JP2007262900A - 車両用液体タンク及びこれを備えたエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通気口からの液体の漏れを防止する。
【解決手段】
内部を大気開放する通気口２５が設けられたタンク７と、タンク７の内部で通気口２５を囲み、通気口２５に続く隔室３１を形成する遮蔽板３０と、を含んで構成される車両用液体タンクであって、遮蔽板３０は、通気口２５の水平方向側方で隔室３１と隔室３１以外のタンク７内の空間とを連通する開口部３２を形成する第１の部位と、隔室３１と隔室３１以外のタンク７内の空間との間で液体を遮る、第１の部位以外の第２の部位と、を含んで構成される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両に搭載される液体タンク及びこれを備えたエンジンの排気浄化装置に関し、特に、車両走行時における液体タンクに設けられた通気口からの液体の漏れを防止する技術に関する。

車両には、エンジン運転時に使用される潤滑油、燃料等の液体を貯留するタンクが搭載されている。（特許文献１）また、近年では、尿素水溶液等の液体還元剤を用いてエンジンの排気を浄化する排気浄化装置の開発が進められているが、このような排気浄化装置を備えた車両においては、液体還元剤を貯留するタンクが搭載されている。このように車両に搭載されたタンクには、液体の取出し口の他に通気口が設けられており、取出し口から液体が取り出されたときに、この通気口から外気が流入して、タンク内の圧力が一定に保持されるようにしている。
特開平０７−２０８１３８号公報（段落番号００２４〜００２７）

しかしながら、このようなタンクでは、車両走行時にタンクの壁面が振動すると、この振動がタンク内の空気に伝達して振動し、通気口からの空気の流出が断続的に繰り返される。この現象は、振動周波数によっては、タンクの壁面が共振して顕著に現れる。ここで、車両走行時におけるエンジンの振動または車両の加減速により、タンク内で液体が波打って通気口にかかると、この液体が流出する空気とともに通気口から外部に漏れる虞がある。

そこで、本発明は、タンク内で液体が波打っても、液体が通気口にかかることを防止して、通気口からの液体の漏れを防止することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明は、内部を大気開放する通気口が設けられたタンク本体と、タンク本体の内部で通気口を囲み、通気口に続く隔室を形成する遮蔽板と、を含んで構成される車両用液体タンクであって、遮蔽板は、通気口の水平方向側方で隔室と隔室以外のタンク本体内の空間とを連通する開口部を形成する第１の部位と、前記隔室と前記隔室以外の前記タンク本体内の空間との間で液体を遮る、前記第１の部位以外の第２の部位と、を含んで構成される。

請求項２記載の発明では、タンク本体は、長方体であって、その幅に対して奥行きが小さく形成されるとともに、第２の部位は、タンク本体の幅方向に延伸することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、第２の部位は、車両左右方向に延伸することを特徴とする。
請求項４記載の発明では、通気口は、タンク本体の上壁に設けられるとともに、遮蔽板は、Ｕ字状に屈曲して形成され、通気口を跨いで上壁に固定されたことを特徴とする。

請求項５記載の発明では、タンク本体はエンジンを備えた車両に搭載されるとともに、タンク本体の内部に、エンジンの冷却水とタンク本体に貯留された液体との間で熱交換する熱交換器を備え、この熱交換器は、遮蔽板に接して配置されることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、液体は、尿素水溶液であることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、液体還元剤を貯留する請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両用液体タンクと、エンジンの排気通路に配設された還元触媒と、還元触媒の上流で排気に液体還元剤を添加する供給装置と、を含んでエンジンの排気浄化装置を構成する。

請求項１記載の発明によれば、車両走行時におけるエンジンの振動または車両の加減速によりタンク本体内で液体が波打っても、遮蔽板の第２の部位によって液体が遮られ通気口にかかり難くなる。これにより、タンク本体の振動に伴う空気の断続的な流出によって通気口から液体が漏れることを防止できる。また、タンク本体の内部と外部とは、開口部、隔室、通気口を介して連通するので、タンク本体内を大気開放する通気口としての機能が確保される。

請求項２記載の発明によれば、タンク本体内でその奥行き方向に液体が波打った場合に、その波が遮蔽板によって遮られて通気口に液体がかかり難くなる。
請求項３記載の発明によれば、車両の加減速時に、液体がタンク本体内で車両前後方向に波打った場合に、その波が遮蔽板によって遮られて通気口に液体がかかり難くなる。
請求項４記載の発明によれば、遮蔽板を容易に形成することができる。

請求項５記載の発明によれば、エンジンの冷却水によって熱交換器を介して遮蔽板が加熱されるので、冷間時に尿素水溶液が凍結して発生した氷が開口部を塞いでも、迅速に解凍することができる。これにより、冷間時において通気口の機能を確保することできる。
請求項６記載の発明によれば、タンク本体の内部に貯留された尿素水溶液が通気口から外部に漏れることを防止できる。

請求項７記載の発明によれば、タンク本体に貯留された液体還元剤を還元触媒の上流で排気に添加してエンジンの排気中の窒素酸化物を還元浄化する排気浄化装置において、液体還元剤が通気口にかかり難くなる。これにより、タンク本体の振動に伴う空気の断続的な流出によって通気口から液体還元剤が漏れることを防止できる。

以下、添付された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の実施形態に係る排気浄化装置の構成図である。
車両に搭載されたエンジン１の排気通路２には、排気中のＮＯｘを還元浄化する還元触媒３が介装されている。還元触媒３の排気上流には、尿素水溶液を噴射する噴射ノズル４が設けられている。

噴射ノズル４は、還元剤添加配管５を介して還元剤供給装置６に接続されている。還元剤供給装置６は、尿素水溶液が貯留されたタンク７と還元剤供給配管８、還元剤戻り配管９を介して接続されている。還元剤供給装置６は、タンク７から還元剤供給配管８を介して尿素水溶液が供給されるとともに、圧縮空気が供給され、この尿素水溶液を還元剤添加配管５を介して圧縮空気とともに噴射ノズル４に供給する。還元剤供給装置６は、コントロールユニット１０によりエンジン１の運転状態等に応じて制御される。タンク７から還元剤供給装置６に供給された尿素水溶液のうち、噴射ノズル４に供給されない余剰分の尿素水溶液は、還元剤戻り配管９を介してタンク７内に戻される。

図２は、本実施形態に係るタンク７の全体図である。
図２に示すように、タンク７は、長方体であって、その高さＨ及び幅Ｗに対して奥行きＤが小さく形成されている。タンク７は、その幅方向が車幅方向と一致するように、車両に搭載されている。タンク７の左側壁７ａ（車幅方向外側に位置する側壁）の上部には、尿素水溶液を補充するための補給口１１が設けられている。

図３及び図４は、本実施形態に係るタンク７内の構造を示し、図３は正面図、図４は側面図である。
図３及び図４に示すように、タンク７の上壁には、図示しない開口部が設けられており、これを塞ぐように天蓋２０が締結されている。天蓋２０には、還元剤供給配管８及び還元剤戻り配管９が挿入されている。還元剤供給配管８の先端８ａはタンク７の底部まで延び、この先端８ａから尿素水溶液を吸い込む。還元剤戻り配管９の先端９ａは、天蓋２０の近傍で開口している。

タンク７の内部には、パイプを屈曲して形成された熱交換器２１が配設されている。この熱交換器２１の両端は、天蓋２０を貫通してタンク７の外部で開口しており、その一方が冷却水入口２２、他方が冷却水出口２３を形成している。熱交換器２１は、エンジン冷却水の循環経路の一部を形成しており、エンジン１において加熱されたエンジン冷却水が熱交換器２１を通過することによって、タンク７に貯留されている尿素水溶液を温めて、冷間時に凍結した尿素水溶液を解凍する。また、タンク７内の尿素水溶液が過度に加熱されたときは、エンジン冷却水により尿素水溶液を冷却して、尿素の析出を防止する。

天蓋２０には、両端が開口したパイプ２４が挿入されて、通気口２５が形成されている。パイプ２４は天蓋２０から上方に延びており、その上端には、ブリーザホース２６の一端２６ａが接続されている。ブリーザホース２６の他端２６ｂは満水時の水位Ｈｆ近傍の上下位置で下方に向けて開口している。
天蓋２０には、長方形の薄板をＵ字状に屈曲して形成された遮蔽板３０が固定されている。遮蔽板３０は、その屈曲部３０ａを下方に向けて固定されており、その下端が満水時の水位Ｈｆより上方に配置されている。更に、遮蔽板３０は、通気口２５をタンク７の奥行き方向、即ち車両前後方向に跨ぐように配置されており、通気口２５に対してその車両前方、車両後方及び下方で、タンク７内の空間を区画して、通気口２５に続く隔室３１を形成している。通気口２５に対して車幅方向の左右で、タンク７の内壁から続く遮蔽板３０の部位（第１の部位）には、Ｕ字状の開口部３２が形成されており、この開口部３２によって、隔室３１とそれ以外のタンク７内の空間とが連通している。また、遮蔽板３０は、進路変更等により車両が車幅方向に振れたときに、開口部３２から尿素水溶液が回り込んで通気口２５に達しないように、幅広に形成されている。遮蔽板３０は、熱交換器２１に接触しており、熱交換器２１内を温まったエンジン冷却水が通過したときにその熱が遮蔽板３０に伝達される。また、遮蔽板３０と熱交換器２１とは伝熱体（遮蔽板３０と熱交換器２１とを溶接する場合には、溶接ビード）を介して接してもよい。

以上のような構成のタンク７は、その幅Ｗに対して奥行きＤの小さい長方体状に形成されており、その前後の側壁と左右の側壁とのうち前後の側壁の面積が大きいので、エンジン１の運転時における振動によりタンク７の壁面が振動したときに、前後の側壁の間、即ち前後方向に尿素水溶液の波が発生しやすい。そして、このように、タンク７内で前後方向に尿素水溶液の波が発生しても、遮蔽板３０は通気口２５の車両前方、車両後方及び下方で車両左右方向に延伸しているので、尿素水溶液が遮蔽板３０によって遮られて通気口２５にかかり難くなる。これにより、エンジン１の運転時におけるタンク７の壁面の振動によりタンク７内の空気が振動して、通気口２５からの空気の断続的な流出を繰り返しても、通気口２５から液体が漏れることを防止できる。更に、タンク７の前後方向は、車両前後方向と一致しているので、車両の加減速によりタンク７内で前後方向に波が発生しても、遮蔽板３０によって、尿素水溶液が通気口２５にかかることを防止できる。

また、遮蔽板３０は、熱交換器２１に接触しており、熱交換器２１内を温まったエンジン冷却水が通過したときにその熱が遮蔽板３０に伝達されるので、冷間時にタンク７内に氷が発生し開口部３２で詰まっても迅速に解凍され、通気口２５の機能を確保することができる。また、遮蔽板３０が過度に加熱されたときは、エンジン冷却水により遮蔽板３０が冷却されるので、遮蔽板３０に付着した尿素水溶液からの尿素の析出を防止することができる。

図５及び図６は、本発明の第２の実施形態に係るタンク７内の構造を示し、図５は正面図、図６は側面図である。図７は、遮蔽板４０の取付部の構造を示す斜視図である。
本実施形態に係る排気浄化装置は、第１の実施形態に対して遮蔽板の形状が異なっている。図５〜図７に示すように、遮蔽板４０は、Ｌ字部材４１、側板４２、４３を溶接またはロウ付け等により密着させて箱型状に形成されている。遮蔽板４０は、その上部で天蓋２０に固定され、タンク７内の空間を区画して通気口２５に続く隔室４４を形成している。通気口２５に対して車幅方向の右側で、タンク７の内壁から続く遮蔽板４０の部位（第１の部位）には、四角形の開口部４５が形成されており、この開口部４５によって、隔室４４とそれ以外のタンク７内の空間とが連通している。

図８及び図９は、Ｌ字部材４１の構造図であり、図８は正面図、図９は平面図である。図１０は、遮蔽板４０の取付部の構造を示す底面図である。
図８及び図９に示すように、Ｌ字部材４１は、平板をＬ字状に折り曲げて形成されており、底部４１ａ及び側部４１ｂを備えている。図１０に示すように、底部４１ａは通気口２５に対して下方に、側部４１ｂは車幅方向左側に配置され、そこでタンク７内の空間を区画する。

側板４２は、平板状に形成されており、通気口２５に対して車両前方でタンク７内の空間を区画している。また、側板４２は、熱交換器２１と還元剤供給配管８とを接続する伝熱板と兼用されており、熱交換器２１内を温まったエンジン冷却水が通過したときにその熱を還元剤供給配管８に伝達する。側板４３は、平板状に形成されており、通気口２５に対して車両後方でタンク７内の空間を区画している。

以上のような構成により、本実施形態では、通気口２５に対して車幅方向左側に側板４１ｂが設けられているので、車幅方向左側から通気口２５への尿素水溶液の回り込みを抑制できる。また、遮蔽板４０の一部を構成する側板４２と、熱交換器２１と還元剤供給配管８とを接続する伝熱板とが兼用されているので、遮蔽板４０の部品重量を低減することができる。

なお、以上の実施形態では、遮蔽板は、箱型状またはＵ字状に形成されているが、これに限定されるものではなく、タンク内で通気口を囲み、隔室を形成するものであればよい。また、遮蔽板の一部として、伝熱板以外のタンク内の部品を利用してもよい。
本実施形態では、タンク７は長方体であるが、この形状に限定されるものではない。この場合、エンジン運転時における振動によって、タンク内でどの方向に波が発生し易いかをあらかじめ確認しておき、この方向に発生した波によって尿素水溶液が通気口にかからないように、遮蔽板の開口部の位置を設定すればよい。

また、本発明は、尿素水溶液のタンク以外にも、例えば燃料タンク、潤滑油タンクのように通気口が設けられているタンクに適用することができる。

排気浄化装置の構成図 本発明の第１の実施形態に係るタンクの全体図 本発明の第１の実施形態に係るタンク内の構造を示す正面図 本発明の第１の実施形態に係るタンク内の構造を示す側面図 本発明の第２の実施形態に係るタンク内の構造を示す正面図 本発明の第２の実施形態に係るタンク内の構造を示す側面図 遮蔽板の取付部の構造を示す斜視図 Ｌ字部材の構造を示す正面図 Ｌ字部材の構造を示す平面図 遮蔽板の取付部の構造を示す底面図

符号の説明

３ 還元触媒
７ タンク
２１ 熱交換器
２５ 通気口
３０、４０ 遮蔽板
３１、４４ 隔室
３２、４５ 開口部

Claims (7)

1. 内部を大気開放する通気口が設けられたタンク本体と、
   前記タンク本体の内部で前記通気口を囲み、前記通気口に続く隔室を形成する遮蔽板と、を含んで構成される車両用液体タンクであって、
   前記遮蔽板は、前記通気口の水平方向側方で前記隔室と前記隔室以外の前記タンク本体内の空間とを連通する開口部を形成する第１の部位と、前記隔室と前記隔室以外の前記タンク本体内の空間との間で液体を遮る、前記第１の部位以外の第２の部位と、を含んで構成される車両用液体タンク。
2. 前記タンク本体は、長方体であって、その幅に対して奥行きが小さく形成されるとともに、
   前記第２の部位は、前記タンク本体の幅方向に延伸することを特徴とする請求項１に記載の車両用液体タンク。
3. 前記第２の部位は、車両左右方向に延伸することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用液体タンク。
4. 前記通気口は、前記タンク本体の上壁に設けられるとともに、
   前記遮蔽板は、Ｕ字状に屈曲して形成され、前記通気口を跨いで前記上壁に固定されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用液体タンク。
5. 前記タンク本体はエンジンを備えた車両に搭載されるとともに、
   前記タンク本体の内部に、前記エンジンの冷却水と前記タンク本体に貯留された液体との間で熱交換する熱交換器を備え、
   前記熱交換器は、前記遮蔽板に接して配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用液体タンク。
6. 前記液体は、尿素水溶液であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用液体タンク。
7. 液体還元剤を貯留する請求項１〜６のいずれか１つに記載の車両用液体タンクと、
   エンジンの排気通路に配設された還元触媒と、
   前記還元触媒の上流で排気に液体還元剤を添加する供給装置と、を含んで構成されるエンジンの排気浄化装置。

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