JP5546839B2

JP5546839B2 - 還元剤タンク

Info

Publication number: JP5546839B2
Application number: JP2009276725A
Authority: JP
Inventors: 朝幸伊藤; 泰雄岡本; 達夫益子
Original assignee: Hino Motors Ltd; Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd; Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2029-12-04
Also published as: JP2011117390A

Description

本発明は、液体還元剤を貯蔵する還元剤タンクに係り、特に、タンク本体底部に解凍用媒体循環パイプを取り囲む箱型隔壁部材を設けた還元剤タンクに関する。

ＳＣＲシステムは尿素（尿素水）を還元剤として使用しエンジンの排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するものである。尿素水は還元剤タンク（尿素タンク）に貯蔵されエンジンの排気管内に適宜供給されるが、極寒地では長時間の車両停車中等に尿素タンク内の尿素水が凍結してＳＣＲシステムの作動ができなくなることがある。そこで、エンジン冷却水によって尿素タンク内の尿素水を解凍するが、尿素水の解凍性能を高めるため尿素タンク底部にエンジン冷却水が循環するエンジン冷却水循環パイプを取り囲むように箱型隔壁部材を設け、その箱型隔壁部材内に熱を閉じ込めることによって吸込管入口やセンサ（水位センサ、濃度センサ）の検知部付近の凍結した尿素水を速やかに解凍する技術が開発されている（特許文献１参照）。

特許第３６８７９１８号公報

しかし、特許文献１に記載の上記発明は吸込管入口、水位センサの検知部及び濃度センサの検知部を取り囲むように箱型隔壁部材を設けるものであり、これら三部品各々の熱容量分、解凍性能は低下する。また、本来ＳＣＲシステムを作動させるためには第一に吸込管周りの尿素水を解凍させるのが重要であり、上記三部品の解凍を同じレベルで考える上記発明に対し優先度を考慮した方が解凍性能はより高められる。

また、特許文献１では尿素水が解凍されたかどうかの検知に関し示唆がないが、尿素水が解凍されたかどうかを検知してＳＣＲシステムを作動可能かどうか判断する必要がある。

そこで、本発明の目的は、還元剤タンク内の凍結した液体還元剤の解凍性能をより高め、且つ温度センサを用いて還元剤タンク内の液体還元剤が解凍されたかどうかを正確に検知することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、液体還元剤を貯蔵するタンク本体と、該タンク本体に設けられ前記タンク本体内の底部から液体還元剤を吸い込む吸込管と、前記タンク本体内の液体還元剤の温度を検知する温度センサと、前記タンク本体に設けられ解凍用媒体が循環する解凍用媒体循環パイプと、前記タンク本体内の底部に配設され前記解凍用媒体循環パイプの一部を取り囲む箱型隔壁部材とを備え、該箱型隔壁部材内に前記吸込管の入口部及び前記温度センサの検知部を配設し、前記箱型隔壁部材の前記吸込管の入口部付近に、前記吸込管の入口部に装着されるフィルタの掃除又は交換のための孔部を設けたものである。

また、前記タンク本体内の液体還元剤の水位を検知する水位センサと、前記タンク本体内の液体還元剤の濃度を検知する濃度センサとを備え、前記箱型隔壁部材外に前記水位センサの検知部及び前記濃度センサの検知部を配設しても良い。

本発明によれば、還元剤タンク内の凍結した液体還元剤の解凍性能をより高め、且つ温度センサを用いて還元剤タンク内の液体還元剤が解凍されたかどうかを正確に検知することができるという優れた効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る還元剤タンクの斜視図である。図２は、ＳＣＲシステムの概略図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図２に本実施形態に係る還元剤タンク（尿素タンク）１０が用いられるＳＣＲシステム１を示す。このＳＣＲシステム１は、車両に搭載されるエンジン２に適用されるものである。

図２に示すように、ＳＣＲシステム１においては、例えば、エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）２に接続された排気管３には、排気上流側から順に、尿素水を排気管３内に噴射する尿素噴射ノズル４と、排気管３内に噴射された尿素水から生成されるアンモニアで排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元浄化するＳＣＲ触媒（選択還元触媒）５とが配設される。尿素水は尿素タンク１０に貯蔵されており、尿素供給配管６を介して尿素供給ポンプ７に供給される。そして、尿素供給ポンプ７はＥＣＵ（エンジン制御ユニット乃至電子制御ユニット）８により制御され、排気温度センサ（図示せず）により検知されるＳＣＲ触媒５の入口の排気温度がＳＣＲ触媒５の活性温度に達したとき、排気ガス中のＮＯｘの量に見合った量の尿素水を尿素噴射ノズル４に供給する。

図１に本実施形態に係る尿素タンク１０の構造を示す。図１中、吸水口等は省略している。

図１に示すように、本実施形態に係る尿素タンク１０は、尿素水を貯蔵する略直方体形状のタンク本体１１と、タンク本体１１の上部からタンク本体１１の底部に向かい垂下され、タンク本体１１の底部から尿素水を吸い込む吸込管１２と、タンク本体１１内の尿素水の温度を検知する温度センサ１３と、タンク本体１１内の尿素水の水位を検知する水位センサ（図示せず）と、タンク本体１１内の尿素水の濃度を検知する濃度センサ（図示せず）と、タンク本体１１内の凍結した尿素水を解凍するための解凍用媒体（本実施形態では、エンジン冷却水）が循環する解凍用媒体循環パイプ（本実施形態では、エンジン冷却水循環パイプ）１４と、タンク本体１１内の底部に配設され、エンジン冷却水循環パイプ１４の一部を取り囲む箱型隔壁部材１５とを備えている。

本実施形態では、吸込管１２の出口部（上端部）は、タンク本体１１上部に設けられた開口部を閉塞する天蓋１６に取り付けられている。

エンジン冷却水循環パイプ１４は、天蓋１６からタンク本体１１の底部に向かい垂下され、エンジン冷却水をエンジン２側からタンク本体１１内に供給するための供給管部１７と、天蓋１６からタンク本体１１の底部に向かい垂下され、エンジン冷却水をタンク本体１１内からエンジン２側に戻すための戻し管部１８と、供給管部１７の下端と戻し管部１８の下端とを接続する略Ｕ字状の屈曲管部１９とから構成されており、全体として側面視で略Ｌ字状に形成されている。即ち、エンジン冷却水循環パイプ１４の入口部（供給管部１７の上端部）及び出口部（戻し管部１８の上端部）は、天蓋１６に取り付けられいる。また、屈曲管部１９は、吸込管１２の入口部（下端部）及び温度センサ１６の検知部２２を取り囲むように平面視で略Ｕ字状に屈曲されている。

温度センサ１３は、天蓋１６に取り付けられた基部２０と、基部２０からタンク本体１１の底部に向かい垂下され、電極等が内装される延出部２１と、延出部２１の下端部に形成された検知部２２とから構成されている。

水位センサの基部及び濃度センサの基部は、タンク本体１１に取り付けられていても良く、天蓋１６に取り付けられていても良い。

本実施形態の箱型隔壁部材１５は天板２３と底板２４と側板２５とから構成されており、これら天板２３、底板２４及び側板２５は耐食性に優れた材料（例えば、ステンレス）からなる。天板２３には、吸込管１２、温度センサ１３の延出部２１、エンジン冷却水循環パイプ１４の供給管部１７及び戻し管部１８がそれぞれ挿通される挿通穴２６、２７、２８が形成されている。本実施形態では、天板２３はエンジン冷却水循環パイプ１４の供給管部１７及び戻し管部１８が挿通される挿通穴２８の部分で分割されており、分割された天板２３でエンジン冷却水循環パイプ１４の供給管部１７及び戻し管部１８を側方から挟み込むようになっている。さらに、本実施形態では、吸込管１２、温度センサ１３の延出部２１、エンジン冷却水循環パイプ１４の供給管部１７及び戻し管部１８と、各挿通穴２６、２７、２８との間には隙間があり、その隙間２６、２７、２８を通って尿素水が箱型隔壁部材１５外から箱型隔壁部材１５内に導入されるようになっている。

本実施形態に係る尿素タンク１０では、箱型隔壁部材１５内に、吸込管１２の入口部及び温度センサ１３の検知部２２を配設している。また、図示はしないが、本実施形態に係る尿素タンク１０では、水位センサの検知部及び濃度センサの検知部は箱型隔壁部材１５外側の適宜箇所に各々配設されている。即ち、本実施形態に係る尿素タンク１０では、箱型隔壁部材１５外に、水位センサの検知部及び濃度センサの検知部を配設している。

ところで、吸込管１２の入口部にはゴミ取りのためのフィルタを装着するが、吸込管１２の入口部を箱型隔壁部材１５内に閉じ込めるとフィルタ掃除乃至交換等の作業に手間がかかる虞がある。そこで、吸込管１２の入口部付近の箱型隔壁部材１５の上部（天板２３）乃至側部（側板２５）にフィルタ掃除乃至交換のための孔部２９を設けると良い。本実施形態では、吸込管１２の入口部付近の箱型隔壁部材１５の側板２５に孔部２９を設けている。箱型隔壁部材１５には、孔部２９の一部又は全部を閉塞する熱逃げ防止用の蓋（図示せず）を設けるとさらに有利である。

以上の構成からなる本実施形態の作用を説明する。

図２に示されるＳＣＲシステム１では、温度センサ１３で検知されるタンク本体１１内の尿素水の温度が所定値より低くなったときに吸込管１２の入口部付近の尿素水が凍結したと診断してエンジン冷却水をエンジン冷却水循環パイプ１４に供給する。また、温度センサ１３で検知されるタンク本体１１内の尿素水の温度が上記所定値以上になったときに吸込管１２の入口部付近の尿素水が解凍されたと診断してエンジン冷却水の供給を停止すると共にＳＣＲシステム１０を作動させるようにする。

また、フィルタ掃除乃至交換時は吸込管１２等を箱型隔壁部材１５ごとタンク本体１１外に取り出す。吸込管１２の入口部付近の箱型隔壁部材１５にフィルタ掃除乃至交換のための孔部２９を設けていることによって、フィルタ掃除や交換時等には箱型隔壁部材１５を吸込管１２等から外すことなく吸込管１２の入口部に装着されるフィルタの掃除や交換が可能となる。

本実施形態に係る尿素タンク１０では、尿素水を貯蔵するタンク本体１１と、タンク本体１１に設けられ、タンク本体１１内の底部から尿素水を吸い込む吸込管１２と、タンク本体１１内の尿素水の温度を検知する温度センサ１３と、タンク本体１１内の尿素水の水位を検知する水位センサと、タンク本体１１内の尿素水の濃度を検知する濃度センサと、タンク本体１１に設けられ、エンジン冷却水が循環するエンジン冷却水循環パイプ１４と、タンク本体１１内の底部に配設され、エンジン冷却水循環パイプ１４の一部を取り囲む箱型隔壁部材１５とを備え、箱型隔壁部材１５内に吸込管１２の入口部及び温度センサ１３の検知部２２を配設し、箱型隔壁部材１５外に前記水位センサの検知部及び前記濃度センサの検知部を配設したので、箱型隔壁部材１５内部にある部品の熱容量が小さくなり、吸込管１２の入口部付近の凍結した尿素水の解凍性能が向上するため、ＳＣＲシステム１を作動できるまでの待ち時間が短縮される。

即ち、本実施形態では、優先度を考慮して吸込管１２の入口部及び温度センサ１３の検知部２２を箱型隔壁部材１５内に配設し、水位センサの検知部及び濃度センサの検知部を箱型隔壁部材１５外に配設して、吸込管１２の入口部及び温度センサ１３の検知部２２の二部品近傍の尿素水の解凍を優先して行うことで、箱型隔壁部材１５内部にある部品の熱容量を小さくしているのである。

また、本実施形態に係る尿素タンク１０では、吸込管１２の入口部及び温度センサ１３の検知部２２を箱型隔壁部材１５内に配設したので、吸込管１２の入口部近傍の尿素水の温度を正確に検知することができ、温度センサ１３を用いて尿素タンク１０内の尿素水が解凍されたかどうかを正確に検知することが可能になる。

また、本実施形態に係る尿素タンク１０では、箱型隔壁部材１５の吸込管１２の入口部付近に、吸込管１２の入口部に装着されるフィルタの掃除又は交換のための孔部２９を設けたので、フィルタ掃除や交換時等には吸込管１２等を箱型隔壁部材１５ごとタンク本体１１外に取り出し箱型隔壁部材１５を吸込管１２等から外すことなく吸込管１２の入口部に装着されるフィルタの掃除や交換が可能となり、フィルタ掃除乃至交換の作業性が向上する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、還元剤タンク１０に貯蔵される液体還元剤は尿素水には限定はされず、他の液体還元剤であっても良い。

１０還元剤タンク（尿素タンク）
１１タンク本体
１２吸込管
１３温度センサ
１４解凍用媒体循環パイプ（エンジン冷却水循環パイプ）
１５箱型隔壁部材
２２温度センサの検知部
２９孔部

Claims

液体還元剤を貯蔵するタンク本体と、該タンク本体に設けられ前記タンク本体内の底部から液体還元剤を吸い込む吸込管と、前記タンク本体内の液体還元剤の温度を検知する温度センサと、前記タンク本体に設けられ解凍用媒体が循環する解凍用媒体循環パイプと、前記タンク本体内の底部に配設され前記解凍用媒体循環パイプの一部を取り囲む箱型隔壁部材とを備え、該箱型隔壁部材内に前記吸込管の入口部及び前記温度センサの検知部を配設し、前記箱型隔壁部材の前記吸込管の入口部付近に、前記吸込管の入口部に装着されるフィルタの掃除又は交換のための孔部を設けたことを特徴とする還元剤タンク。
前記タンク本体内の液体還元剤の水位を検知する水位センサと、前記タンク本体内の液体還元剤の濃度を検知する濃度センサとを備え、前記箱型隔壁部材外に前記水位センサの検知部及び前記濃度センサの検知部を配設したことを特徴とする請求項１に記載の還元剤タンク。