CN103348104A - 尿素水重整器及使用了尿素水重整器的废气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为尿素水重整器及使用了尿素水重整器的废气净化装置，以下面的方式构成，即，从运载气体源供给的运载气体由运载气体加热部（16）加热，由运载气体加热部加热了的运载气体从运载气体喷射管嘴（17）喷射，尿素水由第一尿素水供给管嘴（21）向运载气体喷射管嘴的前端供给，以便尿素水（18）由从运载气体喷射管嘴喷射的运载气体微粒化。另外，将微粒化了的尿素水分解而重整成氨气的催化剂部（23）与运载气体喷射管嘴相向地设置。并且，向发动机的排气管（12）供给从催化剂部的出口排出的氨气的氨气供给管嘴（24）安装在排气管上。充分地将尿素水微粒化，由此，在催化剂部以良好的效率将尿素水重整成氨气。

Description

尿素水重整器及使用了尿素水重整器的废气净化装置
技术领域
本发明涉及分解尿素水而将尿素水重整成氨气或氨水的重整器，和使用由此重整器进行重整了的氨气或氨水作为还原剂对发动机的废气中的NOx进行净化的装置。
背景技术
以往，公开了一种废气脱硝装置，该废气脱硝装置在含有氮氧化物的废气的流路中设置供给氮氧化物的还原剂的供给单元，在此供给单元的下游侧设有废气脱硝部（例如，参照专利文献1。）。在此废气脱硝装置中，上述还原剂的供给单元具有使尿素水喷出的尿素水喷出部，使从尿素水喷出部喷出了的尿素水蒸发的蒸发部，设在此蒸发部的下游部、将尿素水分解成氨气的加水分解部，和向上述废气中喷射供给包含此氨的气体的还原剂喷射部。另外，在蒸发部或蒸发部及加水分解部设置加热器。并且，通过按此顺序在筒状容器内设置上述尿素水喷出部、蒸发部、加水分解部及还原剂喷射部（分解气体出口部），形成尿素气化器。
在这样构成了的废气脱硝装置中，如均匀地对尿素气化器的筒状容器进行加热，向内部吹入尿素水（尿素浓度30％～50％），则在容器内部，水和尿素蒸发，在充填在了内部的催化剂颗粒，例如γ氧化铝颗粒、担载了碳酸钾的颗粒等的表面上，尿素分解，生成氨气。在这里，气化器的内部，做成保持450℃以上的结构，成为促进急速蒸发加热的构造，以便不副产出在尿素加热分解的过程中发生的氰尿酸、异氰酸等的固体。换言之，成为对蒸发面的传热促进进行了强化的构造，以便即使尿素喷雾流量显著变化，也能够对容器内部的温度变动进行抑制。具体地说，成为在充填在了加水分解部中的γ氧化铝颗粒等的上部（或上游侧）充填了与其相比导热系数更优良的碳化硅、铁、不锈钢的球、金属蜂窝等的构造。
另外，公开了一种用于生成含有还原剂的气体流的装置（以下称为还原剂含有气体流生成装置。），该装置是在管道上设置用于使还原剂前驱物部分地蒸发而生成气体流的第一区域及用于部分地加热该气体流的第二区域，在此管道上设置了用于供给还原剂前驱物的输送单元，用于使气体流中的还原剂前驱物变化成还原剂的单元，和用于将第一区域加热成第一温度、将第二区域加热成第二温度的加热元件（例如，参照专利文献2。）。
在这样构成了的还原剂含有气体流生成装置中，输送单元向管道供给还原剂前驱物，在位于第一区域的加热元件使还原剂前驱物蒸发而形成了气体流后，位于第二区域的加热元件将上述气体流部分地加热至250℃的温度，使气体流中的还原剂前驱物部分地变化成还原剂，生成还原剂含有气体流。由上述还原剂含有气体流生成装置生成了的还原剂含有气体流被导入内燃机的排气管线中，在那里与内燃机的废气流混合。通过还原剂含有气体流及废气流的混合气体流经SCR催化剂转化器，包含在废气流中的氮氧化物由还原剂进行转化，废气中的NOx的含有率下降。
另外，公开了一种混合气的供给装置，该混合气的供给装置具有包含至少一种还原剂先驱物质的水溶液（例如尿素水溶液）的贮槽，此贮槽与蒸发室连接，由供给单元向此蒸发室供给上述水溶液，该混合气包含至少一种还原剂或至少一种还原剂先驱物质的至少任一种物质（例如，参照专利文献3。）。在此混合气的供给装置中，配置在蒸发室中的加热单元由与蒸发室接触的发热线形成，由此加热单元将蒸发室内的尿素水溶液至少部分地加热至蒸发的临界温度以上的温度。具体地说，蒸发装置具有上述蒸发室，上述蒸发室具有实际上被密闭了的容积，此蒸发室具有用于连接对尿素水溶液进行搬送的搬送管的第一开口和用于连接将混合气排出的供给管的第二开口。在第一开口，作为向蒸发室中喷射供给尿素水溶液的单元配置有管嘴，由此管嘴，尿素水溶液被喷射注入蒸发室中。另外，蒸发室在第二开口的部位具有防止液滴向第二开口的侵入的结构，特是破坏位于液滴与蒸发室的壁之间的气体膜的结构（处在壁上的突起等），并且，在内部为了尿素水溶液的蒸发具有产生大的表面的1个或多个构造物。此构造物也可以是通过在蒸发室的内侧表面上的被覆的设置获得的构造化了的表面。并且，蒸发室经第二开口与加水分解催化剂转化器连接，此加水分解催化剂转化器与排气管直接连结。此加水分解催化剂转化器具有由被卷绕在此加水分解催化剂转化器上的发热线构成的调温单元。
在这样构成了的混合气的供给装置中，由蒸发装置从尿素水溶液发生混合气，此混合气至少包含尿素，在某些情况下，也已经包含由该尿素的热分解产生了的氨。此混合气通过第二开口被导入加水分解催化剂转化器中，在此加水分解催化剂转化器中，进行尿素向氨的大致完全的加水分解，产生含氨的还原剂混合气。
并且，公开了一种内燃机的废气处理装置，在该内燃机的废气处理装置中，用于供给含尿素的水溶液的至少一个供给路与加水分解催化剂连接，废气贯穿流经SCR催化剂，配置有对供给路的至少一部分和加水分解催化剂的至少一方的部件进行加热的棒状加热元件（例如，参照专利文献4。）。在此废气处理装置中，在棒状加热元件的周围，配置供给路的至少一部分和加水分解催化剂的至少一方的部件。另外，棒状加热元件由外被管包围，此外被管与棒状加热元件一体地形成，或与棒状加热元件进行材料结合。并且，在外被管内设置通路。在这里，通路是在棒状加热元件的周围大致形成为螺旋状，内侧由外被管设置边界而且外侧由套管设置边界的具有环状间隙横截面的1个或多个通路。尿素水溶液在通路的第一部位由棒状加热元件蒸发，混合气贯穿流经通路的第二部位。在通路的第二部位，设置对从尿素向氨的加水分解进行促进的被覆，通路的第二部位被用作加水分解路及加水分解催化剂。在上述尿素被加水分解成氨后，含氨的蒸气流作为还原剂从通路向排气管供给。并且，在外被管上罩着套管。此套管例如其自身利用发热线，由此，套管也被加热，因此，通路从其内外被加热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-000867号公报（权利要求1、2及6、段落［0012］、段落［0013］、图1）
专利文献2:日本特开2010-506078号公报（权利要求1及7、段落［0047］、图1及图2）
专利文献3:日本特表2009-537723号公报（权利要求1、段落［0060］～［0065］、图5、图6）
专利文献4:日本特表2009-537725号公报（权利要求1、段落［0027］、［0047］、［0048］、图1、图4）
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在公开于上述以往的专利文献1的废气脱硝装置中，因为尿素水的喷射压低，将空气用于冷却，所以，存在着尿素水不充分地微粒化的危险。另外，在公开于上述以往的专利文献2的还原剂含有气体流生成装置中，因为尿素水流往管道，所以，尿素水附着在管道的内壁上，存在着尿素水在管道内不能顺利地流动的危险。
另外，在公开于上述以往的专利文献3的混合气的供给装置及公开于上述以往的专利文献4的废气处理装置中，因为都是通过在使作为液体的尿素水溶液蒸发后进行加水分解，生成由含氨的混合气或蒸气流构成的还原剂，所以，因压力的变化而使得还原剂的向排气管的供给量大幅度变化，存在难以对还原剂的向排气管的供给量进行控制的问题。另外，在公开于上述以往的专利文献3的混合气的供给装置中，如尿素水溶液流入蒸发室，则此尿素水溶液蒸发，发生包含尿素及氨的混合气，如此混合气流入加水分解催化剂转化器，则混合气中的尿素被大致完全地加水分解，流入排气管中，所以，有时在蒸发室内尿素水溶液中的尿素不蒸发，仅是水进行蒸发，尿素结晶化，在此情况下，存在结晶化了的尿素堆积在蒸发室内面上的危险。另外，在公开于上述以往的专利文献3的混合气的供给装置中，为了从尿素水溶液生成含氨的还原剂混合气，分别设置蒸发室和加水分解催化剂转化器，部件数量增大，并且，还存在必须确保宽的蒸发室及加水分解催化剂转化器的设置空间的问题。
另外，在公开于上述以往的专利文献4的废气处理装置中，如尿素水溶液流入加水分解催化剂的通路，则此尿素水溶液在通路的第一部位蒸发后，在通路的第二部位加水分解，成为含氨的蒸气流，流入排气管，所以，有时在通路的第一部位尿素水溶液中的尿素不蒸发，仅水进行蒸发，尿素结晶化，在此情况下，结晶化了的尿素堆积在通路内，存在由此堆积物将通路堵塞的危险。并且，在公开于上述以往的专利文献4的废气处理装置中，因为加水分解催化剂的通路是在棒状加热元件的周围形成为大致螺旋状，内侧由外被管设置了边界而且外侧由套管设置了边界的具有环状间隙横截面的1个或多个通路，所以，还存在需要以良好的精度对外被管及套管进行加工，这些部件的加工工时增大的问题。
本发明的第1目的在于提供一种尿素水重整器，该尿素水重整器能够充分地使尿素水微粒化，由此在催化剂部能够以良好的效率将尿素水重整成氨气。本发明的第2目的在于提供一种尿素水重整器，该尿素水重整器能够比较容易地将重整器外壳与氨气供给管嘴一起安装在排气管上。本发明的第3目的在于提供一种尿素水重整器，该尿素水重整器通过充分地确保运载气体加热部的运载气体流路，在运载气体加热部能够充分地加热运载气体，并且，通过尿素水不向运载气体加热部的运载气体流路流动，仅运载气体向运载气体流路流动，能够阻止尿素水在运载气体流路内壁的附着，运载气体在运载气体流路内顺利地流动。本发明的第4目的在于提供一种尿素水重整器，该尿素水重整器即使微粒化了的尿素水通过催化剂部，也因为此尿素水的液滴与分散板冲撞，所以，能够增大氨气的生成量，并且，能够阻止尿素水的向排气管的流入。本发明的第5目的在于提供一种尿素水重整器，该尿素水重整器通过催化剂加热单元直接加热催化剂部，能够提高微粒化了的尿素水在催化剂部的向氨气的重整效率。
本发明的第6目的在于提供一种废气净化装置，该废气净化装置使用了即使在废气温度低时也能够以良好的效率减少NOx的尿素水重整器。本发明的第7目的在于提供一种废气净化装置，该废气净化装置通过在尿素水重整器不使尿素水蒸发地将尿素重整成氨水，能够容易地提高氨水向排气管的供给量。本发明的第8目的在于提供一种废气净化装置，该废气净化装置通过在尿素水重整器不使尿素水蒸发地将尿素水重整成氨水，能够防止仅水进行蒸发、尿素结晶化。本发明的第9目的在于提供一种废气净化装置，该废气净化装置通过在尿素水重整器将液体的尿素水重整成液体的氨水，不使尿素水重整器的部件数量增大，能够谋求尿素水重整器的小型化。本发明的第10目的在于提供一种废气净化装置，该废气净化装置通过在棒状的加热器的外周面将还原剂流通管卷绕成螺旋状，能够以比较低的精度，不增大加工工时，比较容易地制作还原剂流通管。
用于解决课题的技术手段
本发明的第1观点如图1及图2所示，是一种尿素水重整器，该尿素水重整器具有运载气体加热部16、运载气体喷射管嘴17、第一尿素水供给管嘴21、催化剂部23、和氨气供给管嘴24；该运载气体加热部16对从运载气体源14供给的运载气体进行加热；该运载气体喷射管嘴17喷射由运载气体加热部16加热了的运载气体；该第一尿素水供给管嘴21向运载气体喷射管嘴17的前端供给尿素水18，以便尿素水18由从运载气体喷射管嘴17喷射的运载气体微粒化；该催化剂部23与运载气体喷射管嘴17相向地设置，分解上述微粒化了的尿素水18，将该尿素水18重整成氨气22；该氨气供给管嘴24安装在排气管12上，以便向发动机11的排气管12供给从催化剂部23的出口排出的氨气22。
本发明的第2观点是基于第1观点的发明，其特征在于：还如图1所示那样，运载气体加热部16、运载气体喷射管嘴17、第一尿素水供给管嘴21及催化剂部23被收容在重整器外壳26中，重整器外壳26与氨气供给管嘴24的根端连接。
本发明的第3观点是基于第1或第2观点的发明，其特征在于：还如图1所示那样，运载气体加热部16由线圈保持部16a、电热线圈16b、和运载气体流路用线圈16c组成；该线圈保持部16a形成为圆柱状；该电热线圈16b沿着此线圈保持部16a的外周面而且以不露出到线圈保持部16a的外周面的方式埋设；该运载气体流路用线圈16c通过以螺旋状卷绕在线圈保持部16a的外周面上，形成运载气体沿线圈保持部16a的外周面以螺旋状流动的运载气体流路16d。
本发明的第4观点，是基于第1或第2观点的发明，其特征在于：还如图1所示那样，还具有分散板31、32，该分散板31、32在催化剂部23的出口侧与催化剂部23的出口面相向地设置，形成有多个通孔31a、32a，而且接受从催化剂部23排出的尿素水18。
本发明的第5观点是基于第1或第2观点的发明，其特征在于：还如图1所示那样，还具有被插入催化剂部23的、能直接加热催化剂部23的催化剂加热单元41、42。
本发明的第6观点，是一种使用了尿素水重整器的废气净化装置，该废气净化装置图1及图2所示那样，具备选择还原型催化剂51、记载于第1至第5观点的尿素水重整器13、尿素水供给单元53、温度传感器54、和控制器56；该选择还原型催化剂（日文：触媒）51设在发动机11的排气管12中，能将废气中的NOx还原成N2；该尿素水重整器13具有伸到（日文：臨む）与选择还原型催化剂51相比处于废气上游侧的排气管12中的氨气供给管嘴24，从此氨气供给管嘴24向排气管12供给在选择还原型催化剂51处作为还原剂起作用的氨气22；该尿素水供给单元53具有伸到与选择还原型催化剂51相比处于废气上游侧、与第一尿素水供给管嘴21相比处于废气上游侧或废气下游侧的排气管12中的第二尿素水供给管嘴52，从此第二尿素水供给管嘴52在选择还原型催化剂51向排气管12供给尿素水18；该温度传感器54对与选择还原型催化剂51相关的废气温度进行检测；该控制器56根据温度传感器54的检测输出对尿素水重整器13及尿素水供给单元53进行控制。
本发明的第7观点，是一种废气净化装置，该废气净化装置如图7及图8所示那样，对发动机11的废气进行净化；其特征在于：具备选择还原型催化剂51、尿素水重整器214、尿素水供给单元216、喷射管嘴217、催化剂温度传感器233、压力传感器234、和控制器56；该选择还原型催化剂51设在发动机11的排气管12中，能将废气中的NOx还原成N2；该尿素水重整器214由加热器214b加热尿素水18，将热尿素水18重整成氨水；该尿素水供给单元216向尿素水重整器214供给尿素水18；该喷射管嘴217伸到与选择还原型催化剂51相比处于废气上游侧的排气管12中，能喷射由尿素水重整器214重整了的氨水或未由尿素水重整器214重整而直接通过的尿素水的任一方或双方；该催化剂温度传感器233对与选择还原型催化剂51相关的废气温度进行检测；该压力传感器234对尿素水重整器214的入口压力进行检测；该控制器56根据催化剂温度传感器233及压力传感器234的各检测输出对加热器214b及尿素水供给单元216进行控制。
本发明的第8观点是基于第7观点的发明，其特征在于：还如图8所示那样，尿素水重整器214具有筒状的重整箱（日文：改質ケース）214a，以螺旋状卷绕在此重整箱214a的外周面上的加热器214b，和被充填在此重整箱214a中、将加热器214b的热传递至重整箱214a的内部的多个无机质多孔质体214c。
本发明的第9观点是基于第8观点的发明，其特征在于：还如图11所示那样，在重整箱264a内在此箱的长度方向隔开规定的间隔地设置分隔板264f，由分隔板264f将重整箱264a内划分成相互连通的多个空间，在多个空间中充填多个无机质多孔质体264c，并且以流入重整箱264a中的尿素水在多个空间中一面弯曲行进一面通过而被重整成氨水的方式构成。
本发明的第10观点是基于第8或第9观点的发明，其特征在于：还如图8所示那样，在无机质多孔质体214c上担载了促进尿素水18的加水分解的催化剂。
本发明的第11观点是基于第7观点的发明，其特征在于：还如图13及图16所示那样，尿素水重整器284具有棒状的加热器284a，以螺旋状卷绕在加热器284a的外周面上、由尿素水流通且将加热器284a的热传递至内面的还原剂流通管284b，和被涂敷在了还原剂流通管284b的内周面上、对尿素水进行吸附的吸附剂层284c。
本发明的第12观点是基于第11观点的发明，其特征在于：还如图16所示那样，在吸附剂层284c上担载了促进尿素水的加水分解的催化剂。
发明的效果
在本发明的第1观点的尿素水重整器中，由于运载气体加热单元对从运载气体源供给的运载气体进行加热，从运载气体喷射管嘴喷射此被加热了的运载气体，从第一尿素水供给管嘴供给的尿素水由从上述运载气体喷射管嘴喷射的运载气体微粒化，进而微粒化了的尿素水在催化剂部被分解而被重整成氨气，所以，能够在催化剂部以良好的效率将尿素水重整成氨气。另外，因为尿素水以比较低的温度被从尿素水喷出部喷射，所以，与尿素水未充分地微粒化的以往的废气脱硝装置相比，在本发明中，能充分地将尿素水微粒化。
在本发明的第2观点的尿素水重整器中，由于将运载气体加热部、运载气体喷射管嘴、第一尿素水供给管嘴及催化剂部收容在重整器外壳中，将此重整器外壳与氨气供给管嘴的根端连接，所以，能够比较容易地将重整器外壳与氨气供给管嘴一起安装在排气管上。
在本发明的第3观点的尿素水重整器中，由于将导热系数高的线圈保持部形成为圆柱状，沿此线圈保持部的外周面而且以不露出到线圈保持部的外周面的方式埋设电热线圈，通过将导热系数高的运载气体流路用线圈以螺旋状卷绕在线圈保持部的外周面上，形成运载气体沿线圈保持部的外周面以螺旋状流动的运载气体流路，所以，能够充分地确保运处于载气体加热部的运载气体流路。其结果，能够由运载气体加热部充分地对运载气体进行加热。另外，在以往的还原剂含有气体流生成装置，因为尿素水向管道流动，所以尿素水附着在管道的内壁上，尿素水在管道内不能顺利地流动，与该以往的还原剂含有气体流生成装置相比，在本发明中，由于尿素水不向运载气体流路流动，仅运载气体向运载气体流路流动，所以，能够阻止尿素水附着在运载气体流路的内壁上。其结果，运载气体在运载气体流路内顺利地流动。
在本发明的第4观点的尿素水重整器中，由于在催化剂部的出口侧与催化剂部的出口面相向地设置导热系数高的分散板，该分散板形成多个通孔而且接受从催化剂部排出的尿素水，所以，如微粒化了的尿素水在催化剂部不被重整成氨气地通过催化剂部，则与分散板冲撞。由于与此分散板冲撞了的尿素水的液滴从分散板吸热而被分解成氨气，所以，能够增大氨气的生成量，并且阻止尿素水向排气管的流入。
在本发明的第5观点的尿素水重整器中，由于催化剂加热单元直接加热催化剂部，所以，将催化剂部的温度维持为能够将微粒化了的尿素水重整成氨气的温度。其结果，能够提高微粒化了的尿素水在催化剂部向氨气的重整效率。
在本发明的第6观点的废气净化装置中，如温度传感器检测出废气温度比较低这一情况，则控制器保持为停止了尿素水供给单元的状态，驱动尿素水重整器。由此，在尿素水重整器分解尿素水，将其重整成氨气后，从氨气供给管嘴向排气管供给此氨气。然后，如氨气随废气一起流入选择还原型催化剂，则氨气作为用于对废气中的NOx进行还原的还原剂起作用，废气中的NOx被迅速地还原成N2。其结果，即使在废气温度低时，也能够以良好的效率减少NOx。另一方面，如温度传感器检测出废气温度比较高这一情况，则控制器停止尿素水重整器，驱动尿素水供给单元。由此，从尿素水供给单元的第二尿素水供给管嘴向排气管喷射尿素水。此时由于废气温度比较高，所以，尿素水在排气管内被迅速地分解成氨气。然后，如氨气随废气一起流入选择还原型催化剂，则氨气作为用于对废气中的NOx进行还原的还原剂起作用，废气中的NOx被迅速地还原成N2。其结果，即使废气温度变高，也能够以良好的效率减少NOx。
在本发明的第7观点的废气净化装置中，由于在尿素水重整器不使尿素水蒸发地将尿素水重整为氨水，所以，从喷射管嘴向排气管内喷射即使压力变化容积也几乎不变化的氨水或尿素水的任一方或双方，所以，能够容易地控制氨水或尿素水向排气管的供给量。另外，从喷射管嘴向排气管内喷射的氨水即使废气温度比较低温也迅速地气化而成为氨气，并且，此氨气在选择还原型催化剂上作为将废气中的NOx还原N2的还原剂起作用，所以，即使在废气温度比较低时，也能够以良好的效率减少废气中的NOx。另外，当废气温度比较高时，使尿素水在尿素水重整器不重整地就这样通过，从喷射管嘴向排气管喷射。由于此喷射的尿素水由比较高温的废气重整成氨气，所以，此氨气在选择还原型催化剂上作为将废气中的NOx还原成N2的还原剂起作用。
另外，由于在尿素水重整器中不使尿素水蒸发地将尿素水重整成氨水，所以，能够防止仅水蒸发、尿素结晶化。其结果，能够防止结晶化了的尿素堆积在尿素水重整器内。并且，在以往的混合气的供给装置中，为了从尿素水溶液生成含氨的还原剂混合气，分别地设置蒸发室和加水分解催化剂转化器，所以，部件数量增大，并且必须确保蒸发室及加水分解催化剂转化器的设置空间，与以往的混合气的供给装置相比，在本发明中，由于在单一的尿素水重整器中将液体的尿素水重整成液体的氨水，所以，不使尿素水重整器的部件数量增大，能够实现尿素水重整器的小型化。其结果，能够在比较狭小的空间中设置尿素水重整器。
在本发明的第8观点的废气净化装置中，由于被充填在了重整箱中的无机质多孔质体具有将加热器的热传递至重整箱的内部的作为热介质的功能和进行吸附以便尿素水渗入的作为吸附剂的功能，所以，能够以良好的效率将尿素水重整成氨水。
在本发明的第9观点的废气净化装置中，由于流入重整箱中的尿素水一面在多个空间中弯曲行进一面通过，所以，尿素水的与无机质多孔质体的接触率变高，能够以更好的效率将尿素水重整成氨水。
在本发明的第10观点的废气净化装置中，由于由被担载在了无机质多孔质体上的催化剂促进尿素水的加水分解，所以，能够以更好的效率将尿素水重整成氨水。
在本发明的第11观点的废气净化装置中，由于还原剂流通管将加热器的热传递至还原剂流通管的内面，吸附剂层吸附尿素水以便尿素水渗入，所以，通过尿素水在还原剂流通管内通过，能够以良好的效率重整成氨水。另外，在以往的废气处理装置中，需要以良好精度加工外被管及套管，这些部件的加工工时增大，与以往的废气处理装置相比，在本发明中，由于只要在棒状的加热器的外周面以螺旋状卷绕还原剂流通管即可，所以，能够比较低的精度，不增大加工工时，比较容易地制作还原剂流通管。
在本发明的第12观点的废气净化装置中，由于由被担载在了吸附剂层上的催化剂促进尿素水的加水分解，所以，能够以更好的效率将尿素水重整成氨水。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的尿素水重整器的纵截面结构图。
图2是使用了该尿素水重整器的废气净化装置的结构图。
图3是表示本发明第2实施方式的尿素水重整器的纵截面结构图。
图4是表示本发明第3实施方式的尿素水重整器的纵截面结构图。
图5是表示本发明第4实施方式的第一尿素水供给管嘴的尿素水供给孔在水平方向贯通地形成的状态的要部截面结构图。
图6是表示本发明第5实施方式的第一尿素水供给管嘴的尿素水供给孔向斜下方向形成的状态的要部截面结构图。
图7是表示本发明第6实施方式的废气净化装置的结构图。
图8是表示该废气净化装置的尿素水重整器的图9的A-A线截面图。
图9是表示图8的B-B线截面图。
图10是表示相对于尿素水重整器的温度变化及尿素水重整器的入口压力的变化的、在尿素水重整器中的氨水发生率的变化的图。
图11是表示本发明第7实施方式的尿素水重整器的图12的C-C线截面图。
图12是表示图11的D-D线截面图。
图13是表示本发明第8实施方式的尿素水重整器的图14的E-E线截面图。
图14是表示图13的F-F线截面图。
图15是表示尿素水重整器的拆下了绝热罩及绝热材料的状态的尿素水重整器的侧视图。
图16是表示图15的G-G线截面图。
图17是表示伴随着使用了实施例1及比较例1的废气净化装置时的废气温度的变化的、NOx降低率的变化的图。
具体实施方式
下面，根据附图说明用于实施本发明的方式。
＜第1实施方式＞
如图1及图2所示，在柴油发动机11的排气管12上设置尿素水重整器13。此尿素水重整器13具有运载气体加热部16、运载气体喷射管嘴17、第一尿素水供给管嘴21、催化剂部23、和氨气供给管嘴24。该运载气体加热部16对从运载气体源14供给的运载气体进行加热。该运载气体喷射管嘴17喷射由运载气体加热部16加热了的运载气体。该第一尿素水供给管嘴21向运载气体喷射管嘴17的前端供给尿素水18，以便由从运载气体喷射管嘴17喷射的运载气体使尿素水18微粒化。该催化剂部23分解此微粒化了的尿素水18，将其重整成氨气22。该氨气供给管嘴24向发动机11的排气管12供给从催化剂部23的出口排出的氨气22。上述运载气体加热部16、运载气体喷射管嘴17、第一尿素水供给管嘴21及催化剂部23，被收容在沿铅直方向延伸的圆筒状的重整器外壳26中，此重整器外壳26的下端与氨气供给管嘴24的上端连接。由此，能比较容易地将重整器外壳26与氨气供给管嘴26一起安装在排气管12上。另外，运载气体源14，在此实施方式中，是储存由压缩机（未图示）压缩了的运载气体（空气）的运载气体箱（空气箱）（图2）。另外，运载气体源也可不使用运载气体箱（空气箱），而是由向运载气体加热部供给大气中的空气、发动机的废气或它们的混合气体的压缩机构成。
另一方面，运载气体加热部16由线圈保持部16a、电热线圈16b、和运载气体流路用线圈16c构成。该线圈保持部16a在上端一体地设置带台阶的凸缘16e，形成为在铅直方向延伸的圆柱状。该电热线圈16b沿此线圈保持部16a的外周面而且以不露出到线圈保持部16a的外周面的方式埋设。该运载气体流路用线圈16c被以螺旋状卷绕在线圈保持部16a的外周面上（图1）。线圈保持部16a由SUS316、因科内尔镍铬铁耐热耐蚀合金（インコネル（特殊金属公司制造的注册商标））等导热系数比较高（15～17W／(m·K)）的金属形成。另外，电热线圈16b虽然未图示，但该电热线圈16b是在金属护套（金属制极细管）中有间隙地插入镍铬耐热合金线等发热体，在金属护套与发热体的间隙中充填高纯度的无机绝缘物的粉末来构成的。在这里，作为将电热线圈16b埋设在线圈保持部16a中的方法，虽然未图示，但实际上使用了以下的方法，即，准备与线圈保持部16a相比直径稍小的圆柱状的第一保持部，在此第一保持部的外周面形成能收容电热线圈16b的螺旋状的凹槽，在将电热线圈16b收容在了此螺旋状的凹槽中后，将具有与线圈保持部16a同一外径的圆筒状的第二保持部嵌装在第一保持部上。另外，运载气体流路用线圈16c通过SUS316、SUS304、因科内尔镍铬铁耐热耐蚀合金等的导热系数比较高（15～17W／(m·K)）的金属线材以螺旋状卷绕在线圈保持部16a的外周面上形成。上述运载气体流路用线圈16c，在相互邻接的金属线材之间隔开规定的间隔D（图1）以螺旋状卷绕，由此，形成运载气体沿线圈保持部16a的外周面以螺旋状流动的运载气体流路16d。即，以通过隔开规定的间隔D形成了的空间成为运载气体流动的运载气体流路16d的方式构成。
上述运载气体加热部16，被收容在上部形成为圆筒状、下部形成为随着往下方去前端变细的漏斗状的加热部壳体27的上部中，此加热部壳体27被插入重整器外壳26的上部。另外，当将运载气体加热部16收容在了加热部壳体27中时，在运载气体流路用线圈16c的外周面与加热部壳体27的内周面之间形成0.4～0.5mm的范围内的间隙t（图1）。在这里，将上述间隙t限定在0.4～0.5mm的范围内，是因为，当不到0.4mm时，由电热线圈16b发生、经过线圈保持部16a传递到了运载气体流路用线圈16c的热传递到加热部壳体27而消散，如超过0.5mm，则运载气体的大部分不在螺旋状的运载气体流路16d内流动，而是通过间隙t流动，在运载气体加热部16不能充分地加热运载气体。另外，运载气体喷射管嘴17被形成在加热部壳体27的下端，以从此运载气体喷射管嘴17的前端（下端）向下方喷射由运载气体加热部16加热了的运载气体的方式构成。另外，图1及图2的附图标记28是与重整器外壳26及加热部壳体27的上部连接的运载气体供给管。此运载气体供给管28的根端与运载气体箱14连接（图2），前端与运载气体流路16d连接（图1）。
另一方面，第一尿素水供给管嘴21，从重整器外壳26的铅直方向的大致中央的外周面水平地延伸地插入。具体地说，第一尿素水供给管嘴21，被水平地插入重整器外壳26中，以其前端部与加热部壳体27下端的运载气体喷射管嘴17的前端相比稍处于下方的方式被水平地插入重整器外壳26中。另外，第一尿素水供给管嘴21的前端被封闭，在第一尿素水供给管嘴21的前端部的与运载气体喷射管嘴17的前端相向的位置，形成在铅直方向贯通的尿素水供给孔21a。通过这样构成第一尿素水供给管嘴21，被供给到了第一尿素水供给管嘴21的尿素水供给孔21a的尿素水18由从运载气体喷射管嘴17喷射的运载气体吹跑而微粒化，并且其温度上升。
催化剂部23，在此实施方式中，由第一催化剂部23a和第二催化剂部23b构成。该第一催化剂部23a与运载气体喷射管嘴17相向而且从第一尿素水供给管嘴21隔开比较大的间隔设置在下方。该第二催化剂部23b与第一催化剂部23a相比隔开比较小的间隔设置在下方。第一及第二催化剂部23a、23b相同地构成。具体地说，第一及第二催化剂部23a、23b是整装催化剂，在堇青石制的蜂窝载体上涂敷二氧化钛、氧化锆或沸石来构成。由二氧化钛构成的第一及第二催化剂部23a、23b，是将含二氧化钛的浆料涂敷在蜂窝载体上来构成的。另外，由氧化锆构成的第一及第二催化剂部23a、23b，是将含氧化锆的浆料涂敷在蜂窝载体上来构成的。并且，由沸石构成的第一及第二催化剂部23a、23b，是将含沸石粉末的浆料涂敷在蜂窝载体上来构成的。另外，上述堇青石制的蜂窝载体，也可以是由不锈钢形成的金属载体。
以下面的方式构成，即，在第一尿素水供给管嘴21与第一催化剂部23a之间的比较宽的空间中，上述微粒化了的尿素水18随着往下方去而逐渐变宽，大致均匀地分散至第一催化剂部23a的整个入口面（上面）。另外，在上述第一催化剂部23a的出口侧（下侧）、第二催化剂部23b的入口侧（上侧），与第一催化剂部23a的出口面（下面）相向地设置第一分散板31，在第二催化剂部23b的出口侧（下侧）、氨气供给管嘴24的入口侧（上侧），与第二催化剂部23b的出口面（下面）相向地设置第二分散板32。在第一及第二分散板31、32上分别形成多个通孔31a、32a，而且以分别接受从第一及第二催化剂部23a、23b排出的尿素水18的方式构成。另外，第一及第二分散板31、32由导热系数比较高（15～17W／(m·K)）的SUS316、SUS304、因科内尔镍铬铁耐热耐蚀合金等形成。
另一方面，在第一催化剂部23a中插入能直接加热此第一催化剂部23a的第一电热塞41，在第二催化剂部23b中插入能直接加热此第二催化剂部23b的第二电热塞42。第一电热塞41从第一催化剂部23a的铅直方向的中央在水平方向延伸地插入，第二电热塞42从第二催化剂部23b的铅直方向的中央在水平方向延伸地插入。上述第一及第二电热塞41、42与安装在柴油发动机的气缸盖上、对发动机的燃烧室内进行预热的电热塞大致相同地构成，成为在金属管中安装了电热线的构造。另外，氨气供给管嘴24被安装在发动机11的排气管12上。氨气供给管嘴24由形成为圆筒状的管嘴主体24a和在此管嘴主体24a的上端与管嘴主体24a一体地形成了的凸缘部24b组成。管嘴主体24a的下面形成从废气上游侧向废气下游侧管嘴主体24a的长度逐渐变短的倾斜面。凸缘部24b被安装在设在了排气管12上的凸缘部12a上。
上述尿素水重整器13，如图2所示那样，被安装在柴油发动机11的废气净化装置上。此废气净化装置具备选择还原型催化剂51、上述尿素水重整器13、尿素水供给单元53、温度传感器54、和控制器56。该选择还原型催化剂51被设在发动机11的排气管12上。上述尿素水重整器13具有伸到与选择还原型催化剂51相比处于废气上游侧的排气管12中的氨气供给管嘴24。该尿素水供给单元53具有第二尿素水供给管嘴52，该第二尿素水供给管嘴52伸到在与选择还原型催化剂51相比处于废气上游侧、与第一尿素水供给管嘴21相比处于废气下游侧的排气管12中。该温度传感器54对与选择还原型催化剂51相关的废气温度进行检测。该控制器56根据温度传感器54的检测输出对尿素水重整器13及尿素水供给单元53进行控制。
上述选择还原型催化剂51被收容在与排气管12相比直径大的壳体57中，能将废气中的NOx还原成N2地构成。选择还原型催化剂51是整装催化剂，是在堇青石制的蜂窝载体上涂敷沸石或氧化锆来构成的。作为沸石，可列举出铜沸石、铁沸石、锌沸石、银沸石等。由铜沸石构成的选择还原型催化剂51，是在蜂窝载体上涂敷包含对铜进行了离子交换后的沸石粉末的浆料来构成的。另外，由铁沸石、锌沸石或银沸石构成的选择还原型催化剂51，是在蜂窝载体上分别涂敷包含对铁、锌或银进行了离子交换的沸石粉末的浆料来构成的。并且，由氧化锆构成的选择还原型催化剂51，是在蜂窝载体上涂敷含有担载了氧化锆的γ-氧化铝粉末或θ-氧化铝粉末的浆料来构成的。
另一方面，尿素水重整器13还具有第一尿素水供给管61、第一尿素水箱62、第一泵63、第一尿素水供给量调整阀64、和运载气体流量调整阀66（图2）。该第一尿素水供给管61的前端与第一尿素水供给管嘴21连接。该第一尿素水箱62与此第一尿素水供给管61的根端连接，储存了尿素水18。该第一泵63向第一尿素水供给管嘴21压送此第一尿素水箱62内的尿素水18。该第一尿素水供给量调整阀64对从第一尿素水供给管嘴21向运载气体喷射管嘴17的前端供给的尿素水18的供给量进行调整。该运载气体流量调整阀66设在连接运载气体箱14与运载气体加热部16的运载气体流路16d的运载气体供给管28上。上述第一泵63设在第一尿素水供给管嘴21与第一尿素水箱62之间的第一尿素水供给管61上，第一尿素水供给量调整阀64设在第一尿素水供给管嘴21与第一泵63之间的第一尿素水供给管61上。并且，第一尿素水供给量调整阀64由设在第一尿素水供给管61上、对尿素水18向第一尿素水供给管嘴21的供给压力进行调整的第一尿素水压力调整阀64a和设在第一尿素水供给管嘴21的根端、对第一尿素水供给管嘴21的根端进行开闭的第一尿素水用开闭阀64b组成。
第一尿素水压力调整阀64a是具有第一～第三孔口64c～64e的三通阀，第一孔口64c与第一泵63的排出口连接，第二孔口64d与第一尿素水用开闭阀64b连接，第三孔口64e由第一返回管65与第一尿素水箱62连接。如对第一尿素水压力调整阀64a进行驱动，则由第一泵63压送了的尿素水18从第一孔口64c流入第一尿素水压力调整阀64a，在由此第一尿素水压力调整阀64a调整成了规定的压力后，被从第二孔口64d压送至第一尿素水用开闭阀64b。另外，如停止第一尿素水压力调整阀64a的驱动，则由第一泵63压送了的尿素水18在从第一孔口64c流入第一尿素水压力调整阀64a后，从第三孔口64e通过第一返回管65返回至第一尿素水箱62中。并且，运载气体流量调整阀66能对从运载气体箱14向运载气体加热部16的运载气体流路16d供给的运载气体的流量进行调整地构成。
尿素水供给单元53，具有伸到与选择还原型催化剂51相比处于废气上游侧的排气管12中的上述第二尿素水供给管嘴52，前端与第二尿素水供给管嘴52连接的第二尿素水供给管71，与此第二尿素水供给管71的根端连接、储存了尿素水18的第二尿素水箱72，向第二尿素水供给管嘴52压送此第二尿素水箱72内的尿素水18的第二泵73，和对从第二尿素水供给管嘴52向排气管12供给的尿素水18的供给量进行调整的第二尿素水供给量调整阀74（图2）。上述尿素水18由较高温度的废气分解成氨气，此氨气在选择还原型催化剂51处作为还原剂起作用。另外，上述第二泵73设在第二尿素水供给管嘴52与第二尿素水箱72之间的第二尿素水供给管71上，第二尿素水供给量调整阀74设在第二尿素水供给管嘴52与第二泵73之间的第二尿素水供给管71上。并且，第二尿素水供给量调整阀74由设在第二尿素水供给管71上、对向第二尿素水供给管嘴52的尿素水18的供给压力进行调整的第二尿素水压力调整阀74a和设在第二尿素水供给管嘴52的根端、对第二尿素水供给管嘴52的根端进行开闭的第二尿素水用开闭阀74b组成。
第二尿素水压力调整阀74a是具有第一～第三孔口74c～74e的三通阀，第一孔口74c与第二泵73的排出口连接，第二孔口74d与第二尿素水用开闭阀74b连接，第三孔口74e由第二返回管75与第二尿素水箱72连接。如对第二尿素水压力调整阀74a进行驱动，则由第二泵73压送了的尿素水18从第一孔口74c流入第二尿素水压力调整阀74a，在由此第二尿素水压力调整阀74a调整成了规定的压力的后，从第二孔口74d被向第二尿素水用开闭阀74b压送。另外，如停止第二尿素水压力调整阀74a的驱动，则在由第二泵73压送了的尿素水18从第一孔口74c流入第二尿素水压力调整阀74a后，从第三孔口74e通过第二返回管75返回至第二尿素水箱72中。
另一方面，柴油发动机11的吸气口经吸气歧管81与吸气管82连接，排气口经排气歧管83与排气管12连接（图2）。在吸气管82上，分别设置涡轮增压器84的压缩机外壳84a和对由涡轮增压器84压缩了的吸气进行冷却的中间空气冷却器86，在排气管12上设置涡轮增压器84的涡轮机外壳84b。在压缩机外壳84a中能旋转地收容压缩机旋转叶片（未图示），在涡轮机外壳84b中能旋转地收容涡轮机旋转叶片（未图示）。如以下那样构成，即，压缩机旋转叶片与涡轮机旋转叶片由轴（未图示）连结，由从发动机11排出的废气的能量经涡轮机旋转叶片及轴使压缩机旋转叶片旋转，由此压缩机旋转叶片的旋转对吸气管82内的吸入空气进行压缩。
温度传感器54，在此实施方式中，由第一温度传感器54a和第二温度传感器54b构成。该第一温度传感器54a被插入选择还原型催化剂51的废气入口侧的壳体57中，对即将流入选择还原型催化剂51前的废气的温度进行检测。该第二温度传感器54b被插入选择还原型催化剂51的废气出口侧的壳体57中，对刚从选择还原型催化剂51流出的废气的温度进行检测。另外，发动机11的旋转速度由旋转传感器87检测，发动机11的负荷由负荷传感器88检测。第一温度传感器54a、第二温度传感器54b、旋转传感器87及负荷传感器88的各检测输出与控制器56的控制输入连接，控制器56的控制输出分别与电热线圈16b、第一电热塞41、第二电热塞42、第一泵63、第一尿素水压力调整阀64a、第一尿素水用开闭阀64b、运载气体流量调整阀66、第二泵73、第二尿素水压力调整阀74a、第二尿素水用开闭阀74b连接。在控制器56中设置存储器89。在此存储器89中，预先记忆与发动机旋转速度、发动机负荷、选择还原型催化剂51出入口的废气温度相应的、第一尿素水压力调整阀64a及第二尿素水压力调整阀74a的压力、第一尿素水用开闭阀64b及第二尿素水用开闭阀74b的单位时间的开闭次数、第一泵63及第二泵73是否工作、运载气体流量调整阀66的开度。另外，在存储器89中，分别作为图记忆基于发动机旋转速度及发动机负荷的变化的、从发动机11排出的废气中的NOx的流量的变化。另外，在此实施方式中，将第一温度传感器插入选择还原型催化剂的废气入口侧的壳体中，将第二温度传感器插入与选择还原型催化剂相比处于废气出口侧的壳体中，但如能够检测与选择还原型催化剂相关的温度，则也可使用第一或第二温度传感器的任一方。
对具有这样构成了的尿素水重整器13的废气净化装置的动作进行说明。在发动机11刚起动时、发动机11的轻负荷运转时，废气温度低达100～200℃。此温度范围的废气温度分别由第一及第二温度传感器54a、54b进行检测，如旋转传感器87及负荷传感器88检测出发动机11的无负荷运转或轻负荷运转，则控制器56根据第一温度传感器54a、第二温度传感器54b、旋转传感器87及负荷传感器88的各检测输出，在停止了第二泵73、第二尿素水压力调整阀74a及第二尿素水用开闭阀74b的状态下，驱动第一泵63、第一尿素水压力调整阀64a、第一尿素水用开闭阀64b及运载气体流量调整阀66。
如运载气体流量调整阀66被驱动而且向电热线圈16b通电，则运载气体箱14内的运载气体被向运载气体加热部16的运载气体流路16d供给。此运载气体在沿运载气体流路16d流动期间，一面吸走由电热线圈16b发生、传递到了线圈保持部16a、运载气体流路用线圈16c的热，一面到达运载气体喷射管嘴17。因为上述运载气体流路16d足够长，所以，能够由运载气体加热部16充分地加热运载气体。另外，由于尿素水18不向运载气体流路16d流动，仅运载气体向运载气体流路16d流动，所以，尿素水18不会在运载气体流路16d的内壁上附着，运载气体在运载气体流路16d内顺利地流动。
另一方面，如第一泵63、第一尿素水压力调整阀64a、第一尿素水用开闭阀64b分别被驱动，并且，向电热线圈16b、第一电热塞41及第二电热塞42通电，则第一尿素水箱62内的尿素水18通过第一尿素水供给管61向第一尿素水供给管嘴21供给。通过上述运载气体喷射管嘴17向尿素水供给孔21a喷射高温的运载气体，被供给到了此第一尿素水供给管嘴21的尿素水18被吹跑而微粒化，并且，其温度上升。并且，在第一尿素水供给管嘴21与第一催化剂部23a之间的比较宽的空间，上述微粒化了的尿素水18随着往下方去而逐渐变宽，大致均匀地分散在第一催化剂部23a的整个入口面（上面）上，所以，此大致均匀地分散、微粒化了的尿素水18的大部分在第一催化剂部23a如以下的式（1）所示那样分解而被重整成氨气22。
(NH2)2CO＋H2O→2NH3＋CO2    ……（1）
上述式（1），表示尿素水18分解成氨气22的化学反应式。在这里，即将流入第一催化剂部23a的微粒化了的尿素水18的温度是90～150℃。另外，第一催化剂部23a由第一电热塞41直接加热，由于第一催化剂部23a的温度被维持成能够将微粒化了的尿素水18重整成氨气22的温度（例如200～300℃），所以，能够提高微粒化了的尿素水18在第一催化剂部23a向氨气22的重整效率。并且，如微粒化了的尿素水18在第一催化剂部23a不被重整成氨气22地通过第一催化剂部23a，则与第一分散板31冲撞。由于与此第一分散板31冲撞了的尿素水18从第一分散板31吸热而被分解成氨气22，所以，能够增大氨气22的生成量。
另外，如微粒化了的尿素水18不被重整成氨气22地就这样通过第一催化剂部23a及第一分散板31，则此微粒化了的尿素水18在第二催化剂部23b分解而被重整成氨气22。在这里，由于第二催化剂部23b由第二电热塞41直接加热，第二催化剂部23b的温度被维持成能够将微粒化了的尿素水18重整成氨气22的温度，所以，能够提高微粒化了的尿素水18在第二催化剂部23b向氨气22的重整效率。另外，如微粒化了的尿素水18在第二催化剂部23b不被重整成氨气22地通过第二催化剂部23b，则与第二分散板32冲撞。与此第二分散板32冲撞了的尿素水18从第二分散板32吸热而被分解成氨气22，所以，能够增大氨气22的生成量，并且能够阻止尿素水18的液滴向排气管12的流入。
在这样尿素水18由尿素水重整器13分解而被重整成氨气22后，此氨气22从氨气供给管嘴24向排气管12供给。然后，如此氨气22随废气一起流入选择还原型催化剂51，则氨气22作为对废气中的NOx（NO、NO2）进行还原的还原剂起作用，如下式（2）所示那样，废气中的NOx迅速地被还原成N2。
NO＋NO2＋2NH3→2N2＋3H2O    ……（2）
上述式（2），表示废气中的NO及NO2在选择还原型催化剂51与氨气22反应，NO及NO2被还原成N2的化学反应式。其结果，即使是废气温度低时，也能够以良好的效率减少NOx。
如废气温度超过200℃，则控制器56根据第一及第二温度传感器54a、54b的各检测输出，停止第一泵63、第一尿素水压力调整阀64a、第一尿素水用开闭阀64b及运载气体流量调整阀66的驱动，并且，停止向电热线圈16b、第一电热塞41及第二电热塞42的通电。然后，控制器56驱动第二泵73、第二尿素水压力调整阀74a及第二尿素水用开闭阀74b。由此，被储存在尿素水供给单元53的第二尿素水箱72中的尿素水18通过第二尿素水供给管71从第二尿素水供给管嘴52向排气管12喷射。由于此时废气是超过200℃的比较高的温度，所以，尿素水18在排气管12内迅速地被分解成氨气。然后，如氨气随废气一起流入选择还原型催化剂51，则氨气作为用于对废气中的NOx进行还原的还原剂起作用，废气中的NOx被迅速地还原成N2。其结果，即使废气温度变高，也能够以良好的效率减少NOx。
＜第2实施方式＞
图3表示本发明的第2实施方式。在图3中，与图1相同的附图标记表示同一部件。在此实施方式中，尿素水重整器101的加热部壳体102形成为下面被封闭了的圆筒状，在此加热部壳体102的下面中央形成运载气体喷射管嘴103。并且，在加热部壳体102的下面设置引导构件104，该引导构件104进行导向，以便从运载气体喷射管嘴103喷射的高温的运载气体的流动成为末端变宽的圆锥状。上述以外与第1实施方式相同地构成。
在具有这样构成了的尿素水重整器101的废气净化装置中，从运载气体喷射管嘴103喷射的高温的运载气体的流动如由图3的虚线箭头所示那样，成为随着往下方去逐渐变宽的末端变宽的圆锥状，所以，到达了第一尿素水供给管嘴21的尿素水18与第1实施方式相比更大致均匀地分散到第一催化剂部23a的整个入口面（上面）上而且微粒化，所以，此大致均匀地分散、微粒化了的尿素水18在第一催化剂部23a向氨气的分解效率与第1实施方式相比进一步提高。上述以外的动作由于与第1实施方式的动作大致相同，所以，省略重复的说明。
＜第3实施方式＞
图4表示本发明的第3实施方式。在图4中与图1相同的附图标记表示同一部件。在此实施方式中，安装在了排气管12上的氨气供给管嘴122由大直径筒状的大直径筒部122a、缩小部122b、小直径的筒状的小直径筒部122c、和凸缘部122d组成。大直径筒部122a被插入排气管12中。缩小部122b在此大直径筒部122a的下端与大直径筒部122a一体地形成，随着往下方去直径变小。该小直径筒部122c在此缩小部122b的下端与缩小部122b一体地形成。凸缘部122d在大直径筒部122a的上端与大直径筒部122a一体地形成。小直径筒部122c的下面形成为从废气上游侧往废气下游侧去小直径筒部122c的长度逐渐变短的倾斜面。凸缘部122d安装在设在排气管12上的凸缘部12a上。上述以外与第1实施方式相同地构成。
在具有这样构成了的尿素水重整器121的废气净化装置中，由于从氨气供给管嘴122的大直径筒部122a通过缩小部122b从小直径筒部122c向排气管12供给的氨气的流速变快，所以，氨气与废气迅速地混合。由于上述以外的动作与第1实施方式的动作大致相同，所以，省略重复的说明。
＜第4实施方式＞
图5表示本发明的第4实施方式。在图5中，与图1相同的附图标记表示同一部件。在此实施方式中，在第一尿素水供给管嘴141的前端部的与运载气体喷射管嘴17的前端相向的位置，在与铅直方向成任意的角度的方向形成2个尿素水供给孔141a、141a。具体地说，在第一尿素水供给管嘴141的前端部的与运载气体喷射管嘴17的前端相向的第一尿素水供给管嘴141的横截面上，分别形成通过此管嘴141的孔心贯通的2个尿素水供给孔141a、141a。在这样构成了的尿素水重整器中，向第一尿素水供给管嘴141供给的尿素水18，因为从上述运载气体喷射管嘴17喷射的高温的运载气体沿第一尿素水供给管嘴141的外周面流动，所以，尿素水18被从2个尿素水供给孔141a、141a吸出而微粒化。此时被从2个尿素水供给孔141a、141a吸出的尿素水18的量，与第1实施方式的被从下侧的尿素水供给孔吹跑了的尿素水的量相比变多。由于上述以外的动作与第1实施方式的尿素重整器的动作大致相同，所以，省略重复的说明。
＜第5实施方式＞
图6表示本发明的第5实施方式。在图6中，与图1相同的附图标记表示同一部件。在此实施方式中，在第一尿素水供给管嘴161的前端部的与运载气体喷射管嘴17的前端相向的位置，在与铅直方向成任意的角度的方向分别形成2个尿素水供给孔161a、161a。具体地说，在第一尿素水供给管嘴161的前端部的与运载气体喷射管嘴17的前端相向的第一尿素水供给管嘴161的横截面上，分别形成沿相对于通过此管嘴161的孔心的铅直线从管嘴161的孔心向斜下方约45度的方向延伸的2个尿素水供给孔161a、161a。在这样构成了的尿素水重整器中，向第一尿素水供给管嘴161供给的尿素水18，因为从上述运载气体喷射管嘴17喷射的高温的运载气体沿第一尿素水供给管嘴161的外周面流动，所以，尿素水18被从2个尿素水供给孔161a、161a吸出而微粒化。此时被从2个尿素水供给孔161a、161a吸出的尿素水18的量，与第1实施方式的被从下侧的尿素水供给孔吹跑了的尿素水的量相比变多。由于上述以外的动作与第1实施方式的尿素重整器的动作大致相同，所以，省略重复的说明。
＜第6实施方式＞
图7～图10表示本发明的第6实施方式。在图7中，与图2相同的附图标记表示同一部件。在此实施方式中，如图8及图9所示那样，将尿素水18重整成氨水的尿素水重整器214，具有筒状的重整箱214a、以螺旋状卷绕在此重整箱214a的外周面上的加热器214b、和被充填在此重整箱214a中的多个无机质多孔质体214c。重整箱214a由圆筒状的壳体主体214d和凸缘214e组成。圆筒状的壳体主体214d的一端开放，而且另一端被封闭。凸缘214e能拆卸地安装在壳体主体214d的开放端，能开放地封闭壳体主体214d的开放端。凸缘214e的中央与用于向重整箱214a内供给尿素水18的供给用短管214f连接，壳体主体214d的封闭端的中央与用于从重整箱214a内排出氨水或尿素水的排出用短管214g连接。上述重整箱214a由SUS316、SUS304、因科内尔镍铬铁耐热耐蚀合金（加拿大亨廷顿（ハンティントン）合金有限公司制造的注册商标）等导热系数较高（15～17W／(m·K)的金属形成。另外，作为加热器214b，最好使用所谓的电热线加热器，该电热线加热器是在金属护套（金属制极细管）中有间隙地插入镍铬耐热合金线等发热体，在金属护套与发热体的间隙中充填高纯度的无机绝缘物的粉末来构成的。
并且，无机质多孔质体214c最好使用粒径0.2～10mm的多孔质的沸石颗粒、分子筛（联合碳化物公司开发的合成沸石的商品名）颗粒等。此无机质多孔质体214c具有作为将加热器214b的热向重整箱214a的内部传递的热介质的功能和对尿素水18进行吸附以便尿素水18渗入的作为吸附剂的功能。另外，在无机质多孔质体214c上，能够担载二氧化钛、氧化锆等催化剂。通过在无机质多孔质体214c上担载催化剂，能够促进尿素水18的加水分解。另外，无机质多孔质体214c的形态，在此实施方式中是球状，但也可以是椭圆体、圆柱状、圆板状等。
尿素水重整器214由充填了绝热材料214h的绝热罩214i覆盖。由此，能够对加热器214b发生了的热的消散进行抑制。另外，图8中的附图标记214j、214j是阻止无机质多孔质体214c从重整箱214a内滚出到供给用短管214f内、排出用短管214g内的网体。并且，以下面的方式构成，即，如在加热器214b通电了的状态下向尿素水重整器214供给尿素水18，则在尿素水重整器214中所有的尿素水18被重整成氨水，向喷射管嘴217供给此氨水，或在尿素水重整器214中一部分的尿素水18被重整成氨水，余下部分的尿素水18不被重整地就这样通过尿素水重整器214，向喷射管嘴217供给氨水及尿素水的混合液。另一方面，如在加热器214b断电了的状态下向尿素水重整器214供给尿素水18，则在尿素水重整器214中尿素水18全部不被重整，尿素水18就这样通过尿素水重整器214，向喷射管嘴217供给。
返回图7，尿素水供给单元216具有储存尿素水18的尿素水箱216a，将此尿素水箱216a与上述尿素水重整器214的供给用短管214f连接的第一供给管216b，和设在第一供给管216b上、向尿素水重整器214压送尿素水箱216a内的尿素水18的泵216c。上述泵216c由未图示的泵驱动马达驱动。以下面的方式构成，即，通过使此泵驱动马达的速度连续地或分级地变化，能够对从泵216c排出的尿素水18的压力进行调整。另外，尿素水重整器214的排出用短管214g经第二供给管232与喷射管嘴217连接，在第二供给管232上设置通过对此第二供给管232进行开闭来对从喷射管嘴217喷射的氨水或尿素水的流量进行调整的流量调整阀231。此流量调整阀231，通过对单位时间的开闭次数、打开时间、关闭时间进行控制，能够对从喷射管嘴217喷射的氨水或尿素水的流量进行调整。
另一方面，在催化剂壳体57的与选择还原型催化剂51相比废气入口侧，设置对与选择还原型催化剂51相关的废气温度进行检测的催化剂温度传感器233。另外，在尿素水重整器214的供给用短管214f上，设置对尿素水重整器214的入口压力进行检测的压力传感器234。另外，在尿素水重整器214的重整箱214a的入口侧，设置对重整箱214a的入口侧的尿素水18的温度进行检测的第一尿素水温度传感器241，在尿素水重整器214的重整箱214a的出口侧设置对重整箱214a的出口侧的氨水或尿素水的温度进行检测的第二尿素水温度传感器242。并且，在发动机11上设置对发动机11的旋转速度进行检测的旋转传感器87和对发动机11的负荷进行检测的负荷传感器88。催化剂温度传感器233、压力传感器234、第一尿素水温度传感器241、第二尿素水温度传感器242、旋转传感器87及负荷传感器88的各检测输出与控制器56的控制输入连接，控制器56的控制输出分别与加热器214b、泵驱动马达及流量调整阀231连接。
在控制器56中设有存储器89。在此存储器89中，预先记忆与发动机旋转速度、发动机负荷、选择还原型催化剂51的入口侧的废气温度相应的、泵驱动马达的速度、流量调整阀231的单位时间的开闭次数、打开时间及关闭时间。另外，在存储器89中，作为图记忆与发动机旋转速度及发动机负荷的变化对应的、废气中的NOx流量的变化。并且，在存储器89中作为例如图10所示那样的图记忆与尿素水重整器214的入口压力、尿素水重整器214内的温度、从尿素水重整器214排出的氨水或尿素水的流量相应的、氨生成率的变化。由尿素水重整器214将尿素水18重整成氨水时的尿素水重整器214的运转区域，虽然随尿素水重整器214的形状、氨水等的流量而变化，但最好由加热器214b将尿素水重整器214内的温度（第一及第二尿素水温度传感器241、242的各检测输出的平均温度）控制在100℃以上、不到120℃的范围内。因为此时的尿素水重整器214的入口压力比较高，所以，尿素水重整器214以具有耐压性的方式被制作。另外，根据第一及第二尿素水温度传感器241、242的各检测输出的温度差，能够检测由加热器214b对尿素水18的加热效率。
另外，图7中的附图标记243，是旁通发动机11、对排气歧管83及吸气管82进行连通连接的EGR管。此EGR管243从排气歧管83的支管部分支，与相比中间空气冷却器86处于吸气下游侧的吸气管82汇合。另外，图7中的附图标记244，是设在EGR管243上，对从此EGR管243回流至吸气管82的废气（EGR气体）的流量进行调整的EGR阀。另外，图7中的附图标记246，是对通过EGR管243的废气（EGR气体）进行冷却的EGR冷却器。
对这样构成了的废气净化装置的动作进行说明。在发动机11的刚起动时、发动机11的轻负荷运转时，废气温度低达100～180℃。如催化剂温度传感器233检测出此温度范围的废气温度，旋转传感器87及负荷传感器88检测出发动机的无负荷运转或轻负荷运转，则控制器56根据催化剂温度传感器233、旋转传感器87及负荷传感器88的各检测输出，对加热器214b通电，并且使泵驱动马达的速度逐渐上升。然后，如压力传感器234检测出尿素水重整器214的入口压力成为了规定的压力这一情况，则以此时的速度使泵驱动马达工作。如在此状态下第一及第二尿素水温度传感器241、242检测出尿素水重整器214内的尿素水18的温度成为了规定的温度（例如，平均温度110℃）这一情况，则控制器56以规定的单位时间的开闭次数、规定的打开时间及规定的关闭时间对流量调整阀231进行开闭。
由此，在向尿素水重整器214供给的尿素水18不蒸发地全部被重整成了氨水后，从喷射管嘴217向排气管12喷射。在此时的尿素水重整器214中如下面的式（3）及式（4）那样反应，尿素水18被重整成氨水。
NH2-CO-NH2＋H2O→NH3＋HNCO＋H2O……（3）
HNCO＋H2O→NH3＋CO2……（4）
上述式（3）为尿素水18的热分解式，水对此反应没有贡献。另外，式（4）是从异氰酸（HNCO）向氨（NH3）的加水分解式。因为由此加水分解生成了的氨（NH3）容易溶入水中，所以，成为氨水（饱和水蒸气压以上），二氧化碳（CO2）难以溶入水中，所以，一部分因为加热而溶入氨水中，大部分成为分散在了氨水中的状态。
由于这样在尿素水重整器214中不使尿素水18蒸发地将尿素水18重整成氨水，所以，能够防止仅水蒸发而出现尿素结晶化。其结果，能够防止结晶化了的尿素堆积在尿素水重整器214内。另外，由尿素水重整器214重整了的氨水虽然包含气体状的二氧化碳，但大部分是液体，即使压力变化，容积也不太变化，氨水向排气管12的供给量能够容易地控制成最佳的流量。即使废气温度是比较低的温度，从此喷射管嘴217向排气管12内喷射的氨水也迅速地气化，成为氨气，此氨气随废气一起流入选择还原型催化剂51。随此废气一起流入选择还原型催化剂51中的氨气作为用于对废气中的NOx（NO、NO2）进行还原的还原剂起作用。即，在选择还原型催化剂51，如下面的式（5）所示那样，废气中的NOx被迅速地还原成N2。
NO＋NO2＋2NH3→2N2＋3H2O    ……（5）
上述式（5），表示废气中的NO及NO2在选择还原型催化剂51与氨气反应，NO及NO2被还原成N2的化学反应式。其结果，即使是废气温度比较低时，也能够以良好的效率减少废气中的NOx。
另一方面，如废气温度超过180℃，则控制器56根据催化剂温度传感器233的检测输出，停止向加热器214b通电。但是，控制器56以规定的速度使泵驱动马达工作，以规定的（单位时间的）开闭次数、规定的打开时间及规定的关闭时间，对流量调整阀231进行开闭。由此，尿素水18在尿素水重整器214中不被重整成氨水地就这样通过尿素水重整器214，从喷射管嘴217向排气管12喷射。由于此喷射的尿素水由比较高温的废气重整成氨气，所以，此氨气在选择还原型催化剂51上作为将废气中的NOx还原成N2的还原剂起作用，废气中的NOx被以良好的效率减少。
＜第7实施方式＞
图11及图12表示本发明的第7实施方式。在图11及图12中，与图8及图9相同的附图标记表示同一部件。在此实施方式中，尿素水重整器264具有筒状的重整箱264a、以螺旋状卷绕在此重整箱264a的外周面上的加热器264b、和充填在此重整箱264a中的多个无机质多孔质体264c。重整箱264a由方筒状的壳体主体264d、一对方板状的凸缘264e、264e、和多个分隔板264f组成。该壳体主体264d的两端开放。该一对方板状的凸缘264e、264e能拆卸地安装在壳体主体264d的两端面，分别能开放地封闭壳体主体264d的两端面。该多个分隔板264f在壳体主体264d内在此壳体主体264d的长度方向隔开规定的间隔设置。由这些分隔板264f将壳体主体264d内划分成相互连通的多个空间，在这些空间中充填多个无机质多孔质体264c。上述重整箱264a，由与第6实施方式的重整箱相同的材料形成，无机质多孔质体264c由与第6实施方式的无机质多孔质体相同的材料形成为相同的形状。
另一方面，封闭壳体主体264d的入口侧端面的凸缘264e的下部与用于向重整箱264a内供给尿素水的供给用短管264g连接，封闭壳体主体264d的出口侧端面的凸缘264e的上部与用于从重整箱264a内排出氨水或尿素水的排出用短管264h连接。另外，尿素水重整器264由充填了绝热材料264i的绝热罩264j覆盖。由此，能够对加热器264b的发生了的热的消散进行抑制。并且，图11中的附图标记264k、264k是阻止无机质多孔质体264c从重整箱264a内滚出至供给用短管264g内、排出用短管264h内的网体。上述以外与第6实施方式相同地构成。
在这样构成了的废气净化装置中，由于流入重整箱264a的尿素水一面在多个空间中弯曲行进一面通过，所以，尿素水与无机质多孔质体264c的接触率变高，能够以更好的效率将尿素水重整成氨水。由于上述以外的动作与第6实施方式的动作大致相同，所以，省略重复的说明。
＜第8实施方式＞
图13～图16表示本发明的第8实施方式。在图13～图15中与图8及图9相同的附图标记表示同一部件。在此实施方式中，尿素水重整器284具有棒状的加热器284a、以螺旋状卷绕在加热器284a的外周面上由尿素水流通的还原剂流通管284b，和被涂敷在还原剂流通管284b的内周面上对尿素水进行吸附的吸附剂层284c（图16）。作为加热器284a，最好使用在圆柱体284g内以螺旋状埋设所谓的电热线加热器的加热器，该电热线加热器是在金属护套（金属制极细管）中有间隙地插入镍铬耐热合金线等发热体，在金属护套与发热体284d的间隙中充填高纯度的无机绝缘物的粉末来构成的。另外，还原剂流通管284b由SUS316、SUS304、因科内尔镍铬铁耐热耐蚀合金（加拿大亨廷顿（ハンティントン）合金有限公司制造的注册商标）等导热系数比较高（15～17W／(m·K)）的金属形成。由此，加热器284a的热在还原剂流通管284b的内面以良好的效率传递。
另一方面，吸附剂层284c使用多孔质的沸石、分子筛（联合碳化物公司开发的合成沸石的商品名）等，最好形成为厚度0.01～0.1mm（图16）。另外，吸附剂层284c具有将加热器284a的传递到了还原剂流通管284b的热向还原剂流通管284b的内方传递的作为热介质的功能，和对尿素水进行吸附以便尿素水渗入的作为吸附剂的功能。另外，在吸附剂层284c上能够担载二氧化钛、氧化锆等催化剂。通过在吸附剂层284c上担载催化剂，能够促进尿素水的加水分解。另外，尿素水重整器284由充填了绝热材料284e的绝热罩284f覆盖（图13及图14）。由此，能够对加热器284a发生了的热的消散进行抑制。
另一方面，对尿素水重整器284的入口压力进行检测的压力传感器286，设在差一点就要被卷绕在加热器284a上成为卷绕开始部的还原剂流通管284b上，对此还原剂流通管284b内的尿素水的压力进行检测（图13及图15）。另外，还原剂流通管284b在加热器284a上的卷绕开始部近旁的加热器284a表面温度由第一加热器温度传感器291检测，还原剂流通管284b在加热器284a上的卷绕结束部近旁的加热器284a表面温度由第二加热器温度传感器292检测。即，在对加热器284a通电了的状态下，由第一加热器温度传感器291对由加热器284a开始了加热的还原剂流通管284b内的尿素水的温度间接地检测，由第二加热器温度传感器292对由加热器284a加热完了的还原剂流通管284b内的氨水的温度间接地检测。并且，还原剂流通管284b的一端（尿素水向尿素水重整器284的供给侧端部）与第一供给管216b连接，还原剂流通管284b的另一端（氨水或尿素水从尿素水重整器284的排出侧端部）与第二供给管232连接。上述以外与第6实施方式相同地构成。
在这样构成了的废气净化装置中，当尿素水在以螺旋状卷绕在了加热器284a上的还原剂流通管284b内流通时，还原剂流通管284b将加热器284a的热向还原剂流通管284b的内面传递，吸附剂层284c对尿素水进行吸附以便尿素水渗入，所以，能够在螺旋状的还原剂流通管284b内以良好的效率将尿素水重整成氨水。另外，由于仅是在棒状的加热器284a的外周面上以螺旋状卷绕还原剂流通管284b即可，所以，能够以比较低的精度，不增大加工工时，比较容易地制作还原剂流通管284b。由于上述以外的动作与第6实施方式的动作大致相同，所以，省略重复的说明。
另外，在上述第1～第8实施方式中，虽然将本发明的废气净化装置应用在了柴油发动机中，但也可将本发明的废气净化装置应用在汽油发动机中。另外，在上述第1～第8实施方式中，虽然将本发明的废气净化装置应用在了带涡轮增压器的柴油发动机中，但也可将本发明的废气净化装置应用于自然吸气型柴油发动机或自然吸气型汽油发动机中。另外，在上述第1～第5实施方式中，虽然在尿素水重整器中设置了2个催化剂部，但催化剂部也可以是1个或3个或4个以上。另外，在上述第6～第8实施方式中，虽然将催化剂温度传感器设置在了催化剂壳体的与选择还原型催化剂相比废气入口侧，但如能够检测与选择还原型催化剂相关的温度，则也可将催化剂温度传感器设置在催化剂壳体的与选择还原型催化剂相比废气出口侧，或将催化剂温度传感器设置在催化剂壳体的与选择还原型催化剂相比废气入口侧及废气出口侧双方。
实施例
下面详细说明本发明的实施例和比较例。
＜实施例1＞
如图2所示，在排气量8000cc的直列6气缸的带涡轮增压器的柴油发动机11的排气管12中设置了选择还原型催化剂51。此选择还原型催化剂51，是将包含对铜进行了离子交换的沸石粉末的浆料涂敷在蜂窝载体上制作了的铜系的催化剂。另外，与选择还原型催化剂51相比处于废气上游侧的排气管12与分解尿素水18将尿素水18重整成氨气22的尿素水重整器13连接，尿素水重整器13的氨气供给管嘴24插入了排气管12中。此尿素水重整器13，如图1及图2所示，具有运载气体加热部16、运载气体喷射管嘴17、第一尿素水供给管嘴21、催化剂部23、上述氨气供给管嘴24。运载气体加热部16对从运载气体箱（空气箱）14供给的运载气体（空气）进行加热。运载气体喷射管嘴17喷射由运载气体加热部16加热了的运载气体。第一尿素水供给管嘴21向运载气体喷射管嘴17的前端供给尿素水18，以便尿素水18由从运载气体喷射管嘴17喷射的运载气体微粒化。催化剂部23分解此微粒化了的尿素水18而将尿素水18重整成氨气22。上述氨气供给管嘴24向发动机11的排气管12供给从催化剂部23的出口排出的氨气22。催化剂部23由第一及第二催化剂部23a、23b组成，是将含二氧化钛的浆料涂敷在蜂窝载体上制作成的催化剂。另外，在与氨气供给管嘴24相比处于废气上游侧的排气管12上设置供给尿素水18的尿素水供给单元53的第二尿素水供给管嘴52。在这里，将此废气净化装置作为实施例1。
＜比较例1＞
除了未设置尿素水重整器这一情况以外，其它与实施例1相同地构成。将此废气净化装置作为比较例1。
＜比较试验1及评价＞
使发动机的旋转速度及负荷变化，分别测定了使从实施例1及比较例1的发动机的排气管排出的废气的温度从100℃逐渐上升到了550℃时的NOx降低率。其结果表示于图17中。另外，在实施例1的废气净化装置中，当废气温度是100～200℃时，驱动尿素水重整器，从氨气供给管嘴向排气管供给氨气，当废气温度超过了200℃时，驱动尿素水供给单元，从第二尿素水供给管嘴向排气管供给尿素水。另外，在比较例1的废气净化装置中，当废气温度是100～550℃时，驱动尿素水供给单元，从第二尿素水供给管嘴向排气管供给尿素水。
从图17可以得知，在比较例1的废气净化装置中，当废气温度是100～150℃时，几乎不能净化废气中的NOx，而在实施例1的废气净化装置中，当废气温度是100～150℃时，随着温度的上升，废气中的NOx的净化率急剧地上升。另外，可以得知，在比较例1的废气净化装置中，当废气温度超过了150℃时，废气中的NOx的净化率上升，而在实施例1的废气净化装置中，如废气温度超过150℃，则废气中的NOx的净化率成为80％以上。
产业上利用的领域
本发明的尿素水重整器及使用了该尿素水重整器的废气净化装置，能够用来由尿素水重整器分解尿素水而将尿素水重整成氨气，将由此尿素水重整器重整了的氨气用作废气净化装置的还原剂，对发动机的废气中的NOx进行净化。
附图标记说明：
11   柴油发动机（发动机）
12   排气管
13、101、121、214、264、284   尿素水重整器
14   运载气体箱（运载气体源）
16   运载气体加热部
16a  线圈保持部
16b  电热线圈
16c  运载气体流路用线圈
16d  运载气体流路
17、103   运载气体喷射管嘴
18   尿素水
21、141、161   第一尿素水供给管嘴
22   氨气
23   催化剂部
24、122   氨气供给管嘴
26   重整器外壳
31、32   分散板
41、42   电热塞（催化剂加热单元）
51   选择还原型催化剂
52   第二尿素水供给管嘴
53、216   尿素水供给单元
54   温度传感器
56   控制器
214a、264a、284a   重整箱
214b、264b   加热器
214c、264c   无机质多孔质体
217  喷射管嘴
233  催化剂温度传感器
234、286   压力传感器
264f 分隔板
284b 还原剂流通管
284c 吸附剂层
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种尿素水重整器，其特征在于：具有运载气体加热部(16)、运载气体喷射管嘴(17、103)、第一尿素水供给管嘴(21、141、161)、催化剂部(23)、和氨气供给管嘴(24、122)；
该运载气体加热部(16)对从运载气体源(14)供给的运载气体进行加热；
该运载气体喷射管嘴(17、103)喷射由上述运载气体加热部(16)加热了的运载气体；
该第一尿素水供给管嘴(21、141、161)向上述运载气体喷射管嘴(17、103)的前端供给上述尿素水(18)，以便尿素水(18)由从上述运载气体喷射管嘴(17、103)喷射的运载气体微粒化；
该催化剂部(23)与上述运载气体喷射管嘴(17、103)相向地设置，分解上述微粒化了的尿素水(18)，将该尿素水(18)重整成氨气(22)；
该氨气供给管嘴(24、122)安装在上述排气管(12)上，以便向发动机(11)的排气管(12)供给从上述催化剂部(23)的出口排出的氨气(22)。
2.根据权利要求1所述的尿素水重整器，其特征在于：上述运载气体加热部(16)、上述运载气体喷射管嘴(17、103)、上述第一尿素水供给管嘴(21、141、161)及上述催化剂部(23)被收容在重整器外壳(26)中，上述重整器外壳(26)与上述氨气供给管嘴(24、122)的根端连接。
3.根据权利要求1或2所述的尿素水重整器，其特征在于：上述运载气体加热部(16)由线圈保持部(16a)、电热线圈(16b)和运载气体流路用线圈(16c)组成；该线圈保持部(16a)形成为圆柱状；该电热线圈(16b)沿着此线圈保持部(16a)的外周面而且以不露出到上述线圈保持部(16a)的外周面的方式埋设；该运载气体流路用线圈(16c)通过以螺旋状卷绕在上述线圈保持部(16a)的外周面上，从而形成上述运载气体沿上述线圈保持部(16a)的外周面以螺旋状流动的运载气体流路(16d)。
4.根据权利要求1或2所述的尿素水重整器，其特征在于：还具有分散板(31、32)，该分散板(31、32)在上述催化剂部(23)的出口侧与上述催化剂部(23)的出口面相向地设置，形成有多个通孔(31a、32a)，而且接受从上述催化剂部(23)排出的上述尿素水(18)。
5.根据权利要求1或2所述的尿素水重整器，其特征在于：还具有被插入上述催化剂部(23)的、能直接加热上述催化剂部(23)的催化剂加热单元(41、42)。
6.（修改后）一种使用了尿素水重整器的废气净化装置，对发动机(11)的废气进行净化；其特征在于：具备选择还原型催化剂(51)、权利要求1至5中任一项所述的尿素水重整器(13、101)、尿素水供给单元(53)、温度传感器(54)、控制器(56)；
该选择还原型催化剂(51)设在上述发动机(11)的排气管(12)中，能将废气中的NOx还原成N2；
该尿素水重整器(13、101)具有伸到与上述选择还原型催化剂(51)相比处于废气上游侧的排气管(12)中的上述氨气供给管嘴(24、122)，从此氨气供给管嘴(24、122)向上述排气管(12)供给在上述选择还原型催化剂(51)处作为还原剂起作用的氨气(22)；
该尿素水供给单元(53)具有伸到与上述选择还原型催化剂(51)相比处于废气上游侧、与上述氨气供给管嘴(24、122)相比处于废气上游侧或废气下游侧的排气管(12)中的第二尿素水供给管嘴(52)，从此第二尿素水供给管嘴(52)向上述排气管(12)供给尿素水(18)；
该温度传感器(54)对与上述选择还原型催化剂(51)相关的废气温度进行检测；
该控制器(56)根据上述温度传感器(54)的检测输出对上述尿素水重整器(13、101)及上述尿素水供给单元(53)进行控制。
7.（修改后）一种废气净化装置，对发动机(11)的废气进行净化；其特征在于：具备选择还原型催化剂(51)、尿素水重整器(214、264、284)、尿素水供给单元(216)、喷射管嘴(217)、催化剂温度传感器(233)、压力传感器(234、286)、控制器(56)；
该选择还原型催化剂(51)设在上述发动机(11)的排气管(12)中，能将废气中的NOx还原成N2；
该尿素水重整器(214、264、284)由加热器(214b、264b、284a)加热尿素水(18)，将尿素水(18)重整成氨水；
该尿素水供给单元(216)向上述尿素水重整器(214、264、284)供给上述尿素水(18)；
该喷射管嘴(217)伸到与上述选择还原型催化剂(51)相比处于废气上游侧的排气管(12)中，能喷射由上述尿素水重整器(214、264、284)重整了的氨水或未由上述尿素水重整器(214、264、284)重整而直接通过的尿素水的任一方或双方；
该催化剂温度传感器(233)对与上述选择还原型催化剂(51)相关的废气温度进行检测；
该压力传感器(234、286)对上述尿素水重整器(214、264、284)的入口压力进行检测；
该控制器(56)根据上述催化剂温度传感器(233)及上述压力传感器(234、286)的各检测输出对上述加热器(214b、264b、284a)及上述尿素水供给单元(216)进行控制。
8.根据权利要求7所述的废气净化装置，其特征在于：上述尿素水重整器(214、264)具有筒状的重整箱(214a、264a)，以螺旋状卷绕在此重整箱(214a、264a)的外周面上的加热器(214b、264b)，和被充填在此重整箱(214a、264a)中、将上述加热器(214b、264b)的热传递至上述重整箱(214a、264a)的内部的多个无机质多孔质体(214c、264c)。
9.根据权利要求8所述的废气净化装置，其特征在于：在上述重整箱(264a)内在此箱的长度方向隔开规定的间隔地设置分隔板(264f)，由上述分隔板(264f)将上述重整箱(264a)内划分成相互连通的多个空间，在上述多个空间中充填上述多个无机质多孔质体(264c)，进而构成为，使流入上述重整箱(264a)中的尿素水在上述多个空间中一面弯曲行进一面通过而被重整成上述氨水。
10.根据权利要求8或9所述的废气净化装置，其特征在于：在上述无机质多孔质体(214c、264c)上担载了促进上述尿素水(18)的加水分解的催化剂。
11.根据权利要求7所述的废气净化装置，其特征在于：上述尿素水重整器(284)具有棒状的加热器(284a)，以螺旋状卷绕在上述加热器(284a)的外周面上、由上述尿素水流通且将上述加热器(284a)的热传递至内面的还原剂流通管(284b)，和涂敷在上述还原剂流通管(284b)的内周面上、对上述尿素水进行吸附的吸附剂层(284c)。
12.根据权利要求11所述的废气净化装置，其特征在于：在上述吸附剂层(284c)上担载了促进上述尿素水的加水分解的催化剂。

Claims (12)

1.一种尿素水重整器，其特征在于：具有运载气体加热部(16)、运载气体喷射管嘴(17、103)、第一尿素水供给管嘴(21、141、161)、催化剂部(23)、和氨气供给管嘴(24、122)；
该运载气体加热部(16)对从运载气体源(14)供给的运载气体进行加热；
该运载气体喷射管嘴(17、103)喷射由上述运载气体加热部(16)加热了的运载气体；
该第一尿素水供给管嘴(21、141、161)向上述运载气体喷射管嘴(17、103)的前端供给上述尿素水(18)，以便尿素水(18)由从上述运载气体喷射管嘴(17、103)喷射的运载气体微粒化；
该催化剂部(23)与上述运载气体喷射管嘴(17、103)相向地设置，分解上述微粒化了的尿素水(18)，将该尿素水(18)重整成氨气(22)；
该氨气供给管嘴(24、122)安装在上述排气管(12)上，以便向发动机(11)的排气管(12)供给从上述催化剂部(23)的出口排出的氨气(22)。
2.根据权利要求1所述的尿素水重整器，其特征在于：上述运载气体加热部(16)、上述运载气体喷射管嘴(17、103)、上述第一尿素水供给管嘴(21、141、161)及上述催化剂部(23)被收容在重整器外壳(26)中，上述重整器外壳(26)与上述氨气供给管嘴(24、122)的根端连接。
3.根据权利要求1或2所述的尿素水重整器，其特征在于：上述运载气体加热部(16)由线圈保持部(16a)、电热线圈(16b)和运载气体流路用线圈(16c)组成；该线圈保持部(16a)形成为圆柱状；该电热线圈(16b)沿着此线圈保持部(16a)的外周面而且以不露出到上述线圈保持部(16a)的外周面的方式埋设；该运载气体流路用线圈(16c)通过以螺旋状卷绕在上述线圈保持部(16a)的外周面上，从而形成上述运载气体沿上述线圈保持部(16a)的外周面以螺旋状流动的运载气体流路(16d)。
4.根据权利要求1或2所述的尿素水重整器，其特征在于：还具有分散板(31、32)，该分散板(31、32)在上述催化剂部(23)的出口侧与上述催化剂部(23)的出口面相向地设置，形成有多个通孔(31a、32a)，而且接受从上述催化剂部(23)排出的上述尿素水(18)。
5.根据权利要求1或2所述的尿素水重整器，其特征在于：还具有被插入上述催化剂部(23)的、能直接加热上述催化剂部(23)的催化剂加热单元(41、42)。
6.一种使用了尿素水重整器的废气净化装置，对发动机(11)的废气进行净化；其特征在于：具备选择还原型催化剂(51)、权利要求1至5中任一项所述的尿素水重整器(13、101)、尿素水供给单元(53)、温度传感器(54)、控制器(56)；
该选择还原型催化剂(51)设在上述发动机(11)的排气管(12)中，能将废气中的NOx还原成N2；
该尿素水重整器(13、101)具有伸到与上述选择还原型催化剂(51)相比处于废气上游侧的排气管(12)中的上述氨气供给管嘴(24、122)，从此氨气供给管嘴(24、122)向上述排气管(12)供给在上述选择还原型催化剂(51)处作为还原剂起作用的氨气(22)；
该尿素水供给单元(53)具有伸到与上述选择还原型催化剂(51)相比处于废气上游侧、与上述氨气供给管嘴(24、122)相比处于废气上游侧或废气下游侧的排气管(12)中的第二尿素水供给管嘴(52)，从此第二尿素水供给管嘴(52)在上述选择还原型催化剂(51)向上述排气管(12)供给尿素水(18)；
该温度传感器(54)对与上述选择还原型催化剂(51)相关的上述废气温度进行检测；
该控制器(56)根据上述温度传感器(54)的检测输出对上述尿素水重整器(13、101)及上述尿素水供给单元(53)进行控制。
7.一种废气净化装置，对发动机(11)的废气进行净化；其特征在于：具备选择还原型催化剂(51)、尿素水重整器(214、264、284)、尿素水供给单元(216)、喷射管嘴(217)、催化剂温度传感器(233)、压力传感器(234、286)、控制器(56)；
该选择还原型催化剂(51)设在上述发动机(11)的排气管(12)中，能将废气中的NOx还原成N2；
该尿素水重整器(214、264、284)由加热器(214b、264b、284a)加热尿素水(18)，将尿素水(18)重整成氨水；
该尿素水供给单元(216)向上述尿素水重整器(214、264、284)供给上述尿素水；
该喷射管嘴(217)伸到与上述选择还原型催化剂(51)相比处于废气上游侧的排气管(12)中，能喷射由上述尿素水重整器(214、264、284)重整了的氨水或未由上述尿素水重整器(214、264、284)重整而直接通过的尿素水的任一方或双方；
该催化剂温度传感器(233)对与上述选择还原型催化剂(51)相关的上述废气温度进行检测；
该压力传感器(234、286)对上述尿素水重整器(214、264、284)的入口压力进行检测；
该控制器(56)根据上述催化剂温度传感器(233)及上述压力传感器(234、286)的各检测输出对上述加热器(214b、264b、284a)及上述尿素水供给单元(216)进行控制。
8.根据权利要求7所述的废气净化装置，其特征在于：上述尿素水重整器(214、264)具有筒状的重整箱(214a、264a)，以螺旋状卷绕在此重整箱(214a、264a)的外周面上的加热器(214b、264b)，和被充填在此重整箱(214a、264a)中、将上述加热器(214b、264b)的热传递至上述重整箱(214a、264a)的内部的多个无机质多孔质体(214c、264c)。
9.根据权利要求8所述的废气净化装置，其特征在于：在上述重整箱(264a)内在此箱的长度方向隔开规定的间隔地设置分隔板(264f)，由上述分隔板(264f)将上述重整箱(264a)内划分成相互连通的多个空间，在上述多个空间中充填上述多个无机质多孔质体(264c)，进而构成为，使流入上述重整箱(264a)中的尿素水在上述多个空间中一面弯曲行进一面通过而被重整成上述氨水。
10.根据权利要求8或9所述的废气净化装置，其特征在于：在上述无机质多孔质体(214c、264c)上担载了促进上述尿素水(18)的加水分解的催化剂。
11.根据权利要求7所述的废气净化装置，其特征在于：上述尿素水重整器(284)具有棒状的加热器(284a)，以螺旋状卷绕在上述加热器(284a)的外周面上、由上述尿素水流通且将上述加热器(284a)的热传递至内面的还原剂流通管(284b)，和涂敷在上述还原剂流通管(284b)的内周面上、对上述尿素水进行吸附的吸附剂层(284c)。
12.根据权利要求11所述的废气净化装置，其特征在于：在上述吸附剂层(284c)上担载了促进上述尿素水的加水分解的催化剂。
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