よりも上流側において排気の流れに乱流又は旋回流を生じさせるように構成されたミキシング部材を更に備える排気浄化装置である。ミキシング部材の配設箇所は、第１浄化部よりも上流側である限り特に限定されず、第１部位よりも上流側の導入経路であってもよく、或いは第１部位よりも下流側の導入経路であってもよい。また、第１０装置が第２浄化部を備える場合は第２浄化部よりも上流側の排気流路にミキシング部材を配設してもよい。更に、第１０装置がケーシングを備える場合はケーシングよりも上流側の排気流路にミキシング部材を配設してもよい。

尚、ミキシング部材を形成する材料及びミキシング部材の構造等は、第１０装置の使用環境及び使用条件において想定される温度、荷重及び振動等を考慮して適宜選択及び設計することができる。ミキシング部材の具体例としては、例えば、排気流路を画定する部材から内側に突出した邪魔板、突起及びフィン、並びに排気流路に介装され且つ１つ以上の貫通孔、突起及び／又はフィンが形成された板状部材等を挙げることができる。尚、ミキシング部材の詳細については、当業者に周知であるので、これ以上の説明は省略する（例えば、特許文献３を参照。）。

図１０は、第１０装置が備えるミキシング部材の構成の具体例を示す模式図である。この例に示すミキシング部材７０においては、基板としての円板状のプレート７１に形成された切り込み部が折り曲げられることによって複数のフィン７２及び貫通孔７３がされている。図１０の（ａ）はミキシング部材７０の全容を示す斜視図であり、（ｂ）はミキシング部材７０をフィン７２の突出側から観察した場合における正面図であり、（ｃ）はミキシング部材７０の側面図である。

図１０に示したミキシング部材７０はプレート７１によって排気の流れが妨げられるように排気流路内に配設され、それぞれの貫通孔７３を通過した排気が互い違いの向きに折り曲げられたフィン７２によって偏向されて乱流を生ずる。これにより、例えばミキシング部材７０の下流側における排気と還元剤との混合の促進等の効果を達成することができる。尚、それぞれの貫通孔７３を通過した排気が排気流路の軸を中心とする同じ向きの旋回流を生ずるようにフィン７２を構成することにより、ミキシング部材７０を所謂「スワラー」として構成することもできる。

〈効果〉
上記のように、第１０装置は、排気流路における第１浄化部よりも上流側において排気の流れに乱流又は旋回流を生じさせるように構成されたミキシング部材を更に備えるので、例えばミキシング部材の下流側における排気と還元剤との混合の促進等の効果を達成することができる。

〈変形例〉
尚、導入経路において第１部位よりも下流側にミキシング部材を配設することにより、ミキシング部材に還元剤を衝突させて還元剤を排気中に分散させたり、ミキシング部材の表面に還元剤を広がらせて導入経路に流れる排気及びミキシング部材との接触により還元剤の加熱を促進したりしてもよい。これによれば、例えば尿素の熱分解によるＮＨ_３の生成が促進される。即ち、ミキシング部材をリアクターとして機能させてもよい。この場合、排気流路に流れる排気からの熱を還元剤に効率的に伝える観点からは、高い熱伝導率を有する材料（例えば金属等）によってミキシング部材が形成されていることが望ましい。

また、第１０装置が燃焼器を備える場合は、ミキシング部材を燃焼ガス供給部と熱伝導可能に構成して、上述した放熱部材としてミキシング部材を利用してもよい。

図１１は本発明の第１実施例に係る排気浄化装置（以降、「第１実施例装置」と称呼される場合がある。）の構成の一例を示す模式図である。（ａ）は稼働状態（具体的には、車両に搭載された状態）における第１実施例装置の模式的な上面図（平面図）である。（ｂ）は同じく稼働状態における第１実施例装置を側面方向（α）から見た図であり、紙面上方（β）が稼働状態（車両搭載状態）における上方（天方向）となる。但し、（ａ）においては導入経路の配置及び排気の流れを見易くすることを目的としてケーシング５０の中央付近にずらして第２浄化部４０が描かれているので、（ａ）と（ｂ）との間で第２浄化部４０の配置が異なっている。以下、図１１を参照しながら第１実施例装置２０１について説明する。

ステンレス鋼によって形成された箱型のケーシング５０の側壁には入口５１及び出口５２が設けられている。具体的には、入口５１及び出口５２のそれぞれにケーシング５０の内外を連通する管状部材が全周溶接によって気密に固定されている。以降、入口５１及び出口５２に固定されている管状部材は、それぞれ入口管５１及び出口管５２と称呼される場合がある。また、還元剤添加部３０としての尿素水噴射装置（以降、「噴射装置３０」と略称される場合がある。）がケーシング５０を画定する壁に挿通され、図示しない螺合手段によって気密に固定されている。ケーシング５０の内部は、第１仕切板５６及び第２仕切板５７によって３つの領域に気密に区画され、図１１の左方から順に、第１室５０ａ、第２室５０ｂ、及び第３室５０ｃがそれぞれ形成されている。

入口管５１はコーン部（「テーパ部」とも称呼される場合がある。）５４を介して円筒状の第２浄化部４０の一端に接続されている。第２浄化部４０の他端は、ケーシング５０に当接した状態にて固定され閉塞されると共に、第１室５０ａの内部に位置する部分には、第２浄化部４０の内部から排気が排出されるように、複数個の排出穴４０ａが周壁上に穿設されている。第２浄化部４０の内部にはディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）４１及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４２が上流側及び下流側にそれぞれ保持されている。

上記のような構成により、入口管５１に流入した排気は、実線の矢印によって示すように、コーン部５４を通過した後、ＤＯＣ４１による酸化及びＤＰＦ４２による濾過を経て排出穴４０ａから流出し、第１室５０ａの内部へと拡散する。そして、第１室５０ａの内部へと拡散した排気は、連通管２１の入口部２１ａの周壁に穿設された連通穴２１ｂを経て、連通管２１の内部へと流入する。即ち、第１実施例装置２０１においては、第１室５０ａは、後述する第２反転室２３が占める領域を除き、排気の流れを反転させつつ第２浄化部４０から連通管２１へと排気を導く第１反転室２２として機能している。連通管２１は、入口部２１ａ及び連通穴２１ｂを有する第１直管部２１ｃ、第１屈曲部２１ｄ、中間直管部２１ｅ、第２屈曲部２１ｆ、出口部２１ｇを有する第２直管部２１ｈの順に一体的に構成されている。

図１１の（ｂ）から明らかであるように、第１実施例装置２０１においては、略Ｕ字状の連通管２１が、入口部２１ａよりも出口部２１ｇの方が高くなるように傾斜した状態に配置されている。尚、第１実施例装置２０１においては上記のように別部材として形成された各部を連結することにより一本の連通管２１が構成されているが、例えば、一本のパイプを略Ｕ字状に屈曲させることにより連通管２１が形成されていてもよい。

連通管２１の入口部２１ａ側の端部は、ケーシング５０の壁の一部である取付壁部５５の内面に当接した状態にて固定され、閉塞されている。そして、取付壁部５５に挿通するように固定された噴射装置３０の先端が入口部２１ａの内部に同軸状に位置されている。これにより、噴射装置３０によって噴射（添加）された尿素水等の還元剤は、連通管２１の内部へと放出され、連通穴２１ｂから流入した排気と混ざり合って気化し拡散される。そして、気化した還元剤は連通管２１の内部を下流へと流れる過程において排気の熱を受け、熱分解反応によってアンモニア（ＮＨ_３）へと変換（転化）される。この際、略Ｕ字状の連通管２１の内部における長い流路により、上記熱分解のために十分に長い反応時間を確保することができる。このようにして生成されたＮＨ_３は、排気と共に出口部２１ｇから第２反転室２３の内部へと排出される。このような尿素からＮＨ_３への転化時における本発明の作用については、図１２に示す模式図を参照しながら後述する。

略三角断面を有する第２反転室２３は、薄い奥行（厚み）を有する容積体であって、第１室５０ａ内に配設されている。第２反転室２３の側面には、連通管２１の下流側の端部である出口部２１ｇ及び第１浄化部１０の上流側の端部が、それぞれ嵌装され固定されている。これにより、出口部２１ｇから吐出された排気が第２反転室２３の内部において反転及び拡散し、第１浄化部１０へと均等に流入する。このように第２反転室２３はチャンバとしても機能する。ここまでの排気の流れは、図１１において太い実線の矢印によって示されている。

以上の説明から明らかであるように、連通管２１、第１反転室２２及び第２反転室２３は、本発明装置が備える導入経路２０を構成している。また、噴射装置３０によって還元剤としての尿素水が噴射される連通管２１の入口部２１ａは本発明装置における第１部位Ｐ１に該当し、連通管２１の入口部２１ａよりも高い位置に配設されている出口部２１ｇは本発明装置における第２部位Ｐ２に該当する。

ＮＨ_３と共に第１浄化部１０へと流入した排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）は、選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）１１によって窒素（Ｎ_２）へと還元され、その後、余剰のＮＨ_３はアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）１２によってＮ_２及び水（Ｈ_２Ｏ）等へと酸化される。このようにして種々の浄化処理を経た排気は、第１浄化部１０から第２室５０ｂの内部へと吐出される。尚、第２仕切板５７には図示しない大きな貫通孔（大開口）が穿設されており、第２室５０ｂと第３室５０ｃとの間を排気が自由に行き来できるように構成されている。

第１浄化部１０から吐出された処理済みの排気の大部分は、第１浄化部１０の出口に対向する第２仕切板５７の大開口を通過して第３室５０ｃの内部へと流入して拡散する。これに伴い、連通管２１（具体的には、第１屈曲部２１ｄ、中間直管部２１ｅ及び第２屈曲部２１ｆ）並びにコーン部５４の外面が高温の排気によって加熱される。このような排気による加熱の効果についても、図１２に示す模式図を参照しながら後述する。尚、第１浄化部１０から吐出された排気の一部は、第２仕切板５７の大開口を通過せずに第２室５０ｂの内部へと拡散される。

そして、第３室５０ｃの内部を循環した排気は、第２仕切板５７の大開口を再び通過して第２室５０ｂへと戻る。そして、第２室５０ｂの内部を循環する排気は、やがて出口管５２を通過してケーシング５０の外部へと排出される。この際、第２室５０ｂの内部を循環する排気により、第１直管部２１ｃ、第２直管部２１ｈ及び第２浄化部４０についても、それぞれ外面から加熱される。

以上のような構成を有する第１実施例装置２０１における本発明の作用につき、図１２を用いて説明する。図１２は、第１実施例装置２０１の主要部である噴射装置３０、連通管２１及び選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）１１の３次元的なレイアウトを模式的に表す斜視図であり、紙面における上方が稼働状態における上方（天方向）となる。

上述したように、噴射装置３０から噴射（添加）された還元剤の噴霧３１は連通管２１の内部へと放出され、連通穴２１ｂから流入した排気と混ざり合って気化・拡散し、連通管２１の内部を下流へと流れる過程において、熱分解によりＮＨ_３へと転化される。しかしながら、例えば雰囲気温度、排気流量及び還元剤添加量等の諸条件によっては、気化・拡散されずに連通管２１の内壁に付着する還元剤（以降、「残留還元剤」と称呼される場合がある。）が僅かながら発生してしまう場合がある。第１実施例装置においては、第１屈曲部２１ｄ乃至第２屈曲部２１ｆの内壁面に残留還元剤が付着し易い。

しかしながら、第１実施例装置２０１においては、第１屈曲部２１ｄ側よりも第２屈曲部２１ｆ側が高くなるように第１屈曲部２１ｄ乃至第２屈曲部２１ｆが傾斜している。従って、第１屈曲部２１ｄ乃至第２屈曲部２１ｆの内壁面に付着した還元剤は重力の作用により下方（第１直管部２１ｃ側）に向かって移動する。即ち、残留還元剤は下流側から上流側へと逆流する。一方、図示しない内燃機関から排出される排気は常に上流側から下流側へと流れるので、上記のように逆流してきた残留還元剤は排気の圧力によって上方（第２直管部２１ｈ側）へと押し上げられる（押し戻される）。

上記のような残留還元剤の逆流と順流との繰り返しにより、結果として残留還元剤と排気との接触時間が増大するので、残留還元剤の気化及びＮＨ_３への転化が促進される。その結果、第１実施例装置２０１においては、連通管２１の内部における残留還元剤の析出が低減され、還元剤のＮＨ_３への転化が促進され、選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）１１におけるＮＯｘの還元処理が促進される。

更に、第１実施例装置２０１においては、上述したように第１浄化部１０から吐出された高温の排気が、ケーシング５０の第２室５０ｂ及び第３室５０ｃを流れた後に出口管５２から排出される。これに伴い、連通管２１（具体的には、第１直管部２１ｃ、第１屈曲部２１ｄ、中間直管部２１ｅ、第２屈曲部２１ｆ及び第２直管部２１ｈ）、第２浄化部４０並びにコーン部５４の外面が高温の排気によって加熱される。このような排気による加熱によっても、残留還元剤の気化、拡散又は熱分解が促進される。

図１３乃至図１９は本発明の第２実施例に係る排気浄化装置（以降、「第２実施例装置」と称呼される場合がある。）の構成の一例を示す模式図である。図１３は、ケーシング５０の入口５１側の外壁である第１端板５０ｐを取り外した第２実施例装置２０２を入口５１側から観察した場合における第２実施例装置２０２の模式的な正面図である。図１４は、第２実施例装置２０２をケーシング５０の入口５１側から観察した場合における第２実施例装置２０２の外観を示す模式的な斜視図である。図１５は、図１４に示した第２実施例装置２０２からケーシング５０の第１端板５０ｐのみが取り外された第２実施例装置２０２の模式的な斜視図である。但し、図１５においては、ケーシング５０の内部空間を区切る第１仕切板５６は省略され且つケーシング５０の内部に収容されている部分が破線によって表されている。図１６は、図１５に示した第２実施例装置２０２からケーシング５０の略角筒形の側壁５０ｒ及び入口５１とは反対側の外壁である第２端板５０ｑが更に取り外された第２実施例装置２０２の模式的な斜視図である。但し、図１６においては、ケーシング５０の内部空間を区切る第１仕切板５６は省略されず且つ第２仕切板５７の陰に隠れている部分が破線によって表されている。

図１７は、第２実施例装置２０２をケーシングの入口５１の反対側から観察した場合における第２実施例装置２０２の外観を示す模式的な斜視図である。図１８は、図１７に示した第２実施例装置２０２からケーシング５０の入口５１の反対側の外壁である第２端板５０ｑのみが取り外された第２実施例装置２０２の模式的な斜視図である。但し、図１８においては、ケーシング５０の内部空間を区切る第１仕切板５６及び第２仕切板５７は省略され且つケーシング５０の内部に収容されている部分が破線によって表されている。図１９は、図１８に示した第２実施例装置２０２からケーシング５０の略角筒形の側壁５０ｒ及び入口５１側の外壁である第１端板５０ｐが更に取り外された第２実施例装置２０２の模式的な斜視図である。但し、図１９においては、ケーシング５０の内部空間を区切る第１仕切板５６及び第２仕切板５７は省略されず且つ第１仕切板５６及び第２仕切板５７の陰に隠れている部分が破線によって表されている。

図１４及び図１７等に示すように、ケーシング５０は、第１端板５０ｐ及び第２端板５０ｑによって略角筒形の側壁５０ｒの両端の開口が閉塞されてなる構造を有する。第１端板５０ｐ及び第２端板５０ｑによって側壁５０ｒの両端の開口を閉塞・固定するための手法は、第２実施例装置２０２の使用環境及び使用条件（例えば、温度、圧力及び振動等）に耐え得る限り特に限定されない。このような手法の具体例としては、例えば溶接、カシメ、並びに図示しないボルト及びナット等による螺合等を挙げることができる。

尚、図１７及び図１８に示す第２実施例装置２０２のケーシング５０の側壁５０ｒに形成されている四角形の断面を有する孔は、例えば差圧センサ及び温度センサ等のセンサを取り付けるためのセンサ取付部５０ｓである。

第２実施例装置２０２もまた、上述した第１実施例装置２０１と同様に、上流側から順に、第２浄化部４０、導入経路２０、第１浄化部１０を備え、これらがケーシング５０の内部に支持・収容されている。また、ケーシング５０の内部空間は第１仕切板５６及び第２仕切板５７によって、ケーシング５０の入口５１側とは反対側の外壁である第２端板５０ｑから順に、第１室、第２室、第３室に区画されている。更に、第１浄化部１０から排出される排気は、第２仕切板５７に形成された大開口５７ａを介して互いに連通された第２室及び第３室を流れた後にケーシング５０の出口５２から外部へと排出される。加えて、第２実施例装置２０２においても、第１実施例装置２０１と同様に、略Ｕ字状の連通管が、入口部２１ａよりも出口部２１ｇの方が高くなるように傾斜した状態に配置されている。

但し、第２実施例装置２０２が備える連通管は、入口部２１ａの周壁に穿設された連通穴２１ｂを備えず、入口部２１ａを有する第１直管部２１ｃ、第１屈曲部２１ｄ、中間直管部２１ｅ、第２屈曲部２１ｆ、出口部２１ｇを有する第２直管部２１ｈの順に一体的に構成されている。また、第１実施例装置２０１においては、上述したように、第２反転室２３が占める領域を除く第１室５０ａが、排気の流れを反転させつつ第２浄化部４０から連通管へと排気を導く第１反転室２２として機能していた。しかしながら、第２実施例装置２０２においては、第２浄化部４０から連通管の入口部２１ａへと排気を導く第１反転室２２が第１室の内部に別途形成されている。更に、第１実施例装置２０１においては、図１１に示したように、連通管の出口部２１ｇから第１浄化部１０へと排気を導く第２反転室２３が第１室５０ａの内部に形成されていた。しかしながら、第２実施例装置２０２においては、ケーシング５０の入口５１とは反対側の外壁である第２端板５０ｑの外側に膨出するように第２反転室２３が形成されている。

これらの点を除き、基本的には、第２実施例装置２０２もまた、第１実施例装置２０１と同様の構成を有する。従って、第２実施例装置２０２もまた、第１実施例装置２０１と同様の効果を達成することができる。具体的には、第１実施例装置２０１について述べたような残留還元剤の逆流と順流との繰り返しにより残留還元剤と排気との接触時間が増大するので、残留還元剤の気化及びＮＨ_３への転化が促進される。その結果、連通管の内部における残留還元剤の析出が低減され、還元剤のＮＨ_３への転化が促進され、ＳＣＲ１１におけるＮＯｘの還元処理が促進される。

更に、第２実施例装置２０２においてもまた、第１浄化部１０から吐出された高温の排気が、ケーシング５０の第２室及び第３室を流れた後に出口管５２から排出されるので、連通管の第２室及び第３室を通る部分、第２浄化部４０及びコーン部５４の外面が高温の排気によって加熱される。このような排気による加熱によっても、残留還元剤の気化、拡散又は熱分解が促進される。

〈変形例〉
ところで、前述したように、ＤＰＦのタイプによっては、排気浄化装置からＤＰＦを取り外して内部に溜まった煤を取り除く必要がある場合がある。従って、このようなタイプのＤＰＦを第２実施例装置が備える場合は、第２実施例装置が適用される内燃機関が搭載される装置又は設備に第２実施例装置が稼働可能に組み込まれている状態のままでＤＰＦを脱着することが可能であることが望ましい。

図２０は、このような変形例に係る第２実施例装置２０２ａの構成の一例を示す模式図である。（ａ）は第２実施例装置２０２ａを入口５１の反対側から観察した場合における外観を示す模式的な斜視図である。（ａ）に示すように、ケーシング５０の入口５１とは反対側の外壁である第２端板５０ｑの図示しない第２浄化部に対向する領域にカバー５０ｇが設けられている。

第２実施例装置２０２ａにおいては、（ｂ）の断面図に示すように、（ＤＰＦケースとしての）第２浄化部４０の全体が脱着可能に構成されている。具体的には、ケーシング５０は第２浄化部４０を保持するための保持ケース５０ｈを備えており、保持ケース５０ｈの入口５１の反対側の端部は第２端板５０ｑから外部へ突出しており、その周縁部にはフランジ５０ｆが形成されている。また、（ＤＰＦケースとしての）第２浄化部４０の入口５１の反対側の端部にもフランジが形成されている。第２浄化部４０を保持ケース５０ｈに挿入し、カバー５０ｇと第２浄化部４０のフランジと保持ケース５０ｈのフランジとをボルトとナットとを螺合させて共締めとすることにより、ＤＰＦを含む第２浄化部４０を第２実施例装置２０２ａに強固且つ気密に組み込むことができる。一方、第２実施例装置２０２ａからＤＰＦを取り外して清掃する場合には、上記と逆の手順にて、第２実施例装置２０２ａから第２浄化部４０を取り出すことができる。

ところで、前述したように、本発明装置が適用される内燃機関が搭載される装置若しくは設備（例えば、車両等）の構成及び／又は本発明装置の構成等によっては、当該装置若しくは設備及び／又は本発明装置を構成する他の部材と導入経路との干渉を避けること等を目的として、導入経路を屈曲させてもよい。本発明の第３実施例に係る排気浄化装置（以降、「第３実施例装置」と称呼される場合がある。）は、このような理由により、上述した第２実施例装置よりも屈曲部を多く含む導入経路を備える排気浄化装置である。

図２１乃至図２７は第３実施例装置の構成の一例を示す模式図である。図２１は、ケーシング５０の入口５１側の外壁である第１端板５０ｐを取り外した第３実施例装置２０３を入口５１側から観察した場合における第３実施例装置２０３の模式的な正面図である。図２２は、第３実施例装置２０３をケーシング５０の入口５１側から観察した場合における第３実施例装置２０３の外観を示す模式的な斜視図である。図２３は、図２２に示した第３実施例装置２０３からケーシング５０の第１端板５０ｐのみが取り外された第３実施例装置２０３の模式的な斜視図である。但し、図２３においては、ケーシング５０の内部空間を区切る第１仕切板５６は省略され且つケーシング５０の内部に収容されている部分が破線によって表されている。図２４は、図２３に示した第３実施例装置２０３からケーシング５０の略角筒形の側壁５０ｒ及び入口５１とは反対側の外壁である第２端板５０ｑが更に取り外された第３実施例装置２０３の模式的な斜視図である。但し、図２４においては、ケーシング５０の内部空間を区切る第１仕切板５６は省略されず且つ第２仕切板５７の陰に隠れている部分が破線によって表されている。

図２５は、第３実施例装置２０３をケーシングの入口５１の反対側から観察した場合における第３実施例装置２０３の外観を示す模式的な斜視図である。図２６は、図２５に示した第３実施例装置２０３からケーシング５０の入口５１の反対側の外壁である第２端板５０ｑのみが取り外された第３実施例装置２０３の模式的な斜視図である。但し、図２６においては、ケーシング５０の内部空間を区切る第１仕切板５６及び第２仕切板５７は省略され且つケーシング５０の内部に収容されている部分が破線によって表されている。図２７は、図２６に示した第３実施例装置２０３からケーシング５０の略角筒形の側壁５０ｒ及び入口５１側の外壁である第１端板５０ｐが更に取り外された第３実施例装置２０３の模式的な斜視図である。但し、図２７においては、ケーシング５０の内部空間を区切る第１仕切板５６及び第２仕切板５７は省略されず且つ第１仕切板５６及び第２仕切板５７の陰に隠れている部分が破線によって表されている。

図２１乃至図２７に示すように、第３実施例装置２０３は、上述した第２実施例装置２０２と基本的には同様の構成を有する。但し、第３実施例装置２０３は、連通管を構成する各部のうち、第１屈曲部２１ｄと中間直管部２１ｅとの間に更なる屈曲部である第３屈曲部２１ｋが介在する点において第２実施例装置２０２と異なる。第２実施例装置２０２においては、図１３に示したように、連通管の第１直管部２１ｃから第２直管部２１ｈへと向かう上りの傾斜部は直線状である。しかしながら、第３実施例装置２０３においては、図２１に示すように、第３屈曲部２１ｋにより、連通管の第１直管部２１ｃから第２直管部２１ｈへと向かう上りの傾斜部は下に凸の曲線状となっている。

上記により、例えば、第３実施例装置２０３が適用される内燃機関が搭載される車両の構成及び／又は第３実施例装置２０３の構成等により、当該車両及び／又は第３実施例装置２０３を構成する他の部材と導入経路との干渉を回避することが可能である。

尚、第３実施例装置２０３においては、第３屈曲部２１ｋの介在により、導入経路２０における噴射装置３０によって還元剤が噴射される部位（第１部位Ｐ１）と第１部位Ｐ１よりも下流側の第１部位よりも高い部位（第２部位Ｐ２）との間に第１部位Ｐ１よりも低い部位（Ｐｂ）が形成されている。このような構成においては、前述したように、対象となる物質の還元に使用されずに残った還元剤が当該部位Ｐｂに滞留しがちである。また、排気流路の下流側に進むほど排気の温度は低下するので、部位Ｐｂの位置が排気流路の下流側になるほど上述したような還元剤の滞留に起因する問題が発生する可能性が高まる。

しかしながら、第３実施例装置２０３においては、図２１及び図２４に示すように、第１部位Ｐ１よりも低い部位Ｐｂが第１部位Ｐ１の近傍に形成されている。その結果、部位Ｐｂに滞留した尿素と接触する排気の温度をより高めることができ、結果として尿素の熱分解によるＮＨ_３の生成が促進される。

ところで、上述した実施例１乃至実施例３に係る排気浄化装置は何れもケーシングを備え且つケーシングの内部空間に排気を流すことにより導入経路及び第１浄化部を加熱するように構成されている。例えば商用車等の大型車両においては、スペース面に比較的余裕があるので、このようにケーシングを備える排気浄化装置の搭載も比較的容易である。しかしながら、例えば自家用車等の小型車両においては、スペース面に比較的余裕が無いため、上記のようにケーシングを備える排気浄化装置の搭載は比較的困難である。

そこで、本発明装置を内燃機関の近傍に配設することにより内燃機関からの輻射熱等を利用すれば、上述した実施例１乃至実施例３に係る排気浄化装置のようにケーシングを備え且つケーシングの内部空間に排気を流すこと無く、導入経路及び第１浄化部を加熱することができる。

図２８は、本発明の第４実施例に係る排気浄化装置（第４実施例装置）の構成の一例を示す模式図である。第４実施例装置２０４は、第１浄化部１０、導入経路２０、還元剤添加部（噴射装置）３０及び第２浄化部４０を備え、ケーシングは備えない本発明装置である。従って、上述した第１実施例装置乃至第３実施例装置のようにケーシングの内部空間に排気を流すことにより導入経路及び第１浄化部を加熱することはできない。

しかしながら、図２８に示すように、第４実施例装置２０４は、内燃機関９０の近傍（具体的には、車両の進行方向に向かって右側面）に配設されるので、内燃機関からの排熱により、第４実施例装置２０４全体を高温に維持することができる。尚、図２８の右上に示す白抜きの矢印は、内燃機関９０が搭載される車両（図示せず）の進行方向を表している。

内燃機関９０の各気筒から排出される排気は、エキゾーストマニホールド９１によって集合され、過給器９２（例えば、ターボチャージャー及びスーパーチャージャー等）に送られる。過給器９２から排出された排気は上流側排気管９３を介して第４実施例装置２０４の第２浄化部４０へと導入され、第２浄化部４０に含まれるＤＯＣ及びＤＰＦによって対象となる物質が除去される。

第２浄化部４０から排出された排気は、クランク状の導入経路２０を介して第１浄化部１０へと送られる。導入経路２０は入口よりも出口の方が高くなるように配設されており、導入経路２０の入口付近に配設された還元剤添加部（噴射装置）３０により尿素水が導入経路２０の内部に噴射される。尿素水に含まれる尿素は、導入経路２０の内部に流れる排気及び内燃機関からの受熱により熱分解されてＮＨ_３に転化され、第１浄化部１０に含まれるＳＣＲにおけるＮＯｘの還元反応に利用される。このようにして対象となる物質が浄化された排気は、下流側排気管９４を介して外部へと排出される。尚、典型的には、第１浄化部１０は、ＳＣＲの下流側にＡＳＣを含む。

上記のように、第４実施例装置２０４においても、還元触媒を含む第１浄化部へと排気を導く導入経路における低い位置（第１部位Ｐ１）において還元剤が排気に添加され、その後、排気は第１部位Ｐ１より高いも高い位置（第２部位Ｐ２）へと流れる。従って、上記のように熱分解されずに残った還元剤（残留還元剤）が生じても、前述したように、重力の作用及び排気の圧力による残留還元剤の逆流と順流とが繰り返されて、還元剤の熱分解が促進される。その結果、残留還元剤に起因する前述したような問題（排気流路の断面積の減少及び還元触媒の損傷等）を低減することができる。

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及びそれらの変形例並びに実施例及びそれらの変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及びそれらの変形例並びに実施例及びそれらの変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。

例えば、本発明装置は複数の第１浄化部を備えることができる。本発明装置が第２浄化部を備える場合は、本発明装置は複数の第２浄化部を備えることができる。また、これらの複数の浄化部を平行ではなく相対角度を付けて配置してもよい。更に、第１浄化部及び第２浄化部に含まれる触媒及び／又はフィルター等の排気浄化ユニットの種類及び／又は数もまた任意である。加えて、導入経路の構成についても第１部位と第２部位との位置関係を満たす限り特に限定されず、例えば入口及び出口の向き及び形状等は本発明装置の構成等に応じて適宜設計され得る。

１０…第１浄化部、１１…還元触媒（ＳＣＲ）、１２…排気浄化ユニット（ＡＳＣ）、２０…導入経路、２１…連通管、２１ａ…入口部、２１ｂ…連通穴、２１ｃ…第１直管部、２１ｄ…第１屈曲部、２１ｅ…中間直管部、２１ｆ…第２屈曲部、２１ｇ…出口部、２１ｈ…第２直管部、３０…還元剤添加部（噴射装置）、３１…還元剤の噴霧、４０…第２浄化部、４１…排気浄化ユニット（ＤＯＣ）、４２…排気浄化ユニット（ＤＰＦ）、５０…ケーシング、５０ａ…第１室、５０ｂ…第２室、５０ｃ…第３室、５０ｆ…フランジ、５０ｇ…カバー、５０ｈ…保持ケース、５０ｐ…第１端板、５０ｑ…第２端板、５０ｒ…側壁、５０ｓ…センサ取付部、５１…入口（入口管）、５２…出口（出口管）、５３…断熱材、５４…コーン部、５５…取付壁部、５６…第１仕切板、５７…第２仕切板、５７ａ…大開口、６０…燃焼器、６１…燃焼室、６２…燃焼ガス供給部、６３…放熱部材、６４…貫通孔、７０…ミキシング部材、７１…プレート、７２…フィン、７３…貫通孔、９０…内燃機関、９１…エキゾーストマニホールド、９２…過給器、９３…上流側排気管、９４…下流側排気管、１０１，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０５，１０６，１０７，１０８，２０１，２０２，２０２ａ，２０３，２０４…排気浄化装置。

Claims (1)

1. 内燃機関から排出される排気に含まれる特定の物質である第１物質を還元剤によって還元することにより前記排気を浄化する還元触媒を含む第１浄化部と、
   前記排気が流れる経路である排気流路における前記第１浄化部の上流側に隣接して配設され前記第１浄化部へと前記排気を導くように構成された導入経路と、
   前記導入経路の内部に前記還元剤を添加するように構成された還元剤添加部と、
   を備える排気浄化装置であって、
   前記還元剤は常温において固体又は液体である物質を含み、
   稼働状態において前記導入経路の内部に前記還元剤が添加される部位である第１部位よりも下流側に形成された前記第１部位よりも高い部位である第２部位を経由して前記第１浄化部へと前記排気を導くように前記導入経路が構成されており、
   管状の部材である連通管によって前記導入経路の前記第１部位から前記第２部位までの区間の少なくとも一部が構成されており、
   前記連通管は前記稼働状態において前記第１部位側から前記第２部位側へ進むに従って高くなるように傾斜した状態に配置された部分である傾斜部を備え、
   少なくとも前記導入経路及び前記第１浄化部を内部に支持・収容すると共に前記排気の入口及び出口を有するケーシングを更に備え、
   前記内燃機関から排出される前記排気が前記入口を介して前記導入経路へと導かれ、前記第１浄化部から排出される前記排気が前記導入経路及び前記第１浄化部と前記ケーシングとの間の空間の少なくとも一部に流れた後に前記出口を介して前記ケーシングから排出されるように構成された、
   排気浄化装置。

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