KR20190086743A - 요소수 공급 장치 - Google Patents

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KR20190086743A
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다이스케 모리미츠
요시노리 후쿠이
츠요시 이노우에
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얀마 가부시키가이샤
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Abstract

요소수 공급 장치 (10) 는, 발전용 엔진 (23) 의 배기 가스를 정화하기 위해 요소수를 공급한다. 요소수 공급 장치 (10) 는, 요소수 인젝터 (17) 와, 요소수가 유통되는 요소수 유통 경로 (60) 와, 청수가 유통되는 청수 공급 경로 (61) 와, 요소수 유통 경로 (60) 에 형성된 요소수 조량 밸브 (14) 및 요소수 유량계 (15) 를 구비한다. 요소수 조량 밸브 (14) 및 요소수 유량계 (15) 보다 하류의 요소수 유통 경로 (60) 에 청수 공급 경로 (61) 가 합류된다.

Description

요소수 공급 장치
본 발명은, 주로, SCR 을 위해 요소수를 분사하는 요소수 공급 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 요소수 인젝터의 냉각에 관한 것이다.
종래부터, 내연 기관, 특히 디젤 엔진의 배기 가스에 함유되는 질소 산화물 (NOx) 을 요소수나 경유 등의 환원제에 의해 환원시켜 정화하는 배기 정화 장치로서, SCR (Selective Catalytic Reduction) 시스템이 잘 알려져 있다. 이 배기 정화 장치에 있어서는, 일반적으로, 배기 통로에 인젝터로부터 소정량의 환원제를 분사함으로써, 배기 가스를 환원시켜 정화한다.
그런데, 배기 통로에 형성된 인젝터의 선단부가 고온의 배기 가스에 노출되면, 요소수가 분사되기 전에 인젝터 내부에서 기화됨으로써 의도한 분사량이 얻어지지 않거나, 인젝터의 분사구에서 요소 결정의 석출이나 경유의 탄화 등이 발생하여 막힘이 발생하거나 하는 경우가 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해, 인젝터의 냉각 수단을 갖는 배기 정화 장치가 제안되어 있다. 특허문헌 1 은, 이러한 종류의 배기 정화 장치를 개시한다.
이 특허문헌 1 의 배기 정화 장치는, 엔진 회전수 및 연료 분사량을 사용하여 배기 온도를 산출하고, 산출한 배기 온도에 기초하여, 인젝터 본체의 내부에 설치된 공기 유통로에 과급 공기를 도입하여 당해 인젝터를 냉각시키는 구성으로 되어 있다.
일본 공개특허공보 2004-211635호
그러나, 상기 특허문헌 1 의 구성은, 냉각용의 공기 유통로를 인젝터 본체의 내부에 별도 형성할 필요가 있어, 인젝터의 구조가 복잡해지고, 제조시의 수고 및 비용의 면에서 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 이상의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 간소한 구성으로 인젝터의 냉각을 실현할 수 있는 요소수 공급 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상과 같고, 다음으로 이 과제를 해결하기 위한 수단과 그 효과를 설명한다.
본 발명의 관점에 의하면, 이하의 구성의 요소수 공급 장치가 제공된다. 즉, 이 요소수 공급 장치는, 요소수 인젝터와, 요소수 유통 경로와, 청수 (淸水) 공급 경로와, 요소수 조량 (調量) 수단을 구비하고, 엔진의 배기 가스를 정화하기 위해 요소수를 공급한다. 상기 요소수 유통 경로는, 요소수가 유통된다. 상기 청수 공급 경로는, 청수를 상기 요소수 인젝터에 공급한다. 상기 요소수 조량 수단은, 상기 요소수 유통 경로에 형성된다. 상기 요소수 조량 수단보다 하류측의 상기 요소수 유통 경로에 상기 청수 공급 경로가 합류된다.
이로써, 필요한 요소의 양은 요소수 조량 수단으로 확보하면서, 요소수 인젝터의 냉각에 필요한 양의 청수를 공급할 수 있다. 그리고, 요소수 인젝터를 냉각시키기 위해, 냉각 계통을 별도 형성하거나, 요소수 인젝터의 구조를 복잡화하거나 하는 경우 없이, 간단한 구성으로 요소수 인젝터의 냉각을 실현할 수 있다.
상기의 요소수 공급 장치에 있어서, 상기 청수 공급 경로에는, 청수의 공급/공급 정지를 전환하는 전자 밸브와, 청수의 압력을 조절하는 조압 (調壓) 수단이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이로써, 필요에 따라 청수를 인젝터에 공급할 수 있음과 함께, 공급되는 청수의 압력을 조정할 수 있다.
상기의 요소수 공급 장치에 있어서, 상기 청수 공급 경로에는, 청수의 유량을 줄이는 오리피스가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이로써, 청수와 요소수의 차압을 이용하여, 청수의 공급량을 조정할 수 있다.
상기의 요소수 공급 장치에 있어서, 상기 청수 공급 경로에는, 청수의 공급량을 변경 가능한 조량 밸브와, 청수의 유량을 계측하는 유량계가 형성되는 구성으로 할 수도 있다.
이 경우, 요소수 인젝터의 냉각에 필요한 양의 청수를 정확하게 공급할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 요소수 공급 장치를 구비하는 선박의 개략 측면도이다.
도 2 는, 배기 정화 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 요소수 공급 장치의 주요한 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4 는, 요소수 공급 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 5 는, 변형예에 관련된 요소수 공급 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 처음으로 도 1 을 참조하여, 본 실시형태의 요소수 공급 장치 (10) 를 구비하는 선박 (1) 에 대해 설명한다. 도 1 은, 선박 (1) 의 개략 측면도이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 선박 (1) 은, 선체 (2) 와, 선체 (2) 의 선미측에 형성된 선교 (船橋) (3) 와, 당해 선교 (3) 의 후방에 형성된 펀넬 (굴뚝) (4) 과, 선체 (2) 의 후방 하부에 형성된 스크루 (5) 및 키 (6) 를 구비하고 있다.
선체 (2) 의 내부에는, 선교 (3) 및 펀넬 (4) 의 하방에 기관실 (20) 이 형성되어 있다. 기관실 (20) 에는, 추진용 엔진 (21) 과, 감속기 (22) 와, 발전용 엔진 (23) 과, 발전기 (24) 가 배치되어 있다.
추진용 엔진 (21) 은, 선박 (1) 을 추진시키기 위한 구동력을 발생시키는 디젤 엔진이다. 추진용 엔진 (21) 이 발생시킨 구동력은, 감속기 (22) 에 의해 감속된 후에 스크루 (5) 의 회전축에 전달된다.
발전용 엔진 (23) 은, 선내에서 사용되는 전력을 공급하는 발전기 (24) 의 구동력을 발생시키는 디젤 엔진이다. 발전용 엔진 (23) 에서 발생한 배기 가스는, 배기 경로 (7) 를 통해 펀넬 (4) 로부터 외부로 배출된다. 배기 경로 (7) 에는, 배기 정화 장치 (8) 가 형성되어 있다. 배기 정화 장치 (8) 는, 추진용 엔진 (21) 에서 발생한 배기 가스에 함유되는 NOx (질소 산화물) 를 선택 촉매 환원에 의해 정화할 수 있다.
발전용 엔진 (23) 은, 선박 (1) 에 하나 또는 복수 구비할 수 있다. 또한, 발전용 엔진 (23) 이 복수 구비되는 경우, 각각의 발전용 엔진 (23) 에 대해 배기 경로 (7) 및 배기 정화 장치 (8) 가 형성된다.
다음으로, 도 2 를 참조하여, 배기 정화 장치 (8) 에 대해 상세하게 설명한다. 도 2 는, 배기 정화 장치 (8) 의 구성을 나타내는 사시도이다. 또한, 이하의 설명에 있어서 「상류」 및 「하류」란, 배기 정화 장치 (8) 에 있어서 배기 가스가 흐르는 방향에 있어서의 상류 및 하류를 의미한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 배기 정화 장치 (8) 는, 배기 가스가 흐르는 방향의 상류측부터 순서대로, 제 1 배기관 (81) 과, 촉매 경로관 (82) 및 바이패스 경로관 (83) 과, 촉매 반응기 (84) 와, 제 2 배기관 (85) 을 구비한다. 또한, 배기 정화 장치 (8) 는, 각 부를 제어하기 위한 제어부 (50) 를 구비한다.
제어부 (50) 는, 도시되지 않은 CPU, ROM, RAM, I/O 등을 구비하여 구성되어 있고, CPU 는, 각종 프로그램 등을 ROM 으로부터 판독하여 실행할 수 있다. ROM 에는, 배기 가스의 정화에 관한 제어를 실시하기 위한 다양한 프로그램이나 데이터 등이 기억되어 있다.
제 1 배기관 (81) 은, 촉매 경로관 (82) 및 바이패스 경로관 (83) 에 배기 가스를 유도하는 경로를 구성하고 있다. 제 1 배기관 (81) 의 상류측 단부는, 발전용 엔진 (23) 의 배기 매니폴드에 접속되어 있다. 제 1 배기관 (81) 의 하류측 단부는, 배기 경로가 분기되도록, 촉매 경로관 (82) 및 바이패스 경로관 (83) 과 각각 접속되어 있다.
촉매 경로관 (82) 은, 배기 정화 장치 (8) 에 있어서 선택 촉매 환원을 실시하는 경우에 배기 가스가 흐르는 경로를 구성하고 있다. 촉매 경로관 (82) 에는, 상류측부터 순서대로, 촉매 환원 밸브 (86) 와, 요소수 인젝터 (17) 와, 배기 가스와 요소수를 혼합시키는 배기 믹서 (87) 가 배치되어 있다.
촉매 환원 밸브 (86) 는, 촉매 경로관 (82) 의 상류측에 배치되고, 제어부 (50) 로부터의 신호에 의해 개방 상태와 폐쇄 상태를 전환할 수 있게 구성되어 있다.
요소수 인젝터 (17) 는, 요소수를 배기 하류측을 향하여 분사할 수 있게 구성되어 있다. 분사된 요소수에 함유되는 요소는, 배기 가스의 열에 노출되어, 열 분해 및 가수 분해되어 암모니아가 된다 (이하의 반응식 (1) 및 (2) 를 참조).
열 분해 : (NH2)2CO → NH3 ＋ HNCO ··· (1)
가수 분해 : HNCO ＋ H2O → NH3 ＋ CO2 ··· (2)
배기 믹서 (87) 는, 요소수 인젝터 (17) 로부터 소정 거리만큼 떨어진 하류측의 제 1 배기관 (81) 에 배치되어 있다. 배기 믹서 (87) 는, 내부에 선회류를 발생시킴으로써, 배기 가스와 안개상의 요소수 (암모니아) 를 혼합시킨다.
바이패스 경로관 (83) 은, 배기 정화 장치 (8) 에 있어서 선택 촉매 환원을 실시하지 않는 경우에 배기 가스가 흐르는 경로를 구성하고 있고, 촉매 경로관 (82) 과 평행하게 배치되어 있다. 바이패스 경로관 (83) 에는, 바이패스 밸브 (88) 가 배치되어 있다. 바이패스 밸브 (88) 는, 제어부 (50) 로부터의 신호에 의해 개방 상태와 폐쇄 상태를 전환할 수 있게 구성되어 있다.
촉매 반응기 (84) 는, 내열 금속 재료에 의해 통상 (구체적으로는, 각통상) 으로 형성되어 있다. 촉매 반응기 (84) 는, 촉매 경로관 (82) 의 하류측 단부와, 바이패스 경로관 (83) 의 하류측 단부의 양방에 접속되어 있다.
촉매 반응기 (84) 의 내부에는, 칸막이판 (91) 이 배치되어 있다. 이 칸막이판 (91) 에 의해, 촉매 반응기 (84) 의 내부 공간은, 촉매 환원 통로 (92) 와 바이패스 통로 (93) 로 구획되어 있다.
촉매 환원 통로 (92) 는, 상류측의 촉매 경로관 (82) 과 하류측의 제 2 배기관 (85) 을 서로 접속시키도록 배치되어 있다. 촉매 환원 통로 (92) 에는, 상류측부터 순서대로, 배기 가스에 함유되는 NOx (질소 산화물) 의 환원을 촉진시키는 NOx 촉매 (94) 와, 암모니아의 산화 처리를 촉진시키는 산화 촉매 (95) 가 직렬로 나란히 배치되어 있다.
NOx 촉매 (94) 와 산화 촉매 (95) 는, 다공질의 격벽에 의해 구획된 다수 개의 셀로 이루어지는 허니콤 구조로서, 예를 들어, 알루미나, 지르코니아, 바나디아/산화티탄 또는 제올라이트 등의 촉매 금속을 구비한다.
NOx 촉매 (94) 는, 요소수 인젝터 (17) 에 의해 분사된 요소수의 열 분해 및 가수 분해에 의해 생성된 암모니아를 환원제로 하여 배기 가스에 함유되는 NOx 를 선택 환원시키는 환원 반응을 촉진시켜, 배기 가스를 정화한다 (이하의 반응식 (3) 을 참조).
NOx 촉매 (94) 에서의 반응 : NO ＋ NO2 ＋ 2NH3 → 2N2 ＋ 3H2O ··· (3)
NOx 촉매 (94) 에서 과잉의 암모니아가 발생한 경우, 산화 촉매 (95) 는, NOx 촉매 (94) 로부터 유출된 미반응의 암모니아의 산화 반응을 촉진시켜, 암모니아를 산화시켜 무해한 질소로 변화시킨다 (이하의 반응식 (4) 를 참조).
산화 촉매 (95) 에서의 반응 : 4NH3 ＋ 3O2 → 2N2 ＋ 6H2O ··· (4)
바이패스 통로 (93) 는, 상류측의 바이패스 경로관 (83) 과, 하류측의 제 2 배기관 (85) 을 서로 접속시키도록 배치되어 있다. 촉매 환원 통로 (92) 와 바이패스 통로 (93) 가 서로 인접하여 배치되므로, 배기 가스가 당해 바이패스 통로 (93) 를 통과할 때에, 배기 가스의 열에 의해, 촉매 환원 통로 (92) 측에 형성된 NOx 촉매 (94) 및 산화 촉매 (95) 를 난기 (暖機) 할 수 있다. 이로써, 배기 가스를 정화하는지의 여부에 상관없이, NOx 촉매 (94) 및 산화 촉매 (95) 를 항상 활성화 상태로 유지할 수 있으므로, 선택 촉매 환원을 실시하지 않는 상태로부터 선택 촉매 환원을 실시하는 상태로 전환한 경우에, 배기 가스의 정화 효과를 조기에 발휘시킬 수 있다.
제 2 배기관 (85) 은, 촉매 반응기 (84) 의 하류측에 접속된다. 촉매 반응기 (84) 로부터 제 2 배기관 (85) 으로 흐른 배기 가스는, 상기 서술한 펀넬 (4) 을 통해 외부로 배출된다.
계속해서, 본 실시형태의 요소수 공급 장치 (10) 에 대해, 도 3 및 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3 은, 요소수 공급 장치 (10) 의 주요한 구성을 나타내는 모식도이다. 도 4 는, 요소수 공급 장치 (10) 의 구성을 나타내는 정면도이다.
요소수 공급 장치 (10) 는, 도 3 등에 나타내는 바와 같이, 요소수 유통 경로 (60) 의 상류측부터 순서대로, 요소수 공급 펌프 (11) 와, 요소수 필터 (12) 와, 요소수 감압 밸브 (13) 와, 요소수 조량 밸브 (14) 와, 요소수 유량계 (15) 와, 요소수 전자 밸브 (16) 와, 요소수 인젝터 (17) 를 구비한다.
요소수 필터 (12), 요소수 감압 밸브 (13), 요소수 조량 밸브 (14), 요소수 유량계 (15), 및 요소수 전자 밸브 (16) 는, 도 4 에 나타내는 공급 유닛 (70) 에 일괄 배치되어 있다. 이 공급 유닛 (70) 은, 상기의 밸브 등을 장착할 수 있는 프레임 (71) 을 구비하고 있다.
요소수 공급 펌프 (11) 에 의해 공급된 요소수는, 요소수 유통 경로 (60) 를 따라, 요소수 필터 (12), 요소수 감압 밸브 (13), 요소수 조량 밸브 (14), 요소수 유량계 (15), 요소수 전자 밸브 (16) 순으로 흘러 요소수 인젝터 (17) 에 공급된다.
요소수 공급 펌프 (11) 는, 도시되지 않은 모터에 의해 구동되어, 요소수 탱크 (40) 에 저류된 요소수를 빨아 올리도록 구성되어 있다.
요소수 필터 (12) 는, 요소수 공급 펌프 (11) 에 의해 공급된 요소수 내의 이물질을 제거한다. 이로써, 이물질에 의한 요소수 인젝터 (17) 의 막힘을 방지할 수 있다. 또한, 요소수 필터 (12) 는, 요소수 공급 펌프 (11) 보다 상류측에 형성해도 된다.
요소수 감압 밸브 (13) 는, 요소수 공급 펌프 (11) 에 의해 공급된 요소수의 유량에 상관없이, 요소수의 압력을 일정한 압력으로 유지하도록 구성되어 있다.
요소수 조량 밸브 (14) 는, 제어부 (50) 에 전기적으로 접속되어 있다. 요소수 조량 밸브 (14) 는, 제어부 (50) 의 제어 지령에 따라 개도를 변경함으로써, 요소수 유통 경로 (60) 에 흐르는 요소수의 유량을 조절한다. 단, 요소수의 유량의 조절은, 요소수 조량 밸브 (14) 의 개도를 변경하는 것 대신에, 예를 들어, 요소수 공급 펌프 (11) 를 구동시키는 도시 생략된 모터의 회전수를 제어함으로써 실시되어도 된다.
요소수 유량계 (15) 는, 요소수 인젝터 (17) 에 공급되는 요소수의 유량을 계측한다. 요소수 유량계 (15) 는 제어부 (50) 에 전기적으로 접속되어 있고, 요소수 유량계 (15) 에서 검출한 요소수의 유량은 제어부 (50) 에 입력된다. 제어부 (50) 는, 취득한 유량이 목표 유량과 일치하도록 요소수 조량 밸브 (14) 를 제어한다. 이 피드백 제어에 의해, 제어부 (50) 는, 요소수 인젝터 (17) 에 공급되는 요소수의 양을, 요소수 조량 밸브 (14) 를 통해 정확하게 제어할 수 있다.
요소수 전자 밸브 (16) 는, 제어부 (50) 에 전기적으로 접속되고, 제어부 (50) 로부터의 제어 지령에 따라 개폐됨으로써, 요소수 인젝터 (17) 에 대해 요소수를 공급/공급 정지를 전환할 수 있다.
요소수 인젝터 (17) 는, 관상 부재로 구성되고, 요소수를 촉매 경로관 (82) 의 내부에 공급하는 것으로서, 선단부가 촉매 경로관 (82) 의 외부로부터 내부로 삽입 통과하여 형성되어 있다.
또한, 도 3 에서는 요소수 전자 밸브 (16) 및 요소수 인젝터 (17) 는 1 개만 도시되어 있지만, 실제로는 도 4 에 나타내는 바와 같이 요소수 유통 경로 (60) 가 2 개로 분기되어 있고, 요소수 전자 밸브 (16) 및 요소수 인젝터 (17) 는 2 개씩 배치되어 있다.
요소수 인젝터 (17) 는, 요소수와 공기를 혼합하면서 분사하는 에어 어시스트식의 구성으로 되어 있다. 요소수는 상기의 요소수 유통 경로 (60) 를 통해 요소수 인젝터 (17) 에 공급되고, 압축 공기는, 도 4 에 모식적으로 나타내는 바와 같이 공급 유닛 (70) 에 배치되어 있는 에어 공급 장치 (65) 를 통해 요소수 인젝터 (17) 에 공급된다. 이로써, 안개상으로 분사되는 요소수의 가스화를 촉진시켜, 배기 가스의 정화를 위한 반응을 효율적으로 이루어지게 할 수 있다.
이와 같이 압축 공기가 요소수 인젝터 (17) 에 공급됨으로써, 압축 공기가 열을 빼앗는 효과도 기대할 수 있다. 그러나, 요소수 인젝터 (17) 의 냉각을 공기만으로 실현시키려고 하면, 필요한 압축 공기의 유량이 증가하여, 비용이 대폭 증대되어 버린다.
그래서, 본 실시형태의 요소수 공급 장치 (10) 에 있어서는, 청수를 사용하여 요소수 인젝터 (17) 의 냉각 효과를 높이고 있다. 도 3 을 이용하여 구체적으로 설명하면, 요소수 공급 장치 (10) 는, 요소수 유량계 (15) 의 하류측에 있어서의 요소수 유통 경로 (60) 에, 청수를 공급하는 청수 공급 경로 (61) 를 합류시킨 구성으로 되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 청수로는, 예를 들어 항구에서 급수된 수돗물을 사용할 수 있다. 또, 청수는, 선박 (1) 에 설치되어 있는 도시 생략된 조수기에 의해 해수를 배기 가스의 열 등으로 비등 (沸騰) 시켜 증류함으로써 만들 수도 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 청수 공급 경로 (61) 에는, 상류측부터 순서대로, 청수 펌프 (31) 와, 청수 필터 (32) 와, 청수 감압 밸브 (조압 수단) (33) 와, 오리피스 (34) 와, 청수 전자 밸브 (35) 가 형성되어 있다. 청수 필터 (32), 청수 감압 밸브 (33), 오리피스 (34), 및 청수 전자 밸브 (35) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이 공급 유닛 (70) 의 근방에 배치된 청수 유닛 (75) 에 일괄 배치되어 있다.
청수 펌프 (31) 는, 도시되지 않은 모터에 의해 구동되고, 청수 탱크 (30) 에 저류된 청수를 빨아 올리도록 구성되어 있다.
청수 필터 (32) 는, 청수 펌프 (31) 에 의해 공급된 청수 내의 이물질을 제거한다. 이로써, 이물질에 의한 요소수 인젝터 (17) 의 막힘을 방지할 수 있다.
청수 감압 밸브 (33) 는, 청수 공급 경로 (61) 에 흐르는 청수의 유량에 상관없이, 청수의 압력을 일정한 압력으로 유지하도록 구성되어 있다.
오리피스 (34) 는, 청수 공급 경로 (61) 에서 유통되는 청수의 유량을 줄이도록 구성되어 있다.
청수 전자 밸브 (35) 는, 제어부 (50) 에 전기적으로 접속되고, 제어부 (50) 로부터의 제어 지령에 따라 개폐됨으로써, 요소수 유통 경로 (60) 에 대한 청수의 공급/공급 정지를 전환할 수 있다.
이 구성에서, 청수 전자 밸브 (35) 가 열린 상태에서 청수 펌프 (31) 가 작동되면, 청수가 청수 공급 경로 (61) 로부터 요소수 유통 경로 (60) 에 공급되어, 청수와 요소수가 혼합된 상태에서 요소수 인젝터 (17) 에 공급된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 요소수 조량 밸브 (14) 와 요소수 유량계 (15) 로 이루어지는 요소수 조량 수단에 의해 조량된 요소수에 대해, 청수를 혼합하도록 구성되어 있다. 이로써, 배기 가스의 정화에 필요한 요소의 양을 실질적으로 유지하는 한편으로, 추가적으로 공급된 청수의 분만큼 요소수 인젝터 (17) 로부터 빼앗는 열의 양을 증가시켜, 요소수 인젝터 (17) 를 냉각시킬 수 있다. 또, 압축 공기와 비교하여 저렴한 청수를 사용하여 요소수 인젝터 (17) 를 냉각시킬 수 있으므로, 발전용 엔진 (23) 의 러닝 코스트를 저감시킬 수 있다. 나아가서는, 냉각수로서의 청수를 혼합한 요소수를 요소수 인젝터 (17) 로부터 분사시킴으로써 실질적인 냉각을 실현하고 있으므로, 특허문헌 1 과 같이 냉각을 위한 유체를 통과시키는 특별한 경로를 요소수 인젝터 (17) 에 형성할 필요가 없어져, 요소수 인젝터 (17) 의 구성을 간소화할 수 있다.
그런데, 본 실시형태의 요소수 공급 장치 (10) 는, 오리피스 (34) 의 작용에 의해 청수의 유량이 자동적으로 변화되도록 구성되어 있다. 구체적으로 설명하면, 청수 전자 밸브 (35) 및 요소수 전자 밸브 (16) 가 열린 상태에 있어서, 오리피스 (34) 의 상류측에서의 청수의 공급 압력은, 요소수 유통 경로 (60) 에 있어서의 요소수의 공급 압력의 상한치보다 커지도록, 청수 감압 밸브 (33) 의 2 차 압력이 설정되어 있다. 따라서, 요소수측의 압력이 높아지면, 오리피스 (34) 의 상류와 하류의 차압이 작아지므로, 오리피스 (34) 를 통과하여 요소수와 합류하는 청수의 양이 감소된다. 한편, 요소수측의 압력이 낮아지면, 오리피스 (34) 의 상류와 하류의 차압이 커지므로, 오리피스 (34) 를 통과하여 요소수와 합류하는 청수의 양이 증가된다. 이로써, 요소수 인젝터 (17) 를 냉각시키기 위해 충분한 분사 유량을 확보하면서, 청수를 효율적으로 이용할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 요소수 공급 장치 (10) 는, 요소수 인젝터 (17) 와, 요소수가 유통되는 요소수 유통 경로 (60) 와, 청수를 요소수 인젝터 (17) 에 공급하는 청수 공급 경로 (61) 와, 요소수 유통 경로 (60) 에 형성된 요소수 조량 밸브 (14) 및 요소수 유량계 (15) 를 구비하고, 발전용 엔진 (23) 의 배기 가스를 정화하기 위해 요소수를 공급한다. 요소수 조량 밸브 (14) 및 요소수 유량계 (15) 보다 하류측의 요소수 유통 경로 (60) 에 청수 공급 경로 (61) 가 합류된다.
이로써, 필요한 요소의 양은 요소수 조량 밸브 (14) 및 요소수 유량계 (15) 로 확보하면서, 요소수 인젝터 (17) 의 냉각에 필요한 양의 청수를 공급할 수 있다. 그리고, 요소수 인젝터 (17) 를 냉각시키기 위해, 냉각 계통을 별도 형성하거나, 요소수 인젝터 (17) 의 구조를 복잡화하거나 하는 경우 없이, 간단한 구성으로 요소수 인젝터 (17) 의 냉각을 실현할 수 있다.
또, 본 실시형태의 요소수 공급 장치 (10) 는, 청수 공급 경로 (61) 에는, 청수의 공급/공급 정지를 전환하는 청수 전자 밸브 (35) 와, 청수의 압력을 조절하는 청수 감압 밸브 (33) 가 형성되어 있다.
이로써, 필요에 따라 청수를 요소수 인젝터 (17) 에 공급할 수 있음과 함께, 공급되는 청수의 압력을 조정할 수 있다.
또, 본 실시형태의 요소수 공급 장치 (10) 는, 청수 공급 경로 (61) 에는, 청수의 유량을 줄일 수 있는 오리피스 (34) 가 형성되어 있다.
이로써, 청수와 요소수의 차압을 이용하여, 청수의 공급량을 조정할 수 있다.
다음으로, 상기 실시형태의 변형예를 설명한다. 도 5 는, 변형예에 관련된 요소수 공급 장치 (10a) 의 구성을 나타내는 모식도이다. 또한, 본 실시형태의 설명에 있어서는, 전술한 실시형태와 동일 또는 유사한 부재에는 도면에 동일한 부호를 붙여, 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 변형예의 요소수 공급 장치 (10a) 에 있어서는, 청수의 조량 수단으로서, 오리피스 (34) 대신에, 청수 조량 밸브 (36) 와, 청수 유량계 (37) 가 형성되어 있고, 요소수의 조량과 거의 동일한 수법으로 청수를 조량하도록 구성되어 있다.
구체적으로 설명하면, 청수 조량 밸브 (36) 는, 제어부 (50) 의 제어 지시에 따라 개도를 변경함으로써, 청수 공급 경로 (61) 에 흐르는 청수의 유량을 변경할 수 있게 구성되어 있다. 청수 유량계 (37) 는, 청수 조량 밸브 (36) 의 하류측에 형성되고, 청수 공급 경로 (61) 에 흐르는 청수의 유량을 계측한다. 청수 유량계 (37) 로 검출한 청수의 유량은 제어부 (50) 에 입력되고, 제어부 (50) 는, 취득한 유량이 목표 유량과 일치하도록, 청수 조량 밸브 (36) 를 피드백 제어한다. 이로써, 상기 서술한 실시형태와 비교하여, 청수의 공급량에 관하여 한층 고정밀도의 조정을 실현할 수 있다.
이상에 설명하는 바와 같이, 본 변형예의 요소수 공급 장치 (10a) 에 있어서, 청수 공급 경로 (61) 에는, 청수 조량 밸브 (36) 와, 청수 유량계 (37) 가 형성되어 있다. 청수 조량 밸브 (36) 는, 청수의 공급량을 변경 가능하다. 청수 유량계 (37) 는, 청수의 유량을 계측한다.
이로써, 요소수 인젝터 (17) 의 냉각에 필요한 양의 청수를 정확하게 공급할 수 있다.
이상에 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하였지만, 상기의 구성은 예를 들어 이하와 같이 변경할 수 있다.
청수 유닛 (75) 은, 공급 유닛 (70) 과 별도로 구성하는 대신에, 일체적으로 구성되어도 된다.
상기의 실시형태에서는, 청수 공급 경로 (61) 가 요소수 유통 경로 (60) 에 합류하는 지점은, 도 4 에 나타내는 바와 같이 공급 유닛 (70) 의 내부로 되어 있다. 그러나, 공급 유닛 (70) 의 외부에 있어서, 청수 공급 경로 (61) 가 요소수 유통 경로 (60) 에 합류되어도 된다.
제어부 (50) 는, 발전용 엔진 (23) 을 제어하는 도시 생략된 ECU 와 일체적으로 구성하는 것도 가능하다.
요소수 인젝터 (17) 는, 어시스트 에어식 대신에, 압축 공기가 공급되지 않는 에어리스식의 인젝터로 변경할 수 있다.
요소수 공급 장치 (10, 10a) 는, 상기 서술한 발전용 엔진 (23) 에 한정되지 않고, 예를 들어, 추진용 엔진 (21) 이나, 차용 엔진 등에 적용할 수도 있다.
10 : 요소수 공급 장치
14 : 요소수 조량 밸브 (요소수 조량 수단)
15 : 요소수 유량계 (요소수 조량 수단)
17 : 요소수 인젝터
23 : 발전용 엔진 (엔진)
60 : 요소수 유통 경로
61 : 청수 공급 경로

Claims (4)

  1. 엔진의 배기 가스를 정화하기 위해 요소수를 공급하는 요소수 공급 장치로서,
    요소수 인젝터와,
    요소수가 유통되는 요소수 유통 경로와,
    청수를 상기 요소수 인젝터에 공급하는 청수 공급 경로와,
    상기 요소수 유통 경로에 형성된 요소수 조량 수단을 구비하고,
    상기 요소수 조량 수단보다 하류측의 상기 요소수 유통 경로에 상기 청수 공급 경로가 합류되는 것을 특징으로 하는 요소수 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 청수 공급 경로에는,
    청수의 공급/공급 정지를 전환하는 전자 밸브와,
    청수의 압력을 조절하는 조압 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 요소수 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 청수 공급 경로에는, 청수의 유량을 줄이는 오리피스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 요소수 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 청수 공급 경로에는,
    청수의 공급량을 변경 가능한 조량 밸브와,
    청수의 유량을 계측하는 유량계가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 요소수 공급 장치.
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