升溫及隔熱配管的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種簡單且故障少的升溫及隔熱配管，其在車輛的排氣凈化系統的尿素水供給用配管中，在當發動機停止時外部空氣溫度低且配管內的尿素水凍結的情況下，能夠容易地使尿素水升溫并解凍，在當發動機運轉時環境溫度高且尿素水升溫到允許溫度以上的危險情況下，使尿素水與環境溫度隔熱。實施方式的升溫及隔熱配管具有：尿素水配管，其輸送尿素水；多個冷卻液配管，其輸送冷卻液；捆束部件，其將這兩種配管固定；以及外部保護管，其包裹所述所有的部件，使所述多個冷卻液配管在尿素水配管周圍進行管接觸而配置。
【專利說明】
升溫及隔熱配管
技術領域
[0001] 本發明的實施方式特別設及一種用于尿素水供給用配管的升溫及隔熱配管。
【背景技術】
[0002] 尿素水供給用配管在柴油發動機等內燃機中被用于凈化氮氧化物（W下稱為 "NO/)的排氣凈化系統。作為該排氣凈化系統，已知有具備設置在內燃機的排氣通路中的 催化劑、W及設置在該催化劑的上游側的尿素水添加閥的排氣凈化系統。尿素水被儲存在 罐內，利用累將罐內的尿素水抽上來，通過尿素水供給用配管加壓輸送到尿素水添加閥，從 尿素水添加閥添加到排氣通路內。由此，尿素水被分解為氨，在催化劑上通過氨將排氣中的 NOx選擇性還原，由此凈化排氣。
[0003] 由于尿素水在-1 TC左右凍結，因此在柴油發動機停止的狀態下，若外部空氣溫度 低，則尿素水供給用配管內的尿素水將凍結，存在發動機運轉時不能將尿素水供給到排氣 通路內的情況。對于該問題，已知有利用加熱器對尿素水供給用配管進行加熱，從而將凍結 的尿素水解凍的方法(例如，專利文獻1)。
[0004] 此外，在柴油發動機運轉的狀態下，存在車輛的消聲器附近的環境溫度變高而在 通過尿素水添加閥進行添加之前使尿素水升溫到允許溫度W上的問題。若尿素水升溫到允 許溫度W上，則可能使水分蒸發、濃度變得過高，或產生氨。雖然為了隔熱而在配管上包裹 有絕熱材料，但當配管整體設置在發動機艙內等環境溫度高的地方時，將不能防止升溫。
[0005] 因此，提出了在添加尿素水的尿素水添加閥與尿素水罐之間具備冷卻裝置的技術 (例如，專利文獻2)。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[000引專利文獻1:日本特開2005-214403號公報 [0009] 專利文獻2:日本特開2008-303786號公報
【發明內容】
[0010](-)要解決的技術問題
[0011]本發明要解決的技術問題在于，提供一種簡單且故障少的升溫及隔熱配管，其在 車輛的排氣凈化系統的尿素水供給用配管中，在當發動機停止時外部空氣溫度低且配管內 的尿素水凍結的情況下，能夠容易地使尿素水升溫并解凍，在當發動機運轉時環境溫度高 且尿素水升溫到允許溫度W上的危險情況下，能夠將尿素水與環境溫度隔熱。
[001^ (二很術方案
[0013] 為了實現上述目的，實施方式的升溫及隔熱配管的特征在于，具有:輸送液體的被 調溫配管；與所述被調溫配管進行管接觸并輸送冷卻液的至少兩個調溫配管;將所述被調 溫配管和所述至少兩個調溫配管固定的捆束材料；W及包裹兩種配管的外部保護管。
[0014] (立巧益效果
[0015] 根據本實施方式的升溫及隔熱配管，由于在尿素水供給用配管中不使用加熱器及 冷卻器等電加熱單元就能夠進行升溫和隔熱，因此能夠提供一種簡單且難W發生故障的機 構。
【附圖說明】
[0016] 圖1為將本發明的配管應用于排氣凈化裝置的結構圖。
[0017] 圖2A為本發明的實施方式的結構圖。
[0018] 圖2B為本發明的實施方式的立體結構圖。
[0019] 圖3為本發明的尿素水與化C的流向的一個實施例的示意圖。
[0020] 圖4為隔熱性能確認試驗裝置的示意圖。
[0021] 圖5A為本發明的實施例1的尿素水與化C的流向的示意圖。
[0022] 圖5B為本發明的實施例2的尿素水與化C的流向的示意圖。
[0023] 圖5C為本發明的實施例3的尿素水與化C的流向的示意圖。
[0024] 圖5D為本發明的實施例4的尿素水與化C的流向的示意圖。
[0025] 圖5E為本發明的比較例1的尿素水與化C的流向的示意圖。
[0026] 圖5F為本發明的比較例2的尿素水的流向的示意圖。
[0027] 圖5G為本發明的實施例1的變形例中的尿素水與分支為兩個的化C的流向的示意 圖。
[0028] 圖5H為本發明的實施例1的變形例中的尿素水與分支為S個的化C的流向的示意 圖。
[0029] 圖6為解凍性能確認試驗的示意圖。
[0030] 圖7A為本發明的實施例3和4的結構圖。
[0031 ]圖7B為本發明的實施例1和5的結構圖。
[0032] 圖7C為本發明的實施例6的結構圖。
【具體實施方式】
[0033] 作為本實施方式的凍結的尿素水的解凍方法，W下述方法為例進行說明，該方法 是，利用流過作為發動機的冷卻液的長效冷卻劑（W下，稱為LLC)的配管（W下，稱為LLC配 管）的熱傳導來解凍尿素水供給用配管（W下，稱為尿素水配管）。由于化C配管的溫度高到 可W將凍結的尿素水解凍，因此能夠通過配置為使化C配管和尿素水配管進行管接觸，從而 利用熱傳導將凍結的尿素水解凍。此外，由于化C配管的溫度低到可W防止尿素水升溫到允 許溫度W上，因此能夠通過適當地配置化C配管和尿素水配管，從而達成解凍和隔熱運兩個 目的。
[0034] (實施方式）
[0035] 下面，參照附圖對實施方式的升溫及隔熱配管進行說明。
[0036] 圖1為表示應用于如下排氣凈化裝置的實施方式的圖，該排氣凈化裝置使用尿素 水作為還原劑，通過催化還原反應來凈化發動機排氣中包含的氮氧化物(NOx)。
[0037] 在與發動機10的排氣歧管12連接的排氣管14中，沿著用箭頭50表示的排氣流通方 向分別配置有:氧化催化劑16,其將一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(N02);噴嘴18,其被定量 控制單元(DCUH7控制，噴射供給與發動機10的運轉狀態對應的所需量的尿素水;NOx還原 催化劑20,其利用將由該噴嘴18噴射的尿素水進行水解而得到的氨對NOx進行還原凈化；W 及氨氧化催化劑22,其使通過該NOx還原催化劑20的氨氧化。
[0038] 此外，存儲在存儲罐24的尿素水通過第一尿素水配管26、還原劑供給裝置28及第 二尿素水配管101，利用噴嘴18進行噴霧。另一方面，供給到還原劑供給裝置28的尿素水中 剩余的部分，通過第S尿素水配管30返回到存儲罐24中。散熱器15冷卻通過化C配管102循 環的化C(發動機冷卻液）。化C配管102的一部分配置為與第二尿素水配管101的外側進行管 接觸的狀態。圖1中，點線31的內部為發動機運轉時變為高溫的區域，位于其中的第二尿素 水配管101暴露于高溫。
[0039] 圖2A及圖2B為表示本實施方式的升溫及隔熱配管的結構的圖。圖2A為從圖2B的箭 頭方向觀察的截面圖，圖2B為升溫及隔熱配管的立體圖。
[0040] 運里，配管110具有尿素水配管101、化C配管102(表示102a至102d)、捆束部件106、 W及外部保護管107。即，在配置于配管110的中央部的一個尿素水配管101的水平及垂直方 向周圍，配置有與尿素水配管101進行管接觸的四個LLC配管102,利用捆束部件106進行捆 束，使得尿素水配管101與化C配管102不會分開。為了防止外傷和保溫，外部保護管107配置 為包裹尿素水配管101、化C配管102及捆束部件106。
[0041] 在圖2B中為了便于觀察，將捆束部件106和外部保護管107的長度表示得較短。LLC 配管102(表示102a至102d)配置為S次折返，LLC的流向為，從入口 103流入并從出口 104流 出。尿素水從尿素水配管101的入口 105流入。尿素水配管101和化C配管102是材質為尼龍 和/或氣樹脂等具有耐熱性、可曉性的配管。捆束部件106優選W完全覆蓋尿素水配管101和 LLC配管102的整個長度的方式進行捆束，但也可W通過卷繞帶狀的部件的方法來覆蓋，材 質優選尼龍、聚丙締、聚對苯二甲酸乙二醇醋等。外部保護管107需要具有可曉性，形狀優選 為波紋狀，材質優選為尼龍、聚丙締等。所述尿素水配管101、化C配管102、捆束部件106、及 外部保護管107的材質可W根據配管110的使用條件而靈活應用。
[0042] 圖3為實施方式的尿素水配管和化C配管的示意圖。尿素水配管101W白箭頭表示， LLC配管102W黑箭頭表示，每個箭頭的方向為流體的流動方向。外部保護管107 W單點劃線 表示，省略捆束部件的圖示。尿素水表示為從尿素水配管101的入口 105流動到出口 120。化C 從化C配管102a的入口偵U03與尿素水配管101進行管接觸，并從外部保護管107中暫時分 離，折返至化C配管102b再次與尿素水配管101進行管接觸，并再次從外部保護管107中分 離。進而，折返至化C配管102c再一次與尿素水配管101進行管接觸，并再一次從外部保護管 107中分離，折返至化C配管102d而第四次與尿素水配管101進行管接觸，并從出口 104流出。
[0043] 對在尿素水配管101內凍結的尿素水的解凍，W下方式進行，即，通過與溫度比尿 素水的凍結溫度-irC高的化C配管102進行管接觸而進行熱傳導，從而使凍結的尿素水升 溫O
[0044] 在圖1中，從排氣管14附近的環境到第二尿素水配管101的熱傳導W如下方式進 行，將溫度比所述環境溫度低的化C配管102配置在第二尿素水配管101的周圍，由此，圖1的 點線31內的熱被用于使化C配管102內的化C的溫度上升，從而抑制在第二尿素水配管101中 流動的尿素水的溫度上升。
[0045] (隔熱性能確認試驗）
[0046] 圖4為表示隔熱性能確認試驗的裝置的示意圖。
[0047] 試驗裝置具有內部溫度保持在90°C的環境槽43、上述實施方式的配管110、溫度被 調節側的配管下，稱為被調溫配管)41曰、4化、41(3、^及用于調節溫度的配管（^下，稱為 調溫配管）423、426、42(3、溫度測定部443、4413、4如、44(1、帶溫度調節功能的罐453、4513、累 此a、46b。
[004引帶溫度調節功能的罐45a的液體(水)被累46a抽上來，經由被調溫配管41a和入口 的溫度測定部44c，再經由配置于保持在90°C的環境槽43中的配管110內，進入被調溫配管 4化，經由入口的溫度測定部44d及被調溫配管41c返回到帶溫度調節功能的罐45曰。在被調 溫配管41a中Wl7mL/min的流量流過溫度為50°C的水。
[0049] 帶溫度調節功能的罐4加的冷卻液(水)被累46b抽上來，經由調溫配管4姑和入口 的溫度測定部44曰、調溫配管42b，在配置于保持在90°C的環境槽43中的配管110中多次折 返，經由出口的溫度測定部44b及調溫配管42c返回到帶溫度調節功能的罐45b。在調溫配管 42a中W化/min的流量流過溫度為50°C的冷卻液(水）。
[0050] 利用溫度測定部44a、44b測定調溫配管42b的入口溫度和出口溫度，從出口溫度減 去入口溫度，從而計算在調溫配管42b中流動的冷卻液(水)的上升溫度。
[0051] 在表1示出試驗結果，與被調溫配管接觸的調溫配管的數量越多，則被調溫配管內 的液體(水)的升溫幅度變得越小。即，調溫配管的數量越多，調溫配管的流體的入口溫度越 低，越能抑制升溫，隔熱效果越好。
[0052] 在接觸的調溫配管的數量相同的情況下比較下述兩種配管中的試驗結果，上述兩 種配管分別是:在調溫配管中與被調溫配管接觸后，從外部保護管出后折返并再次與被調 溫配管接觸的配管（W下，稱為折返配管）；與被調溫配管接觸并從外部保護管出來后不返 回的配管（W下，稱為單向通行配管），此時，與折返配管相比，單向通行配管比的被調溫配 管的液體(水）的升溫幅度更小。運可W認為是，在折返配管中，返回的情況下的調溫配管的 冷卻液(水)的溫度比單向通行配管的入口的水的溫度高，因此隔熱效果差。
[0053] 「表1l
[0化4]
[0055] 圖5A為表1中實施例1的概念圖（與圖3相同），是表示如下情況下的兩配管內的流 體流向的圖，該情況是，在調溫配管51的周圍使被調溫配管52與其接觸并配置為折返=次， 使調溫配管51與被調溫配管52進行四次管接觸。
[0056] 圖5B為表1中實施例2的概念圖，是表示如下情況下的兩配管內的流體流向的圖， 該情況是，在被調溫配管52的周圍W管接觸的方式配置四個單向通行的調溫配管51。
[0057] 圖5C為表1中實施例3的概念圖，是表示如下情況下的兩配管內的流體流向的圖， 該情況是，在被調溫配管52的周圍使調溫配管51與其接觸并配置為折返一次，使調溫配管 51與被調溫配管52進行兩次管接觸。
[0058] 圖5D為表1中實施例4的概念圖，是表示如下情況下的兩配管內的流體流向的圖， 該情況是，在被調溫配管52的周圍W管接觸的方式配置有兩個單向通行的調溫配管51。
[0059] 圖5E為表1中比較例1的概念圖，是表示如下情況下的兩配管內的流體流向的圖， 該情況是，在被調溫配管52的周圍W管接觸的方式配置有一個單向通行的調溫配管51。
[0060] 圖5F為表1中比較例2的概念圖，是表示在配管僅有被調溫配管52而不存在調溫配 管51的情況下被調溫配管52內的流體流向的圖。
[0061] 作為實施例1的變形例，還有如下方式，即，使調溫配管51在入口的前面分支為多 個，分別折返一次并在出口再次匯聚恢復為一個。例如，圖5G為分支為兩個的圖，圖5H為分 支為S個的圖。
[0062] (解凍性能確認試驗）
[0063] 圖6是表示實施例中的解凍性能確認試驗的裝置的圖。
[0064] 試驗裝置具有內部溫度保持在-25°C或-40°C的環境槽73、實施例1的配管110、被 調溫配管71a、7化和調溫配管723、726、72(3、溫度測定部743、7413、帶溫度調節功能的罐75、 累76、及壓力計77。
[0065] 帶溫度調節功能的罐75的水被累76抽上來，經由調溫配管7姑和入口的溫度測定 部74a與配置在環境槽73中的配管110中的被調溫配管71a進行管接觸，在到達出口后折返， 再次與環境槽73中的被調溫配管71a進行管接觸，經由溫度測定部74b及調溫配管72c返回 到帶溫度調節功能的罐75。
[0066] 在被調溫配管71a中封入有完全凍結的尿素水。在調溫配管72a、72b中，W化/min 的流量流過溫度為30°C的化C。從開始流過化C的時間開始用壓力計77測定被調溫配管71a 的壓力變化的時間，作為尿素水的解凍時間。試驗對實施例5、6進行。
[0067] 表2中示出了測定結果，即使在解凍能力低的實施例5中，也是不到3分鐘即可解 凍，可確認具有所需的充分的性能。實施例5對應于上述圖5C所示的概念圖，實施例6對應于 上述圖甜所示的概念圖。
[006引[表2]
[0069]
圖7A、圖7B及圖7C是從與圖2B的箭頭相同的方向觀察實施例1~6的配管的圖。
[0071 ]圖7A(圖5C、圖加的配管截面圖）為實施例3及實施例4的圖，具有兩個與被調溫配 管52進行管接觸的調溫配管51，用捆束部件106將其捆束，并用外部保護管107進行包裹。 LLC和尿素水的流向如圖5C和圖5D所示。圖7B(圖5A、圖5G的配管截面圖）為實施例1及實施 例5的圖，為圖2A及圖2B所示的結構。LLC和尿素水的流向如圖5A和圖5G所示。圖7C(圖5H的 配管截面圖）為實施例6的圖，具有六個與被調溫配管52在六個方向上進行管接觸的調溫配 管51，用捆束部件106將其捆束，并用外部保護管107進行包裹。LLC和尿素水的流向如圖5H 所示。
[0072] 從上述兩個試驗的結果可知，調溫配管52的數量越多則隔熱效果越好，越可抑制 升溫，并且解凍時間越短，即升溫效果越好。
[0073] 對本發明的幾個實施方式進行了說明，但運些實施方式是舉例示出的，其意圖并 非限定發明的范圍。運些新的實施方式能夠W其它各種各樣的方式來實施，在不脫離本發 明的主旨的范圍內，能夠進行各種省略、置換、變更。運些實施方式及其變形也包含在發明 的范圍、主旨中，同時也包含在權利要求書中記載的發明和與其等同的范圍中。
[0074] 附圖標記說明 [00巧]101:尿素水配管；
[0076] 102(102a ~102d):liX 配管；
[0077] 106:捆束部件；
[007引107:外部保護管；
[00巧]110:實施例的配管；
[0080] 43:環境槽；
[0081 ] 51:調溫配管；
[0082] 52:被調溫配管；
[0083] 73:環境槽。
【主權項】
1. 一種升溫及隔熱配管，其具有： 被調溫配管，其輸送液體； 至少兩個調溫配管，其與所述被調溫配管進行管接觸并輸送冷卻液； 捆束部件，其將所述被調溫配管和所述至少兩個調溫配管固定；以及 外部保護管，其包裹所述被調溫配管和所述至少兩個調溫配管。2. 根據權利要求1所述的升溫及隔熱配管，其特征在于，通過所述管接觸，在所述被調 溫配管和所述至少兩個調溫配管的環境溫度低的狀態下，使被調溫配管升溫，在所述環境 溫度高的狀態，抑制所述被調溫配管的升溫。3. 根據權利要求1或2所述的升溫及隔熱配管，其特征在于，所述調溫配管為內燃機的 冷卻液配管。4. 根據權利要求1或2所述的升溫及隔熱配管，其特征在于，所述被調溫配管的液體為 尿素水。5. 根據權利要求1至4中任一項所述的升溫及隔熱配管，其特征在于，所述外部保護管 為波紋管。6. 根據權利要求5所述的升溫及隔熱配管，其特征在于，所述調溫配管在外部保護管外 被折返地配置。7. 根據權利要求1至6中任一項所述的升溫及隔熱配管，其特征在于，所述調溫配管的 數量為偶數。8. 根據權利要求7所述的升溫及隔熱配管，其特征在于，將所述被調溫配管配置在中央 部，在所述被調溫配管的水平及垂直方向周圍，與其管接觸地配置有四個所述調溫配管。9. 根據權利要求7所述的升溫及隔熱配管，其特征在于，將所述被調溫配管配置在中央 部，在所述被調溫配管的六個方向周圍，與其管接觸地配置有六個所述調溫配管。
【文檔編號】F01N3/08GK105829789SQ201580003116
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年3月5日
【發明人】岡田正次, 島村和宏
【申請人】霓達株式會社