JP2014005786A - 冷却水循環装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】尿素インジェクタがエンジンより高く配置されていても、この尿素インジェクタにエンジンからの冷却水を経由させる系路のエア抜き性を良好に維持する。
【解決手段】尿素インジェクタ３がエンジン１より高く配置されたＮＯx低減システムに用いられる冷却水循環装置に関し、エンジン１から導いた冷却水２を尿素インジェクタ３を経由させてから前記エンジン１に戻す系路の最も高い位置に三方分岐部１０を設けて上向きのエア抜き口１０ａを増設し、該エア抜き口１０ａを前記尿素インジェクタ３より高所に配置されている冷却水２のヘッダタンク９（注水タンク）とエア抜き連絡管１１を介して接続する。
【選択図】図１
【解決手段】尿素インジェクタ３がエンジン１より高く配置されたＮＯx低減システムに用いられる冷却水循環装置に関し、エンジン１から導いた冷却水２を尿素インジェクタ３を経由させてから前記エンジン１に戻す系路の最も高い位置に三方分岐部１０を設けて上向きのエア抜き口１０ａを増設し、該エア抜き口１０ａを前記尿素インジェクタ３より高所に配置されている冷却水２のヘッダタンク９（注水タンク）とエア抜き連絡管１１を介して接続する。
【選択図】図１
Description
本発明は、ＮＯx低減システムの冷却水循環装置に関するものである。
従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯx（窒素酸化物）をアンモニアと反応させる性質を備えた選択還元型触媒を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の尿素水を添加して該尿素水を次式によりアンモニアと炭酸ガスに熱分解させ、このうちのアンモニアを還元剤として選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯxと還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。
［化１］
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2
［化１］
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2
選択還元型触媒の上流側で排気ガス中に尿素水を添加するにあたっては、高温の排気ガスが流れる排気管に尿素インジェクタを配置し、該尿素インジェクタにより尿素水の添加が行われることになるが、高温環境下に晒される尿素インジェクタが焼付きを起こさないよう該尿素インジェクタを水冷する必要があり、図２に示すように、エンジン１を水冷している冷却水２の一部が尿素インジェクタ３を経由してから前記エンジン１に戻されるようになっている。
ここで、エンジン１からの冷却水２は、前記尿素インジェクタ３の入側で三方分岐部４を介し分岐されて冷却水遮断弁５を介し尿素水ポンプ６と尿素水タンク７にも経由されるようになっていると共に、これら尿素水ポンプ６と尿素水タンク７を経由した冷却水２が三方分岐部８を介し前記尿素インジェクタ３を経た冷却水２と合流されてエンジン１に戻されるようになっており、厳冬期等に尿素水ポンプ６や尿素水タンク７で尿素水が凍結した際に、前記冷却水遮断弁５を開けて尿素水ポンプ６や尿素水タンク７に冷却水２を経由させることで尿素水を解凍できるようにしてある。また、図中９はエンジン１やラジエータ等を含む全ての水冷系統を満水とするべく最上位置で冷却水２を注水されるヘッダタンクを示す。
尚、この種の冷却水循環装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
しかしながら、前述の如き選択還元型触媒を用いたＮＯx低減システムは、車両だけでなく油圧ショベル等の建設機械にも適用することが検討されており、建設機械に適用した場合には、選択還元型触媒を収容させるためのマフラが、レイアウト上の制約からエンジン１後方の高所にしか設置できないため、尿素インジェクタ３の配置位置も自ずから高所となって該尿素インジェクタ３に冷却水２を経由させるための系路のエア抜き性が悪くなり、該系路内に生じたエア溜まりにより尿素インジェクタ３に対する水冷機能に悪影響を与える虞れがあった。
即ち、トラック等の車両へのＮＯx低減システムの適用では、各構成要素をフレーム沿いに配置することができて高低差の小さいレイアウトを実現することができるため、これまで冷却水２の系路内のエア抜き性が問題になるようなことはなかったが、建設機械への搭載では、車両に適用する場合のような高低差の小さいレイアウトを実現することが難しく、尿素インジェクタ３がエンジン１より高く配置されることで高低差が大きくなって系路内にエア溜まりが生じ易くなることが懸念されている。
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、尿素インジェクタがエンジンより高く配置されていても、この尿素インジェクタにエンジンからの冷却水を経由させる系路のエア抜き性を良好に維持し得るようにすることを目的とする。
本発明は、尿素インジェクタがエンジンより高く配置されたＮＯx低減システムに用いられる冷却水循環装置であって、エンジンから導いた冷却水を尿素インジェクタを経由させてから前記エンジンに戻す系路の最も高い位置に第一の三方分岐部を設けて上向きの第一エア抜き口を増設し、該第一エア抜き口を前記尿素インジェクタより高所に配置されている冷却水の注水タンクに対しエア抜き連絡管を介して接続したことを特徴とするものである。
而して、このようにすれば、エンジンから導いた冷却水により尿素インジェクタを水冷するにあたり、この尿素インジェクタにエンジンからの冷却水を経由させる系路内のエアが第一の三方分岐部に集められて第一エア抜き口に抜き出され、ここからエア抜き連絡管を通して注水タンクに回収され、該注水タンクにて気水分離されてエア抜きされることになる。
また、本発明においては、エンジンから導いた冷却水を冷却水遮断弁を介し尿素水ポンプと尿素水タンクを経由させてから前記エンジンに戻す系路を備え、該系路におけるエンジンから尿素水タンクに向かう往路の冷却水遮断弁の入側を前記往路における最も高い位置とし且つ該位置に第二の三方分岐部を設けて上向きの第二エア抜き口を増設すると共に、前記尿素水タンクから前記エンジンに戻る復路の途中を前記復路における最も高い位置とし且つ該位置に第三の三方分岐部を設けて上向きの第三エア抜き口を増設し、前記第二エア抜き口から導いた冷却水を前記尿素インジェクタを経由させて前記第三エア抜き口に戻すように構成することが好ましい。
このようにすれば、冷却水遮断弁を開けてエンジンから導いた冷却水により尿素水ポンプと尿素水タンクを解凍するにあたり、エンジンから尿素水タンクに向かう往路内のエアが第二の三方分岐部に集められて第二エア抜き口に抜き出され、ここから尿素インジェクタ、第一の三方分岐部、エア抜き連絡管を通して注水タンクに回収されると共に、尿素水タンクから前記エンジンに戻る復路内のエアが第三の三方分岐部に集められて第三エア抜き口に抜き出され、ここから第一の三方分岐部、エア抜き連絡管を通して注水タンクに回収されるので、前記往路及び復路の何れから回収されたエアも前記注水タンクにて気水分離されてエア抜きされることになる。
更に、本発明においては、尿素インジェクタに対する冷却水の出入口に高低差を付けることで冷却水を低い側から導入して高い側から抜き出すように構成することが好ましく、このようにすれば、尿素インジェクタの冷却水路におけるエア抜き性が向上され、尿素インジェクタにおけるエア溜まりが生じ難くなる。
上記した本発明の冷却水循環装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、尿素インジェクタがエンジンより高く配置されていても、この尿素インジェクタにエンジンからの冷却水を経由させる系路内のエアを第一の三方分岐部に集めて第一エア抜き口から抜き出し、ここからエア抜き連絡管を通し注水タンクに回収してエア抜きすることができるので、尿素インジェクタに冷却水を経由させるための系路のエア抜き性を良好に維持することができ、該系路内に生じたエア溜まりにより尿素インジェクタに対する水冷機能に悪影響が及ぶ虞れを未然に回避することができる。
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、冷却水遮断弁を開けてエンジンから導いた冷却水により尿素水ポンプと尿素水タンクを解凍するにあたり、これら尿素水ポンプ及び尿素水タンクにエンジンからの冷却水を経由させる系路の往路及び復路の何れにおいても、第二の三方分岐部及び第三の三方分岐部に集めて第二エア抜き口及び第三エ１ア抜き口から抜き出し、ここからエア抜き連絡管を通し注水タンクに回収してエア抜きすることができるので、尿素水ポンプ及び尿素水タンクに冷却水を経由させるための系路のエア抜き性を良好に維持することができ、該系路内に生じたエア溜まりにより尿素水ポンプ及び尿素水タンクに対する解凍機能に悪影響が及ぶ虞れを未然に回避することができる。
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、尿素インジェクタの冷却水路におけるエア抜き性を向上し、尿素インジェクタにおけるエア溜まりを生じ難くすることができるので、該エア溜まりにより尿素インジェクタに対する水冷機能に悪影響が及ぶ虞れをより確実に回避することができる。
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
図１に示す如く、本形態例においては、図示しない排気管の途中に備えられた選択還元型触媒の上流側に還元剤として尿素水を添加するための尿素インジェクタ３がエンジン１より高く配置されたＮＯx低減システムを適用対象としており、先に説明した図２の従来例の場合と同様に、エンジン１を水冷している冷却水２の一部が尿素インジェクタ３を経由してから前記エンジン１に戻されるようになっていると共に、エンジン１からの冷却水２が冷却水遮断弁５を介し尿素水ポンプ６と尿素水タンク７にも経由されるようになっている。
ただし、エンジン１から導いた冷却水２を尿素インジェクタ３を経由させてから前記エンジン１に戻す系路の最も高い位置には、三方分岐部１０が設けられていて上向きのエア抜き口１０ａが増設されており、このエア抜き口１０ａは、前記尿素インジェクタ３より高所に配置されているヘッダタンク９に対しエア抜き連絡管１１を介して接続されている。
ここに図示している例では、ヘッダタンク９を注水タンクとしてエア抜き連絡管１１でエア抜き口１０ａと接続した場合を例示しているが、尿素インジェクタ３より高い位置にラジエータのヘッダ（図示せず）が配置されている場合には、このラジエータのヘッダを注水タンクとしてエア抜き連絡管１１でエア抜き口１０ａと接続するようにしても良い。
更に、エンジン１から導いた冷却水２を冷却水遮断弁５を介し尿素水ポンプ６と尿素水タンク７を経由させてから前記エンジン１に戻す系路において、エンジン１から尿素水タンク７に向かう往路の冷却水遮断弁５の入側が最も高い位置となっていて、該位置に三方分岐部１２が設けられて上向きのエア抜き口１２ａが増設されていると共に、前記尿素水タンク７から前記エンジン１に戻る復路の途中が前記復路における最も高い位置となっていて、該位置に三方分岐部１３が設けられて上向きのエア抜き口１３ａが増設されており、前記エア抜き口１２ａから導いた冷却水２が前記尿素インジェクタ３を経由して前記エア抜き口１３ａに戻されるようになっている。
しかも、既存の尿素インジェクタ３は、冷却水２の出入口が略水平に並んでいて、入口から導入した冷却水２を尿素インジェクタ３の冷却水２路を巡らせてから同じ高さ位置の出口に戻すようになっているが、本形態例では、尿素インジェクタ３に対する冷却水２の出入口に高低差を付けることで冷却水２を低い側から導入して高い側から抜き出すように構成してある。
而して、このようにすれば、エンジン１から導いた冷却水２により尿素インジェクタ３を水冷するにあたり、この尿素インジェクタ３にエンジン１からの冷却水２を経由させる系路内のエアが三方分岐部１０に集められてエア抜き口１０ａに抜き出され、ここからエア抜き連絡管１１を通してヘッダタンク９に回収され、該ヘッダタンク９にて気水分離されてエア抜きされることになる。この際、尿素インジェクタ３は、冷却水２の出入口に高低差を付けることで冷却水２を低い側から導入して高い側から抜き出すように構成されているので、尿素インジェクタ３の冷却水２路におけるエア抜き性も向上されることになる。
また、冷却水遮断弁５を開けてエンジン１から導いた冷却水２により尿素水ポンプ６と尿素水タンク７を解凍するにあたり、エンジン１から尿素水タンク７に向かう往路内のエアが三方分岐部１２に集められてエア抜き口１２ａに抜き出され、ここから尿素インジェクタ３、三方分岐部１０、エア抜き連絡管１１を通してヘッダタンク９に回収されると共に、尿素水タンク７から前記エンジン１に戻る復路内のエアが三方分岐部１３に集められてエア抜き口１３ａに抜き出され、ここから三方分岐部１０、エア抜き連絡管１１を通してヘッダタンク９に回収されるので、前記往路及び復路の何れから回収されたエアも前記ヘッダタンク９にて気水分離されてエア抜きされることになる。
従って、上記形態例によれば、尿素インジェクタ３がエンジン１より高く配置されていても、この尿素インジェクタ３にエンジン１からの冷却水２を経由させる系路内のエアを三方分岐部１０に集めてエア抜き口１０ａから抜き出し、ここからエア抜き連絡管１１を通しヘッダタンク９に回収してエア抜きすることができるので、尿素インジェクタ３に冷却水２を経由させるための系路のエア抜き性を良好に維持することができ、該系路内に生じたエア溜まりにより尿素インジェクタ３に対する水冷機能に悪影響が及ぶ虞れを未然に回避することができる。
特に本形態例においては、尿素インジェクタ３に対する冷却水２の出入口に高低差を付けることで冷却水２を低い側から導入して高い側から抜き出すように構成してあるので、尿素インジェクタ３の冷却水２路におけるエア抜き性を向上し、尿素インジェクタ３におけるエア溜まりを生じ難くすることができ、該エア溜まりにより尿素インジェクタ３に対する水冷機能に悪影響が及ぶ虞れをより確実に回避することができる。
また、冷却水遮断弁５を開けてエンジン１から導いた冷却水２により尿素水ポンプ６と尿素水タンク７を解凍するにあたり、これら尿素水ポンプ６及び尿素水タンク７にエンジン１からの冷却水２を経由させる系路の往路及び復路の何れにおいても、三方分岐部１２及び三方分岐部１３に集めてエア抜き口１２ａ及び第三エア抜き口１３ａから抜き出し、ここからエア抜き連絡管１１を通しヘッダタンク９に回収してエア抜きすることができるので、尿素水ポンプ６及び尿素水タンク７に冷却水２を経由させるための系路のエア抜き性を良好に維持することができ、該系路内に生じたエア溜まりにより尿素水ポンプ６及び尿素水タンク７に対する解凍機能に悪影響が及ぶ虞れを未然に回避することができる。
尚、本発明の冷却水循環装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、必ずしも建設機械への適用に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
１ エンジン
２ 冷却水
３ 尿素インジェクタ
５ 冷却水遮断弁
６ 尿素水ポンプ
７ 尿素水タンク
９ ヘッダタンク（注水タンク）
１０ 三方分岐部（第一の三方分岐部）
１０ａ エア抜き口（第一エア抜き口）
１１ エア抜き連絡管
１２ 三方分岐部（第二の三方分岐部）
１２ａ エア抜き口（第二エア抜き口）
１３ 三方分岐部（第三の三方分岐部）
１３ａ エア抜き口（第三エア抜き口）
２ 冷却水
３ 尿素インジェクタ
５ 冷却水遮断弁
６ 尿素水ポンプ
７ 尿素水タンク
９ ヘッダタンク（注水タンク）
１０ 三方分岐部（第一の三方分岐部）
１０ａ エア抜き口（第一エア抜き口）
１１ エア抜き連絡管
１２ 三方分岐部（第二の三方分岐部）
１２ａ エア抜き口（第二エア抜き口）
１３ 三方分岐部（第三の三方分岐部）
１３ａ エア抜き口（第三エア抜き口）
Claims (3)
- 尿素インジェクタがエンジンより高く配置されたＮＯx低減システムに用いられる冷却水循環装置であって、エンジンから導いた冷却水を尿素インジェクタを経由させてから前記エンジンに戻す系路の最も高い位置に第一の三方分岐部を設けて上向きの第一エア抜き口を増設し、該第一エア抜き口を前記尿素インジェクタより高所に配置されている冷却水の注水タンクに対しエア抜き連絡管を介して接続したことを特徴とする冷却水循環装置。
- エンジンから導いた冷却水を冷却水遮断弁を介し尿素水ポンプと尿素水タンクを経由させてから前記エンジンに戻す系路を備え、該系路におけるエンジンから尿素水タンクに向かう往路の冷却水遮断弁の入側を前記往路における最も高い位置とし且つ該位置に第二の三方分岐部を設けて上向きの第二エア抜き口を増設すると共に、前記尿素水タンクから前記エンジンに戻る復路の途中を前記復路における最も高い位置とし且つ該位置に第三の三方分岐部を設けて上向きの第三エア抜き口を増設し、前記第二エア抜き口から導いた冷却水を前記尿素インジェクタを経由させて前記第三エア抜き口に戻すように構成したことを特徴とする請求項１に記載の冷却水循環装置。
- 尿素インジェクタに対する冷却水の出入口に高低差を付けることで冷却水を低い側から導入して高い側から抜き出すように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却水循環装置。
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