专利名称：还原剂容器的构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及在使用液体还原剂对排气中的氮氧化物(NOX)进行还原净化的排气净化装置中，特别是抑制液体还原剂的冻结，并谋求其过滤实效方面的技术。
背景技术：
作为去除发动机排气中所含的NOX的催化净化系统，提出有已公开于日本特开2000-27627号公报(专利文献1)的排气净化装置。这样的排气净化装置，通过由控制单元所控制的还原剂供给装置，将适应发动机运转状态的液体还原剂喷射供给到配置于发动机排气系统中的还原催化剂的排气上游，从而使排气中的NOX和液体还原剂发生催化还原反应，将NOX净化处理为无害成分。在此，由于还原反应使用的是与NOX反应性良好的氨，所以采用可以利用排气热及排气中的水蒸气水解产生氨的尿素水溶液作为液体还原剂。
专利文献1日本特开2000-27627号公报但是，一旦异物混入液体还原剂中，内置于还原剂供给装置中的过滤器在短时间内堵塞，不能将液体还原剂喷射供给到还原催化剂的排气上游。作为异物混入路径，可假定有在还原剂容器的制造工序中混入了溅射物，或是在对液体还原剂进行补充时手套上的纤维、虫子等混入等各种状况。
在发动机燃料的配管中途介入安装过滤器的技术是公知的，但是如果将这项公知技术直接应用于排气净化装置上，就会产生如下问题。即，在北海道那样的寒冷地区，装载有排气净化装置的移动车辆进行行驶时，整个过滤器就会暴露于行驶风中，存在其内部的液体还原剂发生冻结的危险。若过滤器内部的液体还原剂发生冻结，则不能将液体还原剂喷射供给到还原催化剂的排气上游，无法发挥排气净化装置的功能。另外，也可以考虑将过滤器安装在还原剂容器的补充口，但是在进行补充时可能造成过滤器破损，不是可以容易采用的结构。
发明内容
所以，本发明鉴于上述的以往的问题点，重新研究从液体还原剂中过滤异物的过滤器的安装构造，其目的在于提供一种通过抑制液体还原剂的冻结，并谋求其过滤实效的还原剂容器的构造。
因此，在本发明的液体还原剂容器的构造中，其特征在于，在容器主体的顶板上至少分别安装使以发动机为热源的热介质(发动机冷却水)循环，从而在该热介质与液体还原剂之间进行热交换的换热器；从液体还原剂中过滤异物的过滤器，还在上述过滤器上连接从上述容器主体内部吸入液体还原剂的吸入管、并形成有过滤了异物的液体还原剂的供给口。
根据本发明的还原剂容器的构造，由于从液体还原剂中过滤异物的过滤器被安装在容器主体的顶板上，所以过滤器大部分都收纳在还原剂容器的内部。因此，整个过滤器不会暴露于外界空气、特别是行驶风之中，能够抑制存在于其内部的液体还原剂的冻结。所以，即使在寒冷地区，也可以抑制尿素水溶液的冻结，并谋求其过滤实效。
图1是作为本发明的适用对象的排气净化装置的整体构造图。
图2是还原剂容器及其内部配置的立体图。
图3是表示过滤器详细构造的纵剖视图。
图4是表示过滤元件变型例的第1实施方式的说明图。
图5是表示过滤元件变型例的第2实施方式的说明图。
图6是连结过滤器和换热器的连结构件的主视图。
图7是连结构件的要部剖视图。
图8是表示过滤元件的清扫方法的第1步骤的说明图。
图9是表示过滤元件的清扫方法的第2步骤的说明图。
附图标记的说明10 发动机24 还原剂容器24A 容器主体36 顶盖36A 尿素水溶液的供给口44 换热器50 过滤器50A 外壳50B 过滤元件50C 帽52 吸入管54 连结构件具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行详述。
图1表示将尿素水溶液用作液体还原剂、通过催化还原反应来净化发动机排气中所含的NOX的排气净化装置的整体构成。
在与发动机10的排气歧管12连接的排气管14上，沿排气流通方向分别配置有将一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)的氮氧化催化剂16；喷射供给尿素水溶液的喷射喷嘴18；利用对尿素水溶液进行水解所得的氨来还原净化NOX的NOX还原催化剂20；使通过了NOX还原催化剂20的氨氧化的氨氧化催化剂22。另外，储藏在还原剂容器24中的尿素水溶液，通过吸入口位于还原剂容器24底部的供给配管26被供给到还原剂供给装置28，另一方面，在还原剂供给装置28中未用于喷射的多余的尿素水溶液通过回流配管30返回到还原剂容器24的上部空间内。并且，还原剂供给装置28由内置有计算机的控制单元32控制，将适应发动机运转状态的尿素水溶液与空气混合着供给到喷射喷嘴18。
在这样的排气净化装置中，从喷射喷嘴18喷射供给的尿素水溶液，利用排气热及排气中的水蒸气被水解而产生氨。产生的氨，在NOX还原催化剂20中与排气中的NOX发生反应，将其净化为水及无害气体，上述是众所周知的。此时，为了提高NOX还原催化剂20的NOX净化率，由氮氧化催化剂16将NO氧化为NO2，将排气中的NO和NO2的比例改善为适于催化还原反应的值。另外，通过了NOX还原催化剂20的氨，被设置在其排气下游的氨氧化催化剂22氧化，所以可以防止氨直接排放到大气中。
如图2所示，还原剂容器24，在大致呈长方体形状的容器主体24A的长度方向的两个侧面的上部，分别形成有用于补充尿素水溶液的补充口24B及在搬运时用于把持的把手24C。另外，在容器主体24A的上表面开设有未图示的开口部，通过多个螺栓34可装卸地紧固有顶盖36(顶板)，以将该开口部封闭。
在顶盖36的上表面，从其长度方向的一端部到中央部分别形成有尿素水溶液的供给口36A及回流口36B；以发动机为热源时的作为热介质的发动机冷却水的入口36C及出口36D；使容器内部的上部空间向大气打开的开放口36E。另外，在顶盖36上，从其长度方向的中央部到另一端部，通过螺栓42分别紧固有用于检测尿素水溶液残余量的水位计38的基端部38A、和用于检测尿素水溶液浓度的浓度计40的基端部40A。水位计38是将横截面呈圆形的内侧电极和外侧电极同轴配置，通过两电极间的静电容量的变化来检测尿素水溶液的水位，所以由内侧电极和外侧电极构成的检测部38B从水位计38的基端部38A向容器主体24A的底部垂下。另一方面，浓度计40则是通过相分离的2点间的温度传递特性来检测尿素水溶液的浓度，所以其检测部40B自基端部40A垂下，以使检测部40B位于容器主体24A的底部。
发动机冷却水的入口36C和出口36D，通过配置于容器主体24A内的换热器44而相互连接。换热器44，是将大致呈U字形的管材在容器主体24A的底部处围绕水位计38和浓度计40地弯曲形成的，并且其前端弯曲部44A由固定在顶盖36上的金属制托架46支承。像这样，若使用于相互连接发动机冷却水的入口36C和出口36D的大致呈U字形的管材弯曲来构成换热器44，在还原剂容器内的换热器44的全长变长，能够在换热器44和液体还原剂之间高效地进行热交换。
另外，为了保护水位计38和浓度计40不受还原剂容器24中冻结的尿素水溶液的冰片的影响，在换热器44的下部固定有大致呈箱型形状的保护装置48。这样一来，即使尿素水溶液的冰片在还原剂容器24内横冲直撞，例如，也不会有冰片猛烈碰撞到浓度计40的检测部40B的情况，可以防止由于浓度计40破损而引起故障等于未然。
在此，作为本发明的特征的构成，如图3所示，是在尿素水溶液的供给口36A安装有从尿素水溶液中过滤异物的过滤器50。过滤器50由大致垂直于顶盖36安装的大致呈圆筒形状的外壳50A、从外壳50A的上端部可装卸地插入到其内部的过滤元件50B、可装卸地螺纹接合于外壳50A的上端部的帽50C构成。在外壳50A的下端部连接着从容器主体24A的底部吸入尿素水溶液的吸入管52。为了与换热器44进行热交换，如图2所示，吸入管52是沿着连接发动机冷却水入口36C的管材配置的。过滤元件50B的横截面大致呈圆形，在其基端部形成有用于控制该过滤元件50B插入于外壳50A的长度。另外，为了高效地过滤异物，过滤元件50B可以形成为增加过滤面积的形状，例如可以形成为如图4所示那样构成横截面的轮廓的一部分向内凹陷的大致星型形状，也可以形成为如图5所示那样轴向的前端部向基端部凹陷的形状。此外，在帽50C的头部，形成尿素水溶液的供给口36A、即供给配管26的连接部。
另外，如图6所示，过滤器50的外壳50A可以在容器主体24A的内部，通过由金属板构成的连结构件54，与构成换热器44的管材相连结，具体来说，与为了有效利用发动机冷却水的热而连接于冷却水入口36C的管材(热介质导入侧配管)相连结。此时，如图7所示，优选做成连结构件54与过滤器50和换热器44之间形成封闭横截面的形状，具体来说，是做成具有大致呈U字形状横截面的形状。这样一来，因为过滤器50内部的尿素水溶液，被从换热器44传递到过滤器50的热加热，所以即使例如过滤器50的帽50C暴露于行驶风之中，也可以抑制尿素水溶液发生冻结。另外，只要由连结构件54在过滤器50和换热器44之间形成封闭横截面，就可以阻止来自换热器44的热，高效地加热过滤器50，能够谋求抑制尿素水溶液冻结的实效。
根据这样的还原剂容器24，由于使从尿素水溶液中过滤异物的过滤器50和顶盖36一体化，所以不会有整个过滤器50暴露在外界空气、特别是行驶风之中的状况，能够抑制存在于其内部的尿素水溶液的冻结。因此，即使在寒冷地区，尿素水溶液无法喷射供给的情况也很少，能够确保排气净化装置的功能。从而抑制尿素水溶液的冻结，并可谋求其过滤实效。
另外，由过滤器50的过滤元件50B滤过的异物，可按如下方法除去。即，如图8所示，从尿素水溶液的供给口36A上取下供给配管26。接着，如图9所示，取下过滤器50的帽50C，将插入在外壳50A中的过滤元件50B向上方拔出。然后，用水等洗净附着在过滤元件50B上的异物之后，将过滤元件50B插入到外壳50A中，在外壳50A的上端部把帽50C拧紧固定。
因此，即使不分解还原剂容器24，只取下过滤器50的帽50C，即可装卸过滤元件50B，可容易清除在此被滤下的异物。另外，容易进行过滤元件50B的清扫，能够容易且稳定地维持过滤器50的异物过滤功能。
另外，本发明不局限于将尿素水溶液用作液体还原剂的排气净化装置，当然同样可以适用于采用以烃为主要成分的汽油、轻油、乙醇等作为液体还原剂的装置。
权利要求
1.一种还原剂容器的构造，其特征在于，在容器主体的顶板上至少分别安装使以发动机为热源的热介质循环，从而在该热介质与液体还原剂之间进行热交换的换热器；从液体还原剂中过滤异物的过滤器，还在上述过滤器上连接从上述容器主体内部吸入液体还原剂的吸入管、并形成有过滤了异物的液体还原剂的供给口。
2.根据权利要求1所述的还原剂容器的构造，其特征在于，在上述容器主体的内部，用由金属板构成的连结构件将上述过滤器和上述换热器连结起来。
3.根据权利要求2所述的还原剂容器的构造，其特征在于，上述连结构件将上述过滤器和上述换热器的热介质导入侧配管连结起来。
4.根据权利要求2所述的还原剂容器的构造，其特征在于，上述连结构件为在上述过滤器和换热器之间形成封闭横截面的形状。
5.根据权利要求1所述的还原剂容器的构造，其特征在于，上述过滤器由大致垂直于上述顶板安装的大致圆筒形状的外壳、从该外壳的上端部可装卸地插入到其内部的过滤元件、可装卸地螺纹接合于上述外壳的上端部的帽构成。
6.根据权利要求5所述的还原剂容器的构造，其特征在于，上述过滤元件为轴向的前端部向基端部凹陷的形状。
7.根据权利要求5所述的还原剂容器的构造，其特征在于，上述过滤元件为由形成其横截面的轮廓的一部分向内方凹陷的形状。
全文摘要
在容器主体的顶板上至少分别安装使以发动机为热源的热介质(发动机冷却水)循环，从而在该热介质与液体还原剂之间进行热交换的换热器；从液体还原剂中过滤异物的过滤器，还在上述过滤器上连接从上述容器主体内部吸入液体还原剂的吸入管、并形成有过滤了异物的液体还原剂的供给口。这样一来，不会有整个过滤器暴露于外界空气、特别是行驶风之中的情况，能够抑制存在于其内部的液体还原剂发生冻结。从而即使在寒冷地区也能够抑制尿素水溶液发生冻结，并谋求其过滤实效。
文档编号F01N3/24GK101044300SQ20058003571
公开日2007年9月26日 申请日期2005年9月20日 优先权日2004年10月18日
发明者尾作靖司, 福田喜代史, 近藤俊男 申请人:日产柴油机车工业株式会社