JP4406888B2

JP4406888B2 - 計量機

Info

Publication number: JP4406888B2
Application number: JP2005291103A
Authority: JP
Inventors: 森明文金; 居真敏土; 村潔木
Original assignee: Tatsuno Corp
Current assignee: Tatsuno Corp
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2025-10-04
Also published as: JP2007099336A

Description

本発明は、比較的に氷点が高い液体、例えばデーゼルエンジンの排ガスを浄化する還元剤である尿素水溶液を給液する計量機に関する。

デーゼルエンジンはガソリンエンジンに比べて熱効率が高くて燃費がよく、構造上の耐久性も高いために、大型のトラック等に多用されている。しかし、デーゼルエンジンは、エンジンの構造および燃料の軽油の特性から、呼吸器系への健康被害が懸念される粒子状物質（ＰＭ）や、光化学スモックの発生要素と言われている窒素酸化物（ＮＯｘ）等を含む排気ガスをガソリンエンジンに比べて多く排出するという問題がある。
特許文献１に示すように、排気ガスに尿素水溶液を噴射して触媒中を通過させることにより、窒素酸化物を窒素と水に還元し、粒子状物質及び窒素酸化物を低減する技術が知られている。

このような排ガス浄化システムを装着した自動車が普及するにつれて、尿素水溶液を給液する計量機の要望が高まっているが、尿素水溶液の氷点は、溶解度によって異なるが、約−１２℃前後と比較的に高い。そのために、寒冷地においては尿素水溶液が凍結し、計量機が使用不能となる虞がある。
特開２００４−１３２２８６号

本発明は上記に鑑みてなされたもので、比較的に氷点が高い尿素水溶液を自動車へ給液する計量機において、尿素水溶液が凍結して、給液不能となったり、機器を損傷したりすることがない計量機を提供することを目的としている。

本発明は、貯液タンク（２）上に機器収納ケース（３）を設け、貯液タンク（２）内に挿入した給液管（４）を機器収納ケース（３）内に導入し、給液管（４）にポンプ（６）及び流量計（７）を介装し、機器収納ケース（３）外へ導出した給液管（４）に給液ホース（１２）を接続し、給液ホース（１２）の先端に給液ノズル（１３）を設けた計量機（１）において、一端を給液ホース（１２）内の先端部に開口し、他端を貯液タンク（２）内に開口したチューブ（１４）を給液ホース（１２）内に配設し、チューブ（１４）に開閉弁（１５）を介装し、そして外気温センサ（２５）の温度信号が一定以下となるとポンプ（６）を駆動して開閉弁（１５）を開く制御装置（２６）を設けている。

また本発明は、貯液タンク（４２）内に挿入した給液管（４３）を機器収納ケース（４４）内に導入し、給液管（４３）にポンプ（４５）及び流量計（４６）を介装し、機器収納ケース（４４）外へ導出した給液管（４３）に給液ホース（５０）を接続し、給液ホース（５０）の先端に給液ノズル（５１）を設けた計量機（４１）において、チューブ（５２）を給液ホース（５０）内に配設し、その先端を給液ホース（５０）の先端部に開口させ、チューブ（５２）の後端部をポンプ（５３）と接続する箇所付近で給液ホース（５０）外に配設して給液管（４３）に接続し、そして外気温センサ（６０）の温度信号が一定以下となるとポンプ（５３）を駆動する制御装置（６１）を設けている。
なお、ポンプ（６、５３）により循環する液を温めるヒータ（２０、５５）を設けることが、低温時に液の凍結をより完全に防止できて好ましい。

また、給液ノズル（１３、５１）を暖めるファンヒータ（１８、５９）を設けることが、低温時に給液ノズル（１３、５１）の凍結を防止する上で好ましい。
さらに、液の循環を検知する検知手段（７、５４）を設け、その検知手段（７、５４）の信号を受けて凍結時の異常駆動を防止する制御手段（２９、６４）を制御装置（２６、６１）に具備することが、凍結時の機器の損傷を少なくする上で好ましい。
そして、給液管（４、４３）途中にサイトグラス（８、４７）を設けることが、液の循環が目視できる上で好ましい。

本発明によれば、下記のすぐれた効果を奏する。
（１）気温が低いときに給液ホース内の液を循環するので、液が凍結することがなくなり、計量機が使用不能となったり、凍結により機器が損傷したりすることが防止できる。
（２）液を循環するためのチューブは給液ホース内に配設したので、給液ホースの操作性が損なわれることがない。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１に示す実施例では、凍結防止機能を設けた計量機１は、下部の貯液タンク２と、貯液タンク２の上部に設けられた機器収納ケース３とで構成され、貯液タンク２内には尿素水溶液が入れられている。

貯液タンク２内に挿入された給液管４は、機器収納ケース３内に導入され、給液管４には切替弁５、ポンプ６、流量計７、及びサイトグラス８が介装され、機器収納ケース３外へ導出されている。

切替弁５に接続されたバイパス管９は、ポンプ６の吐出側の給液管４に接続されている。また、ポンプ６の側路管１０には逃し弁１１が介装されている。
なお、切替弁５は貯液タンク２内に液を補充するためのものであり、サイトグラス８は給液管４内の液の流れを目視するためのものであり、そして逃し弁１１はポンプ６の吐出側の異常圧力を逃すためのものである。
機器収納ケース３外へ導出された給液管４には給液ホース１２が接続され、給液ホース１２の先端には給液ノズル１３が設けられている。

図２に示すように、給液ホース１２内にはチューブ１４が挿入されている。このチューブ１４の先端は給液ホース１２の先端近くに開口され、後端は貯液タンク２内に開口され、チューブ１４の途中には電磁式の開閉弁１５が介装されている。
給液ノズル１３は、機器収納ケース３に設けられたノズル掛け１６に掛けられ、ノズル掛け１６にはノズルスイッチ１７が設けられている。

ノズル掛け１６の近傍には、ファンヒータ１８が設けられ、ファンヒータ１８から吹き出される温風を受けて給液ノズル１３が暖められるようになっている。ファンヒータ１８にはサーモスタット１９が設けられ、サーモスタット１９によりファンヒータ１８の異常発熱が防止されている。

機器収納ケース３内には、貯液タンク２内の液を温めるタンク内ヒータ２０、貯液タンク２内の液温を検知する液温センサ２１、及び貯液タンク２内の最低液位を検知する液面スイッチ２２が設けられている。
タンク内ヒータ２０の発熱部２３は貯液タンク２内に設けられ、発熱部２３により貯液タンク２内の液が温められるようになっている。タンク内ヒータ２０にはサーモスタット２４が設けられ、サーモスタット２４によってタンク内ヒータ２０の異常発熱が防止されている。
機器収納ケース３には、気温を検知する外気温センサ２５、制御装置２６、表示器２７、及び報知器２８が設けられている。なお、符号Ｋは液面計を示す。

図３に示すように、上述した各機器７、１７、２１、２２、２５は制御装置２６に接続され、各機器７、１７、２１、２２、２５から信号を受けた制御装置２６の制御手段２９は各駆動手段３０、３１、３２、３３、３４、３５を介して各機器６、１５、１８、２０、２７、２８へ制御信号を出力するようになっている。

次に、図４乃至図７のフロー図に基づいて動作を説明する。
図４はファンヒータ１８の制御の態様を示すフロー図で、外気温センサ２５の温度信号が一定温度以下、例えば０℃以下になり、この温度信号が制御装置２６の制御手段２９に入力すると（ＳＴ１）、制御装置２６の駆動手段３０によりファンヒータ１８が駆動され（ＳＴ２）、給液ノズル１３に温風が吹き掛けられ、給液ノズル１３が暖められて凍結が防止される。そして、外気温センサ２５の温度信号が一定温度以上、例えば３℃以上になると（ＳＴ３）、ファンヒータ１８の駆動が停止する（ＳＴ４）。
なお、ステップＳＴ３で温度が一定温度以下で、かつ液が一定量以下で液面スイッチ２２がオフでは（ＳＴ３Ａ）駆動を停止する。

図５はタンク内ヒータ２０の制御の態様を示すフロー図で、液温センサ２１の温度信号が一定温度以下、例えば０℃以下になり、この温度信号が制御装置２６の制御手段２９に入力すると（ＳＴ５）、制御装置２６の駆動手段３１によりタンク内ヒータ２０が駆動され（ＳＴ６）、発熱部２３が発熱して液が温められて凍結が防止される。そして、液温センサ２１の温度信号が一定温度以上、例えば１０℃以上になると（ＳＴ７）、タンク内ヒータ２０の駆動が停止する（ＳＴ８）。
なお、ステップＳＴ７で温度が一定温度以下で、かつ液が一定量以下で液面スイッチ２２がオフであると（ＳＴ７Ａ）、駆動を停止し空焚きを防止する。

図６は液の循環の態様を示すフロー図で、外気温センサ２５の温度信号が一定温度以下、例えば０℃以下になり、この温度信号が制御装置２６の制御手段２９に入力すると（ＳＴ１１）、給液中でなくてノズルスイッチ１７のオフ信号が制御手段２９に入力していて（ＳＴ１２）、かつ一定量以上の液があり液面スイッチ２２のオン信号が制御手段２９に入力していると（ＳＴ１３）、制御装置２６の駆動手段３２によりポンプ６が駆動される（ＳＴ１４）。この状態ではポンプ６の吐出側は閉塞されているので液が流れることがなく、流量計７の流量パルス信号が入力しない（ＳＴ１５）。

そして、駆動手段３３により開閉弁１５が開かれ（ＳＴ１６）、貯液タンク内２の液は、給液管４、切替弁５、ポンプ６、流量計７、サイトグラス８、給液ホース１２、チューブ１４、及び開閉弁１５を介して貯液タンク２内へ戻される。

このようにタンク内ヒータ２０で温められた液を循環することにより、給液管４及び給液ホース１２内の液の凍結が防止できる。
液の循環により、流量計７から流量パルス信号が制御手段２９に入力し（ＳＴ１７）、外気温センサ２５の温度信号が一定以上、例えば３℃以上になると（ＳＴ１８）、ポンプ６が停止し、開閉弁１５が閉じる（ＳＴ１９）。そして、計量機１は基本状態に戻る。

なお、ステップＳＴ１３で、液が一定量以下で液面スイッチ２２がオフであると、駆動手段３４により報知器２８が作動し、「タンク内の液がありません」と報知される（ＳＴ２０）。これにより、ポンプ６の駆動が停止して液が不足している状態での液の循環を防止して、保守点検の促進が図れる。
また、タンク内ヒータ２０、ファンヒータ１８の駆動も停止し（図４のＳＴ３Ａ、図５のＳＴ１７Ａ）、タンク内ヒータ２０の空焚きを防止することができ安全である。

また、ステップＳＴ１５で、流量計７から流量パルスが入力した場合は、例えば給液管４、給液ホース１２、開閉弁１５、又は給液ノズル１３のいずれかが破損して液洩れが生じているので、駆動手段３４により報知器２８が作動し、「液洩れが生じています」と報知され、ポンプ６が停止する（ＳＴ２１）。これにより、液洩れ状態での液の循環が防止され、保守点検の促進が図れる。

さらに、ステップＳＴ１７で、流量計７から流量パルスが入力しない場合は、例えば給液管４、給液ホース１２、又は開閉弁１５のいずれかの中で液が凍結して閉塞しているので、駆動手段３４により報知器２８が作動し、「液路が凍結しています」と報知され、ポンプ６が停止する（ＳＴ２２）。これにより、凍結状態での液の圧送が防止され、保守点検の促進が図れる。

図７は給液の態様を示すフロー図で、自動車へ給液するために給液ノズル１３をノズル掛け１６から外し、ノズルスイッチ１７のオン信号が制御装置２６の制御手段２９へ入力すると（ＳＴ２５）、駆動手段３２によりポンプ６が駆動される（ＳＴ２６）。
貯液タンク２内の液は、給液管４、切替弁５、ポンプ６、流量計７、サイトグラス８、給液ホース１２、給液ノズル１３を介して自動車へ給液される。

給液量は流量計７で計られ、流量計７の流量パルスが制御手段２９に入力し（ＳＴ２７）、駆動手段３５により給液量が表示器２７に表示される（ＳＴ２８）。
給液が終わり、給液ノズル１３をノズル掛け１６に戻してノズルスイッチ１７のオフ信号が制御手段２９へ入力すると（ＳＴ２９）、ポンプ６の駆動が停止する（ＳＴ３０）。

図８は他の実施の形態を示すもので、この実施の形態の凍結防止機能を設けた計量機４１では、貯液タンクが地下等の別個の場所に設けられている。
貯液タンク４２内に挿入された給液管４３は、機器収納ケース４４内に導入され、給液管４３には、ポンプ４５、流量計４６、及びサイトグラス４７が介装され、機器収納ケース４４外へ導出されている。そして、ポンプ４５の側路管４８には逃し弁４９が介装されている。

機器収納ケース４４外へ導出された給液管４３には給液ホース５０が接続され、給液ホース５０の先端には給液ノズル５１が設けられている。
給液ホース５０内には、チューブ５２が挿入されている。このチューブ５２の先端は給液ホース５０の先端近くに開口され、チューブ（５２）の後端部をポンプ（５３）と接続する箇所付近で給液ホース（５０）外に配設して給液管（４３）に接続している。チューブ５２の後端部にはポンプ（５３）の他、フローセンサ５４、及び管内ヒータ５５が介装されている。

給液ノズル５１は、機器収納ケース４４に設けられたノズル掛け５６に掛けられ、ノズル掛け５６にはノズルスイッチ５７が設けられている。
ノズル掛け５６の近傍には、サーモスタット５８付きのファンヒータ５９が設けられ、ファンヒータ５９から吹き出される温風を受けて給液ノズル５１が暖められるようになっている。
機器収納ケース４４には、気温を検知する外気温センサ６０、制御装置６１、表示器６２、及び報知器６３が設けられている。

図９に示すように、上述した各機器４６、５４、６０は制御装置６１に接続され、各機器４６、５４、６０から信号を受けた制御装置６１の制御手段６４は各駆動手段６５、６６、６７、６８、６９を介して各機器４５、５３、５５、５９、６２、６３へ制御信号を出力するようになっている。

次に、この実施の形態の計量機４１の動作を説明する。
ファンヒータ５９の制御の態様は、図４に示すフロー図と同じで、外気温センサ６０の温度信号が一定温度以下、例えば０℃以下になり、この温度信号が制御装置６１の制御手段６４に入力すると（ＳＴ１）、制御装置６１の駆動手段６５によりファンヒータ５９が駆動され（ＳＴ２）、給液ノズル５１に温風が吹き掛けられ、給液ノズル５１が暖められて凍結が防止される。そして、外気温センサ６０の温度信号が一定温度以上、例えば３℃以上になると（ＳＴ３）、ファンヒータ５９の駆動が停止する（ＳＴ４）。

図１０は給液ホース５０内の液の凍結を防止する態様を示すフロー図で、外気温センサ６０の温度信号が一定温度以下、例えば０℃以下になり、この温度信号が制御装置６１の制御手段６４に入力すると（ＳＴ３１）、給液中でなくてノズルスイッチ５７のオフ信号が制御手段６４に入力していると（ＳＴ３２）、制御装置６１の駆動手段６６により管内ヒータ５５が駆動され、駆動手段６７によりポンプ５３が駆動される（ＳＴ３３）。

ポンプ５３が駆動されることにより液は、フローセンサ５４、管内ヒータ５５、給液管４３、給液ホース５０、及びチューブ５２を介して循環する。この液の循環はフローセンサ５４で検知される（ＳＴ３４）。
このように管内ヒータ５５で温められた液を循環することにより、機器収納ケース４４外に露出している給液ホース５０内の液の凍結が防止できる。
外気温センサ６０の温度信号が一定以上、例えば３℃以上になると（ＳＴ３５）、管内ヒータ５５及びポンプ５３を停止する（ＳＴ３６）。そして、計量機４１は基本状態に戻る。

なお、ステップＳＴ３４で、フローセンサ５４で液の循環が検知されない場合は、給液ホース５０、又は給液管４３いずれかの中で液が凍結して閉塞しているので、駆動手段６８により報知器６３が作動し、「液路が凍結しています」と報知され、管内ヒータ５５及びポンプ５３を停止する（ＳＴ３７）。これにより、凍結状態での液の圧送が防止され、保守点検の促進が図れる。

計量機４１による給液の態様は図７に示すフロー図と同じで、自動車へ給液するために給液ノズル５１をノズル掛け５６から外し、ノズルスイッチ５７のオン信号が制御装置６１の制御手段６４へ入力すると（ＳＴ２５）、駆動手段６９によりポンプ４５が駆動される（ＳＴ２６）。
貯液タンク４２内の液は、給液管４３、ポンプ４５、流量計４６、サイトグラス４７、給液ホース５０、給液ノズル５１を介して自動車へ給液される。

給液量は流量計４６で計られ、流量計４６の流量パルスが制御手段６４に入力し（ＳＴ２７）、駆動手段７０により給液量が表示器６２に表示される（ＳＴ２８）。
給液が終わり、給液ノズル５１をノズル掛け５６に戻してノズルスイッチ５７のオフ信号が制御手段６４へ入力すると（ＳＴ２９）、ポンプ４５の駆動が停止する（ＳＴ３０）。
なお、本発明の実施の形態では、尿素水溶液を給液する計量機の例で説明したが、比較的に氷点が高い液体を寒冷地で扱う計量機では同様に実施することができる。

尿素水溶液が凍結して、給液不能となったり、機器を損傷したりすることがないので、寒冷地において好適に使用可能な計量機が提供できる。

本発明の計量機の模式図。給液ホースの一部の斜視図。計量機の制御関係を示すブロック図。ファンヒータの制御の態様を示すフロー図。タンク内ヒータの制御の態様を示すフロー図。液の循環の制御の態様を示すフロー図。給液の制御の態様を示すフロー図。本発明の第２の実施の形態の計量機の模式図。第２の実施の形態の計量機の制御関係を示すブロック図。第２の実施の形態の計量機の液の循環の制御の態様を示すフロー図。

符号の説明

１・・・計量機
２・・・貯液タンク
３・・・機器収納ケース
４・・・給液管
５・・・切替弁
６・・・ポンプ
７・・・流量計
８・・・サイトグラス
９・・・バイパス管
１０・・・側路管
１１・・・逃し弁
１２・・・給液ホース
１３・・・給液ノズル
１４・・・チューブ
１５・・・開閉弁
１６・・・ノズル掛け
１７・・・ノズルスイッチ
１８・・・ファンヒータ
１９、２４・・・サーモスタット
２０・・・タンク内ヒータ
２１・・・液温センサ
２２・・・液面スイッチ
２３・・・発熱部
２５・・・外気温センサ
２６・・・制御装置
２７・・・表示器
２８・・・報知器
２９・・・制御手段
３０、３１、３２、３３、３４、３５・・・駆動手段
４１・・・計量機
４２・・・貯液タンク
４３・・・給液管
４４・・・機器収納ケース
４５・・・ポンプ
４６・・・流量計
４７・・・サイトグラス
４８・・・側路管
４９・・・逃し弁
５０・・・給液ホース
５１・・・給液ノズル
５２・・・チューブ
５３・・・ポンプ
５４・・・フローセンサ
５５・・・管内ヒータ
５６・・・ノズル掛け
５７・・・ノズルスイッチ
５８・・・サーモスタット
５９・・・ファンヒータ
６０・・・外気温ヒータ
６１・・・制御装置
６２・・・表示器
６３・・・報知器
６４・・・制御手段
６５、６６、６７、６８、６９、７０・・・駆動手段

Claims

貯液タンク上に機器収納ケースを設け、貯液タンク内に挿入した給液管を機器収納ケース内に導入し、給液管にポンプ及び流量計を介装し、機器収納ケース外へ導出した給液管に給液ホースを接続し、給液ホースの先端に給液ノズルを設けた計量機において、一端を給液ホース内の先端部に開口し、他端を貯液タンク内に開口したチューブを給液ホース内に配設し、チューブに開閉弁を介装し、そして外気温センサの温度信号が一定以下となるとポンプを駆動して開閉弁を開く制御装置を設けたことを特徴とする凍結防止機能を設けた計量機。
貯液タンク内に挿入した給液管を機器収納ケース内に導入し、給液管にポンプ及び流量計を介装し、機器収納ケース外へ導出した給液管に給液ホースを接続し、給液ホースの先端に給液ノズルを設けた計量機において、チューブを給液ホース内に配設し、その先端を給液ホースの先端部に開口させ、チューブの後端部をポンプと接続する箇所付近で給液ホース外に配設して給液管に接続し、そして外気温センサの温度信号が一定以下となるとポンプを駆動する制御装置を設けたことを特徴とする凍結防止機能を設けた計量機。