JP2009144644A - 尿素水供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】尿素水ポンプの摩耗や固着を低減し、凍結した尿素水を解凍する際の消費電力が低減される尿素水供給装置を提供する。
【解決手段】尿素水ポンプ15は、尿素水タンク12の下部に設けた収容空間部46に収容される。そのため、タンク本体部47における尿素水の液面位置が底部41に達した最低となっても、収容空間部46には尿素水が貯えられる。尿素水ポンプ15は収容空間部46に貯えられている尿素水に浸され、タンク本体部47における尿素水の液面位置に関わらず、ポンプ部21およびモータ部22は空気との接触が避けられる。その結果、ポンプ部21への尿素の結晶の析出は低減される。また、収容空間部46は、タンク本体部47に比較して容積が小さい。そのため、尿素水が凍結しても、尿素水ポンプ15への通電による発熱によって、消費電力の増大を招くことなく収容空間部46の尿素水の解凍が促進される。
【選択図】図1
【解決手段】尿素水ポンプ15は、尿素水タンク12の下部に設けた収容空間部46に収容される。そのため、タンク本体部47における尿素水の液面位置が底部41に達した最低となっても、収容空間部46には尿素水が貯えられる。尿素水ポンプ15は収容空間部46に貯えられている尿素水に浸され、タンク本体部47における尿素水の液面位置に関わらず、ポンプ部21およびモータ部22は空気との接触が避けられる。その結果、ポンプ部21への尿素の結晶の析出は低減される。また、収容空間部46は、タンク本体部47に比較して容積が小さい。そのため、尿素水が凍結しても、尿素水ポンプ15への通電による発熱によって、消費電力の増大を招くことなく収容空間部46の尿素水の解凍が促進される。
【選択図】図1
Description
本発明は、内燃機関の排気に添加される尿素水を供給する尿素水供給装置に関する。
内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出されるNOxを還元する排気浄化装置として、SCR(Selective Catalytic Reduction)システムが公知である。SCRシステムを用いた排気浄化装置は、例えば尿素などを還元剤として噴射することにより、排気に含まれるNOxから窒素と水とを生成する(特許文献1から4参照)。尿素水は、空気に触れると水分が蒸発し、尿素が結晶として析出する。そこで、特許文献1には、尿素水を噴射するインジェクタへの尿素の結晶の析出を低減することが開示されている。また、特許文献2、3には、尿素水タンクに貯えられている尿素水が減少した際の内燃機関の制御が開示されている。ところで、尿素が水に溶解している尿素水は、気温の低下によって凍結する。そこで、特許文献4には、凍結した尿素水を電気ヒータを用いて解凍することが開示されている。
特開2006−46287号公報
特開2006− 90334号公報
特開2006−226204号公報
特開2005−282413号公報
しかしながら、例えば尿素水タンク、あるいは尿素水タンクとインジェクタとを接続する配管など、インジェクタに限らず尿素は空気に触れる箇所で水分の蒸発によって結晶が析出する。特に尿素水ポンプは、尿素水を加圧するポンプ部に摺動部分を含んでいる。そのため、尿素水の減少にともなってポンプ部が空気に触れ尿素が結晶として析出すると、ポンプ部の摺動部分において摩耗や固着を招くおそれがある。また、特許文献4に開示されているように凍結した尿素水を電気ヒータを用いて解凍する場合、消費電力の増大を招くという問題がある。
そこで、本発明の目的は、尿素水ポンプの摩耗や固着を低減し、凍結した尿素水を解凍する際の消費電力が低減される尿素水供給装置を提供することにある。
請求項1記載の発明では、尿素水ポンプのポンプ部は、液面センサで検出した尿素水の液面位置が最低のときでも、浸漬部の尿素水に浸されている。すなわち、尿素水ポンプのポンプ部は、尿素水タンクにおける尿素水の残量がほぼ0となったときでも、浸漬部において尿素水に浸されている。そのため、尿素水ポンプのポンプ部は、尿素水タンクにおける尿素水の液面位置に関わらず、尿素水に浸り、空気との接触が低減されている。これにより、尿素水の蒸発、およびこれにともなう尿素の結晶の析出が低減される。したがって、尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が低下しても、尿素水ポンプのポンプ部における摩耗や固着を低減することができる。また、浸漬部の容積は、尿素水タンクの全体の容積に比較して小さい。そのため、浸漬部の尿素水が凍結しても、尿素水の解凍に必要な熱量は低減される。これにより、尿素水ポンプは、通電にともなう自己の発熱によって浸漬部の尿素水を解凍する。したがって、別構成としてヒータを設ける必要がなく、凍結した尿素水の解凍に必要な消費電力を低減することができる。
請求項2記載の発明では、浸漬部は尿素水タンクの底部に設けられている収容空間部を有している。尿素水ポンプは、この収容空間部に収容される。これにより、尿素水タンクに貯えられている尿素水は、収容空間部にも貯えられる。したがって、尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が低下しても、尿素水ポンプのポンプ部における摩耗や固着を低減することができる。また、尿素水ポンプが収容される収容空間部の容積は、尿素水タンクの全体の容積に比較して小さくなる。したがって、凍結した尿素水の解凍に必要な消費電力を低減することができる。
請求項3記載の発明では、収容空間部は尿素水タンクの内部を仕切って形成されている。そのため、収容空間部は、尿素水タンクの一部として形成される。これにより、収容空間部を別個に設ける必要がない。したがって、全体としての体格の大型化を抑えることができる。
請求項4記載の発明では、液面センサは収容空間部に収容された尿素水ポンプのポンプ部よりも上方で液面位置が最低であること検出する。そのため、液面センサは、尿素水タンクに貯えられている尿素水の一部が収容空間部に残存した状態で液面位置が最低であることを検出する。これにより、尿素水ポンプのポンプ部は、常に尿素水に浸されている。したがって、ポンプ部と空気との接触が低減され、尿素の結晶の析出にともなうポンプ部の摩耗および固着を低減することができる。
請求項4記載の発明では、液面センサは収容空間部に収容された尿素水ポンプのポンプ部よりも上方で液面位置が最低であること検出する。そのため、液面センサは、尿素水タンクに貯えられている尿素水の一部が収容空間部に残存した状態で液面位置が最低であることを検出する。これにより、尿素水ポンプのポンプ部は、常に尿素水に浸されている。したがって、ポンプ部と空気との接触が低減され、尿素の結晶の析出にともなうポンプ部の摩耗および固着を低減することができる。
請求項5記載の発明では、液面センサは液面位置が収容空間部の上端にあるとき液面位置が最低であることを検出する。そのため、液面センサは、尿素水タンクに貯えられている尿素水の一部が収容空間部に残存した状態で液面位置が最低であることを検出する。これにより、尿素水ポンプは、全体が常に尿素水に浸されている。したがって、ポンプ部と空気との接触が低減され、尿素の結晶の析出にともなうポンプ部の摩耗および固着を低減することができる。また、尿素水ポンプの全体が尿素水に浸されることにより、尿素水ポンプの作動にともなう発熱は尿素水ポンプの全体から周囲の尿素水に伝達される。そのため、尿素水ポンプの発熱は効率的に尿素水に伝達される。したがって、消費電力の増大を招くことなく収容空間部の尿素水を迅速に解凍することができる。
請求項6記載の発明では、収容空間部は尿素水タンクの底部から下方へ突出する突出部に形成される。そして、液面センサは、尿素水の液面位置が底部にあるとき、尿素水の液面位置が最低であることを検出する。これにより、液面センサが尿素水タンクにおける尿素水の残量がほぼ0であることを検出しても、底部から突出する突出部に形成される収容空間部には常に尿素水が貯えられる。そのため、尿素水ポンプは、全体が常に尿素水に浸される。したがって、ポンプ部と空気との接触が低減され、尿素の結晶の析出にともなうポンプ部の摩耗および固着を低減することができる。
請求項7記載の発明では、収容空間部の底部側の端部すなわち上端は蓋部材によって覆われる。蓋部材は、尿素水ポンプの径方向外側へ設けられている。すなわち、尿素水ポンプは、蓋部材を貫いて設けられている。これにより、尿素水タンクと収容空間部とは蓋部材によって仕切られている。一方、蓋部材は、板厚方向に貫く接続孔を有している。これにより、尿素水タンクの尿素水は、接続孔を経由して収容空間部へ流入する。したがって、尿素水タンクの液面位置に関わらず、収容空間部を尿素水で満たすことができる。また、蓋部材で仕切られた尿素水ポンプの周囲には、容積の小さな収容空間部が形成される。したがって、尿素水ポンプの作動にともなう発熱によって収容空間部の尿素水を容易に解凍することができる。
請求項8記載の発明では、収容空間部の底部側の端部すなわち上端は蓋部材によって覆われる。蓋部材は、尿素水ポンプの径方向外側へ設けられている。すなわち、尿素水ポンプは、蓋部材を貫いて設けられている。これにより、尿素水タンクと収容空間部とは蓋部材によって仕切られている。一方、尿素水タンクは、底部と収容空間部とを接続する接続通路を有している。これにより、尿素水タンクの尿素水は、接続通路を経由して収容空間部へ流入する。したがって、尿素水タンクの液面位置に関わらず、収容空間部を尿素水で満たすことができる。また、蓋部材で仕切られた尿素水ポンプの周囲には、容積の小さな収容空間部が形成される。したがって、尿素水ポンプの作動にともなう発熱によって収容空間部の尿素水を容易に解凍することができる。
請求項9記載の発明では、天板部および筒部を有するケース部材を備えている。これにより、尿素水ポンプは、ケース部材の天板部を貫いて設けられるとともに、天板部よりも下方がケース部材によって覆われている。このケース部材と一体に設けられた尿素水ポンプを突出部に載置することにより、尿素水ポンプの天板部よりも下方側は、ケース部材と突出部の壁面との間に形成される収容空間部に収容される。尿素水タンクと収容空間部との間は、ケース部材の接続孔を経由して接続する。これにより、尿素水タンクの尿素水は、接続孔を経由して収容空間部へ流入する。したがって、尿素水タンクの液面位置に関わらず、収容空間部を尿素水で満たすことができる。また、蓋部材で仕切られた尿素水ポンプの周囲には、容積の小さな収容空間部が形成される。したがって、尿素水ポンプの作動にともなう発熱によって収容空間部の尿素水を容易に解凍することができる。さらに、一体に組み付けた尿素水ポンプおよびケース部材を突出部へ載置することにより、収容空間部が形成される。したがって、収容空間部の形成工程を簡略化することができ、加工工数を低減することができる。
請求項10記載の発明では、浸漬部の外側を覆う断熱部材を備えている。これにより、外気温が低下しても、浸漬部の内側の温度低下は抑えられる。これにより、浸漬部に残存する尿素水の凍結が低減される。また、尿素水ポンプの発熱は、断熱部材によって外部への放出が低減される。したがって、尿素水の凍結を低減するとともに、凍結した尿素水を迅速に解凍することができる。
以下、本発明の尿素水供給装置を適用した尿素水供給装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による尿素水供給装置を図2に示す。尿素水供給装置10は、内燃機関11の排気に尿素水を噴射する。内燃機関11としては、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのピストンエンジン、あるいはガスタービンエンジンなど任意のエンジンを適用することができる。尿素水供給装置10は、尿素水タンク12、液面センサ13、インジェクタ14、尿素水ポンプ15および制御部16などを有している。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による尿素水供給装置を図2に示す。尿素水供給装置10は、内燃機関11の排気に尿素水を噴射する。内燃機関11としては、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのピストンエンジン、あるいはガスタービンエンジンなど任意のエンジンを適用することができる。尿素水供給装置10は、尿素水タンク12、液面センサ13、インジェクタ14、尿素水ポンプ15および制御部16などを有している。
尿素水タンク12は、インジェクタ14から噴射される尿素水を貯える。尿素水タンク12は、例えば金属あるいは樹脂などによって形成されている。液面センサ13は、尿素水タンク12に貯えられている尿素水の液面位置を検出する。液面センサ13は、尿素水タンク12に設けられている。液面センサ13は、検出した尿素水の液面位置を電気信号として制御部16へ出力する。インジェクタ14は、内燃機関11の排気管部17に設けられている。排気管部17は、排気通路18を形成している。排気管部17に設けられているインジェクタ14は、排気通路18を流れる排気に尿素水を噴射する。インジェクタ14は、図示しない電磁弁を有している。この電磁弁は、制御部16から出力された駆動信号に基づいて開閉する。電磁弁が開閉することにより、インジェクタ14は尿素水ポンプ15から供給された尿素水の噴射を断続する。インジェクタ14から噴射された尿素水は、排気通路18を流れる排気に混合された後、排気通路18に設けられたNOx還元触媒19に流入する。排気に含まれるNOxは、NOx還元触媒19において尿素と反応し、窒素(N2)および水(H2O)を生成する。
尿素水ポンプ15は、尿素水タンク12に収容されている。尿素水ポンプ15は、図3に示すようにポンプ部21およびモータ部22で構成されている。ポンプ部21は、ケーシング23および回転部材としてのインペラ24を有している。ケーシング23は、内側にインペラ24を収容するポンプ通路25を形成している。ポンプ通路25は、一方がケーシング23に設けられているポンプ吸入部26に接続し、他方がモータ部22に接続している。インペラ24は、円板状に形成され、外周側の端部に図示しないはね溝を有している。インペラ24が回転すると、ポンプ通路25に吸入された尿素水は加圧される。加圧された尿素水は、ケーシング23に設けられているポンプ吐出部27からモータ部22側へ吐出される。ケーシング23とインペラ24との間には、わずかなクリアランスが設けられている。これにより、インペラ24は、ケーシング23と摺動しながらポンプ通路25において回転する。ポンプ吸入部26には、フィルタ28が接続している。フィルタ28は、ポンプ部21へ吸入される尿素水に含まれる異物を捕集する。
モータ部22は、シャフト31とともに回転する回転子32、および回転子32の外周側で対向する固定子33を有している。なお、モータ部22の構成は、本明細書に記載した例に関わらず、例えば直流モータあるいは交流モータなど任意の構成を採用することができる。シャフト31は、軸方向の端部にインペラ24が設けられている。モータ部22に通電することによりシャフト31が回転すると、シャフト31とともにインペラ24が回転する。モータ部22の回転子32および固定子33は、ケーシング23に収容されている。ケーシング23とモータ部22との間には、ポンプ部21から吐出された尿素水が流れる吐出通路34が形成される。また、ケーシング23は、ポンプ部21とは反対側の端部に吐出部35を有している。吐出部35は、図2に示すように供給配管部36を経由してインジェクタ14に接続している。これにより、ポンプ部21のポンプ吐出部27から吐出された尿素水は、吐出通路34を経由して吐出部35から尿素水ポンプ15の外部へ吐出される。尿素水ポンプ15から吐出された尿素水は、供給配管部36を経由してインジェクタ14へ供給される。
制御部16は、図示しないCPU、ROMおよびRAMを有するマイクロコンピュータで構成されている。制御部16には、回転数センサ37およびアクセルセンサ38から電気信号が入力される。回転数センサ37は、内燃機関11の回転数を検出し、検出した回転数を電気信号として制御部16へ出力する。また、アクセルセンサ38は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出したアクセルペダルの踏み込み量を電気信号として制御部16へ出力する。一方、制御部16は、インジェクタ14の図示しない電磁弁および尿素水ポンプ15のモータ部22に接続している。制御部16は、上述のようにインジェクタ14の電磁弁に対し、尿素水の噴射時期および噴射機関に対応する駆動信号を出力する。また、制御部16は、モータ部22への通電を制御する。
制御部16は、アクセルセンサ38で検出したアクセルペダルの踏み込み量に基づいて内燃機関11の負荷を検出する。制御部16は、検出した内燃機関11の負荷および回転数センサ37で検出した内燃機関11の回転数から、尿素水の噴射タイミングおよび噴射量を算出する。制御部16は、算出した尿素水の噴射タイミングおよび噴射量に基づいてインジェクタ14の電磁弁へ出力する駆動信号を生成するとともに、尿素水ポンプ15の駆動量を制御する。また、制御部16は、液面センサ13から出力された電気信号に基づいて、尿素水タンク12に貯えられている尿素水の液面位置を検出する。
次に、尿素水タンク12およびこれに収容された尿素水ポンプ15について詳細に説明する。
尿素水タンク12は、図1に示すように浸漬部40が一体に設けられている。第1実施形態の場合、浸漬部40は、尿素水タンク12の下部に設けられている。尿素水タンク12は、底部41および突出部42を有している。突出部42は、底部41からさらに下方へ突出している。これにより、尿素水タンク12は、下端側が底部41から突出部42へ段差状に形成されている。尿素水ポンプ15は、突出部42の内側に収容されている。尿素水ポンプ15は、少なくともポンプ部21が突出部42の内側に収容される。第1実施形態の場合、尿素水ポンプ15は、ポンプ部21だけでなくモータ部22も突出部42に収容されている。そのため、尿素水ポンプ15は、吐出部35が設けられている上端側が底部41よりも上方へ突出している。
尿素水タンク12は、図1に示すように浸漬部40が一体に設けられている。第1実施形態の場合、浸漬部40は、尿素水タンク12の下部に設けられている。尿素水タンク12は、底部41および突出部42を有している。突出部42は、底部41からさらに下方へ突出している。これにより、尿素水タンク12は、下端側が底部41から突出部42へ段差状に形成されている。尿素水ポンプ15は、突出部42の内側に収容されている。尿素水ポンプ15は、少なくともポンプ部21が突出部42の内側に収容される。第1実施形態の場合、尿素水ポンプ15は、ポンプ部21だけでなくモータ部22も突出部42に収容されている。そのため、尿素水ポンプ15は、吐出部35が設けられている上端側が底部41よりも上方へ突出している。
尿素水ポンプ15の径方向外側には、蓋部材43が設けられている。第1実施形態では、突出部42の断面を円形状に形成している。そのため、蓋部材43は、円板状に形成されている。蓋部材43は、突出部42の上端に取り付けられている。蓋部材43は、外径が突出部42の内径とほぼ同一である。これにより、蓋部材43は、突出部42の底部41側の端部を覆っている。このとき、蓋部材43は、底部41と段差を形成することなく概ね同一の平面上に位置している。蓋部材43は、例えば金属や樹脂によって形成されている。なお、蓋部材43と底部とは、段差を形成してもよい。蓋部材43は、中央に尿素水ポンプ15が設けられる収容穴44を有している。尿素水ポンプ15は、この収容穴44を貫いている。また、蓋部材43の収容穴44は、一部が径方向外側へ突出している。これにより、収容穴44に尿素水ポンプ15を挿入すると、図1(B)に示すように尿素水ポンプ15と蓋部材43との間には接続孔45が形成される。接続孔45は、蓋部材43を板厚方向へ貫いている。なお、接続孔45は、尿素水ポンプ15と蓋部材43との間に限らず、収容孔44から離れた位置に設けてもよい。また、接続孔45は、蓋部材43の径方向外側の端部に形成した溝により、蓋部材43と底部41との間に形成してもよい。このように、接続孔45の位置は、収容空間部46とタンク本体部47とを接続可能であれば任意の位置に設けることができる。
突出部42の底部41側の端部に蓋部材43を設けることにより、突出部42と蓋部材43との間には尿素水ポンプ15が収容される収容空間部46が形成される。すなわち、尿素水タンク12の突出部42の上端に蓋部材43を設けることにより、尿素水タンク12は浸漬部40を構成する収容空間部46とタンク本体部47とに仕切られる。また、蓋部材43は尿素水ポンプ15が挿入されているため、収容空間部46には尿素水ポンプ15が収容される。収容空間部46とタンク本体部47との間は、接続孔45によって接続している。
液面センサ13は、尿素水タンク12のタンク本体部47に貯えられている尿素水の液面位置を検出する。第1実施形態の場合、液面センサ13は、タンク本体部47に貯えられている尿素水に浮かぶフロート部材48を有している。液面センサ13は、フロート部材48の位置に応じて尿素水の液面位置を検出する。液面センサ13のフロート部材48は、タンク本体部47に貯えられている尿素水の液面位置に応じて図1の上下へ移動する。そして、フロート部材48が底部41に接すると、液面センサ13は尿素水タンク12に貯えられている尿素水の液面位置が最低であると検出し、制御部16へ「empty」信号を出力する。これにより、制御部16は、尿素水タンク12が空になった、すなわち尿素水タンク12に貯えられている尿素水の残量がほぼ「0」になったことを検出する。ここで、底部41は、尿素水ポンプ15のポンプ部21よりも上方に位置するとともに、収容空間部46の上端に位置している。そのため、液面センサ13が「empty」信号を出力する液面位置が最低となる位置は、ポンプ部21よりも上方であって収容空間部46の上端である底部41に一致する。
制御部16は、液面センサ13から「empty」信号を取得すると、例えば内燃機関11を搭載した車両のダッシュボードや内燃機関11の制御パネルなどに尿素水の残量が「0」になった旨を警告する。制御部16による警告としては、例えばランプやアイコンなどの視覚的な警告あるいはブザーやチャイムの鳴動などの聴覚的な警告など、内燃機関11の操作者の感覚に訴える任意の手段を採用することができる。
尿素水タンク12に尿素水を注ぐと、尿素水はタンク本体部47だけでなく収容空間部46にも流入する。尿素水は、蓋部材43に設けられた接続孔45を経由してタンク本体部47から収容空間部46へ流入する。これにより、タンク本体部47に尿素水が貯えられているとき、収容空間部46も尿素水で満たされている。その結果、尿素水ポンプ15は、収容空間部46に貯えられている尿素水に浸されている。
尿素水タンク12に尿素水を注ぐと、尿素水はタンク本体部47だけでなく収容空間部46にも流入する。尿素水は、蓋部材43に設けられた接続孔45を経由してタンク本体部47から収容空間部46へ流入する。これにより、タンク本体部47に尿素水が貯えられているとき、収容空間部46も尿素水で満たされている。その結果、尿素水ポンプ15は、収容空間部46に貯えられている尿素水に浸されている。
タンク本体部47に貯えられている尿素水の液面が低下し、液面位置が底部41に到達すると、液面センサ13は制御部16へ「empty」を出力する。すなわち、タンク本体部47に貯えられている尿素水の液面位置が最低になると、液面センサ13のフロート部材48は底部41に接する。ここで、収容空間部46は、底部41よりも下方に位置している。そのため、タンク本体部47に貯えられている尿素水の液面位置が最低になっても、収容空間部46は尿素水が残存している。すなわち、収容空間部46に収容されている尿素水ポンプ15の周囲には、尿素水が残存している。
このように液面センサ13が「empty」を出力するタンク本体部47における尿素水の残量がほぼ「0」のときでも、収容空間部46には尿素水が貯えられている。そのため、尿素水ポンプ15は、収容空間部46に貯えられている尿素水に浸されている。これにより、尿素水の消費および尿素水の水分の蒸発などにより、タンク本体部47における尿素水の液面位置が低下しても、尿素水ポンプ15の周囲には尿素水が残存する。ポンプ部21およびモータ部22における尿素水の液面位置が収容空間部46における尿素水の液面位置とほぼ同一であるため、尿素水ポンプ15はポンプ部21およびモータ部22が尿素水に浸された状態となる。ポンプ部21およびモータ部22は、尿素水で浸されることにより、空気との接触が避けられ尿素の結晶の析出が低減される。
また、収容空間部46の容積は、タンク本体部47に比較して小さい。そのため、収容空間部46に貯えられている尿素水は、尿素水ポンプ15の作動にともない、尿素水ポンプ15の発熱によって加熱される。尿素水ポンプ15は、モータ部22への通電によって駆動される。そのため、尿素水ポンプ15は、作動中にモータ部22が発熱する。これにより、外気温の低下などによって収容空間部46における尿素水が凍結しても、モータ部22の発熱を利用することにより凍結した尿素水は解凍される。
以上のように、本発明の第1実施形態では、尿素水ポンプ15を尿素水タンク12の下部に設けた収容空間部46に収容している。そのため、尿素水タンク12のタンク本体部47における尿素水の液面位置が低下しても、収容空間部46には尿素水が貯えられる。これにより、収容空間部46に収容された尿素水ポンプ15は、収容空間部46に貯えられている尿素水に浸される。その結果、タンク本体部47における尿素水の液面位置に関わらず、尿素水ポンプ15のポンプ部21およびモータ部22は空気との接触が避けられ尿素の結晶の析出が低減される。したがって、尿素の結晶の析出によるポンプ部21およびモータ部22の摩耗あるいは固着を低減することができ、尿素水ポンプ15の確実な作動を確保することができる。
特に、ポンプ部21は、インペラ24がケーシング23との間で摺動しつつ回転する。そのため、尿素の結晶の析出は、インペラ24とケーシング23との摺動部分における摩耗、あるいはインペラ24とケーシング23との固着を招く。尿素水ポンプ15の少なくともポンプ部21が常に収容空間部46の尿素水に浸されることにより、ポンプ部21への尿素の結晶の析出が低減される。また、モータ部22も、シャフト31の軸受など、各所に摺動部分を有している。これらの摺動部分に尿素の結晶が析出すると、ポンプ部21と同様にモータ部22も摩耗や固着を招く。尿素水ポンプ15のポンプ部21だけでなくモータ部22を含む大部分を収容空間部46に収容することにより、尿素水ポンプ15の内側は収容空間部46における尿素水の液面位置まで尿素水が満たされる。したがって、ポンプ部21およびモータ部22の摩耗あるいは固着を低減することができる。
また、第1実施形態では、収容空間部46の容積はタンク本体部47に比較して小さい。そのため、尿素水ポンプ15の作動時における発熱によって、収容空間部46に貯えられている尿素水の温度は容易に上昇する。したがって、尿素水タンク12に貯えられている尿素水が凍結しても、凍結した尿素水を尿素水ポンプ15の作動によって短期間に解凍することができる。特に、尿素水ポンプ15の作動時の発熱を利用することにより、例えば加熱ヒータなどの他の部材は必要としない。したがって、消費電力の増大および構造の複雑化などを招くことなく、凍結した尿素水の解凍を促進することができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による尿素供給装置を図4に示す。
第2実施形態の場合、図4に示すように尿素水タンク112は、底部41と収容空間部46とを接続する接続通路51を有している。これにより、収容空間部46は、接続通路51を経由してタンク本体部47に接続する。タンク本体部47に貯えられている尿素水は、接続通路51を経由して収容空間部46へ流入する。一方、第2実施形態の場合、尿素水ポンプ15の径方向外側に設けられている蓋部材143は、突出部42の底部41側の端部を塞いでいる。すなわち、尿素水ポンプ15が挿入される蓋部材143の収容穴44は、尿素水ポンプ15の断面形状に対応している。これにより、尿素水ポンプ15と蓋部材143との間には、タンク本体部47と収容空間部46とを接続する通路が形成されていない。
本発明の第2実施形態による尿素供給装置を図4に示す。
第2実施形態の場合、図4に示すように尿素水タンク112は、底部41と収容空間部46とを接続する接続通路51を有している。これにより、収容空間部46は、接続通路51を経由してタンク本体部47に接続する。タンク本体部47に貯えられている尿素水は、接続通路51を経由して収容空間部46へ流入する。一方、第2実施形態の場合、尿素水ポンプ15の径方向外側に設けられている蓋部材143は、突出部42の底部41側の端部を塞いでいる。すなわち、尿素水ポンプ15が挿入される蓋部材143の収容穴44は、尿素水ポンプ15の断面形状に対応している。これにより、尿素水ポンプ15と蓋部材143との間には、タンク本体部47と収容空間部46とを接続する通路が形成されていない。
第2実施形態では、蓋部材143は突出部42の底部41側の端部を塞いでいる。そのため、タンク本体部47の尿素水は、接続通路51を経由して収容空間部46へ供給される。このように、蓋部材143の形状、およびタンク本体部47と収容空間部46との接続は任意に変更することができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による尿素水供給装置を図5に示す。
第3実施形態の場合、図5に示すように尿素水タンク212は、第1実施形態と同様に底部41および底部41から下方へ突出する突出部42を有している。一方、尿素水ポンプ15は、ケース部材60に組み付けられている。ケース部材60は、例えば樹脂や金属によって形成され、天板部61および筒部62を有している。天板部61は、中央に尿素水ポンプ15が収容される収容穴63を有している。これにより、尿素水ポンプ15にケース部材60を取り付けたとき、尿素水ポンプ15の径方向外側にはケース部材60の天板部61が位置する。筒部62は、天板部61の径方向外側の端部から突出部42の底壁49側へ伸びている。第3実施形態では、突出部42の断面は円形状である。そのため、天板部61は円板状に形成され、筒部62は円筒状に形成されている。
本発明の第3実施形態による尿素水供給装置を図5に示す。
第3実施形態の場合、図5に示すように尿素水タンク212は、第1実施形態と同様に底部41および底部41から下方へ突出する突出部42を有している。一方、尿素水ポンプ15は、ケース部材60に組み付けられている。ケース部材60は、例えば樹脂や金属によって形成され、天板部61および筒部62を有している。天板部61は、中央に尿素水ポンプ15が収容される収容穴63を有している。これにより、尿素水ポンプ15にケース部材60を取り付けたとき、尿素水ポンプ15の径方向外側にはケース部材60の天板部61が位置する。筒部62は、天板部61の径方向外側の端部から突出部42の底壁49側へ伸びている。第3実施形態では、突出部42の断面は円形状である。そのため、天板部61は円板状に形成され、筒部62は円筒状に形成されている。
筒部62の全長は、尿素水ポンプ15の天板部61の下方における長さよりも長い。そのため、尿素水ポンプ15を組み付けたケース部材60を突出部42の内側に設置したとき、尿素水ポンプ15と、ケース部材60と、突出部42の底壁49との間には、収容空間部46が形成される。これにより、尿素水ポンプ15は、少なくとも一部が収容空間部46の中に設けられる。尿素水ポンプ15は、少なくともポンプ部21が収容空間部46に設けられる。第3実施形態の場合、尿素水ポンプ15のフィルタ28、ポンプ部21およびモータ部22が収容空間部46に収容されている。
筒部62は、径方向に貫く接続孔64を有している。タンク本体部47に貯えられている尿素水は、接続孔64を経由して収容空間部46へ流入する。なお、接続孔64は、筒部62でなく天板部61に設けてもよい。また、接続孔64は、天板部61および筒部62の双方に設けてもよい。
第3実施形態の場合、尿素水ポンプ15はあらかじめケース部材60と一体に組み付けられる。そして、組み付けられた尿素水ポンプ15およびケース部材60は、尿素水タンク12の突出部42の内側へ載置される。これにより、例えば第1実施形態や第2実施形態のように蓋部材43、143を尿素水タンク12、112の突出部42の上端に嵌め込む必要がない。すなわち、第3実施形態の場合、一体に組み付けられた尿素水ポンプ15およびケース部材60を突出部42へ収納するだけで収容空間部46が形成される。したがって、尿素水ポンプ15およびケース部材60の組み付けを容易にすることができ、加工工数を低減することができる。
筒部62は、径方向に貫く接続孔64を有している。タンク本体部47に貯えられている尿素水は、接続孔64を経由して収容空間部46へ流入する。なお、接続孔64は、筒部62でなく天板部61に設けてもよい。また、接続孔64は、天板部61および筒部62の双方に設けてもよい。
第3実施形態の場合、尿素水ポンプ15はあらかじめケース部材60と一体に組み付けられる。そして、組み付けられた尿素水ポンプ15およびケース部材60は、尿素水タンク12の突出部42の内側へ載置される。これにより、例えば第1実施形態や第2実施形態のように蓋部材43、143を尿素水タンク12、112の突出部42の上端に嵌め込む必要がない。すなわち、第3実施形態の場合、一体に組み付けられた尿素水ポンプ15およびケース部材60を突出部42へ収納するだけで収容空間部46が形成される。したがって、尿素水ポンプ15およびケース部材60の組み付けを容易にすることができ、加工工数を低減することができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態による尿素水供給装置を図6に示す。
第4実施形態では、図6に示すように浸漬部40を構成する尿素水タンク312の突出部42は断熱部材70によって覆われている。すなわち、収容空間部46を形成する突出部42は、外側が断熱部材70によって覆われている。これにより、収容空間部46は、外部との熱の移動が低減される。断熱部材70は、例えば発泡樹脂やガラス繊維など周知の断熱材料で形成されている。
本発明の第4実施形態による尿素水供給装置を図6に示す。
第4実施形態では、図6に示すように浸漬部40を構成する尿素水タンク312の突出部42は断熱部材70によって覆われている。すなわち、収容空間部46を形成する突出部42は、外側が断熱部材70によって覆われている。これにより、収容空間部46は、外部との熱の移動が低減される。断熱部材70は、例えば発泡樹脂やガラス繊維など周知の断熱材料で形成されている。
第4実施形態では、断熱部材70を設けることにより、収容空間部46に貯えられている尿素水は、外気温が低下しても温度が低下しにくい。したがって、収容空間部46に貯えられている尿素水の凍結を低減することができる。また、第4実施形態では、断熱部材70を設けることにより、尿素水ポンプ15の作動によって加熱された収容空間部46の尿素水の熱が外部へ放出されにくい。そのため、収容空間部46に貯えられている尿素水は、尿素水ポンプ15の作動によって迅速に加熱される。したがって、収容空間部46に貯えられている尿素水の解凍をより促進することができる。
(その他の実施形態)
以上説明した複数の実施形態では、浸漬部40を尿素水タンク12、112、212、312の下端側に設ける例について説明した。しかし、浸漬部40は、例えば尿素水タンク12、122、212、312のタンク本体部47の内側、あるいは尿素水タンク12、122、212、312の側方など、タンク本体部47の尿素水の液面位置が最低となっても尿素水を保持可能であればいずれの場所に設けてもよい。また、各実施形態では、浸漬部40を構成する突出部42の断面形状を円形にする場合について説明した。しかし、突出部42の断面形状は、矩形、多角形あるいは楕円形など任意の形状でもよい。
以上説明した複数の実施形態では、浸漬部40を尿素水タンク12、112、212、312の下端側に設ける例について説明した。しかし、浸漬部40は、例えば尿素水タンク12、122、212、312のタンク本体部47の内側、あるいは尿素水タンク12、122、212、312の側方など、タンク本体部47の尿素水の液面位置が最低となっても尿素水を保持可能であればいずれの場所に設けてもよい。また、各実施形態では、浸漬部40を構成する突出部42の断面形状を円形にする場合について説明した。しかし、突出部42の断面形状は、矩形、多角形あるいは楕円形など任意の形状でもよい。
また、複数の実施形態では、各実施形態を個別に適用する例について説明したが、複数の実施形態を組み合わせて尿素水供給装置10に適用してもよい。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
図面中、10は尿素水供給装置、12、112、212、312は尿素水タンク、13は液面センサ、15は尿素水ポンプ、21はポンプ部、22はモータ部、40は浸漬部、41は底部、42は突出部、43、143は蓋部材、45は接続孔、46は収容空間部、51は接続通路、60はケース部材、61は天板部、62は筒部、64は接続孔、70は断熱部材を示す。
Claims (10)
- 尿素水を貯える尿素水タンクと、
前記尿素水タンクに貯えられている尿素水の液面位置を検出する液面センサと、
前記尿素水タンクに収容され、尿素水を加圧するポンプ部および前記ポンプ部を駆動するモータ部を有し、前記尿素水タンクに貯えられている尿素水を外部へ供給する尿素水ポンプと、
前記液面センサで検出した尿素水の液面位置が最低のときでも、前記尿素水ポンプの少なくともポンプ部を尿素水で浸す浸漬部と、
を備えることを特徴とする尿素水供給装置。 - 前記浸漬部は、前記尿素水タンクの下端に設けられ、前記尿素水ポンプを収容する収容空間部を有することを特徴とする請求項1記載の尿素水供給装置。
- 前記収容空間部は、前記尿素水タンクの内部を仕切って形成されていることを特徴とする請求項2記載の尿素水供給装置。
- 前記液面センサは、前記収容空間部に収容された前記尿素水ポンプの前記ポンプ部より上方で前記尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が最低であると検出することを特徴とする請求項3記載の尿素水供給装置。
- 前記液面センサは、尿素水の液面位置が前記収容空間部の上端にあるとき前記尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が最低であると検出することを特徴とする請求項4記載の尿素水供給装置。
- 前記尿素水タンクは、底部と、前記底部からさらに下方へ突出し内側に前記収容空間部を形成する突出部とを有し、
尿素水の液面位置が前記底部にあるとき、前記液面センサは前記尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が最低であると検出することを特徴とする請求項5記載の尿素水供給装置。 - 前記尿素水ポンプの径方向外側に設けられ、前記突出部の前記底部側の端部を覆い、前記突出部とともに前記収容空間部を形成する蓋部材をさらに備え、
前記蓋部材は、板厚方向に貫いて前記尿素水タンクと前記収容空間部とを接続する接続孔を有することを特徴とする請求項6記載の尿素水供給装置。 - 前記尿素水ポンプの径方向外側に設けられ、前記突出部の前記底部側の端部を塞ぎ、前記突出部とともに前記収容空間部を形成する蓋部材をさらに備え、
前記尿素水タンクは、前記底部と前記収容空間部とを接続する接続通路を有することを特徴とする請求項6記載の尿素水供給装置。 - 前記尿素水ポンプの外周側に設けられている天板部、および前記天板部の径方向外側の端部から前記突出部の下方へ向けて筒状に形成されている筒部を有するケース部材をさらに備え、
前記ケース部材は、前記尿素水ポンプとともに前記突出部の内側に収容され、前記天板部と、前記筒部と、前記突出部の前記底部とは反対側の壁面との間に前記収容空間部を形成し、
前記天板部または前記筒部に前記尿素水タンクと前記収容空間部とを接続する接続孔を有することを特徴とする請求項6記載の尿素水供給装置。 - 前記浸漬部の外側を覆う断熱部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の尿素水供給装置。
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