CN105050692A - 还原剂喷射装置、废气处理装置以及废气处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种还原剂喷射装置(100)，具备蜂窝结构体(1)和将尿素水溶液呈雾状喷出的尿素喷雾装置(2)，该蜂窝结构体(1)具有蜂窝结构部(11)以及配设在蜂窝结构部(11)侧面的一对电极部(12)；从尿素喷雾装置(2)喷出的雾状尿素水溶液，从蜂窝结构部(11)的第1端面(13)供给至孔单元(16)内，被供给至孔单元(16)内的尿素水溶液中的尿素，在被通电加热的蜂窝结构部(11)内加热而水解，生成氨，氨从第2端面(14)被排出至蜂窝结构部(11)的外侧，氨被喷射至外部。提供可以通过较少能量而从尿素溶液中生成氨、并喷射出氨的还原剂喷射装置。

Description

还原剂喷射装置、废气处理装置以及废气处理方法
技术领域
本发明涉及还原剂喷射装置、废气处理装置以及废气处理方法。更详细的，涉及可以通过较少能量而从尿素溶液中生成、喷射出氨的还原剂喷射装置。此外，涉及具备有该还原剂喷射装置，即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的NOX的废气处理装置。此外，还涉及使用该废气处理装置，即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的NOX的废气处理方法。
背景技术
以往，为了净化从各种发动机等排出的废气中的氮氧化物(NOX)，会使用选择性催化还原型NOX催化剂(SCR催化剂)(例如，参照专利文献1～3)。
专利文献1记载的废气净化装置，具有在发动机的排气管上安装的催化剂(SCR催化剂)，和向发动机与催化剂间的排气管内喷射尿素水的装置。此外，在多处设置了将尿素水与废气混合，通过催化剂使之与废气中的特定成分反应的同时将尿素水与废气混合的尿素水喷射装置。
专利文献2记载的装置，是用于还原内燃机的废气中的氮氧化物的装置。此外，具有用于从固体尿素生成氨的热分解反应器、加热装置、SCR催化剂，向SCR催化剂内流入从固体尿素生成的氨。
专利文献3记载的装置，是用于使还原剂前体(尿素)溶液以及还原剂前体(尿素)中的至少一个蒸发的装置。此外，蒸发物(尿素)通过配置在下游侧的水解催化转换器而被水解。然后，该装置具有加热区以及配置在加热区的加热元件，通过加热元件，使还原剂前体溶液以及还原剂前体中的至少一个蒸发。此外，通过水解催化转换器而被水解的物质(氨)，被用于SCR催化转换器中的还原处理。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本专利特开2007-327377号公报
【专利文献2】日本专利特表2009-524765号公报
【专利文献3】日本专利特开2010-506077号公报
发明内容
专利文献1记载的废气净化装置，由于是通过废气的热而分解尿素水，因此，在发动机燃油效率提升等而使废气温度下降时，存在尿素难以反应的问题。
专利文献2记载的装置，使用的是固体尿素，存在的问题是难以将固体尿素搬运至反应装置，此外对于保存，如果不是完全隔离水分的状态的话，会吸附水分，搬运会变得更困难。
专利文献3记载的装置，加热元件的形状不适宜用较少能量蒸发还原剂前体溶液以及还原剂前体中的至少一个，存在难以用较少能量进行热分解的问题。
本发明鉴于此种以往技术的问题点而作。本发明的特征在于，提供可以较少能量而从尿素溶液中产生、喷射出氨(还原剂)的还原剂喷射装置。然后，本发明的特征在于，提供具备有该还原剂喷射装置，即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的NOX的废气处理装置。然后，本发明的特征在于，提供使用该废气处理装置，即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的NOX的废气处理方法。
通过本发明，提供以下的还原剂喷射装置、废气处理装置以及废气处理方法。
[1]一种还原剂喷射装置，具备蜂窝结构体和尿素喷雾装置，所述蜂窝结构体具有筒状的蜂窝结构部以及设置在所述蜂窝结构部侧面的一对电极部，该蜂窝结构部具有分隔形成多个孔单元的分隔壁，所述孔单元从作为流体流入侧端面的第1端面延伸至作为流体流出侧端面的第2端面形成为流体流路，所述尿素喷雾装置将尿素水溶液呈雾状喷出；所述一对电极部分别沿着所述蜂窝结构部的孔单元的延伸方向形成为带状，在与所述孔单元延伸方向垂直的截面中，所述一对电极部中的一侧所述电极部，对着所述一对电极部中的另一侧所述电极部，夹着所述蜂窝结构部的中心而设置在相反侧；从所述尿素喷雾装置喷出的雾状所述尿素水溶液，从所述蜂窝结构部的所述第1端面供给至所述孔单元内，被供给至所述孔单元内的所述尿素水溶液中的尿素，在通电加热后的所述蜂窝结构部内被加热而水解生成氨，所述氨从所述第2端面被排出至所述蜂窝结构部的外侧，之后所述氨被喷射至所述还原剂喷射装置的外部。
[2]根据[1]所述的还原剂喷射装置，其中，在所述蜂窝结构部的所述第1端面与所述尿素喷雾装置之间，形成有尿素喷雾空间。
[3]根据[1]或[2]所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部的电阻率为0.01～500Ωcm。
[4]根据[1]～[3]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部以硅-碳化硅复合材料或碳化硅为主成分。
[5]根据[1]～[4]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构体上担载有尿素水解催化剂。
[6]根据[1]～[5]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，朝向所述蜂窝结构体的所述第1端面，由所述尿素喷雾装置喷出雾状所述尿素水溶液，所述尿素喷雾装置的所述尿素水溶液的喷雾方向与下述方向之间的角度为5～60°：该方向是平行于所述蜂窝结构部的所述孔单元延伸方向，并且是从所述尿素喷雾装置朝向所述蜂窝结构体的所述第1端面的方向。
[7]根据[1]～[6]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部的单位体积上的表面积在5cm2/cm3以上。
[8]根据[1]～[7]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，在所述蜂窝结构部的部分所述孔单元的、所述第1端面侧的端部上具有孔密封部。
[9]根据[1]～[8]任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述尿素喷雾装置为电磁式、压电致动式、超声波式或雾化式喷雾装置。
[10]一种废气处理装置，具备有：流通含有NOX的废气的排气管，向所述排气管内喷射氨的[1]～[9]任意一项所述的还原剂喷射装置，配置在所述排气管的所述氨喷射位置下游侧的SCR催化剂。
[11]一种废气处理方法，是使用[10]所述的废气处理装置进行处理的方法，其在所述排气管内流通含有NOX的废气，向所述废气喷射氨，通过所述SCR催化剂还原处理混入了所述氨的废气。
[12]根据[11]所述的废气处理方法，其中，所述蜂窝结构体的温度在160℃以上。
[13]根据[11]或[12]所述的废气处理方法，其中，间歇性进行还原剂喷射装置净化操作，即，使所述蜂窝结构体的温度在360℃以上，除去附着在所述还原剂喷射装置上的硫化合物。
[14]根据[11]～[13]任意一项所述的废气处理方法，其中，从所述蜂窝结构体的电阻值算出温度值，控制所述蜂窝结构体的温度使所述算出温度达到期望的温度。
发明效果
根据本发明的还原剂喷射装置，由尿素喷雾装置喷雾出的尿素水溶液，被供给至蜂窝结构体的孔单元内。然后，尿素水溶液中的尿素，在通电加热后的蜂窝结构体内被加热而水解，生成氨。然后，生成的氨被喷出至外部。此外，由于“蜂窝结构体的表面积大、压力损失小”，因此可以较少能量从尿素溶液中生成氨。
根据本发明的废气处理装置，由于具备有上述本发明的还原剂喷射装置，因此即使废气为低温，也可以较少能量从尿素水溶液中生成氨。然后，可以较少能量处理废气中的NOX。
根据本发明的废气处理方法，由于使用上述本发明的废气处理装置进行废气处理，因此即使废气为低温，也可以较少能量处理废气中的NOX。
附图说明
【图1】显示本发明的还原剂喷射装置的一个实施方式的截面示意图。
【图2】显示使用了本发明的还原剂喷射装置的一个实施方式的氨喷射系统的截面示意图。
【图3】显示构成本发明的还原剂喷射装置的一个实施方式的蜂窝结构体端面的模式平面图。
【图4】显示构成本发明的还原剂喷射装置的其他实施方式的蜂窝结构体端面的模式平面图。
【图5】显示本发明的还原剂喷射装置的另一其他实施方式的截面示意图。
【图6】显示本发明的废气处理装置的一个实施方式的截面示意图。
符号说明
1：蜂窝结构体，2：尿素喷雾装置，3：尿素喷雾空间，4：外筒，5：绝缘保持部，6：连接器，7：电线，8：尿素水溶液导入口，11：蜂窝结构部，12：电极部，13：第1端面，14：第2端面，15：分隔壁，16：孔单元，17：外周壁，18：电极端子突起部，21：(外筒的)入口侧端部，22：(外筒的)出口侧端部，23：喷射口，31：电子控制装置，32：尿素水溶液储槽，33：配管，41：蜂窝结构体，42：蜂窝结构部，43：孔密封部，51：排气管，52：SCR催化剂，53：催化结构体，54：收纳容器，100，200：还原剂喷射装置，300：废气处理装置，a1：尿素水溶液，a2：从尿素喷雾装置喷雾出的尿素水溶液，b：氨，c：废气，d：氨和废气的混合气体，e：NOX除去后的废气，θ：角度，α：喷雾方向，β：孔单元方向。
具体实施方式
以下具体说明本发明的实施方式。本发明不限定于以下的实施方式，应理解为可在不脱离本发明主旨的范围内，基于本行业的一般知识，适当进行设计变更、改良等。
(1)还原剂喷射装置：
如图1所示，本发明的还原剂喷射装置100的一个实施方式，具备有蜂窝结构体1和将尿素水溶液呈雾状喷出的尿素喷雾装置2。蜂窝结构体1具有筒状的蜂窝结构部11以及配设在蜂窝结构部11侧面的一对电极部12、12。蜂窝结构部11具有“分隔形成多个孔单元16的分隔壁15，所述孔单元16从作为流体流入侧端面的第1端面13延伸至作为流体流出侧端面的第2端面14形成为流体流路”。一对电极部12、12分别沿着所述蜂窝结构部11的孔单元16的延伸方向形成为带状。在与所述孔单元16的延伸方向垂直的截面中，一对电极部12、12中的一个电极部12相对于一对电极部12、12中的另一个电极部12，配设在中间夹持着所述蜂窝结构部11中心的相对一侧。本实施方式的还原剂喷射装置100中，从尿素喷雾装置2喷雾出的尿素水溶液a2，被从蜂窝结构部11的第1端面13供给至孔单元16内。然后，被供给至孔单元16内的尿素水溶液中的尿素，在通电加热后的蜂窝结构部11内被加热而水解，生成氨(还原剂)。然后，氨b从第2端面14被排出至蜂窝结构部11的外侧，该氨b被喷射至外部。图1显示的是本发明的还原剂喷射装置100的一个实施方式的截面(与蜂窝结构部11的孔单元16的延伸方向平行的截面)示意图。
如此，根据本实施方式的还原剂喷射装置100，从尿素喷雾装置2喷雾出的尿素水溶液a2，被供给至蜂窝结构体1的孔单元16内。然后，尿素水溶液中的尿素，在通电加热后的蜂窝结构体1内被加热而水解，生成氨。然后，生成的氨b被喷射至外部。然后，由于蜂窝结构体1的表面积大、压力损失小，因此可以较少能量从尿素溶液中生成氨。本实施方式的还原剂喷射装置100中，用于生成氨的原料为尿素水溶液。因此，可以使用市场上流通的尿素水溶液(例如，AdBlue(アドブルー)(32.5质量％的尿素水溶液，德国汽车工业协会(VDA)的注册商标)。因此，在获取用于生成氨的原料之尿素水溶液的角度，也很方便。
在这里，对比将尿素水溶液用蜂窝结构体加热的情况以及用镍铬电热丝加热的情况。例如，使用分隔壁厚度0.1524mm、孔单元密度62孔/cm2的蜂窝结构体时，每1cm3的表面积为约27.73cm2。例如，使用直径0.5mm的镍铬电热丝，要使表面积为27.73cm2的话，必须有1.76m的长度。要将该长度的镍铬电热丝，在确保“如蜂窝结构体中孔单元般的尿素水溶液流通通路”的状态下收纳在1cm3中是很困难的。加热尿素水溶液时，加热用部件(蜂窝结构体、镍铬电热丝等)的热传递面积和温度是支配性因素。因此，加热一定量的尿素水溶液时，该加热用部件的面积较小时，必须提高温度，进而需要较大的能量。如上，使用蜂窝结构体的通电加热方法，较之于使用镍铬电热丝等线状加热用部件的情况，可以较少能量加热尿素水溶液，以较少能量生成氨。
本实施方式的还原剂喷射装置100中，蜂窝结构体1以及尿素喷雾装置2被收纳在筒状的外筒4内。蜂窝结构体1通过绝缘保持部5而固定在外筒4内。如图3所示，蜂窝结构体1中，蜂窝结构部11的第1端面13优选为正方形。第1端面13的形状不限定于正方形，也可以是长方形、其他的多边形、圆形、椭圆形等形状。另外，第1端面13的形状优选与第2端面14的形状相同，进一步还与垂直于蜂窝结构部11的孔单元16延伸方向的截面形状也相同。此外，外筒4的“垂直于从入口侧端部21朝向出口侧端部22方向的截面”的形状(外筒的形状)，优选与蜂窝结构部11的“垂直于孔单元16延伸方向的截面的形状”(蜂窝结构部的形状)为同种形状。在这里，“同种形状”指的是，“外筒的形状”为正方形时“蜂窝结构部的形状”也是正方形，“外筒的形状”为长方形时“蜂窝结构部的形状”也是长方形。在这里，例如，“外筒的形状”以及“蜂窝结构部的形状”为“同种形状”、其形状为长方形时，不需要连纵横长度比也相同。另外，蜂窝结构部11的“垂直于孔单元16延伸方向的截面”的大小小于外筒4的“垂直于中心轴的截面”的大小。
此外，优选在蜂窝结构部11的第1端面13与尿素喷雾装置2之间，形成有尿素喷雾空间3。然后，优选“蜂窝结构体1的第1端面13与尿素喷雾装置2之间的尿素喷雾空间3”形成在外筒4内。尿素喷雾空间3，是由蜂窝结构体1的第1端面13、尿素喷雾装置2和外筒4构成的空间。尿素喷雾空间3内的物质(雾状的液滴、气体等)，除了“从蜂窝结构体1的第1端面13流入蜂窝结构体1内而被排出至外部”的情况，不能向外部移动。另外，形成尿素喷雾空间3的蜂窝结构体1的第1端面13、尿素喷雾装置2及外筒4的各自的壁均具有足以承受加热(尿素的水解)生成氨时的加压状态的耐压性。本实施方式的还原剂喷射装置100形成有尿素喷雾空间3时，从尿素喷雾装置2喷雾出的尿素水溶液a2，经过尿素喷雾空间3，从蜂窝结构部11的第1端面13供给至孔单元16内。
尿素喷雾空间3中，从尿素喷雾装置2喷雾出的尿素水溶液，通过与通电加热后的蜂窝结构部11的“第1端面13及其附近”接触而气化，压力上升。此压力上升，在尿素水溶液中的尿素于蜂窝结构体1内水解生成氨时，成为使得生成的氨从喷射口23喷射至外部的推进力。
入口侧端部21与尿素喷雾装置2之间的距离优选为5mm～50mm。近于5mm时，尿素喷雾装置的温度变为高温，可能引起操作不良。长于50mm时，尿素被喷射后直到氨被导入排气管为止的运转时间有时会变长。
外筒4是具有一侧端部为入口侧端部21，以及另一侧端部为出口侧端部22的筒状。在出口侧端部22的顶端形成有用于喷射氨气的开口部的喷射口23。外筒4的入口侧端部21内，安装有尿素喷雾装置2。在外筒4的入口侧端部21上，除了插入尿素喷雾装置2的部分以外，没有形成别的开口部。外筒4的材质优选不锈钢等。
蜂窝结构体1通过绝缘保持部5被固定(保持)在外筒4内。由此，确保蜂窝结构体1与外筒4绝缘。绝缘保持部5的材质优选氧化铝。此外，蜂窝结构体1与外筒4之间也可以有未配置绝缘保持部5的部分(空间)。此外，蜂窝结构体1的外周整体也可以被绝缘保持部5覆盖(此时，未配设绝缘部件)。
本实施方式的还原剂喷射装置100的构成是，从蜂窝结构体1的第2端面14排出的氨，通过外筒4的出口侧端部22内，从喷射口23被喷射出。本发明的还原剂喷射装置，蜂窝结构体1的第2端面14也可以配置在外筒4的喷射口23的开口部分的同一个面上。此时，从蜂窝结构体1的第2端面14排出的氨，在从第2端面14排出的同时，也从外筒4的喷射口23喷射出。
如图2所示，本实施方式的还原剂喷射装置100，优选通过电子控制装置31进行蜂窝结构体1的通电加热控制，以及尿素水溶液的喷雾控制。此外，优选电子控制装置31上连接有电源(未图示)。电源的电压优选12～200V。此外，还原剂喷射装置100优选从尿素水溶液储槽32供给尿素水溶液。优选尿素水溶液储槽32与还原剂喷射装置100的尿素水溶液导入口8通过流通尿素水溶液的配管33连接。然后，优选配管33具有可以加热尿素水溶液的加热功能(未图示)。作为配管33的加热功能，可举出在套管内循环热媒的结构、电加热装置等。此外，外筒4上，优选配设有2个用于连接来自电子控制装置31(电源)的配线的连接器6。
以下，对于本实施方式的还原剂喷射装置100，进一步说明每个构成要素。
(1-1)蜂窝结构体；
本实施方式的还原剂喷射装置100中，蜂窝结构体1，如上所述，具备有蜂窝结构部11以及一对电极12、12。
蜂窝结构部11中，分隔壁15的外侧配设有外周壁17。蜂窝结构部11中，分隔壁15以及外周壁17的材质优选为陶瓷。特别是，分隔壁15以及外周壁17的材质优选以“硅-碳化硅复合材料”、“碳化硅”等为主成分。其中，更优选以“硅-碳化硅复合材料”为主成分。使用此种材质时，通过变更碳化硅和硅的比率，可以容易地调整蜂窝结构部的电阻率为任意值。在这里，硅-碳化硅复合材料含有作为骨料的碳化硅粒子，以及作为使碳化硅粒子结合的粘结剂的金属硅。然后，硅-碳化硅复合材料，优选多个碳化硅粒子通过金属硅而结合。此外，上述“碳化硅”是碳化硅粒子相互烧结而形成的。此外，本说明书中，“主成分”指的是含有90质量％以上的成分。
蜂窝结构部11的电阻率优选为0.01～500Ωcm，更优选0.1～200Ωcm。由此，通过向一对电极部12、12施加电压，可以有效地使蜂窝结构体(蜂窝结构部)发热。特别是，为了使用电压12～200V的电源、使蜂窝结构体1(蜂窝结构部11)发热至160～600℃，优选上述电阻率。另外，蜂窝结构部的电阻率是25℃时的值。此外，蜂窝结构部的电阻率是通过四端法测定的值。
蜂窝结构部11的单位体积的表面积优选在5cm2/cm3以上，更优选为8～45cm2/cm3，特别优选20～40cm2/cm3。小于5cm2/cm3的话，与尿素水的接触面积变小，因此尿素水溶液的处理速度、即氨的生成量(生成速度)有时会下降。蜂窝结构部的表面积是蜂窝结构部的分隔壁表面的面积。
蜂窝结构体1(蜂窝结构部11)中，分隔壁15的厚度优选为0.06～1.5mm，更优选0.10～0.80mm。厚于1.5mm的话，压力损失会变大，尿素水溶液的处理速度、即氨的生成量(生成速度)有时会下降。薄于0.06mm的话，恐怕会因通电产生的热冲击而被破坏。孔单元16的形状(垂直于孔单元延伸方向的形状)为圆形时，分隔壁的厚度表示的是“孔单元相互之间的距离最短的部分(分隔壁最薄的部分)”中的分隔壁厚度。孔单元密度优选为7～140孔/cm2，更优选15～120孔/cm2。少于7孔/cm2的话，与尿素水的接触面积变小，因此尿素水溶液的处理速度、即氨的生成量(生成速度)有时会下降。多于140孔/cm2的话，压力损失变大，尿素水溶液的处理速度、即氨的生成量(生成速度)有时会下降。
如图4所示，本发明的还原剂喷射装置，优选在“蜂窝结构部42的部分孔单元16的第1端面13侧的端部”具有孔密封部43。图4显示的是构成本发明的还原剂喷射装置的其他实施方式的蜂窝结构体41端面(第1端面13)的平面示意图。孔密封部43的材质优选与分隔壁的材质相同，但也可以是其他的材质。
蜂窝结构体1的大小，优选第1端面13(第2端面14)的面积为50～10000mm2，更优选为100～8000mm2。
蜂窝结构体1的垂直于孔单元16延伸方向的截面中的孔单元16的形状，优选为圆形、椭圆形、四边形、六边形、八边形或它们的组合。通过使用这样形状的孔单元，蜂窝结构体内流过废气时的压力损失变小，可有效地水解尿素。图3所示的蜂窝结构体1，垂直于孔单元16延伸方向的截面(第1端面)中的孔单元16的形状为圆形。
一对电极部12、12分别沿着蜂窝结构部11的孔单元16的延伸方向延伸形成为带状。更加优选电极部12沿着蜂窝结构部11的圆周方向扩展形成为宽幅。此外，在垂直于孔单元16延伸方向的截面中，一对电极部12、12中的一个电极部12，相对于一对电极部12、12中的另一个电极部12，夹着蜂窝结构部11的中心而配设在相反一侧。由此，向一对电极部12、12间施加电压时，可以抑制蜂窝结构部11内的电流不均。然后，由此可以抑制蜂窝结构部11内的发热不均。
蜂窝结构体1中，优选电极部12的主成分与分隔壁15以及外周壁17的主成分相同。此外，电极部12的材质更优选电阻率调整为期望值的。
电极部12的电阻率优选为0.0001～100Ωcm，更优选为0.001～50Ωcm。通过使电极部12的电阻率在此范围内，一对电极部12、12在流通有高温废气的配管内中可以有效地发挥电极的作用。蜂窝结构体1中，电极部12的电阻率优选低于蜂窝结构部11的电阻率。另外，电极部的电阻率是400℃时的值。此外，电极部的电阻率是通过四端法测定的值。
电极部12的气孔率以及平均孔径，可以根据用途、期望的电阻率而适当决定。
在各电极部12、12上，也可以配设有用于连接外部电线的电极端子突起部18。电极端子突起部18的材质可以是导电性陶瓷，也可以是金属。电极端子突起部18的材质优选与电极部12相同。此外，电极端子突起部18与外筒4的连接器6优选通过电线7连接。
本实施方式的还原剂喷射装置100，优选在蜂窝结构体11上担载有尿素水解催化剂。由此，可以有效地从尿素中生成氨。作为尿素水解催化剂，可举出氧化铝等。
(1-2)尿素喷雾装置；
尿素喷雾装置2优选为电磁式、超声波式、压电致动式或雾化式，更优选电磁式、超声波式或压电致动式。通过使用它们，可以将尿素水溶液呈雾状喷出。此外，其中，使用电磁式、超声波式或压电致动式的话，可以不使用空气而将尿素水溶液呈雾状喷出。因此，蜂窝结构体中无须加热用于尿素喷射的空气，可以减少加热的能量。另外，由于没有喷射空气，喷射体积減少，可以使“雾状的尿素水溶液”通过蜂窝结构体的速度下降，因此可以加长水解所需的反应时间。从尿素喷雾装置喷雾出的尿素水溶液的液滴大小(直径)优选在0.3mm以下。大于0.3mm的话，从蜂窝结构体1受热时，有时难以气化。
尿素喷雾装置2上，优选形成有用于将尿素水溶液导入内部的尿素水溶液导入口8。
电磁式尿素喷雾装置是通过“螺线管的振动”或“使用了螺线管的电场引起的活塞前后动作”而将尿素水溶液呈雾状喷出的装置。
超声波式尿素喷雾装置是通过超声波振动而将尿素水溶液呈雾状喷出的装置。
压电致动式尿素喷雾装置是通过压电元件的振动而将尿素水溶液呈雾状喷出的装置。
雾化式尿素喷雾装置是例如，用管子吸入液体的同时将“被吸至该管顶端开口部的液体”用空气吹散为雾状、喷雾出该液体的装置。此外，雾化式尿素喷雾装置也可以是在喷嘴顶端形成有多个较小的开口部、从该开口部喷雾出雾状液体的装置。
本实施方式的还原剂喷射装置，优选从尿素喷雾装置2向着蜂窝结构体1的第1端面13喷雾出尿素水溶液。即，尿素喷雾装置2，优选尿素水溶液的喷雾方向(液滴的飞出方向)向着蜂窝结构体1的第1端面13。在这里，以“尿素喷雾装置的尿素水溶液喷雾方向”为“喷雾方向α”(参照图5)，以“氨通过蜂窝结构部的孔单元内部的方向”为“孔单元方向β”(参照图5)。此时，“喷雾方向α”与“孔单元方向β”之间的角度θ(参照图5)优选在60°以下，更优选5～60°，特别优选30～50°。通过使上述角度θ在60°以下，可以将尿素水溶液有效地从蜂窝结构体1的第1端面13导入孔单元16内。另外，通过使上述角度θ为5～60°，从尿素喷雾装置2喷雾出的尿素水溶液，容易从蜂窝结构体1的第1端面13进入孔单元16内、撞击分隔壁15的表面。由此，尿素水溶液容易与分隔壁15接触，因此尿素水溶液可以通过分隔壁15有效地进行加热。图5显示的是本发明的还原剂喷射装置的另一其他实施方式(还原剂喷射装置200)的截面示意图。
图5所示的还原剂喷射装置200，蜂窝结构体1的第1端面13相对孔单元方向β倾斜形成，使之与喷雾方向α垂直。由此，从尿素喷雾装置2喷雾出的尿素水溶液，更容易与孔单元内的分隔壁接触。
(2)还原剂喷射装置的制造方法：
(2-1)蜂窝结构体的制造；
蜂窝结构体为陶瓷制时，蜂窝结构体的制造方法优选为如下的制造方法。蜂窝结构体的制造方法优选具有蜂窝成形体制作工序、蜂窝干燥体制作工序、带有未烧成电极的蜂窝体制作工序、蜂窝结构体制作工序。蜂窝成形体制作工序，优选是将成形原料挤出成形、制作具有分隔形成“成为流体流路的、从一侧端面延伸至另一侧端面的多个孔单元”的分隔壁的蜂窝成形体的工序。成形原料优选含有陶瓷原料以及有机粘结剂。蜂窝干燥体制作工序，优选是将蜂窝成形体干燥而制作蜂窝干燥体的工序。带有未烧成电极的蜂窝体制作工序，优选是在蜂窝干燥体的侧面涂布含有陶瓷原料和水的电极形成用浆料、使其干燥、形成未烧成电极，制作带有未烧成电极的蜂窝体的工序。蜂窝结构体制作工序，优选是将带有未烧成电极的蜂窝体烧成，制作蜂窝结构体的工序。
(2-1-1)蜂窝成形体制作工序：
蜂窝成形体制作工序中，优选将成形原料挤出成形，制作蜂窝成形体。成形原料优选含有陶瓷原料以及有机粘结剂。成形原料中，除了陶瓷原料以及有机粘结剂以外，优选含有表面活性剂、烧结助剂、造孔剂、水等。成形原料可以将这些原料混合而制作。
成形原料中的陶瓷原料是“陶瓷”或“通过烧成而成为陶瓷的原料”。陶瓷原料最终在烧成后成为陶瓷。成形原料中的陶瓷原料，优选以金属硅和碳化硅粒子(碳化硅粉末)为主成分，或者以碳化硅粒子(碳化硅粉末)为主成分。由此，得到的蜂窝结构体为导电性。优选金属硅也是金属硅粒子(金属硅粉末)。此外，“以金属硅和碳化硅粒子为主成分”指的是，金属硅和碳化硅粒子的合计质量在整体(陶瓷原料)的90质量％以上。此外，作为陶瓷原料所含的主成分以外的成分，可举出SiO2、SrCO3、Al2O3、MgCO3、堇青石等。
作为陶瓷原料的主成分使用碳化硅时，通过烧成，碳化硅被烧结。此外，作为陶瓷原料的主成分使用金属硅和碳化硅粒子时，通过烧成，可以使金属硅作为粘结剂，令作为骨料的碳化硅相互结合。
作为陶瓷原料，使用碳化硅粒子(碳化硅粉末)和金属硅粒子(金属硅粉末)时，对于碳化硅粒子的质量和金属硅粒子的质量的合计，优选金属硅粒子的质量为10～40质量％。碳化硅粒子的平均粒径优选为10～50μm，更优选15～35μm。金属硅粒子的平均粒径优选为0.1～20μm，更优选1～10μm。碳化硅粒子和金属硅粒子的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。
作为有机粘结剂，可举出甲基纤维素、丙三醇、羟丙基甲基纤维素等。作为有机粘结剂，可以使用1种有机粘结剂，也可以使用多种有机粘结剂。有机粘结剂的含量，以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为5～10质量份。
作为表面活性剂，可使用乙二醇、糊精等。作为表面活性剂，可以使用1种表面活性剂，也可以使用多种表面活性剂。表面活性剂的含量，以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为0.1～2.0质量份。
作为烧结助剂，可使用SiO2、SrCO3、Al2O3、MgCO3、堇青石等。作为烧结助剂，可以使用1种烧结助剂，也可以使有多种烧结助剂。烧结助剂的含量，以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为0.1～3质量份。
作为造孔剂，只要是烧结后形成气孔的，则无特别限定，可举出例如，石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂、硅胶等。作为造孔剂，可以使用1种造孔剂，也可以使用多种造孔剂。造孔剂的含量为，以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为0.5～10质量份。
水的含量以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为20～60质量份。
将成形原料挤出成形时，首先，优选将成形原料混炼形成坏土。作为将成形原料混炼形成坏土的方法，没有特别限制，可举出例如，使用捏合机、真空练泥机等的方法。在这里，坏土也是成形原料的一个方式。
接着，优选将坏土挤出成形，形成蜂窝成形体。挤出成形时，优选使用具有期望的整体形状、孔单元形状、分隔壁厚度、孔单元密度等的模口。蜂窝成形体具有分隔形成“成为流体流路的、从作为流体流入侧端面的第1端面延伸至作为流体流出侧端面的第2端面的多个孔单元”的多孔性分隔壁。此外，形成有位于最外周的外周壁也是蜂窝成形体的优选方式。蜂窝成形体的分隔壁是未干燥、未烧成的分隔壁。
(2-1-2)蜂窝干燥体制作工序：
蜂窝干燥体制作工序，优选是将得到的蜂窝成形体干燥、制作蜂窝干燥体的工序。干燥条件并无特别限定，可以使用众所周知的条件。例如，优选进行80～120℃、0.5～5小时干燥。蜂窝成形体的干燥可以使用电炉、煤气炉、微波加热炉、高频感应加热炉等进行。
(2-1-3)带有未烧成电极的蜂窝体制作工序：
带有未烧成电极的蜂窝体制作工序，优选首先在蜂窝干燥体的侧面涂布含有陶瓷原料和水的电极形成用浆料。然后，优选使电极形成用浆料干燥，形成未烧成电极，制作带有未烧成电极的蜂窝体。
带有未烧成电极的蜂窝体，优选在蜂窝干燥体上，形成有沿着孔单元延伸方向呈带状延伸的同时也向圆周方向扩展的宽幅长方形的未烧成电极。圆周方向指的是，垂直于孔单元延伸方向的截面中，沿着蜂窝干燥体侧面的方向。
带有未烧成电极的蜂窝体制作工序中使用的电极形成用浆料，优选含有陶瓷原料和水，除此以外含有表面活性剂、造孔剂、水等。
作为陶瓷原料，优选使用制作蜂窝成形体时使用的陶瓷原料。例如，制作蜂窝成形体时使用的陶瓷原料主成分为碳化硅粒子和金属硅时，优选作为电极形成用浆料的陶瓷原料也使用碳化硅粒子和金属硅。
作为陶瓷原料的主成分，使用碳化硅粒子(碳化硅粉末)和金属硅粒子(金属硅粉末)时，对于碳化硅粒子的质量和金属硅粒子的质量的合计，金属硅粒子的质量优选为20～50质量％。碳化硅粒子的平均粒径优选为10～100μm，更优选15～75μm。金属硅粒子的平均粒径优选为0.1～20μm，更优选1～10μm。
作为有机粘结剂，可举出甲基纤维素、丙三醇、羟丙基甲基纤维素等。作为有机粘结剂，可以使用1种有机粘结剂，也可以使用多种有机粘结剂。有机粘结剂的含量，以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为0.1～2质量份。
作为表面活性剂，可使用乙二醇、糊精等。作为表面活性剂，可以使用1种表面活性剂，也可以使用多种表面活性剂。表面活性剂的含量，以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为5～15质量份。
作为造孔剂，只要是烧结后形成气孔的，则无特别限定，可举出例如，石墨、淀粉、发泡树脂、吸水性树脂、硅胶等。作为造孔剂，可以使用1种造孔剂，也可以使用多种造孔剂。造孔剂的含量为，以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为0.5～10质量份。
水的含量，以陶瓷原料的合计质量为100质量份时，优选为25～65质量份。
在蜂窝干燥体的侧面涂布电极形成用浆料的方法没有特别限定。可使用例如，用刷毛涂布、用印刷的方法涂布。
电极形成用浆料的粘度，在20℃下，优选在500Pa·s以下，更优选10～200Pa·s。超过500Pa·s的话，有时难以将电极形成用浆料涂布在蜂窝干燥体的侧面。
优选在蜂窝干燥体涂布电极形成用浆料后，使电极形成用浆料干燥，形成未烧成电极(带有未烧成电极的蜂窝体)。干燥温度优选为80～120℃。干燥时间优选为0.1～5小时。
(2-1-4)蜂窝结构体制作工序：
蜂窝结构体制作工序，是将带有未烧成电极的蜂窝体烧成，制作蜂窝结构体的工序。
烧成条件可以根据蜂窝成形体制造所使用的陶瓷原料，以及电极形成用浆料所使用的陶瓷原料种类而适当决定。作为蜂窝成形体制造所使用的陶瓷原料的主成分，以及电极形成用浆料所使用的陶瓷原料的主成分，使用碳化硅时，优选烧成条件如下。即，优选在氩等惰性气氛中，进行2300～2700℃、0.5～5小时加热。此外，作为蜂窝成形体制造所使用的陶瓷原料的主成分，以及电极形成用浆料所使用的陶瓷原料的主成分，使用碳化硅和金属硅时，优选烧成条件如下。即，在氩等惰性气氛中，进行1425～1500℃、0.5～5小时加热。烧成的方法并无特别限定，可以使用电炉、煤气炉等烧成。
烧成后，为了提升耐久性，优选在空气气氛下，1200～1350℃下放置1～10小时，进行氧化处理。
此外，使带有未烧成电极的蜂窝成形体干燥后，为了在烧成前除去粘结剂等，优选进行准烧成。准烧成优选在大气气氛中，400～500℃下进行0.5～20小时。
准烧成以及烧成的方法并无特别限定，可以使用电炉、煤气炉等进行准烧成以及烧成。
(2-2)还原剂喷射装置的制造；
优选在外筒上安装连接外部电线的连接器，将蜂窝结构体以及尿素喷雾装置收纳进外筒，固定后制作还原剂喷射装置。
外筒优选将不锈钢等材料形成筒状而制作。蜂窝结构体优选通过绝缘保持部而固定在外筒内。此外，蜂窝结构体与外筒之间存在有未配设绝缘保持部的部分(空间)时，优选填充绝缘部件。
作为尿素喷雾装置，优选使用电磁式、超声波式、压电致动式或雾化式。另外，电磁式、超声波式、压电致动式或雾化式尿素喷雾装置可以使用众所周知的。
(3)还原剂喷射装置的使用方法：
本实施方式的还原剂喷射装置100(参照图1)的使用方法如下。
还原剂喷射装置100，可以通过供给尿素水溶液a1，将供给的尿素水溶液中的尿素水解，喷射出氨。尿素水溶液是用于生成氨的原料。另外，具体的，优选将蜂窝结构体1通电，使蜂窝结构体1升温(加热)，向尿素喷雾装置2供给尿素水溶液a1，从尿素喷雾装置2向尿素喷雾空间3内喷雾出雾状的尿素水溶液。从尿素喷雾装置2喷雾尿素水溶液时，优选向着蜂窝结构体1的第1端面13喷雾。然后，喷雾至尿素喷雾空间3内的雾状尿素水溶液(从尿素喷雾装置2喷雾出的尿素水溶液a2)，通过蜂窝结构体1被加热而蒸发。然后，通过尿素水溶液的蒸发，尿素喷雾空间3内的压力上升，因此尿素和水从第1端面13进入蜂窝结构体1的孔单元16内。然后，供给至孔单元16内的尿素，通过被加热的蜂窝结构体1的温度而水解，生成氨b。然后，通过从外筒4的喷射口23喷射生成的氨b，完成还原剂喷射装置100的氨b喷射。由于尿素喷雾空间3内的压力上升，因此会促进氨从喷射口喷射。
尿素水溶液的供给量，相对于废气所含的氮氧化物量，优选当量比为1.0～2.0。当量比在1.0以下时，未被净化而排出的氮氧化物量有时会增加。当量比超过2.0的话，在废气中混入氨的状态下排出废气的可能性恐怕会变高。
尿素水溶液，优选为10～40质量％的尿素水溶液。低于10质量％的话，为了还原NOX必须喷雾出大量的尿素水，蜂窝加热器所使用的电量有时会增加。高于40质量％的话，在寒冷地区尿素恐怕会凝固。最合适的例子是使用市场广泛流通的AdBlue(32.5质量％尿素水溶液)。
蜂窝结构体1的温度优选在160℃以上，更优选160～600℃，特别优选160～400℃。低于160℃的话，尿素有时难以水解。高于600℃的话，氨会被燃烧，排气管中不会有氨供给。此外，使蜂窝结构体1的温度在360℃以上可以除去还原剂喷射装置100析出的硫酸氢铵、硫酸铵等硫化合物，出于此观点较为理想。
向蜂窝结构体1施加的最大电压优选为12～200V，更优选12～100V，特别优选12～48V。低于12V的话，有时难以将蜂窝结构体1升温。高于200V的话，使电压升压的装置变得昂贵，并不理想。
尿素水溶液的喷雾量以及蜂窝结构体1的温度(施加的电压)，优选通过电子控制装置31(参照图2)进行控制(变为适当值)。此外，从蜂窝结构体的电阻值算出温度，优选控制蜂窝结构体的温度而使得算出的温度达到期望的温度。
(4)废气处理装置：
本发明的废气处理装置的一个实施方式(废气处理装置300)，具备有排气管51、还原剂喷射装置100、配置在“排气管51的氨喷射位置下游侧”的SCR催化剂52。还原剂喷射装置100向排气管51内喷射氨。排气管51是流通“含有NOX的废气c”的配管。
排气管51是流通各种发动机等排出的废气(含有NOX的废气c)的配管，其中，将废气与氨混合。排气管51的大小并无特别限定，可以根据安装本实施方式的废气处理装置300的发动机等的排气系统而适当决定。此外，排气管51的气体流通方向上的长度并无特别限定，优选可以使得还原剂喷射装置100与SCR催化剂52之间的距离为恰当距离的长度。此外，排气管51的气体流通方向上的长度，优选为可以搭载在汽车等狭窄空间内的长度。对于还原剂喷射装置100与SCR催化剂52之间的距离，由于通过供给气体状氨，其与废气的混合状态良好，因此可以短于“直接向排气管添加尿素液滴的以往的喷雾器(尿素喷射装置)”。
排气管51的材质并无特别限定，优选难以因废气而产生腐蚀的材质。作为排气管51的材质，优选例如，不锈钢等。
还原剂喷射装置100是本发明的还原剂喷射装置。还原剂喷射装置100被安装于排气管51，向排气管51内喷射氨。通过从还原剂喷射装置100向排气管51内喷射氨，排气管51内生成氨与废气的混合气体d。
本实施方式的废气处理装置300，具备有配置在“排气管51的氨喷射位置下游侧”的SCR催化剂52。SCR催化剂优选以催化结构体(SCR催化剂担载于陶瓷蜂窝结构体)的状态配置在排气管51的下游侧。
作为SCR催化剂，具体可举出钒系催化剂、沸石系催化剂等。
SCR催化剂52作为担载于蜂窝结构体的催化结构体53使用时，优选将该催化结构体53收纳在收纳容器54内，将该收纳容器54安装在排气管51的下游侧。
担载SCR催化剂的蜂窝结构体并无特别限定，可以使用作为“担载SCR催化剂的陶瓷蜂窝结构体”而众所周知的。
在排气管51的上游侧，优选配置有用于捕集废气中的粒子状物质的过滤器。作为用于捕集粒子状物质的过滤器，可举出例如，蜂窝形状的陶瓷制的柴油机微粒过滤器(DPF)。此外，在排气管51的上游侧，优选配置有用于除去废气中的碳化氢和一氧化碳的氧化催化剂。氧化催化剂优选为担载于陶瓷制蜂窝结构体的状态。作为氧化催化剂，适宜使用铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属。
在SCR催化剂的下游侧，优选配置有用于除去氨的氨除去催化剂(氧化催化剂)。由此，当未被用于除去废气中的NOX的多余的氨进入下游侧时，可以防止该氨被排出至外部。作为氧化催化剂，适宜使用铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等贵金属。
(5)废气处理方法：
本发明的废气处理方法的一个实施方式，是使用图6所示的本发明的废气处理装置的一个实施方式(废气处理装置300)，排气管51内流入废气c、向废气c喷射氨b、用SCR催化剂还原处理混合气体的方法。由此，可以得到除去了NOX后的废气e。上述废气c含有NOX。上述混合气体是“混入了氨的废气”，是氨与废气的混合气体d。氨b的喷射通过还原剂喷射装置100进行。
构成还原剂喷射装置100的蜂窝结构体的温度优选在160℃以上，更优选160～600℃，特别优选160～400℃。低于160℃的话，有时难以水解尿素。高于600℃的话，有时氨被燃烧，排气管内没有氨供给。此外，优选间歇性进行还原剂喷射装置净化操作，即，使蜂窝结构体的温度在360℃以上，除去附着在还原剂喷射装置上的硫化合物。
向蜂窝结构体1施加的电压优选为12～200V，更优选12～100V，特别优选12～48V。低于12V的话，有时难以将蜂窝结构体1升温。高于200V的话，使电压升压的装置变得昂贵，并不理想。
优选通过电子控制装置31(参照图2)控制尿素水溶液的喷雾量以及蜂窝结构体1的温度(施加的电压)。此外，从蜂窝结构体的电阻值算出温度，优选控制蜂窝结构体的温度，使得该算出的温度达到期望的温度。
从还原剂喷射装置100喷射出的氨的喷射量，对于废气所含的氮氧化物量，优选当量比为1.0～2.0。当量比在1.0以下时，未被净化而排出的氮氧化物量有时会增加。当量比超过2.0的话，在废气中混入氨的状态下排出废气的可能性恐怕会变高。
【实施例】
以下通过实施例更具体的说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
(实施例1)
制作图1所示的还原剂喷射装置。具体如下。
将碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末以70：30的质量比例混合，调制陶瓷原料。然后，向陶瓷原料中添加作为粘结剂的羟丙基甲基纤维素、作为造孔剂的吸水性树脂，同时添加水，制为成形原料。然后，通过真空练泥机混炼成形原料，制作圆柱状的坏土。以陶瓷原料为100质量份时，粘结剂的含量为7质量份。以陶瓷原料为100质量份时，造孔剂的含量为3质量份。以陶瓷原料为100质量份时，水的含量为42质量份。碳化硅粉末的平均粒径为20μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。此外，造孔剂的平均粒径为20μm。碳化硅、金属硅以及造孔剂的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。
使用挤出成形机，将得到的圆柱状坏土成形，得到四边筒状(垂直于孔单元延伸方向的截面为正方形的筒状)的蜂窝成形体。将得到的蜂窝成形体用高频感应加热干燥后，使用热风干燥机进行120℃、2小时干燥，将两端面切断规定量。
接着，将碳化硅(SiC)粉末与金属硅(Si)粉末以60：40的质量比例混合，制作电极部用陶瓷原料。然后，向电极部用陶瓷原料中添加作为粘结剂的羟丙基甲基纤维素、作为保湿剂的丙三醇、作为分散剂的表面活性剂，同时添加水，混合。将混合物混炼，制为电极部形成原料。以电极部用陶瓷原料为100质量份时，粘结剂的含量为0.5质量份。以电极部用陶瓷原料为100质量份时，丙三醇的含量为10质量份。以电极部用陶瓷原料为100质量份时，表面活性剂的含量为0.3质量份。以电极部用陶瓷原料为100质量份时，水的含量为42质量份。碳化硅粉末的平均粒径为52μm，金属硅粉末的平均粒径为6μm。碳化硅以及金属硅的平均粒径是通过激光衍射法测定的值。混炼通过立式搅拌机进行。
接着，将电极部形成原料沿着干燥过的蜂窝成形体侧面上的2个平行面带状涂布。将电极部形成原料沿着干燥过的蜂窝成形体上的“4个平面侧面(4个侧面)”中的1个侧面带状涂布，同时还沿着与该“被涂布的侧面”平行的另1侧侧面带状涂布。涂布在蜂窝成形体侧面的电极部形成原料的形状(外周形状)为长方形。
接着，使涂布在蜂窝成形体上的电极部形成原料干燥。干燥条件为70℃。
接着，使用与电极形成材料相同的材料，得到电极端子突起部形成用部件。电极端子突起部形成用部件的形状为的圆柱体。制作2个电极端子突起部形成用部件。
接着，将2个电极端子突起部形成用部件分别粘贴在蜂窝成形体的2处涂布了电极部形成原料的部位。电极端子突起部形成用部件是使用电极部形成原料粘贴在蜂窝成形体的涂布了电极部形成原料的部位。然后，将“涂布有电极部形成原料、粘贴了电极端子突起部形成用部件的蜂窝成形体”脱脂、烧成，再进行氧化处理，得到蜂窝结构体。脱脂条件为550℃、3小时。烧成条件为氩气氛下、1450℃、2小时。氧化处理条件为1300℃、1小时。
得到的蜂窝结构体的分隔壁厚度为0.152mm，孔单元间距为1.11mm。此外，蜂窝结构部的单位体积上的表面积为31.1cm2/cm3。此外，蜂窝结构体的形状为底面是正方形的筒状。蜂窝结构体底面的一边为30mm。此外，蜂窝结构体的孔单元延伸方向上的长度为45mm。此外，电极部的电阻率为0.1Ωcm，蜂窝结构部的电阻率为1.4Ωcm。
用不锈钢制作外筒。外筒是具有一侧端部作为入口侧端部，以及另一侧端部作为出口侧端部的筒状。在外筒出口侧端部的顶端，形成有用于喷射氨气的开口部之喷射口。此外，在外筒的入口侧端部，形成有用于通过导入尿素水溶液的配管的孔。
在外筒的外周，安装2个电线用连接器。
将蜂窝结构体插入外筒内，用绝缘保持部固定。然后，用电线连接蜂窝结构体的电极端子突起部与外筒的连接器。此外，在外筒的入口侧端部内安装电磁式尿素喷雾装置，得到还原剂喷射装置。绝缘保持部的材质为氧化铝。尿素喷雾装置的喷雾方向与蜂窝结构体的孔单元方向之间的角度为0°。
在以堇青石为主成分的蜂窝结构体上担载SCR催化剂，制作催化结构体。作为SCR催化剂，使用沸石上担载了贵金属者。催化结构体的体积为4.0升。此外，催化结构体的分隔壁厚度为0.15mm，催化结构体的孔单元间距为1.27mm。
将得到的还原剂喷射装置安装于排气管，将催化结构体插入收纳容器，连接排气管和收纳容器，得到如图6所示的废气处理装置。
使用得到的废气处理装置，通过以下方法进行“废气处理试验”，测定NOX的净化效率。结果如表1所示。进行“废气处理试验”时，还原剂喷射装置的尿素水溶液导入口与尿素水溶液储槽通过配管连接，可以将尿素水溶液供给至还原剂喷射装置。此外，将来自电子控制装置的配线与还原剂喷射装置的连接器以及尿素喷雾装置连接。
(废气处理试验)
将排气量3.0升的柴油发动机的废气导入废气处理装置的排气管，通过废气处理装置进行废气处理。然后，测定从担载有SCR催化剂的催化结构体所排出气体中的NOX浓度。导入废气处理装置排气管的废气的NOX浓度为400ppm。调整供给至还原剂喷射装置的尿素水溶液的量，使得废气中的NOX量(摩尔)与喷射出的氨的量(摩尔)相同。试验时，使废气温度如表1所示变化的同时，测定各温度下从催化结构体排出的气体中的NOX浓度。排出气体中的NOX浓度是该NOX浓度恒定时的浓度。然后，根据导入废气处理装置排气管的废气的NOX浓度，以及从催化结构体排出的气体中的NOX浓度，求得NOX净化效率。测定时，向蜂窝结构体施加最大48V的电压，维持360℃的温度。
【表1】
(比较例1)
除了还原剂喷射装置不具备蜂窝结构体以外，与实施例1相同的制作废气处理装置。与实施例1相同的进行“废气处理试验”。结果如表1所示。
从表1可知，实施例1的废气净化装置的NOX净化效率高于比较例1的废气净化装置。特别是废气温度较低的区域中，差异变大。为了提高净化效率，除了确保SCR催化剂的活性之外，还必须促进尿素向氨水解、导入作为还原剂的氨。但是，比较例1的废气净化装置中，由于没有促进低温下向氨的水解、还原剂处于较少的状态，因此NOX净化效率变低。与此相对，实施例1的废气净化装置中，在还原剂喷射装置中，喷射有尿素水溶液的尿素喷雾空间被蜂窝结构体加热，因此促进了尿素的水解，氨被导入排气管，因此NOX净化效率提升。此外，实施例1的废气净化装置中，可以较少能量而从尿素溶液中生成、喷射出氨。
工业可利用性
本发明的还原剂喷射装置适宜用于净化各种发动机等排出的废气中的氮氧化物(NOX)。

Claims (14)

1.一种还原剂喷射装置，具备蜂窝结构体和尿素喷雾装置，
所述蜂窝结构体具有筒状的蜂窝结构部以及设置在所述蜂窝结构部侧面的一对电极部，该蜂窝结构部具有分隔形成多个孔单元的分隔壁，所述孔单元从作为流体流入侧端面的第1端面延伸至作为流体流出侧端面的第2端面形成为流体流路，
所述尿素喷雾装置将尿素水溶液呈雾状喷出；
所述一对电极部分别沿着所述蜂窝结构部的孔单元的延伸方向形成为带状，在与所述孔单元延伸方向垂直的截面中，所述一对电极部中的一侧所述电极部，对着所述一对电极部中的另一侧所述电极部，夹着所述蜂窝结构部的中心而设置在相反侧；
从所述尿素喷雾装置喷出的雾状所述尿素水溶液，从所述蜂窝结构部的所述第1端面供给至所述孔单元内，被供给至所述孔单元内的所述尿素水溶液中的尿素，在通电加热后的所述蜂窝结构部内被加热而水解生成氨，所述氨从所述第2端面被排出至所述蜂窝结构部的外侧，之后所述氨被喷射至所述还原剂喷射装置的外部。
2.根据权利要求1所述的还原剂喷射装置，其中，在所述蜂窝结构部的所述第1端面与所述尿素喷雾装置之间，形成有尿素喷雾空间。
3.根据权利要求1或2所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部的电阻率为0.01～500Ωcm。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部以硅-碳化硅复合材料或碳化硅为主成分。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构体上担载有尿素水解催化剂。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，朝向所述蜂窝结构体的所述第1端面，由所述尿素喷雾装置喷出雾状所述尿素水溶液，
所述尿素喷雾装置的所述尿素水溶液的喷雾方向与下述方向之间的角度为5～60°：
该方向是平行于所述蜂窝结构部的所述孔单元延伸方向，并且是从所述尿素喷雾装置朝向所述蜂窝结构体的所述第1端面的方向。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述蜂窝结构部的单位体积上的表面积在5cm2/cm3以上。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，在所述蜂窝结构部的部分所述孔单元的、所述第1端面侧的端部上具有孔密封部。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的还原剂喷射装置，其中，所述尿素喷雾装置为电磁式、压电致动式、超声波式或雾化式喷雾装置。
10.一种废气处理装置，具备有：
流通含有NOX的废气的排气管，
向所述排气管内喷射氨的权利要求1～9任意一项所述的还原剂喷射装置，
配置在所述排气管的所述氨喷射位置下游侧的SCR催化剂。
11.一种废气处理方法，是使用权利要求10所述的废气处理装置进行处理的方法，其在所述排气管内流通含有NOX的废气，向所述废气喷射氨，通过所述SCR催化剂还原处理混入了所述氨的废气。
12.根据权利要求11所述的废气处理方法，其中，所述蜂窝结构体的温度在160℃以上。
13.根据权利要求11或12所述的废气处理方法，其中，间歇性进行还原剂喷射装置净化操作，即，使所述蜂窝结构体的温度在360℃以上，除去附着在所述还原剂喷射装置上的硫化合物。
14.根据权利要求11～13任意一项所述的废气处理方法，其中，从所述蜂窝结构体的电阻值算出温度值，控制所述蜂窝结构体的温度使所述算出温度达到期望的温度。
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