JP2014500433A - エンジン排気ガス添加剤貯蔵タンク - Google Patents

Abstract

内容積を画定する壁と、内容積内に配置された電気構成要素（３）と、前記構成要素をタンクの外部にある電圧源に接続することを可能とする少なくとも１本の電気ケーブル（４）であって、その少なくとも一部分が、タンクの壁にある開口上に取り付けられるベースプレート（１）に連結された中間部分（６）内に挿入される、少なくとも１本の電気ケーブル（４）とを備える内燃機関排気ガス液体添加剤貯蔵タンクにおいて、このベースプレートが、ベースプレートにあるオリフィスの周囲に耐漏洩の形で取り付けられたケーシングを組み込み、このケーシング内に、中間部分が迅速連結結合によって固締され、この中間部分がまた、電気ケーブルが封止部（７）を用いて耐漏洩の形で接続される電気コネクタ（１１）を備え、この電気コネクタ（１１）が、ベースプレートにあるオリフィスからタンクの外部に出、封止部が、中間部分とコネクタとの間、かつ／または中間部分のハウジング（８）内に挿入される、内燃機関排気ガス液体添加剤貯蔵タンク。

Description

本願は、エンジン排気ガス添加剤貯蔵タンクに関する。

車両およびトラックの排気に関する法制には、とりわけ大気中に放出される窒素酸化物ＮＯ_ｘの削減が規定されている。この目的を達成するために知られている一方策は、還元剤、一般にはアンモニアを排気ラインに噴射することによって、窒素酸化物の還元を可能とするＳＣＲ（選択接触還元）法を使用することである。このアンモニアは、アンモニア前駆体溶液の熱分解に由来し得、その濃度は、共晶濃度でよい。かかるアンモニア前駆体は、一般に尿素溶液である。

ＳＣＲ法を用いると、最適化された効率での燃焼中に、エンジン内で生成される高レベルのＮＯ_ｘが、エンジンから排出される際に触媒コンバータ内で処理される。この処理には、正確な濃度、および極めて高品質の還元剤を使用する必要がある。したがって、この溶液は正確に計量され、排気ガス流に噴射され、ここでこの溶液は、加水分解されてから、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）が窒素（Ｎ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）に変換される。

上記を行うには、添加剤（一般に尿素）溶液を収容したタンクと、所望の量の添加剤を計量し、排気ラインにその添加剤を噴射する装置とを車両に装備する必要がある。

排気ガスへの添加剤溶液を正確に計量することを可能とするために、添加剤タンクに、液位計、温度センサ、品質センサ、抵抗発熱体などの電気構成要素を組み込むことが慣例として行われている。これらの構成要素には、添加剤貯蔵タンクの外部に配置された、車両もしくはＳＣＲシステムの１つ（または複数）の配線用ハーネス、あるいは１つ（または複数）の他の構成要素への電気線が必要となり、これにはいくつかの問題が課される。第一に、添加剤溶液は一般に腐食性であり、標準の導電材料では耐性がないか、または耐性が低い。次に、線がタンクから出る箇所の耐漏洩性を維持しなければならず、このこともやはり、特に長期的に見て問題が生じることがある。

特許文献１は、尿素タンクの加熱された渦流ポット（ｓｗｉｒｌ ｐｏｔ）のカバーを貫通する線接続の様々な解決策を提案しており、ここでは線が前記カバーを貫通し、この線は封止部を装備し、この封止部は、前記カバーのハウジングへ耐漏洩の形で挿入される弾性プラグの形を取る。

上記文献に記載されている解決策の全てにおいて、耐漏洩性は、１つまたは複数の封止部（図の３０）を使用すること、封止部をケーブルに対して直接加硫処理すること、またはケーブルの周囲に封止部を伸張させる要素（図の３８）、およびカバーにボルト締めされたホルダ（図の３４）によって維持されている。したがって、かかるアセンブリは比較的複雑で、費用がかかる。

一変形形態（図５の形態）では、それぞれがＯリング（３０）を装備した２本のケーブルが中間部分（３９）に取り付けられ、この中間部分（３９）自体が、封止部（４３）を用いてカバーに取り付けられている。かかる解決策は、水性尿素溶液タイプの添加剤溶液に永続的に浸漬させることを意図してはいない。実際に、Ｏリング（４３）と、タンクの内側との間の部分は、耐漏洩でない。凍結／解凍サイクルの際には、添加剤が中間部分とハウジングとの間で膨張することによって、このアセンブリの耐漏洩性が失われることになり、かつ／またはこのアセンブリが破損することになり得る。さらに、加熱器のケーブルの周囲の２つの封止部（３０）は、中間部分によって外部から隔離されてはいない。そうではなく、これらの２つの封止部（３０）は外部環境に露出しており、中間部分（３９）の中央で支持されているだけである。かかる構成もやはり、特に浸漬させる解決策では、耐漏洩性の喪失に至ることがある。さらに、２本のワイヤが、前記封止部を貫通することによってタンクから出る場合を考えると、タンクを車両に取り付けるには、これらの２本のワイヤの電圧源への電気接続が慎重に行われることになる。

本出願人名義の特許文献２は、浸漬している、すなわちタンクの下側壁にある開口を介して取り付けられた、渦流ポットを含むベースプレートを的確に提案している。タンク内、特に渦流ポット内に含まれた尿素を加熱するために、このベースプレートは、好ましくは、前述の特許文献１に記載の発熱体、好ましくはやはり本出願人名義の特許文献３に記載の可撓性加熱器をも組み込み、上記文献の内容を参照により本願に組み込む。

この解決策では、（発熱体だけでなく、上記で挙げたものなどの他の電気付属品などの）電気接続は、浸漬させたベースプレートの開口を介して行わなければならず、このベースプレートは、プラスチック製であり、好ましくは射出成形によって作成される。

国際公開第２００８／１３８７５７号パンフレット 欧州特許２０２９８６５号明細書 国際公開第２００８／１３８９６０号パンフレット

本発明の背景にある概念は、特許文献１に記載の固締システムを、浸漬解決策にも適合可能とし、それと同時にそうしたシステムを簡素化することである。この目的は、予め組み立てておいた接続アセンブリを、簡単な迅速連結結合によって容易に、かつ耐漏洩の形で取り付けることができるケーシングを使用することによって、封止部もワイヤもタンクから確実に出ないようにすることによって達成される。

したがって、本発明は、内燃機関排気ガス液体添加剤貯蔵タンクに関し、前記タンクは、内容積を画定する壁と、内容積内に配置された電気構成要素と、前記構成要素をタンクの外部にある電圧源に接続することを可能とする少なくとも１本の電気ケーブルであって、その少なくとも一部分が、タンクの壁にある開口上に取り付けられるベースプレートに連結された中間部分内に挿入される、少なくとも１本の電気ケーブルとを備える。本発明によれば、このベースプレートは、ベースプレートにあるオリフィスの周囲に耐漏洩の形で取り付けられたケーシングを組み込み、このケーシング内に、中間部分が迅速連結結合によって固締され、この中間部分はまた、電気ケーブルが封止部を用いて耐漏洩の形で接続される電気コネクタを備え、この電気コネクタは、ベースプレートにあるオリフィスからタンクの外部に出ている。

本発明の添加剤は、好ましくは、内燃機関の排気ガス中に存在するＮＯ_ｘを還元することが可能な還元剤である。本発明の添加剤は、有利にはアンモニア前駆体の水溶液である。本発明は、尿素の水溶液、特に尿素含有量が３１．８ｗｔ％から３３．２ｗｔ％の間であり、約１８％のアンモニアを含有するＡｄＢｌｕｅ（登録商標）溶液などの共晶水／尿素溶液で良好な結果が得られる。本発明はまた、商標Ｄｅｎｏｘｉｕｍ（登録商標）として販売され、約１３％のアンモニアを含有する尿素／ギ酸アンモニウムの混合物のやはり水溶液に適用することもできる。後者は、尿素に比べて、（−１１℃ではなく）−３５℃以下でしか凍結しないという利点を有するが、ギ酸の放出に関連する腐食問題の欠点を有する。

本発明は、排気ガス中にＮＯ_ｘが生成される傾向のあるいかなる内燃機関にも適用することができる。内燃機関は、燃料戻し線（すなわち、エンジンによって消費されなかった余剰燃料を燃料タンクに戻す線）を有するエンジンでも、または有さないエンジンでもよい。本発明は、有利には、ディーゼルエンジン、特に車両のディーゼルエンジン、特に好ましくはトラックのディーゼルエンジンに適用される。

本発明によるタンクは、任意の材料、好ましくは添加剤に対して化学的に耐性のある材料から作成することができる壁を備える。一般に、この材料は、金属またはプラスチックである。尿素の場合、ポリオレフィン樹脂、特にポリエチレン（より具体的にはＨＤＰＥ、すなわち高密度ポリエチレン）、ポリアミド（ＰＡ）、およびポリアセタール、特にＰＯＭ（ポリオキシメチレン）が、好ましい材料を構成する。これらの同じ材料はまた、本発明によるタンクの耐漏洩ケーシング、またベースプレートおよび／または中間部分にも使用することができる。ポリアミド（ＰＡ）、特にＰＡ−６，６がこれらの部品に特に適していることに留意されたい。

本発明によれば、タンクの壁は、少なくとも１つの開口を備え、この開口上に、オリフィスを備えるベースプレートが取り付けられ、このオリフィスの周囲にケーシングが耐漏洩の形で取り付けられる。

「ベースプレート」との表現は、好ましくは壁の上部分または下部分（それぞれ上側壁および下側壁と称する）にある開口を閉じる目的の、取付けプレートまたは平坦部分（すなわち、その厚さがその他の寸法よりもかなり小さく（例えば、１／５、さらには１／１０）、実質的に平坦である）を備える部品を意味すると理解されたい。後者の変形形態が好ましく、この変形形態では、ベースプレートは、添加剤を循環させることができる少なくとも１つのオリフィスを介してタンクと連通し、渦流ポットとして働くことができるチャンバまたは中空部分を介してタンクの内側まで延在することができることに留意されたい。好ましくは、本発明によるケーシングは、ベースプレートと一体部片として成形され、好ましくは射出成形される。しかし、本発明によるケーシングは、別個に取り付けられたカバーによって閉じることもできる。

「下側壁」との表現は、実際には、（タンクが一体部片として成形されている、または２枚のパリソンシートもしくはカットアウトから成形されているか否かに関わらず）車両に搭載されたときのタンクの下半分を意味すると理解されたい。

この変形形態によるベースプレートは、特に、タンクの壁を貫通し、かつ／またはタンク内に配置される付属品を支持するのに非常に適している。このベースプレートは、それ自体によって閉じられる、任意の形状の周縁部を有する。通常、その周縁部は、円形形状を有する。

好ましくは、少なくともその一部分が本発明によるタンク内にある電気構成要素は、以下の要素、すなわち液位計、温度センサ、品質センサ、圧力センサ、圧力調整器、発熱体から選択される。これらの要素は、タンクの渦流ポットに組み込むことができる。本発明は、例えば発熱体の場合に一般的であるように、付属品が２本の電気ケーブルを備える場合に特に有用である。本発明は、前述の可撓性加熱器に上手く適用されている。

この構成要素の電気ケーブルは、添加剤による腐食に耐性がなければならず、かつ／または、そのアセンブリに耐腐食性を付与するコーティングを備えなければならない。シリコーンでコーティングされたケーブルで良好な結果が得られた。同様に、フッ素重合体（例えばＰＦＡ、すなわちパーフルオロアルコキシ）によって鎧装され、好ましくはコーティング（例えばシリコーン）が施された（好ましくはステンレス鋼製の）金属ケーブルでも、良好な結果が得られている。

本発明による中間部分は、中空部分であり、すなわち必要な場合には、ケーブルおよびその封止部用の少なくとも１つのハウジングを備える。この中間部分は通常、円筒形状を有する。

本発明によれば、電気ケーブルは、電気構成要素を電圧源に接続することが可能でなければならず、これらのケーブルは、電気コネクタに接続され、電気コネクタの少なくとも一部分もやはり、耐漏洩ケーシング内にあり、したがって電圧源に対する接続は、耐漏洩ケーシング内に少なくとも部分的に組み込まれたコネクタと相補関係にあるコネクタを用いて、より簡単に行うことができる。

本発明によるコネクタもやはり、好ましくはＰＡ−６，６で、好ましくは、例えばガラス繊維で強化されたＰＡ−６，６で作成され、これで実際に良好な結果が得られる。

ケーブルは、好ましくは電気コネクタに固締された接点に圧着される。コネクタに関しては、ほぼ全体が耐漏洩ケーシング内に組み込まれることが好ましい（したがって、相補コネクタに接続する部分だけがタンクから出る）。

電圧源に対する接続は、相補コネクタ、および好ましくは、その構成要素のための電子制御装置（すなわちＥＣＵ）を組み込んだ電子部品ケーシングを用いて行うことができる。

コネクタとケーブルとの間の耐漏洩性を確実にする封止部を、中間部分と、コネクタとの間に、かつ／または中間部分のハウジング内に挿入することができる。好ましくは、封止部は、中間部分とコネクタとの間、または中間部分のハウジング内に挿入される。したがって、後者の変形形態では、好ましくは、中間部分をケーシングに耐漏洩の形で連結するための補助封止部の使用が伴う。したがって、後者では、実際には２倍の封止部が含まれることになるので、好ましい。この変形形態に関わらず、封止部は、好ましくはＥＰＤＭまたはシリコーンなどのエラストマ材料で作成され、後者が好ましい。

Ｔｙｃｏ社によって「ｓｉｎｇｌｅ ｗｉｒｅ ｓｅａｌ」との名称で販売されている封止部で良好な結果が得られ、特に、中間部分が２本のケーブル用の、それぞれが封止部を装備した２つのハウジングを備える変形形態で良好な結果が得られる。これらの封止部は、波状（環状）部分を備え、それによってある動き／軸方向可撓性が得られ、また、リリーフ上に強制的に取り付けるための直線部分もやはり備える。この変形形態では、（高さ方向に空間を得、部品の寸法を低減させるために）強制的に取り付けるために使用する部分を前記封止部から除去すると有利となり得、この部分は、本発明の例では必ずしも使用する必要があるわけではない。

本発明によれば、ベースプレートに、ケーシングが組み込まれている。「組み込む」との用語は、このケーシングがオリフィスの周縁部に（溶接、接合、機械的固締などによって）固締されている、または単一の部品からベースプレートと一体に成形されていることを意味すると理解されたい。後者の変形形態が、特にプラスチック製のベースプレートでは好ましい。

本発明によるケーシングは、定義上、とりわけ中間部分を受けるように意図された中空部分であり、この中間部分を迅速連結結合によって取り付けることができるような寸法および形状を有する。「迅速連結結合」との表現は、ある部品を他方の部品に強制的に連結し、そのアセンブリを一体に保持するために補助部品が必ずしも必要でない連結を意味すると理解されたい。この種の連結の市販例には、「ｆｉｒ−ｔｒｅｅ」連結および「ｑｕｉｃｋ−ｃｏｎｎｅｃｔ」連結があり、また、簡単なクリップ固締に適したリリーフもある。

したがって、この目的で、中間部分は、好ましくは、ケーシングにある対応するリリーフと相補関係にある、迅速固締用リリーフを備える。中間部分の外面にある溝と、ケーシングの内面にある相補チャネルとによって、有効なクリップ固締を実現することが可能となる。

本発明はまた、上述のタンク用のベースプレートに関し、このベースプレートは、この目的で、ベースプレートにあるオリフィスの周囲に耐漏洩の形で取り付けられ、迅速連結結合によって中間部分を固締することができ、かつ電気コネクタを受けるように適した寸法および形状を有するケーシングを組み込む。

本発明はまた、内燃機関排気ガス液体添加剤貯蔵タンクの電気構成要素を、電気ケーブルを用い、タンクの壁にある開口上に取り付けられるベースプレートを介して、タンクの外部にある電圧源に接続する方法に関し、この方法によれば、
− 電気ケーブルの少なくとも一部分が、中間部分内に挿入され、
− このケーブルが、封止部を用いて電気コネクタに接続され、
− このアセンブリが、ベースプレートにあるオリフィスの周囲に耐漏洩の形で取り付けられたケーシング内に挿入され、この中間部分が、迅速連結結合によって、コネクタがベースプレートにあるオリフィスからタンクの外部に出るように、ケーシングに固締される。

この方法では、電気構成要素をタンク内に取り付ける前に、電気ケーブル／中間部分／コネクタアセンブリをその構成要素に接続することができ、したがってこのアセンブリの取り付けおよび連結が、特にタンクの製造業者にとって容易になる。

添付の図１から６によって、本発明を非限定的な形で説明する。

本発明の一変形形態による、タンクのベースプレートの垂直中間面の断面図である。 図１のベースプレートの一変形形態の耐漏洩ケーシングの垂直中間面の断面図である。 図１のベースプレートの別の変形形態の耐漏洩ケーシングの垂直中間面の断面図である。 図３の耐漏洩ケーシング内に収容される中間部分の三次元的な拡大正面図である。 この同じ中間部分の上面図である。 図３から５に示すシステムを、その垂直空間要件を低減させるために有利に改変することができる様子を示す図である。

これらの図では、諸寸法は例によって示すものであり、同じ数字は同じ部品を示す。

図１では、可撓性タイプの加熱器（３）（すなわち２つの可撓膜間に挿入された、または可撓膜に固定された、好ましくはシリコーン製の少なくとも１つの抵抗トラックを備える）が、尿素タンク内に浸漬される、すなわちこのタンクの下側壁にある開口（図示せず）を閉じるように意図されたベースプレート（１）に取り付けられているのが分かる。この加熱器（３）は、２本の電気ケーブル（４）によって電力供給され、これらの電気ケーブル（４）の２つの端部は、加熱器の抵抗トラックの端部に溶接され、前記溶接部は、パッチ（５）、好ましくはやはりシリコーン製のパッチ（５）によって被覆されている。これらのケーブルの反対側の端部は、電気コネクタに接続されているが、この電気コネクタは、ベースプレートと一体部片として成形された耐漏洩ケーシング（２）内に収容されているので、この図では見えない。

図２（ケーシング（２）の一変形形態の垂直中間面の断面図）は、加熱器（３）のケーブル（４）の一部分が、ケーシング（２）にある相補チャネルと共に作用する溝（１０）を用いて迅速連結結合を実現し、それによって前記ケーシング（２）にクリップ固締された中間部分（６）に挿入される様子を示し、前記結合の耐漏洩性は、前記ケーシング（２）内に強制的に取り付けられた封止部（７）によって確実になり、それと同時に、ケーブル（４）と電気コネクタ（１１）との結合の耐漏洩性も確実になる。

図３（ケーシング（２）の別の変形形態の垂直中間面の断面図）は、ここでは「ｓｉｎｇｌｅ ｗｉｒｅ ｓｅａｌ」タイプの２つの封止部（７’）用のハウジング（８）を備える中間部分（６）が、ケーシング（２）にある相補チャネルと共に作用する溝（１０）を用いて迅速連結結合を実現し、それによって前記ケーシング（２）内にクリップ固締される様子を示し、前記結合の耐漏洩性は、中間部分（６）の溝に収容されたＯリング（９）によって確実になる。

中間部分（６）の幾何形状を、図４（前面図）および５（上面図）に示す。図５（中央から僅かにずれた図）では、ケーブルを通すためのオリフィスが封止部（７’）を貫通しているのが分かる。

図６は、ある用途において、この用途では不要となる、封止部（７）を強制的に取り付けるための（左図で７’’として枠で囲んだ）封止部の一部分を除去することによって、右図に示す、よりコンパクトな（より短い）バージョンを得ることができる様子を示す。

１ 尿素水溶液タンク向けの浸漬ベースプレート
２ 耐漏洩ケーシング
３ 可撓性加熱器
４ 加熱器に電力供給する電気ケーブル
５ ケーブルの加熱器に対する溶接部を被覆するパッチ
６ 中間部分
７ 可撓性封止部
７’ 「ｓｉｎｇｌｅ ｗｉｒｅ ｓｅａｌ」タイプの封止部
８ 封止部およびケーブル用ハウジング
９ Ｏリング
１０ クリップとして作用する溝
１１ 電気コネクタ

Claims (13)

1. 内容積を画定する壁と、
   前記内容積内に配置された電気構成要素と、
   前記構成要素をタンクの外部にある電圧源に接続することを可能とする少なくとも１本の電気ケーブルであって、前記電気ケーブルの少なくとも一部分が、前記タンクの前記壁にある開口上に取り付けられるベースプレートに連結された中間部分内に挿入される、少なくとも１本の電気ケーブルと、
   を備える内燃機関排気ガス液体添加剤貯蔵タンクにおいて、
   前記ベースプレートが、前記ベースプレートにあるオリフィスの周囲に耐漏洩の形で取り付けられたケーシングを組み込み、前記ケーシング内に、前記中間部分が迅速連結結合によって固締され、前記中間部分がまた、前記電気ケーブルが封止部を用いて耐漏洩の形で接続される電気コネクタ備え、前記コネクタが、前記ベースプレートにある前記オリフィスから前記タンクの外部に出、前記封止部が、前記中間部と前記コネクタとの間、かつ／または前記中間部分のハウジング内に挿入される、内燃機関排気ガス液体添加剤貯蔵タンク。
2. 前記ベースプレートによって閉じられる前記開口が、前記タンクの下側壁に位置すること、および
   前記ベースプレートが、前記添加剤を循環させることができる少なくとも１つのオリフィスを介して前記タンクと連通し、渦流ポットとして働くチャンバまたは中空部分を介して前記タンクの内側まで延在することを特徴とする、請求項１に記載のタンク。
3. 前記ケーシングが、前記ベースプレートと一体部片として成形される、請求項１または２に記載のタンク。
4. 前記電気構成要素が、可撓性加熱器である、請求項１から３のいずれか一項に記載のタンク。
5. 前記ケーブルが、フッ素重合体によって鎧装され、シリコーン樹脂コーティングが施されたステンレス鋼ケーブルである、請求項１から４のいずれか一項に記載のタンク。
6. 前記電圧源に対する前記接続が、前記耐漏洩ケーシング内に少なくとも部分的に組み込まれた前記コネクタと相補関係にあるコネクタを用いて行われる、請求項１から５のいずれか一項に記載のタンク。
7. 前記ケーブルが、前記コネクタの電気接点に圧着される、請求項１から６のいずれか一項に記載のタンク。
8. 前記中間部分を前記ケーシングに耐漏洩の形で連結するための補助封止部を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のタンク。
9. 前記中間部分が、２本のケーブル用の、それぞれが波状（環状）部分を備える封止部を装備した２つのハウジングを備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のタンク。
10. 前記迅速連結結合が、前記中間部分の外面にある溝と、前記ケーシングの内面にある相補チャネルとが関与するクリップ固締である、請求項１から９のいずれか一項に記載のタンク。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のタンク用のベースプレートであって、前記ベースプレートにあるオリフィスの周囲に耐漏洩の形で取り付けられ、迅速連結結合によって中間部分を固締することができ、かつ電気コネクタを受けるように適した寸法および形状を有するケーシングを組み込む、ベースプレート。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のタンクを製造する方法であって、
    − 前記電気ケーブルの少なくとも一部分が、前記中間部分内に挿入され、
    − 前記ケーブルが、前記封止部を用いて耐漏洩の形で前記電気コネクタに接続され、
    − 前記アセンブリが、前記ケーシング内に挿入され、前記中間部分が、迅速連結結合によって、前記コネクタが前記ベースプレートにある前記オリフィスから前記タンクの外部に出るように、前記ケーシングに固締される、方法。
13. 前記電気ケーブル／中間部分／コネクタアセンブリが、前記電気構成要素を前記タンク内に取り付ける前に、前記構成要素に接続される、請求項１２に記載の方法。

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