JP2010501799A - 一体型発熱体を有する継ぎ手を備えたライン - Google Patents

Abstract

尿素供給または戻しライン（２）であって、ラインの尿素タンクへの接続を可能とする中空継ぎ手（１）と、且つ尿素用の流路と、を含むラインにおいて、この継ぎ手が更に、その少なくとも一部分が、尿素用に設けられた流路内に自由に延在する加熱フィラメント（９）を備え、この部分が、タンク中及び／またはタンクに取り付けられているチューブ中に少なくとも部分的に延在することも可能であるループまたは螺旋形状を有するラインを提供する。

Description

本出願は、一体型発熱体を備える継ぎ手に関し、及び供給または戻しラインを尿素タンクに接続するためのその使用に関する。

車両及び重量物積載車の排気物に関する法制は、とりわけ、窒素酸化物ＮＯ_Ｘの大気中への放出の低減を規定する。この目的を達成するための１つの公知の方法は、一般にアンモニアといった還元剤を排気ラインに噴射することにより窒素酸化物の低減を達成するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択接触還元）法を使用することである。このアンモニアは、アンモニア前駆体溶液（precursor solution）の熱分解から取り出すことができ、アンモニア前駆体溶液の濃度は共融濃度（eutectic concentration）であり得る。このようなアンモニア前駆体は、一般的には尿素溶液である。

ＳＣＲ法では、最適な効率での燃焼中にエンジンにおいて生成される高レベルのＮＯ_Ｘは、エンジンから出る際に触媒で処理される。この処理では、還元剤は、正確な濃度及びきわめて高い品質で使用されなければならない。それ故、この溶液は、正確に計量されると共に排気ガス流中に噴射され、そこで、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）に変換する前に加水分解される。

これを行うために、添加剤（一般に尿素）溶液を含有するタンクと、また、所望の量の添加剤を計量し、排気ラインに噴射するための装置とを車両に装備させる必要がある。

この目的のために一般に用いられる水性尿素溶液（３２．５重量％尿素の共融水／尿素溶液）が−１１℃で凍結することを考慮すると、凍結条件で始動される場合には、排気ラインに噴射させることができるようこの溶液を液化するための加熱装置を設ける必要がある。

この目的のために、従来技術において数々のシステムが提供されてきた。一般に、これらのシステムは、特定の発熱体またはエンジン冷却回路のバイパスのいずれかが関与する比較的高価な加熱装置を含む（例えば、本出願人による、（特許文献１）を参照のこと）。

特定の発熱体の使用に関しては、加熱フィラメントを、尿素溶液を含有するタンク中、及び任意により尿素（必要であれば供給及び戻しの）ライン中に置くことが知られている。しかしながら、本出願人により、尿素ラインのタンクへの接続部で問題の発生が観察された。これは、氷（凍結した溶液）の塞栓物（plug）がこれらの中及びそれらの周囲に形成される傾向にあり、一般に、これらが一定の厚さを有するプラスチック製の射出成形された部品であることを考慮すると、外部加熱フィラメントによる加熱は有効ではないためである。

国際公開第２００６／０６４００１号パンフレット

本出願は、その中に形成される可能性のある凍結した液体の塞栓物を迅速に除去することができる液体タンク用の継ぎ手を提供することによりこの問題を解決することを目的とする。

この目的のために、本発明は、液体の輸送が可能であると共にこの目的のために前記液体用の流路を備えるラインを液体タンクに接続させることが可能である中空継ぎ手に関し、この継ぎ手には、更に、少なくともその一部分が液体用の流路内に自由に延在する加熱フィラメントが備えられている。このような配置は、液体が大きな加熱用表面積と直接的に接触することを確実なものとし、従って、液体を迅速に加熱することを可能にする。

本発明の範囲内において問題の液体は、通常の使用条件下では液体である化合物である。内燃機関の排気ガス中に存在するＮＯ_Ｘを低減させることができる還元剤であることが好ましい。有利には、それは排気ガス中にその場でアンモニア（有効な還元剤）を発生させる前駆体の溶液である。本発明は、前駆体としての尿素、特に、尿素の水溶液と共に良好な結果をもたらす。共融水／尿素溶液（３２．５重量％の尿素を含み、約−１１℃で凍結する）が好適である。

本発明による継ぎ手は、液体タンクに接続されることが意図される。このタンクは任意の材料から形成されてもよく、問題の液体に対して化学的に耐性であるものが好ましい。一般的に、これは金属またはプラスチックである。尿素の場合には、ポリオレフィン樹脂、特にポリエチレン（及び特にＨＤＰＥ（high-density polyethylene：高密度ポリエチレン））が好ましい材料を構成する。

本発明による継ぎ手は、従って、液体の輸送が可能であるラインをこのタンクに連結させて、例えば、これを、尿素の場合においてはエンジンの排気ガス中に前記液体を噴射させる手段に搬送することを意図する。本発明（タンクが尿素タンクである）のこの変形例は、その排気ガス中にＮＯ_Ｘを発生させる可能性がある内燃機関のいずれについても適用され得る。燃料戻しライン（すなわち、エンジンにより消費されなかった過剰な燃料を燃料タンクに戻すライン）を有するエンジンであっても、有さないエンジンであってもよい。これは、ディーゼルエンジンに、及び特に車両のディーゼルエンジンに有利に適用される。

本発明による継ぎ手の外形は任意の形状であってもよく、これは、しかも、一般に、タンクの個々の位置及びラインが接続されなければならない場所に応じる。好ましくは、本発明による継ぎ手はＬ字継ぎ手であり、すなわち、略直角である角度を間に成す２つの略円柱状の部分から形成される。その内形（すなわち、液体用流路の形状）は任意の形状であってもよいが、一般に略円筒状である。

本発明による継ぎ手は、任意の公知の方策で一端でタンクに、及び他端でラインに連結されていてもよい。しかしながら、当業者に周知であるクイックコネクタタイプの素早い接続であることが好ましい。この目的のために、好ましくは、本発明による継ぎ手は、その両端において、（内部または外部のいずれかに）好適なレリーフが設けられている。好ましくは、前記レリーフは、タンクに接続されることが意図される側の内側であり；例えばＯリングタイプといった突条封止部を備える例えば１つまたは複数の溝であり得る。更に好ましくは、このレリーフは、ラインに接続されることが意図される側の外側であり、例えばレリーフ中の数々の溝から構成される。

本発明によれば、継ぎ手は、少なくともその一部分がこの流路の内側に自由に延在する加熱フィラメントを含む。「自由に（freely）」という用語は、このフィラメント（任意により保護被覆を備える）がこの流路中に存在する液体（尿素）と直接的に接触しており、例えば可撓性チューブ等の絶縁構造中に埋め込まれていないことを意味すると理解される。一般に、尿素に耐性である、及び／またはこのような耐性をもたらす（ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥのような）コーティングが提供されている導電性金属ベースの耐性フィラメントである。

好ましくは、この「自由な」部分は、その両端が電気端子に（液体を効果的に加熱することが可能であるように）接続され得るループ形状または螺旋形状を有する。好ましくは、このループまたは螺旋は、タンクに連結されることが意図されている継ぎ手の側から延在しており、特に、好ましくは、少なくとも部分的に、タンク中及び／またはタンクに取り付けられたチューブ中にも延在する（以下を参照のこと）。好ましくは、このループ／螺旋は、タンクにまで侵入しており、これにより、その中に発見される可能性がある凍結した液体の塞栓物を迅速に溶解させる。換言すると、本発明の範囲内において、ループ／螺旋は、継ぎ手（及び事実上ラインから）から「突出して（sticks out）」、タンク中（またはこのタンクのチューブ中）にまで延在することが可能であることが好ましい。数センチメートルにわたってタンク中に侵入しているループ／螺旋が良好な結果をもたらす。

継ぎ手中（及び必要であればタンク中）へのループの導入を容易にするために、例えば指型といった任意の形状であると共に、ループへの取付け（好ましくは、熱交換のための表面積を過度に損失しないよう一定の間隔のみで）を可能とする少なくとも１つの固定用レリーフ（クリップ、ノッチ等）を備えるガイドでこのループを支持することが有利である。このガイドは、継ぎ手／タンクにおけるループの位置を保持するために実質的に剛性であることが好ましい。好ましくは、少なくとも１つの固定用レリーフはループの上部用であることが意図される。

本発明の特に有利な一変形例によれば、電気端子が、加熱フィラメントの自由端が電源回路に接続されることが可能であるよう、継ぎ手に取り付けられている。更に特に好ましい様式においては、本発明による継ぎ手の加熱フィラメントは追加の長さを含み、これは、継ぎ手中に自由に延在することが意図されているわけではなく、むしろ、例えばラインの他の部分を加熱させるためである。

また、更に特に好ましい様式において、電気端子は、ラインの外表面にコイル状に巻かれた第２の加熱フィラメントを、ループ／螺旋のフィラメントから独立して電源回路に接続させ得る。

あるいは、端子は、他の発熱体を並列にまたは直列に接続するために用いられ得る。好ましくは、この発熱体は、少なくとも１つの可撓性加熱部分を含む（すなわち、例えば抵抗素子等の加熱させる装置を備える）。好ましくは、この可撓性部分は可撓性ヒータであり、すなわち、２枚の可撓性フィルムの間に挿入されたまたは可撓性フィルムに取付けられた少なくとも１つの抵抗性導電路を含む。あるいは、加熱されるべき部分にコイルに巻かれることができる単純なフィラメント、またはＰＴＣ素子であり得る。

好ましくは、この電気端子は、フィラメントの通過を許容する開口がこの目的のために設けられている継ぎ手に取り付けられており、この開口は、この目的のために継ぎ手に設けられた突出部に有利に位置されている。継ぎ手がＬ字継ぎ手である場合、この突出部は、一般に、角部（Ｌ字部の頂点）に位置される。好ましくは、突出部への端子の取り付けはクイック接続により行われ、突出部及び／または端子には、この目的のために好適なレリーフが設けられている。

特に、不浸透性の取り付けを達成するために、端子がまた、継ぎ手の突出部の開口に挿入されるための突出部を含むと共に、例えばこの目的のために設けられた溝に挿入されている少なくとも１つの封止部を備えていることが有利である。

本発明はまた液体タンク用の上述の継ぎ手を備えるラインに関し、前記ラインは、実質的にその全長にわたって、継ぎ手のものと一体に形成された加熱フィラメントまたは継ぎ手のものと並列にまたは直列に接続された別個の発熱体を含む。このフィラメント（素子）は、ライン中またはその外表面に位置され得る。腐食の理由のために、その外表面に位置されることが好ましい。より特に好ましい様式において、この素子は、ラインの外表面の周囲にコイル状に巻かれたフィラメントの形態である。

本発明の特に有利である一変形例によれば、加熱フィラメントがラインの外表面にコイル状に巻かれ、その一端は電気端子の一方のポストに直接的に接続されていると共に、他端は継ぎ手内でループを描いてから電気端子の他のポストに接続される。

本発明は、プラスチック製であって、好ましくは、射出成形されたプラスチックに基づく継ぎ手に特に良好に適用されることが可能である。特に、ポリアミド（ＰＡ−１１、ＰＡ−１２またはＰＡ−６，６）（特にガラス繊維で強化されているものが好ましい）製の継ぎ手で良好な結果が得ら得る。この同一の材料はまた、必要な場合には電気端子についても好適である。この場合、加熱フィラメントの端部を、端子を形成するプラスチックで重ね成形することが有利である。

本発明はまた、既述の継ぎ手を備えるタンク、特に自動車の排気ガス用に意図される尿素溶液のためのタンクに関する。特に、このタンクは、後述されるとおり液浸ベースプレートと一体的に成形されたチューブを備えており、これに継ぎ手が取り付けられる。

このタンクは、中空体の事例において公知である転換方法のいずれによって製造されてもよい。好ましい一加工方法は、特にタンクがプラスチック、特にＨＤＰＥ製である場合、押出しブロー成形法（extrusion-blow moulding process）である。この場合、（１つまたは複数の部品において）パリソンは押出し成形により得られ、次いで、金型中でのブロー成形により成型される。単一のパリソンからのタンクの一体成形が良好な結果をもたらす。

継ぎ手をタンクに接続させるために、タンクは、継ぎ手が取り付けられる一種のフランジまたはチューブを備えていることが好ましい。このチューブは、タンクとまたはこれに接続されている部品と一体的に成形されていてもよい。好ましい一変形例によれば、チューブは、タンクの液面にある開口部を封止するための平坦な部品であるベースプレートまたは取付プレートと一体として成形される。ベースプレートは、特に、中空体の壁を貫通する付属物の支持に好適である。これは、自己完結する任意の形状の周縁を有する。通常は、その周縁は円形を有する。

特に好ましい様式において、このベースプレートは液浸取付プレートであり、すなわちタンク底壁の開口を封止する。「底壁（lower wall）」という表記は、実際には、本発明の範囲内において、タンクの下半分（一体的に成形されたか、または２つのパリソンシートから成形されたか切り出されたかに関わらず）を意味すると理解される。好ましくは、ベースプレートは、タンクの下側３分の１に位置されており、より特に好ましくは、下側４分の１に、更にはこのタンクの底に位置されている。このプレートは、下方の側壁に部分的にかかっていてもよく、この場合には、車両に搭載された最にわずかに傾斜する。ベースプレートの位置及び／または方向は、すなわち、車両におけるタンクの位置に応じると共に、その周りに占有される空間に応じる（これに組み込まれるべき構成要素が考慮される）。

本発明のこの変形例によれば、ベースプレートにはまた、少なくとも１つの有効な保管及び／または注入コンポーネントが組み込まれていることが好ましい。これは、このコンポーネントが、ベースプレートに取付けられているか、または、ベースプレートと一体として製造されていることを意味すると理解される。このコンポーネントは、必要な場合には、このプレートを貫通する接続部でタンクの内側または外側に組み込まれ得る。この変形例は、本出願人による仏国特許出願公開第２９０２１３６号明細書の主題であり、その内容は、参照により本出願に組み込まれる。

好ましくは、本発明のこの変形例によるベースプレートには、数々の有効な保管及び／または計量コンポーネントが組み込まれており、並びに、より特に好ましくは、添加剤タンク中に存在する、これから流出する、またはこれに流入する液体添加剤に接触させられるすべての有効なコンポーネントが組み込まれる。

好ましくは、コンポーネントは、以下の部品：ポンプ；レベルゲージ；ヒータ；温度センサ；品質センサ；圧力センサ及び圧力調整器から選択される。これらの部品の各々は、添加剤の保管及び／または噴射システムにおいて能動的な役割を有し、並びに、「液浸されている（submerged）」（すなわち、タンクが空ではない限り常に添加剤の存在下にある）取付プレートにこれらが組み込まれているという事実は、以下の特定の利点を有する。
− レベルゲージについて： 低い位置がよりよく確定され、従ってタンクの変形による計量への影響が少ない；
− ヒータについて： 凍結した場合にも、加熱システムと組み合わされた取付プレートの設計を介した区画の開発が、汚染制御システムの作動に必要とされるある体積の添加剤溶液を車両製造業者によって要求される時間フレーム内で送り出すことを可能とする（例えば：３０分間で１００ｍＬ）；
− 温度若しくは品質センサ、または、添加剤の他の特徴のセンサについて： 噴射システムへの供給のための臨界ゾーンにおける容易な位置の特定を可能とさせる。

このレベルゲージは、任意のタイプであってもよい。好ましくは、例えば容量性タイプといった可動部のないゲージである。

ヒータについて、これは、所与の容量の熱交換器、または好ましくはチャンバによって覆われている（前述の区画を形成するために）発熱体を含み得る。好ましくは、このチャンバは、ベースプレートと一体的である（適切な場合には一体的に成形される）。

このタンク内に浸されたベースプレート（タンク内に含まれる場合）はまたいずれかの公知の手段により得られ得るが、射出成形により得られることが好ましく、この方法は高い寸法精度の達成を可能とする。

好ましくは、ベースプレートは、ポリアセタール、及び特にＰＯＭ（polyoxymethylene：ポリオキシメチレン）、またはポリアミド、並びに特に強化（例えばガラス繊維で）されたポリアミドのグレード等の耐燃料性材料に基づいている。好ましくは、ベースプレートはポリアミド製であると共に、これと一体的に成形され、既述のとおり継ぎ手に接続されることとなるチューブを含む。

本発明を、非制限的な様式で例示した図である。

本発明の特に好ましい変形例による継ぎ手１は、図において、インジェクタまたは尿素ポンプ（図示せず）に尿素を供給するためのライン２に連結されて示すことが可能である。これは、その一端３は尿素タンク（図示せず）のチューブにスナップ留めされることとなり、及びその他端４は尿素ライン２に固定されるＬ字継ぎ手である。この目的のために、これらの端部には、それぞれ、内部溝６に嵌められた突条封止部５、及び外方に突出する溝７が設けられている。継ぎ手１及びライン２はプラスチック製である。

電気端子８もプラスチック製であり、これは、継ぎ手１にスナップ留めされる。この継ぎ手は、継ぎ手１の内部でループを描き、更に、ライン２の周りに螺旋状に巻かれたコイル１０とされる加熱フィラメント９の２つの端部９’、９”をオーバーモールドする。

フィラメントループ９を、指型であると共に、突出部１３をもこの目的のために含む継ぎ手の角／Ｌ字部に、この目的のために設けられた開口部に挿入された端子の突出部１２に固定された支持体１１を用いて、継ぎ手１中に挿入した。このフィンガー１１は、ループの頂部に固定させる固定用レリーフ（図示せず）がその先端に設けられている。

電気端子８の突出部１２と継ぎ手１の突出部１３における開口との間の耐漏洩性は、封止部１４を用いて達成されている。

一般に、ライン２及び継ぎ手１は予め組み立てられており、組立体が尿素タンクに（または上述のとおりこのタンクのチューブに）取り付けられる。

１ 継ぎ手
２ 尿素ライン
３ 尿素ラインの一端
４ 尿素ラインの他端
５ 突条封止部
６ 内部溝
７ 溝
８ 電気端子
９ 加熱フィラメント（フィラメントループ）
９’，９” 加熱フィラメントの端部
１０ コイル
１１ 支持体（フィンガー）
１２，１３ 突出部
１４ 封止部

Claims (10)

1. 尿素供給または戻しライン（２）であって、
   該ラインを尿素タンクへ接続することを可能にする中空継ぎ手（１）と、
   尿素用の流路と、を含むラインにおいて、
   前記継ぎ手が更に、その少なくとも一部分が、尿素用に設けられた前記流路内に自由に延在する加熱フィラメント（９）を備え、
   前記部分が、前記タンク中及び／または前記タンクに取り付けられているチューブ中に少なくとも部分的に延在することも可能であるループまたは螺旋形状を有する、
   ことを特徴とするライン。
2. 前記継ぎ手（１）が、射出成形されたプラスチックで作製されたことを特徴とする、請求項１に記載のライン。
3. 前記継ぎ手（１）が、略直角である角度を間に成す２つの略円筒状の部分から形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のライン。
4. 前記継ぎ手（１）に、一方で前記タンクへの、及び他方で前記ライン（２）へのクイック接続を可能とするレリーフ（６、７）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のライン。
5. 前記ループ／螺旋が、前記継ぎ手（１）内への挿入を容易にするガイド（１１）により支持されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のライン。
6. 電気端子（８）が、前記ループ／螺旋に接続されており、且つ前記加熱フィラメント（９）の通過を許容する開口が設けられた前記継ぎ手（１）の突出部（１３）に連結されており、前記突出部（１３）及び／または前記電気端子（８）には、この目的のために、これらが互いに迅速に連結されることを可能とするレリーフ（１２）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のライン。
7. 前記ラインが、実質的にその全長にわたって、前記継ぎ手（１）のものと一体に形成された加熱フィラメント（９）または前記継ぎ手（１）のものと直列にまたは並列に接続された別個の発熱体を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のライン。
8. 前記加熱フィラメント（９）が前記ラインの外表面にコイル状に巻かれ、その一端（９’）は前記電気端子の一方のポストに直接的に接続されていると共に、他端（９”）は前記継ぎ手内でループを描いてから前記電気端子の他方のポストに接続されることを特徴とする、請求項７に記載のライン。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のライン（２）が設けられている尿素タンク。
10. 前記継ぎ手（１）が、タンクの壁面にある開口を封止するベースプレートと一体的に成形されたチューブに接続されていることを特徴とする、請求項９に記載のタンク。

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