JP2007270744A - 液体タンクのブリーザ装置及びエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体タンクのブリーザ装置において、付着した液体が放置されることによる弊害を回避する。
【解決手段】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。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液体タンクのブリーザ装置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。

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ＮＯｘ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。
特開２０００−０２７６２７号公報（段落番号００１３）

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。
しかしながら、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い、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。ブリー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い。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、尿素の析出に限らず、ブリーザパイプに付着した液体が放置されることは、ブリーザパイプを介する外気の円滑な導入を妨げることから、液体タンク全般について回避されるのが望ましい。

本発明は、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を回避することを目的とする。

本発明は、液体タンクのブリーザ装置及びエンジンの排気浄化装置を提供する。
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固定強度を付与する固定部と、この固定部と結合した連通部とを含んで構成される。この連通部は、液体タンク内を外部と連通させるブリーザ装置の通気口を形成するものであり、この通気口の内面が樹脂により形成される。

また、本発明に係るエンジンの排気浄化装置は、このような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。

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、液体タンクに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ができる。

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、ディーゼルエンジンであり、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この液体タンク１０１に貯蔵している。また、本実施形態では、ＮＯｘの還元剤としてアンモニアを採用するが、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水溶液としたものである。

エンジン１の排気通路２には、マニホールド部２ａの下流に還元触媒３が設置されている。排気中のＮＯｘ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ＮＯｘを効率的に還元させ、無害なガスに転換させる。

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１０１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１５５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１１２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本体１５５に供給される。噴射装置１５１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。

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１０１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１２１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が挿入されて、本実施形態に係る「ブリーザ装置」が構成される。

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。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１０１ａの下面近傍で終結している。

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」としてのインナーパイプ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」としてのインナーパイプ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い。インナーパイプ１２２は、ブリーザパイプ１２１に対して同軸に挿入され、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の先端に鍔部１２２ａが形成されており、この鍔部１２２ａ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１２１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１２１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内に延伸している。

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を挿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、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、振動又は重力の作用によりこの尿素水をブリーザ装置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。

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等のパイプ部材を挿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。

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。突出部１３２ｂの先端に鉤状の係止部１３２ｃが設けられ、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。

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、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し得るという効果が得られる。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。

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、ブリーザパイプ）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１０１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として形成した点で相違する。すなわち、本実施形態では、ブリーザパイプ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１４２ｂ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。

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。

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 同上実施形態に係る液体タンクの平面図 同上液体タンクの側面図 同上液体タンクの蓋部の拡大断面図 本発明の第１の実施形態に係るブリーザ装置の構成 同上ブリーザ装置の連通部としてのインナーパイプ 本発明の第２の実施形態に係るブリーザ装置の構成 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

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、１１２…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…コントロールユニット、１２１…ブリーザパイプ、１２２…インナーパイプ、１２５…ブリーザホース、Ａ１，Ａ２，Ａ３…ブリーザ装置、Ｐ…通気口。

Claims (9)

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固定強度を付与する固定部と、
   前記固定部と結合して、液体タンク内を外部と連通させるこのブリーザ装置の通気口を形成する連通部であって、前記通気口の内面が樹脂により形成された連通部と、を含んで構成される液体タンクのブリーザ装置。
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樹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. 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。
4. 前記連通部が、前記固定部の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又は３に記載の液体タンクのブリーザ装置。
5. 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２〜４のいずれかに記載の液体タンクのブリーザ装置。
6. 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。
7. 前記連通部が、液体タンクの内部に突出し、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、前記通気口を閉塞させる一方、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６に記載の液体タンクのブリーザ装置。
8. 尿素水を貯蔵する液体タンクに設けられる請求項１〜７のいずれかに記載の液体タンクのブリーザ装置。
9. エンジンの排気通路に設けられた還元触媒と、
   請求項１〜８のいずれかに記載のブリーザ装置を備え、アンモニア又はその前駆体を水溶液の状態で貯蔵する液体タンクと、
   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。

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