还原剂水溶液混合装置及具备它的废气后处理装置制造方法
还原剂水溶液混合装置及具备它的废气后处理装置制造方法
【专利摘要】混合装置（3）具备：弯头管（31），安装在过滤器装置（2）的出口管（23）上，改变从过滤器装置（2）流动而来的废气的流动方向；直管（32），与弯头管（31）的下游侧连接，沿与过滤器装置（2）的出口管（23）的轴线（CL2）交叉的方向延伸；喷射器（5），安装在弯头管（31）上，将还原剂水溶液朝直管（32）喷射到弯头管（31）内部；混合管（34），在弯头管（31）内被配置为覆盖在从喷射器（5）喷射的还原水溶液的周围，在周壁上具有多个开口；在混合管（34）的与弯头管（31）进行固定的固定部分，在使从弯头管（31）的入口部（31B）进入的废气朝喷嘴（51）侧流入的位置设有缺口（34B,34C,34D）。
【专利说明】还原剂水溶液混合装置及具备它的废气后处理装置
【技术领域】
[0001] 本发明与还原剂水溶液混合装置及具备它的废气后处理装置相关，涉及一种在向 选择性还原催化剂供给尿素水溶液等还原剂水溶液来净化废气时使用的还原剂水溶液混 合装置及具备它的废气后处理装置。
【背景技术】
[0002] 目前，已知有利用选择性还原催化剂（Selective Catalytic Reduction,以下记作 "SCR"）净化发动机废气中所含有的氮氧化物（NOx)的废气后处理装置。对这样的SCR，供 给自喷射器喷射的尿素水溶液。喷射器安装于在SCR的上游侧设置的混合装置。从喷射 器向在混合装置内流动的废气中喷射尿素水溶液，使该尿素水溶液与废气在混合装置内混 合。其结果是，尿素水溶液利用废气的热量而被热解，得到氨。该氨在SCR中作为还原剂使 用。
[0003] 在这种废气后处理装置中，若喷射的尿素水溶液与废气混合不充分，则有可能使 尿素水溶液的一部分附着在外侧被外部气体冷却的混合装置的内壁上，导致SCR中的氨不 足。另外，在混合装置的内壁上变为液滴的尿素水溶液还往往晶化并沉积在内壁上，阻碍废 气的流动。为了解决这样的问题，往往采用具有外管及内管的双重管结构的混合装置。混 合装置的内管通过内外周两面与废气接触而被加热，因此通过向该内管的内部喷射尿素水 溶液，附着在内壁上的尿素水溶液也将热解，能够抑制其附着为液滴而晶化或沉积。
[0004] 另外，在专利文献1、2中，为了使尿素水溶液被充分地热解，提出了一种在混合装 置内，在喷射器的下游侧设置混合管的结构。在混合管的外周面上设有多个开口。使废气 通过这些开口流入到混合管的内部，从而在混合管内产生紊流、旋流。通过自喷射器向这样 流动的废气中喷射尿素水溶液，使尿素水溶液微细化而促进与废气的混合，提高尿素水溶 液分解成氨的效率。
[0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :美国专利申请公开第2010/0263359号说明书
[0008] 专利文献2 :(日本）特开2008 - 208726号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的技术问题
[0010] 然而，在混合装置内露出的喷射器喷嘴位于设在混合装置内的凹状的凹槽内，喷 嘴前端周围被凹槽的壁面所包围。若设置这样的凹槽，则喷射的尿素水溶液的一部分将打 着旋返回到具有负压倾向的凹槽部侧而滞留。若滞留的尿素水溶液晶化而沉积，则将产生 尿素水溶液自喷嘴的喷射受阻的问题。
[0011] 本发明的目的在于，提供一种能够抑制尿素水溶液在喷射器的喷嘴周围滞留的还 原剂水溶液混合装置及具备它的废气后处理装置。
[0012] 用于解决技术问题的技术方案
[0013] 第一发明的还原剂水溶液混合装置的特征在于，被配置在捕集废气中的粒状物质 的过滤器装置与配置于所述过滤器装置下游侧的选择性还原催化剂装置之间，并向废气中 添加还原剂水溶液，具备：弯头管，其安装在所述过滤器装置的出口管上，改变从所述过滤 器装置流动而来的废气的流动方向；直管，其与所述弯头管的下游侧连接，沿与所述过滤器 装置的出口管的轴线交叉的方向延伸；喷射器，其安装在所述弯头管上，将还原剂水溶液朝 所述直管喷射到所述弯头管内部；混合管，其在所述弯头管内被配置为覆盖在从所述喷射 器喷射的还原水溶液的周围，在周壁上具有多个开口；在所述混合管的与所述弯头管安装 的安装部分，在使从所述弯头管的入口部进入的废气朝所述喷射器的喷嘴侧流入的位置设 有缺口。
[0014] 第二发明的还原剂水溶液混合装置的特征在于，所述多个开口设于所述混合管的 所述直管侧。
[0015] 第三发明的还原剂水溶液混合装置的特征在于，在从所述直管的轴线侧朝所述弯 头管的入口部观察所述混合管时，在所述混合管的周向的规定宽度，省去设置所述缺口。
[0016] 第四发明的还原剂水溶液混合装置的特征在于，在从所述弯头管的入口部观察所 述混合管时，从所述喷射器喷射的还原剂水溶液的喷射区域落入所述混合管的省去所述缺 口的区域内。
[0017] 第五发明的废气后处理装置的特征在于，具备：过滤器装置，其捕集废气中的粒子 状物质；所述第一发明至第四发明中任一发明所述的还原剂水溶液混合装置，其在所述过 滤器装置的下游侧与该过滤器装置并列配置；选择性还原催化剂装置，其配置在所述还原 剂水溶液混合装置的下游侧，还原净化废气中的氮氧化物。
[0018] 根据第一发明及第五发明，在混合管的与弯头管安装的安装部分设置缺口，使从 该缺口流入混合管内的废气流向喷射器的喷嘴，因此，即使在喷嘴被凹槽围住的情况下，喷 嘴的周围也能够被废气良好地加热。因此，能够使形成涡流而返回到喷嘴侧的还原剂水溶 液切实地热解，能够抑制还原剂水溶液在喷嘴周围滞留。
[0019] 根据第二发明，通过在混合管的靠近直管侧的区域设置多个开口，能够使废气向 喷射到混合管内的还原剂水溶液充分扩散的位置流入，能够有效地使还原剂水溶液与废气 混合。
[0020] 根据第三发明，在混合管中的从弯头管的入口部所能看到的位置处的规定宽度， 省去了缺口。即，在该区域内不设置开口，而利用周壁形成那样的区域。因此，从入口部进 入的废气不会强势地流入混合管内而原样地流向喷嘴侧。因此，不用担心从喷嘴喷射的还 原剂水溶液被那样的废气吹走，能够使还原剂水溶液向适当的方向喷射。
[0021] 根据第四发明，利用不存在缺口的周壁部分切实地覆盖还原剂水溶液的喷射区 域，因此，能够使刚喷射后的还原剂水溶液更难以被废气吹走，能够使还原剂水溶液的喷射 方向更加稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是表示本发明第一实施方式的废气后处理装置的俯视图。
[0023] 图2是表示废气后处理装置的混合装置的剖面图。
[0024] 图3是表示混合装置的主要部分的剖面图。
[0025] 图4是设在混合装置内的混合管的剖面图，是图3的IV-IV线剖面图。
[0026] 图5A是混合管的剖面图，是图3的V-V线剖面图。
[0027] 图5B是混合管的剖面图，是图5A的剖面部分从其他方向的剖面图。
[0028] 图6是表示本发明第二实施方式的混合装置的主要部分的剖面图。
[0029] 图7是设在第二实施方式的混合装置内的混合管的剖面图，是图6的VII-VII线 剖面图。
【具体实施方式】
[0030] [第一实施方式]
[0031] 以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的第一实施方式。
[0032] 在图1中表示了本实施方式的废气后处理装置1的俯视图。在以下的说明中，"上 游"是指废气的流动方向的上游侧，"下游"是指废气的流动方向中的下游。
[0033] 在图1中，废气后处理装置1从废气的流动方向上的上游侧起依次具备柴油微粒 过滤器（Diesel particulate filter,以下记作"DPF"）装置2、混合装置3和选择性还原催 化剂（Selective Catalytic Reduction,以下记作"SCR"）装置4。这些装置2?4设在供 来自未图示的柴油发动机的废气流通的排气管途中。另外，在液压挖掘机、轮式装载机、推 土机这些建筑机械的情况下，废气后处理装置1与发动机一同收纳在发动机室内。
[0034] DPF装置2是在圆筒状壳体21的内部收纳圆柱状DPF22的结构。DPF22捕集所通 过的废气中的粒子状物质。在壳体21内，也可以在DPF22的上游侧设置氧化催化剂。氧化 催化剂将在其上游侧供给的后喷射燃料和计量燃料(均与柴油发动机的燃料相同）氧化激 活，使向DPF22流入的废气的温度上升到DPF22的可再生温度。利用该高温废气，由DPF22 捕集到的粒子状物质自燃而烧尽，DPF22再生。
[0035] 混合装置3向废气中添加作为还原剂水溶液的尿素水溶液。这种混合装置3具备 作为弯头管的上游侧弯头管31、直管32、下游侧弯头管33和喷射器5,上游侧弯头管31与 DPF装置2的出口管23连接，将从DPF装置2流出的废气的流动方向改变约90°，直管32 与上游侧弯头管31的下游端连接，沿与DPF装置2的出口管23的轴线CL2 (图2)交叉的 方向延伸，下游侧弯头管33与直管32的下游端连接，将来自直管32的废气的流动方向进 一步改变约90°，喷射器5安装于上游侧弯头管31，将尿素水溶液朝直管32喷射到上游侧 弯头管31内部。SCR装置4连接在下游侧弯头管33的更下游端。
[0036] SCR装置4是在圆筒状壳体41的内部收纳圆柱状SCR42的结构。SCR42将由混 合配管3生成的氨作为还原剂，从而还原净化废气中的氮氧化物。在壳体41内，也可以在 SCR42的下游侧设置除氨催化剂。除氨催化剂对在SCR42中未使用的氨进行氧化处理而使 其无害化，进一步降低废气的排放。
[0037] 从喷射器5喷射到废气中的尿素水溶液利用废气的热量而被热解，成为氨。氨作 为还原剂与废气一起被向SCR装置4供给。
[0038] 以上说明的DPF装置2、混合装置3及SCR装置4并列配置，以使在各自内部流动 的废气的流动方向大致平行。此时，在DPF装置2及SCR装置4的内部流动的废气的流向 与在混合装置3的内部流动的废气的流向相反。因此，这些装置2?4在俯视下配置成近 似S形状，构成了整体紧凑的废气后处理装置1，从而即使是在发动机室那样的有限的配置 空间内，也能够通过安装等切实地配置在发动机上。
[0039] 在图2中表示了混合装置3的剖面图。基于图2具体地说明混合装置3。
[0040] 在图2所示的混合装置3中，在上游侧弯头管31中改变废气的流动方向的部分设 为方向变换部31A。上游侧弯头管31具备圆形入口部31B和圆形出口部31C，并在它们之 间具有方向变换部31A，入口部31B在DPF装置2的出口管23侧开口而被接合，出口部31C 在直管32侧开口而被连接。在方向变换部31A的外侧设有安装部6。在该安装部6的外侧 安装有喷射器5,在安装部6的内侧(方向变换部31A的内部侧)安装有混合管34,该混合管 34覆盖在从喷射器5喷射的尿素水溶液的周围。关于安装部6及混合管34,将于后文中详 细说明。
[0041] 直管32是具有外管35及在其内部配置的内管36的双重管结构。内管36通过焊 接等连接于设在外管35上的多个支承用凹部35A，在下游侧的端部处经由环状的支承部件 35B而通过焊接等连接于外管35的内壁。另外，内管36的上游端进入到上游侧弯头管31 内。内管36的上游端位置被设定为，使从喷射器5以大约25°的喷射角度θ 1 (参照图2 的单点划线）喷射的尿素水溶液能切实地进入到内管36内侧。在内管36的下游端侧设有 多个开口 36A…。
[0042] 在此，废气流入外管35与内管36之间的空隙部分。由于支承用凹部35A沿周向 不连续地设置，因此，流入的废气在支承用凹部35A之间通过而流动至支承部件35B。由于 支承部件35B为环状，因此，废气停止流动，从此处通过开口 36A进入到内管36内，与在内 部流动的废气合流而流向下游侧。也就是说，内管36利用在其内部流动的废气和在外周侧 流动的废气而被良好地加热。因此，喷射到内管36内部的尿素水溶液即使附着在内壁上也 将切实地热解，而不会成为液滴。
[0043] 在图3中，放大表示了混合装置3的上游侧弯头管31的一部分。在图4、图5A中， 分别表示了图3中的IV-IV线剖面、V-V线剖面。另外，在图5B中，表示了从图中的上方观 察上述剖面部分的图。
[0044] 在图3中，喷射器5与混合管34的安装部6构成为具备第一板61和第二板62， 第一板61堵塞设在方向变换部31A上的喷射器安装开口 31D，第二板62安装在第一板61 上。
[0045] 在第一板61的中央，设有朝方向变换部31A的内部扩开的凹状的凹槽63。凹槽63 的凹陷的里侧部分设为喷射开口 64,在该喷射开口 64部分，露出了构成喷射器5的喷嘴51 的前端。形成凹槽63的漏斗状的倾斜壁65的敞开角度Θ 2 (图2)不作特别限定，但90° 以上，优选120?140°左右这么大，能够使废气容易流入到凹槽63的里侧，也就是喷嘴51 的周围。
[0046] 在凹槽63的外周侧，设有与直管32的轴线CL1正交的平坦的环状固定部66。在 本实施方式中，在固定部66上焊接有混合管34的端部。混合管34包围喷嘴51的下游侧， 这些喷嘴51、混合管34及前述的直管32从上游侧开始分别依次配置在同一轴线CL上。废 气从接近上游侧弯头管31入口部31B的图中下方吹到收纳在方向变换部31A内的混合管 34。另外，来自下方的废气在方向变换部31A中使其流动方向变换成沿着轴线CL1的流动。
[0047] 另一方面，第一板61与第二板62之间的空隙作为绝热空间起作用。通过设置绝 热空间，抑制了暴露于废气的第一板61向第二板62的热传递，减轻了对安装于第二板62 的喷射器5的热影响。
[0048] 如图3、图4及图5A所示，作为特征性结构，混合管34具有设在直管32侧的周壁上 的作为开口的多个圆孔34A…和设在喷射器5侧的周壁上的三个方形的缺口 34B，34C，34D， 外部气体通过这些圆孔和缺口流入到内部。圆孔34A位于从混合管34的中间开始的直管 32侦彳，在混合管34的长度方向上以几乎布满的方式设置。
[0049] 缺口 34B，34C，34D沿混合管34的周向设置，在长度方向上设在固定部66侧的端 部。通过将缺口 34B，34C，34D设在端部，使通过这些缺口流入到混合管34内的废气流向喷 嘴51。缺口 34B，34C，34D的长度L2约为混合管34整体长度L1的34% (L2/L1 ~ 0. 34)左 右。
[0050] 因此，通过缺口 34B，34C，34D的废气紧贴着固定部66的表面而顺畅地流入凹槽63 侦牝流向喷嘴51。其结果是，凹槽63部分被废气加热而温度上升，因此，即使在从喷射器5 喷射的尿素水溶液返回到凹槽63侧的情况下，尿素水溶液也易于加热分解，能抑制在凹槽 63内滞留而发生晶化或沉积。
[0051] 这种混合管34是通过如下方法制成的：对平板状的金属板实施冲压加工等而设 置圆孔34A及方形的缺口 34B，34C，34D，并且，使冲压成规定展开形状的金属板弯曲成筒状 并对其对接部分进行焊接。混合管34的径向尺寸及长度尺寸设定为从喷射器5喷射的尿 素水溶液接触不到的大小(参照在图2中用单点划线表示的Θ 1)。
[0052] 在图4中，在将混合管34沿周向以90°间隔四等分时，S卩，在以来自DPF装置2的 废气所吹到的最下部分为起点，沿逆时针方向设为第一区域A1、第二区域A2、第三区域A3 及第四区域A4时，圆孔34A仅设在第一区域A1及处于与第一区域A1点对称的位置的第三 区域A3。圆孔34A遍及整个第一区域A1及整个第三区域A3而设置。
[0053] 通过将圆孔34A集中地设置在第一区域A1及第三区域A3这样的规定区域中，使 通过圆孔34A流入混合管34内的废气产生旋流，能够有效地与所喷射的尿素水溶液进行混 合。圆孔34A的大小和数量要考虑混合管34的径向尺寸和长度尺寸、废气与尿素水溶液的 混合状况等，在其实施时适当决定。
[0054] 在图5A中，混合管34的缺口 34B，34C，34D设在以图中的铅直中心线Ον为对称线 的轴对称位置。缺口 34Β与缺口 34D的开口面积相等，与缺口 34Β和缺口 34D的开口面积 相比，缺口 34C的开口面积是较大的开口面积。
[0055] 具体而言，缺口 34Β占第一区域Α1的大约2/3,设置到进入第二区域Α2的位置。 缺口 34C以中心线Ον为界，占第二区域Α2的大约1/2及第三区域A3的大约1/2。缺口 34D 处于与缺口 34Β轴对称的位置，占第四区域Α4的大约2/3,并且设置到进入第三区域A3的 位置。
[0056] 在混合管34的固定部66侧的端部，这些缺口 34Β，34C，34D以外的部分作为由周 壁构成的三个支承部34Ε，34F，34G而存在。支承部34Ε，34F，34G也设在以中心线Ον为对 称线的轴对称位置。这些支承部34Ε，34F，34G的端缘焊接于固定部66。支承部34Ε的周向 长度比支承部34F，34G的长度长。支承部34F，34G的周向长度相同。
[0057] 支承部34Ε跨设于第一区域Α1及第四区域Α4,从而处于被缺口 34Β，34D夹持的位 置，并且以中心线Ον为对称线设置成轴对称。支承部34Ε的周向的两个边缘与混合管34 的中心Ο (与轴线CL1相同）所成的角度α为大约60?70°左右。支承部34F，34G分别 位于第二区域A2及第三区域A3内。另外，如图5B所示，在从轴线CL1 (中心0)侧朝上游 侧弯头管31的入口部31B (图2、图3)观察混合管34时，尿素水溶液的喷射区域(在图中 用喷射角度θ 1表示的区域）落入未设置缺口的支承部34E在与轴线CL1正交的方向上的 投影宽度W内，从而防止从DPF装置2侧流入的废气直接吹到尿素水溶液。即，支承部34E 是省去本发明的开口部的具有规定宽度的区域，喷射区域落入该区域内。
[0058] 如此，支承部34E处于将混合管34的图中最下部覆盖起来的位置。从DPF装置2 侧流入的废气大都吹到支承部34E，因此不会在其流动方向未改变的情况下强势进入混合 管34内。由此，刚被喷射出来的尿素水溶液不会被废气吹到第二、第三区域A2, A3侧，也不 会有较大的偏转。
[0059] 以下，基于图3至图5B，说明废气在上游侧弯头管31内的流动。在各图中，用实线 箭头图示废气的流动。
[0060] 如图3所示，从DPF装置2流出的废气从上游侧弯头管31的入口部31B流入，流 向方向变换部31A。在方向变换部31A中，在其内侧通过的废气原样地贴着方向变换部31A 的内壁流向内管36侧。另一方面，其他废气中的大部分流向混合管34。
[0061] 亦如图4所示，在混合管34的周围，废气通过圆孔34A流入混合管34内。此时，由 于圆孔34A仅设在第一区域A1及第三区域A3,因此废气在混合管34内形成旋流。通过向 这样的旋流中喷射尿素水溶液，能够使尿素水溶液微细化而与废气良好地混合，促进热解。 之后，废气流向内管36侧。
[0062] 与此相对，即使在混合管34周围，在缺口 34B，34C，34D的附近，亦如图5A及图5B 所示，废气通过这些缺口 34B，34C，34D也流入混合管34内。这样的废气，尤其是在接近固 定部66的一侧沿固定部66流入后，顺着以较大敞开角度Θ 2 (图2)扩开的凹槽63倾斜壁 65流向喷嘴51侧并紧贴着喷嘴51周围流动，最终被卷入旋流。由此，凹槽63部分被废气 加热而维持在温度高的状态，因此，能够抑制打着旋返回到凹槽63侧的尿素水溶液在喷嘴 51周围的滞留，进而能够抑制晶化所导致的沉积。
[0063] 另外，在接近固定部66的一侧，如前所述，从DPF装置2侧流动而来的废气大都吹 到设在缺口 34B，34D之间的支承部34E而使其流动受阻，因此不会原样流入混合管34内。 因此，废气将绕到缺口 34B，34C，34D，从三个方向流入混合管34内。因此，喷射到混合管 34内的尿素水溶液不会被废气吹到而在刚喷射后偏向一个方向偏转，而是沿适当的方向喷 射，与废气良好地混合。
[0064] [第二实施方式]
[0065] 图6是表示本发明第二实施方式的混合装置3的上游侧弯头管31部分的剖面图。 图7是配置在上游侧弯头管31内的混合管34的剖面图，是图6的VII-VII线剖面图。在 本实施方式中，对于与前述的第一实施方式相同的部件以及具有相同功能的部件标记相同 的附图标记，并在本实施方式中省略或者简化其说明。
[0066] 在图6、图7中，在本实施方式中，混合管34的缺口的数量、位置及轴线方向长度与 第一实施方式大不相同。关于其他的结构，例如将缺口设置成切口状这一点或者设有圆孔 的区域等，则与第一实施方式相同。
[0067] 本实施方式的混合管34具有一对缺口 34H，34J，缺口 34H设于第一区域A1，缺口 34J设于第三区域A3。缺口 34H，34J的轴线方向长度与第一实施方式的缺口 34B，34C，34D 相比较小，相应地，圆孔34A的数量增多。缺口 34H，34J的长度L2约为混合管34的整体长 度 L1 的 8% (L2/L1 ?0· 08)左右。
[0068] 相反地，缺口 34H在周向上具有大致横跨整个第一区域A1的长度。即，存在于缺 口 34H，34J之间的支承部34K，34L的缺口 34H侧的边缘设置为稍微进入第一区域A1的程 度，第一区域A1的大部分被缺口 34H所占有。缺口 34J在周向上的长度比缺口 34H短，在 第三区域A3内也被设在接近第二区域A2侧的位置。支承部34K在周向上具有完全覆盖第 二区域A2的长度，34L在周向上具有完全覆盖第四区域A4的长度。
[0069] 在本实施方式中，缺口 34H在周向上大幅度开口，邻接的支承部34L在混合管34 的图中的下部侧不具有足以连第一区域A1侧也覆盖的长度。
[0070] 然而，缺口 34H的轴向长度短，其开口面积没有第一实施方式的开口面积大。另 夕卜，缺口 34H，34J与圆孔34A相同地以点对称的位置关系设置，从缺口 34H，34J向混合管34 内流入的废气也与通过圆孔34A流入的废气同样地形成旋流。并且，支承部34K，34L的周 向长度长，完全覆盖第二区域A2和第四区域A4。
[0071] 因此，从缺口 34H，34J流入混合管34内的废气在刚流入后就带有旋转成分，一边 旋转一边顺着凹槽63的倾斜壁65流向喷嘴51侧，紧贴着喷嘴51的周围流动。由此，凹槽 63部分被废气维持在较高的温度，因此，即使从喷嘴51喷射的尿素水溶液形成涡流而返回 到凹槽63侧，也能够防止其滞留。
[0072] 并且，从缺口 34H，34J流入的废气带有较大的旋转成分，因此，即使支承部34K没 有充分地覆盖混合管34的DPF装置2侧（图7中的下部侧)，来自喷嘴51的尿素水溶液也 不会被那样的废气极端地吹向第二区域A2及第三区域A3侧，而是沿适当的方向喷射。
[0073] 本发明不限于前述实施方式，能够达成本发明目的范围内的变形、改良等也包含 在本发明内。
[0074] 例如，在所述各实施方式中，缺口 348,34(：，340,3纽，3幻为方形，作为开口的是圆 孔34A，但它们的开口形状是任意的，不限于方形和圆孔。并且，缺口的数量等在其实施时也 可以任意决定。
[0075] 在所述第一实施方式中，在混合管34中，在上游侧弯头管31的接近入口部31B的 一侧，设有由周壁构成的支承部34E，在第二实施方式中，缺口 34H设于第一区域A1，缺口 34J设于第三区域A3,由此，抑制了喷射到混合管34内的尿素水溶液被废气吹走，但即使是 在接近入口部31B的一侧设置开口的情况下，也能够利用废气加热喷嘴51周围，因此这种 情况也能够达成本发明的目的，包含在本发明内。
[0076] 在所述实施方式中，使用尿素水溶液来作为还原剂水溶液,但将其他液体用作还 原剂水溶液的情况也包含于本发明。
[0077] 工业实用性
[0078] 本发明能够适宜用作搭载于建筑机械的废气后处理装置。
[0079] 附图标记说明
[0080] 1废气后处理装置、2作为过滤器装置的DPF装置、3还原剂水溶液混合装置、4选 择性还原催化剂（SCR)装置、5喷射器、23出口管、31作为弯头管的上游侧弯头管、31B入口 部、32直管、34混合管、34A作为开口的圆孔、34B, 34C, 34D, 34H, 34J缺口、34E由省去缺口 的周壁形成的支承部、51喷嘴、CL1，CL2轴线。
【权利要求】
1. 一种还原剂水溶液混合装置，其特征在于，被配置在捕集废气中的粒状物质的过滤 器装置与配置于所述过滤器装置下游侧的选择性还原催化剂装置之间，并向废气中添加还 原剂水溶液，具备： 弯头管，其安装在所述过滤器装置的出口管上，改变从所述过滤器装置流动而来的废 气的流动方向； 直管，其与所述弯头管的下游侧连接，沿与所述过滤器装置的出口管的轴线交叉的方 向延伸； 喷射器，其安装在所述弯头管上，将还原剂水溶液朝所述直管喷射到所述弯头管内 部； 混合管，其在所述弯头管内被配置为覆盖在从所述喷射器喷射的还原水溶液的周围， 在周壁上具有多个开口； 在所述混合管的与所述弯头管进行固定的固定部分，在使从所述弯头管的入口部进入 的废气朝所述喷射器的喷嘴侧流入的位置设有缺口。
2. 如权利要求1所述的还原剂水溶液混合装置，其特征在于， 所述多个开口设于所述混合管的所述直管侧。
3. 如权利要求1所述的还原剂水溶液混合装置，其特征在于， 在从所述直管的轴线侧朝所述弯头管的入口部观察所述混合管时，在所述混合管的周 向的规定宽度，省去设置所述缺口。
4. 如权利要求3所述的还原剂水溶液混合装置，其特征在于， 在从所述直管的轴线侧朝所述弯头管的入口部观察所述混合管时，从所述喷射器喷射 的还原剂水溶液的喷射区域落入所述混合管的省去所述缺口的区域内。
5. -种废气后处理装置，其特征在于，具备： 过滤器装置，其捕集废气中的粒子状物质； 如权利要求1至4中任一项所述的还原剂水溶液混合装置，其在所述过滤器装置的下 游侧与该过滤器装置并列配置； 选择性还原催化剂装置，其配置在所述还原剂水溶液混合装置的下游侧，还原净化废 气中的氮氧化物。
【文档编号】F01N3/08GK104066944SQ201380000738
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】加藤隆志, 富冈裕之, 伊东木 申请人:株式会社小松制作所
【专利摘要】混合装置（3）具备：弯头管（31），安装在过滤器装置（2）的出口管（23）上，改变从过滤器装置（2）流动而来的废气的流动方向；直管（32），与弯头管（31）的下游侧连接，沿与过滤器装置（2）的出口管（23）的轴线（CL2）交叉的方向延伸；喷射器（5），安装在弯头管（31）上，将还原剂水溶液朝直管（32）喷射到弯头管（31）内部；混合管（34），在弯头管（31）内被配置为覆盖在从喷射器（5）喷射的还原水溶液的周围，在周壁上具有多个开口；在混合管（34）的与弯头管（31）进行固定的固定部分，在使从弯头管（31）的入口部（31B）进入的废气朝喷嘴（51）侧流入的位置设有缺口（34B,34C,34D）。
【专利说明】还原剂水溶液混合装置及具备它的废气后处理装置
【技术领域】
[0001] 本发明与还原剂水溶液混合装置及具备它的废气后处理装置相关，涉及一种在向 选择性还原催化剂供给尿素水溶液等还原剂水溶液来净化废气时使用的还原剂水溶液混 合装置及具备它的废气后处理装置。
【背景技术】
[0002] 目前，已知有利用选择性还原催化剂（Selective Catalytic Reduction,以下记作 "SCR"）净化发动机废气中所含有的氮氧化物（NOx)的废气后处理装置。对这样的SCR，供 给自喷射器喷射的尿素水溶液。喷射器安装于在SCR的上游侧设置的混合装置。从喷射 器向在混合装置内流动的废气中喷射尿素水溶液，使该尿素水溶液与废气在混合装置内混 合。其结果是，尿素水溶液利用废气的热量而被热解，得到氨。该氨在SCR中作为还原剂使 用。
[0003] 在这种废气后处理装置中，若喷射的尿素水溶液与废气混合不充分，则有可能使 尿素水溶液的一部分附着在外侧被外部气体冷却的混合装置的内壁上，导致SCR中的氨不 足。另外，在混合装置的内壁上变为液滴的尿素水溶液还往往晶化并沉积在内壁上，阻碍废 气的流动。为了解决这样的问题，往往采用具有外管及内管的双重管结构的混合装置。混 合装置的内管通过内外周两面与废气接触而被加热，因此通过向该内管的内部喷射尿素水 溶液，附着在内壁上的尿素水溶液也将热解，能够抑制其附着为液滴而晶化或沉积。
[0004] 另外，在专利文献1、2中，为了使尿素水溶液被充分地热解，提出了一种在混合装 置内，在喷射器的下游侧设置混合管的结构。在混合管的外周面上设有多个开口。使废气 通过这些开口流入到混合管的内部，从而在混合管内产生紊流、旋流。通过自喷射器向这样 流动的废气中喷射尿素水溶液，使尿素水溶液微细化而促进与废气的混合，提高尿素水溶 液分解成氨的效率。
[0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :美国专利申请公开第2010/0263359号说明书
[0008] 专利文献2 :(日本）特开2008 - 208726号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的技术问题
[0010] 然而，在混合装置内露出的喷射器喷嘴位于设在混合装置内的凹状的凹槽内，喷 嘴前端周围被凹槽的壁面所包围。若设置这样的凹槽，则喷射的尿素水溶液的一部分将打 着旋返回到具有负压倾向的凹槽部侧而滞留。若滞留的尿素水溶液晶化而沉积，则将产生 尿素水溶液自喷嘴的喷射受阻的问题。
[0011] 本发明的目的在于，提供一种能够抑制尿素水溶液在喷射器的喷嘴周围滞留的还 原剂水溶液混合装置及具备它的废气后处理装置。
[0012] 用于解决技术问题的技术方案
[0013] 第一发明的还原剂水溶液混合装置的特征在于，被配置在捕集废气中的粒状物质 的过滤器装置与配置于所述过滤器装置下游侧的选择性还原催化剂装置之间，并向废气中 添加还原剂水溶液，具备：弯头管，其安装在所述过滤器装置的出口管上，改变从所述过滤 器装置流动而来的废气的流动方向；直管，其与所述弯头管的下游侧连接，沿与所述过滤器 装置的出口管的轴线交叉的方向延伸；喷射器，其安装在所述弯头管上，将还原剂水溶液朝 所述直管喷射到所述弯头管内部；混合管，其在所述弯头管内被配置为覆盖在从所述喷射 器喷射的还原水溶液的周围，在周壁上具有多个开口；在所述混合管的与所述弯头管安装 的安装部分，在使从所述弯头管的入口部进入的废气朝所述喷射器的喷嘴侧流入的位置设 有缺口。
[0014] 第二发明的还原剂水溶液混合装置的特征在于，所述多个开口设于所述混合管的 所述直管侧。
[0015] 第三发明的还原剂水溶液混合装置的特征在于，在从所述直管的轴线侧朝所述弯 头管的入口部观察所述混合管时，在所述混合管的周向的规定宽度，省去设置所述缺口。
[0016] 第四发明的还原剂水溶液混合装置的特征在于，在从所述弯头管的入口部观察所 述混合管时，从所述喷射器喷射的还原剂水溶液的喷射区域落入所述混合管的省去所述缺 口的区域内。
[0017] 第五发明的废气后处理装置的特征在于，具备：过滤器装置，其捕集废气中的粒子 状物质；所述第一发明至第四发明中任一发明所述的还原剂水溶液混合装置，其在所述过 滤器装置的下游侧与该过滤器装置并列配置；选择性还原催化剂装置，其配置在所述还原 剂水溶液混合装置的下游侧，还原净化废气中的氮氧化物。
[0018] 根据第一发明及第五发明，在混合管的与弯头管安装的安装部分设置缺口，使从 该缺口流入混合管内的废气流向喷射器的喷嘴，因此，即使在喷嘴被凹槽围住的情况下，喷 嘴的周围也能够被废气良好地加热。因此，能够使形成涡流而返回到喷嘴侧的还原剂水溶 液切实地热解，能够抑制还原剂水溶液在喷嘴周围滞留。
[0019] 根据第二发明，通过在混合管的靠近直管侧的区域设置多个开口，能够使废气向 喷射到混合管内的还原剂水溶液充分扩散的位置流入，能够有效地使还原剂水溶液与废气 混合。
[0020] 根据第三发明，在混合管中的从弯头管的入口部所能看到的位置处的规定宽度， 省去了缺口。即，在该区域内不设置开口，而利用周壁形成那样的区域。因此，从入口部进 入的废气不会强势地流入混合管内而原样地流向喷嘴侧。因此，不用担心从喷嘴喷射的还 原剂水溶液被那样的废气吹走，能够使还原剂水溶液向适当的方向喷射。
[0021] 根据第四发明，利用不存在缺口的周壁部分切实地覆盖还原剂水溶液的喷射区 域，因此，能够使刚喷射后的还原剂水溶液更难以被废气吹走，能够使还原剂水溶液的喷射 方向更加稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是表示本发明第一实施方式的废气后处理装置的俯视图。
[0023] 图2是表示废气后处理装置的混合装置的剖面图。
[0024] 图3是表示混合装置的主要部分的剖面图。
[0025] 图4是设在混合装置内的混合管的剖面图，是图3的IV-IV线剖面图。
[0026] 图5A是混合管的剖面图，是图3的V-V线剖面图。
[0027] 图5B是混合管的剖面图，是图5A的剖面部分从其他方向的剖面图。
[0028] 图6是表示本发明第二实施方式的混合装置的主要部分的剖面图。
[0029] 图7是设在第二实施方式的混合装置内的混合管的剖面图，是图6的VII-VII线 剖面图。
【具体实施方式】
[0030] [第一实施方式]
[0031] 以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的第一实施方式。
[0032] 在图1中表示了本实施方式的废气后处理装置1的俯视图。在以下的说明中，"上 游"是指废气的流动方向的上游侧，"下游"是指废气的流动方向中的下游。
[0033] 在图1中，废气后处理装置1从废气的流动方向上的上游侧起依次具备柴油微粒 过滤器（Diesel particulate filter,以下记作"DPF"）装置2、混合装置3和选择性还原催 化剂（Selective Catalytic Reduction,以下记作"SCR"）装置4。这些装置2?4设在供 来自未图示的柴油发动机的废气流通的排气管途中。另外，在液压挖掘机、轮式装载机、推 土机这些建筑机械的情况下，废气后处理装置1与发动机一同收纳在发动机室内。
[0034] DPF装置2是在圆筒状壳体21的内部收纳圆柱状DPF22的结构。DPF22捕集所通 过的废气中的粒子状物质。在壳体21内，也可以在DPF22的上游侧设置氧化催化剂。氧化 催化剂将在其上游侧供给的后喷射燃料和计量燃料(均与柴油发动机的燃料相同）氧化激 活，使向DPF22流入的废气的温度上升到DPF22的可再生温度。利用该高温废气，由DPF22 捕集到的粒子状物质自燃而烧尽，DPF22再生。
[0035] 混合装置3向废气中添加作为还原剂水溶液的尿素水溶液。这种混合装置3具备 作为弯头管的上游侧弯头管31、直管32、下游侧弯头管33和喷射器5,上游侧弯头管31与 DPF装置2的出口管23连接，将从DPF装置2流出的废气的流动方向改变约90°，直管32 与上游侧弯头管31的下游端连接，沿与DPF装置2的出口管23的轴线CL2 (图2)交叉的 方向延伸，下游侧弯头管33与直管32的下游端连接，将来自直管32的废气的流动方向进 一步改变约90°，喷射器5安装于上游侧弯头管31，将尿素水溶液朝直管32喷射到上游侧 弯头管31内部。SCR装置4连接在下游侧弯头管33的更下游端。
[0036] SCR装置4是在圆筒状壳体41的内部收纳圆柱状SCR42的结构。SCR42将由混 合配管3生成的氨作为还原剂，从而还原净化废气中的氮氧化物。在壳体41内，也可以在 SCR42的下游侧设置除氨催化剂。除氨催化剂对在SCR42中未使用的氨进行氧化处理而使 其无害化，进一步降低废气的排放。
[0037] 从喷射器5喷射到废气中的尿素水溶液利用废气的热量而被热解，成为氨。氨作 为还原剂与废气一起被向SCR装置4供给。
[0038] 以上说明的DPF装置2、混合装置3及SCR装置4并列配置，以使在各自内部流动 的废气的流动方向大致平行。此时，在DPF装置2及SCR装置4的内部流动的废气的流向 与在混合装置3的内部流动的废气的流向相反。因此，这些装置2?4在俯视下配置成近 似S形状，构成了整体紧凑的废气后处理装置1，从而即使是在发动机室那样的有限的配置 空间内，也能够通过安装等切实地配置在发动机上。
[0039] 在图2中表示了混合装置3的剖面图。基于图2具体地说明混合装置3。
[0040] 在图2所示的混合装置3中，在上游侧弯头管31中改变废气的流动方向的部分设 为方向变换部31A。上游侧弯头管31具备圆形入口部31B和圆形出口部31C，并在它们之 间具有方向变换部31A，入口部31B在DPF装置2的出口管23侧开口而被接合，出口部31C 在直管32侧开口而被连接。在方向变换部31A的外侧设有安装部6。在该安装部6的外侧 安装有喷射器5,在安装部6的内侧(方向变换部31A的内部侧)安装有混合管34,该混合管 34覆盖在从喷射器5喷射的尿素水溶液的周围。关于安装部6及混合管34,将于后文中详 细说明。
[0041] 直管32是具有外管35及在其内部配置的内管36的双重管结构。内管36通过焊 接等连接于设在外管35上的多个支承用凹部35A，在下游侧的端部处经由环状的支承部件 35B而通过焊接等连接于外管35的内壁。另外，内管36的上游端进入到上游侧弯头管31 内。内管36的上游端位置被设定为，使从喷射器5以大约25°的喷射角度θ 1 (参照图2 的单点划线）喷射的尿素水溶液能切实地进入到内管36内侧。在内管36的下游端侧设有 多个开口 36A…。
[0042] 在此，废气流入外管35与内管36之间的空隙部分。由于支承用凹部35A沿周向 不连续地设置，因此，流入的废气在支承用凹部35A之间通过而流动至支承部件35B。由于 支承部件35B为环状，因此，废气停止流动，从此处通过开口 36A进入到内管36内，与在内 部流动的废气合流而流向下游侧。也就是说，内管36利用在其内部流动的废气和在外周侧 流动的废气而被良好地加热。因此，喷射到内管36内部的尿素水溶液即使附着在内壁上也 将切实地热解，而不会成为液滴。
[0043] 在图3中，放大表示了混合装置3的上游侧弯头管31的一部分。在图4、图5A中， 分别表示了图3中的IV-IV线剖面、V-V线剖面。另外，在图5B中，表示了从图中的上方观 察上述剖面部分的图。
[0044] 在图3中，喷射器5与混合管34的安装部6构成为具备第一板61和第二板62， 第一板61堵塞设在方向变换部31A上的喷射器安装开口 31D，第二板62安装在第一板61 上。
[0045] 在第一板61的中央，设有朝方向变换部31A的内部扩开的凹状的凹槽63。凹槽63 的凹陷的里侧部分设为喷射开口 64,在该喷射开口 64部分，露出了构成喷射器5的喷嘴51 的前端。形成凹槽63的漏斗状的倾斜壁65的敞开角度Θ 2 (图2)不作特别限定，但90° 以上，优选120?140°左右这么大，能够使废气容易流入到凹槽63的里侧，也就是喷嘴51 的周围。
[0046] 在凹槽63的外周侧，设有与直管32的轴线CL1正交的平坦的环状固定部66。在 本实施方式中，在固定部66上焊接有混合管34的端部。混合管34包围喷嘴51的下游侧， 这些喷嘴51、混合管34及前述的直管32从上游侧开始分别依次配置在同一轴线CL上。废 气从接近上游侧弯头管31入口部31B的图中下方吹到收纳在方向变换部31A内的混合管 34。另外，来自下方的废气在方向变换部31A中使其流动方向变换成沿着轴线CL1的流动。
[0047] 另一方面，第一板61与第二板62之间的空隙作为绝热空间起作用。通过设置绝 热空间，抑制了暴露于废气的第一板61向第二板62的热传递，减轻了对安装于第二板62 的喷射器5的热影响。
[0048] 如图3、图4及图5A所示，作为特征性结构，混合管34具有设在直管32侧的周壁上 的作为开口的多个圆孔34A…和设在喷射器5侧的周壁上的三个方形的缺口 34B，34C，34D， 外部气体通过这些圆孔和缺口流入到内部。圆孔34A位于从混合管34的中间开始的直管 32侦彳，在混合管34的长度方向上以几乎布满的方式设置。
[0049] 缺口 34B，34C，34D沿混合管34的周向设置，在长度方向上设在固定部66侧的端 部。通过将缺口 34B，34C，34D设在端部，使通过这些缺口流入到混合管34内的废气流向喷 嘴51。缺口 34B，34C，34D的长度L2约为混合管34整体长度L1的34% (L2/L1 ~ 0. 34)左 右。
[0050] 因此，通过缺口 34B，34C，34D的废气紧贴着固定部66的表面而顺畅地流入凹槽63 侦牝流向喷嘴51。其结果是，凹槽63部分被废气加热而温度上升，因此，即使在从喷射器5 喷射的尿素水溶液返回到凹槽63侧的情况下，尿素水溶液也易于加热分解，能抑制在凹槽 63内滞留而发生晶化或沉积。
[0051] 这种混合管34是通过如下方法制成的：对平板状的金属板实施冲压加工等而设 置圆孔34A及方形的缺口 34B，34C，34D，并且，使冲压成规定展开形状的金属板弯曲成筒状 并对其对接部分进行焊接。混合管34的径向尺寸及长度尺寸设定为从喷射器5喷射的尿 素水溶液接触不到的大小(参照在图2中用单点划线表示的Θ 1)。
[0052] 在图4中，在将混合管34沿周向以90°间隔四等分时，S卩，在以来自DPF装置2的 废气所吹到的最下部分为起点，沿逆时针方向设为第一区域A1、第二区域A2、第三区域A3 及第四区域A4时，圆孔34A仅设在第一区域A1及处于与第一区域A1点对称的位置的第三 区域A3。圆孔34A遍及整个第一区域A1及整个第三区域A3而设置。
[0053] 通过将圆孔34A集中地设置在第一区域A1及第三区域A3这样的规定区域中，使 通过圆孔34A流入混合管34内的废气产生旋流，能够有效地与所喷射的尿素水溶液进行混 合。圆孔34A的大小和数量要考虑混合管34的径向尺寸和长度尺寸、废气与尿素水溶液的 混合状况等，在其实施时适当决定。
[0054] 在图5A中，混合管34的缺口 34B，34C，34D设在以图中的铅直中心线Ον为对称线 的轴对称位置。缺口 34Β与缺口 34D的开口面积相等，与缺口 34Β和缺口 34D的开口面积 相比，缺口 34C的开口面积是较大的开口面积。
[0055] 具体而言，缺口 34Β占第一区域Α1的大约2/3,设置到进入第二区域Α2的位置。 缺口 34C以中心线Ον为界，占第二区域Α2的大约1/2及第三区域A3的大约1/2。缺口 34D 处于与缺口 34Β轴对称的位置，占第四区域Α4的大约2/3,并且设置到进入第三区域A3的 位置。
[0056] 在混合管34的固定部66侧的端部，这些缺口 34Β，34C，34D以外的部分作为由周 壁构成的三个支承部34Ε，34F，34G而存在。支承部34Ε，34F，34G也设在以中心线Ον为对 称线的轴对称位置。这些支承部34Ε，34F，34G的端缘焊接于固定部66。支承部34Ε的周向 长度比支承部34F，34G的长度长。支承部34F，34G的周向长度相同。
[0057] 支承部34Ε跨设于第一区域Α1及第四区域Α4,从而处于被缺口 34Β，34D夹持的位 置，并且以中心线Ον为对称线设置成轴对称。支承部34Ε的周向的两个边缘与混合管34 的中心Ο (与轴线CL1相同）所成的角度α为大约60?70°左右。支承部34F，34G分别 位于第二区域A2及第三区域A3内。另外，如图5B所示，在从轴线CL1 (中心0)侧朝上游 侧弯头管31的入口部31B (图2、图3)观察混合管34时，尿素水溶液的喷射区域(在图中 用喷射角度θ 1表示的区域）落入未设置缺口的支承部34E在与轴线CL1正交的方向上的 投影宽度W内，从而防止从DPF装置2侧流入的废气直接吹到尿素水溶液。即，支承部34E 是省去本发明的开口部的具有规定宽度的区域，喷射区域落入该区域内。
[0058] 如此，支承部34E处于将混合管34的图中最下部覆盖起来的位置。从DPF装置2 侧流入的废气大都吹到支承部34E，因此不会在其流动方向未改变的情况下强势进入混合 管34内。由此，刚被喷射出来的尿素水溶液不会被废气吹到第二、第三区域A2, A3侧，也不 会有较大的偏转。
[0059] 以下，基于图3至图5B，说明废气在上游侧弯头管31内的流动。在各图中，用实线 箭头图示废气的流动。
[0060] 如图3所示，从DPF装置2流出的废气从上游侧弯头管31的入口部31B流入，流 向方向变换部31A。在方向变换部31A中，在其内侧通过的废气原样地贴着方向变换部31A 的内壁流向内管36侧。另一方面，其他废气中的大部分流向混合管34。
[0061] 亦如图4所示，在混合管34的周围，废气通过圆孔34A流入混合管34内。此时，由 于圆孔34A仅设在第一区域A1及第三区域A3,因此废气在混合管34内形成旋流。通过向 这样的旋流中喷射尿素水溶液，能够使尿素水溶液微细化而与废气良好地混合，促进热解。 之后，废气流向内管36侧。
[0062] 与此相对，即使在混合管34周围，在缺口 34B，34C，34D的附近，亦如图5A及图5B 所示，废气通过这些缺口 34B，34C，34D也流入混合管34内。这样的废气，尤其是在接近固 定部66的一侧沿固定部66流入后，顺着以较大敞开角度Θ 2 (图2)扩开的凹槽63倾斜壁 65流向喷嘴51侧并紧贴着喷嘴51周围流动，最终被卷入旋流。由此，凹槽63部分被废气 加热而维持在温度高的状态，因此，能够抑制打着旋返回到凹槽63侧的尿素水溶液在喷嘴 51周围的滞留，进而能够抑制晶化所导致的沉积。
[0063] 另外，在接近固定部66的一侧，如前所述，从DPF装置2侧流动而来的废气大都吹 到设在缺口 34B，34D之间的支承部34E而使其流动受阻，因此不会原样流入混合管34内。 因此，废气将绕到缺口 34B，34C，34D，从三个方向流入混合管34内。因此，喷射到混合管 34内的尿素水溶液不会被废气吹到而在刚喷射后偏向一个方向偏转，而是沿适当的方向喷 射，与废气良好地混合。
[0064] [第二实施方式]
[0065] 图6是表示本发明第二实施方式的混合装置3的上游侧弯头管31部分的剖面图。 图7是配置在上游侧弯头管31内的混合管34的剖面图，是图6的VII-VII线剖面图。在 本实施方式中，对于与前述的第一实施方式相同的部件以及具有相同功能的部件标记相同 的附图标记，并在本实施方式中省略或者简化其说明。
[0066] 在图6、图7中，在本实施方式中，混合管34的缺口的数量、位置及轴线方向长度与 第一实施方式大不相同。关于其他的结构，例如将缺口设置成切口状这一点或者设有圆孔 的区域等，则与第一实施方式相同。
[0067] 本实施方式的混合管34具有一对缺口 34H，34J，缺口 34H设于第一区域A1，缺口 34J设于第三区域A3。缺口 34H，34J的轴线方向长度与第一实施方式的缺口 34B，34C，34D 相比较小，相应地，圆孔34A的数量增多。缺口 34H，34J的长度L2约为混合管34的整体长 度 L1 的 8% (L2/L1 ?0· 08)左右。
[0068] 相反地，缺口 34H在周向上具有大致横跨整个第一区域A1的长度。即，存在于缺 口 34H，34J之间的支承部34K，34L的缺口 34H侧的边缘设置为稍微进入第一区域A1的程 度，第一区域A1的大部分被缺口 34H所占有。缺口 34J在周向上的长度比缺口 34H短，在 第三区域A3内也被设在接近第二区域A2侧的位置。支承部34K在周向上具有完全覆盖第 二区域A2的长度，34L在周向上具有完全覆盖第四区域A4的长度。
[0069] 在本实施方式中，缺口 34H在周向上大幅度开口，邻接的支承部34L在混合管34 的图中的下部侧不具有足以连第一区域A1侧也覆盖的长度。
[0070] 然而，缺口 34H的轴向长度短，其开口面积没有第一实施方式的开口面积大。另 夕卜，缺口 34H，34J与圆孔34A相同地以点对称的位置关系设置，从缺口 34H，34J向混合管34 内流入的废气也与通过圆孔34A流入的废气同样地形成旋流。并且，支承部34K，34L的周 向长度长，完全覆盖第二区域A2和第四区域A4。
[0071] 因此，从缺口 34H，34J流入混合管34内的废气在刚流入后就带有旋转成分，一边 旋转一边顺着凹槽63的倾斜壁65流向喷嘴51侧，紧贴着喷嘴51的周围流动。由此，凹槽 63部分被废气维持在较高的温度，因此，即使从喷嘴51喷射的尿素水溶液形成涡流而返回 到凹槽63侧，也能够防止其滞留。
[0072] 并且，从缺口 34H，34J流入的废气带有较大的旋转成分，因此，即使支承部34K没 有充分地覆盖混合管34的DPF装置2侧（图7中的下部侧)，来自喷嘴51的尿素水溶液也 不会被那样的废气极端地吹向第二区域A2及第三区域A3侧，而是沿适当的方向喷射。
[0073] 本发明不限于前述实施方式，能够达成本发明目的范围内的变形、改良等也包含 在本发明内。
[0074] 例如，在所述各实施方式中，缺口 348,34(：，340,3纽，3幻为方形，作为开口的是圆 孔34A，但它们的开口形状是任意的，不限于方形和圆孔。并且，缺口的数量等在其实施时也 可以任意决定。
[0075] 在所述第一实施方式中，在混合管34中，在上游侧弯头管31的接近入口部31B的 一侧，设有由周壁构成的支承部34E，在第二实施方式中，缺口 34H设于第一区域A1，缺口 34J设于第三区域A3,由此，抑制了喷射到混合管34内的尿素水溶液被废气吹走，但即使是 在接近入口部31B的一侧设置开口的情况下，也能够利用废气加热喷嘴51周围，因此这种 情况也能够达成本发明的目的，包含在本发明内。
[0076] 在所述实施方式中，使用尿素水溶液来作为还原剂水溶液,但将其他液体用作还 原剂水溶液的情况也包含于本发明。
[0077] 工业实用性
[0078] 本发明能够适宜用作搭载于建筑机械的废气后处理装置。
[0079] 附图标记说明
[0080] 1废气后处理装置、2作为过滤器装置的DPF装置、3还原剂水溶液混合装置、4选 择性还原催化剂（SCR)装置、5喷射器、23出口管、31作为弯头管的上游侧弯头管、31B入口 部、32直管、34混合管、34A作为开口的圆孔、34B, 34C, 34D, 34H, 34J缺口、34E由省去缺口 的周壁形成的支承部、51喷嘴、CL1，CL2轴线。
【权利要求】
1. 一种还原剂水溶液混合装置，其特征在于，被配置在捕集废气中的粒状物质的过滤 器装置与配置于所述过滤器装置下游侧的选择性还原催化剂装置之间，并向废气中添加还 原剂水溶液，具备： 弯头管，其安装在所述过滤器装置的出口管上，改变从所述过滤器装置流动而来的废 气的流动方向； 直管，其与所述弯头管的下游侧连接，沿与所述过滤器装置的出口管的轴线交叉的方 向延伸； 喷射器，其安装在所述弯头管上，将还原剂水溶液朝所述直管喷射到所述弯头管内 部； 混合管，其在所述弯头管内被配置为覆盖在从所述喷射器喷射的还原水溶液的周围， 在周壁上具有多个开口； 在所述混合管的与所述弯头管进行固定的固定部分，在使从所述弯头管的入口部进入 的废气朝所述喷射器的喷嘴侧流入的位置设有缺口。
2. 如权利要求1所述的还原剂水溶液混合装置，其特征在于， 所述多个开口设于所述混合管的所述直管侧。
3. 如权利要求1所述的还原剂水溶液混合装置，其特征在于， 在从所述直管的轴线侧朝所述弯头管的入口部观察所述混合管时，在所述混合管的周 向的规定宽度，省去设置所述缺口。
4. 如权利要求3所述的还原剂水溶液混合装置，其特征在于， 在从所述直管的轴线侧朝所述弯头管的入口部观察所述混合管时，从所述喷射器喷射 的还原剂水溶液的喷射区域落入所述混合管的省去所述缺口的区域内。
5. -种废气后处理装置，其特征在于，具备： 过滤器装置，其捕集废气中的粒子状物质； 如权利要求1至4中任一项所述的还原剂水溶液混合装置，其在所述过滤器装置的下 游侧与该过滤器装置并列配置； 选择性还原催化剂装置，其配置在所述还原剂水溶液混合装置的下游侧，还原净化废 气中的氮氧化物。
【文档编号】F01N3/08GK104066944SQ201380000738
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】加藤隆志, 富冈裕之, 伊东木 申请人:株式会社小松制作所
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