JP2016196846A - ストレーナ - Google Patents

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Abstract

【課題】尿素水の吹き戻しを防止することができる。【解決手段】タンク本体に還元剤を含有する液体を注入する注入口となる注入パイプの内部に、ストレーナが設けられる。ストレーナは、略円筒形状のストレーナ本体の先端に、ストレーナ本体の軸を含む面で切断した時の形状が略三角形又は略台形である先端部が一体形成されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、ストレーナに関する。
特許文献１には、尿素水タンク内の尿素水が、ストレーナ及びフィルタを通じて、尿素水タンク内に配置される尿素水ポンプに吸入されるＳＣＲシステムが開示されている。
特開２００９−１８３０１２号公報
自動車等に適用される内燃機関（特にディーゼルエンジン）には、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元する選択還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）型の尿素ＳＣＲシステムが用いられる。この尿素ＳＣＲシステムでは、排気ガスが流通する排気菅の途中に、窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元剤と反応させるＳＣＲ触媒を設けて排気ガス中のＮＯｘを選択的にＳＣＲ触媒に吸着させるとともに、ＳＣＲ触媒上流側の排気菅中に尿素水中を噴射して還元剤であるアンモニアをＳＣＲ触媒に供給し、ＳＣＲ触媒に吸着したＮＯｘを還元して窒素と水に分解して排出させることで、ＮＯｘの排出濃度を低減させる。
特許文献１に記載の文献のような尿素ＳＣＲシステムにおいては、各種センサ類、フィルタ等を備えたセンサユニットが尿素水タンク内に設けられる。このセンサユニットを尿素水タンクから取り外してメンテナンスするには手間と費用がかかるため、尿素水タンク内のフィルタより上流で尿素水中の塵埃を除去したいが、例えばタンク注水時に塵埃を除去する場合には、尿素水の吹き戻しが発生するおそれがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、尿素水の吹き戻しを防止するストレーナを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るストレーナは、例えば、タンク本体に還元剤を含有する液体を注入する注入口となる注入パイプであって、第１の端が前記タンク本体の内部に連通し、第２の端が前記タンク本体の外部に設けられる注入パイプの内部に設けられるストレーナであって、略円筒形状のストレーナ本体と、前記ストレーナ本体が前記注入パイプの内部に設けられたときに、前記ストレーナ本体の、前記第２の端から遠い位置に配置される側の端に一体形成される先端部であって、前記ストレーナ本体の軸を含む面で切断した時の形状が略三角形又は略台形である先端部と、を有することを特徴とする。
本発明に係るストレーナによれば、略円筒形状のストレーナ本体の先端には、ストレーナ本体の軸を含む面で切断した時の形状が略三角形又は略台形である先端部が一体形成される。先端部により、尿素水の吹き戻しを防止できる。
ここで、前記先端部は、前記液体が通過不可能な材料で、前記ストレーナ本体の中空部に向けて突出するように形成されてもよい。このように、尿素水がストレーナ本体側面に誘導され、側面から外側に広がるように流出することで、尿素水の吹き戻しを防止することができる。
ここで、前記先端部は、前記液体が通過不可能な材料で形成された枠と、前記液体が通過可能な材料で形成されたスクリーン部とを有し、前記ストレーナ本体とは反対側に突出するように形成されてもよい。このように、尿素水が先端部のスクリーン部から流出することで、尿素水の吹き戻しを防止することができる。
本発明によれば、尿素水の吹き戻しを防止することができる。
本発明の第１の実施の形態に係る尿素ＳＣＲシステム１の全体構成を示す全体構成図である。 尿素水タンク２の概略を示す斜視図である。 ストレーナ２３の概略を示す斜視図である。 ストレーナ２３の側面図及び断面図である。 ストレーナ２３から尿素水が流出する様子を示す図である。 第２の実施の形態にかかる尿素ＳＣＲシステムで用いられるストレーナ２３Ａの概略を示す斜視図である。 第３の実施の形態にかかる尿素ＳＣＲシステムで用いられるストレーナ２３Ｂの概略を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る尿素ＳＣＲシステム１の全体構成を示す全体構成図である。図１において、２点鎖線は、尿素水の流れを模式的に示すものである。
尿素ＳＣＲシステム１は、主として、自動車（図示せず）のエンジンからの排気を排出する排気部と、尿素水供給部と、を有する。
排気部は、主として、排気中のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集する連続再生式のＰＭ除去用フィルタ（図示せず）と、排気管１０１と、ＮＯｘの還元反応を促進し排気を浄化する触媒（図示せず）と、及び排気管（図示せず）と、を有し、これらが排気上流側から順に設けられる。
排気管１０１には、インジェクションノズル４から、ＮＯｘの還元剤となるアンモニアを含む水溶液（以降、尿素水という）が噴射供給される。尿素水は、排気と混合されて触媒に供給される。
尿素水供給部は、主として、尿素水タンク２と、ポンプ３と、インジェクションノズル４と、を有する。
尿素水タンク２は、キャップ２５（図２参照）付きの密閉容器であり、その内部に所定濃度の尿素水が貯蔵される。尿素水タンク２は、主として、タンク本体２１と、注入パイプ２２と、ストレーナ２３と、センサユニット２４とを有する。注入パイプ２２には、尿素水をタンク本体２１へ供給する供給部材である給水ガン１００が取り付けられる。尿素水タンク２については、後に詳述する。
ポンプ３は、制御部（図示せず）からの駆動信号により回転駆動する電動式ポンプである。尿素水タンク２とポンプ３とは、配管（図示せず）によって互いに連結されている。また、ポンプ３とインジェクションノズル４とは、圧送配管（図示せず）によって互いに連結されている。ポンプ３を駆動させると、尿素水タンク２内の尿素水は、ポンプ３に吸入されて吐出圧力が調整された後、インジェクションノズル４に加圧圧送される。
インジェクションノズル４は、噴射口（図示せず）を開閉させるニードル弁（図示せず）が電磁アクチュエータ（図示せず）により開弁操作されることにより、尿素水を霧状化して排気管１０１中に噴射する。
尿素水タンク２には、フィルタ５１が設けられ、ポンプ３にはフィルタ５２、５３が設けられる。また、インジェクションノズル４には、フィルタ５４が設けられる。
次に、尿素水タンク２について説明する。図２は、尿素水タンク２の概略を示す斜視図である。
タンク本体２１は、ポリエチレン等の耐食性に優れる樹脂材料、又はステンレス等の金属により形成される。タンク本体２１の側面の上端近傍には、尿素水タンクに尿素水を注水する注入口となる注入パイプ２２が設けられる。タンク本体２１の底面には、メンテナンス時に尿素水を排出するドレン孔（図示せず）が設けられる。さらに、タンク本体２１には、濃度センサ、液面センサ、注水時に液面を確認するための液面センサ等の各種センサや、尿素水供給パイプ、タンク内の尿素水解凍装置へラジエータからの冷却水を供給するパイプ類を一体化したセンサユニット２４が設けられる。
注入パイプ２２は、一端（根元）がタンク本体２１の内部に連通し、他端（先端２２ａ）がタンク本体２１の外部に設けられる管状の部材である。注入パイプ２２は、ポリエチレン等の耐食性に優れる樹脂材料、又はステンレス等の金属により形成される。なお、注入パイプ２２の根元は、タンク本体２１の内部に連通しているのであれば、タンク本体２１と一体でもよいし、タンク本体２１の内部に位置していてもよい。
先端２２ａには、キャップ２５が設けられる。給水ガン１００（図１参照）は、キャップ２５を先端２２ａから外した状態で、先端２２ａに取り付けられる。先端２２ａには、永久磁石（図示せず）が設けられる。給水ガン１００には、永久磁石の磁界により作動するセンサ（図示せず）が設けられる。給水ガン１００が注入パイプ２２に取り付けられると、センサが作動して、給水ガン１００に設けられた流入弁が開かれる。これにより誤給水が防止される。なお、誤給水防止のための構成はこれに限定されない。
注入パイプ２２の内部には、給水ガン１００から供給される尿素水から固形成分を取り除くストレーナ２３（図１参照）が設けられる。ストレーナ２３は、フィルタ５１の目詰まりを防止するためのものである。本実施の形態では、ストレーナ２３のろ過精度は、フィルタ５１と略同等である。
以下、ストレーナ２３について詳細に説明する。図３は、ストレーナ２３の概略を示す斜視図である。図４は、ストレーナ２３の側面図及び断面図である。図４では、中心軸Ａより上側を側面図とし、中心線より下側を断面図としている。また、図４の断面図においては、先端筒２３２と柱部２３３との境界を模式的に点線で示すが、これは説明のためであり、実際には連続している。
ストレーナ２３は、主として、略円筒形状のストレーナ本体２３ａと、ストレーナ本体２３ａに設けられる先端部２３ｂと、を有する。
ストレーナ本体２３ａは、筒状の取付部２３１と、先端筒２３２と、柱部２３３と、スクリーン部２３４と、を有する。
取付部２３１及び先端筒２３２は、略円筒形状である。取付部２３１は、ストレーナ本体２３ａを注入パイプ２２の中空部に設けるのに用いられる。取付部２３１は、尿素水の入り口となり、先端筒２３２尿素水の出口となる。なお、取付部２３１は、図示しないアダプター等を介して注入パイプ２２の内部に設けられても良い。
柱部２３３は、取付部２３１と先端筒２３２とを連結する略柱状の部材である。柱部２３３は、棒状の柱２３３ａに、板状のリブ２３３ｂが一体形成されている。取付部２３１、先端筒２３２及び柱部２３３は、樹脂等により一体形成される。
スクリーン部２３４は、線材を網目状に織った布状の部材であり、取付部２３１、先端筒２３２及び柱部２３３により形成される空間を覆うように設けられる。スクリーン部２３４は、ナイロン等の樹脂で形成される。
なお、ストレーナ２３は、注入パイプ２２内に設けられると、取付部２３１が先端２２ａに近い位置に、先端筒２３２が先端２２ａから遠い位置に配置される。なお、ストレーナ２３が注入パイプ２２内に設けられたときに、先端筒２３２がタンク本体２１の内部に位置してもよい。
先端部２３ｂは、略円錐形状であり、ストレーナ２３の中心軸Ａを含む面で切断した時の形状が略三角形である。先端部２３ｂは、ストレーナ本体２３ａの中空部に向けて突出するように、先端筒２３２に一体形成される。すなわち、先端部２３ｂの先端（略円錐形状の頂点）は、ストレーナ本体２３ａの内部に位置する。
先端部２３ｂは、尿素水が通過不可能な材料で形成される。そのため、尿素水がストレーナ本体２３ａ側面のスクリーン部２３４に誘導される。
図５は、ストレーナ２３から尿素水が流出する様子を示す図である。図５において、２点鎖線は、尿素水の流れを模式的に示すものである。
尿素水は、取付部２３１側からストレーナ本体２３ａに供給される。尿素水は、最大４０Ｌ／ｍｉｎ（リットル／分）の流量で供給される。最大量で尿素水が供給された場合においても、尿素水は、先端部２３ｂにぶつかると、スクリーン部２３４に誘導され、スクリーン部２３４から外側に広がるように流出する（吹き戻しは発生しない）。
本実施の形態によれば、ストレーナ２３を設けることで、尿素水タンク２内に設けられたフィルタ５１の交換頻度を減らすことができる。また、ストレーナ２３の先端に、尿素水が通過不可能な材料で形成された先端部２３ｂを設けたため、尿素水をストレーナ２３側面から流出させ、尿素水が取付部２３１の方向に戻らないようにすることができる。これにより、尿素水の吹き戻しを防止することができる。
例えば、ストレーナ本体２３ａの先端筒２３２の孔を覆うようにスクリーン部を設け、先端部２３ｂを設けない場合には、４０Ｌ／ｍｉｎの流量で尿素水を供給した時に、尿素水が先端筒２３２の孔を覆うスクリーン部に当たって取付部２３１の方向に戻ることにより、尿素水の吹き戻しが発生してしまう。この場合には、給水ガン１００に設けられたセンサが作動して、給水が止まってしまう（オートストップ作動）おそれがある。
それに対し、本実施の形態のように先端部２３ｂを設ける場合には、尿素水の吹き戻しを防止することができため、オートストップが作動しないようにすることができる。
また、本実施の形態によれば、尿素水がスクリーン部２３４に誘導されて、スクリーン部２３４の広い面積から尿素水が流出するため、スクリーン部２３４の網目を細かくすることができる。
例えば、ストレーナ本体２３ａの先端筒２３２の孔を覆うようにスクリーン部を設ける場合には、例えば４０Ｌ／ｍｉｎの流量で尿素水を供給した時に、ろ過精度を３００μｍ程度でないと尿素水の吹き戻しが発生するのに対し、先端部２３ｂを設ける場合には、ろ過精度を９５μｍ程度にまでろ過精度を上げる（網目を細かく）ことができる。そのため、尿素水タンク２内に設けられたフィルタ５１の交換頻度を減らす効果を高めることができる。
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、尿素水が通過不可能な材料で形成された先端部２３ｂが、ストレーナ本体２３ａの中空部に向けて突出するように先端筒２３２に一体形成されるが、先端部の形態はこれに限られない。
図６は、第２の実施の形態にかかる尿素ＳＣＲシステムで用いられるストレーナ２３Ａの概略を示す斜視図である。第１の実施の形態と第２の実施の形態との差異は、ストレーナ２３を用いるか、ストレーナ２３Ａを用いるか、であるため、以下、ストレーナ２３Ａについてのみ説明し、尿素ＳＣＲシステムにおけるその他の構成については説明を省略する。
ストレーナ２３Ａは、主として、略円筒形状のストレーナ本体２３ａと、ストレーナ本体２３ａに設けられる先端部２３ｃと、を有する。
先端部２３ｃは、ストレーナ本体２３ａとは反対側に突出するように、先端筒２３２に一体形成される。先端部２３ｃは、略円錐形状であり、ストレーナ２３の中心軸Ａを含む面で切断した時の形状が略三角形である。
先端部２３ｃは、尿素水が通過不可能な材料（例えば、樹脂）で形成される枠２３５と、尿素水が通過可能な材料（例えば、樹脂の線材を網目状に織った布状の部材）で形成されるスクリーン部２３６と、を有する。そのため、尿素水は、先端部２３ｃのスクリーン部２３６から、法線方向に広がるように流出する（図６の２点鎖線参照）。
本実施の形態によれば、ストレーナ２３Ａを設けることで、尿素水タンク２内に設けられたフィルタ５１の交換頻度を減らすことができる。また、ストレーナ２３Ａの先端に先端部２３ｃを設けたため、尿素水を先端部２３ｃから流出させ、尿素水が取付部２３１の方向に戻らないようにすることができる。その結果、尿素水の吹き戻しを防止することができる。
＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態では、尿素水が通過不可能な材料で形成された先端部２３ｂは、ストレーナ２３の中心軸Ａを含む面で切断した時の形状が略三角形であるが、先端部の形態はこれに限られない。
図７は、第３の実施の形態にかかる尿素ＳＣＲシステムで用いられるストレーナ２３Ｂの概略を示す斜視図である。第１の実施の形態と第２の実施の形態との差異は、ストレーナ２３を用いるか、ストレーナ２３Ｂを用いるか、であるため、以下、ストレーナ２３Ｂについてのみ説明し、尿素ＳＣＲシステムにおけるその他の構成については説明を省略する。
ストレーナ２３Ｂは、主として、略円筒形状のストレーナ本体２３ａと、ストレーナ本体２３ａに設けられる先端部２３ｄと、を有する。
先端部２３ｄは、ストレーナ本体２３ａとは反対側に突出するように、先端筒２３２に一体形成される。
先端部２３ｄは、ストレーナ本体２３ａの中心軸Ａを含む面Ｂで切断した時の形状が略三角形であり、ストレーナ本体２３ａの中心軸Ａを含む面Ｃで切断した時の形状が略台形である。すなわち、先端部２３ｄは、根元（先端筒２３２に一体形成されている側の端）が略円形形状であり、先端が棒状である。
先端部２３ｄは、尿素水が通過不可能な材料（例えば、樹脂）で形成される枠２３７と、尿素水が通過可能な材料（例えば、樹脂の線材を網目状に織った布状の部材）で形成されるスクリーン部２３８と、を有する。尿素水は、先端部２３ｄのスクリーン部２３８の面から、法線方向に広がるように流出する。
本実施の形態によれば、ストレーナ２３Ｂを設けることで、尿素水タンク２内に設けられたフィルタ５１の交換頻度を減らすことができる。また、ストレーナ２３Ｂの先端に先端部２３ｄを設けたため、尿素水を先端部２３ｄから流出させ、尿素水が取付部２３１の方向に戻らないようにすることができる。その結果、尿素水の吹き戻しを防止することができる。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。当業者であれば、実施形態の各要素を、適宜、変更、追加、変換等することが可能である。
また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、略円筒形状とは、厳密に円筒形の場合（断面が円形の場合）には限られず、例えば、断面が円形に近い楕円形の場合等を含む概念である。また、例えば、単に円筒形状と表現する場合において、厳密に円筒形状の場合のみでなく、略円筒形状の場合を含むものとする。また、本発明において「近傍」とは、基準となる位置の近くのある範囲（任意に定めることができる）の領域を含むことを意味する。例えば、Ａの近傍という場合に、Ａの近くのある範囲の領域であって、Ａを含んでもいても含んでいなくてもよいことを示す概念である。
１ ：尿素ＳＣＲシステム
２ ：尿素水タンク
３ ：ポンプ
４ ：インジェクションノズル
２１ ：タンク本体
２２ ：注入パイプ
２２ａ ：先端
２３、２３Ａ、２３Ｂ ：ストレーナ
２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ：先端部
２４ ：センサユニット
２５ ：キャップ
５１、５２、５３、５４：フィルタ
１００ ：給水ガン
１０１ ：排気管
２３１ ：取付部
２３２ ：先端筒
２３３ ：柱部
２３３ａ ：柱
２３３ｂ ：リブ
２３４、２３６、２３８：スクリーン部
２３５、２３７ ：枠

Claims (3)

  1. タンク本体に還元剤を含有する液体を注入する注入口となる注入パイプに設けられるストレーナであって、
    略円筒形状のストレーナ本体と、
    前記ストレーナ本体が前記注入パイプの内部に設けられたときに、前記ストレーナ本体の、前記液体の出口となる側の端に一体形成される先端部であって、前記ストレーナ本体の軸を含む面で切断した時の形状が略三角形又は略台形である先端部と、を有する
    ことを特徴とするストレーナ。
  2. 請求項１に記載のストレーナであって、
    前記先端部は、前記液体が通過不可能な材料で、前記ストレーナ本体の中空部に向けて突出するように形成される
    ことを特徴とするストレーナ。
  3. 請求項２に記載のストレーナであって、
    前記先端部は、前記液体が通過不可能な材料で形成された枠と、前記液体が通過可能な材料で形成されたスクリーン部とを有し、前記ストレーナ本体とは反対側に突出するように形成される
    ことを特徴とするストレーナ。
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