JP2005324134A - 排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
例えばディ−ゼルエンジンの排出ガス浄化に好適で、ディ−ゼル車両の構造や設置上の問題を生ずることなく、尿素水等の還元剤水溶液を所定濃度に安価かつ速やかに作製でき、これを簡便にディ−ゼル車両へ供給できるとともに、小形軽量で簡便に使用でき、これを安価に製作できる、排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置を提供すること。
【解決手段】
顆粒状若しくは粉末状の排出ガス浄化用還元剤１０を水に溶解する。
所定濃度の還元剤水溶液Ｓを作製し、かつ該水溶液Ｓを収容する水溶液作製タンク５を設ける。
前記水溶液作製タンク５に前記還元剤を水に溶解し、かつこれらを撹拌可能な撹拌装置とを備える。
排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置であること。
前記水溶液作製タンク５を前記水溶液Ｓの充填供給対象車両と別設する。
前記水溶液作製タンク５を移動可能または定位置に設置可能にする。
前記撹拌装置を介し前記水溶液Ｓを外部に供給可能に設ける。
前記撹拌作動と供給作動とを選択的に作動可能にし、かつこれらの作動を切り換え可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばディ−ゼルエンジンの排出ガス浄化に好適で、ディ−ゼル車両の構造や設置上の問題を生ずることなく、尿素水等の還元剤水溶液を所定濃度に安価かつ速やかに作製でき、これを簡便にディ−ゼル車両へ供給できるとともに、小形軽量で簡便に使用でき、これを安価に製作できるようにした、排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置に関する。

ディ−ゼルエンジンの排出ガスに含まれるＮＯｘの低減手段として、ディ−ゼル車両に排出ガス浄化装置を構成するＮＯｘ還元触媒を装備し、該ＮＯｘ還元触媒に所定の還元剤を添加し、該還元剤を排出ガス中のＮＯｘと還元反応させ、ＮＯｘの排出濃度を低減するようにしたものがある。

このうち、前記還元剤に毒性のない尿素を採択したものとして、ディ−ゼル車両に排出ガス浄化装置であるＮＯｘ還元触媒と還元剤供給装置とを搭載し、該供給装置は、尿素水を作製かつ収容する尿素水タンクと、該タンク上に配置した尿素粉末タンクと、該尿素粉末の所定量を制御信号によって尿素水タンクへ供給するゲ−ト弁と、尿素水を撹拌する撹拌装置とを備えている。

前記尿素水は、車両に予め設けられた給水口から尿素水タンクに水を投入し、尿素粉末タンクから所定量の尿素粉末を供給し、これらを撹拌し所定濃度に作製後、この尿素水を供給ラインを介して噴射ノズルへ送り込み、該ノズルからＮＯｘ還元触媒の入口側に添加し、排出ガス中のＮＯｘを還元し浄化するものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、前記還元剤供給装置は、尿素水タンク上に尿素粉末タンクを設置するため、その分大形重量化し、車両の構造が複雑になるとともに、その設置スペ−スを要する上に、搭載した尿素粉末が水分を吸収して固まってしまい、その添加量の制御が困難になる一方、長距離運転時には還元剤無添加運転を防止するため、補給用の尿素粉末や水の用意と、その煩雑な補給作業を要する等の問題がある。

また、固体尿素を使用するものとして、ディ−ゼル車両に尿素供給装置と空気供給装置と還元ガス発生器とを搭載し、所要量の粉状固体尿素と空気を還元ガス発生器に供給し、前記粉状固体尿素を加熱下で還元ガスに熱分解し、この還元ガスをＮＯｘ還元触媒に添加し、排出ガス中のＮＯｘの排出濃度を低減するものがある（例えば、特許文献２参照）。

更に、固体尿素を使用するものとして、ディ−ゼル車両にＮＯｘ触媒コンバ−タと還元剤供給装置とを搭載し、前記還元剤供給装置はカ−トリッジ式の容器を備え、該容器に固体尿素物質と軽油等の非水溶性液体を収容して固体尿素を液化し、固体尿素の水分吸収による固化を防止し、前記液状の尿素をＮＯｘ触媒コンバ−タに供給し、排出ガス中のＮＯｘの排出濃度を低減するものがある（例えば、特許文献３参照）。

しかし、この従来のものは何れも、ディ−ゼル車両に粉状固体尿素を収容するタンクやカ−トリッジ式容器を搭載しなければならず、前述同様に車両の構造が複雑になり、またその設置スペ−スを要する上に、搭載した尿素粉末が水分を吸収して固まってしまったり、長距離運転時には還元剤無添加運転を防止するために、補給用の尿素粉末や水の用意と、その煩雑な補給作業を要する等の問題があった。

そこで、前記問題を解決するものとして、ディ−ゼル車両に粉状固体尿素を収容するタンクやカ−トリッジ式容器を搭載する代わりに、所要量の固体尿素を水に溶解して尿素水を作製し、この尿素水をディ−ゼル車両に設置した尿素水収容タンクに供給する方法が考えられる。
この尿素水作製装置に応用可能なものとして、水溶液タンク上に内外二重槽構造の水溶液作製装置を設置し、該作成装置の内槽に原塩を収容し、該原塩を内外槽の下部から供給した水で溶解し、その塩化ナトリウム水溶液を取り出し口から水溶液タンクへ収容し貯留するものがある（例えば、特許文献４参照）。

しかし、前記水溶液作製装置は、水溶液作製タンクである水溶液タンク上に水溶液作製装置を設置するため、構造が不安定で大形重量化し、持ち運びに不便であるとともに、溶質である原塩の下部に一定流量の水を供給して塩化ナトリウム水溶液を作製するため、水溶液の作製速度が遅く生産性が低い。

特開２００２−１６６１３０号公報 特開平５−２７２３３１号公報 特開２００２−１５５７２９号公報 実開平６−１１８３２号公報

本発明はこのような問題を解決し、例えばディ−ゼルエンジンの排出ガス浄化に好適で、ディ−ゼル車両の構造や設置上の問題を生ずることなく、尿素水等の還元剤水溶液を所定濃度に安価かつ速やかに作製でき、これを簡便にディ−ゼル車両へ供給できるとともに、小形軽量で簡便に使用でき、これを安価に製作できるようにした、排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、顆粒状若しくは粉末状の排出ガス浄化用還元剤を水に溶解し、所定濃度の還元剤水溶液を作製し、かつ該水溶液を収容する水溶液作製タンクと、前記水溶液作製タンクに前記還元剤を水に溶解し、かつこれらを撹拌可能な撹拌装置とを備えた、排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置において、前記水溶液作製タンクを前記水溶液の充填供給対象車両と別設し、該タンクを移動可能または定位置に設置可能にするとともに、前記撹拌装置を介し前記水溶液を外部に供給可能に設け、前記撹拌作動と供給作動とを選択的に作動可能にし、かつこれらの作動を切り換え可能にして、顆粒状若しくは粉末状の還元剤収容タンクを車両へ搭載する不合理を解消し、その大形重量化と車両の構造の複雑化を防止するとともに、搭載した尿素粉末の固化や添加量の制御の困難を防止する一方、前記撹拌装置に水溶液の供給機能を設けて、撹拌機構と供給機構を別々に設ける不合理を解消するとともに、これらの機能を容易かつ選択的に使い分けられるようにして、使用上の利便性を向上するようにしている。

請求項２の発明は、前記撹拌装置に、ポンプと、該ポンプに連通する汲み出し管と、該汲み出し管に連通し、かつ複数の噴口に連通する噴流管と、前記各管を接続する切換弁とを備え、該切換弁に給液ノズルに連通する給液管を接続して、前記撹拌装置に水溶液の供給機能を持たせ、撹拌機能と供給機能を装備することで、使用上の利便性を向上するとともに、単一のポンプで前記作用を機能させ、その分部品点数を低減し構成を簡潔化して、これを安価かつ容易に製作し得るようにしている。

請求項３の発明は、前記水溶液作製タンクの内部に、顆粒状若しくは粉末状の前記還元剤を収容可能な内側タンクを設け、水溶液作製タンクと内側タンクとの二つのタンクを上下に配置する従来の不具合を解消し、その小形化と設置スペ−スのコンパクト化を図るとともに、水溶液作製タンクの低重心化を図り、該タンクの安定性と可搬性を向上するようにしている。
請求項４の発明は、前記内側タンクを水溶液作製タンクの前端部に設け、水溶液作製タンクの後端部に前記撹拌装置を設けて、顆粒状若しくは粉末状の前記還元剤の収容と、水との撹拌を独自かつ合理的に行なうとともに、それらの重量バランスを図り、水溶液作製タンクの安定性を増進するようにしている。

請求項５の発明は、前記水溶液作製タンクを台車に取り付け、これを安価かつ容易に製作するとともに、操作の簡便化を図り、使用上の利便性を向上するようにしている。
請求項６の発明は、前記水溶液作製タンクの高さを、台車の手押しハンドル位置より低く形成し、水溶液作製タンクの小形軽量化を図るとともに、前記内側タンクの内部配置構造と相俟って、水溶液作製タンクの低重心化と安定性を増進し、台車による移動の安定性と安全性を向上するようにしている。

請求項１の発明は、水溶液作製タンクを前記水溶液の充填供給対象車両と別設し、該タンクを移動可能または定位置に設置可能にするとともに、前記撹拌装置を介し前記水溶液を外部に供給可能に設け、前記撹拌作動と供給作動とを選択的に作動可能にし、かつこれらの作動を切り換え可能にしたから、顆粒状若しくは粉末状の還元剤収容タンクを車両へ搭載する不合理を解消し、その大形重量化と車両の構造の複雑化を防止できるとともに、搭載した尿素粉末の固化や添加量の制御の困難を防止することができ、また前記撹拌装置に水溶液の供給機能を設けたから、撹拌機構と供給機構を別々に設ける不合理を解消でき、かつこれらの機能を容易かつ選択的に使い分けられるようにして、使用上の利便性を向上できる効果がある。

請求項２の発明は、前記撹拌装置に、ポンプと、該ポンプに連通する汲み出し管と、該汲み出し管に連通し、かつ複数の噴口に連通する噴流管と、前記各管を接続する切換弁とを備え、該切換弁に給液ノズルに連通する給液管を接続したから、前記撹拌装置に水溶液の供給機能を持たせ、撹拌機能と供給機能を装備させることができ、使用上の利便性を向上できるとともに、単一のポンプで前記作用を機能させたから、その分部品点数を低減し構成を簡潔化して、これを安価かつ容易に製作することができる。
請求項３の発明は、前記水溶液作製タンクの内部に、顆粒状若しくは粉末状の前記還元剤を収容可能な内側タンクを設けたから、水溶液作製タンクと内側タンクとの二つのタンクを上下に配置する従来の不具合を解消し、その小形化と設置スペ−スのコンパクト化を図れるとともに、水溶液作製タンクの低重心化を図り、該タンクの安定性と可搬性を向上することができる。

請求項４の発明は、前記内側タンクを水溶液作製タンクの前端部に設け、水溶液作製タンクの後端部に前記撹拌装置を設けたから、顆粒状若しくは粉末状の前記還元剤の収容と、水との撹拌を独自かつ合理的に行なえるとともに、それらの重量バランスを図り、水溶液作製タンクの安定性を増進することができる。
請求項５の発明は、前記水溶液作製タンクを台車に取り付けたから、これを安価かつ容易に製作できるとともに、操作の簡便化を図り、使用上の利便性を向上することができる
請求項６の発明は、前記水溶液作製タンクの高さを、台車の手押しハンドル位置より低く形成したから、水溶液作製タンクの小形軽量化を図れるとともに、前記内側タンクの内部配置構造と相俟って、水溶液作製タンクの低重心化と安定性を増進し、台車による移動の安定性と安全性を向上することができる。

以下、本発明をディ−ゼル車両に搭載した排出ガス浄化装置に、還元剤として添加する尿素水の作製装置に適用した図示の実施形態について説明すると、図１乃至図４において１は、複数のディ−ゼルトラック車両が出入りする輸送タ−ミナルまたはガソリンスタンドに備えた尿素水搬送用のブレ−キ付き台車で、路面２を走行可能なキャスタ−３と、逆Ｕ字形状の手押しハンドル４を備えている。

前記台車１に合成樹脂製の水溶液作製タンク５が載置され、該タンク５は台車１の長さと幅よりもそれぞれ若干小さく、かつ手押しハンドル４の高さよりも若干低い直方体形状に形成され、その容積は市販の粉状若しくは顆粒状尿素の１袋分を、純水若しくは精製水等の所要量の水で所定濃度に調製した尿素水溶液Ｓ（以下、尿素水と呼ぶ）を収容可能な容積に形成されている。
実施形態では、例えば２０ｋｇ入り顆粒状尿素を水で１０％濃度に調製し、その尿素水Ｓの容量を収容可能な２００Ｌに形成されている。

前記水溶液作製タンク５の重心位置Ｇは、手押しハンドル４の高さの約１/２以下に設定され、台車１の運転の安定性を図るようにしている。
図中、６，６は台車１の両側に取り付けた係止片で、水溶液作製タンク５の下部側面と係合可能に配置され、水溶液作製タンク５の横滑りないし脱落を防止可能にしている。

前記水溶液作製タンク５上面の前端部に縦長矩形の投入口７が開口され、該投入口７は前記手押しハンドル４の上部よりも低位置に設けられ、後述する顆粒状尿素投入時の労力の軽減を図っている。
前記投入口７の口縁部に蓋板８が開閉に取り付けられ、該投入口７に臨ませて、水溶液作製タンク５の内側に箱形の内側タンク９が設けられている。
前記内側タンク９は周面に多数の通水孔（図示略）が形成され、その内部に市販の１袋分の顆粒状若しくは粉末状尿素１０（以下、顆粒状尿素と呼ぶ）を収納可能にしている。
図中、１１は蓋板８の取手、１２は蓋板８の一端を投入口７の口縁部部に回動自在に取り付ける蝶番である。

前記水溶液作製タンク５上面の後端部の一側に、撹拌装置を構成するポンプ１３と、その汲み出し管１４が設けられ、その他側に噴流管１５が設けられ、該噴流管１５に連通する連絡管１６の一端を三方切換弁１７に接続している。
前記ポンプ１３は実施形態の場合、駆動源としてエア−モ−タ（図示略）を内蔵し、電源の確保が難しい場所や電源ないし電気モ−タ等の使用が保安上困難な場所、または脱電源に対応させているが、駆動源に電動モ−タを用いることも可能である。
図中、１３ａは空圧源に連通する空気導管である。

前記連絡管１６の一端と、三方切換弁１７との間に尿素濃度の検出センサ（図示略）が設けられ、尿素水Ｓの濃度を検出可能にしている。実施形態では尿素水Ｓの濃度を、ディ−ゼルトラック車両の性能に対応して調製可能にされ、この例では調製濃度を約１０％に設定している。

前記三方切換弁１７は、汲み出し管１４と、噴流管１５と、可撓性を有する給液管１８とを選択的に断続可能に接続され、顆粒状尿素１２を基に尿素水Ｓを作製し攪拌する際は、汲み出し管１４と噴流管１５とを連通し、汲み出し管１４で汲み上げた尿素水Ｓを、噴流管１５から水溶液作製タンク５内へ流下可能にしており、また作製した尿素水Ｓをディ−ゼル車両へ供給する際は、汲み出し管１４と給液管１８とを連通可能にしている。

前記給液管１８は所定長さに形成され、その先端部に噴射銃型の給液ノズル１９が接続され、そのノズル先端部をディ−ゼル車両に設置した尿素水収容タンク（図示略）へ差し込み、ポンプ１３を駆動しトリガ−操作を介して、水溶液作製タンク５内の尿素水Ｓを供給可能にしている。
図中、２０は汲み出し管１４の吸い込み口周辺に設けたフィルタボックスで、顆粒状尿素１２を含む異物の吸い込みを防止している。

前記噴流管１５の周面に複数の噴口２１が環状またはヘリカル状に配置され、該噴口２１は斜め下向きに開口していて、その噴流を渦流に形成可能にしている。
この他、図中２２は前記給液管１８と給液ノズル１９との間に介挿した流量計である。
なお、この実施形態では台車１に水溶液作製タンク５を搭載して移動可能に構成しているが、これを定位置に固定してもよく、そのようにすれば水溶液作製タンク５の大容量化を図れる。

このように構成した排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置、実施形態の尿素水の作製装置は、台車１と水溶液作製タンク５を要し、このうち台車１は市販のものでよく、水溶液作製タンク５は手押しハンドル４の高さよりも低い直方体形状の密閉容器に樹脂成形し、その低重心化と小形軽量化を図り、その容積を、１袋分の顆粒状尿素を所要量の水に溶解して所定濃度に調製した尿素水Ｓを収容可能な容積に形成する。

前記水溶液作製タンク５は、その前端部に顆粒状尿素１２の投入口７を設け、該投入口７を蓋板８で開閉可能にし、その直下に１袋分の顆粒状尿素を収納可能な内側タンク９を配置し、該タンク９の底部を水溶液作製タンク５の底部上方に位置付け、これを係止片６，６を介して台車１に取り付ける。

この場合、水溶液作製タンク５の内部に内側タンク９を配置しているから、これらを上下に積み重ねて配置するものに比べて、小形化と低重心化を図れる。
実施形態では水溶液作製タンク５の容量を、１袋２０ｋｇ入りの市販の顆粒状尿素１０を水に溶解して１０％濃度に調製した尿素水Ｓを収容可能な２００Ｌに形成している。

そして、前記水溶液作製タンク５の後端部にポンプ１３とその汲み出し管１４、および撹拌用の噴流管１５とを離間して配置し、これらを連絡管１６で接続する。また、前記汲み出し管１４と連絡管１６との間に三方切換弁１７を介挿し、該切換弁１７に給液管１８の一端を接続し、その他端を給液ノズル１９に接続する。
この場合、後述のように単一のポンプ１３によって、尿素水Ｓの溶解作製・撹拌とディ−ゼル車両への充填供給を行なっているから、撹拌装置と供給手段を別々に設け、これらに個別にポンプを要するものに比べて部品点数が低減し、これを安価に製作できる。

このように前記尿素水の作製装置は、構成が簡単で主要な構成部材を市販の安価なもので調達でき、また水溶液作製タンク５や内側タンク９も構成が簡単で容易に製作でき、しかもそれらを簡単に組み付けられるから、これを容易かつ安価に製作できる。

こうして製作した尿素水の作製装置は、常時は輸送タ−ミナルまたはガソリンスタン
ドの適所に保管される。その際、前記作製装置は小形軽量で移動可能であるから、取り扱い易く保管スペ−スがコンパクトで、保管に至便である。
なお、前記輸送タ−ミナルまたはガソリンスタンドの適所に、尿素水の作製原料である顆粒状若しくは粉状尿素１２と、純水等の水が所要量保管される。

次に、前記作製装置を使用して尿素水Ｓを作製する場合は、溶解用の水と、エア−モ−タ（図示略）の駆動用空圧源、例えばエア−コンプレッサとを確保し易い位置に前記作製装置を移動し、前記エア−モ−タの給気管（図示略）に空気導管１３ａの一端を接続し、他端をエア−コンプレッサに接続する。

そして、蓋板８を開け、投入口７から先ず所要量の顆粒状尿素１０を投入し、これを内側タンク９に収容する。実施形態では１袋２０ｋｇ入りの市販の顆粒状尿素１０の全量を内側タンク９に収容する。
この場合、前述のように投入口７が手押しハンドル４の上部より低位置に設けられているから、顆粒状尿素１０を投入する際の労力の負担が軽減する。

次に、顆粒状尿素１０の溶媒である水、つまり純水または精製水を所要量投入口７から注入し、内側タンク９ないし水溶液作製タンク５に収容する。前記水の注入量は、前記投入した顆粒状尿素１０を所定濃度、実施形態では１０％濃度に調製する溶媒容量に相当し、注入後の液面は水溶液作製タンク５の上部に到達し、その水中に前記内側タンク９が没入し顆粒状尿素１０が浸漬する。この状況は図４のようである。

こうして、投入口７から水を注入すると、これが内側タンク９内の顆粒状尿素１０に接触して顆粒状尿素１０が速やかに溶解し、尿素水溶液Ｓが生成される。
しかも、顆粒状尿素１０は前述のように内側タンク９内において、水中に浸漬するから、投入した顆粒状尿素１０の全量が水に速やかに溶解し、所定濃度の尿素水溶液Ｓを速やかに生成する。
したがって、従来のように顆粒状尿素を水溶液作製タンク５と別のタンクに保管し、その所要量を水溶液作製タンクに供給する場合のように、タンクの設置スペ−スが大きくなり、また保管した顆粒状尿素が水分を吸収して固まり、その供給が困難になる心配がない

前記水の注入後、三方切換弁１７を操作し、汲み出し管１４と連絡管１６ないし噴流管１５とを連通し、それらと給液管１８とを遮断したところで、空気導管１３ａに加圧空気を供給し、エア−モ−タを駆動してポンプ１３を起動する。
このようにすると、水溶液作製タンク５底部の尿素水Ｓが汲み出し管１４の下端部に吸い込まれ、これが汲み出し管１４に吸い上げられて、三方切換弁１７から連絡管１６へ移動し、連絡管１６から噴流管１５に導かれて流下し、噴口２１から水溶液作製タンク５内に噴出する。

その際、噴口２１が噴流管１５の周面に環状またはヘリカル状に配置され、かつそれらが斜め下向きに開口されているため、前記噴流が噴流管１５を中心に渦流を形成し、周辺の尿素水Ｓを巻き込んで撹拌し、尿素濃度を均一化する。この状況は図４のようである。
この場合、前記尿素水Ｓはフィルタボックス２０を通過して汲み出し管１４に吸い込まれるから、未溶解の顆粒状尿素１０や異物の吸い込みや、それに伴なうエンペラの破損等の故障を防止し、ポンプ１３の寿命を向上する。

こうしてポンプ１３による尿素水Ｓの循環を続行し、撹拌作用を続行することで、尿素水濃度の均一化が進行するが、この状況は連絡管１６の適所に設けた尿素濃度検出センサ（図示略）によって確認することができる。
そして、所定の尿素濃度、実施形態では１０％濃度を確認したところで、尿素水Ｓの調製完了を認識し、調製後の尿素水Ｓをディ−ゼル車両へ供給可能であることを知り得る。

次に、前記調製した所定濃度の尿素水Ｓをディ−ゼル車両へ供給する場合は、前記調製後、可及的に速やかに行なうことが望ましく、その場合はポンプ１３の駆動を一旦停止し、前記作製装置を所定のディ−ゼル車両の停止位置へ移動する。

前記作製装置を移動する場合は、手押しハンドル４を保持し、従来の台車の操作と同じ要領で台車１を押し動かす。
この場合、水溶液作製タンク５は前述のように小形軽量で、尿素水Ｓを収容後も相対的に軽量化を図れ、かつその重心位置Ｇは手押しハンドル４の高さの約１/２以下の低重心に設定されているから、台車１の走行安定性が向上し、台車１を安定かつ安全に移動できる。

こうして、台車１を所定のディ−ゼル車両の停止位置へ移動したところで、台車１を停止し、三方切換弁１７を撹拌モ−ドに設定する。
すなわち、汲み出し管１４と連絡管１６ないし噴流管１５とを連通し、空気導管１３ａに加圧空気を供給し、エア−モ−タを駆動してポンプ１３を起動し、水溶液作製タンク５内の尿素水Ｓを撹拌する。
そして、尿素濃度検出センサ（図示略）によって尿素水Ｓの濃度を確認し、所定濃度に調製したところで、三方切換弁１７を撹拌モ−ドから充填供給モ−ドに切り換える。

すなわち、汲み出し管１４と給液管１８とを連通し、それらと連絡管１６ないし噴流管１５とを遮断し、空気導管１３ａに加圧空気を供給し、エア−モ−タを駆動してポンプ１３を起動する。
このようにすると、水溶液作製タンク５底部の尿素水Ｓが汲み出し管１４の下端部に吸い込まれ、これが汲み出し管１４に吸い上げられて、三方切換弁１７から給液管１８へ移動し、給液ノズル１９へ供給可能になる。
これと前後して給液ノズル１９の先端部を、ディ−ゼル車両に搭載した尿素水収納タンク（図示略）の充填口に挿入し、そのノズルトリガを操作して開弁し、尿素水Ｓを給液ノズル１９から前記尿素水収納タンクに充填する。

その際、尿素水Ｓの充填量を流量計２２によって確認し、所要量の充填を確認したところで、ノズルトリガを操作して閉弁し、また空気導管１３ａに対する加圧空気の供給を停止して、エア−モ−タの駆動を停止し、ポンプ１３の運転を停止して、一連の充填作業を終了する。

この後、台車１を操作し、前記作製装置を別のディ−ゼル車両の停止位置へ移動し、前述の要領で尿素水Ｓを前記別のディ−ゼル車両の尿素水収納タンクに充填する。
この場合、ディ−ゼル車両の車種別に尿素水Ｓの濃度が設定される可能性があるため、当該車種に応じて尿素水Ｓの濃度を調製し供給する。

このように本発明は、排出ガス浄化用還元剤としての尿素水Ｓをディ−ゼル車両外で作製するから、従来のように顆粒状尿素を車両に搭載する必要がなく、その分車両の構造が簡単になり、またその設置スペ−スの確保の問題が生じない。

また、本発明は、所要量の水に所要量の顆粒状尿素１０を溶解して、所定濃度の尿素水Ｓを作製するから、種々の車両に応じて最適な尿素水Ｓを適時調製でき、これを種々のディ−ゼル車両に供給できるとともに、所定濃度に調製した尿素水Ｓを購入して供給する場合に比べ、尿素水Ｓを安価かつ容易に作製でき、しかもその保管上の煩雑な問題から解消される。

更に、本発明は前述のように、ディ−ゼル車両に顆粒状尿素を搭載せず、その水溶液をディ−ゼル車両に供給するから、従来のように搭載した顆粒状尿素が水分を吸収して固まってしまったり、その供給制御が困難になり、更には尿素水の濃度が変化したりすることがなく、また長距離運転時に還元剤無添加運転を防止するため、補給用の尿素粉末や水の用意と、その煩雑な補給作業を要する等の不具合がない。

図５乃至図７は本発明の他の実施形態を示し、前述の実施形態と対応する構成部分に同一の符号を用いている。
このうち、図５（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施形態を示し、尿素水Ｓの他の撹拌方法を示している。すなわち、噴流管１５の下端部にノズル管２３を突設し、これらを逆Ｔ字形状に形成するとともに、ノズル管２３の周面に複数の噴口２１を水平方向と斜め上向きに開口している。
前記噴口２１の噴流は、図５（ａ）のように水平方向および斜め上向きに噴出し、水溶液作製タンク５の底面に滞留した尿素水Ｓまたはその沈殿物を吹き飛ばし、若しくは巻き上げて水溶液作製タンク５の側壁に衝突させ、尿素水Ｓを活発に撹拌させている。

図６（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施形態を示し、尿素水Ｓの別の撹拌方法を示している。すなわち、噴流管１５の下端部にノズル管２３を突設し、これらを逆Ｔ字形状に形成するとともに、ノズル管２３の周面に複数の噴口２１を下向きおよび斜め上向き並びに斜め下向きに開口している。
前記噴口２１の噴流は、図５（ａ）のように下向きおよび斜め上向き並びに斜め下向きに噴出し、水溶液作製タンク５の底面に滞留した尿素水Ｓまたはその沈殿物を底面にぶつけ、吹き飛ばし若しくは巻き上げて尿素水Ｓの撹拌を旺盛にしている。

図７は本発明の第４の実施形態を示し、この実施形態は顆粒状尿素１０や水の供給および濃度調製を自動的に行なうようにしている。
すなわち、前記作製装置を移動可能な輸送タ−ミナルまたはガソリンスタンドの適所に、収納タンク２４に収容した顆粒状尿素１０の所要量を、制御装置２５の制御信号、この場合はタイマ信号に基いて、水溶液作製タンク５に供給可能な尿素フィ−ダ２６と、前記溶解用の水源２７に連通する給水管２８とを設け、該給水管２８に介挿した制御弁２９を、制御装置２５の制御信号に基いて開閉制御可能にする。

一方、前記水溶液作製タンク５に液面検出手段であるフロ−トスイッチ３０を設け、その上下動可能なフロ−ト３１によって、水溶液作製タンク５内の水若しくは尿素水Ｓの液面を検出し、該液面の下限位置検出時に前記制御弁２９を開弁し、給水を開始可能にしている。
また、前記液面の上限位置検出時に前記制御弁２９を閉弁し、給水を停止可能にしており、前記フロ−ト３１の上下限位置で１回の給水量を設定している。
図中、３２は前記三方切換弁１７である切換制御弁で、その切換え動作を制御装置２５の制御信号によって制御している。なお、この場合、水溶液作製タンク５は可動若しくは固定式の何れでもよい。

この実施形態は、フロ−トスイッチ３０の液面下限位置検出時に、その信号を制御装置２５へ出力し、該制御装置２５が前記制御弁２９へ制御信号を出力して、該制御弁２９を開弁し、給水を開始させる。
そして、水溶液作製タンク５内の液面が上昇し、その上限位置をフロ−トスイッチ３０が検出した際、その信号を制御装置２５へ出力し、該制御装置２５が前記制御弁２９へ制御信号を出力して、該制御弁２９を閉弁し、給水を停止させる。

次に、前記給水と前後して、制御装置２５から尿素フィ−ダ２６へ駆動信号を出力し、該フィ−ダ２６を制御装置２５のタイマの設定時間駆動し、収納タンク２４内の顆粒状尿素１０を水溶液作製タンク５内の内側タンクへ所要量投入する。前記タイマの設定時間経過後、前記フィ−ダ２６の駆動を停止する。この場合、内側タンクを省略することも可能である。

そして、前記顆粒状尿素１０の投入後またはその途中に、制御装置２５から切換制御弁３２へ信号を出力し、該制御弁３２を切り換え、汲み出し管１４と噴流管１５および連絡管１６を連通させる。
また、略同時期に制御装置２５からポンプ１３へ駆動信号を出力し、該ポンプ１３を制御装置２５のタイマの設定時間駆動し、前記水若しくは尿素水溶液を溶解時間分撹拌し、顆粒状尿素１０の溶解を促して所定濃度の尿素水Ｓを作製する。

前記タイマの設定時間経過後、つまり所定の溶解時間経過後、前記ポンプ１３の駆動を停止し、停止後、制御装置２５から切換制御弁３２へ信号を出力し、該制御弁３２を切り換え、汲み出し管１４と給液管１４とを連通させて、尿素水Ｓの充填供給を可能にする。ディ−ゼル車両に対する尿素水Ｓの充填供給は、前述の実施形態と実質的に同様である。

このように本発明の排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置は、ディ−ゼル車両の構造や設置上の問題を生ずることなく、尿素水等の還元剤水溶液を所定濃度に安価かつ速やかに作製でき、これを簡便にディ−ゼル車両へ供給できるとともに、小形軽量で簡便に使用でき、これを安価に製作できるようにしたから、ディ−ゼルエンジンの排出ガス浄化に好適である。

本発明を尿素水作製装置に適用した実施形態を示す正面図である。 図１の平面図である。 図１の右側面図である。 図３の断面図で概略的に示している。 本発明の第２の実施形態を示す斜視図で、尿素水の他の撹拌方法を示し、同図（ａ）はその側面図、同図（ｂ）はその正面図である。 本発明の第３の実施形態を示す斜視図で、尿素水の別の撹拌方法を示し、同図（ａ）はその側面図、同図（ｂ）はその正面図である。 本発明の第４の実施形態を示す正面図で、溶解用水の供給と顆粒状尿素の投入と、その溶解および撹拌工程を自動的に行なうようにしている。

符号の説明

１ 台車
４ 手押しハンドル
５ 水溶液作製タンク
９ 内側タンク
１０ 顆粒状若しくは粉末状還元剤（顆粒状尿素）
１３ ポンプ
１４ 汲み出し管
１５ 噴流管
１７ 切換弁
１８ 給液管
１９ 給液ノズル
２１ 噴口
Ｓ 排出ガス浄化用還元剤水溶液（尿素水）

Claims (6)

1. 顆粒状若しくは粉末状の排出ガス浄化用還元剤を水に溶解し、所定濃度の還元剤水溶液を作製し、かつ該水溶液を収容する水溶液作製タンクと、前記水溶液作製タンクに前記還元剤を水に溶解し、かつこれらを撹拌可能な撹拌装置とを備えた、排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置において、前記水溶液作製タンクを前記水溶液の充填供給対象車両と別設し、該タンクを移動可能または定位置に設置可能にするとともに、前記撹拌装置を介し前記水溶液を外部に供給可能に設け、前記撹拌作動と供給作動とを選択的に作動可能にし、かつこれらの作動を切り換え可能にしたことを特徴とする排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置。
2. 前記撹拌装置に、ポンプと、該ポンプに連通する汲み出し管と、該汲み出し管に連通し、かつ複数の噴口に連通する噴流管と、前記各管を接続する切換弁とを備え、該切換弁に給液ノズルに連通する給液管を接続した請求項１記載の排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置。
3. 前記水溶液作製タンクの内部に、顆粒状若しくは粉末状の前記還元剤を収容可能な内側タンクを設けた請求項１記載の排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置。
4. 前記内側タンクを水溶液作製タンクの前端部に設け、水溶液作製タンクの後端部に前記撹拌装置を設けた請求項３記載の排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置。
5. 前記水溶液作製タンクを台車に取り付けた請求項１記載の排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置。
6. 前記水溶液作製タンクの高さを、台車の手押しハンドル位置より低く形成した請求項３または請求項５記載の排出ガス浄化用還元剤の水溶液作製装置。
   
   

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