JP2015048769A - 尿素水タンク - Google Patents

Abstract

【課題】水位計内部で凍結した尿素水を解凍できる尿素水タンクを提供する。【解決手段】 貯蔵された尿素水の水位を外部から目視可能な水位計７０をタンク本体４１の外側面に備えた尿素水タンク４０であって、タンク本体４１内に配設した尿素水加温用の金属配管５４と、水位計７０の端部に設けられ、水位計をタンク本体４１の側面部４４に取り付ける金属製の取付部材７２と、一端がタンク本体４１内に位置し、他端が取付部材７２に連結するようにタンク本体４１の側面部４４に設けた金属製の伝熱部材５８と、伝熱部材５８の一端と加温用の金属配管５４とを連結する金属製の連結部材５５とを備えた。【選択図】 図５

Description

本発明は、尿素水タンクに係り、更に詳しくは、貯蔵された尿素水の水位を外部から目視可能な水位計を備えた尿素水タンクに関する。

ディーゼルエンジンが搭載された車両には、エンジンの排気を浄化するために、尿素水を貯蔵するタンクが設けられている。

このタンクは、極低温地域等での使用により尿素水が凍結する場合があるので、内部に解凍用の配管を備えている。また、このタンクの外側面には、液量確認用のレベルゲージ（水位計）が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２００５２１号公報（段落００１４、００１６、図１、図３）

このような従来技術のタンクを極低温地域で使用した場合、タンクの外側面に設けたレベルゲージは外気に曝されているので、レベルゲージから一定の距離がある解凍用の配管からの熱では、レベルゲージ内部で凍結した尿素水を解凍できないことがある。このような場合、レベルゲージはその機能を果たすことができない。

本発明は、上記の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、水位計内部で凍結した尿素水を解凍できる尿素水タンクを提供するものである。

上記目的を達成するため、第１の発明は、貯蔵された尿素水の水位を外部から目視可能な水位計をタンク本体の外側面に備えた尿素水タンクであって、前記タンク本体内に配設した尿素水加温用の金属配管と、前記水位計の端部に設けられ、前記水位計を前記タンク本体の側面部に取り付ける金属製の取付部材と、一端が前記タンク本体内に位置し、他端が前記取付部材に連結するように前記タンク本体の前記側面部に設けた金属製の伝熱部材と、前記伝熱部材の一端と前記加温用の金属配管とを連結する金属製の連結部材とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記取付部材は、その中心部分に尿素水流通用の流通路を有し、その左右部分に前記タンク本体の前記側面部に設けた少なくとも２つの前記伝熱部材がそれぞれ連結する取付部を備えたことを特徴とする。

さらに、第３の発明は、第１の発明において、前記取付部材は、前記タンク本体の前記側面部に設けられ、尿素水流通用の流通孔を有する前記伝熱部材に連結していることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記水位計の下端部に、その外周面を覆う金属部材を更に備えたことを特徴とする。

さらに、第５の発明は、第１乃至第４の発明において、前記加温用の金属配管は、前記タンク本体内の底面部及び前記側面部に沿うように配設されることを特徴とする。

本発明によれば、水位計の端部に設けた金属製の取付部材を、タンク本体に設けた金属製の伝熱部材を介してタンク本体内の加温用の金属配管に連結したので、この取付部材に加温用の熱を効率良く伝えることができ、水位計内部で凍結した尿素水を解凍することができる。この結果、尿素水が凍結するような極低温地域等で使用した場合でも、水位計により、タンク本体内の尿素水の水位を確認することができる。

本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を適用した油圧ショベルの側面図である。 図１に示す油圧ショベルに搭載された本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を示す正面図である。 図２に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態をIII−III矢視から見た縦断側面図である。 図２に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計を示す拡大正面図である。 図４に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計をV−V矢視から見た縦断面図である。 図４に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計をVI−VI矢視から見た縦断面図である。 図４に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計をVII−VII矢視から見た横断面図である。 本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を構成する水位計を示す拡大正面図である。 図８に示す本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を構成する水位計をIX−IX矢視から見た縦断面図である。 図８に示す本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を構成する水位計をX−X矢視から見た横断面図である。

以下、本発明の尿素水タンクの実施の形態を図面を用いて説明する。
図１乃至図７は本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を示すもので、図１は本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を適用した油圧ショベルの側面図、図２は図１に示す油圧ショベルに搭載された本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を示す正面図、図３は図２に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態をIII−III矢視から見た縦断側面図、図４は図２に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計を示す拡大正面図、図５は図４に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計をV−V矢視から見た縦断面図、図６は図４に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計をVI−VI矢視から見た縦断面図、図７は図４に示す本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計をVII−VII矢視から見た横断面図である。

図１において、油圧ショベル１は、走行体２と、走行体２上に旋回可能に搭載された旋回体３と、旋回体３の前側に俯仰可能に装設した作業フロント４とを備えている。

走行体２は、トラックフレーム５と、トラックフレーム５の後端（図１の左側）に回転可能に支持された駆動輪６と、トラックフレーム５の前端（図１の右側）に回転可能に支持された遊動輪７と、駆動輪６と遊動輪７とに掛け回された履帯８とを備えている。

作業フロント４は、ブームシリンダ９ａにより俯仰可能に旋回体３に取り付けたブーム９と、アームシリンダ１０ａにより回動可能にブーム９に取り付けたアーム１０と、バケットシリンダ１１ａにより回動可能にアーム１０の先端に設けたバケット１１とを備えている。

旋回体３は、走行体２上に旋回可能に搭載した旋回フレーム１２と、旋回フレーム１２の左前側（図１の紙面奥右側）に設けられ、オペレータが操作を行う運転室１３と、旋回フレーム１２の後側に設けられ、ディーゼルエンジン１４や油圧ポンプ１５等の機器を収納する機械室１６と、旋回フレーム１２の後端部に設けたカウンターウェイト１７とを備えている。

ディーゼルエンジン１４の排気管１８には、排気を浄化するためのＮＯｘ浄化装置３０が設けられている。ＮＯｘ浄化装置３０は、ディーゼルエンジン１４の排気管１８に設けた筒状の収容体３１と、収容体３１内の排気の上流側に配置した尿素選択還元触媒３２と、尿素選択還元触媒３２の下流側に配置した酸化触媒３３とを備えている。

尿素選択還元触媒３２の上流側における排気管１８には、尿素水噴射弁（図示せず）が設けられている。尿素水噴射弁は、尿素水供給配管３５を介して後述する尿素水を貯蔵する尿素水タンク４０に接続されている。尿素水タンク４０は、この例では、旋回フレーム１２の右前側（図１の紙面手前右側）に設置されている。尿素水供給配管３５は、尿素水タンク４０内に配設された尿素水吸込配管３５ａ（図３参照）を有している。尿素水供給配管３５中には、供給ポンプ３６が設けられている。

ＮＯｘ浄化装置３０は、供給ポンプ３６で加圧した尿素水を尿素水噴射弁（図示せず）により排気管１８内に噴射し、この尿素水から生成されたアンモニアを用いて尿素選択還元触媒３２により排気中の窒素酸化物を還元反応させて、水と窒素とに分解し、窒素酸化物と反応しきれずに余ったアンモニアを酸化触媒３３により酸化・分解するものである。

次に、本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を図２及び図３を用いて説明する。なお、図２及び図３において、図１に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図２及び図３において、尿素水タンク４０は、底面部４２と、上面部４３と、底面部４２と上面部４３との間に設けた側面部４４とで構成した樹脂製のタンク本体４１を備えている。タンク本体４１の側面部４４は、前側面部４５（図３の右側）、後側面部４６（図３の左側）、左側面部４７（図２の右側）、右側面部４８（図２の左側）で構成されている。

前側面部４５の幅方向（図２の左右方向）の略中央部には、前側面部４５に対して前側（図３の右側）に張り出した張出部４５ａが形成されている。張出部４５ａの上部には、給水口４９が設けられている。給水口４９には、給水口４９を閉塞するためのキャップ５０が着脱可能に取り付けられている。

タンク本体４１の上面部４３の幅方向の略中央部で前側部には、後述する各種配管、センサを一括して挿通可能な開口部４３ａが設けられている。上面部４３の開口部４３ａには、蓋部５１が着脱可能に取り付けられている。

蓋部５１には、尿素水吸込配管３５ａと、タンク本体４１内の尿素水の温度を測定する温度センサ５２と、尿素水加温用の加温配管５３とが組み付けられている。

尿素水吸込配管３５ａは、例えば、図３に示すように、タンク本体４１の上面部４３の開口部４３ａを挿通して底面部４２近傍まで垂下している。

温度センサ５２は、例えば、上面部４３の開口部４３ａを挿通して底面部４２近傍まで垂下している。

加温配管５３は、例えば、上面部４３の開口部４３ａを挿通して、尿素水吸込配管３５ａ及び温度センサ５２に沿うように上下方向に延びる垂直配管部５３ａと、垂直配管部５３ａに対して後側面部４６側（図３の左側）に向かって屈曲する屈曲配管部５３ｂとで構成されている。

加温配管５３には、例えば、尿素水加温用の流体としてディーゼルエンジン１４（図１参照）のエンジン冷却水が流通している。この加温配管５３を尿素水吸込配管３５ａ近傍に配置することにより、尿素水吸込配管３５ａ内の尿素水の凍結による尿素水噴射弁（図示せず）への尿素水の供給不能が防止されている。

タンク本体４１内には、尿素水加温用の金属配管５４が上面部４３、前面部４５、底面部４２、後面部４６に沿うように配設されている。この金属配管５４は、例えば、その一端がタンク本体４１の外側で加温配管５３に接続されている。金属配管５４は、前面部４５に沿う下側部分が後述する連結部材５５を介して前面部４５に連結されている。金属配管５４をタンク本体４１の底面部４２及び側面部４４の近傍に配置することにより、加温配管５３からの熱では解凍しにくい領域の尿素水を金属配管５４の熱で解凍する。

図２及び図３に示すように、タンク本体４１の前側面部４５における張出部４５ａ近傍の外側面には、貯蔵された尿素水の水位を外部から目視可能な水位計７０が設けられている。この水位計７０を設けた前側面部４５の部分には、加温用の金属配管５４の熱を水位計７０に伝えるための部材が設けられている。

次に、本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する水位計及びこの水位計への伝熱用の部材の詳細な構成を図４乃至図７を用いて説明する。なお、図４乃至図７において、図１乃至図３に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図４及び図５において、水位計７０は、タンク本体４１の側面部４４の外面側に配置され、上下方向に延びる透明な筒状の水位計本体７１を有している。水位計本体７１として、例えば、透明なゴムチューブが用いられる。水位計本体７１の両端部には、水位計本体７１の端部をタンク本体４１の前側面部４５に取り付ける金属製の取付部材７２がそれぞれ設けられている。水位計本体７１の上下両端部は、クリップ７３で締め付けられている。

取付部材７２は、左右方向に延びる略直方体状の取付部７２ａと、取付部７２ａの左右方向中央部から上方向又は下方向に延び、水位計本体７１の端部に接続された接続部７２ｂとで構成されている。取付部７２ａの左右方向の中心部分及び接続部７２ｂには、尿素水流通用の流通路７２ｃが設けられている。取付部７２ａの左右部分には、図６及び図７に示すように、ボルト挿通孔７２ｄがそれぞれ設けられている。

次に、本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態を構成する伝熱用の部材の詳細な構成を図５乃至図７を用いて説明する。

図５において、タンク本体４１の前側面部４５における水位計本体７１に設けた上下の取付部材７２の各取付位置には、尿素水流通用の流通孔４５ｂがそれぞれ形成されている。流通孔４５ｂは、前側面部４５の外面に開口する大径部と、前側面部４５の内面に開口する小径部とで構成されている。流通孔４５ｂの大径部には、シール部材５７が挿入されている。

図５乃至図７に示すように、前側面部４５における上下の各流通孔４５ｂから左右方向に離間する位置には、金属製の伝熱部材５８がそれぞれ設けられている。伝熱部材５８は、タンク本体４１の前後方向（図５及び図６の左右方向、図７の上下方向）に延びる柱状で、インサート成形等の手段によりタンク本体４１に一体に形成されている。伝熱部材５８は、図６及び図７に示すように、一端（図６の左側、図７の下側）がタンク本体４１内に位置し、他端（図６の右側、図７の上側）が前側面部４５の外面と略同一面上に位置している。伝熱部材５８の両端部には、ねじ穴５８ａがそれぞれ形成されている。

各伝熱部材５８の他端側のねじ穴５８ａには、取付部材７２の各ボルト挿通孔７２ｄに挿通したボルト７４がそれぞれ螺合され、取付部材７２の取付部７２ａの左右部分が伝熱部材５８の他端にそれぞれ連結されている。この取付部材７２は、前側面部４５の流通孔４５ｂに挿入されたシール部材５７を押圧している。このシール部材５７により、前側面部４５と取付部材７２との間隙からタンク本体４１外に尿素水が漏出することを防止している。

前側面部４５に設けた下側の２つの伝熱部材５８の一端側（図６の左側、図７の下側）のねじ穴５８ａには、ボルト５６がそれぞれ螺合され、連結部材５５が伝熱部材５８の一端に連結されている。連結部材５５は、金属製の板状で、一端部が縦断面半円弧状に形成されている。連結部材５５は、この半円弧状部分で金属配管５４を固定し、伝熱部材５８の一端と加温用の金属配管５４とを連結するものである。

上述のように構成された尿素水タンク４０において、図５に示すように、水位計本体７１内部は、取付部材７２の流通路７２ｃ及び前側面部４５の流通孔４５ｂを介してタンク本体４１内部に連通している。このことにより、タンク本体４１の尿素水が水位計本体７１内部に流通可能となり、タンク本体４１内の尿素水の水位を外部から視認できる。

また、図６及び図７に示すように、水位計本体７１に設けた下側の金属製の取付部材７２は、前側面部４５に設けた下側の２つの金属製の伝熱部材５８及び金属製の連結部材５５を介して加温用の金属配管５４に連結している。このため、この取付部材７２に金属配管５４の熱が効率良く伝わる。

上述したように、本発明の尿素水タンクの第１の実施の形態によれば、水位計７０の端部に設けた金属製の取付部材７２を、タンク本体４１に設けた金属製の伝熱部材５８を介してタンク本体４１内の加温用の金属配管５４に連結したので、この取付部材７２に加温用の熱を効率良く伝えることができ、水位計７０内部で凍結した尿素水を解凍することができる。この結果、尿素水が凍結するような極低温地域等で使用した場合でも、水位計７０により、タンク本体４１内の尿素水の水位を確認することができる。

また、本実施の形態によれば、取付部材７２は、２つの伝熱部材５８が連結する取付部７２ａを備えているので、取付部材７２に１つの伝熱部材５８が連結する場合よりも、金属配管５４から取付部材７２への伝熱面積が増加して、取付部材７２に金属配管５４の熱を効率良く伝えることができる。

さらに、本実施の形態によれば、金属配管５４を、前面部４５、底面部４２、後面部４４に沿うように配設したので、極低温地域の外気により解凍されにくいタンク本体４１の側面部４４近傍の尿素水を金属配管５４の熱により解凍することができる。

次に、本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を図８乃至図１０を用いて説明する。
図８乃至図１０は本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を示すもので、図８は本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を構成する水位計を示す拡大正面図、図９は図８に示す本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を構成する水位計をIX−IX矢視から見た縦断面図、図１０は図８に示す本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を構成する水位計をX−X矢視から見た横断面図である。なお、図８乃至図１０において、図１乃至図７に示す符号と同符合のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態においては、取付部材９２が１つの伝熱部材８８にそれぞれ連結している点、取付部材９２のボルト挿通孔９２ｄが尿素水流通用の流通路の一部を構成している点、伝熱部材８８が尿素水流通用の流通孔を有している点が、上述した第１の実施の形態と異なる。

具体的には、図８及び図９において、各取付部材９２には、前後方向（図９の左右方向）に貫通するボルト挿通孔９２ｄが１つ設けられている。また、取付部材９２には、上下方向に延び、ボルト挿通孔９２ｄと水位計本体７１内部とを連通させる通路９２ｅが設けられている。このボルト挿通孔９２ｄと通路９２ｅは、尿素水流通用の流通路を構成している。

次に、本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態を構成する伝熱部材の詳細な構成を図９及び図１０を用いて説明する。

図９及び図１０において、タンク本体４１の前側面部４５における水位計本体７１に設けた上下の取付部材９２の各取付位置には、伝熱部材８８がそれぞれ１つ設けられている。伝熱部材８８には、軸方向（図９の左右方向、図１０の上下方向）に貫通する第１の流通孔８８ａが形成されている。この第１の流通孔８８ａの内周面には、雌ねじが形成されている。伝熱部材８８のタンク本体４１内に位置する部分には、径方向（図９の紙面垂直方向、図１０の左右方向）に貫通する第２の流通孔８８ｂが形成されている。第１の流通孔８８ａ及び第２の流通孔８８ｂは、尿素水流通用の流通孔を構成している。

伝熱部材８８の第１の流通孔８８ａの他端側（図９の右側、図１０の上側）の雌ねじ部分には、取付部材９２のボルト挿通孔９２ｄに挿通したボルト８６が螺合されて、取付部材９２が伝熱部材８８の他端に連結されている。

このボルト８６には、連通孔８６ａが形成されている。連通孔８６ａは、ボルトの軸方向（図９の左右方向、図１０の上下方向）に延び、その先端面に開口する軸方向穴と、軸方向穴の基端側からボルトの径方向（図９の紙面垂直方向、図１０の左右方向）に延び、その外周面に開口する径方向穴とで構成されている。

このボルト８６を、取付部材９２のボルト挿通孔９２ｄに挿通して伝熱部材８８の他端側に螺合した状態において、水位計本体７１内部は、取付部材９２の通路９２ｅ、ボルト挿通孔９２ｄ、及びボルト８６の連通孔８６ａを介して伝熱部材の第１の流通孔８８ａに連通している。

前側面部４５に設けた下側の伝熱部材８８の第１の流通孔８８ａの一端側（図９の左側、図１０の下側）の雌ねじ部分には、ボルト８６が螺合されて、連結部材５５が伝熱部材８８の一端に連結されている。

このボルト８６を伝熱部材８８の一端側に螺合した状態において、タンク本体４１内部は、伝熱部材８８の第２の流通孔８８ｂ及びボルト８６の連通孔８６ａを介して伝熱部材８８の第１の流通孔８８ａに連通している。

上述のように構成された尿素水タンクにおいて、図９に示すように、水位計本体７１内部は、取付部材９２の通路９２ｅ、ボルト挿通孔９２ｄと、ボルト８６の連通孔８６ａと、伝熱部材８８の第１の流通孔８８ａ、第２の流通孔８８ｂとを介してタンク本体４１内部に連通している。このことにより、タンク本体４１の尿素水が伝熱部材８８の第１の流通孔８８ａ及び第２の流通孔８８ｂを介して水位計本体７１内部に流通可能となる。

また、水位計本体７１に設けた下側の取付部材９２は、前側面部４５に設けた下側の１つの伝熱部材８８及び連結部材５５を介して加温用の金属配管５４に連結している。

上述した本発明の尿素水タンクの第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、取付部材９２は、尿素水流通用の流通孔（第１の流通孔８８ａ及び第２の流通孔８８ｂ）を有する伝熱部材８８に連結しているので、水位計９０に流入した尿素水に取付部材９２を介して加温用の熱を伝えるのではなく、伝熱部材８８の流通孔に流通する尿素水に取付部材９２を介さず加温用の熱を伝えることができる。このため、タンク本体４１内から水位計９０に流通する尿素水に金属配管５４の熱を効率良く伝えることができる。

なお、上述した実施の形態において、水位計９０内部で凍結した尿素水の解凍を促進するために、図９に示すように、水位計本体７１の下端部に、その外周面を覆う金属部材９５を設けることができる。なお、図９中、金属部材９５を二点鎖線で示している。

また、上述の実施の形態においては、本発明の尿素水タンクを油圧ショベルに適用した例を示したが、ディーゼルエンジンを搭載した車両に広く適用することができる。

なお、水位計７０をタンク本体４１の前側面部４５に設けた例を示したが、水位計７０をタンク本体４１の前側面部４５以外の側面部４４に設けることができる。

また、上述の実施の形態においては、水位計本体７１に設けた下側の取付部材７２のみに加温用の金属配管５４を連結部材５５を介して連結した例を示したが、上下両側の取付部材７２にこの金属配管５４を連結することもできる。

なお、上述の実施の形態においては、水位計本体７１に設けた上下両側の取付部材７２を金属製とした例を示したが、下側の取付部材７２のみ金属製とすることができる。

また、上述の実施の形態においては、上下両側の伝熱部材５８を金属製とした例を示したが、下側の伝熱部材５８のみ金属製とすることができる。

４０ 尿素水タンク
４１ タンク本体
４２ 底面部
４４ 側面部
５４ 加温用の金属配管
５５ 連結部材
７０、９０ 水位計
７２、９２ 取付部材
７２ａ 取付部
７２ｃ 流通路
５８、８８ 伝熱部材
８８ａ 第１の流通孔（流通孔）
８８ｂ 第２の流通孔（流通孔）
９５ 金属部材

Claims (5)

1. 貯蔵された尿素水の水位を外部から目視可能な水位計をタンク本体の外側面に備えた尿素水タンクであって、
   前記タンク本体内に配設した尿素水加温用の金属配管と、
   前記水位計の端部に設けられ、前記水位計を前記タンク本体の側面部に取り付ける金属製の取付部材と、
   一端が前記タンク本体内に位置し、他端が前記取付部材に連結するように前記タンク本体の前記側面部に設けた金属製の伝熱部材と、
   前記伝熱部材の一端と前記加温用の金属配管とを連結する金属製の連結部材とを備えた
   ことを特徴とする尿素水タンク。
2. 請求項１に記載の尿素水タンクにおいて、
   前記取付部材は、その中心部分に尿素水流通用の流通路を有し、その左右部分に前記タンク本体の前記側面部に設けた少なくとも２つの前記伝熱部材がそれぞれ連結する取付部を備えた
   ことを特徴とする尿素水タンク。
3. 請求項１に記載の尿素水タンクにおいて、
   前記取付部材は、前記タンク本体の前記側面部に設けられ、尿素水流通用の流通孔を有する前記伝熱部材に連結している
   ことを特徴とする尿素水タンク。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の尿素水タンクにおいて、
   前記水位計の下端部に、その外周面を覆う金属部材を更に備えた
   ことを特徴とする尿素水タンク。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の尿素水タンクにおいて、
   前記加温用の金属配管は、前記タンク本体内の底面部及び前記側面部に沿うように配設される
   ことを特徴とする尿素水タンク。

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