WO2007125665A1 - ブリーザ装置、液体タンク及びエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

　圧抜き用のブリーザ装置Ａ１を固定部としてのブリーザパイプ１２１と、連通部としてのインナーパイプ１２２とを含んで構成し、ブリーザパイプ１２１によりブリーザ装置Ａ１の液体タンク１０１に対する固定強度を確保する。インナーパイプ１２２は、液体タンク１０１内を外部と連通させる通気口Ｐを形成するものであり、この通気口Ｐを形成する内面を樹脂により形成する。 の液体タンク１０１に対する固定強度を確保する。インナーパイプ１２２は、液体タンク１０１内を外部と連通させる通気口Ｐを形成するものであり、この通気口Ｐを形成する内面を樹脂により形成する。

Description

明 細 書

ブリーザ装置、液体タンク及びエンジンの排気浄化装置

技術分野

[0001] 本発明は、ブリーザ装置、液体タンク及びエンジンの排気浄化装置に関し、詳細に は、尿素水貯蔵用の液体タンクにおいて、ブリーザ装置内での尿素の析出を防止す る技術に関する。

背景技術

[0002] ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物（以下「NOx」という。）を後処理によ り浄化する技術として、尿素 SCR (Selective Catalytic Reduction)法によるものが知ら れている。この尿素 SCR法は、アンモニアを排気に添加し、これを還元剤として N〇x を還元させて浄化するものであり、 NOxの還元促進のため、排気通路に還元触媒を 設置する。貯蔵上の便宜を考慮して、アンモニアの前駆体である尿素を水溶液の状 態でタンクに貯蔵し、実際の運転において、このタンクから尿素水を供給し、還元触 媒の上流で排気通路内に噴射する（特許文献 1)。この尿素 SCR法による技術は、ト ラック等の大型車両に搭載されたディーゼルエンジンにおける排気浄化に適用され、 実用化されている。

特許文献 1 :日本国出願公開第 2000— 027627号公報 (段落番号 0013) 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] ここで、尿素水を貯蔵するタンクには、貯蔵されている尿素水をフィードポンプに送 るための供給管に加え、タンク内の圧抜きのためのブリーザパイプが設けられる。尿 素水の供給時にこのブリーザパイプを介して外気を導入することで、タンク内の圧力 を一定に保持することができる。

し力 ながら、このブリーザパイプ付きのタンクには、エンジンからの振動の伝達又 は路面の凹凸等によりタンクが振動し、貯蔵されている尿素水に揺れが生じると、尿 素水がタンクの内壁を伝レ、、又は飛び跳ねることで、ブリーザパイプに付着するという 問題がある。付着した尿素水を放置しておくと、この尿素水が外部からの空気との接 触により乾燥することで、尿素の析出を生じ、更に付着及び析出が繰り返されることで 、析出した尿素が蓄積し、ブリーザパイプ内を一部又は完全に閉塞させてしまう。プリ 一ザパイプの開口付近に通気孔を設けたカバーを取り付け、ブリーザパイプへの尿 素水の付着を防止することも考えられるが、尿素水が実際にブリーザパイプに付着す れば、この尿素水からの尿素の析出を回避することはできなレ、。また、尿素水に対す る耐久性を持たせる必要から、たとえば、ブリーザパイプの素材にステンレスを採用し た場合は、ステンレス材を円筒状に接合する際に形成される電縫部を付着した尿素 水が伝うことで、電縫部の終端に尿素水が集中することとなり、析出による閉塞を助 長する結果となる。なお、尿素を貯蔵するタンクに限らず、液体タンク一般について、 ブリーザパイプに付着した液体が放置されることで、ブリーザパイプを介する外気の 円滑な導入が妨げられる。

[0004] 以上から、液体タンクに設けられる圧抜き用のブリーザ装置において、付着した液 体を円滑に液体タンク内に戻し、この液体が放置されることによる弊害が回避される ことが望まれる。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明は、以上の問題を考慮したブリーザ装置、液体タンク及びエンジンの排気浄 化装置を提供するものである。

本発明に係る液体タンクのブリーザ装置は、液体タンクに設けられる圧抜き用のブ リーザ装置であって、液体タンクに対するこのブリーザ装置の固定強度を付与するた めの固定部と、この固定部と結合した連通部とを備える。この連通部は、液体タンク 内を外部と連通させるためのブリーザ装置の通気口を形成するものであり、連通部に おいて、この通気口の内面は、樹脂により形成される。

[0006] 本発明に係る液体タンクは、液体の貯蔵部を形成するタンク本体と、このタンク本体 に取り付けられた、上記のブリーザ装置とを備える。

また、本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、上記のブリーザ装置が設けられた 液体タンクを備え、この液体タンクに貯蔵されるアンモニア又はその前駆体の水溶液 を、排気通路に設けられた還元触媒の上流で排気に添加する。

発明の効果 [0007] 本発明によれば、ブリーザ装置の連通部において、通気口の内面を樹脂により形 成したことで、振動等により液体タンク内で液体に揺れが生じ、ブリーザ装置に液体 が付着したとしても、この液体を円滑に液体タンク内に戻すことができる。このため、 液体タン外こ尿素水を貯蔵する場合は、ブリーザ装置に付着した尿素水が放置され ることによる尿素の析出を回避し、ブリーザ装置本来の圧抜きの機能を良好に維持 すること力 sできる。また、液体タンク一般について、ブリーザ装置に付着した液体を円 滑に液体タンク内に戻すことができるので、ブリーザ装置を介する外気の円滑な導入 力 S妨げられることを回避すること力 Sできる。

[0008] 本発明に関する他の目的及び特徴は、添付の図面を参照した以下の説明により理 角军すること力 Sできる。

優先権主張の基礎となる日本国特許出願第 2006— 098568号の内容は、本願の 一部として組み込まれ、参照される。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係るエンジンの排気浄化装置の構成

[図 2]同上実施形態に係る液体タンクの平面図

[図 3]同上液体タンクの側面図

[図 4]同上液体タンクの蓋部の拡大断面図

[図 5]本発明の第 1の実施形態に係るブリーザ装置の構成

[図 6]同上ブリーザ装置の連通部としてのインナーパイプ

[図 7]本発明の第 2の実施形態に係るブリーザ装置の構成

[図 8]本発明の第 3の実施形態に係るブリーザ装置の構成

符号の説明

[0010] 1…エンジン、 2…排気通路、 3…還元触媒、 101…液体タンク、 111…供給管、 11 2…戻り管、 151…尿素水の噴射装置、 155…噴射装置の本体、 156…噴射のズル 、 201 · · ·コントローノレユニット、 121 · · ·ブリーザノィプ、 122· · ·インナーノヽ。ィプ、 125· · · ブリーザホース、 Al , A2, A3…ブリーザ装置、 P…通気口。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係るエンジン 1の排気浄化装置の構成を示して いる。本実施形態に係るエンジン 1は、ディーゼノレエンジンであり、車両（ここでは、ト ラック等の大型車両）の駆動源を構成する。本実施形態では、エンジン 1の排気に添 加する還元剤を液体タンク 101に貯蔵している。この液体タンク 101は、圧抜きのた め、本実施形態に係る「ブリーザ装置」を備えるものである。また、本実施形態では、

N〇xの還元剤としてアンモニアを採用する力 S、車上における取り扱いの容易さを考 慮して、液体タンク 101に尿素水を貯蔵している。この尿素水は、アンモニアの前駆 体である尿素を予め水溶液としたものである。

[0012] エンジン 1の排気通路 2には、マ二ホールド部 2aの下流に還元触媒 3が設置されて いる。排気中の N〇xは、この還元触媒 3上で還元され、浄化された後、大気中に放 出される。還元触媒 3の上流に尿素水の噴射装置 (本実施形態に係る「添加装置」に 相当する。） 151が配設されており、エンジン 1の運転に際し、この噴射装置 151によ り尿素水が排気通路 2内に噴射される。噴射された尿素水中の尿素が排気熱により 加水分解を生じ、還元剤であるアンモニアを発生させる。発生したアンモニアは、還 元触媒 3上で N〇xを効率的に還元させ、無害なガスに転換させる。

[0013] 尿素水は、液体タンク 101に貯蔵されており、実際の運転に際し、この液体タンク 1 01から図示しないフィードポンプにより加圧されて、噴射装置 151に供給される。噴 射装置 151は、尿素水の供給管 111を介して液体タンク 101と接続されており、尿素 水は、この供給管 111を介して噴射装置 151に圧送される。噴射装置 151は、液体 タンク 101から供給された尿素水をアシスト用のエアと混合させる噴射装置の本体 15 5と、基端側でこの本体 155に取り付けられ、先端側が排気通路 2内に挿入された噴 射ノズル 156とを備える。噴射ノズル 156の先端 156aは、還元触媒 3の上流側の端 面 3aに向けて配置されている。なお、噴射装置 151は、供給管 111以外に戻し管 11 2を介して液体タンク 101と接続されている。噴射装置 151に供給された尿素水のう ち、噴射ノズル 156により排気に噴射されたもの以外の余剰の尿素水が、この戻し管 112を介して液体タンク 101に戻される。噴射装置 151において、アシスト用のエア は、図示しないエアタンクから圧縮された状態で本体 155に供給される。噴射装置 1 51による尿素水の噴射量は、コントロールユニット 201により、エンジン 1の運転状態 等に基づいて制御される。本実施形態では、運転状態の検出のため、運転者による アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ 211、クランクシャフトの回転角を 検出するクランク角センサ 212、及びエンジン冷却水の温度を検出する温度センサ 2 13等が設けられている。クランク角センサ 212からの出力に基づいて、エンジン回転 数を算出することができる。

[0014] 図 2は、本実施形態に係る液体タンク 101を平面視により、図 3は、この液体タンク 1 01を側面視により示している。図 4は、液体タンク 101の蓋部 101aの構成を断面によ り拡大して示している。以下、図 2， 3を適宜に参照して、図 4によりブリーザパイプ 12 1の構成について説明する。なお、このブリーザパイプ 121は、「固定部」を構成する ものであり、後述するように「連通部」としてのインナーパイプ 122が揷入されて、本実 施形態に係る「ブリーザ装置」が構成される。

[0015] 液体タンク 101は、ブリーザパイプ 121を備えており、このブリーザパイプ 121は、 基端側で液体タンク 101の蓋部 101aを上下に貫通して、この蓋部 101aに固定され ている。蓋部 101aに対するブリーザパイプ 121の固定は、たとえば、圧入による。本 実施形態において、ブリーザパイプ 121は、尿素水に対する耐久性を考慮し、薄板 のステンレス材を円筒状に成形し、接合して作製したものである。ブリーザパイプ 121 のうち、蓋部 101aから遠い一端において、半径方向に関して外向きに膨出させて張 出部 121aが設けられている。ブリーザパイプ 121には、ゴム製のブリーザホース 125 が接続されており、エンジン 1の運転時において、ブリーザホース 125及びブリーザ パイプ 121を介して外気が導入され、液体タンク 101内の圧抜きがなされる。ブリー ザホース 125は、液体タンク 101外からの異物の混入を防止するためのものであり、 蓋部 101aの上面に沿って液体タンク 101の側方まで延伸し、その終端は、鉛直方 向に関して下方に向けられている（図 3)。液体タンク 101は、ブラケット等により車両 のフレームに固定される。図中、二点鎖線 Uは、尿素水の液面を示しており、供給管 111は、液体タンク 101内を底部近傍まで延伸する一方、ブリーザパイプ 121は、液 面 Uの上方で、蓋部 101 aの下面近傍で終結してレ、る。

[0016] 図 5は、本実施形態に係るブリーザ装置 A1の構成を、ブリーザパイプ 121の中心 軸を含む断面により示しており、図 6は、このブリーザ装置 A1の「連通部」としてのィ ンナーパイプ 122を側面視により示している。

ブリーザ装置 A1は、「固定部」としてのブリーザパイプ 121に、「連通部」としてのィ ンナーパイプ 122を挿入して構成される。ブリーザパイプ 121は、既述の通りステンレ ス製であり、たとえば、液体タンク 101の蓋部 101aに圧入されて、液体タンク 101に 対するブリーザ装置 A1の固定強度を付与する。インナーパイプ 122は、樹脂製であ り、ブリーザパイプ 121の内径よりも若干小さな外径の円筒状に形成されるとともに、 尿素水に対する撥水性を持たせている。この撥水性は、材料としての樹脂本来のも のであってもよいが、尿素水の付着防止の観点からは、撥水材の塗布により特別に 持たせたものであるとよレ、。インナーパイプ 122は、ブリーザパイプ 121に対して同軸 に揷入され、ブリーザ装置 A1によるこの液体タンク 101の通気口 Pを形成する。液体 タンク 101の内部は、この通気口 Pを介して外部と連通する。図 6に示すように、イン ナーパイプ 122の先端（図 6では、上端）に鍔部 122aが形成されており、この鍔部 12 2aをブリーザパイプ 121の張出部 121aに係合させることで、ブリーザパイプ 121に 対するインナーパイプ 122の位置決めがなされる。インナーパイプ 122の外周には、 軸方向に間隔を空けて複数の突部 122bが設けられており、これらの突部 122bがブ リーザパイプ 121の内面に密着することで、インナーパイプ 122がブリーザパイプ 12 1に対して適度な強度で固定される。また、突部 122bの密着により、ブリーザパイプ 1 21とインナーパイプ 122との隙間を介した尿素水の流れが遮断され、液体タンク 101 からの尿素水の漏れが防止される。ブリーザパイプ 121の張出部 121a及びインナー パイプ 122の鍔部 122aを覆うようにブリーザホース 125が接続されている。インナー パイプ 122は、ブリーザパイプ 121に挿入された状態で基端 122cがブリーザパイプ 121から突出し、液体タンク 101内に延伸してレ、る。

以上のように、本実施形態によれば、ブリーザパイプ 121に樹脂製のインナーパイ プ 122を揷入してブリーザ装置 A1を構成し、通気口 Pを形成するブリーザ装置 A1の 内面を樹脂により形成したことで、通気口 Pの内面（すなわち、インナーパイプ 122の 内面）が滑らかに、かつ適度な撥水性を持たせて形成される。このため、走行中の振 動等により液体タンク 101内で尿素水に揺れが生じて、ブリーザ装置 A1に尿素水が 付着したとしても、付着した尿素水を振動又は重力の作用によりブリーザ装置 A1か ら容易に落とし、液体タンク 101内に戻すことができる。このため、ブリーザ装置 A1に 付着した尿素水が放置されることによる尿素の析出を回避して、通気口 A1の実質的 な断面積を確保し、ブリーザ装置 A1本来の圧抜きの機能を維持することができる。

[0018] なお、通気口 Pの内面を樹脂により形成するには、インナーパイプ 122等のパイプ 部材を揷入することに限らず、ブリーザパイプ 121の内面に樹脂材を塗布することと してもよい。

以下、本発明の他の実施形態について説明する。第 1の実施形態のものと対応す る部品又は部分は、図 5， 6におけると同じ符合により示している。以下に示す各実施 形態によっても、ブリーザ装置 A2， A3に付着した尿素水を重力等の作用により液体 タンク 101内に落とし、尿素の析出を防止する効果が得られる。

[0019] 図 7は、本発明の第 2の実施形態に係るブリーザ装置 A2の構成を断面により示し ている。

本実施形態に係るブリーザ装置 A2は、装置全体が樹脂により形成されている。す なわち、このブリーザ装置 A2は、円筒状の樹脂パイプ 132により「連通部」が構成さ れるとともに、この樹脂パイプ 132をその外周から半径方向に関して外向きに拡張さ せたフランジ部 131として、連通部と一体の「固定部」が構成される。フランジ部 131 は、円周方向に間隔を空けて設けられた複数のボルト孔のそれぞれにボルト 135が 挿入されて、液体タンク 101の蓋部 101aに締結される。フランジ部 131と液体タンク 101との間にゴム製の Oリング 136が介装され、液体タンク 101の気密性が確保され ている。樹脂パイプ 132は、液体タンク 101の蓋部 101aを上下に貫通して、液体タン ク 101内に突出しており、この樹脂パイプ 132の突出部 132bに、本実施形態に係る 「移動閉塞手段」が設けられている。すなわち、樹脂パイプ 132は、内部をその全体 に亘り軸方向に貫通させて形成されるとともに、突出部 132bにおいて、この貫通孔 Haの径が拡大されている（この径を拡大した部分 132zが後述する移動体の「収納 部」に相当する。）。突出部 132bの先端に、断面が鉤状に形成された係止部 132cが 貫通孔 Haの中心軸に向けて内側に突出させて設けられ、この係止部 132cにより、 突出部 132b内に「移動閉塞手段」としての移動体 137が保持されている。本実施形 態において、この移動体 137は、樹脂製の球により構成され、突出部 132b内におい て、樹脂パイプ 132の孔 Ha内を軸方向に移動自在な状態にある。突出部 132bの側 壁を半径方向に貫通する複数の孔 Hbが形成されており、通気口 Pは、この側壁の孔 Hbと貫通孔 Haとを介して液体タンク 101の内部と連通している。

[0020] 本実施形態によれば、通気口 Pの内面を樹脂により形成したことによる尿素の析出 防止の効果に加え、特に次のような効果が得られる。すなわち、本実施形態によれば 、液体タンク 101自体に大きな揺れが生じたり、又は貯蔵されている尿素水が飛び跳 ねて移動体 137に衝突した場合に、この移動体 137が上方へ移動して (移動後の位 置を二点鎖線 137'により示す。）、通気口 Pを閉塞させることとなるので、通気口 P内 への尿素水の浸入を防止することができる。なお、平常時におけるブリーザ装置 A2 の通気性は、側壁に形成された孔 Hbにより確保される。図 7において、平常時に導 入されるガスの流れを矢印 Fにより示す。

[0021] 図 8は、本発明の第 3の実施形態に係るブリーザ装置 A3の構成を断面により示し ている。

本実施形態に係るブリーザ装置 A3は、ステンレス製の円筒パイプ (すなわち、プリ 一ザパイプ） 121により「固定部」が構成され、ブリーザパイプ 121により液体タンク 10 1に対する固定強度を付与する点で第 1の実施形態のものと一致するが、通気口 Pの 内面を形成する「連通部」を、ブリーザパイプ 121に接続されるブリーザホース 125の 一部 142として形成した点に特徴を有する。すなわち、本実施形態では、ブリーザパ ィプ 121の張出部 121aを覆うようにブリーザホース 125が接続されるとともに、この接 続部において、ブリーザホース 125が外筒部 141と内筒部 142との二重円筒状に形 成されており、外筒部 141によりブリーザパイプ 121と接続され、ブリーザ装置 A3の 気密性を確保している。他方、内筒部 142は、ブリーザパイプ 121の内径よりも若干 小さな外径を持たせるとともに、先端 142aがブリーザパイプ 121から突出するだけの 長さに設定している。内筒部 142の外周に、軸方向に間隔を空けて複数の突部 142 bを形成し、ブリーザパイプ 121内での内筒部 142の状態を安定させている。なお、 ブリーザホース 125は、ゴム製であり、この意味で本発明の「樹脂」にゴムが含まれる ものとする。

[0022] 本実施形態によれば、通気口 Pの内面を内筒部 142により、ブリーザホース 125の 一部として形成したので、部品点数の削減を図るとともに、尿素の析出防止の効果と

、ブリーザホース 125のブリーザパイプ 121に対する固定強度向上の効果とが同時 に得られるという利点がある。

以上では、本発明について好ましい実施の形態により説明した力 本発明の範囲 は、この説明に何ら制限されるものではなぐ請求の範囲の記載をもとに、適用条文 に従い判断される。

Claims

請求の範囲

[1] 液体タンクに設けられる圧抜き用のブリーザ装置であって、

液体タンクに対するこのブリーザ装置の固定強度を付与するための固定部と、 前記固定部と結合され、液体タンク内を外部と連通させるためのこのブリーザ装置 の通気口を形成する連通部と、を含んで構成され、

前記連通部において、前記通気口の内面が樹脂により形成された液体タンクのプリ 一ザ装置。

[2] 前記固定部が、軸方向に貫通する中空の円筒状に形成され、

前記連通部が、この固定部に対して同軸に挿入された、前記固定部とは別体の榭 脂製の筒部材により形成される請求項 1に記載の液体タンクのブリーザ装置。

[3] 前記連通部が、前記固定部のうち液体タンクの内部に近い側の端面よりも突出する 請求項 2に記載の液体タンクのブリーザ装置。

[4] 前記固定部が、薄板のステンレス材を円筒状に接合して形成されたものである請求 項 2に記載の液体タンクのブリーザ装置。

[5] 液体タンク外における一端に、前記通気口に続くガスの流通路を形成するブリーザ チューブが取り付けられた請求項 1に記載のブリーザ装置であって、

前記固定部が、軸方向に貫通する中空の円筒状に形成され、

前記連通部が、前記ブリーザチューブの一部として、前記ブリーザチューブの一端 をこの固定部内に延伸させて形成された液体タンクのブリーザ装置。

[6] 前記連通部が、前記固定部のうち液体タンクの内部に近い側の端面よりも突出する 請求項 5に記載の液体タンクのブリーザ装置。

[7] 前記固定部が、薄板のステンレス材を円筒状に接合して形成されたものである請求 項 5に記載の液体タンクのブリーザ装置。

[8] 前記連通部が、樹脂製の筒部材により形成され、

前記固定部が、この連通部の外周から拡張させて、この連通部と一体の樹脂により 形成された請求項 1に記載の液体タンクのブリーザ装置。

[9] 前記連通部が、液体タンクの内部に配置される突出部を有し、この突出部において 、前記通気口に近接する第 1の位置と、この第 1の位置よりも前記通気口から遠い第 2の位置との間を移動自在に設けられ、前記第 1の位置において、前記通気ロを閉 塞させる一方、前記第 2の位置において、前記通気口を開放させる移動閉塞手段を 備える請求項 8に記載の液体タンクのブリーザ装置。

[10] 前記突出部において、前記移動閉塞手段として球状の移動体が設けられるととも に、前記通気口よりも大きな内径の、この移動体を前記突出部内に保持するための 収納部が形成され、

前記突出部の先端に、前記第 2の位置にある前記移動体を受ける鉤状の係止部が 形成された請求項 9に記載の液体タンクのブリーザ装置。

[11] 前記移動体が、鉛直方向に移動自在に設けられた請求項 10に記載の液体タンク のブリーザ装置。

[12] 尿素水を貯蔵する液体タンクに設けられる請求項 1に記載の液体タンクのブリーザ 装置。

[13] 液体の貯蔵部を形成するタンク本体と、

このタンク本体に取り付けられた請求項 1に記載のブリーザ装置と、を備える液体タ ンク。

[14] エンジンの排気通路に設けられた還元触媒と、

アンモニア又はその前駆体を水溶液の状態で貯蔵する、請求項 13に記載の液体 タンクと、

前記液体タンクに貯蔵されるアンモニア又は前駆体の水溶液を、前記還元触媒の 上流で排気に添加する添加装置と、を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置。