JP2009250056A

JP2009250056A - 液体還元剤タンク

Info

Publication number: JP2009250056A
Application number: JP2008095947A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Fukuda; 喜代史福田; Taketoshi Kawamura; 武俊河村; Yasushi Osaku; 靖司尾作
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: JP5132395B2

Abstract

【課題】液体還元剤又はその前駆体の液面の視認性を向上させる。
【解決手段】排気中のＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ還元触媒に供給される液体還元剤又はその前駆体を貯蔵すると共に、液体還元剤又はその前駆体の液面を目視確認するための液面計３６が取り付けられた液体還元剤タンク２４において、液面計３６として、タンク本体２４Ａの内部と連通しつつ、先端部が相対する状態でタンク本体２４Ａの側面に固着される略Ｌ字形をなす一対の連通管３６Ａ及び３６Ｂと、これらの先端部間に配設される透明又は半透明のチューブ３６Ｃと、チューブ３６Ｃに内挿される有色のフロート３６Ｄと、を含んで構成されたものを使用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体還元剤又はその前駆体を貯蔵する液体還元剤タンクに関する。

排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化すべく、エンジン排気管に配設されたＮＯｘ還元触媒の排気上流に液体還元剤又はその前駆体を噴射供給し、ＮＯｘ還元触媒においてＮＯｘを選択的に還元浄化する排気浄化装置が実用化されている。液体還元剤又はその前駆体を貯蔵する液体還元剤タンクにおいては、液体還元剤又はその前駆体を補給するときに補給口から溢れることを防止するため、特開２００５−２９１０８７号公報（特許文献１）に記載されるように、液面を外部から目視可能な液面計が併設されている。
特開２００５−２９１０８７号公報

しかしながら、液体還元剤又はその前駆体が無色透明であると、例えば、暗い場所などで補給作業を行うとき、液面計における液面が見え難く、依然として、補給口から液体還元剤又はその前駆体を溢れさせてしまうおそれがあった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、液面計内に有色のフロートを内挿することで、液体還元剤又はその前駆体の液面の視認性を向上させた液体還元剤タンクを提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に供給される液体還元剤又はその前駆体を貯蔵すると共に、該液体還元剤又はその前駆体の液面を目視確認するための液面計が取り付けられた液体還元剤タンクであって、前記液面計は、タンク本体の内部と連通しつつ、先端部が相対する状態でタンク本体の側面に固着される略Ｌ字形をなす一対の連通管と、前記連通管の先端部間に配設される透明又は半透明のチューブと、前記チューブに内挿される有色のフロートと、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項２記載の発明では、前記フロートは、球形をなしていることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記連通管の先端部内周面に、その軸線に沿って延びる凹溝を列設したことを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記フロートは、平面が上部に位置する逆円錐形をなしていることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、前記フロートは、中空円筒形をなしていることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記チューブの内周面及び前記フロートの外面の少なくとも一方に、凹凸を形成したことを特徴とする。
請求項７記載の発明では、前記チューブの内周面又は外周面に、鏡面を形成したことを特徴とする。

請求項８記載の発明では、前記フロートは、前記液体還元剤又はその前駆体に浮かぶ一方、水に沈む比重を有していることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、液体還元剤タンクに液体還元剤又はその前駆体を補給するとき、タンク本体における液体還元剤又はその前駆体の液面が下方に位置する連通管より上部まで上昇すると、液体還元剤又はその前駆体がチューブに入り込んでフロートを上昇させる。このとき、フロートは、無色透明な液体還元剤又はその前駆体に対して有色を有しているので、例えば、暗い場所など液面を目視し難い状況下であっても、フロートの位置を介して液面を把握することができる。このため、液体還元剤又はその前駆体の液面の視認性を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、フロートが球形をなしているので、その製造が容易なことからコスト削減を行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、液体還元剤タンクに貯蔵される液体還元剤又はその前駆体が凍結して体積が増加したときに、連通管の先端部内周面に列設された凹溝が液体還元剤又はその前駆体の通り道として機能することで、チューブが破裂し難くすることができる。また、満水時のエア抜きとして機能させることもできる。

請求項４記載の発明によれば、フロートが逆円錐形をなしているので、その平面と液体還元剤又はその前駆体の液面とが略同一となり、その液面をより正確に目視確認することができる。
請求項５記載の発明によれば、フロートが中空円筒形をなしているので、チューブの内周面に張り付き難くすることができる。

請求項６記載の発明によれば、チューブの内周面及びフロートの外面の少なくとも一方に凹凸が形成されているので、チューブとフロートとの接触面積が小さくなり、フロートがチューブ内周面に張り付き難くすることができる。
請求項７記載の発明によれば、チューブの内周面又は外周面の一部に鏡面が形成されているので、フロートの視認性をさらに向上させることができる。

請求項８記載の発明によれば、フロートは、液体還元剤又はその前駆体に浮く一方、水に沈む比重を有しているので、液体還元剤タンクに誤って水を補給したとき、その液面が上昇してもフロートの位置が変化しないことから、水を誤って補給したことを容易に認識することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、液体還元剤の前駆体としての尿素水溶液を使用し、エンジン排気中のＮＯｘを選択還元反応により浄化する排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン１０の排気マニフォールド１２に接続される排気管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（ＮＯ₂）へと酸化させる窒素酸化触媒１６と、尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル１８と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアを用いてＮＯｘを還元浄化する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、がこの順番で配設される。一方、液体還元剤タンク２４に貯蔵される尿素水溶液は、尿素水溶液を吸い込んで圧送するポンプモジュール２６及びその噴射流量を制御する添加モジュール２８を経由して、噴射ノズル１８に供給される。

また、排気浄化装置の制御系として、窒素酸化触媒１６と噴射ノズル１８との間に位置する排気管１４には、排気温度Ｔを介してＮＯｘ還元触媒２０の温度を間接的に測定する温度センサ３０が取り付けられ、その出力信号がコンピュータを内蔵したコントロールユニット３２へと入力される。そして、コントロールユニット３２は、排気温度Ｔ並びにエンジンコントロールユニット３４からＣＡＮ（Controller Area Network）通信で得られたエンジン回転速度及び燃料噴射量に基づいて、ポンプモジュール２６及び添加モジュール２８を適宜電子制御する。

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を利用して加水分解され、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と選択還元反応し、水（Ｈ₂Ｏ）及び窒素（Ｎ₂）へと転化される。このとき、ＮＯｘ還元触媒２０におけるＮＯｘ浄化効率を向上させるべく、窒素酸化触媒１６によりＮＯがＮＯ₂へと酸化され、排気中のＮＯとＮＯ₂との比率が選択還元反応に適したものに改善される。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、アンモニアがそのまま大気中に放出されることが防止される。

液体還元剤タンク２４は、図２に示すように、略直方体形をなすタンク本体２４Ａの長手方向の一側面上部に、尿素水溶液を補給するための補給口２４Ｂが形成されたものである。また、タンク本体２４Ａの長手方向に直交する方向の側面には、補給口２４Ｂから尿素水溶液を補給するとき、その液面を目視確認するための液面計３６が取り付けられる。
液面計３６は、図３に示すように、補給口２４Ｂの上方及び下方においてタンク本体２４Ａの内部と連通しつつ、先端部が相対する状態でタンク本体２４の側面に固着される略Ｌ字形をなす一対の連通管３６Ａ及び３６Ｂと、その先端部間に配設される透明又は半透明のチューブ３６Ｃと、チューブ３６Ｃに内挿される有色かつ球形のフロート３６Ｄと、を含んで構成される。連通管３６Ａ及び３６Ｂは、タンク本体２４Ａに溶接などで固着され、その先端部に、チューブ３６Ｃの抜け止めとして機能するバルジ加工が施されている。また、チューブ３６Ｃは、尿素水溶液に対する耐性を備えるべく、例えば、シリコン製のものが使用される。さらに、フロート３０Ｄは、全体として尿素水溶液に浮かぶ比重を有していれば足り、中実又は中空のいずれであってもよい。

次に、液面計３６の作用について説明する。
液体還元剤タンク２４に尿素水溶液を補給するとき、タンク本体２４における尿素水溶液の液面が下方に位置する連通管３６Ｂより上方まで上昇すると、尿素水溶液が連通管３６Ｂを通ってチューブ３６Ｃに入り込んでフロート３６Ｄを上昇させる。このとき、フロート３６Ｄは、無色透明な尿素水溶液に対して有色を有しているので、暗い場所など液面を目視し難い状況下であっても、フロート３６Ｄの位置を介して尿素水溶液の液面を把握することができる。このため、尿素水溶液の液面の視認性が向上し、補給口２４Ｂの上方まで尿素水溶液を補給することが少なくなり、尿素水溶液を溢れさせてしまうことを防止できる。

ところで、冬季の極寒地においては、外気温度が尿素水溶液の凍結温度以下まで低下し、液体還元剤タンク２４に貯蔵される尿素水溶液が凍結してしまうことが想定される。このとき、尿素水溶液の体積増加に伴ってフロート３６Ｄが上方に位置する連通管３６Ａの先端部開口を塞ぎ、その体積増加を吸収できずチューブ３６Ｃが破裂してしまうおそれがある。そこで、図４に示すように、連通管３６Ａの先端部内周面に、その軸線に沿って延びる凹溝３６Ｅを列設して尿素水溶液の通り道とすることで、チューブ３６Ｃが破損し難くすることができる。また、連通管３６Ａの先端部内周面に凹溝３６Ｄが列設されていれば、満水時のエア抜きとしても機能させることができる。

なお、下方に位置する連通管３６Ｂの先端部内周面に凹溝３６Ｅを列設するようにしてもよい。このようにすれば、尿素水溶液の液面がある程度低下した状態で、例えば、振動などにより連通管３６Ａからチューブ３６Ｃに尿素水溶液が入り込んでも、これが凹溝３６Ｅを通ってタンク本体２４Ａに戻されるため、チューブ３６Ｃに尿素が析出されることが防止される。

また、液面計３６のチューブ３６Ｃの横断面は円形をなす一方、フロート３６Ｄは球形をなしているため、タンク本体２４Ａの尿素水溶液が減ってくると、フロート３６Ｄがチューブ３６Ｃの内周面に張り付いてしまうおそれがある。このため、チューブ３６Ｃとフロート３６Ｄとの接触面積を小さくして張り付きを防止すべく、図５に示すように、チューブ３６Ｃの内周面及びフロート３６Ｄの外面の少なくとも一方に凹凸を形成することが望ましい。

さらに、液面計３６におけるフロート３６Ｄの視認性をさらに向上させるべく、図６に示すように、チューブ３６Ｃの内周面又は外周面のうちタンク本体２４Ａに面する部位に、鏡面３６Ｆを形成するようにしてもよい。
その他、液体還元剤タンク２４には、尿素水溶液の代わりに水を補給してしまうおそれがあることを考慮し、フロート３６Ｄとして、尿素水溶液には浮く一方、水には沈む比重を有するものとすることが望ましい。このようにすれば、液体還元剤タンク２４に誤って水を補給したとき、その液面が上昇してもフロート３６Ｄの位置が変化しないことから、水を誤って補給したことを容易に認識することができる。

以上説明した基本形態及びその応用形態において、フロート３６Ｄとして、図７に示すように、平面が上部に位置する逆円錐形のものとしてもよい。このようにすれば、フロート３６Ｄの平面と尿素水溶液の液面とが略同一となるので、その液面をより正確に目視確認することができる。逆円錐形のフロート３６Ｄの外面に凹凸を形成する場合には、図８に示すように、その円錐面にのみ凹凸を形成すればよい。また、フロート３６Ｄとして、図９に示すように、チューブ３６Ｃの内周面に張り付き難い中空円筒形のものとしてもよい。

本発明は、液体還元剤又はその前駆体として、尿素水溶液に限らず、アンモニア水溶液、炭化水素を主成分とする軽油なども適用することができる。

本発明の一適用対象たる排気浄化装置の全体構成図液体還元剤タンクの概要を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図液体還元剤タンクに取り付けられた液面計の詳細を示す縦断面図凍結時のチューブ破裂を防止する工夫を示し、（Ａ）は連通管とチューブとの接続部の縦断面図、（Ｂ）は先端部開口の正面図フロートの張り付きを防止する工夫を示し、（Ａ）はチューブに形成した凹凸の説明図、（Ｂ）はフロートに形成した凹凸の説明図フロートの視認性を高める工夫を示し、（Ａ）はチューブ内周面に形成した鏡面の説明図、（Ｂ）はチューブ外周面に形成した鏡面の説明図フロートの第１変形例を示す斜視図同上のフロートに凹凸を形成したものを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図フロートの第２変形例を示す縦断面図

符号の説明

２０ＮＯｘ還元触媒
２４液体還元剤タンク
２４Ａタンク本体
３６液面計
３６Ａ連通管
３６Ｂ連通管
３６Ｃチューブ
３６Ｄフロート
３６Ｅ凹溝
３６Ｆ鏡面

Claims

排気中の窒素酸化物を還元浄化する還元触媒に供給される液体還元剤又はその前駆体を貯蔵すると共に、該液体還元剤又はその前駆体の液面を目視確認するための液面計が取り付けられた液体還元剤タンクであって、
前記液面計は、タンク本体の内部と連通しつつ、先端部が相対する状態でタンク本体の側面に固着される略Ｌ字形をなす一対の連通管と、前記連通管の先端部間に配設される透明又は半透明のチューブと、前記チューブに内挿される有色のフロートと、を含んで構成されたことを特徴とする液体還元剤タンク。
前記フロートは、球形をなしていることを特徴とする請求項１記載の液体還元剤タンク。
前記連通管の先端部内周面に、その軸線に沿って延びる凹溝を列設したことを特徴とする請求項２記載の液体還元剤タンク。
前記フロートは、平面が上部に位置する逆円錐形をなしていることを特徴とする請求項１記載の液体還元剤タンク。
前記フロートは、中空円筒形をなしていることを特徴とする請求項１記載の液体還元剤タンク。
前記チューブの内周面及び前記フロートの外面の少なくとも一方に、凹凸を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の液体還元剤タンク。
前記チューブの内周面又は外周面のうちタンク本体に面する部位に、鏡面を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の液体還元剤タンク。
前記フロートは、前記液体還元剤又はその前駆体に浮かぶ一方、水に沈む比重を有していることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の液体還元剤タンク。