JP2009138551A - 尿素水タンク - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去に係り、還元剤として用いられる尿素水を貯蔵する尿素水タンクの注水口の構造に関し、誤注水装置の取り付け部品の点数を減らし、溶接作業や位置合わせ等の作業性を向上させるとともに気密性に優れた尿素水タンクを提供することを課題とする。
【解決手段】 一方をタンク本体４の外側に突設し、他方をタンク本体４の内側に突設した状態で固定したフィラーパイプ１６と、筒状の基部３０の一端部に設けられる第一の保持部３４、及び基部３０の他端部に設けられる第二の保持部３６からなり、フィラーパイプ１６の内部に溶接により取り付けられるブラケット２０と、ブラケット２０の筒状の中空部に配置される基体２２を有し、この基体２２の一端部及び他端部がそれぞれブラケット２０の第一及び第二の保持部３４，３６により保持固定される誤注水防止装置１８と、を具備する構成である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去に係り、還元剤として用いられる尿素水を貯蔵する尿素水タンクの注水口の構造に関する。

従来、ディーゼルエンジンなどの内燃機関において、排気ガス浄化技術の一つである尿素ＳＣＲ（選択還元型触媒）システムは、排気ガス中のＮＯｘと還元剤である尿素水とを触媒還元反応させＮＯｘを浄化し無害化するものである。上記尿素水を貯蔵する尿素水タンクは、燃料タンクと同様に車両に搭載して使用する。

上記尿素水タンクの注水口については、内部に貯蔵された尿素水の特質上種々の対策がとられている。例えば、タンク内の尿素水が自然に加水分解を起こして生成されるアンモニアの対策として、特許文献１に開示されるように、尿素水の補給時にタンクキャップを開けた時、注入口を閉塞してアンモニア臭の漏れを防止するもの、また特許文献２に示されるように、悪戯防止のため尿素水の注入口のキャップにロック部材を設けたものがある。また、特許文献３に示されるように尿素水タンクの剛性を確保して、耐圧性および耐震性を向上したものが開示されている。

一方、上記尿素水タンクについては、尿素水に対する耐食性とともに高い気密性が求められており、このためタンクは樹脂製またはＳＵＳ（ステンレス鋼）製により造られている。このようなＳＵＳ製タンクは高い耐食性を有しているが、その反面、これを尿素水タンクとして使用する場合にはタンクの溶接部の気密性が重視されることになり、タンクを製造する際には溶接部を少なくすることが気密性の対策となる。

近年、図５の尿素水の注水状態を示す説明図に示すように、尿素水タンク４０に対する尿素水４２の誤注水（尿素水タンクを燃料タンクと誤認）を防止するため、尿素水の注水口１０の内部に装着される誤注水防止装置１８の規格化が進められている。この誤注水防止装置１８は樹脂製であり、図６に示すように円柱状の基体２２の中央に、軸方向に尿素水供給装置４６のノズル４４の先端部が挿入できるような貫通孔２４が設けられている。また誤注水防止装置１８には、基体２２の一端部の軸中心対称な２箇所に、係合突起２６，２６が外向きに突出形成され、また基体２２の他端部には段差状に縮径された係合部２５が形成されている。上記係合突起２６，２６の頂部の中間位置には、それぞれ溝部２７，２７が形成されている。

そして尿素水の補給の際、上記尿素水供給装置４６のノズル４４の先端部が上記誤注水防止装置１８の内部に挿入されると、この誤注水防止装置１８内に設置されているマグネット式のスイッチが反応し、それに伴い尿素水供給装置４６に設けられる注水スイッチが解除され尿素水を供給できるようになっている。これにより、上記尿素水供給装置４６のノズル４４先端の径より小さな径のノズルを有する内燃機関の燃料供給装置からの誤注水を防止する構造となっている。

従来、上記誤注水防止装置１８は、図７に示すように尿素水タンク４０の注水口１０に固定されたフィラーパイプ１６の内部に、ブラケット５０，５２を介して取り付けられていた。図９にも示すように、上記フィラーパイプ１６は、その一方側をタンク本体４１の外側に突設し、また他方側をタンク本体４１の内側に突設した状態で溶接４７によりタンク本体４１に固定されている。そして、このフィラーパイプ１６の内部の上下の各部位には、それぞれブラケット５０，５２が取り付けられており、上記誤注水防止装置１８はこれらのブラケット５０，５２に保持固定されていた。

図８（ａ）（ｂ）に示すように、上部用のブラケット５０は、中空のキャップ形状であり、その孔部５１の周囲部の上下及び左右部にはそれぞれ凹状の切欠き部５４が設けられている。また、下部用のブラケット５２についても中空のキャップ形状であり、孔部５３の周囲部の左右部にはそれぞれ凹状の切欠き部５６が設けられている。これらブラケット５０，５２に設けた各切欠き部５４，５６は、誤注水防止装置１８の係合突起２６，２６等を位置合わせのうえ突入させ、さらに噛み込ませて保持固定するためのものである。

上記ブラケット５０，５２の取り付けに関しては、図９に示すように、フィラーパイプ１６のフィラー口１４側に上部用のブラケット５０を配置し、フィラーパイプ１６の軸方向と回転方向を正確に位置出しを行った上で数点をスポット溶接５８し、その後、フィラーパイプ１６のタンク本体４１内部側に、下部用のブラケット５２をフィラーパイプ１６の軸方向と回転方向を正確に位置出し（上部用のブラケット５０との切欠き部の位置合せなど）を行った上で数点をスポット溶接５９していた。

特開２００６−９６０７号公報 特開２００６−１２３９５７号公報 特開２００６−２００５２１号公報

しかし、上記注水口の構造では、上記尿素水タンクのフィラーパイプ１６内への上記２回の上下部へのブラケット５０，５２の取付け作業は、このフィラーパイプ１６の径がφ５０〜φ６０ｍｍと小径であるため溶接の作業性が非常に悪く、また両ブラケット５０，５２の位置調整に手間取るなどの問題があった。

また、ブラケット５０，５２を取り付けた後、フィラーパイプ１６を尿素水タンク４０に取り付ける際には図９に示すように、フィラーパイプ１６に固定した上部用のブラケット５０の溶接５８の箇所がタンク本体４１の外側に露出する。このため、溶接５８による気密性の如何によっては、ブラケット５０の溶接５８の箇所からの尿素水漏れが発生する恐れがあった。このため溶接５８の際には、気密性を重視した溶接作業を行ない併せて溶接部の気密性の確認作業が必要となるという問題があった。

このように、尿素水を貯蔵する尿素水タンクは、尿素水の性質上、他の燃料と比べて浸透性が高いため気密性が尿素水タンクの性能上重要な要素となり、溶接又はろう付けの過程では気密性を重視した作業を行なうことになる。特に溶接部が尿素水タンクの外にある部位では、溶接時に気密性に十分注意を払い溶接作業を行い、完成後の気密確認を行う必要があるという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、尿素水タンクの注水口に設置する誤注水装置の取り付け部品の点数を減らし、溶接作業や位置合わせ等の作業性を向上させるとともに気密性に優れた尿素水タンクを提供することを課題とする。

以上の技術的課題を解決するため、本発明に係る尿素水タンクは、図１，２に示すように、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するため、還元剤としての尿素水を貯蔵する尿素水タンク２において、上記尿素水タンク２に設けた孔部に取り付けられ、一方をタンク本体４の外側に突設し、他方をタンク本体４の内側に突設した状態で固定したフィラーパイプ１６と、筒状の基部３０、この基部３０の一端部にこの基部３０と一体に設けられる第一の保持部３４、及び上記基部３０の他端部にこの基部３０と一体に設けられる第二の保持部３６からなり、上記フィラーパイプ１６の内部に溶接又はろう付けにより取り付けられるブラケット２０と、上記ブラケット２０の筒状の中空部に配置される基体２２を有し、この基体２２の一端部及び他端部がそれぞれ上記ブラケット２０の第一及び第二の保持部３４，３６により保持固定され、上記基体の中央部には尿素水の供給装置のノズルの先端が挿入可能な貫通孔２４が設けられ、上記内燃機関用の燃料との誤注水を防止するための誤注水防止装置１８と、を具備する構成である。

また本発明に係る尿素水タンクは、上記ブラケット２０の第一の保持部３４と、上記フィラーパイプ１６の上記タンク本体４の内側に突設した部位とを、溶接又はろう付けにより固定した構成である。

また本発明に係る尿素水タンクにおいて、上記ブラケット２０の基部３０の一端部に対向して形成された両突出部３２の先端に、それぞれ内側に屈曲して上記誤注水防止装置１８の基体２２の一端部を保持する上記第一の保持部３４，３４を形成し、これら第一の保持部３４，３４を上記フィラーパイプ１６の上記タンク本体４の内側に突設した部位の端部１９より突出させて配置し、上記フィラーパイプ１６の上記タンク本体４の内側に突設した部位と上記ブラケット２０の突出部とを、溶接又はろう付けにより固定した構成である。

また本発明に係る尿素水タンクは、上記ブラケット２０の基部３０の軸を通過する面で等形状に２分割した形状の一対のブラケット片２８，２８を、それぞれプレス加工により成形し、これらブラケット片２８，２８の両端部同士をろう付け又は溶接により接合して上記ブラケット２０を形成した構成である。

また、上記何れかに記載の尿素水タンク２を、ディーゼルエンジンを搭載した車両における尿素ＳＣＲシステムの尿素水の貯蔵に用いた構成である。

本発明に係る尿素水タンクによれば、尿素水タンクに設けた孔部に取り付けられ、一方をタンク本体の外側に突設し、他方をタンク本体の内側に突設した状態で固定したフィラーパイプと、筒状の基部の一端部に設けられる第一の保持部、及び基部の他端部に設けられる第二の保持部からなり、フィラーパイプの内部に溶接又はろう付けにより取り付けられるブラケットと、ブラケットの筒状の中空部に配置される基体を有し、この基体の一端部及び他端部がそれぞれブラケットの第一及び第二の保持部により保持固定される誤注水防止装置と、を具備する構成としたから、ブラケットの一体化により、部品点数が減るとともに作業性が向上し、併せてコストダウンが図れ、またブラケットの取り付け位置合わせ作業と溶接作業の効率が改善され、さらにはブラケットとフィラーパイプとの溶接箇所を少なくしまたタンク本体内に収めることができるため、溶接作業の省力化、溶接部の気密保持及び確認作業の省力化が図れるという効果を奏する。

また本発明に係る尿素水タンクによれば、ブラケットの第一の保持部と、フィラーパイプのタンク本体の内側に突設した部位とを、溶接又はろう付けにより固定した構成により、この溶接作業が容易に行えて作業性が改善され、またフィラーパイプとの溶接部をタンク本体内に収めたから、気密性に優れるとともに気密性を重視した溶接作業と溶接部の気密確認作業を省略することができて作業の省力化が図れるという効果がある。

また本発明に係る尿素水タンクによれば、ブラケットに形成された両突出部の先端に第一の保持部を形成し、この第一の保持部をフィラーパイプの端部より突出させて配置し、フィラーパイプの突設した部位とブラケットの突出部とを、溶接又はろう付けにより固定した構成としたから、ブラケットとフィラーパイプとの溶接箇所が密接して溶接が正確かつ強固に行なえるとともに、溶接又はろう付けなどの作業が容易に行えて作業効率が改善されるという効果がある。

また本発明に係る尿素水タンクによれば、ブラケットの基部を２分割した形状の一対のブラケット片を、それぞれプレス加工により成形し、これらブラケット片を接合してブラケットを形成した構成としたから、両ブラケット片を１つの型で成形することができ、製造における省力化が図れるという効果がある。

以下、本発明に係る尿素水タンクの実施の形態を図面に基づいて説明する。
上記尿素水タンク２は、内燃機関（ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなど）における窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減技術として尿素ＳＣＲ（選択還元型触媒）システムに用いられる尿素水を貯蔵するものである。この尿素水タンク２は、車両に燃料タンクとともに搭載される

図１は、尿素水を補給するための注水口１０を示すものであり、この注水口１０は図２に示す尿素水タンク２に設けられる。図２に示す尿素水タンク２は、全体がＳＵＳ（ステンレス鋼）製からなり、尿素水を貯蔵するタンク本体４の本体は表面部４ａ、裏面部４ｂ、上面部４ｃ、側面部４ｄ等からなる直方体状をなし、タンク本体４の表面部４ａ及び裏面部４ｂには補強のためのビード５が形成されている。

上記タンク本体４の上面部４ｃには、濃度センサー・液面センサーのセンサーユニット６、尿素水の供給パイプ、タンク本体内の尿素水解凍装置へラジエーターからの冷却水を供給するパイプ類８が装着されている。また、タンク本体４の側面部４ｄの上部には尿素水量の確認ゲージ１２が設けられ、タンク本体４の上面部４ｃの端部には取手１３が設けられている。

上記タンク本体４の側面部４ｄの上部中央には、注水口１０として、フィラーパイプ１６がタンク本体４の側面部４ｄから斜め上方に突出形成され、このフィラー口１４にはキャップ１１が取り付けられている。上記フィラーパイプ１６はＳＵＳ製の筒状部材からなり、フィラーパイプ１６の内部にはブラケット２０が溶接にて接合され、このブラケット２０により上記規格化された誤注水防止装置１８が保持固定されている。

上記ブラケット２０はＳＵＳ製であり、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、円筒状の基部３０の一端側は上下に対向する形状で突出部３２，３２が形成された形状である。上記基部３０は、フィラーパイプ１６に内接する半径の断面形状を有している。このブラケット２０は、軸を通過する面で等形状に２分割した断面半円状のブラケット片２８，２８を、いわゆる反割りの形態でそれぞれプレス加工により成形し、これらを接合して一体化したものである。ここでの反割りは、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、ブラケット２０の突出部３２が左右に位置する中間の面（Ａ−Ａ断面）で均一に２分割（ブラケット片２８，２８）した形態としている。

そして、上記両ブラケット片２８，２８の各端部同士を当接係合させて筒形状とし、この当接部２９をろう付け又は溶接にて接合し、ブラケット２０を成形したものである。また、上記ブラケット片２８，２８は同一形状であるため、プレス加工も一つの型による加工で済み省力化が図れる。

このブラケット２０は、上記基部３０の一端側に形成された突出部３２，３２の先端には、それぞれ内側に屈曲した第一の保持部３４，３４が形成され、これら各保持部３４，３４の先端部は凹形の円弧状に形成されている。上記突出部３２，３２の外周面は、基部３０の外周面と同様な半径の断面形状をなしている。また基部３０の他端側には、内側にフランジ状に屈曲した中空円板状の第二の保持部３６が形成され、この第二の保持部３６の孔部３７の上下及び左右部にはそれぞれ凹状の係合凹部３８が形成されている。上記第一の保持部３４，３４は、上記フィラーパイプ１６の下部側に、また上記第二の保持部３６は上記フィラーパイプ１６上部側にそれぞれ位置させる。

図４に示すように、上記ブラケット２０を上記フィラーパイプ１６の内部に取り付ける場合には、フィラーパイプ１６の端部１９よりブラケット２０の板厚分以上、ブラケット２０の両突出部３２，３２の先端部を突き出させて溶接代（Ｓ）を確保する。この溶接代は、両突出部３２，３２の曲げ部分（Ｒ）を回避するものであり、これによりフィラーパイプ１６の内周面と、この部位と同様の断面半径のブラケット２０の突出部３２，３２とを完全に接触させる。そして、ブラケット２０をフィラーパイプ１６に挿入し、このフィラーパイプ１６の内周面の端部１９近傍と、この内周面に密接したブラケット２０の両突出部３２，３２の各外周面の端部との２箇所を、溶接２１又はろう付けにて接合する。このような溶接２１又はろう付けは、溶接部位同士が密着しているため溶接が正確かつ強固に行なえ、また上記溶接部位はフィラーパイプ１６の内部に入り込むものでないため、溶接或いはろう付けなどの作業が容易に行える。

上記ブラケット２０を内部に固定したフィラーパイプ１６は、タンク本体４の側面部４ｄにバーリング加工により穿設した孔部１５に差し込み、一方をタンク本体４の外側に突設し、他方をタンク本体４の内側に突設した状態にして孔部１５に内接させて配置し、この状態で溶接１７又はろう付けにてフィラーパイプ１６の中間部を孔部１５の周囲部に固定する。このような注水口１０の構造では、フィラーパイプ１６におけるブラケット２０の溶接２１の箇所がタンク本体４の内部に位置するため、上記溶接２１については気密性に対する配慮は必要がなく、そのための作業も軽減される。

そして、上記フィラーパイプ１６内のブラケット２０に上記誤注水防止装置１８を装着する。この誤注水防止装置１８は、その基体２２の係合部２５をブラケット２０の第一の保持部３４，３４に保持させるとともに、基体２２に設けた係合突起２６，２６をブラケット２０の第二の保持部３６に設けた係合凹部３８に突入させ、この係合突起２６，２６に設けた溝部２７をブラケット２０の第二の保持部３６に噛み込ませて保持固定する。

このように、上記ブラケット２０を一個の部品として一体化するとともに、このブラケット２０の突出部３２，３２のみをフィラーパイプ１６に溶接した構造としたことから、上記フィラーパイプ１６に対する上記ブラケット２０の溶接２１の部位は、完全にタンク本体４の内部に納められ、これによって上記溶接２１については気密性などの配慮から回避される。

従って、上記実施の形態に係る尿素水タンクによれば、誤注水防止装置を保持するブラケットを一体化したものとすることにより、部品点数が減るとともにブラケットの取り付け位置合わせ作業と溶接作業の効率が改善されて作業性が向上し、併せてコストダウンが図れる。また、一体化したブラケットをタンク本体内部側に突設したフィラーパイプの端部の同一周上で溶接したから、ブラケットの取り付け位置合わせ作業と溶接作業が容易に行え、またフィラーパイプとの溶接部をタンク本体内に収めたから、気密性を重視した溶接作業と溶接部の気密確認作業などを省略することができ、作業の省力化が図れた。また、ブラケットは反割りによる同一部品を２つ接合して製作することで、従来２つの型で製作していた上下ブラケットが１つの型で製作することができ、型費の削減も図れることとなった。

本発明の実施の形態に係る尿素水タンクの注水口を示す図である。 実施の形態に係る尿素水タンクを示す図である。 実施の形態に係るブラケットを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図を示す。 実施の形態に係り、尿素水タンクにフィラーパイプを取り付けた状態を示す図である。 実施の形態に係り、尿素水タンクに尿素水を注水する状態を示す説明図である。 誤注入防止装置を示す斜視図である。 従来例に係る尿素水タンクの注水口を示す図である。 従来例に係るブラケットを示す図であり、（ａ）は上部用のブラケットを、（ｂ）は下部用のブラケットを示す。 従来例に係り、尿素水タンクにフィラーパイプを取り付けた状態を示す図である。

符号の説明

２ 尿素水タンク
４ タンク本体
４ａ 表面部 ，４ｂ 裏面部 ，４ｃ 上面部 ，４ｄ 側面部
５ ビード
１０ 注水口
１１ キャップ
１２ 確認ゲージ
１３ 取手
１４ フィラー口
１５ 孔部
１６ フィラーパイプ
１７ 溶接
１８ 誤注水防止装置
１９ 端部
２０ ブラケット
２１ 溶接
２２ 基体
２４ 貫通孔
２５ 係合部
２６ 係合突起
２７ 溝部
２８ ブラケット片
３０ 基部
３２ 突出部
３４ 第一の保持部
３６ 第二の保持部
３７ 孔部
３８ 係合凹部
４０ 尿素水タンク
４２ 尿素水
４４ ノズル
４６ 尿素水供給装置
５０，５２ ブラケット
５８ 溶接

Claims (5)

1. 内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するため、還元剤としての尿素水を貯蔵する尿素水タンクにおいて、
   上記尿素水タンクに設けた孔部に取り付けられ、一方をタンク本体の外側に突設し、他方をタンク本体の内側に突設した状態で固定したフィラーパイプと、
   筒状の基部、この基部の一端部にこの基部と一体に設けられる第一の保持部、及び上記基部の他端部にこの基部と一体に設けられる第二の保持部からなり、上記フィラーパイプの内部に溶接又はろう付けにより取り付けられるブラケットと、
   上記ブラケットの筒状の中空部に配置される基体を有し、この基体の一端部及び他端部がそれぞれ上記ブラケットの第一及び第二の保持部により保持固定され、上記基体の中央部には尿素水の供給装置のノズルの先端が挿入可能な貫通孔が設けられ、上記内燃機関用の燃料との誤注水を防止するための誤注水防止装置と、を具備することを特徴とする尿素水タンク。
2. 上記ブラケットの第一の保持部と、上記フィラーパイプの上記タンク本体の内側に突設した部位とを、溶接又はろう付けにより固定したことを特徴とする請求項１記載の尿素水タンク。
3. 上記ブラケットの基部の一端部に対向して形成された両突出部の先端に、それぞれ内側に屈曲して上記誤注水防止装置の基体の一端部を保持する上記第一の保持部を形成し、この第一の保持部を上記フィラーパイプの上記タンク本体の内側に突設した部位の端部より突出させて配置し、上記フィラーパイプの上記タンク本体の内側に突設した部位と上記ブラケットの突出部とを、溶接又はろう付けにより固定したことを特徴とする請求項２記載の尿素水タンク。
4. 上記ブラケットの基部の軸を通過する面で等形状に２分割した形状の一対のブラケット片を、それぞれプレス加工により成形し、これらブラケット片の両端部同士をろう付け又は溶接により接合して上記ブラケットを形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の尿素水タンク。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の尿素水タンクを、ディーゼルエンジンを搭載した車両における尿素ＳＣＲシステムの尿素水の貯蔵に用いたことを特徴とする尿素水タンク。

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