JP5711578B2 - Urea water reformer and exhaust gas purification apparatus using the same - Google Patents

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Description

本発明は、尿素水を分解してアンモニアガスに改質する改質器と、この改質器で改質されたアンモニアガスを還元剤として用いてエンジンの排ガス中のＮＯｘを浄化する装置に関するものである。   The present invention relates to a reformer that decomposes urea water to reform ammonia gas, and an apparatus that purifies NOx in engine exhaust gas using the ammonia gas reformed by the reformer as a reducing agent. It is.

従来、窒素酸化物の還元剤を供給する供給手段が窒素酸化物含有排ガスの流路に設けられ、この供給手段の後流側に排ガス脱硝部が設けられた排ガス脱硝装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この排ガス脱硝装置では、上記還元剤の供給手段が、尿素水を噴出させる尿素水噴出部と、尿素水噴出部から噴出した尿素水を蒸発させる蒸発部と、この蒸発部の後流部に設けられ尿素水をアンモニアガスに分解する加水分解部と、このアンモニアを含むガスを上記排ガス中に噴射供給する還元剤噴射部とを有する。また蒸発部又は蒸発部及び加水分解部にヒータが設けられる。更に上記尿素水噴出部、蒸発部、加水分解部及び還元剤噴射部（分解ガス出口部）を筒状容器内にこの順に設けることにより、尿素気化器が形成される。   Conventionally, there has been disclosed an exhaust gas denitration apparatus in which supply means for supplying a nitrogen oxide reducing agent is provided in the flow path of the nitrogen oxide-containing exhaust gas, and an exhaust gas denitration section is provided on the downstream side of the supply means ( For example, see Patent Document 1.) In this exhaust gas denitration apparatus, the reducing agent supply means is provided in a urea water ejection section for ejecting urea water, an evaporation section for evaporating urea water ejected from the urea water ejection section, and a downstream portion of the evaporation section. A hydrolyzing unit that decomposes the urea water into ammonia gas, and a reducing agent injection unit that injects and supplies the ammonia-containing gas into the exhaust gas. Moreover, a heater is provided in an evaporation part or an evaporation part, and a hydrolysis part. Furthermore, a urea vaporizer is formed by providing the urea water ejection part, the evaporation part, the hydrolysis part, and the reducing agent injection part (decomposition gas outlet part) in this order in the cylindrical container.

このように構成された排ガス脱硝装置では、尿素気化器の筒状容器を均一加熱し、内部に向けて尿素水（尿素濃度３０％〜５０％）を吹き込むと、容器内部で水と尿素が蒸発し、内部に充填した触媒粒子、例えばγアルミナ粒子、炭酸カリウムを担持した粒子等の表面において尿素が分解し、アンモニアガスが生成される。ここで、気化器の内部は、４５０℃以上を保持する構成とし、尿素が加熱分解する過程で発生するシアヌル酸やイソシアン酸などの固体が副生しないように、急速蒸発加熱を促進する構造になっている。換言すれば、尿素噴霧流量が著しく変化しても、容器内部の温度変動を抑制できるように蒸発面の伝熱促進に注力した構造になっている。具体的には、加水分解部に充填したγアルミナ粒子等の上部（又は前流側）に、これよりも熱伝導率の優れるシリコンカーバイドや、鉄、ステンレスの球、メタルハニカム等を充填した構造になっている。   In the exhaust gas denitration apparatus configured as described above, when the tubular vessel of the urea vaporizer is heated uniformly and urea water (urea concentration 30% to 50%) is blown into the inside, water and urea are evaporated inside the vessel. Then, urea is decomposed on the surface of catalyst particles filled inside, for example, γ alumina particles, particles supporting potassium carbonate, etc., and ammonia gas is generated. Here, the inside of the vaporizer is configured to maintain 450 ° C. or higher, and has a structure that promotes rapid evaporation heating so that solids such as cyanuric acid and isocyanic acid generated during the process of thermal decomposition of urea are not by-produced. It has become. In other words, even if the urea spray flow rate changes significantly, the structure is focused on promoting heat transfer on the evaporation surface so that temperature fluctuations inside the container can be suppressed. Specifically, the upper part (or upstream side) of γ-alumina particles filled in the hydrolysis part is filled with silicon carbide, iron, stainless steel spheres, metal honeycombs, etc., which have better thermal conductivity than this. It has become.

一方、還元剤前駆体を部分的に蒸発させて気体流を生成させるための第１ゾーン及びその気体流を部分的に加熱するための第２ゾーンがダクトに設けられ、このダクトに、還元剤前駆体を供給するための輸送手段と、気体流中の還元剤前駆体を還元剤に変化させるための手段と、第１ゾーンを第１温度に加熱して第２ゾーンを第２温度に加熱するための加熱素子とが設けられた、還元剤を含む気体流を生成するための装置（以下、還元剤含有気体流生成装置という。）が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。   Meanwhile, a duct is provided with a first zone for partially evaporating the reducing agent precursor to generate a gas stream and a second zone for partially heating the gas stream. Transport means for supplying the precursor, means for changing the reducing agent precursor in the gas stream to the reducing agent, heating the first zone to the first temperature and heating the second zone to the second temperature An apparatus for generating a gas flow containing a reducing agent (hereinafter referred to as a reducing agent-containing gas flow generating device) provided with a heating element is disclosed (for example, refer to Patent Document 2). .

このように構成された還元剤含有気体流生成装置では、輸送手段が還元剤前駆体をダクトに供給し、第１ゾーンに位置する加熱素子が還元剤前駆体を蒸発させて気体流を形成した後に、第２ゾーンに位置する加熱素子が上記気体流を部分的に２５０℃の温度まで加熱して気体流中の還元剤前駆体を部分的に還元剤に変化させて、還元剤含有気体流が生成される。上記還元剤含有気体流生成装置で生成された還元剤含有気体流は、内燃機関の排気ラインに導入され、そこで内燃機関の排ガス流と混合される。還元剤含有気体流及び排ガス流の混合ガスがＳＣＲ触媒コンバータを通って流れ、排ガス流に含まれる窒素酸化物が還元剤により変換されることにより、排ガス中のＮＯｘの含有率が低下するようになっている。   In the reducing agent-containing gas flow generation device configured as described above, the transport means supplies the reducing agent precursor to the duct, and the heating element located in the first zone evaporates the reducing agent precursor to form a gas flow. Later, a heating element located in the second zone partially heats the gas stream to a temperature of 250 ° C. to partially change the reducing agent precursor in the gas stream to a reducing agent, Is generated. The reducing agent-containing gas flow generated by the reducing agent-containing gas flow generating device is introduced into the exhaust line of the internal combustion engine where it is mixed with the exhaust gas flow of the internal combustion engine. The mixed gas of the reducing agent-containing gas stream and the exhaust gas stream flows through the SCR catalytic converter, and the nitrogen oxides contained in the exhaust gas stream are converted by the reducing agent so that the NOx content in the exhaust gas is reduced. It has become.

特開２００４−０００８６７号公報（請求項１、２及び６、段落［００１２］、段落［００１３］、図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2004-000867 (Claims 1, 2 and 6, paragraphs [0012], paragraph [0013], FIG. 1) 特開２０１０−５０６０７８号公報（請求項１及び７、段落［００４７］、図１及び図２）JP 2010-506078 (Claims 1 and 7, paragraph [0047], FIGS. 1 and 2)

しかし、上記従来の特許文献１に示された排ガス脱硝装置では、尿素水の噴射圧が低く、空気を冷却用として使用しているため、尿素水が十分に微粒化しないおそれがあった。また、上記従来の特許文献２に示された還元剤含有気体流生成装置では、尿素水がダクトに流れるため、尿素水がダクトの内壁に付着してしまい、尿素水がダクト内をスムーズに流れないおそれがあった。   However, in the exhaust gas denitration apparatus disclosed in the above-mentioned conventional Patent Document 1, since the injection pressure of urea water is low and air is used for cooling, the urea water may not be sufficiently atomized. Further, in the reducing agent-containing gas flow generating device shown in the above-mentioned conventional Patent Document 2, since urea water flows through the duct, the urea water adheres to the inner wall of the duct, and the urea water flows smoothly through the duct. There was no fear.

本発明の第１の目的は、尿素水を十分に微粒化することができ、これにより尿素水を触媒部でアンモニアガスに効率良く改質できる、尿素水改質器を提供することにある。本発明の第２の目的は、改質器ハウジングをアンモニアガス供給ノズルとともに排気管に比較的容易に取付けることができる、尿素水改質器を提供することにある。本発明の第３の目的は、キャリアガス加熱部におけるキャリアガス流路を十分に確保することにより、キャリアガス加熱部でキャリアガスを十分に加熱できるとともに、キャリアガス加熱部のキャリアガス流路に尿素水が流れずにキャリアガスのみが流れることにより、尿素水のキャリアガス流路内壁への付着を阻止でき、キャリアガスがキャリアガス流路内をスムーズに流れる、尿素水改質器を提供することにある。本発明の第４の目的は、微粒化された尿素水が触媒部を通過しても、この尿素水の液滴が分散板に衝突することにより、アンモニアガスの生成量を増大できるとともに、尿素水の排気管への流入を阻止できる、尿素水改質器を提供することにある。本発明の第５の目的は、触媒加熱手段が触媒部を直接加熱することにより、微粒化した尿素水の触媒部におけるアンモニアガスへの改質効率を向上できる、尿素水改質器を提供することにある。本発明の第６の目的は、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる、尿素水改質器を用いた排ガス浄化装置を提供することにある。   A first object of the present invention is to provide a urea water reformer that can sufficiently atomize urea water and thereby efficiently reform the urea water into ammonia gas at the catalyst section. A second object of the present invention is to provide a urea water reformer in which a reformer housing can be attached to an exhaust pipe together with an ammonia gas supply nozzle relatively easily. The third object of the present invention is to secure a sufficient carrier gas flow path in the carrier gas heating section so that the carrier gas can be sufficiently heated in the carrier gas heating section, and in the carrier gas flow path of the carrier gas heating section. Provided is a urea water reformer that prevents the urea water from adhering to the inner wall of the carrier gas flow path by flowing only the carrier gas without flowing the urea water, and allows the carrier gas to smoothly flow in the carrier gas flow path. There is. The fourth object of the present invention is to increase the amount of ammonia gas generated by the droplets of urea water colliding with the dispersion plate even when atomized urea water passes through the catalyst part, and It is an object of the present invention to provide a urea water reformer that can prevent water from flowing into an exhaust pipe. The fifth object of the present invention is to provide a urea water reformer that can improve the efficiency of reforming atomized urea water into ammonia gas in the catalyst part of the atomized urea water by directly heating the catalyst part by the catalyst heating means. There is. A sixth object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus using a urea water reformer that can efficiently reduce NOx even when the exhaust gas temperature is low.

本発明の第１の観点は、図１及び図２に示すように、キャリアガス源１４から供給されたキャリアガスを加熱するキャリアガス加熱部１６と、キャリアガス加熱部１６により加熱されたキャリアガスを噴射するキャリアガス噴射ノズル１７と、キャリアガス噴射ノズル１７から噴射されたキャリアガスにより尿素水１８が微粒化されるように尿素水１８をキャリアガス噴射ノズル１７の先端に供給する第１尿素水供給ノズル２１と、キャリアガス噴射ノズル１７に対向して設けられ上記微粒化した尿素水１８を分解してアンモニアガス２２に改質する触媒部２３と、触媒部２３の出口から排出されたアンモニアガス２２をエンジン１１の排気管１２に供給するように排気管１２に取付けられるアンモニアガス供給ノズル２４とを有する尿素水改質器である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first aspect of the present invention is a carrier gas heating unit 16 that heats a carrier gas supplied from a carrier gas source 14 and a carrier gas heated by the carrier gas heating unit 16. Carrier gas injection nozzle 17 for injecting water and first urea water for supplying urea water 18 to the tip of the carrier gas injection nozzle 17 so that the urea water 18 is atomized by the carrier gas injected from the carrier gas injection nozzle 17 A catalyst part 23 provided to face the supply nozzle 21 and the carrier gas injection nozzle 17 and decomposes the atomized urea water 18 to reform the ammonia gas 22, and ammonia gas discharged from the outlet of the catalyst part 23 Urea water having an ammonia gas supply nozzle 24 attached to the exhaust pipe 12 so as to supply 22 to the exhaust pipe 12 of the engine 11 It is a quality instrument.

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、キャリアガス加熱部１６、キャリアガス噴射ノズル１７、第１尿素水供給ノズル２１及び触媒部２３が改質器ハウジング２６に収容され、改質器ハウジング２６がアンモニアガス供給ノズル２４の基端に接続されたことを特徴とする。   A second aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, and as further shown in FIG. 1, a carrier gas heating unit 16, a carrier gas injection nozzle 17, a first urea water supply nozzle 21, and a catalyst unit. 23 is accommodated in the reformer housing 26, and the reformer housing 26 is connected to the base end of the ammonia gas supply nozzle 24.

本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、キャリアガス加熱部１６が、円柱状に形成されたコイル保持部１６ａと、このコイル保持部１６ａの外周面に沿いかつコイル保持部１６ａの外周面に露出しないように埋設された電熱コイル１６ｂと、コイル保持部１６ａの外周面に螺旋状に巻回することによりキャリアガスがコイル保持部１６ａの外周面に沿って螺旋状に流れるキャリアガス流路１６ｄを形成するキャリアガス流路用コイル１６ｃとからなることを特徴とする。   A third aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect, and as further shown in FIG. 1, a carrier gas heating unit 16 includes a coil holding unit 16a formed in a columnar shape, An electric heating coil 16b embedded along the outer peripheral surface of the coil holding portion 16a and not exposed to the outer peripheral surface of the coil holding portion 16a, and the carrier gas is spirally wound around the outer peripheral surface of the coil holding portion 16a. It comprises a carrier gas channel coil 16c that forms a carrier gas channel 16d that spirally flows along the outer peripheral surface of the coil holding portion 16a.

本発明の第４の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、触媒部２３の出口側に触媒部２３の出口面に対向して設けられ複数の通孔３１ａ，３２ａが形成されかつ触媒部２３から排出された尿素水１８を受ける分散板３１，３２を更に有することを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect, and is further provided on the outlet side of the catalyst part 23 so as to face the outlet surface of the catalyst part 23 as shown in FIG. A plurality of through holes 31a and 32a are formed, and dispersion plates 31 and 32 for receiving the urea water 18 discharged from the catalyst unit 23 are further provided.

本発明の第５の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更に図１に示すように、触媒部２３に挿入され触媒部２３を直接加熱可能な触媒加熱手段４１，４２を更に有することを特徴とする。   A fifth aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect, and as shown in FIG. 1, as shown in FIG. 1, catalyst heating means 41 inserted into the catalyst part 23 and capable of directly heating the catalyst part 23, 42 is further provided.

本発明の第６の観点は、図１及び図２に示すように、エンジン１１の排気管１２に設けられ排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能な選択還元型触媒５１と、選択還元型触媒５１より排ガス上流側の排気管１２に臨むアンモニアガス供給ノズル２４を有しこのアンモニアガス供給ノズル２４から選択還元型触媒５１で還元剤として機能するアンモニアガス２２を排気管１２に供給する第１ないし第５の観点に記載の尿素水改質器１３と、選択還元型触媒５１より排ガス上流側であってアンモニアガス供給ノズル２４より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管１２に臨む第２尿素水供給ノズル５２を有しこの第２尿素水供給ノズル５２から尿素水１８を排気管１２に供給する尿素水供給手段５３と、選択還元型触媒５１に関係する排ガス温度を検出する温度センサ５４と、温度センサ５４の検出出力に基づいて尿素水改質器１３及び尿素水供給手段５３を制御するコントローラ５６とを備えた尿素水改質器を用いた排ガス浄化装置である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the sixth aspect of the present invention is a selective reduction catalyst 51 provided in the exhaust pipe 12 of the engine 11 and capable of reducing NOx in exhaust gas to N 2 , and a selective reduction catalyst. A first to thirty-first ammonia gas supply nozzle 24 facing the exhaust pipe 12 upstream of the exhaust gas 51 is supplied to the exhaust pipe 12 from the ammonia gas supply nozzle 24 to function as a reducing agent in the selective catalytic reduction catalyst 51. The urea water reformer 13 according to the fifth aspect and the second urea water facing the exhaust pipe 12 on the exhaust gas upstream side of the selective reduction catalyst 51 and on the exhaust gas upstream side or the exhaust gas downstream side of the ammonia gas supply nozzle 24. test the supply nozzle 52 to the second urea water supply nozzle 52 or et urine Motomi 18 urea water supply unit 53 for supplying the exhaust pipe 12 has an exhaust gas temperature relating to the selective reduction catalyst 51 A temperature sensor 54 which is an exhaust gas purifying apparatus using the urea water reformer and a controller 56 for controlling the urea water reformer 13 and the urea water supply device 53 based on a detection output of the temperature sensor 54.

本発明の第１の観点の尿素水改質器では、キャリアガス源から供給されたキャリアガスをキャリアガス加熱部が加熱し、この加熱されたキャリアガスをキャリアガス噴射ノズルから噴射し、第１尿素水供給ノズルから供給された尿素水を上記キャリアガス噴射ノズルから噴射されたキャリアガスにより微粒化し、更に微粒化した尿素水が触媒部で分解されてアンモニアガスに改質されるので、尿素水を触媒部でアンモニアガスに効率良く改質できる。また尿素水が比較的低い温度で尿素水噴出部から噴射されるため、尿素水が十分に微粒化しない従来の排ガス脱硝装置と比較して、本発明では、尿素水を十分に微粒化することができる。 In the urea water reformer according to the first aspect of the present invention, the carrier gas heating unit heats the carrier gas supplied from the carrier gas source, and the heated carrier gas is injected from the carrier gas injection nozzle. The urea water supplied from the urea water supply nozzle is atomized by the carrier gas injected from the carrier gas injection nozzle, and the atomized urea water is decomposed and reformed into ammonia gas by the catalyst unit. Can be efficiently reformed into ammonia gas in the catalyst portion. In addition, since urea water is injected from the urea water ejection portion at a relatively low temperature, compared to conventional exhaust gas denitration devices that do not sufficiently atomize urea water, the present invention sufficiently atomizes urea water. Can do.

本発明の第２の観点の尿素水改質器では、キャリアガス加熱部、キャリアガス噴射ノズル、第１尿素水供給ノズル及び触媒部を改質器ハウジングに収容し、この改質器ハウジングをアンモニアガス供給ノズルの基端に接続するので、改質器ハウジングをアンモニアガス供給ノズルとともに排気管に比較的容易に取付けることができる。   In the urea water reformer according to the second aspect of the present invention, the carrier gas heating unit, the carrier gas injection nozzle, the first urea water supply nozzle, and the catalyst unit are accommodated in the reformer housing, and the reformer housing is placed in ammonia. Since it connects with the base end of a gas supply nozzle, a reformer housing can be attached to an exhaust pipe with an ammonia gas supply nozzle comparatively easily.

本発明の第３の観点の尿素水改質器では、熱伝導率の高いコイル保持部を円柱状に形成し、このコイル保持部の外周面に沿いかつコイル保持部の外周面に露出しないように電熱コイルを埋設し、熱伝導率の高いキャリアガス流路用コイルをコイル保持部の外周面に螺旋状に巻回することによりキャリアガスがコイル保持部の外周面に沿って螺旋状に流れるキャリアガス流路を形成したので、キャリアガス加熱部におけるキャリアガス流路を十分に確保できる。この結果、キャリアガス加熱部でキャリアガスを十分に加熱できる。また尿素水がダクトに流れるため、尿素水がダクトの内壁に付着してしまい、尿素水がダクト内をスムーズに流れない従来の還元剤含有気体流生成装置と比較して、本発明では、キャリアガス流路に尿素水が流れずにキャリアガスのみが流れるので、尿素水がキャリアガス流路の内壁に付着するのを阻止できる。この結果、キャリアガスがキャリアガス流路内をスムーズに流れる。   In the urea water reformer according to the third aspect of the present invention, the coil holding portion having high thermal conductivity is formed in a columnar shape so as not to be exposed along the outer peripheral surface of the coil holding portion and on the outer peripheral surface of the coil holding portion. The carrier gas flows spirally along the outer peripheral surface of the coil holding portion by embedding an electrothermal coil and winding a coil for carrier gas flow path with high thermal conductivity around the outer peripheral surface of the coil holding portion. Since the carrier gas channel is formed, the carrier gas channel in the carrier gas heating section can be sufficiently secured. As a result, the carrier gas can be sufficiently heated by the carrier gas heating unit. Further, since urea water flows into the duct, urea water adheres to the inner wall of the duct, and compared with a conventional reducing agent-containing gas flow generating device in which urea water does not flow smoothly in the duct, in the present invention, the carrier Since the urea water does not flow through the gas flow path but only the carrier gas flows, it is possible to prevent the urea water from adhering to the inner wall of the carrier gas flow path. As a result, the carrier gas flows smoothly in the carrier gas flow path.

本発明の第４の観点の尿素水改質器では、複数の通孔が形成されかつ触媒部から排出された尿素水を受ける熱伝導率の高い分散板を触媒部の出口側に触媒部の出口面に対向して設けたので、微粒化した尿素水が触媒部でアンモニアガスに改質されずに触媒部を通過すると、分散板に衝突する。この分散板に衝突した尿素水の液滴は分散板から熱を奪ってアンモニアガスに分解されるので、アンモニアガスの生成量を増大できるとともに、尿素水の排気管への流入を阻止できる。   In the urea water reformer according to the fourth aspect of the present invention, a dispersion plate having a plurality of through holes and receiving urea water discharged from the catalyst part is disposed on the outlet side of the catalyst part. Since it was provided facing the exit surface, when the atomized urea water passes through the catalyst part without being reformed into ammonia gas in the catalyst part, it collides with the dispersion plate. Since the urea water droplets colliding with the dispersion plate take heat from the dispersion plate and are decomposed into ammonia gas, it is possible to increase the generation amount of ammonia gas and to prevent the urea water from flowing into the exhaust pipe.

本発明の第５の観点の尿素水改質器では、触媒加熱手段が触媒部を直接加熱するので、触媒部の温度が微粒化した尿素水をアンモニアガスに改質できる温度に維持される。この結果、微粒化した尿素水の触媒部におけるアンモニアガスへの改質効率を向上できる。   In the urea water reformer according to the fifth aspect of the present invention, since the catalyst heating means directly heats the catalyst part, the temperature of the catalyst part is maintained at a temperature at which the atomized urea water can be reformed to ammonia gas. As a result, the reforming efficiency to ammonia gas in the catalyst part of atomized urea water can be improved.

本発明の第６の観点の排ガス浄化装置では、排ガス温度が比較的低いことを温度センサが検出すると、コントローラは尿素水供給手段を停止した状態に保ち、尿素水改質器を駆動する。これにより尿素水改質器が尿素水を分解してアンモニアガスに改質した後に、このアンモニアガスをアンモニアガス供給ノズルから排気管に供給する。そして、アンモニアガスが排ガスとともに選択還元型触媒に流入すると、アンモニアガスが排ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤として機能し、排ガス中のＮＯｘが速やかにＮ2に還元される。この結果、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる。一方、排ガス温度が比較的高いことを温度センサが検出すると、コントローラは尿素水改質器を停止し、尿素水供給手段を駆動する。これにより尿素水供給手段の第２尿素水供給ノズルから尿素水が排気管に噴射される。このとき排ガス温度が比較的高いので、尿素水が排気管内で速やかにアンモニアガスに分解される。そして、アンモニアガスが排ガスとともに選択還元型触媒に流入すると、アンモニアガスが排ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤として機能し、排ガス中のＮＯｘが速やかにＮ2に還元される。この結果、排ガス温度が高くなってもＮＯｘを効率良く低減できる。 In the exhaust gas purifying apparatus according to the sixth aspect of the present invention, when the temperature sensor detects that the exhaust gas temperature is relatively low, the controller keeps the urea water supply means stopped and drives the urea water reformer. Thus, after the urea water reformer decomposes the urea water and reforms it to ammonia gas, the ammonia gas is supplied from the ammonia gas supply nozzle to the exhaust pipe. Then, the ammonia gas when flowing into the selective reduction catalyst with the exhaust gas, the ammonia gas functions as a reducing agent for reducing NOx in the exhaust gas, NOx in the exhaust gas is reduced rapidly to N 2. As a result, NOx can be efficiently reduced even when the exhaust gas temperature is low. On the other hand, when the temperature sensor detects that the exhaust gas temperature is relatively high, the controller stops the urea water reformer and drives the urea water supply means. As a result, urea water is injected into the exhaust pipe from the second urea water supply nozzle of the urea water supply means. At this time, since the exhaust gas temperature is relatively high, the urea water is quickly decomposed into ammonia gas in the exhaust pipe. Then, the ammonia gas when flowing into the selective reduction catalyst with the exhaust gas, the ammonia gas functions as a reducing agent for reducing NOx in the exhaust gas, NOx in the exhaust gas is reduced rapidly to N 2. As a result, NOx can be efficiently reduced even when the exhaust gas temperature increases.

本発明第１実施形態の尿素水改質器を示す縦断面構成図である。It is a longitudinal section lineblock diagram showing the urea water reformer of a 1st embodiment of the present invention. その尿素水改質器を用いた排ガス浄化装置の構成図である。It is a block diagram of the exhaust gas purification apparatus using the urea water reformer. 本発明第２実施形態の尿素水改質器を示す縦断面構成図である。It is a longitudinal cross-sectional block diagram which shows the urea water reformer of 2nd Embodiment of this invention. 本発明第３実施形態の尿素水改質器を示す縦断面構成図である。It is a longitudinal cross-sectional block diagram which shows the urea water reformer of 3rd Embodiment of this invention. 本発明第４実施形態の第１尿素水供給ノズルの尿素水供給孔が水平方向に貫通して形成された状態を示す要部断面構成図である。It is principal part sectional block diagram which shows the state by which the urea water supply hole of the 1st urea water supply nozzle of 4th Embodiment of this invention was penetrated and formed in the horizontal direction. 本発明第５実施形態の第１尿素水供給ノズルの尿素水供給孔が斜め下向きに形成された状態を示す要部断面構成図である。It is principal part sectional block diagram which shows the state by which the urea water supply hole of the 1st urea water supply nozzle of 5th Embodiment of this invention was formed diagonally downward. 実施例１及び比較例１の排ガス浄化装置を用いたときの排ガス温度の変化に伴うＮＯｘ低減率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the NOx reduction rate accompanying the change of exhaust gas temperature when the exhaust gas purification apparatus of Example 1 and Comparative Example 1 is used.

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１及び図２に示すように、ディーゼルエンジン１１の排気管１２には尿素水改質器１３が設けられる。この尿素水改質器１３は、キャリアガス源１４から供給されたキャリアガスを加熱するキャリアガス加熱部１６と、キャリアガス加熱部１６により加熱されたキャリアガスを噴射するキャリアガス噴射ノズル１７と、キャリアガス噴射ノズル１７から噴射されたキャリアガスにより尿素水１８が微粒化されるように尿素水１８をキャリアガス噴射ノズル１７の先端に供給する第１尿素水供給ノズル２１と、この微粒化した尿素水１８を分解してアンモニアガス２２に改質する触媒部２３と、触媒部２３の出口から排出されたアンモニアガス２２をエンジン１１の排気管１２に供給するアンモニアガス供給ノズル２４とを有する。上記キャリアガス加熱部１６、キャリアガス噴射ノズル１７、第１尿素水供給ノズル２１及び触媒部２３は、鉛直方向に延びる円筒状の改質器ハウジング２６に収容され、この改質器ハウジング２６の下端はアンモニアガス供給ノズル２４の上端に接続される。これにより改質器ハウジング２６をアンモニアガス供給ノズル２６とともに排気管１２に比較的容易に取付けることが可能となる。またキャリアガス源１４は、この実施の形態では、コンプレッサ（図示せず）により圧縮されたキャリアガス（エア）を貯留するキャリアガスタンク（エアタンク）である（図２）。なお、キャリアガス源は、キャリアガスタンク（エアタンク）を用いずに、大気中のエア、エンジンの排ガス又はこれらの混合ガスをキャリアガス加熱部に供給するコンプレッサにより構成してもよい。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
As shown in FIGS. 1 and 2, a urea water reformer 13 is provided in the exhaust pipe 12 of the diesel engine 11. The urea water reformer 13 includes a carrier gas heating unit 16 that heats the carrier gas supplied from the carrier gas source 14, a carrier gas injection nozzle 17 that injects the carrier gas heated by the carrier gas heating unit 16, The first urea water supply nozzle 21 that supplies the urea water 18 to the tip of the carrier gas injection nozzle 17 so that the urea water 18 is atomized by the carrier gas injected from the carrier gas injection nozzle 17, and the atomized urea. The catalyst unit 23 decomposes the water 18 into the ammonia gas 22 and the ammonia gas supply nozzle 24 that supplies the ammonia gas 22 discharged from the outlet of the catalyst unit 23 to the exhaust pipe 12 of the engine 11. The carrier gas heating unit 16, the carrier gas injection nozzle 17, the first urea water supply nozzle 21, and the catalyst unit 23 are accommodated in a cylindrical reformer housing 26 that extends in the vertical direction, and the lower end of the reformer housing 26. Is connected to the upper end of the ammonia gas supply nozzle 24. As a result, the reformer housing 26 can be attached to the exhaust pipe 12 together with the ammonia gas supply nozzle 26 relatively easily. In this embodiment, the carrier gas source 14 is a carrier gas tank (air tank) that stores the carrier gas (air) compressed by a compressor (not shown) (FIG. 2). The carrier gas source may be constituted by a compressor that supplies air in the atmosphere, exhaust gas from the engine, or a mixed gas thereof to the carrier gas heating unit without using a carrier gas tank (air tank).

一方、キャリアガス加熱部１６は、上端に段付フランジ１６ｅが一体的に設けられ鉛直方向に延びる円柱状に形成されたコイル保持部１６ａと、このコイル保持部１６ａの外周面に沿いかつコイル保持部１６ａの外周面に露出しないように埋設された電熱コイル１６ｂと、コイル保持部１６ａの外周面に螺旋状に巻回されたキャリアガス流路用コイル１６ｃとからなる（図１）。コイル保持部１６ａは、ＳＵＳ３１６、インコネル（スペシャルメタルズ社製の登録商標）等の熱伝導率が１５〜１７Ｗ／(ｍ・Ｋ)と比較的高い金属により形成される。また電熱コイル１６ｂは、図示しないが、金属シース（金属製極細管）の中にニクロム線等の発熱体を遊挿し、金属シースと発熱体との隙間に、高純度の無機絶縁物の粉末を充填して構成される。ここで、電熱コイル１６ｂをコイル保持部１６ａに埋設する方法としては、図示しないが、コイル保持部１６ａより僅かに小径の円柱状の第１保持部を用意し、この第１保持部の外周面に電熱コイル１６ｂを収容可能な螺旋状の凹溝を形成し、この螺旋状の凹溝に電熱コイル１６ｂを収容した後に、コイル保持部１６ａと同一外径を有する円筒状の第２保持部を第１保持部に嵌着する方法などが用いられる。またキャリアガス流路用コイル１６ｃは、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、インコネル等の熱伝導率が１５〜１７Ｗ／(ｍ・Ｋ)と比較的高い金属線材をコイル保持部１６ａの外周面に螺旋状に巻回することにより形成される。上記キャリアガス流路用コイル１６ｃは、互いに隣接する金属線材間に所定の間隔Ｄ（図１）をあけて螺旋状に巻回され、これによりキャリアガスがコイル保持部１６ａの外周面に沿って螺旋状に流れるキャリアガス流路１６ｄが形成される。即ち、所定の間隔Ｄをあけることにより形成された空間がキャリアガスの流れるキャリアガス流路１６ｄとなるように構成される。   On the other hand, the carrier gas heating section 16 includes a coil holding section 16a integrally formed at the upper end with a stepped flange 16e extending in the vertical direction, and a coil holding section along the outer peripheral surface of the coil holding section 16a. The electric heating coil 16b is embedded so as not to be exposed on the outer peripheral surface of the portion 16a, and the carrier gas channel coil 16c is spirally wound around the outer peripheral surface of the coil holding portion 16a (FIG. 1). The coil holding portion 16a is made of a metal having a relatively high thermal conductivity of 15 to 17 W / (m · K), such as SUS316, Inconel (registered trademark manufactured by Special Metals). In addition, although not shown, the heating coil 16b has a heating element such as a nichrome wire loosely inserted in a metal sheath (metal microtubule), and a high-purity inorganic insulating powder is placed in the gap between the metal sheath and the heating element. Filled and configured. Here, as a method of embedding the electric heating coil 16b in the coil holding portion 16a, a cylindrical first holding portion having a slightly smaller diameter than the coil holding portion 16a is prepared, and the outer peripheral surface of the first holding portion is not shown. A helical concave groove that can accommodate the electric heating coil 16b is formed, and after the electric heating coil 16b is accommodated in the helical concave groove, a cylindrical second holding portion having the same outer diameter as the coil holding portion 16a is formed. A method of fitting to the first holding portion is used. The carrier gas flow path coil 16c is formed by spirally winding a metal wire having a relatively high thermal conductivity of 15 to 17 W / (m · K) such as SUS316, SUS304, or Inconel around the outer peripheral surface of the coil holding portion 16a. It is formed by doing. The carrier gas channel coil 16c is spirally wound with a predetermined distance D (FIG. 1) between adjacent metal wires, so that the carrier gas flows along the outer peripheral surface of the coil holding portion 16a. A carrier gas flow path 16d that flows spirally is formed. That is, the space formed by the predetermined interval D is configured to be the carrier gas flow path 16d through which the carrier gas flows.

上記キャリアガス加熱部１６は、上部が円筒状に形成され下部が下方に向うに従って先細りの漏斗状に形成された加熱部ケース２７の上部に収容され、この加熱部ケース２７は改質器ハウジング２６の上部に挿入される。また、キャリアガス加熱部１６を加熱部ケース２７に収容したときに、キャリアガス流路用コイル１６ｃの外周面と加熱部ケース２７の内周面との間に０．４〜０．５ｍｍの範囲内の隙間Ｔ（図１）が形成される。ここで、上記隙間Ｔを０．４〜０．５ｍｍの範囲内に限定したのは、０．４ｍｍ未満では電熱コイル１６ｂで発生しコイル保持部１６ａを通ってキャリアガス流路用コイル１６ｃに伝わった熱が加熱部ケース２７に伝わって放散してしまい、０．５ｍｍを越えるとキャリアガスの大部分が螺旋状のキャリアガス流路１６ｄ内を流れずに隙間Ｔを通って流れてしまいキャリアガスをキャリアガス加熱部１６で十分に加熱できないからである。またキャリアガス噴射ノズル１７は加熱部ケース２７の下端に形成され、このキャリアガス噴射ノズル１７の先端（下端）からキャリアガス加熱部１６で加熱されたキャリアガスが下方に向って噴射されるように構成される。なお、図１及び図２の符号２８は改質器ハウジング２６及び加熱部ケース２７の上部に接続されたキャリアガス供給管である。このキャリアガス供給管２８の基端はキャリアガスタンク１４に接続され（図２）、先端はキャリアガス流路１６ｄに接続される（図１）。 The carrier gas heating unit 16 is accommodated in an upper part of a heating part case 27 formed in a cylindrical shape at the upper part and in a tapered funnel shape as the lower part is directed downward. Inserted at the top of the. Further, when the carrier gas heating unit 16 is accommodated in the heating unit case 27, a range of 0.4 to 0.5 mm is provided between the outer peripheral surface of the carrier gas channel coil 16c and the inner peripheral surface of the heating unit case 27. An inner clearance T (FIG. 1) is formed. Here, the gap T is limited to the range of 0.4 to 0.5 mm because if it is less than 0.4 mm, the gap T is generated in the electric heating coil 16 b and transmitted to the carrier gas flow path coil 16 c through the coil holding portion 16 a. The heated heat is transferred to the heating unit case 27 and dissipated, and when it exceeds 0.5 mm, most of the carrier gas flows through the gap T without flowing through the spiral carrier gas channel 16d. This is because the carrier gas heating unit 16 cannot sufficiently heat. The carrier gas injection nozzle 17 is formed at the lower end of the heating unit case 27 so that the carrier gas heated by the carrier gas heating unit 16 is injected downward from the tip (lower end) of the carrier gas injection nozzle 17. Composed. Reference numeral 28 in FIGS. 1 and 2 denotes a carrier gas supply pipe connected to the upper portions of the reformer housing 26 and the heating unit case 27. The base end of the carrier gas supply pipe 28 is connected to the carrier gas tank 14 (FIG. 2), and the tip is connected to the carrier gas channel 16d (FIG. 1).

一方、第１尿素水供給ノズル２１は、改質器ハウジング２６の鉛直方向の略中央の外周面から水平に延びて挿入される。具体的には、第１尿素水供給ノズル２１は、その先端部が加熱部ケース２７下端のキャリアガス噴射ノズル１７の先端より僅かに下方に位置するように改質器ハウジング２６に水平に挿入される。また第１尿素水供給ノズル２１の先端は閉止され、第１尿素水供給ノズル２１の先端部のうちキャリアガス噴射ノズル１７の先端に対向する位置には鉛直方向に貫通する尿素水供給孔２１ａが形成される。このように第１尿素水供給ノズル２１を構成することにより、キャリアガス噴射ノズル１７から噴射されたキャリアガスにより第１尿素水供給ノズル２１の尿素水供給孔２１ａに供給された尿素水１８が吹き飛ばされて微粒化されるとともに、その温度が上昇するようになっている。   On the other hand, the first urea water supply nozzle 21 is inserted extending horizontally from the substantially central outer peripheral surface of the reformer housing 26 in the vertical direction. Specifically, the first urea water supply nozzle 21 is horizontally inserted into the reformer housing 26 so that the tip end portion thereof is positioned slightly below the tip end of the carrier gas injection nozzle 17 at the lower end of the heating unit case 27. The Moreover, the front end of the first urea water supply nozzle 21 is closed, and a urea water supply hole 21 a penetrating in the vertical direction is provided at a position facing the front end of the carrier gas injection nozzle 17 in the front end portion of the first urea water supply nozzle 21. It is formed. By configuring the first urea water supply nozzle 21 in this way, the urea water 18 supplied to the urea water supply hole 21a of the first urea water supply nozzle 21 is blown off by the carrier gas injected from the carrier gas injection nozzle 17. As it is atomized, its temperature rises.

触媒部２３は、この実施の形態では、キャリアガス噴射ノズル１７に対向しかつ第１尿素水供給ノズル２１から比較的大きな間隔をあけて下方に設けられた第１触媒部２３ａと、第１触媒部２３ａより比較的小さな間隔をあけて下方に設けられた第２触媒部２３ｂとからなる。第１及び第２触媒部２３ａ，２３ｂは同一に構成される。具体的には、第１及び第２触媒部２３ａ，２３ｂはモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体に、チタニア、ジルコニア又はゼオライトをコーティングして構成される。チタニアからなる第１及び第２触媒部２３ａ，２３ｂは、チタニアを含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。またジルコニアからなる第１及び第２触媒部２３ａ，２３ｂは、ジルコニアを含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。更にゼオライトからなる第１及び第２触媒部２３ａ，２３ｂは、ゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。なお、上記コージェライト製のハニカム担体は、ステンレス鋼により形成されたメタル担体であってもよい。   In this embodiment, the catalyst unit 23 is provided with a first catalyst unit 23a that faces the carrier gas injection nozzle 17 and that is provided below the first urea water supply nozzle 21 at a relatively large interval, and a first catalyst unit 23a. The second catalyst portion 23b is provided below the portion 23a with a relatively small interval. The first and second catalyst parts 23a and 23b are configured identically. Specifically, the first and second catalyst parts 23a and 23b are monolithic catalysts, and are configured by coating a cordierite honeycomb carrier with titania, zirconia or zeolite. The first and second catalyst parts 23a and 23b made of titania are configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing titania. The first and second catalyst parts 23a and 23b made of zirconia are configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing zirconia. Furthermore, the first and second catalyst parts 23a and 23b made of zeolite are configured by coating a honeycomb carrier with slurry containing zeolite powder. The cordierite honeycomb carrier may be a metal carrier formed of stainless steel.

第１尿素水供給ノズル２１と第１触媒部２３ａとの間の比較的広い空間で、上記微粒化した尿素水１８が下方に向うに従って次第に広がり第１触媒部２３ａの入口面（上面）全体に略均一に分散するように構成される。また上記第１触媒部２３ａの出口側（下側）であって第２触媒部２３ｂの入口側（上側）には、第１触媒部２３ａの出口面（下面）に対向して第１分散板３１が設けられ、第２触媒部２３ｂの出口側（下側）であってアンモニアガス供給ノズル２４の入口側（上側）には、第２触媒部２３ｂの出口面（下面）に対向して第２分散板３２が設けられる。第１及び第２分散板３１，３２には、複数の通孔３１ａ，３２ａがそれぞれ形成されかつ第１及び第２触媒部２３ａ，２３ｂから排出された尿素水１８をそれぞれ受けるように構成される。また第１及び第２分散板３１，３２は熱伝導率が１５〜１７Ｗ／(ｍ・Ｋ)と比較的高いＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４、インコネル等により形成される。   In the relatively wide space between the first urea water supply nozzle 21 and the first catalyst portion 23a, the atomized urea water 18 gradually spreads downward and over the entire inlet surface (upper surface) of the first catalyst portion 23a. It is comprised so that it may disperse | distribute substantially uniformly. Further, on the outlet side (lower side) of the first catalyst part 23a and on the inlet side (upper side) of the second catalyst part 23b, the first dispersion plate faces the outlet surface (lower surface) of the first catalyst part 23a. 31 is provided on the outlet side (lower side) of the second catalyst portion 23b and on the inlet side (upper side) of the ammonia gas supply nozzle 24, facing the outlet surface (lower surface) of the second catalyst portion 23b. Two dispersion plates 32 are provided. The first and second dispersion plates 31 and 32 are formed with a plurality of through holes 31a and 32a, respectively, and configured to receive the urea water 18 discharged from the first and second catalyst portions 23a and 23b, respectively. . The first and second dispersion plates 31 and 32 are formed of SUS316, SUS304, Inconel or the like having a relatively high thermal conductivity of 15 to 17 W / (m · K).

一方、第１触媒部２３ａにはこの第１触媒部２３ａを直接加熱可能な第１グロープラグ４１が挿入され、第２触媒部２３ｂにはこの第２触媒部２３ｂを直接加熱可能な第２グロープラグ４２が挿入される。第１グロープラグ４１は第１触媒部２３ａの鉛直方向の中央から水平方向に延びて挿入され、第２グロープラグ４２は第２触媒部２３ｂの鉛直方向の中央から水平方向に延びて挿入される。上記第１及び第２グロープラグ４１，４２は、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取付けられエンジンの燃焼室内を予熱するグロープラグと略同一に構成され、金属チューブに電熱線が組込まれた構造となっている。またアンモニアガス供給ノズル２４はエンジン１１の排気管１２に取付けられる。アンモニアガス供給ノズル２４は、円筒状に形成されたノズル本体２４ａと、このノズル本体２４ａの上端にノズル本体２４ａと一体的に形成されたフランジ部２４ｂとからなる。ノズル本体２４ａの下面は排ガス上流側から排ガス下流側に向ってノズル本体２４ａの長さが次第に短くなる傾斜面に形成される。フランジ部２４ｂは、排気管１２に設けられたフランジ部１２ａに取付けられる。   On the other hand, a first glow plug 41 capable of directly heating the first catalyst portion 23a is inserted into the first catalyst portion 23a, and a second glow plug capable of directly heating the second catalyst portion 23b is inserted into the second catalyst portion 23b. Plug 42 is inserted. The first glow plug 41 is inserted extending in the horizontal direction from the vertical center of the first catalyst portion 23a, and the second glow plug 42 is inserted extending in the horizontal direction from the vertical center of the second catalyst portion 23b. . The first and second glow plugs 41 and 42 are configured substantially the same as a glow plug that is attached to a cylinder head of a diesel engine and preheats the combustion chamber of the engine, and has a structure in which a heating wire is incorporated in a metal tube. Yes. The ammonia gas supply nozzle 24 is attached to the exhaust pipe 12 of the engine 11. The ammonia gas supply nozzle 24 includes a nozzle body 24a formed in a cylindrical shape and a flange portion 24b formed integrally with the nozzle body 24a at the upper end of the nozzle body 24a. The lower surface of the nozzle body 24a is formed as an inclined surface in which the length of the nozzle body 24a gradually decreases from the exhaust gas upstream side to the exhaust gas downstream side. The flange portion 24 b is attached to the flange portion 12 a provided in the exhaust pipe 12.

上記尿素水改質器１３は、図２に示すように、ディーゼルエンジン１１の排ガス浄化装置に組込まれる。この排ガス浄化装置は、エンジン１１の排気管１２に設けられた選択還元型触媒５１と、選択還元型触媒５１より排ガス上流側の排気管１２に臨むアンモニアガス供給ノズル２４を有する上記尿素水改質器１３と、選択還元型触媒５１より排ガス上流側であってアンモニアガス供給ノズル２４より排ガス上流側の排気管１２に臨む第２尿素水供給ノズル５２を有する尿素水供給手段５３と、選択還元型触媒５１に関係する排ガス温度を検出する温度センサ５４と、温度センサ５４の検出出力に基づいて尿素水改質器１３及び尿素水供給手段５３を制御するコントローラ５６とを備える。 The urea water reformer 13 is incorporated in the exhaust gas purification device of the diesel engine 11 as shown in FIG. The exhaust gas purifying apparatus includes the selective reforming catalyst 51 provided in the exhaust pipe 12 of the engine 11 and the urea water reforming having the ammonia gas supply nozzle 24 facing the exhaust pipe 12 upstream of the selective reduction catalyst 51 from the exhaust gas. a vessel 13, a urea water supply unit 53 having a second urea water supply nozzle 52 facing the exhaust pipe 12 of the exhaust gas on the upstream side of the ammonia gas supply nozzle 24 is the exhaust gas upstream side of the selective reduction catalyst 51, selective reduction The temperature sensor 54 detects the exhaust gas temperature related to the type catalyst 51, and the controller 56 controls the urea water reformer 13 and the urea water supply means 53 based on the detection output of the temperature sensor 54.

上記選択還元型触媒５１は、排気管１２より大径のケース５７に収容され、排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能に構成される。選択還元型触媒５１はモノリス触媒であって、コージェライト製のハニカム担体に、ゼオライト又はジルコニアをコーティングして構成される。ゼオライトとしては、銅ゼオライト、鉄ゼオライト、亜鉛ゼオライト、銀ゼオライト等が挙げられる。銅ゼオライトからなる選択還元型触媒５１は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。また鉄ゼオライト、亜鉛ゼオライト又は銀ゼオライトからなる選択還元型触媒５１は、鉄、亜鉛又は銀をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にそれぞれコーティングして構成される。更にジルコニアからなる選択還元型触媒５１は、ジルコニアを担持させたγ−アルミナ粉末又はθ−アルミナ粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして構成される。 The selective reduction catalyst 51 is accommodated from the exhaust pipe 12 to the large diameter of the case 57, reducible configured NOx in the exhaust gas to N 2. The selective reduction catalyst 51 is a monolith catalyst, and is configured by coating a honeycomb carrier made of cordierite with zeolite or zirconia. Examples of zeolite include copper zeolite, iron zeolite, zinc zeolite, and silver zeolite. The selective catalytic reduction catalyst 51 made of copper zeolite is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing zeolite powder obtained by ion exchange of copper. The selective reduction catalyst 51 made of iron zeolite, zinc zeolite or silver zeolite is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing zeolite powder obtained by ion exchange of iron, zinc or silver. Further, the selective reduction catalyst 51 made of zirconia is configured by coating a honeycomb carrier with a slurry containing γ-alumina powder or θ-alumina powder supporting zirconia.

一方、尿素水改質器１３は、第１尿素水供給ノズル２１に先端が接続された第１尿素水供給管６１と、この第１尿素水供給管６１の基端に接続され尿素水１８が貯留された第１尿素水タンク６２と、この第１尿素水タンク６２内の尿素水１８を第１尿素水供給ノズル２１に圧送する第１ポンプ６３と、第１尿素水供給ノズル２１からキャリアガス噴射ノズル１７の先端に供給される尿素水１８の供給量を調整する第１尿素水供給量調整弁６４と、キャリアガスタンク１４とキャリアガス加熱部１６のキャリアガス流路１６ｄとを接続するキャリアガス供給管２８に設けられたキャリアガス流量調整弁６６とを更に有する（図２）。上記第１ポンプ６３は第１尿素水供給ノズル２１と第１尿素水タンク６２との間の第１尿素水供給管６１に設けられ、第１尿素水供給量調整弁６４は第１尿素水供給ノズル２１と第１ポンプ６３との間の第１尿素水供給管６１に設けられる。更に第１尿素水供給量調整弁６４は、第１尿素水供給管６１に設けられ第１尿素水供給ノズル２１への尿素水１８の供給圧力を調整する第１尿素水圧力調整弁６４ａと、第１尿素水供給ノズル２１の基端に設けられ第１尿素水供給ノズル２１の基端を開閉する第１尿素水用開閉弁６４ｂとからなる。   On the other hand, the urea water reformer 13 is connected to the first urea water supply pipe 61 whose tip is connected to the first urea water supply nozzle 21 and the urea water 18 connected to the base end of the first urea water supply pipe 61. The stored first urea water tank 62, the first pump 63 that pumps the urea water 18 in the first urea water tank 62 to the first urea water supply nozzle 21, and the carrier gas from the first urea water supply nozzle 21 Carrier gas that connects the first urea water supply amount adjustment valve 64 that adjusts the supply amount of the urea water 18 supplied to the tip of the injection nozzle 17, the carrier gas tank 14, and the carrier gas flow path 16 d of the carrier gas heating unit 16. It further has a carrier gas flow rate adjustment valve 66 provided in the supply pipe 28 (FIG. 2). The first pump 63 is provided in the first urea water supply pipe 61 between the first urea water supply nozzle 21 and the first urea water tank 62, and the first urea water supply amount adjusting valve 64 is provided with the first urea water supply. A first urea water supply pipe 61 between the nozzle 21 and the first pump 63 is provided. Further, the first urea water supply amount adjustment valve 64 is provided in the first urea water supply pipe 61 and adjusts the supply pressure of the urea water 18 to the first urea water supply nozzle 21; It comprises a first urea water on-off valve 64 b provided at the base end of the first urea water supply nozzle 21 and opening and closing the base end of the first urea water supply nozzle 21.

第１尿素水圧力調整弁６４ａは第１〜第３ポート６４ｃ〜６４ｅを有する三方弁であり、第１ポート６４ｃは第１ポンプ６３の吐出口に接続され、第２ポート６４ｄは第１尿素水用開閉弁６４ｂに接続され、第３ポート６４ｅは第１戻り管６５により第１尿素水タンク６２に接続される。第１尿素水圧力調整弁６４ａを駆動すると、第１ポンプ６３により圧送された尿素水１８が第１ポート６４ｃから第１尿素水圧力調整弁６４ａに流入し、この第１尿素水圧力調整弁６４ａで所定の圧力に調整された後、第２ポート６４ｄから第１尿素水用開閉弁６４ｂに圧送される。また第１尿素水圧力調整弁６４ａの駆動を停止すると、第１ポンプ６３により圧送された尿素水１８が第１ポート６４ｃから第１尿素水圧力調整弁６４ａに流入した後、第３ポート６４ｅから第１戻り管６５を通って第１尿素水タンク６２に戻される。更にキャリアガス流量調整弁６６はキャリアガスタンク１４からキャリアガス加熱部１６のキャリアガス流路１６ｄに供給されるキャリアガスの流量を調整可能に構成される。   The first urea water pressure regulating valve 64a is a three-way valve having first to third ports 64c to 64e, the first port 64c is connected to the discharge port of the first pump 63, and the second port 64d is the first urea water. The third port 64e is connected to the first urea water tank 62 through the first return pipe 65. When the first urea water pressure adjustment valve 64a is driven, the urea water 18 pumped by the first pump 63 flows into the first urea water pressure adjustment valve 64a from the first port 64c, and this first urea water pressure adjustment valve 64a. Then, after being adjusted to a predetermined pressure, the pressure is fed from the second port 64d to the first urea water on-off valve 64b. When the driving of the first urea water pressure adjustment valve 64a is stopped, the urea water 18 pumped by the first pump 63 flows from the first port 64c into the first urea water pressure adjustment valve 64a and then from the third port 64e. It returns to the first urea water tank 62 through the first return pipe 65. Further, the carrier gas flow rate adjustment valve 66 is configured to be able to adjust the flow rate of the carrier gas supplied from the carrier gas tank 14 to the carrier gas flow path 16d of the carrier gas heating unit 16.

尿素水供給手段５３は、選択還元型触媒５１より排ガス上流側の排気管１２に臨む上記第２尿素水供給ノズル５２と、第２尿素水供給ノズル５２に先端が接続された第２尿素水供給管７１と、この第２尿素水供給管７１の基端に接続され尿素水１８が貯留された第２尿素水タンク７２と、この第２尿素水タンク７２内の尿素水１８を第２尿素水供給ノズル５２に圧送する第２ポンプ７３と、第２尿素水供給ノズル５２から排気管１２に供給される尿素水１８の供給量を調整する第２尿素水供給量調整弁７４とを有する（図２）。上記尿素水１８は比較的高温の排ガスによりアンモニアガスに分解され、このアンモニアガスは選択還元型触媒５１で還元剤として機能する。また上記第２ポンプ７３は第２尿素水供給ノズル５２と第２尿素水タンク７２との間の第２尿素水供給管７１に設けられ、第２尿素水供給量調整弁７４は第２尿素水供給ノズル５２と第２ポンプ７３との間の第２尿素水供給管７１に設けられる。更に第２尿素水供給量調整弁７４は、第２尿素水供給管７１に設けられ第２尿素水供給ノズル５２への尿素水１８の供給圧力を調整する第２尿素水圧力調整弁７４ａと、第２尿素水供給ノズル５２の基端に設けられ第２尿素水供給ノズル５２の基端を開閉する第２尿素水用開閉弁７４ｂとからなる。   The urea water supply means 53 has the second urea water supply nozzle 52 facing the exhaust pipe 12 upstream of the exhaust gas from the selective catalytic reduction catalyst 51, and a second urea water supply whose tip is connected to the second urea water supply nozzle 52. The pipe 71, the second urea water tank 72 connected to the base end of the second urea water supply pipe 71 and storing the urea water 18, and the urea water 18 in the second urea water tank 72 are connected to the second urea water It has the 2nd pump 73 pumped to the supply nozzle 52, and the 2nd urea water supply amount adjustment valve 74 which adjusts the supply amount of the urea water 18 supplied to the exhaust pipe 12 from the 2nd urea water supply nozzle 52 (FIG. 2). The urea water 18 is decomposed into ammonia gas by a relatively high temperature exhaust gas, and this ammonia gas functions as a reducing agent in the selective reduction catalyst 51. The second pump 73 is provided in the second urea water supply pipe 71 between the second urea water supply nozzle 52 and the second urea water tank 72, and the second urea water supply amount adjusting valve 74 is provided with the second urea water. A second urea water supply pipe 71 between the supply nozzle 52 and the second pump 73 is provided. Further, the second urea water supply amount adjustment valve 74 is provided in the second urea water supply pipe 71, and adjusts the supply pressure of the urea water 18 to the second urea water supply nozzle 52; The second urea water supply nozzle 52 includes a second urea water on-off valve 74 b provided at the base end of the second urea water supply nozzle 52 to open and close the base end of the second urea water supply nozzle 52.

第２尿素水圧力調整弁７４ａは第１〜第３ポート７４ｃ〜７４ｅを有する三方弁であり、第１ポート７４ｃは第２ポンプ７３の吐出口に接続され、第２ポート７４ｄは第２尿素水用開閉弁７４ｂに接続され、第３ポート７４ｅは第２戻り管７５により第２尿素水タンク７２に接続される。第２尿素水圧力調整弁７４ａを駆動すると、第２ポンプ７３により圧送された尿素水１８が第１ポート７４ｃから第２尿素水圧力調整弁７４ａに流入し、この第２尿素水圧力調整弁７４ａで所定の圧力に調整された後、第２ポート７４ｄから第２尿素水用開閉弁７４ｂに圧送される。また第２尿素水圧力調整弁７４ａの駆動を停止すると、第２ポンプ７３により圧送された尿素水１８が第１ポート７４ｃから第２尿素水圧力調整弁７４ａに流入した後、第３ポート７４ｅから第２戻り管７５を通って第２尿素水タンク７２に戻される。   The second urea water pressure regulating valve 74a is a three-way valve having first to third ports 74c to 74e, the first port 74c is connected to the discharge port of the second pump 73, and the second port 74d is the second urea water. The third port 74e is connected to the second urea water tank 72 through the second return pipe 75. When the second urea water pressure adjustment valve 74a is driven, the urea water 18 pumped by the second pump 73 flows into the second urea water pressure adjustment valve 74a from the first port 74c, and this second urea water pressure adjustment valve 74a. After being adjusted to a predetermined pressure, the pressure is fed from the second port 74d to the second urea water on-off valve 74b. When the driving of the second urea water pressure adjusting valve 74a is stopped, the urea water 18 pumped by the second pump 73 flows from the first port 74c into the second urea water pressure adjusting valve 74a and then from the third port 74e. It returns to the second urea water tank 72 through the second return pipe 75.

一方、ディーゼルエンジン１１の吸気ポートには吸気マニホルド８１を介して吸気管８２が接続され、排気ポートには排気マニホルド８３を介して排気管１２が接続される（図２）。吸気管８２には、ターボ過給機８４のコンプレッサハウジング８４ａと、ターボ過給機８４により圧縮された吸気を冷却するインタクーラ８６とがそれぞれ設けられ、排気管１２にはターボ過給機８４のタービンハウジング８４ｂが設けられる。コンプレッサハウジング８４ａにはコンプレッサ回転翼（図示せず）が回転可能に収容され、タービンハウジング８４ｂにはタービン回転翼（図示せず）が回転可能に収容される。コンプレッサ回転翼とタービン回転翼とはシャフト（図示せず）により連結され、エンジン１１から排出される排ガスのエネルギによりタービン回転翼及びシャフトを介してコンプレッサ回転翼が回転し、このコンプレッサ回転翼の回転により吸気管８２内の吸入空気が圧縮されるように構成される。   On the other hand, an intake pipe 82 is connected to the intake port of the diesel engine 11 via an intake manifold 81, and an exhaust pipe 12 is connected to the exhaust port via an exhaust manifold 83 (FIG. 2). The intake pipe 82 is provided with a compressor housing 84 a of the turbocharger 84 and an intercooler 86 that cools the intake air compressed by the turbocharger 84, and the exhaust pipe 12 is provided with a turbine of the turbocharger 84. A housing 84b is provided. A compressor rotor blade (not shown) is rotatably accommodated in the compressor housing 84a, and a turbine rotor blade (not shown) is rotatably accommodated in the turbine housing 84b. The compressor rotor blades and the turbine rotor blades are connected by a shaft (not shown), and the compressor rotor blades are rotated via the turbine rotor blades and the shaft by the energy of the exhaust gas discharged from the engine 11, and the compressor rotor blades are rotated. Thus, the intake air in the intake pipe 82 is compressed.

温度センサ５４は、この実施の形態では、選択還元型触媒５１の排ガス入口側のケース５７に挿入され選択還元型触媒５１に流入する直前の排ガスの温度を検出する第１温度センサ５４ａと、選択還元型触媒５１の排ガス出口側のケース５７に挿入され選択還元型触媒５１から流出した直後の排ガスの温度を検出する第２温度センサ５４ｂとからなる。またエンジン１１の回転速度は回転センサ８７により検出され、エンジン１１の負荷は負荷センサ８８により検出される。第１温度センサ５４ａ、第２温度センサ５４ｂ、回転センサ８７及び負荷センサ８８の各検出出力はコントローラ５６の制御入力に接続され、コントローラ５６の制御出力は電熱コイル１６ｂ、第１グロープラグ４１、第２グロープラグ４２、第１ポンプ６３、第１尿素水圧力調整弁６４ａ、第１尿素水用開閉弁６４ｂ、キャリアガス流量調整弁６６、第２ポンプ７３、第２尿素水圧力調整弁７４ａ、第２尿素水用開閉弁７４ｂにそれぞれ接続される。コントローラ５６にはメモリ８９が設けられる。このメモリ８９には、エンジン回転速度、エンジン負荷、選択還元型触媒５１出入口の排ガス温度に応じた、第１尿素水圧力調整弁６４ａ及び第２尿素水圧力調整弁７４ａの圧力、第１尿素水用開閉弁６４ｂ及び第２尿素水用開閉弁７４ｂの単位時間当たりの開閉回数、第１ポンプ６３及び第２ポンプ７３の作動の有無、キャリアガス流量調整弁６６の開度が予め記憶される。またメモリ８９には、エンジン回転速度及びエンジン負荷の変化に基づく、エンジン１１から排出される排ガス中のＮＯｘの流量の変化がそれぞれマップとして記憶される。なお、この実施の形態では、第１温度センサを選択還元型触媒の排ガス入口側のケースに挿入し、第２温度センサを選択還元型触媒より排ガス出口側のケースに挿入したが、選択還元型触媒に関係する温度を検出できれば、第１又は第２温度センサのいずれか一方を用いてもよい。   In this embodiment, the temperature sensor 54 is selected from the first temperature sensor 54a that is inserted into the case 57 on the exhaust gas inlet side of the selective catalytic reduction catalyst 51 and detects the temperature of the exhaust gas immediately before flowing into the selective catalytic reduction catalyst 51. The second temperature sensor 54b is inserted into the case 57 on the exhaust gas outlet side of the reduction catalyst 51 and detects the temperature of the exhaust gas immediately after flowing out of the selective reduction catalyst 51. The rotation speed of the engine 11 is detected by a rotation sensor 87, and the load of the engine 11 is detected by a load sensor 88. The detection outputs of the first temperature sensor 54a, the second temperature sensor 54b, the rotation sensor 87, and the load sensor 88 are connected to the control input of the controller 56. The control output of the controller 56 is the electric heating coil 16b, the first glow plug 41, the first 2 glow plug 42, first pump 63, first urea water pressure regulating valve 64a, first urea water on-off valve 64b, carrier gas flow regulating valve 66, second pump 73, second urea water pressure regulating valve 74a, second The two urea water on-off valves 74b are respectively connected. The controller 56 is provided with a memory 89. In this memory 89, the pressure of the first urea water pressure adjustment valve 64a and the second urea water pressure adjustment valve 74a according to the engine speed, the engine load, and the exhaust gas temperature at the inlet / outlet of the selective reduction catalyst 51, the first urea water The opening / closing frequency of the on / off valve 64b and the second urea water on / off valve 74b per unit time, the presence / absence of operation of the first pump 63 and the second pump 73, and the opening of the carrier gas flow rate adjusting valve 66 are stored in advance. Further, the memory 89 stores changes in the flow rate of NOx in the exhaust gas discharged from the engine 11 based on changes in the engine speed and engine load as maps. In this embodiment, the first temperature sensor is inserted in the case on the exhaust gas inlet side of the selective catalytic reduction catalyst, and the second temperature sensor is inserted in the case on the exhaust gas outlet side of the selective catalytic reduction catalyst. As long as the temperature related to the catalyst can be detected, either the first or second temperature sensor may be used.

このように構成された尿素水改質器１３を有する排ガス浄化装置の動作を説明する。エンジン１１の始動直後やエンジン１１の軽負荷運転時には、排ガス温度が１００〜２００℃と低い。この温度範囲の排ガス温度を第１及び第２温度センサ５４ａ，５４ｂがそれぞれ検出し、回転センサ８７及び負荷センサ８８がエンジン１１の無負荷運転又は軽負荷運転を検出すると、コントローラ５６は第１温度センサ５４ａ、第２温度センサ５４ｂ、回転センサ８７及び負荷センサ８８の各検出出力に基づいて、第２ポンプ７３、第２尿素水圧力調整弁７４ａ及び第２尿素水用開閉弁７４ｂを停止した状態で、第１ポンプ６３、第１尿素水圧力調整弁６４ａ、第１尿素水用開閉弁６４ｂ及びキャリアガス流量調整弁６６を駆動する。   The operation of the exhaust gas purification apparatus having the urea water reformer 13 configured as described above will be described. The exhaust gas temperature is as low as 100 to 200 ° C. immediately after the engine 11 is started or during a light load operation of the engine 11. When the first and second temperature sensors 54a and 54b detect the exhaust gas temperature in this temperature range and the rotation sensor 87 and the load sensor 88 detect the no-load operation or the light load operation of the engine 11, the controller 56 detects the first temperature. Based on the detection outputs of the sensor 54a, the second temperature sensor 54b, the rotation sensor 87, and the load sensor 88, the second pump 73, the second urea water pressure adjusting valve 74a, and the second urea water on-off valve 74b are stopped. Thus, the first pump 63, the first urea water pressure adjustment valve 64a, the first urea water on-off valve 64b, and the carrier gas flow rate adjustment valve 66 are driven.

キャリアガス流量調整弁６６が駆動されかつ電熱コイル１６ｂに通電されると、キャリアガスタンク１４内のキャリアガスがキャリアガス加熱部１６のキャリアガス流路１６ｄに供給される。このキャリアガスは、キャリアガス流路１６ｄを流れている間に、電熱コイル１６ｂで発生しコイル保持部１６ａやキャリアガス流路用コイル１６ｃに伝わった熱を奪いながらキャリアガス噴射ノズル１７に達する。上記キャリアガス流路１６ｄは十分に長いため、キャリアガス加熱部１６でキャリアガスを十分に加熱できる。またキャリアガス流路１６ｄに尿素水１８が流れずにキャリアガスのみが流れるので、尿素水１８がキャリアガス流路１６ｄの内壁に付着することがなく、キャリアガスがキャリアガス流路１６ｄ内をスムーズに流れる。   When the carrier gas flow rate adjusting valve 66 is driven and the electric heating coil 16 b is energized, the carrier gas in the carrier gas tank 14 is supplied to the carrier gas channel 16 d of the carrier gas heating unit 16. This carrier gas reaches the carrier gas injection nozzle 17 while taking away the heat generated in the electric heating coil 16b and transmitted to the coil holding part 16a and the carrier gas passage coil 16c while flowing through the carrier gas passage 16d. Since the carrier gas channel 16d is sufficiently long, the carrier gas can be sufficiently heated by the carrier gas heating unit 16. Also, since the urea water 18 does not flow through the carrier gas channel 16d but only the carrier gas flows, the urea water 18 does not adhere to the inner wall of the carrier gas channel 16d, and the carrier gas smoothly flows through the carrier gas channel 16d. Flowing into.

一方、第１ポンプ６３、第１尿素水圧力調整弁６４ａ、第１尿素水用開閉弁６４ｂがそれぞれ駆動されるとともに、電熱コイル１６ｂ、第１グロープラグ４１及び第２グロープラグ４２に通電されると、第１尿素水タンク６２内の尿素水１８が第１尿素水供給管６１を通って第１尿素水供給ノズル２１に供給される。この第１尿素水供給ノズル２１に供給された尿素水１８は、上記キャリアガス噴射ノズル１７が高温のキャリアガスを尿素水供給孔２１ａに向って噴射することにより吹き飛ばされて微粒化されるとともに、その温度が上昇する。そして第１尿素水供給ノズル２１と第１触媒部２３ａとの間の比較的広い空間で、上記微粒化した尿素水１８が下方に向うに従って次第に広がり第１触媒部２３ａの入口面（上面）全体に略均一に分散するので、この略均一に分散し微粒化した尿素水１８の大部分は第１触媒部２３ａで次の式（１）に示すように分解してアンモニアガス２２に改質される。   On the other hand, the first pump 63, the first urea water pressure regulating valve 64a, and the first urea water on-off valve 64b are driven, and the electric heating coil 16b, the first glow plug 41, and the second glow plug 42 are energized. Then, the urea water 18 in the first urea water tank 62 is supplied to the first urea water supply nozzle 21 through the first urea water supply pipe 61. The urea water 18 supplied to the first urea water supply nozzle 21 is blown off and atomized when the carrier gas injection nozzle 17 injects a high-temperature carrier gas toward the urea water supply hole 21a, and is atomized. The temperature rises. Then, in the relatively wide space between the first urea water supply nozzle 21 and the first catalyst portion 23a, the atomized urea water 18 gradually spreads downward and the entire inlet surface (upper surface) of the first catalyst portion 23a. Therefore, most of the substantially uniformly dispersed and atomized urea water 18 is decomposed into the ammonia gas 22 by the first catalyst portion 23a as shown in the following formula (1). The

(ＮＨ2)2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ２ＮＨ3＋ＣＯ2 ……（１）
上記式（１）は、尿素水１８がアンモニアガス２２に分解する化学反応式を示す。ここで、第１触媒部２３ａに流入する直前の微粒化した尿素水１８の温度は９０〜１５０℃である。また、第１触媒部２３ａが第１グロープラグ４１により直接加熱され、第１触媒部２３ａの温度が微粒化した尿素水１８をアンモニアガス２２に改質できる温度（例えば、２００〜３００℃）に維持されるので、微粒化した尿素水１８の第１触媒部２３ａにおけるアンモニアガス２２への改質効率を向上できる。更に微粒化した尿素水１８が第１触媒部２３ａでアンモニアガス２２に改質されずに第１触媒部２３ａを通過すると、第１分散板３１に衝突する。この第１分散板３１に衝突した尿素水１８は第１分散板３１から熱を奪ってアンモニアガス２２に分解されるので、アンモニアガス２２の生成量を増大できる。 (NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 (1)
The above formula (1) represents a chemical reaction formula in which the urea water 18 is decomposed into the ammonia gas 22. Here, the temperature of the atomized urea water 18 immediately before flowing into the first catalyst portion 23a is 90 to 150 ° C. Further, the first catalyst portion 23a is directly heated by the first glow plug 41, and the temperature of the first catalyst portion 23a is reduced to a temperature (for example, 200 to 300 ° C.) at which the urea water 18 atomized can be reformed into the ammonia gas 22. Therefore, the reforming efficiency of the atomized urea water 18 to the ammonia gas 22 in the first catalyst portion 23a can be improved. Further, when the atomized urea water 18 passes through the first catalyst part 23a without being reformed into the ammonia gas 22 by the first catalyst part 23a, it collides with the first dispersion plate 31. Since the urea water 18 colliding with the first dispersion plate 31 takes heat from the first dispersion plate 31 and is decomposed into the ammonia gas 22, the production amount of the ammonia gas 22 can be increased.

なお、微粒化した尿素水１８がアンモニアガス２２に改質されずにそのまま第１触媒部２３ａ及び第１分散板３１を通過すると、この微粒化した尿素水１８は第２触媒部２３ｂで分解してアンモニアガス２２に改質される。ここで、第２触媒部２３ｂが第２グロープラグ４２により直接加熱され、第２触媒部２３ｂの温度が微粒化した尿素水１８をアンモニアガス２２に改質できる温度に維持されるので、微粒化した尿素水１８の第２触媒部２３ｂにおけるアンモニアガス２２への改質効率を向上できる。また微粒化した尿素水１８が第２触媒部２３ｂでアンモニアガス２２に改質されずに第２触媒部２３ｂを通過すると、第２分散板３２に衝突する。この第２分散板３２に衝突した尿素水１８は第２分散板３２から熱を奪ってアンモニアガス２２に分解されるので、アンモニアガス２２の生成量を増大できるとともに、排気管１２への尿素水１８の液滴の流入を阻止できる。 If the atomized urea water 18 passes through the first catalyst portion 23a and the first dispersion plate 31 without being reformed into the ammonia gas 22, the atomized urea water 18 is decomposed by the second catalyst portion 23b. Thus, the ammonia gas 22 is reformed. Here, the second catalyst part 23b is directly heated by the second glow plug 42 , and the temperature of the second catalyst part 23b is maintained at a temperature at which the atomized urea water 18 can be reformed into the ammonia gas 22. The reforming efficiency of the urea water 18 to the ammonia gas 22 in the second catalyst part 23b can be improved. Further, when the atomized urea water 18 passes through the second catalyst part 23b without being reformed to the ammonia gas 22 by the second catalyst part 23b, it collides with the second dispersion plate 32. The urea water 18 that has collided with the second dispersion plate 32 takes heat from the second dispersion plate 32 and is decomposed into ammonia gas 22, so that the amount of ammonia gas 22 generated can be increased and urea water to the exhaust pipe 12 can be increased. Inflow of 18 droplets can be prevented.

このように尿素水改質器１３により尿素水１８が分解されてアンモニアガス２２に改質された後に、このアンモニアガス２２はアンモニアガス供給ノズル２４から排気管１２に供給される。そして、このアンモニアガス２２が排ガスとともに選択還元型触媒５１に流入すると、アンモニアガス２２が排ガス中のＮＯｘ（ＮＯ、ＮＯ2）を還元するための還元剤として機能し、次の式（２）で示すように、排ガス中のＮＯｘが速やかにＮ2に還元される。 After the urea water 18 is thus decomposed by the urea water reformer 13 and reformed into the ammonia gas 22, the ammonia gas 22 is supplied from the ammonia gas supply nozzle 24 to the exhaust pipe 12. When the ammonia gas 22 flows into the selective catalytic reduction catalyst 51 together with the exhaust gas, the ammonia gas 22 functions as a reducing agent for reducing NOx (NO, NO 2 ) in the exhaust gas. as shown, NOx in the exhaust gas is reduced rapidly to N 2.

ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3 → ２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ ……（２）
上記式（２）は、排ガス中のＮＯ及びＮＯ2が選択還元型触媒５１でアンモニアガス２２と反応して、ＮＯ及びＮＯ2がＮ2に還元される化学反応式を示す。この結果、排ガス温度が低いときであってもＮＯｘを効率良く低減できる。 NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (2)
The above formula (2) represents a chemical reaction formula in which NO and NO 2 in the exhaust gas react with the ammonia gas 22 in the selective reduction catalyst 51 and NO and NO 2 are reduced to N 2 . As a result, NOx can be efficiently reduced even when the exhaust gas temperature is low.

排ガス温度が２００℃を越えると、コントローラ５６は、第１及び第２温度センサ５４ａ，５４ｂの各検出出力に基づいて、第１ポンプ６３、第１尿素水圧力調整弁６４ａ、第１尿素水用開閉弁６４ｂ及びキャリアガス流量調整弁６６の駆動を停止するとともに、電熱コイル１６ｂ、第１グロープラグ４１及び第２グロープラグ４２への通電を停止する。そして、コントローラ５６は第２ポンプ７３、第２尿素水圧力調整弁７４ａ及び第２尿素水用開閉弁７４ｂを駆動する。これにより尿素水供給手段５３の第２尿素水タンク７２に貯留された尿素水１８が第２尿素水供給管７１を通って第２尿素水供給ノズル５２から排気管１２に噴射される。このとき排ガスが２００℃を越える比較的高い温度であるので、尿素水１８が排気管１２内で速やかにアンモニアガスに分解される。そして、アンモニアガスが排ガスとともに選択還元型触媒５１に流入すると、アンモニアガスが排ガス中のＮＯｘを還元するための還元剤として機能し、排ガス中のＮＯｘが速やかにＮ2に還元される。この結果、排ガス温度が高くなってもＮＯｘを効率良く低減できる。 When the exhaust gas temperature exceeds 200 ° C., the controller 56 uses the first pump 63, the first urea water pressure regulating valve 64a, and the first urea water based on the detection outputs of the first and second temperature sensors 54a and 54b. The driving of the on-off valve 64b and the carrier gas flow rate adjustment valve 66 is stopped, and the energization to the electric heating coil 16b, the first glow plug 41 and the second glow plug 42 is stopped. Then, the controller 56 drives the second pump 73, the second urea water pressure adjusting valve 74a, and the second urea water on-off valve 74b. As a result, the urea water 18 stored in the second urea water tank 72 of the urea water supply means 53 is jetted from the second urea water supply nozzle 52 to the exhaust pipe 12 through the second urea water supply pipe 71. At this time, since the exhaust gas has a relatively high temperature exceeding 200 ° C., the urea water 18 is quickly decomposed into ammonia gas in the exhaust pipe 12. Then, the ammonia gas when flowing into the selective reduction catalyst 51 with exhaust gas, the ammonia gas functions as a reducing agent for reducing NOx in the exhaust gas, NOx in the exhaust gas is reduced rapidly to N 2. As a result, NOx can be efficiently reduced even when the exhaust gas temperature increases.

＜第２の実施の形態＞
図３は本発明の第２の実施の形態を示す。図３において図１と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、尿素水改質器１０１の加熱部ケース１０２が下面の閉止された円筒状に形成され、この加熱部ケース１０２の下面中央にキャリアガス噴射ノズル１０３が形成される。そして加熱部ケース１０２の下面に、キャリアガス噴射ノズル１０３から噴射された高温のキャリアガスの流れが末広がりの円錐状になるように案内するガイド部材１０４が設けられる。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。 <Second Embodiment>
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. In this embodiment, the heating unit case 102 of the urea water reformer 101 is formed in a cylindrical shape whose bottom surface is closed, and a carrier gas injection nozzle 103 is formed at the center of the bottom surface of the heating unit case 102. A guide member 104 is provided on the lower surface of the heating unit case 102 to guide the flow of the high-temperature carrier gas ejected from the carrier gas ejection nozzle 103 into a conical shape spreading toward the end. The configuration other than the above is the same as that of the first embodiment.

このように構成された尿素水改質器１０１を有する排ガス浄化装置では、キャリアガス噴射ノズル１０３から噴射された高温のキャリアガスの流れが、図３の破線矢印で示すように、下方に向うに従って次第に広がる末広がりの円錐状になるので、第１尿素水供給ノズル２１に達した尿素水１８は第１の実施の形態より更に第１触媒部２３ａの入口面（上面）全体に略均一に分散しかつ微粒化するので、この略均一に分散し微粒化した尿素水１８の第１触媒部２３ａにおけるアンモニアガスへの分解効率が第１の実施の形態より更に向上する。上記以外の動作は第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。   In the exhaust gas purifying apparatus having the urea water reformer 101 configured as described above, the flow of the high-temperature carrier gas injected from the carrier gas injection nozzle 103 is directed downward as indicated by the broken line arrow in FIG. Since it gradually becomes a conical shape that spreads toward the end, the urea water 18 that has reached the first urea water supply nozzle 21 is more evenly distributed over the entire inlet surface (upper surface) of the first catalyst portion 23a than in the first embodiment. And since it atomizes, the decomposition | disassembly efficiency to the ammonia gas in the 1st catalyst part 23a of the urea water 18 disperse | distributed and atomized substantially uniformly further improves from 1st Embodiment. Since the operation other than the above is substantially the same as the operation of the first embodiment, repeated description will be omitted.

＜第３の実施の形態＞
図４は本発明の第３の実施の形態を示す。図４において図１と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、排気管１２に取付けられたアンモニアガス供給ノズル１２２が、排気管１２に挿入された大径筒状の大径筒部１２２ａと、この大径筒部１２２ａの下端に大径筒部１２２ａと一体的に形成され下方に向うに従って小径になる絞り部１２２ｂと、この絞り部１２２ｂの下端に絞り部１２２ｂと一体的に形成された小径の筒状の小径筒部１２２ｃと、大径筒部１２２ａの上端に大径筒部１２２ａと一体的に形成されたフランジ部１２２ｄとからなる。小径筒部１２２ｃの下面は排ガス上流側から排ガス下流側に向って小径筒部１２２ｃの長さが次第に短くなる傾斜面に形成される。フランジ部１２２ｄは、排気管１２に設けられたフランジ部１２ａに取付けられる。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。 <Third Embodiment>
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. In this embodiment, an ammonia gas supply nozzle 122 attached to the exhaust pipe 12 has a large diameter cylindrical portion 122a inserted into the exhaust pipe 12, and a large diameter at the lower end of the large diameter cylindrical portion 122a. A throttle part 122b formed integrally with the cylindrical part 122a and having a smaller diameter as it goes downward, a small-diameter cylindrical small-diameter cylindrical part 122c integrally formed with the throttle part 122b at the lower end of the throttle part 122b, The upper end of the diameter cylinder part 122a is composed of a flange part 122d formed integrally with the large diameter cylinder part 122a. The lower surface of the small diameter cylindrical portion 122c is formed as an inclined surface in which the length of the small diameter cylindrical portion 122c gradually decreases from the exhaust gas upstream side to the exhaust gas downstream side. The flange portion 122d is attached to the flange portion 12a provided in the exhaust pipe 12. The configuration other than the above is the same as that of the first embodiment.

このように構成された尿素水改質器１２１を有する排ガス浄化装置では、アンモニアガス供給ノズル１２２の大径筒部１２２ａから絞り部１２２ｂを通って小径筒部１２２ｃから排気管１２に供給されるアンモニアガスの流速が速くなるので、アンモニアガスが排ガスと速やかに混合される。上記以外の動作は第１の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。   In the exhaust gas purifying apparatus having the urea water reformer 121 configured as described above, ammonia supplied from the small diameter cylinder part 122c to the exhaust pipe 12 through the throttle part 122b from the large diameter cylinder part 122a of the ammonia gas supply nozzle 122. Since the gas flow rate is increased, ammonia gas is quickly mixed with the exhaust gas. Since the operation other than the above is substantially the same as the operation of the first embodiment, repeated description will be omitted.

なお、上記実施の形態では、本発明の排ガス浄化装置をディーゼルエンジンに適用したが、本発明の排ガス浄化装置をガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記実施の形態では、本発明の排ガス浄化装置をターボ過給機付ディーゼルエンジンに適用したが、本発明の排ガス浄化装置を自然吸気型ディーゼルエンジン又は自然吸気型ガソリンエンジンに適用してもよい。また、上記第１〜第３の実施の形態では、尿素水改質器に触媒部を２つ設けたが、触媒部は１つ又は３つ或いは４つ以上であってもよい。更に、上記第１〜第３の実施の形態では、第１尿素水供給ノズル２１の先端部のうちキャリアガス噴射ノズル１７の先端に対向する位置に鉛直方向に貫通する尿素水供給孔２１ａを形成したが、図５又は図６に示すように、第１尿素水供給ノズル１４１，１６１の先端部のうちキャリアガス噴射ノズル１７の先端に対向する位置に鉛直方向と任意の角度をなす方向に１個若しくは２個以上の尿素水供給孔１４１ａ，１６１ａを形成してもよい。例えば、図５に示すように、第１尿素水供給ノズル１４１の先端部のうちキャリアガス噴射ノズル１７の先端に対向する位置に水平方向に貫通する尿素水供給孔１４１ａを形成したり、或いは図６に示すように、第１尿素水供給ノズル１６１の先端部のうちキャリアガス噴射ノズル１７の先端に対向する位置に斜め下向き４５度の略ハの字状の尿素水供給孔１６１ａを形成してもよい。   In the above embodiment, the exhaust gas purification apparatus of the present invention is applied to a diesel engine. However, the exhaust gas purification apparatus of the present invention may be applied to a gasoline engine. In the above embodiment, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is applied to a turbocharged diesel engine. However, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is applied to a naturally aspirated diesel engine or a naturally aspirated gasoline engine. Good. Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the two catalyst parts were provided in the urea water reformer, one, three, or four or more catalyst parts may be sufficient. Furthermore, in the first to third embodiments, the urea water supply hole 21a penetrating in the vertical direction is formed at a position facing the front end of the carrier gas injection nozzle 17 in the front end portion of the first urea water supply nozzle 21. However, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, the first urea water supply nozzles 141, 161 have one end in a direction that forms an arbitrary angle with the vertical direction at a position facing the tip of the carrier gas injection nozzle 17. One or two or more urea water supply holes 141a and 161a may be formed. For example, as shown in FIG. 5, a urea water supply hole 141a penetrating in the horizontal direction is formed at a position facing the tip of the carrier gas injection nozzle 17 in the tip of the first urea water supply nozzle 141, or FIG. As shown in FIG. 6, an approximately C-shaped urea water supply hole 161a is formed at an angle of 45 degrees obliquely downward at a position facing the front end of the carrier gas injection nozzle 17 in the front end portion of the first urea water supply nozzle 161. Also good.

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
図２に示すように、排気量が８０００ｃｃである直列６気筒のターボ過給機付ディーゼルエンジン１１の排気管１２に選択還元型触媒５１を設けた。この選択還元型触媒５１は、銅をイオン交換したゼオライト粉末を含むスラリーをハニカム担体にコーティングして作製した銅系の触媒であった。また選択還元型触媒５１より排ガス上流側の排気管１２に、尿素水１８を分解してアンモニアガス２２に改質する尿素水改質器１３を接続して、尿素水改質器１３のアンモニアガス供給ノズル２４を排気管１２に挿入した。この尿素水改質器１３は、図１及び図２に示すように、キャリアガスタンク（エアタンク）１４から供給されたキャリアガス（エア）を加熱するキャリアガス加熱部１６と、キャリアガス加熱部１６により加熱されたキャリアガスを噴射するキャリアガス噴射ノズル１７と、キャリアガス噴射ノズル１７から噴射されたキャリアガスにより尿素水１８が微粒化されるように尿素水１８をキャリアガス噴射ノズル１７の先端に供給する第１尿素水供給ノズル２１と、この微粒化した尿素水１８を分解してアンモニアガス２２に改質する触媒部２３と、触媒部２３の出口から排出されたアンモニアガス２２をエンジン１１の排気管１２に供給する上記アンモニアガス供給ノズル２４とを有する。触媒部２３は、第１及び第２触媒部２３ａ，２３ｂからなり、チタニアを含むスラリーをハニカム担体にコーティングして作成された触媒であった。またアンモニアガス供給ノズル２４より排ガス上流側の排気管１２に、尿素水１８を供給する尿素水供給手段５３の第２尿素水供給ノズル５２を設けた。この排ガス浄化装置を実施例１とした。 Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.
<Example 1>
As shown in FIG. 2, the selective reduction catalyst 51 is provided in the exhaust pipe 12 of the in-line 6-cylinder turbocharger-equipped diesel engine 11 whose displacement is 8000 cc. The selective catalytic reduction catalyst 51 was a copper-based catalyst prepared by coating a honeycomb carrier with a slurry containing zeolite powder obtained by ion exchange of copper. Further, the urea water reformer 13 that decomposes the urea water 18 to reform the ammonia gas 22 is connected to the exhaust pipe 12 upstream of the exhaust gas from the selective catalytic reduction catalyst 51, and the ammonia gas of the urea water reformer 13 is connected. The supply nozzle 24 was inserted into the exhaust pipe 12. As shown in FIGS. 1 and 2, the urea water reformer 13 includes a carrier gas heating unit 16 that heats a carrier gas (air) supplied from a carrier gas tank (air tank) 14, and a carrier gas heating unit 16. The carrier gas injection nozzle 17 that injects the heated carrier gas, and the urea water 18 is supplied to the tip of the carrier gas injection nozzle 17 so that the urea water 18 is atomized by the carrier gas injected from the carrier gas injection nozzle 17. The first urea water supply nozzle 21, the catalyst portion 23 that decomposes the atomized urea water 18 to reform it into ammonia gas 22, and the ammonia gas 22 discharged from the outlet of the catalyst portion 23 is exhausted from the engine 11. And the ammonia gas supply nozzle 24 to be supplied to the pipe 12. The catalyst part 23 was composed of first and second catalyst parts 23a and 23b, and was a catalyst prepared by coating a honeycomb carrier with a slurry containing titania. The second urea water supply nozzle 52 of the urea water supply means 53 for supplying the urea water 18 is provided in the exhaust pipe 12 upstream of the exhaust gas from the ammonia gas supply nozzle 24 . The exhaust gas purifying apparatus of this was that of Example 1.

＜比較例１＞
尿素水改質器を設けなかったこと以外は実施例１と同一に構成した。この排ガス浄化装置を比較例１とした。 <Comparative Example 1>
The configuration was the same as in Example 1 except that the urea water reformer was not provided. This exhaust gas purification apparatus was designated as Comparative Example 1.

＜比較試験１及び評価＞
エンジンの回転速度及び負荷を変化させて、実施例１及び比較例１のエンジンの排気管から排出される排ガスの温度を１００℃から５５０℃まで徐々に上昇させたときのＮＯｘ低減率をそれぞれ測定した。その結果を図７に示す。なお、実施例１の排ガス浄化装置では、排ガス温度が１００〜２００℃であるとき、尿素水改質器を駆動してアンモニアガス供給ノズルからアンモニアガスを排気管に供給し、排ガス温度が２００℃を越えたときに、尿素水供給手段を駆動して第２尿素水供給ノズルから尿素水を排気管に供給した。また、比較例１の排ガス浄化装置では、排ガス温度が１００〜５５０℃であるとき、尿素水供給手段を駆動して第２尿素水供給ノズルから尿素水を排気管に供給した。 <Comparative test 1 and evaluation>
Measure the NOx reduction rate when the temperature of exhaust gas discharged from the exhaust pipe of the engine of Example 1 and Comparative Example 1 is gradually increased from 100 ° C to 550 ° C by changing the engine speed and load. did. The result is shown in FIG. In the exhaust gas purification apparatus of Example 1, when the exhaust gas temperature is 100 to 200 ° C., the urea water reformer is driven to supply ammonia gas from the ammonia gas supply nozzle to the exhaust pipe, and the exhaust gas temperature is 200 ° C. When the pressure exceeded the value, the urea water supply means was driven to supply urea water from the second urea water supply nozzle to the exhaust pipe. Moreover, in the exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1, when the exhaust gas temperature was 100 to 550 ° C., the urea water supply means was driven to supply urea water from the second urea water supply nozzle to the exhaust pipe.

図７から明らかなように、比較例１の排ガス浄化装置では排ガス温度が１００〜１５０℃であるとき排ガス中のＮＯｘを殆ど浄化できなかったのに対し、実施例１の排ガス浄化装置では排ガス温度が１００〜１５０℃であるとき温度の上昇に伴って排ガス中のＮＯｘの浄化率が急激に上昇することが分かった。また比較例１の排ガス浄化装置では排ガス温度が１５０℃を越えたときに排ガス中のＮＯｘの浄化率が上昇してきたのに対し、実施例１の排ガス浄化装置では排ガス温度が１５０℃を越えると排ガス中のＮＯｘの浄化率は８０％以上になったことが分かった。 As is apparent from FIG. 7, the exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1 could hardly purify NOx in the exhaust gas when the exhaust gas temperature was 100 to 150 ° C., whereas the exhaust gas purification apparatus of Example 1 did not substantially purify NOx. It was found that when NO is 100 to 150 ° C., the purification rate of NOx in the exhaust gas rapidly increases as the temperature increases. In the exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1, the NOx purification rate in the exhaust gas has increased when the exhaust gas temperature exceeds 150 ° C., whereas in the exhaust gas purification apparatus of Example 1, the exhaust gas temperature exceeds 150 ° C. It was found that the purification rate of NOx in the exhaust gas was 80% or more.

１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１２ 排気管
１３，１０１,１２１ 尿素水改質器
１４ キャリアガスタンク（キャリアガス源）
１６ キャリアガス加熱部
１６ａ コイル保持部
１６ｂ 電熱コイル
１６ｃ キャリアガス流路用コイル
１６ｄ キャリアガス流路
１７，１０３ キャリアガス噴射ノズル
１８ 尿素水
２１，１４１，１６１ 第１尿素水供給ノズル
２２ アンモニアガス
２３ 触媒部
２４，１２２ アンモニアガス供給ノズル
２６ 改質器ハウジング
３１，３２ 分散板
４１，４２ グロープラグ（触媒加熱手段）
５１ 選択還元型触媒
５２ 第２尿素水供給ノズル
５３ 尿素水供給手段
５４ 温度センサ
５６ コントローラ 11 Diesel engine (engine)
12 Exhaust pipes 13, 101, 121 Urea water reformer 14 Carrier gas tank (carrier gas source)
16 Carrier gas heating unit 16a Coil holding unit 16b Electric heating coil 16c Coil for carrier gas channel 16d Carrier gas channel 17, 103 Carrier gas injection nozzle 18 Urea water 21, 141, 161 First urea water supply nozzle 22 Ammonia gas 23 Catalyst Portions 24 and 122 Ammonia gas supply nozzle 26 Reformer housing 31 and 32 Dispersion plate 41 and 42 Glow plug (catalyst heating means)
51 selective reduction catalyst 52 second urea water supply nozzle 53 urea water supply means 54 temperature sensor 56 controller

Claims (6)

キャリアガス源(14)から供給されたキャリアガスを加熱するキャリアガス加熱部(16)と、
前記キャリアガス加熱部(16)により加熱されたキャリアガスを噴射するキャリアガス噴射ノズル(17,103)と、
前記キャリアガス噴射ノズル(17,103)から噴射されたキャリアガスにより尿素水(18)が微粒化されるように前記尿素水(18)を前記キャリアガス噴射ノズル(17,103)の先端に供給する第１尿素水供給ノズル(21,141,161)と、
前記キャリアガス噴射ノズル(17,103)に対向して設けられ前記微粒化した尿素水(18)を分解してアンモニアガス(22)に改質する触媒部(23)と、
前記触媒部(23)の出口から排出されたアンモニアガス(22)をエンジン(11)の排気管(12)に供給するように前記排気管(12)に取付けられるアンモニアガス供給ノズル(24,122)と
を有する尿素水改質器。 A carrier gas heating section (16) for heating the carrier gas supplied from the carrier gas source (14);
A carrier gas injection nozzle (17, 103) for injecting the carrier gas heated by the carrier gas heating section (16);
First urea for supplying the urea water (18) to the tip of the carrier gas injection nozzle (17, 103) so that the urea water (18) is atomized by the carrier gas injected from the carrier gas injection nozzle (17, 103). Water supply nozzles (21, 141, 161);
A catalyst section (23) provided to face the carrier gas injection nozzle (17, 103) and decompose the atomized urea water (18) to reform it into ammonia gas (22);
An ammonia gas supply nozzle (24, 122) attached to the exhaust pipe (12) so as to supply the ammonia gas (22) discharged from the outlet of the catalyst section (23) to the exhaust pipe (12) of the engine (11); A urea water reformer having 前記キャリアガス加熱部(16)、前記キャリアガス噴射ノズル(17,103)、前記第１尿素水供給ノズル(21,141,161)及び前記触媒部(23)が改質器ハウジング(26)に収容され、前記改質器ハウジング(26)が前記アンモニアガス供給ノズル(24,122)の基端に接続された請求項１記載の尿素水改質器。   The carrier gas heating section (16), the carrier gas injection nozzle (17, 103), the first urea water supply nozzle (21, 141, 161) and the catalyst section (23) are accommodated in a reformer housing (26), and the reforming is performed. The urea water reformer according to claim 1, wherein a vessel housing (26) is connected to a proximal end of the ammonia gas supply nozzle (24, 122). 前記キャリアガス加熱部(16)が、円柱状に形成されたコイル保持部(16a)と、このコイル保持部(16a)の外周面に沿いかつ前記コイル保持部(16a)の外周面に露出しないように埋設された電熱コイル(16b)と、前記コイル保持部(16a)の外周面に螺旋状に巻回することにより前記キャリアガスが前記コイル保持部(16a)の外周面に沿って螺旋状に流れるキャリアガス流路(16d)を形成するキャリアガス流路用コイル(16c)とからなる請求項１又は２記載の尿素水改質器。   The carrier gas heating part (16) is not exposed to the outer peripheral surface of the coil holding part (16a) along the outer peripheral surface of the coil holding part (16a) formed in a cylindrical shape and the coil holding part (16a). The carrier gas is spirally wound along the outer peripheral surface of the coil holding part (16a) by spirally winding on the outer peripheral surface of the coil holding part (16a) and the electric heating coil (16b) embedded in The urea water reformer according to claim 1 or 2, comprising a carrier gas flow path coil (16c) that forms a carrier gas flow path (16d) that flows through the carrier gas flow path. 前記触媒部(23)の出口側に前記触媒部(23)の出口面に対向して設けられ複数の通孔(31a,32a)が形成されかつ前記触媒部(23)から排出された前記尿素水(18)を受ける分散板(31,32)を更に有する請求項１又は２記載の尿素水改質器。   The urea that is provided on the outlet side of the catalyst part (23) so as to face the outlet surface of the catalyst part (23) and has a plurality of through holes (31a, 32a) and discharged from the catalyst part (23) The urea water reformer according to claim 1 or 2, further comprising a dispersion plate (31, 32) for receiving water (18). 前記触媒部(23)に挿入され前記触媒部(23)を直接加熱可能な触媒加熱手段(41,42)を更に有する請求項１又は２記載の尿素水改質器。   The urea water reformer according to claim 1 or 2, further comprising catalyst heating means (41, 42) inserted into the catalyst part (23) and capable of directly heating the catalyst part (23). エンジン(11)の排気管(12)に設けられ排ガス中のＮＯｘをＮ2に還元可能な選択還元型触媒(51)と、
前記選択還元型触媒(51)より排ガス上流側の排気管(12)に臨む前記アンモニアガス供給ノズル(24,122)を有しこのアンモニアガス供給ノズル(24,122)から前記選択還元型触媒(51)で還元剤として機能するアンモニアガス(22)を前記排気管(12)に供給する請求項１ないし５いずれか１項に記載の尿素水改質器(13,101)と、
前記選択還元型触媒(51)より排ガス上流側であって前記アンモニアガス供給ノズル(24,122)より排ガス上流側又は排ガス下流側の排気管(12)に臨む第２尿素水供給ノズル(52)を有しこの第２尿素水供給ノズル(52)から尿素水(18)を前記排気管(12)に供給する尿素水供給手段(53)と、
前記選択還元型触媒(51)に関係する排ガス温度を検出する温度センサ(54)と、
前記温度センサ(54)の検出出力に基づいて前記尿素水改質器(13,101)及び前記尿素水供給手段(53)を制御するコントローラ(56)と
を備えた尿素水改質器を用いた排ガス浄化装置。 A selective reduction catalyst (51) provided in the exhaust pipe (12) of the engine (11) and capable of reducing NOx in the exhaust gas to N 2 ;
The ammonia gas supply nozzle (24, 122) facing the exhaust pipe (12) upstream of the exhaust gas from the selective reduction catalyst (51) has a reduction with the selective reduction catalyst (51) from the ammonia gas supply nozzle (24, 122). A urea water reformer (13, 101) according to any one of claims 1 to 5, wherein ammonia gas (22) functioning as an agent is supplied to the exhaust pipe (12).
A second urea water supply nozzle (52) facing the exhaust pipe (12) upstream of the selective reduction catalyst (51) and upstream of the ammonia gas supply nozzle (24, 122) or downstream of the exhaust gas; second urea water supply nozzle (52) or al urine Motomi of Sico (18) the exhaust pipe and the urea water supply means for supplying (12) (53),
A temperature sensor (54) for detecting the exhaust gas temperature you related to the selective reduction catalyst (51),
Exhaust gas using a urea water reformer comprising a urea water reformer (13, 101) and a controller (56) for controlling the urea water supply means (53) based on the detection output of the temperature sensor (54) Purification equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105050692A (en) * 2013-03-22 2015-11-11 日本碍子株式会社 Reductant injection device, exhaust gas processing apparatus and exhaust gas processing method
KR101560050B1 (en) * 2013-10-14 2015-10-13 두산엔진주식회사 Reductant supply system
JP6381124B2 (en) * 2014-11-19 2018-08-29 株式会社タクマ Urea hydrolysis equipment
CN113167155A (en) * 2018-12-06 2021-07-23 日本碍子株式会社 Reducing agent injection device, exhaust gas treatment device, and exhaust gas treatment method
JP7345405B2 (en) 2019-05-30 2023-09-15 日本碍子株式会社 Mixer for exhaust gas purification equipment, exhaust gas purification equipment, and exhaust gas purification method
JP7273868B2 (en) 2021-01-14 2023-05-15 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー exhaust system for diesel engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1085939B1 (en) * 1998-05-11 2003-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in a gaseous medium containing oxygen
JP2005344597A (en) * 2004-06-02 2005-12-15 Hitachi Ltd Exhaust gas treating device for engines
JP4696039B2 (en) * 2006-09-21 2011-06-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 Urea water injection device for exhaust treatment equipment
KR101221701B1 (en) * 2008-02-29 2013-01-11 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하 Evaporation unit for producing gaseous ammonia
JP5340629B2 (en) * 2008-04-23 2013-11-13 日野自動車株式会社 Exhaust purification device
JP4558816B2 (en) * 2008-06-05 2010-10-06 株式会社日本自動車部品総合研究所 Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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