JP4431482B2 - Urea water storage device - Google Patents
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Description
本発明は、NOxを還元浄化するための選択還元型触媒に対し還元剤として添加すべき尿素水の貯蔵方法に関するものである。 The present invention relates to a method for storing urea water to be added as a reducing agent to a selective catalytic reduction catalyst for reducing and purifying NOx.
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を還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒(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還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のNOx(窒素酸化物)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。 Conventionally, diesel engines are equipped with a selective reduction catalyst (selective reduction catalyst) that has the property of selectively reacting NOx with a reducing agent even in the presence of oxygen in the middle of an exhaust pipe through which exhaust gas flows. The required amount of reducing agent is added to the upstream side of the selective catalytic reduction catalyst, and the reducing agent is subjected to a reduction reaction with NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas on the selective catalytic reduction catalyst, whereby NOx emission concentration There is one that can reduce the above.
他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア(NH3)を用いてNOxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアそのものを搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが研究されている。 On the other hand, in the field of industrial flue gas denitration treatment in plants and the like, the effectiveness of a method for reducing and purifying NOx using ammonia (NH 3 ) as a reducing agent is already widely known. Since it is difficult to ensure safety with respect to traveling with ammonia itself, in recent years, the use of non-toxic urea water as a reducing agent has been studied.
即ち、尿素水を選択還元型触媒の上流側で排出ガス中に添加すれば、約170℃以上の温度条件下で前記尿素水がアンモニアと炭酸ガスに分解され、選択還元型触媒上で排出ガス中のNOxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。 That is, if urea water is added to the exhaust gas upstream of the selective catalytic reduction catalyst, the urea water is decomposed into ammonia and carbon dioxide under a temperature condition of about 170 ° C. or higher, and the exhaust gas is exhausted on the selective catalytic reduction catalyst. The NOx contained therein is reduced and purified well by ammonia.
このように尿素水を還元剤として使用する場合、図6に示す如く、尿素水1を車両搭載のタンク2に貯蔵しておき、該タンク2内に上方から挿し入れられた送水手段を成す送水管3を通して尿素水1を送り出すことになる。
When urea water is used as a reducing agent in this way, as shown in FIG. 6, the
尚、この種の選択還元型触媒へ還元剤を添加する装置の凍結対策に関連する先行技術文献情報としては、例えば下記の特許文献1等が既に提案されている。
しかしながら、このように還元剤として尿素水1を採用したものでは、該尿素水1が−13.5℃以下で凍ってしまうため、寒冷地で使用した場合に尿素水1がタンク2内で凍りついてしまう(図6では尿素水1が全て凍結した状態を図示)ことがあるが、この凍りついた尿素水1が解凍する途中の状態にあっては、図7に示す如く、送水管3の周囲やタンク2の内壁に沿う位置から溶け始めることになるため、その解凍状態がある程度進んだ段階において、図8に示す如く、走行振動や発進・停止の慣性力により数十kgにも及ぶ解凍途中の尿素水1の氷塊がタンク2内で不規則に動き、この尿素水1の氷塊が送水管3やタンク2の内壁等に衝突してこれらを損傷してしまう虞れがあった。
However, in the case where the
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、尿素水の解凍途中の氷塊による衝突から送水手段やタンクの内壁を保護し得るようにした尿素水貯蔵装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a urea water storage device capable of protecting the water supply means and the inner wall of the tank from collisions caused by ice blocks during thawing of urea water.
本発明は、NOxを還元浄化するための選択還元型触媒に対し還元剤として添加すべき尿素水の貯蔵装置であって、尿素水を貯蔵するタンクと、該タンク内の貯蔵空間を縦割りに分断する通水構造のセパレータと、該セパレータにより分断された前記貯蔵空間の一区画に上方から下向きに挿し入れられた送水手段を成す電熱ヒータ付きの可撓性送水ホースと、該可撓性送水ホースの周囲を被包して前記タンクの天井部から下向きに延びる可撓性ガイドホースとを備えたことを特徴とするものである。 The present invention relates to a urea water storage device to be added as a reducing agent to a selective catalytic reduction catalyst for reducing and purifying NOx, wherein a tank for storing urea water and a storage space in the tank are vertically divided. A separator having a water flow structure to be divided, a flexible water supply hose with an electric heater constituting a water supply means inserted downward from above into a section of the storage space divided by the separator, and the flexible water supply A flexible guide hose is provided that encloses the periphery of the hose and extends downward from the ceiling of the tank.
而して、このようにすれば、タンク内の貯蔵空間がセパレータにより縦割りに分断されているので、尿素水の氷塊が溶け始めた時にセパレータの縦断部分で氷塊が分離し、これにより個々の氷塊のサイズが小さくなって衝突力が大幅に低減される。 Thus, since the storage space in the tank is divided vertically by the separator in this way, when the ice mass of urea water starts to melt, the ice mass is separated at the vertical section of the separator, thereby The size of the ice mass is reduced and the impact force is greatly reduced.
更に、可撓性送水ホースが可撓性ガイドホースにより被包されて保護されているので、尿素水の氷塊の可撓性送水ホースへの直撃が回避されると共に、可撓性送水ホースの電熱ヒータを発熱させた際に可撓性ガイドホース内が直ちに解凍することで該可撓性ガイドホースから可撓性送水ホースへの衝突力のダイレクトな伝達も回避される。 Furthermore, since the flexible water supply hose is encapsulated and protected by the flexible guide hose, direct impact of the urea water ice mass on the flexible water supply hose is avoided, and the flexible water supply hose is electrically heated. When the heater is heated, the inside of the flexible guide hose is immediately thawed, so that direct transmission of the collision force from the flexible guide hose to the flexible water supply hose is also avoided.
また、可撓性送水ホース及び可撓性ガイドホースが自由に撓み得る性質を有するものとなっているので、氷塊の衝突力が全体的な撓みにより吸収されて局所的な応力集中が起こらなくなり、しかも、可撓性ガイドホースが太い分だけ氷塊の動きが規制されて衝突力が大幅に低減される。 In addition, since the flexible water supply hose and the flexible guide hose have the property of being able to bend freely, the impact force of the ice block is absorbed by the overall deflection and local stress concentration does not occur, In addition, the movement of the ice block is restricted by the thickness of the flexible guide hose, and the collision force is greatly reduced.
更に、本発明においては、可撓性ガイドホース内に尿素水濃度センサを収容しておくと良く、このようにすれば、尿素水濃度センサを尿素水の氷塊による衝突から保護することも可能となる。 Furthermore, in the present invention, the urea water concentration sensor should be accommodated in the flexible guide hose, and in this way, the urea water concentration sensor can be protected from collision by the ice block of urea water. Become.
上記した本発明の尿素水貯蔵装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the urea water storage device of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、尿素水の解凍途中の氷塊による衝突力を従来より大幅に低減し且つ該氷塊の可撓性送水ホースへの直撃や衝突力のダイレクトな伝達を回避することができるので、尿素水の解凍途中の氷塊による衝突から送水手段やタンクの内壁を確実に保護することができる。
(I) According to the invention described in
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、尿素水濃度センサを可撓性ガイドホース内に収容することで尿素水の氷塊による衝突から保護することができる。
(II) According to the invention described in
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、尿素水1を貯蔵するタンク2内の貯蔵空間4が、複数の通水孔5を有する通水構造のセパレータ6により縦割りに分断されており、該セパレータ6により分断された前記貯蔵空間4の一区画には、送水手段を成す電熱ヒータ7a付きの可撓性送水ホース7が上方から下向きに挿し入れられている。
FIG. 1 shows an example of an embodiment for carrying out the present invention. In this embodiment, the storage space 4 in the
ここで、可撓性送水ホース7の電熱ヒータ7aは、可撓性送水ホース7の管肉部分に埋設されており、図示しないバッテリからの通電により発熱して可撓性送水ホース7を全長に亘り加熱して自身の内部流路及び周囲で凍結している尿素水1を解凍し得るようになっている。
Here, the
また、可撓性送水ホース7が挿し入れられているタンク2の天井部には、前記可撓性送水ホース7の周囲を被包して下向きに延びる可撓性ガイドホース8が懸吊されており、該可撓性ガイドホース8により前記可撓性送水ホース7が保護されるようになっている。
In addition, a
而して、図1の如きタンク2内の尿素水1が全て凍結してしまった状態からエンジンを始動して可撓性送水ホース7の電熱ヒータ7aに通電すると、図2に示す如く、可撓性送水ホース7の内部流路及び可撓性ガイドホース8内が直ちに解凍して尿素水1となり、更には、エンジン側からの伝熱によりタンク2の内壁やセパレータ6に沿う部分から尿素水1の氷塊が溶け始める。
Thus, when the engine is started and the
更に、タンク2内で氷塊の解凍が進むと、図3に示す如く、セパレータ6の縦断部分で尿素水1の氷塊が分離し、これにより個々の氷塊のサイズが小さくなって衝突力が大幅に低減される。
Further, when the ice blocks are defrosted in the
即ち、衝突力は衝突速度の二乗に比例すると共に、質量に比例することになるわけであるが、タンク2全体に加速度αが加わった時に、これを受けた氷塊が加速して周囲の変位可能な隙間(解凍により生じた隙間)の二乗に比例して速度を上げ、この速度が氷塊の衝突速度となるので、尿素水1の氷塊がセパレータ6の縦断部分で分離して自由に動けるようになった時点で個々の氷塊のサイズは半分以下に小さくなっていて質量が大幅に低減しているので、従来の如きセパレータ6の配置の無いタンク2の場合と比較して、氷塊の衝突力は大幅に低減されることになる。
That is, the collision force is proportional to the square of the collision speed and also to the mass, but when the acceleration α is applied to the
そして、図4に示す如く、走行振動や発進・停止の慣性力により解凍途中の尿素水1の氷塊がタンク2内で不規則に動いても、可撓性送水ホース7が可撓性ガイドホース8により被包されて保護されているので、尿素水1の氷塊の可撓性送水ホース7への直撃が回避されると共に、可撓性ガイドホース8から可撓性送水ホース7への衝突力のダイレクトな伝達も前記可撓性ガイドホース8内が既に解凍していることから回避される。
As shown in FIG. 4, even if the ice mass of the
また、可撓性送水ホース7及び可撓性ガイドホース8が自由に撓み得る性質を有するものとなっているので、氷塊の衝突力が全体的な撓みにより吸収されて局所的な応力集中が起こらなくなり、しかも、可撓性ガイドホース8が太い分だけ氷塊の動きが規制されて衝突力が大幅に低減される。
In addition, since the flexible
従って、上記形態例によれば、尿素水1の解凍途中の氷塊による衝突力を従来より大幅に低減し且つ該氷塊の可撓性送水ホース7への直撃や衝突力のダイレクトな伝達を回避することができるので、尿素水1の解凍途中の氷塊による衝突から送水手段(可撓性送水ホース7)やタンク2の内壁を確実に保護することができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the collision force caused by the ice block during the thawing of the
図5は本発明の別の形態例を示すもので、本形態例においては、可撓性ガイドホース8の下部に内嵌装着した上下二段の取付金具10により尿素水濃度センサ9を挾持して前記可撓性ガイドホース8内に収容したものとなっており、このようにすれば、前述した図1〜図4の形態例における作用効果に加え、尿素水濃度センサ9を尿素水1の氷塊による衝突から保護することができる。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the urea
ここで、尿素水濃度センサ9を可撓性ガイドホース8内に収容するにあたっては、該可撓性ガイドホース8の内側に取付金具10を介して尿素水濃度センサ9を取り付ける以外に、該尿素水濃度センサ9を吊りケーブル(電線と兼用することも可)により上方から可撓性ガイドホース8内に吊り下ろすようにしても良い。
Here, when the urea
尚、本発明の尿素水貯蔵装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、可撓性送水ホース及び可撓性ガイドホースには、ゴムや樹脂などの可撓性を有する様々な材質を適宜に採用し得ること、また、セパレータによる貯蔵空間の分割数は二分割に限定されないこと、更に、セパレータはメッシュ状に構成されたものであっても良いこと、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。 Note that the urea water storage device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the flexible water supply hose and the flexible guide hose have various flexibility such as rubber and resin. The material can be appropriately adopted, the number of divisions of the storage space by the separator is not limited to two, the separator may be configured in a mesh shape, and other aspects of the present invention Of course, various changes can be made without departing from the scope of the invention.
1 尿素水
2 タンク
4 貯蔵空間
6 セパレータ
7 可撓性送水ホース
7a 電熱ヒータ
8 可撓性ガイドホース
9 尿素水濃度センサ
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