JP4519497B2 - Water level gauge mounting structure - Google Patents
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Description
本発明は、液体還元剤を用いて排気中の窒素酸化物(NOx)を還元浄化する排気浄化装置において、特に、液体還元剤を貯蔵する還元剤容器に水位計を取り付ける技術に関する。 The present invention relates to an exhaust purification apparatus that reduces and purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust using a liquid reducing agent, and more particularly to a technique for attaching a water level meter to a reducing agent container that stores a liquid reducing agent.
エンジン排気に含まれるNOxを除去する触媒浄化システムとして、特開2000−27627号公報(特許文献1)に開示された排気浄化装置が提案されている。かかる排気浄化装置は、エンジン排気系に配設された還元触媒の排気上流に、エンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤を噴射供給することで、排気中のNOxと液体還元剤とを触媒還元反応させて、NOxを無害成分に浄化処理するものである。ここで、還元反応は、NOxと反応性が良好なアンモニアを用いるもので、液体還元剤としては、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解してアンモニアを発生する尿素水溶液が用いられる。
ところで、液体還元剤を貯蔵する還元剤容器には、排気浄化装置としての機能を発揮可能とすべく、少なくとも、液体還元剤の濃度を検出する濃度計,エンジン冷却水を循環させて液体還元剤の凍結を防止する熱交換器,液体還元剤の残量を検出する水位計を取り付ける必要がある。濃度計及び水位計は、定期的な点検整備が必要なことから、還元剤容器に着脱可能に取り付けられた天蓋に対して、その基部が固定された片持状態で取り付けられる。また、水位計としては、横断面が円形をなす内側電極及び外側電極を同心に配設し、両電極間に介在する液体還元剤の水位変化に伴って変化する静電容量から、その水位を検出するものが用いられる。このとき、かかる水位計においては、内側電極と外側電極との間の微小間隔を略一定に保つ必要がある。 By the way, in the reducing agent container for storing the liquid reducing agent, at least a concentration meter for detecting the concentration of the liquid reducing agent and the engine cooling water are circulated to enable the liquid reducing agent to function as an exhaust purification device. It is necessary to install a heat exchanger to prevent freezing and a water level meter to detect the remaining amount of liquid reducing agent. Since the concentration meter and the water level meter need regular inspection and maintenance, they are attached to the canopy attached to the reducing agent container in a detachable manner with its base fixed. In addition, as a water level meter, an inner electrode and an outer electrode having a circular cross section are arranged concentrically, and the water level is determined from the capacitance that changes with the change in the water level of the liquid reducing agent interposed between both electrodes. What is detected is used. At this time, in such a water level gauge, it is necessary to keep the minute distance between the inner electrode and the outer electrode substantially constant.
しかしながら、水位計を片持状態で固定すると、その先端部が振動などによって揺れ易く、内側電極と外側電極との微小間隔が不安定となり、液体還元剤の水位を正確に検出することができないおそれがあった。また、水位計の先端部を還元剤容器の底壁に固定すればこのような不具合は解消できるが、水位計のみならず濃度計及び熱交換器を着脱することができなくなり、到底採用し得る構成ではなかった。さらに、濃度計及び熱交換器とは別に、水位計のみを着脱可能とする要望もあり、この要望にも応える必要があった。 However, if the water level meter is fixed in a cantilever state, the tip of the water level meter is likely to be shaken by vibration, etc., and the minute distance between the inner electrode and the outer electrode becomes unstable, and the water level of the liquid reducing agent may not be accurately detected. was there. Moreover, if the tip of the water level meter is fixed to the bottom wall of the reducing agent container, such a problem can be solved, but not only the water level meter but also the concentration meter and the heat exchanger cannot be attached and detached, and can be adopted at all It was not a configuration. In addition to the concentration meter and the heat exchanger, there is also a request to be able to attach and detach only the water level meter, and it is necessary to meet this demand.
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、水位計の基部を還元剤容器の天蓋に着脱可能に締結する一方、その先端部を熱交換器に固定したブラケットに着脱可能に挿入することで、水位計の検出精度を確保しつつ着脱を容易にした水位計取付構造を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the conventional problems as described above, the present invention detachably fastens the base of the water level meter to the canopy of the reducing agent container, and detachably inserts the tip of the water gauge into a bracket fixed to the heat exchanger. Thus, an object of the present invention is to provide a water level meter mounting structure that facilitates attachment and detachment while ensuring detection accuracy of the water level meter.
このため、請求項1記載の発明では、排気中の窒素酸化物を還元反応により浄化する排気浄化装置で使用される液体還元剤を貯蔵する還元剤容器に、液体還元剤の残量を検出する水位計を取り付ける水位計取付構造において、前記還元剤容器に対して着脱可能に締結される天蓋に、前記水位計の基部を着脱可能に締結すると共に、エンジンを熱源とする熱媒体を循環させて液体還元剤との間で熱交換を行う熱交換器を取り付ける一方、前記水位計の基部から垂下される検出部の先端部に、その軸方向へと延びるピンを取り付け、該ピンが着脱可能に挿入される挿入孔を有するブラケットを、前記還元剤容器の底面と所定間隔を隔てつつ該底面と平行に延びる熱交換器の部位に取り付けたことを特徴とする。 Therefore, in the first aspect of the present invention, the remaining amount of the liquid reducing agent is detected in the reducing agent container that stores the liquid reducing agent used in the exhaust purification device that purifies the nitrogen oxides in the exhaust gas by the reduction reaction. In the water level gauge mounting structure for attaching the water level gauge, the base of the water level gauge is detachably fastened to the canopy that is detachably fastened to the reducing agent container, and a heat medium having the engine as a heat source is circulated. While attaching a heat exchanger that exchanges heat with the liquid reducing agent, a pin extending in the axial direction is attached to the tip of the detection unit that hangs down from the base of the water level gauge, so that the pin can be attached and detached A bracket having an insertion hole to be inserted is attached to a portion of a heat exchanger that extends in parallel with the bottom surface of the reducing agent container while being spaced apart from the bottom surface of the reducing agent container .
請求項2記載の発明では、前記ピンは、その先端部に向かうにつれて縮径するテーパ形状に形成されたことを特徴とする。
請求項3記載の発明では、前記熱交換器は、前記熱媒体の入口及び出口に夫々接続される略U字形状の管材を屈曲形成して構成されたことを特徴とする。
請求項4記載の発明では、前記管材の先端屈曲部は、前記天蓋に固定されたブラケットにより支持されたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that the pin is formed in a taper shape having a diameter reduced toward the tip.
The invention according to claim 3 is characterized in that the heat exchanger is configured by bending and forming a substantially U-shaped pipe connected to the inlet and outlet of the heat medium.
The invention according to claim 4 is characterized in that a distal end bent portion of the tube material is supported by a bracket fixed to the canopy.
請求項1記載の発明によれば、還元剤容器に取り付けられた水位計を点検整備するときには、次のような2つの手順により、還元剤容器から水位計を取り外す。第1の手順としては、還元剤容器から天蓋を取り外し、熱交換器が還元剤容器に干渉しないように上方に向けて引き抜く。このとき、天蓋には、熱交換器に加えて水位計の基部が締結されているため、水位計も同時に取り外すことができる。また、第2の手順としては、天蓋から水位計を取り外し、その検出部が還元剤容器に干渉しないように上方に向けて引く抜く。このとき、水位計の先端部のピンは、水位計の上方への引き抜きに伴って、ブラケットの挿入孔から抜け出る。このため、還元剤容器から水位計のみを取り外すことができる。なお、水位計の点検整備が完了したときには、このような手順を逆に順次実行し、水位計を還元剤容器に取り付ければよい。 According to the first aspect of the invention, when the water level gauge attached to the reducing agent container is inspected and maintained, the water level gauge is removed from the reducing agent container by the following two procedures. As a first procedure, the canopy is removed from the reducing agent container, and the heat exchanger is pulled upward so as not to interfere with the reducing agent container. At this time, since the base of the water level meter is fastened to the canopy in addition to the heat exchanger, the water level meter can be removed at the same time. As a second procedure, the water level meter is removed from the canopy and pulled upward so that the detection part does not interfere with the reducing agent container. At this time, the pin at the tip of the water level gauge comes out of the insertion hole of the bracket as the water level gauge is pulled upward. For this reason, only the water level gauge can be removed from the reducing agent container. It should be noted that when the inspection and maintenance of the water level gauge is completed, such a procedure may be sequentially executed in reverse order to attach the water level gauge to the reducing agent container.
従って、水位計の点検整備を行うときに、還元剤容器を一々分解する必要がなく、その工数を大幅に低減することができる。また、水位計の先端部は、熱交換器に取り付けられたブラケットにより支持されるため、振動などによって容易に揺れ動くことがなく、液体還元剤の水位を正確に検出することができる。
請求項2記載の発明によれば、ピンは先端部に向かうにつれて縮径するテーパ形状に形成されているため、ブラケットの挿入孔に挿入することが容易であると共に、挿入孔とピンとの隙間が小さくなってがたつきを防止することができる。
Therefore, when the water level gauge is inspected and maintained, it is not necessary to disassemble the reducing agent container one by one, and the number of man-hours can be greatly reduced. In addition, since the tip of the water level meter is supported by a bracket attached to the heat exchanger, the water level of the liquid reducing agent can be accurately detected without being easily shaken by vibration or the like.
According to the second aspect of the present invention, since the pin is formed in a tapered shape whose diameter decreases toward the tip, it is easy to insert the pin into the insertion hole of the bracket, and there is a gap between the insertion hole and the pin. It becomes possible to prevent rattling from becoming smaller.
請求項3記載の発明によれば、熱交換器は熱媒体の入口及び出口に夫々接続される略U字形状の管材を屈曲形成して構成されるので、還元剤容器内での全長が長くなり、液体還元剤との間で効率的に熱交換を行うことができる。
請求項4記載の発明によれば、熱交換器は、熱媒体の入口及び出口に接続されることに加え、これを構成する管材の先端屈曲部が天蓋に固定されたブラケットにより支持される。このため、熱交換器は天蓋に対して3点で支持固定されることとなり、その取付剛性を高めることができる。
According to the invention described in claim 3, since the heat exchanger is formed by bending substantially U-shaped tubes connected to the inlet and outlet of the heat medium, the total length in the reducing agent container is long. Thus, heat exchange can be efficiently performed with the liquid reducing agent.
According to the invention described in claim 4, in addition to being connected to the inlet and outlet of the heat medium, the heat exchanger is supported by the bracket fixed to the canopy at the tip bent portion of the tube material constituting the heat exchanger. For this reason, the heat exchanger is supported and fixed at three points with respect to the canopy, and its mounting rigidity can be increased.
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図1は、尿素水溶液を液体還元剤として使用し、エンジン排気中に含まれるNOxを還元触媒反応により浄化する排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン10の排気マニフォールド12に接続される排気管14には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2)へと酸化させる酸化触媒16と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル18と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアによりNOxを還元浄化するNOx還元触媒20と、NOx還元触媒20を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒22と、が夫々配設される。また、還元剤容器24に貯蔵される尿素水溶液は、その底部に吸込口が位置する供給配管26を介して還元剤供給装置28に供給される一方、還元剤供給装置28で噴射に寄与しない余剰の尿素水溶液は、戻り配管30を介して還元剤容器24の上部空間内へと戻される。そして、還元剤供給装置28は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット32により制御され、エンジン運転状態に応じた必要量の尿素水溶液を、空気と混合しつつ噴射ノズル18に供給する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration of an exhaust purification apparatus that uses an aqueous urea solution as a liquid reducing agent and purifies NOx contained in engine exhaust by a reduction catalytic reaction.
An
かかる排気浄化装置において、噴射ノズル18から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアを発生する。発生したアンモニアは、NOx還元触媒20において排気中のNOxと反応し、水及び無害なガスに浄化されることは知られたことである。このとき、NOx還元触媒20によるNOx浄化率を向上させるべく、酸化触媒16によりNOがNO2へと酸化され、排気中のNOとNO2との割合が触媒還元反応に適したものに改善される。また、NOx還元触媒20を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒22により酸化されるので、異臭を放つアンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止できる。
In such an exhaust purification device, the urea aqueous solution injected and supplied from the
還元剤容器24は、図2に示すように、略直方体形状をなす容器本体24Aの長手方向の2面幅を形成する側面上部に、尿素水溶液を補充するための補充口24B及び搬送時に把持する取手24Cが夫々形成されたものである。また、容器本体24Aの上面には、図示しない開口部が形成され、これを閉塞するように、締結部材としての複数のボルト34により天蓋36が着脱可能に締結される。
As shown in FIG. 2, the reducing
天蓋36の上面には、その一端部から中央部にかけて、エンジンを熱源とする熱媒体としてのエンジン冷却水の入口36A及び出口36Bと、尿素水溶液の供給口36C及び戻り口36Dと、内部の上部空間が負圧とならないように大気開放する開放口36Eと、が夫々形成される。また、天蓋36には、その中央部から他端部にかけて、尿素水溶液の残量を検出する水位計38の基部38Aと、尿素水溶液の濃度を検出する濃度計40の基部40Aと、が締結部材としてのボルト42により夫々着脱可能に締結される。水位計38は、横断面が円形をなす内側電極及び外側電極を同心に配置し、両電極間の静電容量変化から尿素水溶液の水位を検出するもので、その基部38Aから容器本体24Aの底部に向かって、内側電極及び外側電極からなる検出部38Bが垂下される。一方、濃度計40は、離間した2点間の温度伝達特性から尿素水溶液の濃度を検出するもので、容器本体24Aの底部に検出部40Bが位置するように、その基部40Aから検出部40Bが垂下される。
On the top surface of the canopy 36, from one end to the center, an
エンジン冷却水の入口36A及び出口36Bは、容器本体24A内に配設される熱交換器44により夫々接続される。熱交換器44は、略U字形状の管材を、容器本体24Aの底部において水位計38及び濃度計40を取り囲むように屈曲形成させると共に、その先端屈曲部44Aを、天蓋36に固定されたブラケット46により支持させるものである。尿素水溶液の供給口36Cには、容器本体24Aの底部から尿素水溶液を吸い込む吸込管48が接続される。吸込管48は、熱交換器44と熱交換すべく、エンジン冷却水の入口36Aに接続される管材に沿わせるように配置される。
The engine
また、熱交換器44の容器本体24Aの底面に沿って所定間隔を隔てつつ平行に延びる部位であって、水位計38の検出部38Aに対応した部位には、図3〜図5で詳細に示すように、横断面が略ハット形状のブラケット50が固定される。一方、水位計38の検出部38B先端部には、先端部に向かうにつれて縮径するテーパ形状のピン52Aが形成されたキャップ52が圧入固定される。そして、ブラケット50の上面に開設された挿入孔50Aに、キャップ52のピン52Aが挿入することで、水位計38の先端部が支持される。
Further, a portion extending in parallel with a predetermined interval along the bottom surface of the container
さらに、熱交換器44の下部には、還元剤容器24内で凍結した尿素水溶液の氷片から水位計38及び濃度計40を保護するように、上面のみが開口する略箱型形状のプロテクタ54が固定される。このようにすれば、尿素水溶液の氷片が還元剤容器24内で暴れても、例えば、これが濃度計40の検出部40Bに激突することがなく、破損による故障発生などを未然に防止することができる。
Further, at the lower part of the
そして、還元剤容器24に取り付けられた水位計38及び濃度計40を点検整備するときには、天蓋36を容器本体24Aに締結しているボルト34を取り外し、熱交換器44が容器本体24Aと干渉しないように上方に向けて引く抜く。このとき、天蓋36には、熱交換器44に加え、水位計38及び濃度計40が締結されているので、これらも同時に取り外すことができる。そして、水位計38及び濃度計40の点検整備が完了したならば、容器本体24Aの上面に開設された開口部から熱交換器44を挿入し、その上面に天蓋36をボルト34により締結する。
When the
一方、還元剤容器24に取り付けられた水位計38のみを点検整備するときには、その基部38Aを天蓋36に締結しているボルト42を取り外し、検出部38Bが容器本体24Aと干渉しないように上方に向けて引く抜く。このとき、検出部38Bの先端部に圧入固定されているキャップ52のピン52Aは、水位計38の上方への引き抜きに伴って、ブラケット50の挿入孔50Aから抜け出す。そして、水位計38の点検整備が完了したならば、キャップ52のピン52Aをブラケット50の挿入孔50Aに挿入しつつ、天蓋38に水位計38の基部38Aをボルト42により締結する。このとき、ピン52Aは、その先端部に向かうにつれて縮径するテーパ形状に形成されているので、挿入孔50Aへの挿入が容易であると共に、挿入孔50Aとの間の隙間が小さくなってがたつきを防止することができる。
On the other hand, when only the
このような点検整備を行うとき、天蓋36及びこれと一体化されている水位計38などは、容器本体24Aの内壁に固定されていないため、還元剤容器24を分解する必要がなく、その工数を大幅に削減することができる。また、水位計38の検出部38A先端部は、熱交換器44に固定されたブラケット50により支持されるため、振動などにより容易に揺れ動くことがなく、内側電極と外側電極との間の微小間隔を略一定に保てることから、尿素水溶液の水位を正確に検出することができる。
When performing such inspection and maintenance, the canopy 36 and the
また、熱交換器44を構成する管材の先端屈曲部44Aは、天蓋36に固定されたブラケット46により支持されるため、天蓋36に対して熱交換器44は3点で支持固定されることとなり、その取付剛性を高めることができる。さらに、水位計38の先端部を支持するブラケット50は、熱交換器44の容器本体24Aの底面に沿って所定間隔を隔てつつ平行に延びる部位に取り付けられるため、熱交換器44を構成する管材の中間部が天蓋36により支持されることとなり、その剛性を一層高めることができる。そして、このような作用の相乗効果により、天蓋36に対する熱交換器44,水位計38及び濃度計40の取付剛性がさらに高まり、例えば、耐振動性を大幅に向上させることができる。
Further, the
なお、本発明は、尿素水溶液を液体還元剤として使用する排気浄化装置に限らず、炭化水素を主成分とするガソリン,軽油,アルコールなどを液体還元剤として使用するものにも適用可能であることはいうまでもない。 The present invention is not limited to an exhaust gas purification device that uses an aqueous urea solution as a liquid reducing agent, but can also be applied to those that use gasoline, light oil, alcohol, or the like mainly containing hydrocarbons as a liquid reducing agent. Needless to say.
18 噴射ノズル
20 NOx還元触媒
24 還元剤容器
24A 容器本体
26 供給配管
28 還元剤供給装置
30 戻り配管
32 コントロールユニット
34 ボルト
36 天蓋
36A 入口
36B 出口
38 水位計
38A 基部
38B 検出部
42 ボルト
44 熱交換器
44A 先端屈曲部
46 ブラケット
50 ブラケット
50A 挿入孔
52 キャップ
52A ピン
18
Claims (4)
前記還元剤容器に対して着脱可能に締結される天蓋に、前記水位計の基部を着脱可能に締結すると共に、エンジンを熱源とする熱媒体を循環させて液体還元剤との間で熱交換を行う熱交換器を取り付ける一方、前記水位計の基部から垂下される検出部の先端部に、その軸方向へと延びるピンを取り付け、該ピンが着脱可能に挿入される挿入孔を有するブラケットを、前記還元剤容器の底面と所定間隔を隔てつつ該底面と平行に延びる熱交換器の部位に取り付けたことを特徴とする水位計取付構造。 In a water level gauge mounting structure in which a water level gauge that detects the remaining amount of liquid reducing agent is attached to a reducing agent container that stores the liquid reducing agent used in an exhaust gas purification device that purifies nitrogen oxides in exhaust gas by a reduction reaction.
The base of the water level gauge is detachably fastened to a canopy that is detachably fastened to the reductant container, and heat exchange with the liquid reductant is performed by circulating a heat medium having the engine as a heat source. While attaching the heat exchanger to be performed, a pin extending in the axial direction is attached to the distal end portion of the detection unit suspended from the base of the water level gauge, and a bracket having an insertion hole into which the pin is detachably inserted, A water level gauge mounting structure, wherein the water level gauge mounting structure is attached to a portion of a heat exchanger that extends in parallel with the bottom surface of the reducing agent container at a predetermined interval .
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