JP4260758B2 - 還元剤容器の取付装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体還元剤を用いて排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化する排気浄化装置において、特に、液体還元剤を貯蔵する還元剤容器を保護しつつフレーム側面に強固に固定する技術に関する。

エンジン排気に含まれるＮＯｘを除去する触媒浄化システムとして、特開２０００−２７６２７号公報（特許文献１）に開示された排気浄化装置が提案されている。かかる排気浄化装置は、エンジン排気系に配設された還元触媒の排気上流に、エンジン運転状態に応じた必要量の液体還元剤を噴射供給することで、排気中のＮＯｘと液体還元剤とを触媒還元反応させて、ＮＯｘを無害成分に浄化処理するものである。ここで、還元反応は、ＮＯｘと反応性が良好なアンモニアを用いるもので、液体還元剤としては、排気熱及び排気中の水蒸気により加水分解してアンモニアを発生する尿素水溶液が用いられる。
特開２０００−２７６２７号公報

ところで、トラックなどの大型車両に排気浄化装置を搭載した場合、乗用車に比べて１日当たりの走行距離が長いことに加えエンジン排気量が大きいため、液体還元剤を貯蔵する還元剤容器の容量を大きくする必要がある。しかし、大型車両には、前後方向に延びる梯子型のフレームがあると共に、その周囲にプロペラシャフト，燃料容器，エア機器用リザーバタンクなどが配設されるため、大型化した還元剤容器を取り付ける場所を確保することが極めて困難である。このため、車両前後方向に短い縦長の還元剤容器をフレーム側面に取り付ける構成が考えられる。

しかしながら、縦長の還元剤容器は、車両の加減速などにより前後方向に揺られ易く、燃料容器，エア機器用リザーバタンクなどの取付装置をそのまま流用することができなかった。また、車両においては、タイヤからの石はねなどがあり、これから還元剤容器を守る必要もある。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、還元剤容器をフレームに固定する構造を見直し、還元剤容器を保護しつつフレーム側面に強固に固定可能な還元剤容器の取付装置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反応により浄化する排気浄化装置で使用する液体還元剤を貯蔵すると共に、高さ及び奥行きに対して幅が小さな略直方体形状の還元剤容器を、車両前後方向に延びるフレームの側面に、その奥行きが車幅方向に沿った状態で取り付ける還元剤容器の取付装置であって、前記フレームの側面に固定され、前記還元剤容器を車両前後方向から狭持しつつ受けるべく、鉛直上方及び車幅外方のみが開口する略直方体形状の容器受け部材と、車幅方向に対する前記還元剤容器の位置決めを行う位置決め部材と、前記容器受け部材に載置された還元剤容器を鉛直下方に押圧して固定するストラップと、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、車幅外方から見て、最奥部に位置する容器受け部材の上端には、前記還元剤容器との間に位置する空間の上部を閉塞すべく、板面が略水平面に延びる閉塞部材が取り付けられると共に、該閉塞部材には、前記還元剤容器の上部空間を大気開放するブリーザホースの先端部が略鉛直下方を向いた状態で挿入される切り欠きが形成されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明では、前記フレームと容器受け部材との間にスペーサが介在されたことを特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記還元剤容器が載置される容器受け部材の上面には、弾性部材が配設されたことを特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記容器受け部材には、前記還元剤容器の下面に配設されたドレンプラグとの干渉を避ける逃げ穴が形成されたことを特徴とする。

請求項６記載の発明では、前記容器受け部材には、前記還元剤容器の上面の少なくとも一部を覆うべく、該還元剤容器の上方において車両前後方向に傾斜した傾斜面を有するカバーが取り付けられたことを特徴とする。
請求項７記載の発明では、前記カバーの傾斜面には、前記還元剤容器の上面に取り付けられた機器との干渉を避ける逃げが形成されていることを特徴とする。

請求項８記載の発明では、前記カバーは、前記容器受け部材の車両後方に位置する側面に取り付けられると共に、その傾斜面は、車両後方に向かうにつれて低位になる傾斜が付されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明では、前記カバーは、前記ストラップと共締め固定されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、容器受け部材に還元剤容器を載置させた状態では、車幅内方，車両前後方向及び鉛直下方に位置する還元剤容器の側面及び下面は、容器受け部材により覆われているので、タイヤからの石はねなどがあっても、還元剤容器が破損することを防止できる。また、還元剤容器は、容器受け部材により車両前後方向から狭持されていると共に、位置決め部材により車幅方向に対する位置決めが行われているので、車両前後方向及び車幅方向への移動が規制される。さらに、容器受け部材に載置された還元剤容器は、ストラップにより鉛直下方に押圧されているので、鉛直方向への移動も規制される。このため、還元剤容器は、車両前後方向，車幅方向及び鉛直方向への移動が規制されることから、これをフレーム側面に強固に取り付けることができる。

請求項２記載の発明によれば、容器受け部材と還元剤容器との間に位置する空間は、閉塞部材によりその上部が閉塞されて閉塞空間となる。そして、閉塞空間にブリーザホースの先端部が略鉛直下方を向く状態で挿入されるため、走行風，風雪などに直接晒されることがなく、凍結を極力防止することができる。
請求項３記載の発明によれば、容器受け部材はスペーサを介してフレーム側面に固定されるので、還元剤容器をフレームから離間させることが可能となり、その寸法を適切に設定することで、車両に備え付けられている各種機器との干渉を防止することができる。

請求項４記載の発明によれば、還元剤容器が載置される容器受け部材の上面に弾性部材が配設されているので、これらが直接接触することがなく、擦れ音などの異音の発生を防止することができる。
請求項５記載の発明によれば、容器受け部材には、還元剤容器の下面に配設されたドレンプラグとの干渉を避ける逃げ穴が形成されているので、容器受け部材に還元剤容器を載置したまま、ドレンプラグから液体還元剤を排出させることができる。

請求項６記載の発明によれば、例えば、ダンプトラックの荷台から還元剤容器へと土砂などがこぼれ落ちたとしても、これがカバーの傾斜面に沿って地上に落下する。このため、還元剤容器の上面に取り付けられた機器に土砂などが激突することがなく、その破損を防止することができる。
請求項７記載の発明によれば、カバーの傾斜面には、還元剤容器の上面に取り付けられた機器との干渉を避ける逃げが形成されているので、カバーと還元剤容器との間隔を狭めることが可能となり、これらの間から土砂などが入り込むことを抑制することができる。

請求項８記載の発明によれば、カバーは、容器受け部材の車両後方に位置する側面に取り付けられるため、その取付作業を容易に行うことができる。また、カバーの傾斜面に土砂などがこぼれ落ちたときに、カバーが撓んでその自由端がキャブに当接するので、あたかもカバーを両持ち状態で取り付けたような剛性を確保することができる。
請求項９記載の発明によれば、カバーを容器受け部材に取り付けるとき、ブラケットが不要となることから、部品点数削減，重量軽減などを図ることができる。

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、尿素水溶液を液体還元剤として使用し、エンジン排気中に含まれるＮＯｘを還元触媒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により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、が夫々配設される。また、噴射ノズル１８には、還元剤容器２４に貯蔵される尿素水溶液が、還元剤供給装置２６を経由して、空気と混合した噴霧状態で供給される。ここで、還元剤供給装置２６は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット２８により制御され、エンジン運転状態に応じた必要量の尿素水溶液を、空気と混合しつつ噴射ノズル１８に供給する。

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により加水分解され、アンモニアを発生する。発生したアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒２０において排気中のＮＯｘと反応し、水及び無害なガスに浄化されることは知られたことである。このとき、ＮＯｘ還元触媒２０によるＮＯｘ浄化率を向上させるべく、酸化触媒１６によりＮＯがＮＯ₂へと酸化され、排気中のＮＯとＮＯ₂との割合が触媒還元反応に適したものに改善される。また、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、異臭を放つアンモニアがそのまま大気中に排出されることを防止できる。

還元剤容器２４は、図２に示すように、高さＨ及び奥行きＤに対して幅Ｗが小さな略直方体形状をなし、車幅方向にその奥行きＤが配置されるものである。そして、車幅外方に位置する側面の上部には、尿素水溶液を補充するための補充口２４Ａが取り付けられる一方、車幅内方に位置する側面の上部には、還元剤容器２４を搬送するときに把持する取手２４Ｂが取り付けられる。また、還元剤容器２４の上面には開口部が形成され、これを閉塞するように、ボルトなどの締結部材により天蓋２４Ｃが着脱可能に取り付けられる。ここで、天蓋２４Ｃには、少なくとも、尿素水溶液の供給口２４Ｄ及び戻り口２４Ｅ，冷却水を内部に循環させて凍結を防止するための冷却水の入口２４Ｆ及び出口２４Ｇ，内部の上部空間が負圧とならないように大気開放する開放口２４Ｈなどが形成されると共に、尿素水溶液の濃度を検出する濃度センサ３０の基部が固定される。開放口２４Ｈには、ここから雨，埃などが入り込まないようにすべく、先端部が略鉛直下方を向くように配設されるブリーザホース３２が接続される。さらに、車幅外方から目視可能な側面には、補充口２４Ａから尿素水溶液を補充するときに、その水位から補充状態を把握するための透明部を有する液面計２４Ｉが取り付けられる。

次に、図３を参照して、車両のフレームを構成するサイドレール３４の側面に、還元剤容器２４を取り付けるための取付装置３６について説明する。
サイドレール３４の側面には、フレームと還元剤容器２４との間隔を調整すべく、ボルトなどの締結部材により、その側面から車幅外方に離間した鉛直面を有するスペーサ３６Ａが取り付けられる。スペーサ３６Ａの鉛直面には、還元剤容器２４を車両前後方向から狭持しつつ受けるべく、鉛直上方及び車幅外方のみが開口する略直方体形状の容器受け部材３６Ｂが取り付けられる。車幅外方から見て、容器受け部材３６Ｂの最奥部の下部及び中間部には、車幅内方に対する還元剤容器２４の位置決めをすべく、板面が略鉛直面に延びる位置決め部材３６Ｃ及び３６Ｄが夫々取り付けられる。また、容器受け部材３６Ｂの上部には、還元剤容器２４の上面を鉛直下方に押圧して固定すべく、その上面に倣った形状に形成されると共に、車両前後方向に延びる一対のストラップ３６Ｅが着脱又は開閉自由に取り付けられる。

さらに、車幅外方に位置する容器受け部材３６Ｂの下部には、車幅外方に対する還元剤容器２４の位置決めを行うと共に抜けを防止すべく、板面が略鉛直面に延びる位置決め部材３６Ｆが取り付けられる。その他、還元剤容器２４が載置される容器受け部材３６Ｂの上面には、弾性部材としてのゴム３６Ｇが貼り付けられると共に、還元剤容器２４の下面に配設されたドレンプラグとの干渉を避ける逃げ穴３６Ｈが形成される。

なお、車幅外方から見て、最奥部に位置する容器受け部材３６Ｂの上端に、還元剤容器２４との間に位置する空間の上部を閉塞すべく、板面が略水平面に延びる閉塞部材（図示せず）を取り付け、その一部を略半円形状に切り欠いてブリーザホース３２の先端部が略鉛直下方を向いた状態で挿入できるようにすることが望ましい。このようにすれば、ブリーザホース３２の先端部は、容器受け部材３６Ｂと還元剤容器２４との間に位置する閉塞空間内に挿入されているため、走行風，風雪などに直接晒されることがなく、凍結を極力防止することができる。

そして、このような取付装置３６によれば、図４に示すように、容器受け部材３６Ｂに還元剤容器２４を載置させた状態では、車幅内方，車両前後方向及び鉛直下方に位置する還元剤容器２４の側面及び下面は、容器受け部材３６Ｂにより覆われているので、タイヤからの石はねなどがあっても、還元剤容器２４が破損することを防止できる。
また、還元剤容器２４は、容器受け部材３６Ｂにより車両前後方向から狭持されていると共に、位置決め部材３６Ｃ，３６Ｄ及び３６Ｆにより車幅方向の位置決めが行われているため、車両前後方向及び車幅方向への移動が規制される。そして、還元剤容器２４の上面は、一対のストラップ３６Ｅにより鉛直下方に押圧されているので、鉛直方向への移動も規制される。このため、還元剤容器２４は、車両前後方向，車幅方向及び鉛直方向への移動が規制されることから、これをフレーム側面に強固に取り付けることができる。このとき、還元剤容器２４が載置される容器受け部材３６Ｂの上面には、ゴム３６Ｇが貼り付けられているため、これらが直接接触して発生する擦れ音などの異音を防止できる。

さらに、容器受け部材３６Ｂは、スペーサ３６Ａを介してサイドレール３４に取り付けられているので、還元剤容器２４をフレームから離間させることが可能となり、その寸法を適切に設定することで、車両に備え付けられてる各種機器との干渉を防止することができる。また、容器受け部材３６Ｂには、還元剤容器２４の下面に配設されたドレンプラグとの干渉を避ける逃げ穴３６Ｈが形成されているので、容器受け部材３６Ｂに還元剤容器２４を載置したまま、ドレンプラグから液体還元剤を排出させることができる。

ところで、図５に示すように、土砂や砂利などを運搬するダンプトラック４０では、その荷台４０Ａにホイールローダ４２で土砂などを積み込むとき、荷台４０Ａとキャブ４０Ｂとの間から土砂などがこぼれ落ちることがある。この場合、荷台４０Ａとキャブ４０Ｂとの間の下方に還元剤容器２４が取り付けられていると、荷台４０Ａからこぼれ落ちた土砂などが還元剤容器２４の上面に激突し、そこに取り付けられている濃度センサ３０などを破損してしまうおそれがある。

そこで、取付装置３６の容器受け部材３６Ｂには、図６に示すように、還元剤容器２４の上面の少なくとも一部を覆うべく、その上方において車両前後方向に傾斜、具体的には、車両後方に向かうにつれて低位になる傾斜した傾斜面４４Ａを有するカバー４４が取り付けられる。即ち、容器受け部材３６Ｂの車両後方に位置する側面には、車幅方向に所定間隔隔てて配置される一対のブラケット４６が固定され、ここにカバー４４の基端部４４Ｂがボルトなどの締結部材により片持ち状態で締結される。また、カバー４４の傾斜面４４Ａには、還元剤容器２４の上面に取り付けられた濃度センサ３０などの機器との干渉を避ける逃げ４４Ｃが形成されている。

かかるカバー４４によれば、ダンプトラック４０の荷台４０Ａから還元剤容器２４へと土砂などがこぼれ落ちたとしても、これがカバー４４の傾斜面４４Ａに沿って地上に落下するため、還元剤容器２４の上面に取り付けられた濃度センサ３０などの破損を防止することができる。このとき、カバー４４の傾斜面４４Ａには、濃度センサ３０などとの干渉を避ける逃げ４４Ｃが形成されているので、カバー４４と還元剤容器２４との間隔を狭めることが可能となり、これらの間から土砂などが入り込むことを抑制することができる。

また、カバー４４は、容器受け部材３６Ｂの車両後方に位置する側面に取り付けられていると共に、その傾斜面４４Ａは、車両後方に向かうにつれて低位になる傾斜が付されているので、カバー４４の取り付けに苦労をすることがない。即ち、ダンプトラック４０においては、図５に示すように、そのキャブ４０Ｂに近接した位置に還元剤容器２４が取り付けられるため、還元剤容器２４とキャブ４０Ｂとの間の隙間は極少ないものとなる。この状態でカバー４４を両持ち状態で取り付けることは、その作業性を極めて低下させるなどの不具合をもたらしてしまう。一方、カバー４４の取付作業性を向上させるべく、カバー４４を片持ち状態で取り付けると、土砂などがこぼれ落ちたときに、その衝撃に耐えることができなくなってしまう。このため、カバー４４を車両後方において片持ち状態で取り付け、かつ、その傾斜面４４Ａを車両後方に向かうにつれて低位になる傾斜を付すことで、土砂などの衝撃によりカバー４４が撓んだときにその自由端がキャブ４０Ｂに当接して、あたかも両持ち状態で取り付けたような剛性を確保することができる。

なお、カバー４４の取付構造としては、ストラップ３６Ｅと共締め固定するようにしてもよい。このようにすれば、ブラケット４６が不要となることから、部品点数削減，重量軽減などを図ることができる。
また、本発明は、尿素水溶液を液体還元剤として使用する排気浄化装置に限らず、炭化水素を主成分とするガソリン，軽油，アルコールなどを液体還元剤として使用するものにも適用可能であることはいうまでもない。

本発明の適用対象である排気浄化装置の全体構成図 還元剤容器の詳細を示す斜視図 取付装置の詳細を示す斜視図 取付装置により還元剤容器を取り付けた様子を示す斜視図 ダンプトラックに土砂などを積み込むときの不具合の説明図 取付装置に取り付けられるカバーの詳細を示す斜視図

符号の説明

１０ エンジン
１２ 排気マニフォールド
１４ 排気管
１８ 噴射ノズル
２０ ＮＯｘ還元触媒
２４ 還元剤容器
２６ 還元剤供給装置
２８ コントロールユニット
３２ ブリーザホース
３４ サイドレール
３６ 取付装置
３６Ａ スペーサ
３６Ｂ 容器受け部材
３６Ｃ 位置決め部材
３６Ｄ 位置決め部材
３６Ｅ ストラップ
３６Ｆ 位置決め部材
３６Ｇ ゴム
３６Ｈ 逃げ穴
４４ カバー
４４Ａ 傾斜面
４４Ｃ 逃げ

Claims (9)

1. 排気中の窒素酸化物を還元反応により浄化する排気浄化装置で使用する液体還元剤を貯蔵すると共に、高さ及び奥行きに対して幅が小さな略直方体形状の還元剤容器を、車両前後方向に延びるフレームの側面に、その奥行きが車幅方向に沿った状態で取り付ける還元剤容器の取付装置であって、
   前記フレームの側面に固定され、前記還元剤容器を車両前後方向から狭持しつつ受けるべく、鉛直上方及び車幅外方のみが開口する略直方体形状の容器受け部材と、車幅方向に対する前記還元剤容器の位置決めを行う位置決め部材と、前記容器受け部材に載置された還元剤容器を鉛直下方に押圧して固定するストラップと、を含んで構成されたことを特徴とする還元剤容器の取付装置。
2. 車幅外方から見て、最奥部に位置する容器受け部材の上端には、前記還元剤容器との間に位置する空間の上部を閉塞すべく、板面が略水平面に延びる閉塞部材が取り付けられると共に、該閉塞部材には、前記還元剤容器の上部空間を大気開放するブリーザホースの先端部が略鉛直下方を向いた状態で挿入される切り欠きが形成されたことを特徴とする請求項１記載の還元剤容器の取付装置。
3. 前記フレームと容器受け部材との間にスペーサが介在されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の還元剤容器の取付装置。
4. 前記還元剤容器が載置される容器受け部材の上面には、弾性部材が配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の還元剤容器の取付装置。
5. 前記容器受け部材には、前記還元剤容器の下面に配設されたドレンプラグとの干渉を避ける逃げ穴が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の還元剤容器の取付装置。
6. 前記容器受け部材には、前記還元剤容器の上面の少なくとも一部を覆うべく、該還元剤容器の上方において車両前後方向に傾斜した傾斜面を有するカバーが取り付けられたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の還元剤容器の取付装置。
7. 前記カバーの傾斜面には、前記還元剤容器の上面に取り付けられた機器との干渉を避ける逃げが形成されていることを特徴とする請求項６記載の還元剤容器の取付装置。
8. 前記カバーは、前記容器受け部材の車両後方に位置する側面に取り付けられると共に、その傾斜面は、車両後方に向かうにつれて低位になる傾斜が付されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の還元剤容器の取付装置。
9. 前記カバーは、前記ストラップと共締め固定されることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載の還元剤容器の取付装置。