JP2009144654A

JP2009144654A - 尿素水溶液タンク

Info

Publication number: JP2009144654A
Application number: JP2007324875A
Authority: JP
Inventors: Masaru Iijima; 勝飯島
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】大気開放用のブリーザパイプに尿素水溶液が進入することを防止する尿素水溶液タンクを提供する。
【解決手段】尿素水溶液を貯蔵するタンク本体３０Ａと、少なくとも下部が略鉛直方向に延びつつタンク本体３０Ａの天板３１に開設された貫通孔３２に嵌合固定され、又は、該貫通孔３２を囲繞するように天板３１の上面に固定されるブリーザパイプ３４と、貫通孔３２の下端開口３３及びブリーザパイプ３４の下端開口３５のうち下方に位置する開口を覆う気液分離膜３６と、を含んで尿素水溶液タンク３０を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、尿素水溶液タンクに関する。

排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する技術として、排気管に還元触媒を設け、ここを流れる排気中のＮＯｘをアンモニアと反応させて窒素（Ｎ_２）に還元すると共に水（Ｈ_２Ｏ）を生成する排気浄化装置がある。この排気浄化装置において、アンモニアは、噴射ノズルにより還元触媒の直前に噴射される尿素水溶液が排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解されることで得られる。

ここで、尿素水溶液タンク内の尿素水溶液が消費されると、その液面が低下してタンク内の上部空間が負圧となり、尿素水溶液の供給が困難となる。このため、尿素水溶液タンクには、タンク内の上部空間を大気開放するブリーザパイプが設けられる。一般的に、ブリーザパイプは、貯蔵物をタンク内に供給するときや、タンクを搭載する移動体が振動、傾いたり等するときに、パイプ内に進入してくる貯蔵物が漏れ出ないように、また、外部から異物が混入しない形状とされる（特許文献１）。
実開平２−１３０８１７号公報

しかしながら、尿素水溶液タンクは、貯蔵物が尿素水溶液であるという特殊性から、一般的なブリーザパイプを適用すると、ブリーザパイプ内に進入した尿素水溶液が、パイプ内に付着し、外気と接触することで乾燥して尿素を析出する。このため、析出が繰り返されると、尿素の結晶が成長してブリーザパイプを塞ぐため、タンク内の上部空間の大気開放が不十分となり尿素水溶液の供給が困難になるという問題が生じる。

そこで、本発明は、尿素水溶液がブリーザパイプ内に進入することを防止する尿素水溶液タンクの提供を目的とする。

このため、請求項１記載の尿素水溶液タンクは、尿素水溶液を貯蔵するタンク本体と、少なくとも下部が略鉛直方向に延びつつ前記タンク本体の天板に開設された貫通孔に嵌合固定され、又は、該貫通孔を囲繞するように天板の上面に固定されるブリーザパイプと、前記貫通孔の下端開口及び前記ブリーザパイプの下端開口のうち下方に位置する開口を覆う気液分離膜と、を含んで構成されることを特徴とする。

請求項２記載の尿素水溶液タンクは、前記ブリーザパイプが、前記天板に固定される一直線状に延びたアウターパイプと、該アウターパイプの上端から内挿されるインナーパイプと、を含んで構成され、前記インナーパイプの挿入下端にその開口を覆う気液分離膜を取り付けると共に、該気液分離膜の下面を、前記貫通孔の下端開口及び前記アウターパイプの下端開口のうち下方に位置する開口又はこれよりも下方に配置することを特徴とする。

請求項３記載の尿素水溶液タンクは、前記アウターパイプに対する挿入長さを規定する円環部材が前記インナーパイプに取り付けられたことを特徴とし、請求項４記載の尿素水溶液タンクでは、この円環部材の外径が、前記アウターパイプの外径と同一であることを特徴とする。

請求項５記載の尿素水溶液タンクは、前記インナーパイプが熱可塑性樹脂により形成されることを特徴とし、請求項６記載の尿素水溶液タンクは、この熱可塑性樹脂に前記ガス透過膜が熱溶着されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ブリーザパイプを、天板に開設された貫通孔に嵌合固定するか、又は、該貫通孔を囲繞するように天板の上面に固定し、貫通孔の下端開口又はブリーザパイプの下端開口の下方に位置する開口に、気体は透過させるが液体の透過は遮断する気液分離膜を取り付ける構成とした。即ち、ブリーザパイプが、貫通孔を囲繞するように天板上面に固定されるか、又は、天板の貫通孔を貫通しないで嵌合固定されるときには、気液分離膜を貫通孔の下端開口に取り付け、ブリーザパイプが天板の貫通孔を貫通して嵌合固定されるときには、気液分離膜をブリーザパイプの下端開口に取り付けるようにする。このため、尿素水溶液は、貫通孔又はブリーザパイプの下端開口を覆う気液分離膜によりその進入が遮断されるので、ブリーザパイプ内で尿素が析出せず、良好な大気開放を提供できる。

請求項２記載の発明によれば、ブリーザパイプを、天板に固定されるアウターパイプと、該アウターパイプに内挿されるインナーパイプと、に分割すると共に、インナーパイプの挿入下端に気液分離膜を取り付けてその開口を覆う構成とした。そして、アウターパイプを天板上面に固定するか又は貫通孔に嵌合固定するかにより、インナーパイプの挿入下端を覆う気液分離膜下面の配置位置を適宜変更する。即ち、アウターパイプが天板上面又は天板を貫通しないで嵌合固定されるときには、気液分離膜の下面を貫通孔の下端開口又はこれより下方に配置させるようにインナーパイプを内挿し、また、アウターパイプが天板を貫通して嵌合固定されるときには、気液分離膜の下面をアウターパイプの下端開口又はこれより下方に配置させるようにインナーパイプを内挿する。このため、アウターパイプを溶接などにより堅固に固定して強度を持たせることができると共に、ここにインナーパイプを内挿するだけで、気液分離膜を備えたブリーザパイプを容易に形成することができる。また、インナーパイプの外径を適切に設定することにより、アウターパイプからの着脱が自由になるので、気液分離膜のメンテナンスが容易になる。

請求項３記載の発明によれば、アウターパイプに対する挿入長さを規定する円環部材をインナーパイプに取り付ける構成とした。このため、インナーパイプは、円環部材により係止されるので、その挿入長さを容易に規定することができる。

請求項４記載の発明によれば、円環部材の外径をアウターパイプの外径と同一にした。このため、可撓性のブリーザホースをアウターパイプに取り付けると、ブリーザホースによりインナーパイプとアウターパイプとを一体化できるので、インナーパイプが動かなくなる。

請求項５記載の発明によれば、インナーパイプが熱可塑性樹脂で形成される。このため、例えば、射出成形により容易に大量生産できる。

請求項６記載の発明によれば、気液分離膜を熱可塑性樹脂で形成されたインナーパイプに熱溶着する構成とした。このため、気液分離膜を堅固に固定できるので、耐久性が向上する。

以下、添付された図面を参照して本発明の一実施形態を詳述する。
図１は、本発明の適用対象である尿素水溶液タンクを備えた排気浄化装置の概略図を示す。

ディーゼルエンジン１０の排気マニフォールド１２に接続された排気管１４には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ_２）へと酸化させる窒素酸化触媒１６と、尿素水溶液を噴射する噴射ノズル１８と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアによりＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒２０と、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒２２と、が夫々配設される。

尿素水溶液を貯蔵する尿素水溶液タンク３０は、サクションホース４０を介して、尿素水溶液を吸引するポンプモジュール４２に連通接続される。ポンプモジュール４２は、プレッシャホース４４を介して、流量制御弁が内蔵された添加モジュール４６に連通接続される。添加モジュール４６は、添加ホース４８を介して、噴射ノズル１８に連通接続される。

コンピュータを内蔵したＥＣＵ５０は、エンジン運転状態に応じて、尿素水溶液の噴射量を決定し、ポンプモジュール４２及び添加モジュール４６を夫々電子制御して、尿素水溶液タンク３０から尿素水溶液を吸引、圧送し、噴射ノズル１８から排気管１４へ噴射供給させる。なお、エンジン運転状態としては、例えば、エンジン回転速度センサ５４が検出するエンジンの回転速度Ｎｅ、エンジン負荷センサ５６が検出する燃料噴射量、吸気流量、吸気負圧などのエンジン負荷Ｑ、排気温度センサ５２が検出する排気温度Ｔ等とすることができる。

かかる排気浄化装置において、噴射ノズル１８から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解され、還元剤として機能するアンモニアへと転化される。転化されたアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒２０において排気中のＮＯｘと還元反応し、Ｎ_２及びＨ_２Ｏへと転化される。このとき、ＮＯｘ還元触媒２０によるＮＯｘ還元反応を促進するために、その排気上流に窒素酸化触媒１６が配設される。窒素酸化触媒１６は、排気中のＮＯをＮＯ_２へと酸化し、該ＮＯとＮＯ_２との割合を還元反応に適したものに改善する。一方、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒２２により酸化されるので、大量のアンモニアが大気中に排出されることはない。

尿素水溶液タンク３０は、具体的には、タンク内部の上部空間を大気開放するブリーザパイプを含んで構成される。第１実施形態に係る尿素水溶液タンク３０は、図２に示すように、タンク本体３０Ａの天板３１に開設された貫通孔３２に嵌合固定されたブリーザパイプ３４を備えている。

ブリーザパイプ３４は、尿素水溶液に対する耐久性に優れたステンレス材で一直線の円筒状に形成されたパイプ３４Ａからなり、天板３１の貫通孔３２を貫通し、溶接、螺設などにより天板３１に固定されている。また、パイプ３４Ａの下端開口３５は、気体は透過させるが液体の透過は遮断する気液分離膜３６で覆われている。

このようなブリーザパイプ３４の構成により、ブリーザパイプ３４内への尿素水溶液の進入が遮断されるので、尿素がパイプ内で析出せず、尿素水溶液タンク３０に、良好な大気開放を提供できる。

なお、パイプ３４Ａが、貫通孔３２を囲繞するように天板３１上面に固定されるとき、又は、天板３１の貫通孔３２を貫通しないで嵌合固定されるときには、貫通孔３２の下端開口３３及びパイプ３４Ａの下端開口３５のうち下方に位置する開口、即ち、下端開口３３を気液分離膜３６で覆うようにする。これによっても、貫通孔３２及びブリーザパイプ３４内への尿素水溶液の進入を遮断できるので、良好な大気開放を提供できる。また、ブリーザパイプ３４は、少なくとも下部が略鉛直方向に延びていればよく、全体としてＬ字形などの種々の形状を採用することができる。

一方、第２実施形態に係る尿素水溶液タンク３０は、図３に示すように、タンク本体３０Ａの天板３１上面に固定されたアウターパイプ３４Ｂと、このアウターパイプ３４Ｂに内挿されたインナーパイプ３４Ｃと、を含んで構成されたブリーザパイプ３４を備えている。

アウターパイプ３４Ｂは、尿素水溶液に対する耐久性に優れたステンレス材で、天板３１の貫通孔３２と同一内径を有する一直線の円筒状に形成されており、貫通孔３２を囲繞して溶接により天板３１に固定されている。

インナーパイプ３４Ｃは、熱可塑性樹脂により形成されており、アウターパイプ３４Ｂの内径よりも若干小さな外径を有する円筒状である。インナーパイプ３４Ｃの挿入下端には、熱溶着により尿素水溶液の透過を遮断する気液分離膜３６が取り付けられており、その挿入下端開口３８を覆っている。一方、インナーパイプ３４Ｃの上端には、該気液分離膜３６の下面を、貫通孔３２の下端開口３３及びアウターパイプ３４Ｂの下端開口３５のうち下方に位置する開口、即ち、下端開口３３に合わせて配置させるように、インナーパイプ３４Ｃをアウターパイプ３４Ｂに係止する円環部材３７が取り付けられている。円環部材３７は、アウターパイプ３４Ｂに対するインナーパイプ３４Ｃの挿入長さを規定する。このため、インナーパイプ３４Ｃの長さ及び気液分離膜３６の位置が考慮されて、円環部材の取り付け場所が決定される。また、円環部材３７の外径は、アウターパイプ３４Ｂの外径と同一であるので、可撓性のブリーザホースをアウターパイプ３４Ｂに被せて取り付けると、ブリーザホースによりインナーパイプ３４Ｃとアウターパイプ３４Ｂとを一体化できるので、インナーパイプが動かなくなる。

このような第２実施形態の構成によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。加えて、アウターパイプを溶接などにより堅固に固定して強度を持たせることができると共に、外径を適切に設定したインナーパイプを内挿するだけで、気液分離膜を備えたブリーザパイプを容易に形成することができる。また、インナーパイプの着脱が自由になるので、気液分離膜のメンテナンスが容易になる。

なお、アウターパイプ３４Ｂが、天板３１の貫通孔３２を貫通しないで嵌合固定されるときには、気液分離膜３６の下面を、下端開口３３、３５のうち下方に位置する開口、即ち、下端開口３３又はこれより下方に配置させる。一方、アウターパイプ３４Ｂが、天板３１の貫通孔３２を貫通して嵌合固定されるときには、気液分離膜３６の下面を、下端開口３３、３５のうち下方に位置する開口、即ち、下端開口３５又はこれより下方に配置させる。これらによっても第１、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。また、アウターパイプ３４Ｂが、貫通孔３２を囲繞して天板３１上面に固定される場合には、アウターパイプ３４Ｂの内径を、貫通孔３２の内径より大きく構成してもよい。そして、インナーパイプ３４Ｃの外径を、アウターパイプ３４Ｂ及び貫通孔３２の内径より若干小さな外径を夫々有する段付形状とする。これによれば、円環部材３７を備えなくても、インナーパイプ３４Ｃを係止することができる。

以上では、排気浄化装置を車両に搭載した場合を前提として説明したが、本発明は、定置式のボイラーやタービンなどの排気浄化装置にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る尿素水溶液タンクを含んで構成された排気浄化装置の全体構成図第１実施形態に係る尿素水溶液タンクを示す部分断面図第２実施形態に係る尿素水溶液タンクを示す部分断面図

符号の説明

３０尿素水溶液タンク
３０Ａタンク本体
３１天板
３２貫通孔
３３、３５下端開口
３４ブリーザパイプ
３４Ａパイプ
３４Ｂアウターパイプ
３４Ｃインナーパイプ
３６気液分離膜
３７円環部材
３８挿入下端開口

Claims

尿素水溶液を貯蔵するタンク本体と、
少なくとも下部が略鉛直方向に延びつつ前記タンク本体の天板に開設された貫通孔に嵌合固定され、又は、該貫通孔を囲繞するように天板の上面に固定されるブリーザパイプと、
前記貫通孔の下端開口及び前記ブリーザパイプの下端開口のうち下方に位置する開口を覆う気液分離膜と、
を含んで構成されることを特徴とする尿素水溶液タンク。
前記ブリーザパイプは、
前記天板に固定される一直線状に延びたアウターパイプと、
該アウターパイプの上端から内挿されるインナーパイプと、
を含んで構成され、
前記インナーパイプの挿入下端にその開口を覆う気液分離膜を取り付けると共に、該気液分離膜の下面を、前記貫通孔の下端開口及び前記アウターパイプの下端開口のうち下方に位置する開口又はこれよりも下方に配置することを特徴とする請求項１記載の尿素水溶液タンク。
前記インナーパイプには、前記アウターパイプに対する挿入長さを規定する円環部材が取り付けられたことを特徴とする請求項２記載の尿素水溶液タンク。
前記円環部材の外径が、前記アウターパイプの外径と同一であることを特徴とする請求項３記載の尿素水溶液タンク。
前記インナーパイプは、熱可塑性樹脂により形成されることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の尿素水溶液タンク。
前記ガス透過膜は、熱可塑性樹脂に熱溶着されることを特徴とする請求項５に記載の尿素水溶液タンク。