[发明专利]还原剂水溶液混合装置及废气后处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种还原剂水溶液混合装置，特别涉及一种在捕集废气中的粒子状物质的过滤器与还原净化废气中的氮氧化物的还原催化剂之间与过滤器并列配置的、用于向废气中添加还原剂水溶液的还原剂水溶液混合装置。另外，本发明还涉及一种包括上述还原剂水溶液混合装置的废气后处理装置。

背景技术

发动机的废气中含有氮氧化物（NOx）。为了抑制该氮氧化物向大气中排放，在排气路径的中途设置废气后处理装置。该废气后处理装置包括：过滤器，其捕集废气中的粒子状物质；尿素水溶液混合装置，其配置在过滤器的排气下游侧，向废气中添加尿素水溶液；还原催化剂，其配置在该混合装置的更下游侧，还原净化废气中的氮氧化物。

上述废气后处理装置中的尿素水溶液混合装置具有向排气管内喷射作为还原剂的尿素水溶液的喷射器。自喷射器喷射到排气管内的尿素水溶液与废气混合，并被供给到排气下游侧的还原催化剂。在此，首先利用废气使尿素水溶液热解而得到氨。然后，在还原催化剂中将该氨用作还原剂使废气中的氮氧化物还原净化。

在这种装置中，为了热解尿素水溶液得到氨而需要足够的反应时间，因而需要在喷射器与还原催化剂之间确保长的距离。在该距离短的情况下，喷射到排气管内的尿素水溶液不与废气充分混合，其一部分附着于被外界气体冷却的排气管的内壁，变为液滴。这种附着于排气管内壁的尿素水溶液难以分解。因此，供给到还原催化剂的氨有可能不足。另外，在排气管的内壁上变为液滴的尿素水溶液有时会晶化而沉积于内壁。

于是，如专利文献1及2所示，提供了如下装置，该装置在喷射器的排气下游侧向排气管的内部设置内管而构成双层管结构，并向内管的内部喷射尿素水溶液。在此，由于废气在内管的外周部流动，因此，能够利用该废气加热内管，以抑制尿素水溶液在内管的内壁上附着成液滴

另外，在专利文献3及4中，示出了一种即使在喷射器到还原催化剂的距离短的情况下也能够充分分解尿素水溶液的装置。在上述文献所示的装置中，在喷射器的下游侧设有混合管，并从喷射器向混合管的内部喷射尿素水溶液。另外，在混合管的外周面形成有多个开口。在此，使废气通过混合管的开口流入到混合管的内部，由此在混合管内部发生乱流。利用该废气的乱流促进尿素水溶液分散，使尿素水溶液分解成氨的效率提高。

现有技术文献

专利文献1：（日本）特表2008-509328号公报

专利文献2：WO2006/025110A1

专利文献3：US2010/0263359A1

专利文献4：（日本）特开2008-208726号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1及2所示的装置中，自喷射器喷射的尿素水溶液没有被充分地分散，会在粒径大的状态下碰撞到内管。因此，为了使附着到内管的液滴蒸发而需要很多热量，有时单靠在内管的内周部通过的废气无法确保足够的热量。因而，在上述装置中，需要将加热器等作为其他热源设置。

另外，专利文献3及4所示的装置具有如下结构：使自上游侧流过来的全部废气通过混合管的多个开口流入到混合管内部，之后向下游侧流动。在这种结构中，废气通过混合管时的流路阻力增大，发动机的背压升高。因此，会导致燃料消耗率上升。

本发明的技术问题在于，在将尿素水溶液等还原剂水溶液与废气混合的装置中，抑制添加到废气中的尿素水溶液等还原剂水溶液附着于排气管的内壁，并减小排气管内的流路阻力。

解决技术问题的技术方案

第一发明的还原剂水溶液混合装置是一种配置在捕集废气中的粒子状物质的过滤器与还原净化废气中的氮氧化物的还原催化剂之间的、用于向废气中添加还原剂水溶液的装置，包括排气管、喷射器、混合管、内管和流通部。排气管包括具有弯曲部的弯头部和设于弯头部的排气下游侧的直线部。喷射器设于弯头部的弯曲部外侧，朝直线部将还原剂水溶液喷射到弯头部内部。混合管配在弯头部内部配置为包覆自喷射器喷射的还原剂水溶液的周围，并且排气下游侧的出口部与排气管的内壁之间具有间隔，并在外周面具有多个开口。内管与直线部的内壁之间隔开间隔配置，能够使废气在内部及外周部流通。流通部形成在混合管的出口部与排气管的内壁之间，将混合管的外周部的废气导入到内管。