JP5801472B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関から排出される排ガス中の窒素酸化物(以下「NOx 」という。)を例えばSCR触媒等の脱硝触媒下で還元剤と反応させて還元除去する排ガス浄化装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for reducing and removing nitrogen oxide (hereinafter referred to as “NOx”) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine by reacting with a reducing agent under a denitration catalyst such as an SCR catalyst. .
従来、例えばディーゼルエンジンの排気通路にSCR触媒が介装された脱硝反応器を設けると共に、この脱硝反応器の上流側に、尿素水等の還元剤前駆体を噴霧可能なノズルを設けた排ガス浄化装置が利用されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, for example, a denitration reactor in which an SCR catalyst is interposed in an exhaust passage of a diesel engine has been provided, and an exhaust gas purification system provided with a nozzle capable of spraying a reducing agent precursor such as urea water on the upstream side of the denitration reactor. An apparatus is used (for example, Patent Document 1).
上記のような装置において、ノズルから排ガス中に噴霧された尿素水は、排気通路内の温度が十分に高ければ、SCR触媒に到達するまでの間に下記の式(1)のように加水分解され、アンモニアガス(NH3)が生成される。
(NH2)2CO+H2O→2NH3 +CO2 ・・・・(1)In the apparatus as described above, the urea water sprayed into the exhaust gas from the nozzle is hydrolyzed as shown in the following formula (1) before reaching the SCR catalyst if the temperature in the exhaust passage is sufficiently high. As a result, ammonia gas (NH 3 ) is generated.
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 ... (1)
そして、加水分解により発生したアンモニアガスはSCR触媒に供給され、これによりSCR触媒上でアンモニアと排ガス中のNOx の間に次の式(2)及び(3)のような脱硝反応が行われ、NOx は窒素と水に分解されて無害化される。
4NH3+4NO+O2 →4N2+6H2O・・・・(2)
2NH3+NO+NO2 →2N2+3H2O・・・・(3)The ammonia gas generated by the hydrolysis is supplied to the SCR catalyst, whereby a denitration reaction such as the following formulas (2) and (3) is performed between ammonia and NOx in the exhaust gas on the SCR catalyst, NOx is decomposed into nitrogen and water and detoxified.
4NH 3 + 4NO + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (2)
2NH 3 + NO + NO 2 → 2N 2 + 3H 2 O (3)
このように、SCR触媒を用いた排ガス浄化装置では、噴霧した尿素水が排気通路内を流動中に上記式(1)の加水分解反応が十分に進行する時間を確保する必要がある。 As described above, in the exhaust gas purification apparatus using the SCR catalyst, it is necessary to secure a time for the hydrolysis reaction of the above formula (1) to sufficiently proceed while the sprayed urea water flows in the exhaust passage.
そのため、従来、例えば図9に示すような、排気マニホールド101を備えた4気筒の舶用ディーゼルエンジン102においては、ターボチャージャー103のタービン103aの上流側の排気通路104に設けた尿素水噴霧用のノズル105とSCR触媒106との間に、排気通路104よりも管路断面積を大きくした蒸発管107を設け、この蒸発管107を設けた区間の排ガスの流速を低減し、ノズル105から噴霧された尿素水の加水分解反応が進行する時間を確保する場合がある。
Therefore, conventionally, in a four-cylinder
また、従来、図10に示すように、エンジンの排気系に限らず、配管内を流れる気体に対し、他の気体や液体を添加して化学反応や状態変化を生じさせる装置においても、反応時間や変化時間、気体同士の混合時間などを確保するために気体の流速を遅くする区間を設ける必要がある場合、その区間の配管の径を大きくする方法が採用されている。図10の例では、前後の配管201,202の直径(D)に対し、気体の流速を低減させる区間(図10中、破線A〜Bまでの区間)の配管203は2倍の直径(2D)としている。
Conventionally, as shown in FIG. 10, the reaction time is not limited to the exhaust system of the engine, but also in a device that causes a chemical reaction or a state change by adding another gas or liquid to the gas flowing in the pipe. When it is necessary to provide a section in which the gas flow rate is slowed in order to secure the change time, the mixing time of the gases, etc., a method of increasing the diameter of the piping in the section is adopted. In the example of FIG. 10, the
このように、径の長さに2倍の差を設けた場合、例えば配管201内を流れる気体の速度をV0とすると、流速低減区間203内を流れる気体の速度Vは、V0/4に低減させることができる。 As described above, when the difference in diameter is doubled, for example, when the velocity of the gas flowing in the
しかしながら、上記のような流速低減手段を用いた場合、流速低減区間203の径のサイズが大きくなってしまうため、装置を小型化できないという問題がある。例えば、図9に示したような、舶用ディーゼルエンジン102の排気系においても、排気マニホールド101が大きな容積を占めている上に、さらに径のサイズが大きい蒸発管107を設ける必要があるため、この蒸発管107が装置全体の小型化を妨げる要因となっている。
However, when the flow velocity reduction means as described above is used, the size of the diameter of the flow
本発明が解決しようとする問題点は、従来は、尿素水が加水分解される時間を十分に確保するために、尿素水噴霧ノズルから脱硝反応器に至るまでの区間の排ガスの流速を低減させる手段として、排気通路よりも径のサイズを大きくした蒸発管を使用していたので、この蒸発管が装置の小型化を妨げる要因となっていた点である。 Conventionally, the problem to be solved by the present invention is to reduce the flow rate of the exhaust gas in the section from the urea water spray nozzle to the denitration reactor in order to ensure sufficient time for the urea water to be hydrolyzed. As an means, an evaporation pipe having a diameter larger than that of the exhaust passage was used, and this evaporation pipe was a factor that hindered downsizing of the apparatus.
本発明の排ガス浄化装置は、
エンジンの排気ポートに接続された排気連絡管から排出された排ガスを集合し、排気通路に導く排気マニホールドと、前記排気通路に設けられた脱硝反応器とを備え、
前記脱硝反応器の上流側であって、かつ、前記排気通路の内部に、長手方向両端が開放された蒸発管を設けると共に、前記蒸発管内を通過する排ガスに対して還元剤、還元剤前駆体の双方または何れか一方を含む水溶液を噴霧可能なノズルを設け、
前記蒸発管の出口部の径を入口部の径よりも小さくすると共に、前記蒸発管の出口部の開放端が存在する位置を含むように前記排気通路にベンチュリを形成したことを最も主要な特徴点としている。
The exhaust gas purification apparatus of the present invention is
An exhaust manifold that collects exhaust gas discharged from an exhaust communication pipe connected to an exhaust port of the engine and guides the exhaust gas to an exhaust passage; and a denitration reactor provided in the exhaust passage;
An evaporation pipe that is upstream of the denitration reactor and that is open at both ends in the longitudinal direction is provided inside the exhaust passage, and a reducing agent and a reducing agent precursor for the exhaust gas that passes through the evaporation pipe. both or aqueous solution containing one provided sprayable nozzles,
The most important thing is that a venturi is formed in the exhaust passage so that the diameter of the outlet part of the evaporation pipe is smaller than the diameter of the inlet part and includes the position where the open end of the outlet part of the evaporation pipe exists. It is a feature point.
本発明の排ガス浄化装置は、脱硝反応器の上流側の排気通路の内部に蒸発管を設け、この蒸発管の内側を通過する排ガスに対してノズルから例えば尿素水等を噴霧するように構成したので、蒸発管内を通過する排ガスの流速が低減され、尿素水等の加水分解反応が進行する時間を十分に確保することができる。よって、本発明によれば、流速低減区間の径のサイズを従来よりも小さくすることができる。 The exhaust gas purification apparatus of the present invention is configured such that an evaporation pipe is provided inside the exhaust passage on the upstream side of the denitration reactor and, for example, urea water or the like is sprayed from the nozzle to the exhaust gas passing through the inside of the evaporation pipe. Therefore, the flow rate of the exhaust gas passing through the inside of the evaporation pipe is reduced, and a sufficient time can be secured for the hydrolysis reaction of urea water or the like to proceed. Therefore, according to the present invention, the size of the diameter of the flow velocity reduction section can be made smaller than before.
本発明は、エンジンの排ガス浄化装置において、管径のサイズを大きくすることなく、尿素水等の加水分解時間を確保するための低流速区間を設けるという目的を、
エンジンの排気ポートに接続された排気連絡管から排出された排ガスを集合し、排気通路に導く排気マニホールドと、前記排気通路に設けられた脱硝反応器とを備え、
前記脱硝反応器の上流側であって、かつ、前記排気通路の内部に、長手方向両端が開放された蒸発管を設けると共に、前記蒸発管内を通過する排ガスに対して還元剤、還元剤前駆体の双方または何れか一方を含む水溶液を噴霧可能なノズルを設けた構成とすることによって実現した。The object of the present invention is to provide a low flow velocity section for securing hydrolysis time of urea water or the like without increasing the size of the pipe diameter in the exhaust gas purification device of the engine.
An exhaust manifold that collects exhaust gas discharged from an exhaust communication pipe connected to an exhaust port of the engine and guides the exhaust gas to an exhaust passage; and a denitration reactor provided in the exhaust passage;
An evaporation pipe that is upstream of the denitration reactor and that is open at both ends in the longitudinal direction is provided inside the exhaust passage, and a reducing agent and a reducing agent precursor for the exhaust gas that passes through the evaporation pipe. This was realized by providing a nozzle capable of spraying an aqueous solution containing either or both of these.
前記本発明の排ガス浄化装置において、
前記蒸発管の出口部の径を入口部の径よりも小さくすると共に、前記蒸発管の出口部の開放端が存在する位置を含むように前記排気通路にベンチュリを形成した場合は、
蒸発管の出口部の径に絞りをかけることによって蒸発管内を流れる排ガスの流速を遅くすることができると共に、排気通路に形成したベンチュリの作用により、蒸発管の出口部付近の圧力が入口部付近の圧力よりも低くなるので、蒸発管内で排ガスが滞留することなく、入口部から出口部へ向かう安定した排ガスの流れができて、好適である。In the exhaust gas purification apparatus of the present invention,
When the venturi is formed in the exhaust passage so that the diameter of the outlet portion of the evaporation pipe is smaller than the diameter of the inlet portion and the position where the open end of the outlet portion of the evaporation pipe exists is present,
By restricting the diameter of the outlet part of the evaporation pipe, the flow velocity of the exhaust gas flowing in the evaporation pipe can be slowed, and the pressure near the outlet part of the evaporation pipe is increased by the action of the venturi formed in the exhaust passage. Therefore, the exhaust gas does not stay in the evaporation pipe, and a stable flow of the exhaust gas from the inlet to the outlet can be achieved.
以下、本発明を実施するための種々の形態を、図1〜図8を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の流速低減手段の構成を説明する図である。 Hereinafter, various modes for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the flow velocity reducing means of the present invention.
図1において、1は、様々な分野の装置に適用可能な本発明の流速低減手段であり、内部に気体が流れる外管2のうち、何らかの目的で流速を低減させたい区間にのみ内部に内管3を設け、流速低減区間(図1中、破線A〜Bまでの区間)を外管2と内管3による二重管構造としている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a flow velocity reduction means of the present invention that can be applied to apparatuses in various fields. The outer tube 2 through which gas flows inside is only inside the section where the flow velocity is to be reduced for some purpose. The
内管3は、長手方向両端が開放した筒状の部材であり、図1に示すように、下流側の出口部3aはノズル状として入口部3bよりも管径に絞りをかけている。また、このノズル状の出口部3aの開放端3aaが存在する位置(図1中、破線Bで示した位置)を含むように、外管2にベンチュリ2aを形成し、管径に絞りをかけている。
The
以上のような構成とすると、外管2を流れる気体は、破線Aの位置で、内管3の内側を通過するものと、内管3の外側を通過するものとに分かれ、破線Bの位置で合流することになる。
With the configuration as described above, the gas flowing in the outer tube 2 is divided into a gas passing through the
ここで、破線Aの位置における気体の流速をV0とした場合、内管3の内側を通過する気体の速度Vと、内管3の外側を通過する気体の速度V’の関係は、V<V0<V’となるように外管2と内管3の各径のサイズを設定する。Here, when the flow velocity of the gas at the position of the broken line A is V 0 , the relationship between the velocity V of the gas passing inside the
また、外管2において上流側の径をD、下流側のベンチュリ2aの径をDr、内管3において入口部3bの径をd、ノズル状の出口部3aの径をdrとした場合、内管3の内側を通過する気体の速度Vは、V=V0×{(dr×D)/(d×Dr)}2の式で求められるので、外管2と内管3の絞りの程度(Dr/D、dr/d)を適宜調節することにより、内管3内の気体の流速Vを所望の値に設定することができる。In the outer pipe 2, the upstream diameter is D, the diameter of the downstream venturi 2a is Dr, the diameter of the
また、図1の実施例では、外管2に設けたベンチュリ2aの効果により、内管3の出口部3a付近の気体の圧力が入口部3b付近の気体の圧力よりも低くなる。これにより、内管3内では、流体が滞留することなく、内管3の入口部3bから出口部3aへと向かう安定した流れを作り出すことができる。
Further, in the embodiment of FIG. 1, due to the effect of the venturi 2 a provided in the outer tube 2, the gas pressure near the outlet portion 3 a of the
以上の構成の本発明の流速低減手段によれば、管径を太くせずとも安定した流速低減区間が得られる。本発明は、流体に関する配管装置であれば、特に分野は問わず様々な装置に適用できる。本発明の効果は、反応時間や変化時間、溶解時間、蒸発時間等を確保しつつ、装置を小型化できる点にある。 According to the flow velocity reduction means of the present invention having the above configuration, a stable flow velocity reduction section can be obtained without increasing the pipe diameter. The present invention can be applied to various devices regardless of the field as long as it is a piping device related to a fluid. The effect of the present invention is that the apparatus can be miniaturized while ensuring the reaction time, change time, dissolution time, evaporation time and the like.
次に、図2は、本発明の排ガス浄化装置の第1実施例の構成を示した図である。図2において、11は、本発明を4気筒の舶用ディーゼルエンジンに適用した排ガス浄化装置であり、エンジン12の各シリンダヘッドに設けられた排気ポート12aに夫々接続された排気連絡管13から排出された排ガスを集合し、ターボチャージャー14のタービン14aの上流側の排気通路15に導く排気マニホールド16と、排気通路15に設けられた脱硝反応器17とを備えている。なお、14bは、給気通路21から給気された空気を圧縮するターボチャージャー14のコンプレッサを示している。また、22は、コンプレッサ14bによって圧縮された空気を、給気連絡管を介してエンジン12の各シリンダの給気ポートに分配する給気マニホールドを示している。
Next, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. In FIG. 2,
脱硝反応器17よりも上流側の排気通路15の内部には、長手方向両端が排気通路15内に開放された蒸発管18を設けると共に、この蒸発管18の入口部18bの近傍に、蒸発管18内を通過する排ガスに対して、尿素水19aを噴霧可能なノズル19を設けている。
In the
つまり、第1実施例は、排気通路15が図1の外管2に、蒸発管18が図1の内管3に相当するものである。なお、ノズル19を、蒸発管18の入口部18bの近傍に設けた理由は、噴霧された尿素水19aが高温の蒸発管18内を通過する時間を長く確保できるからである。
That is, in the first embodiment, the
脱硝反応器17には、エンジン12から排出される排ガス中に含まれ、酸性雨や光化学スモッグなどの環境汚染の原因となるNOx を選択的に還元除去するSCR触媒が介装されている。SCR触媒は、例えばアルミナ、ジルコニア、バナジア/チタニア等の金属酸化物系触媒やゼオライト系触媒など所望の触媒を使用することができ、これらの触媒を組み合わせても良い。また、SCR触媒は、ハニカム構造を有する触媒担体に担持させても良いし、筒体に装入してケージングさせても良い。
The
SCR触媒を利用して排ガス中のNOx を窒素と水に分解して無害化する場合、その上流側で排ガス中にアンモニア等の還元剤を供給する必要があるが、アンモニア水を船内に貯蔵しておくことは危険を伴う。よって、本実施例ではノズル19と接続されたタンクに還元剤前駆体として尿素を水溶液の状態で貯蔵しておき、運転時にノズル19から尿素水19aを蒸発管18内に噴射し、蒸発管18の熱を利用して尿素を加水分解し、アンモニアガスを発生させるようにしている。
When NOx in exhaust gas is decomposed into nitrogen and water using an SCR catalyst to make it harmless, it is necessary to supply a reducing agent such as ammonia in the exhaust gas upstream, but ammonia water is stored in the ship. It is dangerous to keep. Therefore, in this embodiment, urea is stored as a reducing agent precursor in a tank connected to the
図3は、第1実施例の蒸発管18(内管)と排気通路15(外管)の構成を示す拡大図である。第1実施例では、ノズル19から噴霧した尿素水の加水分解反応が進行する時間を十分に確保するために、図3中、破線A〜Bまでの区間を二重管構造による流速低減区間としている。
FIG. 3 is an enlarged view showing the configuration of the evaporation pipe 18 (inner pipe) and the exhaust passage 15 (outer pipe) of the first embodiment. In the first embodiment, in order to ensure sufficient time for the hydrolysis reaction of the urea water sprayed from the
排気マニホールド16によって集合された高温の排ガスは、排気通路15内を流れて、破線Aの位置で、蒸発管18の内側を通過するものと、蒸発管18の外側を通過するものとに分かれ、破線Bの位置で合流する。蒸発管18の外側を通過する排ガスは、その時点では尿素水と混合されないが、蒸発管18の内側を通過する排ガス中には加水分解を終えたアンモニアガスが含まれているので、破線Bの位置で合流した時にアンモニアガスと速やかに混合される。よって、脱硝反応器17に導入される時点では、アンモニアガスは排ガス全体に行き渡った状態となっている。
The high-temperature exhaust gas collected by the
なお、第1実施例では、蒸発管18の外側を流れる排ガスを、旋回させずに真っ直ぐな流れに整流して、排ガスの流れを良好にするために、排気管18の入口部18bの外側の近傍にガイドベーン20を設けている。
In the first embodiment, the exhaust gas flowing outside the
図3に示すように、蒸発管18の下流側の出口部18aはノズル状とし、入口部18bよりも管径に絞りをかけている。また、このノズル状の出口部18aの開放端18aaが存在する位置(破線Bで示した位置)を少なくとも含むように、排気通路15にベンチュリ15aを形成し、排気通路15の管径にも絞りをかけている。
As shown in FIG. 3, the
第1実施例では、排気通路15に設けたベンチュリ15aの効果により、蒸発管18のノズル状の出口部18a付近の排ガスの圧力は、入口部18b付近の排ガスの圧力よりも低くなる。これにより、蒸発管18内では、排ガスが滞留することなく、入口部18bから出口部18aへと向かう安定した排ガスの流れができる。
In the first embodiment, due to the effect of the
図1と同様、破線Aの位置における気体の流速をV0、排気通路15において上流側の径をD、ベンチュリ15aの径をDr、蒸発管18において上流側の入口部18bの径をd、ノズル状の出口部18aの径をdrとした場合、蒸発管18の内側を通過する排ガスの速度Vは、V=V0×{(dr×D)/(d×Dr)}2の式で求められる。As in FIG. 1, the gas flow velocity at the position of the broken line A is V 0 , the upstream diameter in the
ここで、排気通路15の絞りの程度(Dr/Dの値)や蒸発管18の絞りの程度(dr/dの値)が不足しているか、又は、これらの絞りを全く設けない場合は、蒸発管18の内側及び外側を通過する排ガスの速度が安定しない場合がある。逆に、Dr/Dやdr/dの値を絞りすぎると、排気系の圧力損失が立ちすぎて、エンジンの効率または性能の低下を招くおそれがある。よって、排気通路15と蒸発管18の絞りの程度は、これらの管のサイズや形状、目標とする排ガスの流速Vの値に応じて調整する。
Here, when the degree of restriction of the exhaust passage 15 (Dr / D value), the degree of restriction of the evaporation pipe 18 (value of dr / d) is insufficient, or when these restrictions are not provided at all, The speed of the exhaust gas passing through the inside and outside of the
図4は、本発明の排ガス浄化装置の第2実施例の構成を示した図である。この第2実施例の排ガス浄化装置11が前述の第1実施例と異なる点は、蒸発管18の入口部18bと出口部18aの径の長さは同じとし、蒸発管18(内管)に絞りを設けていない点と、蒸発管18の内部にノズル19から噴霧された尿素水19a(還元剤、還元剤前駆体の双方または何れか一方を含む水溶液)の加水分解を促進するための尿素加水分解触媒23を設けた点である。この尿素加水分解触媒23は、例えば、酸化チタン(TiO2)の担体に酸化タングステン(WO3)を添加した構造のものを使用することができる。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. The difference between the exhaust
図5は、第2実施例の蒸発管18(内管)と排気通路15(外管)の構成を示す拡大図である。第2実施例では、ノズル19から噴霧した尿素水の加水分解反応が進行する時間を十分に確保するために、図5中、破線A〜Bまでの区間を二重管構造による流速低減区間としているが、出口部18aに絞りは設けていない。一方で、図5に示すように、蒸発管18の内部で出口部18aの近傍に尿素加水分解触媒23を配置している。このように出口部18aに尿素加水分解触媒23を配置すると、この尿素加水分解触媒23を排ガスが通過するときの圧力損失により、蒸発管18内を流れる排ガス流量が減少する。これにより、第2実施例の構成においても、蒸発管18内を流れる排ガスの流速を遅くすることができる。加えて、第2実施例では、この尿素加水分解触媒23の作用により尿素の加水分解が促進されるので、流速低減区間内でアンモニアへの加水分解を完結することができる。
FIG. 5 is an enlarged view showing the configuration of the evaporation pipe 18 (inner pipe) and the exhaust passage 15 (outer pipe) of the second embodiment. In 2nd Example, in order to fully ensure the time for the hydrolysis reaction of the urea water sprayed from the
本発明では、蒸発管18(内管)を通過する排ガスは流速が遅いので、その排ガスに含まれる尿素の速度も遅くなる。よって、尿素が尿素加水分解触媒23を通過するまでの時間が長くなり、尿素と尿素加水分解触媒23が接触する頻度が高くなるので、少ない触媒量でも所要の加水分解率が得られる。また、蒸発管18内を流れる排ガス流量は少ないので、そこに所要の量の尿素を投入することにより、排ガス中の尿素の濃度が高くなる。これにより、尿素と尿素加水分解触媒23が接触する頻度が高くなるので、少ない触媒量でも所要の加水分解率が得られる。
In the present invention, since the exhaust gas passing through the evaporation pipe 18 (inner pipe) has a low flow velocity, the speed of urea contained in the exhaust gas is also reduced. Therefore, the time until urea passes through the
また、図9に示すような、従来の蒸発管107では、尿素水の噴霧状態が良くないと、尿素水の一部が蒸発管107の内面に付着し、その付着部分が冷温になって尿素に十分な熱が加わらないため、アンモニアではなく、シアヌル酸やビュレット、メラミン、その他の尿素由来の化合物が生成され、それらの堆積物が蒸発管107の内面に付着し、この堆積物が排ガスの流れを妨げるという問題があった。これに対し、本発明では、上記のとおり二重管構造を採用することにより、蒸発管18の内面に尿素水が付着した場合に、蒸発管18内を流れる排ガスの熱のみならず、蒸発管18の外側を流れる排ガスからも熱が加わるので、尿素水が付着した部分が冷温になり難く、尿素由来の上記堆積物が生成され難いという利点がある。
Further, in the
図6は、本発明の排ガス浄化装置の第3実施例の構成を示した図である。51は、本発明を4気筒の舶用ディーゼルエンジンに適用した排ガス浄化装置であり、エンジン52の各シリンダヘッドに設けられた排気ポート52aに夫々接続された排気連絡管53から排出された排ガスを集合し、ターボチャージャー54のタービン54aの上流側の排気通路55に導く排気マニホールド56の内部に、長手方向両端が排気マニホールド56内に開放された蒸発管58と脱硝反応器57が連続配置されている。そして、蒸発管58内を通過する排ガスに対して還元剤、還元剤前駆体の双方または何れか一方を含む水溶液59aを噴霧可能なノズル59が設けられている。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.
蒸発管58の出口部58aの形状はノズル状であり、入口部58bの径よりも小さくしている。また、蒸発管58の出口部58aの開放端58aaが存在する位置を含むように排気マニホールド56にベンチュリ56aを形成している。なお、54bは、給気通路61から給気された空気を圧縮するターボチャージャー54のコンプレッサを示している。また、62は、コンプレッサ54bによって圧縮された空気を、給気連絡管を介してエンジン52の各シリンダの給気ポートに分配する給気マニホールドを示している。
The shape of the
つまり、第3実施例は、排気マニホールド56が図1の外管2に、蒸発管58が図1の内管3に相当するものであり、蒸発管58を排気マニホールド56の内部に組み込んだ点が、第1実施例と相違している。
That is, in the third embodiment, the
よって、第3実施例では、排気マニホールド56の内部に、蒸発管58及び脱硝反応器57の全部が組み込まれているので、管径のサイズが大きい蒸発管が排気マニホールドと併設されていた従来の装置と比較すると、装置サイズが格段にコンパクトになる。また、一般に、ターボチャージャーを備えたエンジンにおいては、急な加速を行うときにエンジン出力の増大要求に対し給気の遅れが生じるなど制御遅れが生じる場合があるが、第3実施例の構成では、タービン54aに至る排気の経路を短くすることができるので、排気制御も容易となる。
Therefore, in the third embodiment, since all of the
図7は、本発明の排ガス浄化装置の第4実施例の構成を示した図である。この第4実施例の排ガス浄化装置51が前述の第3実施例と異なる点は、蒸発管58の入口部58bと出口部58aの径の長さは同じとし、蒸発管58(内管)に絞りを設けていない点と、蒸発管58の内部にノズル59から噴霧された尿素水59a(還元剤、還元剤前駆体の双方または何れか一方を含む水溶液)の加水分解を促進するための尿素加水分解触媒63を設けた点である。この尿素加水分解触媒63は、前述の第2実施例と同様、例えば、酸化チタン(TiO2)の担体に酸化タングステン(WO3)を添加した構造のものを使用することができる。FIG. 7 is a view showing the configuration of a fourth embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention. The difference between the exhaust
第4実施例では、蒸発管58の内部で出口部58aの近傍に尿素加水分解触媒63を配置し、この尿素加水分解触媒63の作用により尿素の加水分解が促進されるので、流速低減区間内でアンモニアへの加水分解を完結することができる。
In the fourth embodiment, the
本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範囲内において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the embodiments may be appropriately changed within the scope of the technical idea described in each claim.
例えば、前記の実施例では、蒸発管18内の排ガスにノズル19から還元剤前駆体として尿素水19aを噴霧する構成を開示したが、還元剤前駆体の成分はこれに限らない。例えば、高濃度の尿素と低濃度のアンモニアの混合水溶液を使用しても良い。
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the
また、前記の実施例では、蒸発管18の入口部18bの近傍にノズル19を設ける例を開示したが、ノズル19を設ける位置はこれに限らず、例えば蒸発管18の中央に設けても良い。
Moreover, although the example which provides the
また、第2実施例では、図5に示すように、蒸発管18の内部に尿素加水分解触媒23を配置する場合において、蒸発管18の出口部18aに絞りは設けない例を開示したが、第2実施例の構成はこれに限らない。例えば、図8に示す変形例ように、蒸発管18の内部に尿素加水分解触媒23を配置する場合においても、蒸発管18の出口部18aに絞りを設けても良い。
Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 5, in the case where the
蒸発管18の出口部18aに絞りを設けない図5の構成でも、尿素加水分解触媒23を配置したことによる圧力損失により、排ガスの流速をある程度低減することは可能であるが、排ガスの流速を所望の速度に細かく調整することは困難である。これに対し、図8の構成のように、蒸発管18の出口部18aに絞りを設ける場合は、絞りの程度を最適に設計することにより排ガスの流速の調整が容易に行える。
Even in the configuration of FIG. 5 in which the
このように、尿素加水分解触媒23と出口部18aの絞りを併用した場合は、排ガスの流速を所望の速度に低減し易く、かつ、触媒の作用により尿素の加水分解を促進することができる。
Thus, when the
また、第3実施例では、蒸発管58の内部にノズル59のみを設ける例を開示したが、ノズル59の下流側であって、かつ、蒸発管58の内部に、蒸発管58内の排ガスの流れを整えるために整流器を設けても良い。また、尿素水59aが加水分解されて生じたアンモニアガスと排ガスが蒸発管58内で十分に混合されるように、蒸発管58の内部にスタティックミキサーを設けても良い。
Further, in the third embodiment, an example in which only the
11 排ガス浄化装置
12 エンジン
12a 排気ポート
13 排気連絡管
14 ターボチャージャー
14a タービン
15 排気通路
15a ベンチュリ
16 排気マニホールド
17 脱硝反応器
18 蒸発管
18a 出口部
18b 入口部
19 ノズル
19a 尿素水DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記脱硝反応器の上流側であって、かつ、前記排気通路の内部に、長手方向両端が開放された蒸発管を設けると共に、前記蒸発管内を通過する排ガスに対して還元剤、還元剤前駆体の双方または何れか一方を含む水溶液を噴霧可能なノズルを設け、
前記蒸発管の出口部の径を入口部の径よりも小さくすると共に、前記蒸発管の出口部の開放端が存在する位置を含むように前記排気通路にベンチュリを形成したことを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust manifold that collects exhaust gas discharged from an exhaust communication pipe connected to an exhaust port of the engine and guides the exhaust gas to an exhaust passage; and a denitration reactor provided in the exhaust passage;
An evaporation pipe that is upstream of the denitration reactor and that is open at both ends in the longitudinal direction is provided inside the exhaust passage, and a reducing agent and a reducing agent precursor for the exhaust gas that passes through the evaporation pipe. both or aqueous solution containing one provided sprayable nozzles,
The exhaust gas is characterized in that a venturi is formed in the exhaust passage so as to include a position where an opening end of the outlet portion of the evaporation pipe is present while making the diameter of the outlet portion of the evaporation pipe smaller than the diameter of the inlet portion. Purification equipment.
前記蒸発管の出口部の径を入口部の径よりも小さくすると共に、前記蒸発管の出口部の開放端が存在する位置を含むように前記排気マニホールドにベンチュリを形成したことを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust pipe that collects exhaust gas discharged from the exhaust communication pipe connected to the exhaust port of the engine and leads to the exhaust passage is continuously arranged with an evaporation pipe and a denitration reactor that are open at both ends in the longitudinal direction. A nozzle capable of spraying an aqueous solution containing either or both of a reducing agent and a reducing agent precursor to exhaust gas passing through the evaporation pipe ;
An exhaust gas characterized in that a venturi is formed in the exhaust manifold so as to include a position where an opening end of the outlet portion of the evaporation pipe exists while making the diameter of the outlet portion of the evaporation pipe smaller than the diameter of the inlet portion. Purification equipment.
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