JP2005118705A - Apparatus for producing aqueous urea solution - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、尿素水溶液を容易かつ小規模に製造する技術に関する。 The present invention relates to a technique for producing an aqueous urea solution easily and on a small scale.
排気中のNOx(窒素酸化物)を浄化する排気浄化装置において、NOx還元触媒にてNOxと触媒還元反応を起こさせる還元剤として、アンモニアが用いられている。アンモニアは、尿素水溶液を加水分解することによって得られる。この尿素水溶液は、純水と粉末状の尿素とを計量し攪拌して製造している。
一方、特開平9−283135号公報(特許文献1)には、攪拌容器内に2種類の材料を連続的に供給し、攪拌容器内に設けた攪拌機により材料を攪拌して、連続的に混合物を製造する装置が開示されている。
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-283135 (Patent Document 1), two kinds of materials are continuously supplied into a stirring vessel, and the materials are stirred by a stirrer provided in the stirring vessel. An apparatus for manufacturing is disclosed.
しかしながら、特許文献1に記載されているような装置で尿素水溶液を製造すると、尿素水溶液を所望の容量のみ製造することができず、必要以上に尿素水溶液を製造してしまう恐れがある。また、特許文献1に記載されているような装置では、サービスステーション等に設置して小規模に製造することは困難である。
そこで、本発明は、以上のような従来の問題点に鑑み、尿素と純水とを自動計量しつつ攪拌容器に供給して攪拌し、所望の濃度かつ容量の尿素水溶液を容易かつ小規模に製造する尿素水溶液製造装置を提供することを目的とする。
However, when the urea aqueous solution is manufactured by an apparatus as described in
Therefore, in view of the conventional problems as described above, the present invention supplies urea and pure water to a stirring container while automatically weighing them and stirs, thereby easily and small-scale urea aqueous solution having a desired concentration and volume. An object of the present invention is to provide a urea aqueous solution manufacturing apparatus to be manufactured.
請求項1に記載の発明では、攪拌容器と、上水道水から純水を製造し、前記攪拌容器に供給する純水供給装置と、尿素を前記攪拌容器に供給する尿素供給装置と、前記攪拌容器に供給された純水及び尿素を攪拌し尿素水溶液にする攪拌機と、尿素水溶液の濃度及び容量を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された濃度及び容量に対応した純水及び尿素を前記攪拌容器に供給するように、前記純水供給装置及び尿素供給装置を作動制御する供給制御手段と、前記供給制御手段により前記攪拌容器に純水及び尿素を供給させた後に、前記攪拌機を所定時間作動させる攪拌機制御手段と、前記攪拌容器、純水供給装置、尿素供給装置、攪拌機、設定手段、供給制御手段、攪拌機制御手段を搭載する移動可能なフレームと、を含んで尿素水溶液製造装置が構成されることを特徴とする。
In the invention according to
請求項2に記載の発明では、前記攪拌容器内の尿素水溶液の濃度を検出する濃度センサと、前記純水供給装置又は尿素供給装置を作動制御して前記攪拌容器に純水又は尿素を補充させるとともに前記攪拌機を所定時間作動させる制御を、前記濃度センサにより検出された尿素水溶液の濃度が、前記設定手段により設定された濃度に略一致するまで繰り返す濃度補正制御手段と、を有することを特徴とする。 In a second aspect of the present invention, the concentration sensor for detecting the concentration of the urea aqueous solution in the stirring vessel, and the operation of the pure water supply device or the urea supply device are controlled to replenish the stirring vessel with pure water or urea. And a concentration correction control means for repeating the control for operating the stirrer for a predetermined time until the concentration of the urea aqueous solution detected by the concentration sensor substantially coincides with the concentration set by the setting means, To do.
請求項3に記載の発明では、前記濃度センサにより検出された濃度が前記設定手段により設定された濃度に略一致したときに、前記攪拌容器からの尿素水溶液の排出を許可する排出許可手段を有することを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、前記攪拌容器内の純水及び尿素の合計重量を検出する重量センサと、前記設定手段により設定された濃度及び容量から、尿素水溶液の重量を演算する重量演算手段と、前記供給制御手段により前記攪拌容器に純水及び尿素を供給させてから、前記攪拌機制御手段により前記攪拌機を作動させるまでの間に、前記重量センサにより検出された純水及び尿素の合計重量が、前記重量演算手段により演算された尿素水溶液の重量以上になるまで、前記純水供給装置及び尿素供給装置を作動制御して前記攪拌容器に純水及び尿素を補充させる容量補正制御手段と、を有することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a discharge permission means for permitting the discharge of the urea aqueous solution from the stirring vessel when the concentration detected by the concentration sensor substantially matches the concentration set by the setting means. It is characterized by that.
According to a fourth aspect of the present invention, a weight sensor for detecting the total weight of pure water and urea in the stirring vessel, and a weight calculation means for calculating the weight of the aqueous urea solution from the concentration and volume set by the setting means. And the total weight of pure water and urea detected by the weight sensor between the time when the pure water and urea are supplied to the stirring vessel by the supply control means and the time when the stirrer is operated by the stirrer control means. Capacity correction control means for controlling the operation of the pure water supply device and the urea supply device and replenishing the stirring vessel with pure water and urea until the weight of the urea aqueous solution calculated by the weight calculation means is greater than or equal to It is characterized by having.
請求項5に記載の発明では、前記攪拌機制御手段は、前記設定手段により設定された濃度及び容量に基づいて、前記攪拌機の作動時間を制御することを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、前記尿素供給装置は、底板に設けられた開口部から尿素を排出する貯蔵容器を有し、前記底板は、前記開口部に向かって傾斜していることを特徴とする。
The invention described in
In the invention described in
請求項1に記載の発明によれば、設定手段により設定された濃度及び容量に対応した純水及び尿素が攪拌容器に供給された後に、攪拌機によりこの純水と尿素とが攪拌されるので、設定された濃度及び容量の尿素水溶液を容易に製造することができる。
また、攪拌容器、純水供給装置、尿素供給装置、攪拌機、設定手段、供給制御手段、攪拌機制御手段が移動可能なフレーム上に搭載され、1つのユニットになっているので、フォークリフトやクレーンで容易に搬送することができる。そして、例えばサービスステーション等に設置して、小規模に尿素水溶液を製造することができる。
According to the first aspect of the present invention, after pure water and urea corresponding to the concentration and volume set by the setting means are supplied to the stirring vessel, the pure water and urea are stirred by the stirrer. An aqueous urea solution having a set concentration and volume can be easily produced.
Also, since the stirring vessel, pure water supply device, urea supply device, stirrer, setting means, supply control means, and stirrer control means are mounted on a movable frame and made into one unit, it can be easily used with a forklift or crane Can be conveyed. For example, it can be installed in a service station and the urea aqueous solution can be manufactured on a small scale.
請求項2に記載の発明によれば、尿素水溶液の濃度が、設定された濃度に略一致するまで、純水又は尿素を補充して攪拌することが繰り返されるので、尿素水溶液の濃度の精度を向上させることができる。
請求項3に記載の発明によれば、攪拌容器内の尿素水溶液の濃度が設定手段により設定された濃度に略一致するまで、攪拌容器からの尿素水溶液の排出が許可されないので、製造される尿素水溶液の濃度を保証することができる。
According to the second aspect of the present invention, it is repeated that pure water or urea is replenished and stirred until the concentration of the urea aqueous solution substantially matches the set concentration. Can be improved.
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、供給制御手段により攪拌容器に純水及び尿素を供給させてから、攪拌機制御手段により攪拌機を作動させるまでの間に、攪拌容器内の純水及び尿素の合計重量が、設定手段により設定された濃度及び容量から演算された尿素水溶液の重量以上となるまで、純水及び尿素が補充されるので、尿素水溶液の容量の精度を向上させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the pure water and urea in the stirring container are supplied after the supply control means supplies pure water and urea to the stirring container until the stirrer is operated by the stirrer control means. Since the pure water and urea are replenished until the total weight becomes equal to or greater than the weight of the urea aqueous solution calculated from the concentration and volume set by the setting means, the accuracy of the volume of the urea aqueous solution can be improved.
請求項5に記載の発明によれば、設定手段により設定された濃度及び容量に基づいて、攪拌機の作動時間が制御されるので、例えば、濃度が低く、かつ容量が少ないときに、攪拌機の作動時間を短く設定すれば、尿素水溶液を製造する時間を短縮することができる。 請求項6に記載の発明によれば、尿素供給装置の貯蔵容器の底板が開口部に向かって傾斜しているので、尿素をスムーズに開口部から排出させることができるとともに、尿素の残量が少なくなっても貯蔵容器内に残らずに開口部から排出させることができる。
According to the invention described in
本発明の尿素水溶液製造装置は、図1に示すように、移動可能なフレーム1上に、攪拌容器2、純水器3、尿素供給装置4、攪拌機5、制御盤6が搭載され、1つのユニットになっている。
純水器3には、外部より上水道水が供給され、イオン交換により純水が製造される。純水器3により製造された純水は、供給管7を介して攪拌容器2内に供給される。供給管7には、流量センサ8が介装されている。流量センサ8は、供給管7内を通過する純水の流量を検出することによって、攪拌容器2内に供給される純水の流量を検出する。流量センサ8の下流側の供給管7には、常閉式の電磁開閉弁9が介装されており、供給管7を開通または遮断する。なお、純水器3、供給管7、流量センサ8、電磁開閉弁9が、純水供給装置に該当する。
As shown in FIG. 1, the urea aqueous solution manufacturing apparatus of the present invention includes a stirring
Tap water is supplied to the
尿素供給装置4は、攪拌容器2の鉛直上方に設けられており、攪拌容器2に尿素を落下させて供給する。尿素供給装置4は、図2に示すように、貯蔵容器20と、振動発生器21と、常閉式の電磁開閉弁22、23と、筒体24と、重量センサ25と、を含んで構成されている。貯蔵容器20には、粉末状の尿素が貯蔵されている。貯蔵容器20の底板20aには開口部20bが設けられており、この開口部20bから貯蔵された尿素を鉛直方向下方へ落下して排出可能になっている。電磁開閉弁22は、開口部20bを開閉する。筒体24は、鉛直上下方向の両端が開口しており、その上端の開口部24aと貯蔵容器20の開口部20bとが連通するように、底板20aに固定されている。電磁開閉弁23は、筒体24の下端の開口部24aを開閉する。重量センサ25は、筒体24に設けられ、筒体24に収容された尿素の重量を検出する。振動発生器21は、貯蔵容器20に設けられており、貯蔵容器20を振動させることによって、貯蔵容器20に貯蔵された尿素をスムーズに開口部20bから筒体24へ排出させる。
The urea supply device 4 is provided vertically above the stirring
攪拌機5は、攪拌容器2内の純水及び尿素を攪拌し尿素水溶液にする。
攪拌容器2には、攪拌容器2内の純水及び尿素の合計重量を検出する重量センサ30が設けられている。攪拌容器2の下端近傍の側壁には、攪拌容器2から尿素水溶液を排出する排出口2aが設けられているとともに、排出口2aを開閉する電磁開閉弁31(排出許可手段)が設けられている。電磁開閉弁31には、排出口2a近傍の攪拌容器2内の尿素水溶液の濃度を検出する濃度センサ32が設けられている。排出口2aには、手動開閉弁33が設けられており、攪拌容器2内の尿素水溶液は、電磁開閉弁31、手動開閉弁33を通過して外部へ排出する。
The
The stirring
制御盤6には、尿素水溶液の製造開始を指示するスタートスイッチ6a、尿素水溶液の容量を設定する容量設定装置6b、尿素水溶液の濃度を設定する濃度設定装置6cが設けられている。なお、容量設定装置6b及び濃度設定装置6cは、設定手段に該当する。また、制御盤6にはコンピュータが内蔵されており、スタートスイッチ6a、容量設定装置6b、濃度設定装置6c、流量センサ8、重量センサ25、30、濃度センサ32からの信号を入力し、攪拌機5、電磁開閉弁9、22、23、31、振動発生器21の作動を制御する。
The
ここで、図3を用いて、制御盤6における制御手順を詳述する。
容量設定装置6b及び濃度設定装置6cにより尿素水溶液の容量及び濃度を設定した後に、スタートスイッチ6aをONにすることにより、制御を開始する。なお、以下の説明では、設定された容量及び濃度を夫々設定容量及び設定濃度という。
始めにステップ1(図ではS1と表記する、以下同様)では、電磁開閉弁31を閉作動させる。
Here, the control procedure in the
After setting the volume and concentration of the urea aqueous solution by the
First, in step 1 (denoted as S1 in the figure, the same applies hereinafter), the electromagnetic on-off
ステップ2では、設定濃度かつ設定容量の尿素水溶液を製造するために必要な尿素及び純水の目標供給量を夫々演算するとともに、その尿素水溶液の重量である目標重量を演算する。なお、ステップ2における目標重量の演算は、重量演算手段に該当する。
ステップ3では、電磁開閉弁9を開作動させ、純水器3から攪拌容器2へ純水を供給する。そして、流量センサ8により検出された純水の流量を積算して、この積算値が純水の目標供給量に達したときに電磁開閉弁9を閉作動させる。これにより、純水器3から攪拌容器2に目標供給量の純水が供給される。
In
In
ステップ4では、まず、電磁開閉弁22を開作動させるとともに、振動発生器21を作動させる。これにより、貯蔵容器20から筒体24に尿素がスムーズに落下する。次に、電磁開閉弁22を閉作動させ、重量センサ25から筒体24内の尿素の重量を読み込む。その後、電磁開閉弁23を開作動させ、攪拌容器2に筒体24内の尿素を落下させる。そして、所定時間経過した後、電磁開閉弁23を閉作動させる。この一連の制御を、重量センサ25から読み込んだ尿素の重量を積算した積算値が、尿素の目標供給量になるまで繰り返す。これにより、攪拌容器2に目標供給量の尿素が供給される。なお、ステップ2〜4の一連の制御は、供給制御手段に該当する。
In step 4, first, the electromagnetic on-off
ステップ5では、重量センサ30から純水及び尿素の合計重量(以下、実重量という)を読み込む。
ステップ6では、実重量が、目標重量以上であるか否かを判定する。実重量が目標重量以上であるときには、ステップ8へ進む。実重量が目標重量以上でないときには、ステップ7へ進む。
In
In
ステップ7では、実重量を目標重量に近付けるために必要な尿素及び純水の補充量を、尿素及び純水の目標供給量として演算する。そして、ステップ3へ戻る。なお、ステップ5〜7の一連の制御は、容量補正制御手段に該当する。
ステップ8では、攪拌機5を作動させ、攪拌容器2内の純水及び尿素を攪拌する。これにより、攪拌容器2内の純水及び尿素は尿素水溶液になる。
In step 7, the replenishment amount of urea and pure water necessary to bring the actual weight closer to the target weight is calculated as the target supply amount of urea and pure water. Then, the process returns to step 3. Note that the series of control in
In
ステップ9では、攪拌機5を作動してから所定時間以上経過したか否かを判定する。所定時間以上経過したときには、ステップ10へ進む。所定時間以上経過していないときには、ステップ9を繰り返す。
ステップ10では、攪拌機5を停止させる。なお、ステップ8〜10の一連の制御は、攪拌機制御手段に該当する。
In
In step 10, the
ステップ11では、濃度センサ32から尿素水溶液の濃度(以下、実濃度という)を読み込む。
ステップ12では、実濃度が、設定濃度と略一致しているか否か判定する。これは、実濃度が設定濃度を中心とした所定幅を有する所定範囲内であるか否かを判定すればよい。略一致しているときには、ステップ15へ進む。略一致していないときには、ステップ13へ進む。
In step 11, the concentration of the aqueous urea solution (hereinafter referred to as the actual concentration) is read from the
In step 12, it is determined whether or not the actual density substantially matches the set density. This may be determined by determining whether or not the actual density is within a predetermined range having a predetermined width centered on the set density. If they substantially match, the process proceeds to step 15. If not, the process proceeds to step 13.
ステップ13では、実濃度を設定濃度に近付けるために必要最小限の純水又は尿素の補充量を演算する。
ステップ14では、ステップ3又はステップ4と同様にして、ステップ13にて演算された補充量の純水又は尿素を攪拌容器2に補充する。そして、ステップ8へ戻る。なお、ステップ8〜14の一連の制御は、濃度補正制御手段に該当する。
In step 13, the minimum amount of pure water or urea replenishment amount necessary to bring the actual concentration close to the set concentration is calculated.
In step 14, as in
ステップ15では、電磁開閉弁31を開作動させ、制御を終了する。
以上のようにして、容量設定装置6b及び濃度設定装置6cにて濃度及び容量を設定し、スタートスイッチ6aを押すだけで、純水と尿素とが自動計量されつつ攪拌容器2に供給される。そして、この純水と尿素とが攪拌されて、所望の濃度及び容量の尿素水溶液が自動的に製造される。更に、純水と尿素とが攪拌容器2に供給されてから攪拌されるまでの間に、実重量が目標重量以上になるまで、純水と尿素とが自動計量されつつ補充されるので、尿素水溶液の容量の精度を向上させることができる。
In step 15, the electromagnetic on-off
As described above, the concentration and the volume are set by the
また、実濃度が設定濃度に略一致するまで、純水又は尿素を自動計量しつつ補充して攪拌することが繰り返されるので、製造される尿素水溶液の濃度の精度を向上させることができる。
電磁開閉弁31は、尿素水溶液の製造を開始したときに排出口2aを閉じる一方、実濃度が設定濃度と略一致するまで開かないので、尿素水溶液の製造途中で手動開閉弁33を開いても、尿素水溶液が排出されることがない。これにより、尿素水溶液の濃度を保証することができる。なお、排出された尿素水溶液は、例えば運搬可能な容器に収容すればよい。
Further, since the replenishment and stirring while automatically weighing pure water or urea are repeated until the actual concentration substantially matches the set concentration, the accuracy of the concentration of the aqueous urea solution to be manufactured can be improved.
The electromagnetic opening / closing
また、本実施形態の尿素水溶液製造装置は、構成機器がフレーム7上に搭載され、1つのユニットになっているので、フォークリフトやクレーンで容易に搬送することができる。そして、例えばサービスステーション等に設置して、小規模に尿素水溶液を製造することができる。
なお、尿素供給装置4の貯蔵容器20の底板20aを開口部20bに向かって傾斜させることが望ましい。このようにすれば、貯蔵容器20に貯蔵されている尿素をスムーズに筒体24に排出させることができるとともに、尿素の残量が少なくなっても貯蔵容器20内に残らずに筒体24に排出させることができる。
In the urea aqueous solution manufacturing apparatus according to the present embodiment, the constituent devices are mounted on the frame 7 to form a single unit, and therefore can be easily transported by a forklift or a crane. For example, it can be installed in a service station and the urea aqueous solution can be manufactured on a small scale.
It is desirable to incline the
また、攪拌容器2に尿素を供給するときに、合わせて安定剤を供給することが望ましい。この安定剤は、尿素水溶液中の尿素を沈殿しにくくさせるものである。このようにすれば、尿素水溶液の製造後に尿素が沈殿することによって尿素水溶液の濃度が変化することを抑制できる。
なお、設定濃度及び設定容量に応じて、攪拌機5を作動させる所定時間を設定するようにしてもよい。例えば、設定濃度が低く、かつ設定容量が少ないときに、攪拌機5の作動時間を短くすることによって、尿素水溶液を製造する時間を短縮することができる。
In addition, when supplying urea to the stirring
Note that a predetermined time for operating the
また、以上の実施形態では、粉末状の尿素を使用したが、高濃度の尿素水溶液を使用してもよい。このようにすれば、尿素供給装置4の構造を、純水供給装置と同様に簡単にすることができる。 Moreover, although powdery urea was used in the above embodiment, you may use high concentration urea aqueous solution. If it does in this way, the structure of the urea supply apparatus 4 can be simplified similarly to a pure water supply apparatus.
1 フレーム
2 攪拌容器
2a 排出口
3 純水器
4 尿素供給装置
5 攪拌機
6 制御盤
6b 容量設定装置
6c 濃度設定装置
7 供給管
8 流量センサ
9 電磁開閉弁
20 貯蔵容器
20a 底板
20b 開口部
30 重量センサ
31 電磁開閉弁
32 濃度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上水道水から純水を製造し、前記攪拌容器に供給する純水供給装置と、
尿素を前記攪拌容器に供給する尿素供給装置と、
前記攪拌容器に供給された純水及び尿素を攪拌し尿素水溶液にする攪拌機と、
尿素水溶液の濃度及び容量を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された濃度及び容量に対応した純水及び尿素を前記攪拌容器に供給するように、前記純水供給装置及び尿素供給装置を作動制御する供給制御手段と、
前記供給制御手段により前記攪拌容器に純水及び尿素を供給させた後に、前記攪拌機を所定時間作動させる攪拌機制御手段と、
前記攪拌容器、純水供給装置、尿素供給装置、攪拌機、設定手段、供給制御手段、攪拌機制御手段を搭載する移動可能なフレームと、
を含んで構成されることを特徴とする尿素水溶液製造装置。 A stirring vessel;
A pure water supply device for producing pure water from tap water and supplying it to the stirring vessel;
A urea supply device for supplying urea to the stirring vessel;
A stirrer that stirs pure water and urea supplied to the stirring vessel to form an aqueous urea solution;
Setting means for setting the concentration and volume of the urea aqueous solution;
Supply control means for controlling the operation of the pure water supply device and the urea supply device so as to supply pure water and urea corresponding to the concentration and volume set by the setting means to the stirring vessel;
Agitator control means for operating the agitator for a predetermined time after supplying pure water and urea to the agitation vessel by the supply control means;
A movable frame carrying the stirring vessel, pure water supply device, urea supply device, stirrer, setting means, supply control means, stirrer control means;
The urea aqueous solution manufacturing apparatus characterized by including.
前記純水供給装置又は尿素供給装置を作動制御して前記攪拌容器に純水又は尿素を補充させるとともに前記攪拌機を所定時間作動させる制御を、前記濃度センサにより検出された尿素水溶液の濃度が、前記設定手段により設定された濃度に略一致するまで繰り返す濃度補正制御手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の尿素水溶液製造装置。 A concentration sensor for detecting the concentration of the urea aqueous solution in the stirring vessel;
Control of operating the pure water supply device or urea supply device to replenish the stirring vessel with pure water or urea and operating the stirrer for a predetermined time, the concentration of the urea aqueous solution detected by the concentration sensor is Density correction control means that repeats until it substantially matches the density set by the setting means;
The urea aqueous solution manufacturing apparatus according to claim 1, comprising:
前記設定手段により設定された濃度及び容量から、尿素水溶液の重量を演算する重量演算手段と、
前記供給制御手段により前記攪拌容器に純水及び尿素を供給させてから、前記攪拌機制御手段により前記攪拌機を作動させるまでの間に、前記重量センサにより検出された純水及び尿素の合計重量が、前記重量演算手段により演算された尿素水溶液の重量以上になるまで、前記純水供給装置及び尿素供給装置を作動制御して前記攪拌容器に純水及び尿素を補充させる容量補正制御手段と、
を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の尿素水溶液製造装置。 A weight sensor for detecting the total weight of pure water and urea in the stirring vessel;
Weight calculating means for calculating the weight of the urea aqueous solution from the concentration and volume set by the setting means;
The total weight of pure water and urea detected by the weight sensor between the time when the pure water and urea are supplied to the stirring vessel by the supply control means and the time when the stirrer is operated by the stirrer control means is as follows: Capacity correction control means for controlling the operation of the pure water supply device and the urea supply device until the weight of the urea aqueous solution calculated by the weight calculation means is equal to or more, and replenishing the stirring vessel with pure water and urea;
The urea aqueous solution manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記底板は、前記開口部に向かって傾斜していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の尿素水溶液製造装置。 The urea supply device has a storage container for discharging urea from an opening provided in a bottom plate,
The urea aqueous solution manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the bottom plate is inclined toward the opening.
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