(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体還元剤又はその前駆体を貯蔵する容器本体と、
前記容器本体の上面からその底部に向けて垂下され、該容器本体に貯蔵された液体還元剤又はその前駆体を吸い上げる配管と、
前記配管の鉛直上方に位置する端部に接続された樹脂製のエルボ型管継手と、
を含んで構成され、
前記配管は、少なくとも容器本体の上面近傍において、鉛直上方から下方へと向かって流路が広くなり、少なくともその流路を保ったまま鉛直下方へと延びた形状をなしていることを特徴とする還元剤容器。
【請求項２】
前記配管は、前記容器本体の上面近傍に位置する一部が鉛直下方に向かって徐々に拡径するテーパ形状をなしていることを特徴とする請求項１記載の還元剤容器。
【請求項３】
前記配管は、その全長に亘って鉛直下方に向かって徐々に拡径するテーパ管からなることを特徴とする請求項１記載の還元剤容器。
【請求項４】
前記配管は、前記容器本体の上面近傍に位置する部分が一気に拡径する段付形状をなしていることを特徴とする請求項１記載の還元剤容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元剤を用いて排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化する排気浄化装置において、還元剤容器に貯蔵された液体還元剤又はその前駆体が凍結したときの被害を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気に含まれるＮＯｘを除去する触媒浄化システムとして、特開２０００−２７６２７号公報（特許文献１）に記載された排気浄化装置が提案されている。かかる排気浄化装置は、エンジンの排気管に配設されたＮＯｘ還元触媒の排気上流に、エンジン運転状態に応じた添加流量で液体還元剤又はその前駆体を噴射供給することで、排気中のＮＯｘと還元剤とを選択還元反応させて、ＮＯｘを浄化処理するものである。
【特許文献１】特開２０００−２７６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、北海道のような寒冷地では、冬季の外気温度が液体還元剤又はその前駆体の凝固点以下となり、還元剤容器に貯蔵される液体還元剤又はその前駆体が凍結してしまうおそれがある。このとき、液体還元剤又はその前駆体を吸い上げる配管において、内部に存在する液体還元剤又はその前駆体が凍結すると体積が膨張し、配管端部に接続された樹脂製のエルボ型管継手を押し上げて引き抜く力が発生してしまう。そして、この力が樹脂の耐力を超えてしまうと、エルボ型管継手の基端部（配管への結合部）が破損し、これが還元剤容器から外れてしまうおそれがある。なお、不凍液などにより凍結を防止する対策も公知であるが、液体還元剤又はその前駆体に不凍液を混入させると、大気中に不凍液成分が放出されるため、決して採用し得るものではない。
【０００４】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、配管の形状を工夫することで、配管内部に存在する液体還元剤又はその前駆体が凍結しても、その体積膨張が管継手に伝わらないようにし、管継手の破損を防止した還元剤容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、請求項１記載の発明では、液体還元剤又はその前駆体を貯蔵する容器本体と、前記容器本体の上面からその底部に向けて垂下され、該容器本体に貯蔵された液体還元剤又はその前駆体を吸い上げる配管と、前記配管の鉛直上方に位置する端部に接続された樹脂製のエルボ型管継手と、を含んで構成された還元剤容器において、前記配管は、少なくとも容器本体の上面近傍において、鉛直上方から下方へと向かって流路が広くなり、少なくともその流路を保ったまま鉛直下方へと延びた形状をなしていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明では、前記配管は、前記容器本体の上面近傍に位置する一部が鉛直下方に向かって徐々に拡径するテーパ形状をなしていることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記配管は、その全長に亘って鉛直下方に向かって徐々に拡径するテーパ管からなることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記配管は、前記容器本体の上面近傍に位置する部分が一気に拡径する段付形状をなしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、容器本体に貯蔵又は配管内部に存在する液体還元剤又はその前駆体が凍結し始め体積が膨張しても、これが、少なくとも容器本体の上面近傍において鉛直上方から下方へと向かって流路が広くなる配管の内面、即ち、鉛直下方に向かって拡径する下面で受け止められる。このため、配管から上方へと膨張する凍結した液体還元剤又はその前駆体の絶対量が減り、その端部に接続されたエルボ型管継手を押し上げて引き抜く力が弱まり、その破損を防止することができる。
【０００８】
請求項２〜４に記載の発明によれば、少なくとも容器本体の上面近傍において、鉛直上方から下方へと向かって流路が広くなる配管を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、液体還元剤の前駆体としての尿素水溶液を使用し、排気中のＮＯｘを選択還元反応により還元浄化する排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン１０の排気マニフォールド１２に接続される排気管１４には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）へと酸化させる窒素酸化触媒１６と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル１８と、尿素水溶液を加水分解して生成されたアンモニアによりＮＯｘを選択還元浄化するＮＯｘ還元触媒２０と、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒２２と、が夫々配設される。
【００１０】
尿素水溶液を貯蔵する還元剤容器２４は、サクションホース２６を介して、尿素水溶液を吸引して圧送するポンプモジュール２８に連通接続される。ポンプモジュール２８は、プレッシャホース３０を介して、流量制御弁が内蔵された添加モジュール３２に連通接続される。添加モジュール３２は、添加ホース３４を介して、噴射ノズル１８に連通接続される。そして、ポンプモジュール２８及び添加モジュール３２は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３６により夫々電子制御され、エンジン運転状態に応じた添加流量で、還元剤容器２４に貯蔵された尿素水溶液が噴射ノズル１８からＮＯｘ還元触媒２０の排気上流に噴射供給される。
【００１１】
かかる排気浄化装置において、噴射ノズル１８から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、アンモニアへと転化される。転化されたアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒２０において排気中のＮＯｘと選択還元反応し、窒素（Ｎ2）及び水（Ｈ2Ｏ）へと浄化される。このとき、ＮＯｘ還元触媒２０におけるＮＯｘ浄化率を向上させるべく、窒素酸化触媒１６によりＮＯがＮＯ2へと酸化され、排気中のＮＯとＮＯ2との割合が選択還元反応に適したものに改善される。また、ＮＯｘ還元触媒を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒２２により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることを防止できる。
【００１２】
還元剤容器２４は、具体的には、尿素水溶液を貯蔵する容器本体２４Ａと、ここに貯蔵された尿素水溶液を吸い上げるべく、容器本体２４Ａの上面から底部に向けて垂下された配管２４Ｂと、配管２４Ｂの鉛直上方に位置する端部に接続された樹脂製のエルボ型管継手（以下「管継手」という）２４Ｃと、を含んで構成される。
ここで、本発明の特徴として、配管２４Ｂは、少なくとも容器本体２４Ａの上面近傍において、鉛直上方から下方に向かって流路が広くなる形状をなしている。配管２４Ｂは、具体的には、図２（Ａ）に示すように、容器本体２４Ａの上面近傍に位置する一部が鉛直下方に向かって徐々に拡径するテーパ形状に形成される。
【００１３】
このようにすれば、同図（Ｂ）に示すように、容器本体２４Ａに貯蔵される尿素水溶液及び配管２４Ｂの内部に存在する尿素水溶液が凍結し始め体積が膨張しても、凍結した尿素水溶液（以下「凍結尿素水溶液」という）がテーパ形状の内面、即ち、鉛直下方に向けて拡径するテーパ面で受け止められる。このため、配管２４Ｂから管継手２４Ｃへと膨張する凍結尿素水溶液の絶対量が減り、管継手２４Ｃを押し上げて引く抜く力が弱まり、その破損を防止することができる。
【００１４】
配管２４Ｂとしては、図３に示すように、その全長に亘って鉛直下方に向かって徐々に拡径するテーパ管としてもよい。また、配管２４Ｂとしては、図４に示すように、容器本体２４Ａの上面近傍に位置する部分が一気に拡径する段部を有する段付形状に形成してもよい。このようにすれば、凍結尿素水溶液がテーパ面の全面又は段部の下面で受け止められ、図２（Ａ）に示す配管２４Ｂと同様な作用及び効果を奏することができる。
【００１５】
なお、本発明は、エンジンの排気に限らず、定置式のボイラやタービンの排気に含まれるＮＯｘを還元浄化する排気浄化装置にも適用することができる。また、液体還元剤又はその前駆体としては、尿素水溶液に限らず、ＮＯｘ還元触媒における選択還元反応に応じて、アンモニア水溶液，軽油などを適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の適用対象である排気浄化装置の全体構成図
【図２】配管の第１実施形態を示し、（Ａ）は形状説明図、（Ｂ）は作用説明図
【図３】配管の第２実施形態の形状説明図
【図４】配管の第３実施形態の形状説明図
【符号の説明】
【００１７】
２４    還元剤容器
２４Ａ  容器本体
２４Ｂ  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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