(57)【要約】【課題】無害で安全な尿素水溶液を還元剤に使用して排ガス中のＮＯＸを高効率で分解する。【解決手段】還元剤４をポンプ９、１２で高圧とし、ディーゼルエンジン１の廃熱を使用する第一加熱器１４と電熱を使用する第二加熱器１６とによって沸点よりも僅かに低い温度に加熱する。　ＮＯＸセンサ１９、２０からの信号に基いて電子式制御装置１８が噴射器１７を制御して加圧・加熱された還元剤４をＮＯＸ濃度に応じて排気管２の排ガス中に噴霧させることにより、還元剤４は瞬時に気化して脱硝反応器３の還元触媒と協力してＮＯＸを完全除去し、または排ガス規制適合範囲内に低減する。【選択図】　　　図１
2004132286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス発生機械・設備から延び脱硝反応器が設置された排ガス通路に還元剤を導入し、前記脱硝反応器の還元触媒に前記還元剤を気化状態で接触させることにより排ガス中のＮＯＸを分解する排ガス浄化装置において、
還元剤を収容する容器、前記容器から取り出した還元剤を加圧するポンプ、加圧された還元剤を前記排ガス発生機械・設備の廃熱により沸点よりも僅かに低い温度に加熱する加熱器、加圧・加熱された還元剤を前記排ガス通路内に噴霧させる噴射器を有する還元剤供給手段と、
排ガス中のＮＯＸ濃度に応じて前記噴射器の還元剤噴射量を制御する電子式制御装置を有する還元剤供給量調整手段と、
を具えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載した排ガス浄化装置において、
前記還元剤供給手段および還元剤供給量調整手段に加えて、
前記加熱器の還元剤温度を検知する温度センサおよび前記加熱器への廃熱伝達調整手段を有し、前記温度センサが検知した還元剤温度に基いて前記電子式制御装置が前記廃熱伝達調節手段を作動させて還元剤の加熱温度を制御する還元剤加熱調整手段、
を具えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項３】
排ガス発生機械・設備から延び脱硝反応器が設置された排ガス通路に還元剤を導入し、前記脱硝反応器の還元触媒に前記還元剤を気化状態で接触させることにより排ガス中のＮＯＸを分解する排ガス浄化装置において、
還元剤を収容する容器、前記容器から取り出した還元剤を加圧するポンプ、加圧された還元剤を前記排ガス発生機械・設備の廃熱により加熱する第一加熱器、前記第一加熱器で加熱した還元剤を電熱により沸点よりも僅かに低い温度に加熱する第二加熱器、加圧・加熱された還元剤を前記排ガス通路内に噴霧させる噴射器を有する還元剤供給手段と、
排ガス中のＮＯＸ濃度に応じて前記噴射器の還元剤噴射量を制御する電子式制御装置を有する還元剤供給量調整手段と、
排ガス温度を検知する温度センサおよび前記第二加熱器の還元剤温度を検知する温度センサを有し、前記二つの温度センサが検知した排ガス温度および還元剤温度に基いて前記電子式制御装置が前記第二加熱器の還元剤加熱温度を制御する還元剤加熱調整手段と、
を具えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載した排ガス浄化装置において、
前記還元剤供給手段および還元剤供給量調整手段に加えて、
排ガス温度を検知する温度センサ、前記第一加熱器の還元剤温度を検知する温度センサ、前記第二加熱器の還元剤温度を検知する温度センサ、および前記第一加熱器への廃熱伝達調節手段を有し、前記各温度センサが検知した排ガス温度、各加熱器における還元剤温度に基いて前記電子式制御装置が前記第二加熱器の還元剤加熱温度制御、および前記廃熱伝達調節手段を作動させて前記第一加熱器の還元剤加熱温度制御をそれぞれ行なう還元剤加熱調整手段、
を具えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項１，２，３または４に記載した排ガス浄化装置であって、
前記ポンプは圧力調整器を付設させており、加圧した還元剤を一定圧力に調整して加熱するものとされている、
ことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１，２，３または４に記載した排ガス浄化装置であって、
前記ポンプは前記容器から還元剤を取り出す低圧の第一ポンプおよびこれより送出された還元剤を更に加圧する高圧の第二ポンプからなり、前記第一ポンプは圧力調整器を付設させていて一定圧力に調整された還元剤を前記第二ポンプに送入するものとされている、
ことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項１，２，３または４に記載した排ガス浄化装置であって、
前記ポンプは前記容器から還元剤を取り出す低圧の第一ポンプおよびこれより送出された還元剤を更に加圧する高圧の第二ポンプからなり、前記各ポンプは圧力調整器をそれぞれ付設させていて前記第一ポンプの吐出還元剤を一定圧力に調整して前記第二ポンプに送入し、前記第二ポンプの吐出還元剤を再度一定圧力に調整して加熱するものとされている、
ことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項８】
前記還元剤供給量調整手段は前記脱硝反応器の前後に設置したＮＯＸセンサを有しており、前記ＮＯＸセンサが検知したＮＯＸ濃度に基き前記電子式制御装置が前記噴射器の還元剤噴射量を検知したＮＯＸ濃度に応じて制御するものとされている請求項１、２、３、４、５、６または７に記載した排ガス処理装置。
【請求項９】
前記排ガス発生機械・設備がディーゼルエンジンであり、前記還元剤供給量調整手段は前記電子式制御装置に前記ディーゼルエンジンの運転状態によって予測されるＮＯＸ濃度を入力記憶させておき、実際の運転状態に基き前記電子式制御装置が前記噴射器の還元剤噴射量を予測ＮＯＸに応じて制御するものとされている請求項１、２、３、４、５、６または７に記載した排ガス浄化装置。
【請求項１０】
前記廃熱伝達調節手段が前記排ガス通路の壁に設けた台座に摺動可能に重ねた伝熱部材を具えたものであって、前記伝熱部材は前記加熱器に還元剤が設定温度よりも低いとき接触して加熱を行ない、設定温度よりも高いとき離間して加熱を中止するものとされている請求項２，４，５，６または７に記載して排ガス浄化装置。
【請求項１１】
前記廃熱使用の加熱器が廃熱に排ガスを用いるものであって前記排ガス通路と排ガスの導入路および戻し路によって接続されており、前記廃熱伝達調節手段が前記排ガス通路の前記導入路・戻し路の分岐・合流個所の間に設けられたシャッタであって、前記シャッタは還元剤が設定温度よりも低いとき前記排ガス通路を絞って前記加熱器に排ガスを導入し、設定温度よりも高いとき前記排ガス通路を全開して前記加熱器への排ガス導入が行なわれなくなるようにするものとされている請求項２、４、５、６または７に記載した排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス中に含有されているＮＯＸ（窒素酸化物）を還元剤と還元触媒とによって分解し無害化する排ガス浄化装置、詳しくは還元剤に尿素水溶液を使用する排ガス浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン、ボイラ、ガスタービン、コークス炉などの排ガス発生機械・設備が排出する排ガスによる大気汚染の防止を図るため、排ガスが含有するＮＯＸを除去・低減することは従前から広く行なわれており、脱硝手段としてアンモニアまたは尿素の水溶液を還元剤に使用し、これを排ガスに添加して還元触媒に接触させる方式を用いるのが普通である。
【０００３】
還元剤は均一に混入させるため排ガス中に噴霧させて添加するが、殊に尿素水溶液は液体のままであると還元剤由来の固形化合物を生成してこれが還元触媒に付着堆積し、還元触媒層を目詰まりさせるので、還元剤を気化させて固形化合物が生成されないようにすることが必要とされている。
【０００４】
従来、還元剤を気化させて還元触媒に接触させる手段として、例えば特開平５−３１３２７号公報に記載されているように還元剤をそのまま排ガス中に噴霧し排ガスがもつ熱により気化させること、特開平２−２０７１１９号公報に記載されているように還元剤を圧縮空気中に噴霧したものを排ガスに混合し排ガスがもつ熱により気化させること、特開平９−３８４６６号公報に記載されているように排ガス熱で加熱した空気中に還元剤を噴霧し気化させたものを排ガスに混入すること、特開平５−５７１４６号公報に記載されているように排ガスボイラの過熱蒸気中に還元剤を噴霧し気化させたものを排ガス中に噴出すること、特開平５−２２０３４２号公報に記載されているように電気ヒータで加熱した空気中に還元剤を噴霧して気化させたものを排ガスに注入すること、が提案されている。
【０００５】
前記の排ガスがもつ熱を利用して還元剤を気化させる手段は、気化のための特別の熱発生手段が不要であるという利点をもつ反面、排ガス温度が還元剤気化温度よりも低いと固形化合物の生成、ＮＯＸの大気中への大量放出などの不都合を生じる。　また、前記の排ガスボイラの過熱蒸気がもつ熱を利用して還元剤を気化させる手段は、きわめて限定された特定分野での手段であって一般的でない。更に、前記の電気ヒータが発する熱を利用し還元剤を気化させる手段は、過熱蒸気の熱を利用するものと同様に排ガス温度が低くてもＮＯＸの除去・低減という目的を達成させることができるが、無視できない量の電力を消費し、殊にディーゼルエンジンの排ガス浄化のためエンジン備え付けの発電機で得た電力を使用する場合はエンジンの燃料消費量増大や発電機の大容量化を避けられないという問題を生じる。
【０００６】
加えて、前記各公報に記載されている手段は、いずれも排ガス中のＮＯＸ濃度に応じて還元剤の量を調節することを考慮しておらず、過不足を生じて満足できるＮＯＸの除去・低減が行なえない、過剰分が大気中に放出されるという無駄を生じるばかりか、大気の更なる汚染を招く心配がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は還元剤を加熱気化して還元触媒に接触させ　ＮＯＸを分解することにより排ガス中のＮＯＸを除去・低減する排ガス浄化装置について、排ガス温度の高低にかかわらず僅かな熱を補助的に付加するだけで還元剤が確実に気化され、しかもＮＯＸ濃度に応じた適正量の還元剤が排ガスに導入されてすぐれた排ガス浄化機能を安定して発揮することができるものがない、という前記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは還元剤に尿素水溶液を使用して完全に気化した還元剤の適正量を排ガスに導入できるもの、とすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
先ず、還元剤として従前から一般的に使用されているアンモニア水溶液は、比較的低い温度で気化するので排ガス温度が低くても完全に気化させて還元触媒に接触させることができる。　しかし、アンモニアは毒性を有し劇物に指定されているので取扱いに慎重且つ充分な注意が必要であり、例えば自動車用ディーゼルエンジンのように不慣れな人が取り扱う機械が多い排ガス浄化装置への使用は避けることが好ましい。
【０００９】
本発明はこのような観点から、排ガス発生機械・設備から延びる排ガス通路に設置されている脱硝反応器の上流側で排ガス中に還元剤を導入し、この還元剤を脱硝反応器の還元触媒に気化状態で接触させることにより排ガス中のＮＯＸを分解する排ガス浄化装置について、還元剤として安全な尿素水溶液を使用するものとした。
【００１０】
そして、還元剤に尿素水溶液を使用して前記課題を解決する第一手段として、還元剤を収容する容器、容器から取り出した還元剤を加圧するポンプ、加圧された還元剤を排ガス発生機械・設備の廃熱により沸点よりも僅かに低い温度に加熱する加熱器、加圧・加熱された還元剤を排ガス通路内に噴霧させる噴射器を有する還元剤供給手段と；排ガス中のＮＯＸ濃度に基いて噴射器の還元剤噴射量を制御する電子式制御装置を有する還元剤供給量調整手段；とを具えたものとした。
【００１１】
次に、前記課題を解決するための第二手段として、前記第一手段の還元剤供給手段および還元剤供給量調整手段に加えて；加熱器の温度を検知する温度センサおよび加熱器への廃熱伝達調節手段を有し、温度センサが検知した加熱器温度に基いて第一手段における電子式制御装置が廃熱伝達調節手段を作動させて還元剤の加熱温度を制御する還元剤加熱調整手段；を具えたものとした。
【００１２】
還元剤をポンプで加圧して加熱器で廃熱により沸点よりも僅かに低い温度に加熱し、この加圧・加熱された還元剤をＮＯＸ濃度に応じて噴射量が電子制御される噴射器より排ガス通路内に噴霧する、という第一、第二手段によると、高圧・高温とされた液体の還元剤がほぼ大気圧の排ガス通路に噴霧されることによって瞬時に気化し、且つＮＯＸ濃度に応じた最適量が導入されることによって、還元触媒層を目詰まりさせる心配や還元剤の過不足を生じさせる心配を伴うことなく排ガス浄化作用を安定して発揮することができる。
【００１３】
殊に、加熱器における還元剤加熱温度を制御可能とした第二手段によると、廃熱が著しく高温であっても還元剤を沸騰させて尿素の結晶を生成するという不都合がなくなり、排ガス通路内に尿素水溶液を確実に噴霧気化させ、排ガス浄化の目的を確実に達成することができる。
【００１４】
また、前記課題を解決するための第三手段として、還元剤を収容する容器、容器から取り出した還元剤を加圧するポンプ、加圧された還元剤を排ガス発生機械・設備の廃熱により加熱する第一加熱器、第一加熱器で加熱した還元剤を電熱により沸点よりも僅かに低い温度に加熱する第二加熱器、加圧・加熱された還元剤を排ガス通路内に噴霧させる噴射器を有する還元剤供給手段と；排ガス中のＮＯＸ濃度に基いて噴射器の還元剤噴射量を制御する電子式制御装置を有する還元剤供給量調整手段と；排ガス温度を検知する温度センサおよび第二加熱器の還元剤温度を検知する温度センサを有し、これら二つの温度センサが検知した排ガス温度および還元剤温度に基いて電子式制御装置が第二加熱器の還元剤加熱温度を制御する還元剤加熱調整手段；とを具えたものとした。
【００１５】
更に、前記課題を解決するための第四手段として、前記第三手段の還元剤供給手段および還元剤供給量供給手段に加えて；排ガス温度を検知する温度センサ、第一加熱器の還元剤温度を検知する温度センサ、第二加熱器の還元剤温度を検知する温度センサ、および第一加熱器への廃熱伝達調節手段を有し、各温度センサが検知した排ガス温度、各加熱器における還元剤温度基いて電子式制御装置が第二加熱器の還元剤加熱温度制御、および廃熱伝達調節手段を作動させて第一加熱器の還元剤加熱温度制御をそれぞれ行なう還元剤加熱調整手段；を具えたものとした。
【００１６】
これら第三、第四手段によると、第一、第二手段と同様にＮＯＸ濃度に応じた還元剤を噴射器から噴霧すると同時に気化させて排ガス浄化の目的を達成できることに加えて、還元剤を廃熱、電熱の二段階で加熱することによって廃熱温度が低くても噴霧と同時に気化させ、目的を完全に達成させることができる。
【００１７】
更にまた、前記第一、第二、第三または第四手段において、ポンプに圧力調整器を付設して加圧した還元剤を一定圧力に調整して加熱するものとしたことを第五手段、またはポンプを容器から還元剤を取り出す低圧の第一ポンプおよびこれにより送出された還元剤を更に加圧する高圧の第二ポンプからなり、第一ポンプは圧力調整器を付設させていて一定圧力に調整された還元剤を第二ポンプに送入するものとしたことを第六手段、或いはポンプを容器から還元剤を取り出す低圧の第一ポンプおよびこれより送出された還元剤を更に加圧する高圧の第二ポンプからなり、これら各ポンプは圧力調整器をそれぞれ付設させていて第一ポンプの吐出還元剤を一定圧力に調整して第二ポンプに送入し、第二ポンプの吐出還元剤を再度一定圧力に調整して加熱するものとしたことを第七手段とした。
【００１８】
圧力調整器を設けたことによって噴射器に送られる還元剤の圧力が所定値に保たれ、電子制御による噴射量が正確となってより適確に所要量を噴霧し、排ガス浄化を効率よく且つ完全に行なうことを可能とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１は排ガス発生機械・設備の一つである自動車用ディーゼルエンジンの排ガス浄化に本発明を適用した形態を示す配置図であって、排ガス通路はディーゼルエンジン１の排気管２である。排気管２は脱硝反応器３を具えているとともに、その上流側および下流側に排ガス中のＮＯＸ濃度を検知するＮＯＸセンサ１９、２０が設置され、且つ上流側に排ガス温度を検知する温度センサ２１が設置されている。
【００２０】
還元剤４は尿素水溶液であって、補充可能な容器６に収容されている。　この容器６から延びる還元剤供給管７には低圧の第一ポンプ９、高圧の第二ポンプ１２、廃熱使用の第一加熱器１４、電熱使用の第二加熱器１６が順に設けられており、先端は脱硝反応器３の上流側で排気管２に開口させた噴射器１７に接続されている。
【００２１】
還元剤供給管７の第一ポンプ９出口側から第一戻し管８が分岐しており、この第一戻し管８は第一圧力調整器１０を経て容器６に接続されていて、第一ポンプ９が吐出した還元剤４を一定圧力に調整して第二ポンプ１２に送るようになっている。　また、還元剤供給管７の第二ポンプ１２出口側から第二戻し管１１が分岐しており、この第二戻し管１１は第二圧力調整器１３を経て還元剤供給管７の第二ポンプ１２入口側に接続されていて、第二ポンプ１２が吐出した還元剤４を一定圧力に調整して第一加熱器１４に送るようになっている。
【００２２】
前記の容器６、第一ポンプ９、第一圧力調整器１０、第二ポンプ１２、第二圧力調整器１３、第一加熱器１４、第二加熱器１６、噴射器１７、還元剤供給管７、第一戻し管８、第二戻し管１１は還元剤供給手段５を構成する。
【００２３】
尚、第一加熱器１４はディーゼルエンジン１の廃熱である排気管２の熱またはその中を流れる排ガスの熱によって還元剤４を加熱する熱交換器であって、第二ポンプ１２によって高圧とされた還元剤４を沸点以上に加熱しないように廃熱伝達調節手段１５によって還元剤４の加熱温度を制御するようになっている。　また、第二加熱器１６は電気抵抗発熱体をコイル状またはハニカム状に配置し大きな熱放射面積を有するものとした電熱式の加熱器である。
【００２４】
次に、本実施の形態においては第一加熱器１４、第二加熱器１６のそれぞれに還元剤４の温度を検知する温度センサ２２、２３を具えさせている。　これらの温度センサ２２、２３は加熱器の適所、例えば外壁に接触させて還元剤４の温度を間接的に検知するようにしてもよいが、加熱器出口部分の還元剤４に接触させて直接検知することが好ましい。
【００２５】
更に、本実施の形態においては電子式制御装置１８が準備されており、二つのＮＯＸセンサ１９、２０が検知した脱硝反応器３の上流側および下流側の排ガス中のＮＯＸ濃度を入力した電子式制御装置１８は噴射器１７に所要の動作指令を発するようになっている。　本実施の形態では噴射器１７として所定のデューティサイクルで開閉を繰り返す電磁弁が用いられており、動作指令、即ちデューティサイクル信号に従って開閉し排ガス中に噴霧導入する還元剤４の量を調節する。　一般には、上流側ＮＯＸセンサ１９からの信号に基いて導入量を設定し、下流側ＮＯＸセンサ２０からの信号に基いて導入量を補正するものであり、このことによりＮＯＸ含有量に応じた適正量の還元剤４を過不足なく導入し、脱硝反応器３の還元触媒と協力してＮＯＸを効率よく分解し、ＮＯＸが完全に除去された排ガスまたはＮＯＸが排ガス規制適合範囲内に低減された排ガスを大気に放出することができる。
【００２６】
前記のＮＯＸセンサ１９、２０、電子式制御装置１８およびこれらによって制御される噴射器１７は還元剤供給量調整手段２４を構成する。
【００２７】
ここで、排ガス発生機械・設備をディーゼルエンジン１とした本実施の形態においては、エンジンの回転速度、排気温度、燃料噴射量などで表わさせる運転状態によってＮＯＸ濃度がかなり大幅に異なることから、エンジン運転状態に応じて予測されるＮＯＸ濃度を電子式制御装置１８に入力記憶させておき、実際の運転状態を各種センサで検知させて電子式制御装置１８に入力し、この運転状態で排出されている排ガス中のＮＯＸ濃度を予測ＮＯＸ濃度とみなして噴射器１７の還元剤噴射量を制御するように還元剤供給量調整手段２４を構成することができる。　このように、ＮＯＸセンサ１９、２０を用いることなく、電子式制御装置１８を用いたディーゼルエンジン１の燃料噴射量制御システムに還元剤噴射量制御システムを組込むことによっても適正量の還元剤４を排ガスに導入することが可能となる。
【００２８】
更にまた、本実施の形態においては排気管２を流れる排ガスの温度を検知する温度センサ２１、第一加熱器１４を通過する還元剤４の温度を検知する温度センサ２２、第二加熱器１６を通過する還元剤４の温度を検知する温度センサ２３が発する信号が電子式制御装置１８に入力される。
【００２９】
本発明の第一、第二手段において加熱器として廃熱利用の第一加熱器１４のみが用いられており、その温度センサ２２からの信号に基いて電子式制御装置１８が廃熱伝達調節手段１５に動作指令を発するようになっていて、これらは第二手段における還元剤加熱調整手段２５を構成する。　本発明の第三手段においては排気管２と第二加熱器１６とに温度センサ２１、２３が設けられており、これらからの信号に基いて電子式制御装置１８が第二加熱器１６の電気抵抗発熱体への電流を制御するようになっていて、これらは第三手段における還元剤加熱調整手段２５を構成する。　本発明の第四手段においては前記三つの温度センサ２０、２１、２２が設けられており、これらからの信号に基いて電子式制御装置１８が廃熱伝達調節手段１５に動作指令を発するとともに第二加熱器１６の電気抵抗発熱体への電流を制御するようになっていて、これらは第四手段における還元剤加熱調整手段２５を構成する。
【００３０】
本発明の目的は本実施の形態における高圧の第二ポンプ１２、廃熱利用の第一加熱器１４、ＮＯＸ濃度に応じて電子制御される噴射器１７を具えた第一手段によって充分に達成させることが可能である。　しかし、第一手段における第一加熱器１４による還元剤４の加熱を還元剤温度に基いて制御するものとした第二手段によると、還元剤４を沸騰させて尿素の結晶を生成する、という不具合が回避され、ほぼ大気圧の排ガス中に噴射したとき瞬時に完全に気化できる圧力・温度、即ち沸点よりも僅かに低い温度に加熱して本発明の目的をより確実に達成させることができる。
【００３１】
また、本実施の形態における高圧の第二ポンプ１２、第一加熱器１４、排ガス温度と自身内の還元剤温度とに基いて加熱温度を制御する第二加熱器１６、ＮＯＸ濃度に応じて電子制御される噴射器１７を具えた第三手段、および高圧の第二ポンプ１２、自身内の還元剤温度に基いて加熱温度を制御する第一加熱器１４、排ガス温度と自身内の還元剤温度とに基いて加熱温度を制御する第二加熱器１６、ＮＯＸ濃度に応じて電子制御装置される噴射器１７を具えた第四手段によると、第一加熱器１４の熱源である廃熱の温度や噴霧雰囲気である排ガスの温度が低いときであっても、第二加熱器１６で完全な気化が可能な温度に加熱することができる。　加えて、第一加熱器１４の加熱温度を制御可能とした第四手段によると、廃熱や排ガスの温度が低いときはもとより、廃熱温度が高いときであっても還元剤４を沸騰させることがなく、噴射器１７に至るまでに高圧・高温の水溶液の状態を保って本発明の目的を更に確実に達成させることができる。尚、第二加熱器１６は廃熱使用の第一加熱器１４の加熱不足を補うものであるため、電力消費量が少ないという利点がある。
【００３２】
ここで、第一乃至第四手段における単一のポンプである高圧の第二ポンプ１２が吐出した還元剤４を第二圧力調整器１３で一定圧力に調整して第一加熱器１４、第二加熱器１６に送り加熱するものとした本発明の第五手段、第一ポンプ９および第二ポンプ１２に第一圧力調整器１０および第二圧力調整器１３をそれぞれ付設した本発明の第七手段によると、圧力が変動して加熱器内で沸騰させるという心配が完全に解消され、また噴射器１７からの還元剤噴射量が電子式制御装置１８からのデューティサイクル信号による流量制御のみで所要量に制御され、要求量の還元剤４を過不足なく適確に噴射して排ガス浄化を効率よく行なうことができる。
【００３３】
更に、廃熱利用の加熱器のみを使用した第一、第二手段は比較的高温の廃熱を発生するボイラ、ガスタービン、コークス炉などの排ガス浄化に適用するのが好適である。また、廃熱利用の第一加熱器１４と電熱利用の第二加熱器１６とを併用した第三、第四手段は比較的低温の廃熱を発生するもの、或いは廃熱の温度変化が大きいもの、例えばディーゼルエンジンの排ガス浄化に適用するのが好適である。
【００３４】
また、ポンプを低圧の第一ポンプ９と高圧の第二ポンプ１２の二台とし、第一ポンプ９が吐出した還元剤４を第一圧力調整器１０で一定圧力に調整して第二ポンプに送入するものとした第六手段、および第六手段のものにおいて第二ポンプ１２が吐出した還元剤４を第二圧力調整器１３で再度一定圧力に調整するものとした第七手段によると、還元剤４が更に安定よく一定圧力に調整されて噴射器１７からの噴射量が更に正確に所要量となり、排ガス浄化効率を高めることができる。
【００３５】
次に、図２は本実施の形態による容器６から噴射器１７に至るまでの還元剤４の状態を説明する線図であって、還元剤４として使用する尿素水溶液のＬは蒸気圧曲線、Ｗは圧縮水域、Ｓは加熱蒸気域を示す。　第一ポンプ９は容器６から取り出した常温の還元剤４を圧力Ｐ１、例えば２５０ｋＰａ程度に加圧して第二ポンプ１２に送り、第二ポンプ１２は低圧に加圧されている還元剤４を圧力Ｐ２、例えば１０ＭＰａ程度に加圧する。　第二ポンプ１２で高圧に加圧された還元剤４は、第一加熱器１４、第二加熱器１６で圧力Ｐ２における加熱蒸気域Ｓよりも僅かに低い温度域Ｔ１〜Ｔ２の圧縮水域Ｗに加熱される。
【００３６】
加熱温度域Ｔ１〜Ｔ２は圧力Ｐ２における沸点Ｔ３よりも低く、大気圧中に噴霧したとき完全気化が可能な最低温度Ｔ０よりも高い温度範囲内とされ、圧力１０ＭＰａの場合２５０℃〜３００℃とするのが好適である。尚、本発明が適用可能な圧縮水域は斜線で示されている。　この線図からも、加圧して沸点よりも僅かに低い温度に加熱した還元剤４を排ガス中に噴霧することにより、瞬時に且つ完全に気化させることができることが判る。
【００３７】
図３、図４は廃熱伝達調節手段１５の異なる実施の形態を示す縦断面概略図であって、図３の廃熱伝達調節手段１５は排気管２の管壁３１に台座３２を取り付けて第一加熱器１４を断熱材３３を挟んで台座３２に固定するとともに、伝熱部材３４を台座３２に摺動可能に重ねて接触させたものであって、伝熱部材３４はソレノイド３５から延びるロッド３６に結合されて第一加熱器１４に接触し或いはこれより離れるようになっている。　台座３２と伝熱部材３４とは熱伝導にすぐれた金属で作られている。　また、第一加熱器１４は同じく高熱伝導の金属で作った中実の胴体１４Ａの内部に伝熱路１４Ｂを形成したものであって、伝熱路１４Ｂの出口部分に温度センサ２２が設置されている。
【００３８】
排気管２を流れる排ガスの熱は管壁３１から台座３２を経て伝熱部材３４に伝達され、図示の接触状態で胴体１４Ａを加熱して伝熱路１４Ｂを流れる還元剤４を加熱する。　還元剤４が設定温度以上に加熱されると温度センサ２２からの信号によってソレノイド３５が消磁し、戻しばね３７のばね力で伝熱部材３４を胴体１４Ａから引き離して加熱を中止する。還元剤４は胴体１４Ａの余熱で加熱されるが温度を次第に低下し、設定温度以下となったときソレノイド３４を励磁して伝熱部材３４を胴体１４Ａに再び接触させる。　このことより、還元剤４は沸点よりも僅かに低い温度を上限に加熱されることとなる。
【００３９】
図４の廃熱伝達調節手段１５は排気管２を流れる排ガスを第一加熱器１４に導入しこれを再び排気管２に戻す導入路４１および戻し路４２の排気管２への分岐・合流個所の間の部分に設置した蝶形のシャッタ４３とその原動機４５とからなるものである。　第一加熱器１４は導入路４１および戻し路４２を両端部に接続した胴体１４Ｃの内部に還元剤４が流れる伝熱管１４Ｄを配備した並流型または向流型の熱交換器であって、伝熱管１４Ｄの出口部分に温度センサ２２が設置されている。　また、原動機４５はシャッタ４３を取り付けた支軸４４に突設したレバー４６にプランジャを結合した電磁石である。
【００４０】
温度センサ２２が検知する還元剤４の温度が設定温度よりも低いとき、原動機４５であるソレノイドは励磁状態とされレバー４６を引張って排気管２を半開とする位置にシャッタ４３を保持する。　これにより、排ガスが導入路４１から胴体１４Ｃに入り、伝熱管１４Ｄを流れる還元剤４を加熱して戻し路４２から排気管２に戻る。　還元剤４が設定温度以上になると温度センサ２２からの信号に基いてソレノイドが消磁し、レバー４６を押してシャッタ４３を二点鎖線で示す排気管２全開の位置とする。　これにより、排ガスは胴体１４Ｄを迂回することなく排気管２内を直進して流れ、還元剤４は余熱で加熱されるようになって温度を次第に低下する。　設定温度以下になるとシャッタ４３が半開位置に戻って加熱を再開する。　このことにより、還元剤４は沸点よりも僅かに低い温度を上限に加熱されることとなる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、毒性をもたず安全に取り扱うことができるが、沸点以上の温度に静的に加熱すると水分のみが蒸発してしまうという欠点を有する尿素水溶液を、加圧状態で加熱して排ガス中に噴霧することによって完全に気化させて還元触媒に接触させることができ、ＮＯＸ濃度に応じて噴射量を制御することと相俟って排ガス中のＮＯＸを高効率で完全に除去し、または排ガス規制適合範囲内低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
【図２】図１の形態における還元剤の状態を説明する線図。
【図３】図１の形態における廃熱伝達調節手段の実施の形態を示す縦断面概略図。
【図４】廃熱伝達調節手段の異なる実施の形態を示す縦断面概略図。
【符号の説明】
１　ディーゼルエンジン、　２　排気管、　３　脱硝反応器、　４　還元剤、５　還元剤供給手段、　６　容器、　９　第一ポンプ、　１０　第一圧力調整器、　１２　第二ポンプ、　１３　第二圧力調整器、　１４　第一加熱器、　１５　廃熱伝達調節手段、１６　第二加熱器、　１７　噴射器、　１８　電子式制御装置、　１９、２０　ＮＯＸセンサ、　２１、２２、２３　温度センサ、２４
還元剤供給量調整手段、　２５　還元剤加熱調整手段、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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