(57)【要約】【課題】手間をかけずに尿素水を製造でき、工数とスペースの低減が可能な脱硝装置を提供すること。【解決手段】ディーゼルエンジン（１０）の排気ガスの通路に脱硝触媒（１）と凝縮器（２）が配設されている。凝縮器は排気ガスの温度を降下し、排気ガス中の水分を凝縮し、凝縮された水は尿素水生成器（３）に流入する。尿素水生成器には固体尿素供給器（４）から固体尿素も供給され、尿素水生成器で尿素水が生成される。尿素水は尿素水供給ポンプ（５）により脱硝触媒の上流の第１排気管（２０ａ）に付設された尿素水噴射弁（６）に送られで排気ガス内に注入される。制御装置（３０）は凝縮器が回収した水の量に応じた固体尿素が尿素生成器に送られるように固体尿素供給器を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスの脱硝装置であって、
排気管に介装された脱硝触媒と、
排気管を通る排気ガスを冷却して排気ガスに含まれる水を回収する凝縮器と、凝縮器で回収した水に固体尿素供給装置から供給される固体尿素を溶かして尿素水を生成する尿素水生成装置と、を具備して、
尿素水生成装置で生成された尿素水を尿素水供給ポンプで圧送して脱硝触媒の上流の排気管に付設された尿素水噴射弁から排気ガス中に噴射し、
固体尿素供給装置は、制御装置によって、凝縮器で回収した水の量に対応した量の固体尿素を尿素生成装置に送るように制御される、
ことを特徴とする脱硝装置。
【請求項２】
尿素水生成装置と尿素水供給ポンプの間にバッファタンクを配設した、ことを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置。
【請求項３】
尿素水生成装置に水道水供給装置を接続した、ことを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置。
【請求項４】
尿素水生成装置を加熱する加熱手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置。
【請求項５】
内燃機関が冷却水で冷却され、加熱手段は内燃機関の冷却水で尿素水生成装置を加熱する、ことを特徴とする請求項４に記載の脱硝装置。
【請求項６】
凝縮器は排気ガスを水で冷却し、加熱手段は凝縮器で排気ガスを冷却するために使用された水で尿素水生成装置を加熱する、ことを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置。
【請求項７】
凝縮器で回収された水を濾過するフィルタを具備する、ことを特徴とする請求項１に記載の脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排気ガス中の窒素酸化物の発生を抑制するための脱硝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気ガス中の窒素酸化物の発生を抑制するための脱硝装置として、特許文献１（特開平８−２５２４２９号公報）に記載の装置がある。この装置では、尿素水タンクと希釈水タンクを備え、尿素水タンクからの尿素水を希釈水タンクからの希釈水で希釈して吹き出しノズルから脱硝装置の上流で排気ガス中に噴出して、排気ガス中の窒素酸化物の発生を抑制するものである。
ここで尿素水タンクに貯留する尿素水を生成するためにプラントの管理者が水を固体尿素と混合して尿素水をタンクに供給している。このために尿素水作成の手間、尿素水タンクの設置スペースの確保が問題となっている。
【特許文献１】
特開平８−２５２４２９号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑み、手間をかけずに尿素水を製造でき、工数とスペースの低減が可能な脱硝装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、内燃機関の排気ガスの脱硝装置であって、
排気管に介装された脱硝触媒と、排気管を通る排気ガスを冷却して排気ガスに含まれる水を回収する凝縮器と、凝縮器で回収した水に固体尿素供給装置から供給される固体尿素を溶かして尿素水を生成する尿素水生成装置と、を具備して、尿素水生成装置で生成された尿素水を尿素水供給ポンプで圧送して脱硝触媒の上流の排気管に付設された尿素水噴射弁から排気ガス中に噴射し、固体尿素供給装置は、制御装置によって、凝縮器で回収した水の量に対応した量の固体尿素を尿素生成装置に送るように制御される、ことを特徴とする脱硝装置が提供される。
このように構成される脱硝装置では、尿素水生成装置において、凝縮器で排気ガスから回収した水に、その水に対応した量の固体尿素供給装置から供給される固体尿素を溶かして尿素水が生成され、生成された尿素水は、尿素供給ポンプで脱硝触媒の上流の排気管に付設された尿素水噴射弁に送られて排気ガス中に噴射され排気ガスの脱硝がおこなわれる。
【０００５】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、尿素水生成装置と尿素水供給ポンプの間にバッファタンクを配設した、脱硝装置が提供される。
このように構成される脱硝装置では、尿素水生成装置の生成する尿素水量の変動がバッファタンクで緩衝されるので、尿素水噴射弁から噴射される尿素水の量を安定させることができる。
【０００６】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、尿素水生成装置に水道水供給装置を接続した、脱硝装置が提供される。
このように構成される脱硝装置では、尿素水生成装置に水道水供給装置が接続されているので排気ガスから回収する水の量が変動しても水道水で一定に保つことができるので、尿素水噴射弁から噴射される尿素水の量を安定させることができる。
【０００７】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明において、尿素水生成装置を加熱する加熱手段を有する、脱硝装置が提供され、請求項５の発明では内燃機関の冷却水で尿素水生成装置が加熱され、請求項６の発明では排気ガスを冷却するために使用された水で尿素水生成装置が加熱される。
このように構成される脱硝装置では固体尿素が水に溶けやすく尿素水の濃度が安定する。
【０００８】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明において、凝縮器で回収された水を濾過するフィルタを具備する、脱硝装置が提供される。
このように構成される脱硝装置では凝縮器で回収された水がフィルタで濾過されるので尿素水供給ポンプ、尿素水噴射弁の作動不良が発生しにくい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１が本発明の第１の実施の形態の構成を概略的に示す図であって、参照符号１０で示されるのはディーゼルエンジンであって、ディーゼルエンジン１０は水冷式であって、ディーゼルエンジン１０の内部のウォータジャケット１０ａは冷却水配管１０ｂ、１０ｃを介してラジエータ１１と連結されていて、冷却水がこれらの内部を循環する。冷却水温度が所定の範囲にあるようにラジエータファン１２がモータ１３で駆動される。
【００１０】
ディーゼルエンジン１０には第１排気管２０ａを介して脱硝触媒１が接続されている。脱硝触媒１は、例えば、ハニカム構造のセラミック製の担体に触媒をコーティングして形成されている。脱硝触媒１には第２排気管２０ｂを介して凝縮器２が接続され、凝縮器２の下流側には後端が開放されている第３排気管２０ｃが接続されている。
【００１１】
凝縮器２は拡幅された排気ガス通路内に冷却水通路２ａを配設し、これに冷却水入口２ｂから冷却水出口２ｃに向けて冷却水を流し排気ガスの温度を降下し、排気ガス中の水分を凝縮する。凝縮された水は凝縮器２の底部に落下する。凝縮器２の底部には第１連結管２１ａの一端が接続されていて、凝縮された水は第１連結管２１ａを通り第１連結管２１ａの他端に接続された尿素水生成器３に流入する。
【００１２】
尿素水生成器３には固体尿素供給管２２を介して固体尿素供給器４から固体尿素も供給され、尿素水生成器３は凝縮器２から流入する水と固体尿素供給器４から供給される固体尿素から尿素水が生成される。尿素水生成器３は第２連結管２１ｂを介して尿素水供給ポンプ５に接続され、尿素水供給ポンプ５は第３連結管２１ｃを介して第１排気管２０ａに付設された尿素水噴射弁６に接続されており、尿素水は脱硝触媒１の上流で排気ガス内に注入される。
【００１３】
参照符号３０で示されるのは制御装置であって、図示しないマイクロコンピュータを含み、制御装置３０は凝縮器２の回収した水の量に応じて、固体尿素供給装置４の固体尿素供給量を制御する他、尿素水供給ポンプ５、尿素水噴射弁６の作動も制御する。
【００１４】
第１の実施の形態は上記のように構成されているので、脱硝触媒の上流に供給され脱硝をおこなう尿素水は、排気ガス排気ガスから回収した水に固体尿素供給装置から供給される固体尿素を溶かして生成されるので連続的に生成がおこなわれ、大量の尿素水を生成して尿素水タンクに貯留する必要がなく、手間とスペースを減少させることができる。
【００１５】
なお、排気ガス中に注入された尿素水は以下のように加水分解反応をしてアンモニアを生成し、
（ＮＨ２）２  ＣＯ  ＋  Ｈ２Ｏ    →  ２ＮＨ３  ＋  ＣＯ２
アンモニアが排気ガス中の一酸化窒素が以下の反応を起こすことにより排気ガスの脱硝がおこなわれる。
４ＮＨ３  ＋  ４ＮＯ＋Ｏ２  →  ４Ｎ２  ＋  ６Ｈ２Ｏ
２ＮＨ３  ＋  ＮＯ＋ＮＯ２  →  ２Ｎ２  ＋  ３Ｈ２Ｏ
【００１６】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図２が第２の実施の形態の構成を示す図であって、第１の実施の形態に比して、第２連結管２１ｂにバッファタンク７が介装されている。このようにすることにより尿素水の供給が途切れることが防止される。なお、このバッファタンク７は尿素水を大量に貯留するものではないので小容量でよく従来技術で使用されていたものと比べるとはるかに小さい。
【００１７】
次に、第３の実施の形態について説明する。
図３が第３の実施の形態の構成を示す図であって、第１の実施の形態に比して、
尿素水生成装置３に水道水供給装置８が接続されている点が異なる。このようにすることにより排気ガスから充分な水分が回収できない場合に水道水を尿素水生成装置に供給して、排気ガスの脱硝に必要な尿素水を確保することができる。
【００１８】
次に、第４の実施の形態について説明する。
図４が第４の実施の形態の構成を示す図であって、第１の実施の形態に比して、ディーゼルエンジン１０の冷却水を尿素水生成装置３に導いて、尿素水生成装置３を加熱して固体尿素を溶けやすくした点が異なる。そのために、尿素水生成装置３に冷却水通路３ａが取り付けられ、冷却水通路３ａの両端がそれぞれ冷却水通路１０ｄ、１０ｅを介して、ウォータジャケット１０ａと連結されている。
【００１９】
次に、第５の実施の形態について説明する。この第５の実施の形態も第４の実施の形態と同様に、尿素水生成装置３を加熱して固体尿素を溶けやすくしたものであるが、そのために凝縮器２で使用した水を尿素水生成装置３に取り付けられた冷却水通路３ａに流すようにした点が異なる。図５が第５の実施の形態の構成を示す図であって、凝縮器２の冷却水出口２ｃと尿素水生成装置３に取り付けられた冷却水通路３ａが連結水路２ｄで連結されている。
【００２０】
次に、第６の実施の形態について説明する。
図６が第６の実施の形態の構成を示す図であって、第１の実施の形態に比して第１連結管２１ａにフィルタ９を介装した点が異なる。これは、排気ガス中には煤塵が含まれており、排気ガスを凝縮した水にもこの煤塵が含まれている可能性がある。この煤塵は尿素水供給ポンプ５や尿素水噴射弁６の作動不良を引き起こす可能性がある。そこで第１連結管２１ａにフィルタ９を介装してこのフィルタ９で煤塵を捕捉し、尿素水供給ポンプ５や尿素水噴射弁６に煤塵が到達しないようにして、それらが作動不良を引き起こさないようにしたのである。
【００２１】
【発明の効果】
各請求項の発明は、内燃機関の排気ガスの脱硝装置であるが、排気管に介装された脱硝触媒と、排気管を通る排気ガスを冷却して排気ガスに含まれる水を回収する凝縮器と、凝縮器で回収した水に固体尿素供給装置から供給される固体尿素を溶かして尿素水を生成する尿素水生成装置と、を具備し、尿素水生成装置で生成された尿素水を尿素水供給ポンプで圧送して脱硝触媒の上流の排気管に付設された尿素水噴射弁から排気ガス中に噴射し、固体尿素供給装置は、制御装置によって、凝縮器で回収した水の量に対応した量の固体尿素を尿素生成装置に送るように制御される。
このように構成される脱硝装置では、尿素水生成装置において、凝縮器で排気ガスから回収した水に、その水に対応した量の固体尿素供給装置から供給される固体尿素を溶かして尿素水が生成され、生成された尿素水が尿素供給ポンプで脱硝触媒の上流の排気管に付設された尿素水噴射弁に送られて排気ガス中に噴射され排気ガスの脱硝がおこなわれる。したがって、従来のように尿素水を大きな尿素水タンクに貯留しておく必要がなく、工数とスペースが低減できる。
【００２２】
特に、請求項２の発明のように、尿素水生成装置と尿素水供給ポンプの間にバッファタンクを配設すれば、尿素水生成装置の生成する尿素水量の変動がバッファタンクで緩衝されるので、尿素水噴射弁から噴射される尿素水の量を安定させることができる。
特に、請求項３の発明のように、尿素水生成装置に水道水供給装置を接続すれば、排気ガスから回収する水の量が変動しても水道水で一定に保つことができるので、尿素水噴射弁から噴射される尿素水の量を安定させることができる。
特に、請求項４、５、６の発明のように、尿素水生成装置を加熱手段で加熱すれば固体尿素が水に溶けやすく尿素水の濃度が安定する。
特に、請求項７の発明のように、凝縮器で回収された水をフィルタで濾過すれば、尿素水噴射弁の作動不良が発生しにくく作動が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図４】第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】第５の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】第６の実施の形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…脱硝触媒
２…凝縮器
３…尿素水生成装置
４…固体尿素供給装置
５…尿素供給ポンプ
６…尿素水噴射弁
７…バッファタンク
８…水道水供給装置
１０…ディーゼルエンジン
１０ａ…ウォータジャケット
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…第１、２、３排気管
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…第１、２、３連結管
２２…固体尿素供給管
３０…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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