JP5020878B2 - 排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置 - Google Patents

Description

本発明は、排ガス浄化還元剤の配管内で冷却凍化した状態を、エンジン冷却水の温水によって、加熱溶解するようにした排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置に関する。

一般に、ガソリン又はディーゼルの自動車内燃機関で発生した排気ガス中に、アンモニアを、選択的に化学反応をもたらす触媒ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）に噴射させて、ＮＯｘをＮ_２とＨ_２Ｏに還元するようにした尿素ＳＣＲシステムと呼ばれる排気ガスの無害化処理方法が知られている。

即ち、還元剤としてのアンモニア水は、尿素水としてタンク内に収容され、ホースを用いてポンプの働きで自動車排気ガス通路に介在させた触媒（ＳＣＲ）に尿素水を噴射させ、排気ガスを浄化させるようにしたシステムであって、広く地球規模で自動車排気ガスによる環境汚染を防止している。

ところが、尿素水で代表される還元剤は、寒冷地では凍結を余儀なくされ、還元剤により排ガス中のＮＯｘを有効に浄化できない事態が考慮される。

これに対し、還元剤貯蔵タンク及びポンプを含む供給管系の外表面の全体ないし主要部分にわたって電熱線を配置し、還元剤が冷却凝固した場合は電熱線に通電して発熱させ、この発熱エネルギーによって還元剤の冷却固化を加熱解凍させて還元剤を排ガス中に有効に分散させて排ガスの浄化作用を回復できるようにした構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、エンジン冷却水の温水で熱交換されたヒートパイプの熱エネルギーを還元水である尿素水の貯蔵タンク及び供給管に伝達させて、還元水の冷凍凍結を加温溶解してＳＣＲ機能を回復させるようにした構成も知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらにまた、エンジン冷却水のエンジン冷却で加熱された温水を、還元剤の貯蔵タンクに循環させてガス化させて供給管を流通させて排ガス通路の触媒に噴射させるようにした構成も知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０００−２７６２７号公報 特開２００６−３１６６８４号公報 特開２００１−３７２９号公報

ところで特許文献１にあっては、電熱線を用いているので別途電線を必要とし、かつ供給系に対して予め電熱線を配置する必要があるので、手間とコストが掛かるという不都合があると共に、使用中電熱線が断線するという不都合も避け得ない。併せて、解凍効率を上げるためには多大の電力が必要となる。

また特許文献２にあっては、ヒートパイプによりエンジン冷却水の温水を利用して還元剤タンクや供給管を加温し、冷却凍結した還元水を解凍溶融させた構成が示されているが、ヒートパイプの構造上、特に車体の複雑な形状に沿って配設される供給管の形状に正しく沿って配設することは難しく、ヒートパイプの有効な熱伝導は不可能であり、その結果熱効率の低下は避けられないという問題がある。

さらに特許文献３にあっては、エンジンの冷却水の温水を還元水の加熱に利用しているが、尿素水タンク内の尿素水を加熱するのみの構成しか示されておらず、排気ガスへ通ずる供給管に対する冷却固化の尿素水を加熱溶解するとい発想は全く開示されていない。

本発明は叙上の点に着目して成されたもので、各種自動車エンジンの冷却水より得られる温水を熱源とし、この温水を寒冷地で冷却固化する尿素水用ホース内の尿素水（還元水）を、前記尿素水用ホースに添接または一体化される複合ホース体の前記温水用ホースに導通させて、尿素水用ホースに有効に熱伝導させて供給ホース内の凍結した尿素水を加温溶解させて、正常な尿素ＳＣＲシステムを行うことができるようにした排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置を提供するものである。

さらに、尿素水タンクまたはポンプへのホース接続に際し、尿素水の供給ホースとエンジン冷却水の温水ホースの端部が離れてしまい、有効な加温伝達が行えないという問題があった。

さらに本発明は、上記問題に着目して成されたもので、尿素水用ホースおよび温水用ホースは複合ホース体として一体化し、それぞれの両端には間隔調節自在の分岐部を設けて、形成，構造を異にするタンク，ポンプに適用接続できる排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成を備えることにより、上記課題を解決できる。

（１）自動車排気ガス経路に配設した還元剤触媒に対して、貯蔵タンク内に貯溜された還元剤を供給ホースより供給する還元剤供給手段と、エンジン冷却用冷却水の吸熱した温水で前記供給ホース口に滞溜する冷却固化した還元剤を加熱解凍する温水ホースを備えたエンジン冷却水の温水供給手段とより成り、前記還元剤供給手段の供給ホースと、前記エンジン冷却水の温水供給手段の温水ホースとを並設した複合ホース体に形成すると共に、前記複合ホース体の入口側および出口側の端部には、前記供給ホース及び前記温水ホースが連結された間隔変更自在の分岐部を設け、熱伝導性金属箔を前記両ホース及び前記分岐部の外周に包被し、かつ最外層に保温用断熱可撓性材料を被着保束して成ることを特徴とする排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置。
（２）前記（１）記載の還元剤供給手段の供給ホースは、エンジン冷却温水供給手段の単一の温水ホースに対して１または２より成り、並設一体の複合ホース体に形成して成ることを特徴とする排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置。
（３）前記（１）または（２）に記載の供給ホースおよび温水ホースは、耐クーラント性の合成ゴムまたはエラストマーとして成ることを特徴とする排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置。
（４）前記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の供給ホースおよび温水ホースは、補強糸を内蔵して成ることを特徴とする排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置。

本発明によれば、排ガスの無害化処理システムと知られている尿素水などの還元水を用いた触媒ＳＣＲが、酷寒地などでの冷却凍結に伴う機能の停止を、自動車エンジンの冷却水の冷却時の温水を利用し、この温水を温水ホースとして取り出し、尿素水タンクより供給される還元水ホースと一体的な複合ホース体として隣接固定させて、常に温水ホース内の温水で冷却凍結状態は勿論のこと、冷却凍結状態に近い状態の還元水を流通可能の状態に加熱できる。したがって、酷寒地での排気ガスの無害化が図られる。

そして、冷却水の温水化された温水ホースと一体的に形成された尿素水ホースに、その外周又は内部に熱伝導性の良い金属箔を介在させて温水ホース内の温水熱量を無駄なく有効に、しかも迅速に尿素水ホースに伝達できるので、酷寒地での自動車の始動時での触媒ＳＣＲの有効無害化が著しく向上できる。

さらに、本発明によれば、還元水の供給ホースと温水ホースとは複合ホース体の一体化構成となっており、両端は尿素水タンクやポンプとの接合凍結しやすい分岐部となっているので、車種や尿素水タンクの取付位置、さらにはエンジンの冷却水の循環位置に対して自由に屈曲，変形させて、好みのしかも取付配置ができるという利点がある。

さらにまた、尿素水タンクを始め、還元水の供給ホースに対する温水の供給は、エンジン冷却用の冷却水がエンジン冷却で得られた熱エネルギーを用いて、供給ホース内の尿素水を加熱すれば良いので、別途に加熱手段を設ける必要がないという経済的効果は高い。

なお、尿素水の供給ホースに対しては１本ないし２本の温水ホースは別々のホースまたは一本のホースの分割が可能の合成樹脂チューブの組み合わせまたは一体の成形によって簡単に製造できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

以下、本発明の一実施例を説明する。

始めに、図１に基づいて全体のシステムを参考にして説明する。

１は、各自動車に設置される還元水２を貯溜する尿素水タンク、３はガソリン又はディーゼルなどのエンジン、４は前記エンジン３を冷却する冷却水収納部、５は冷却処理で加熱された温水の流出部、６は還元水を加温して冷却されて熱交換された冷水の流入部を示し、両流出部５と流入部６との間に閉回路の温水ホース７によるエンジン冷却水の温水供給手段Ａが形成される。なお、温水駆動用のポンプなどは省略してある。

８は尿素水タンク１内の還元水２の流出部、９は流入部、１０は還元水２のポンプ、１１はエンジン３の排気管を示し、この排気管１１内に臨ませたインジェクター１２より前記尿素水タンク１内の還元水２より送給される還元水２を噴射させ、触媒ＳＣＲ１３（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）に向けて排気ガス中のＮＯｘをＮ_２とＨ_２Ｏに還元させて、排気ガスの無害化を図らせるものである。

そして、前記尿素水タンク１の流出部８と流入部９にはポンプ１０に対して供給用と帰還用の２本の供給ホース１４，１５と、ポンプ１０よりインジェクター１２に通ずる供給ホース１６が設けられ、全体として還元剤供給手段Ｂを構成してある。

ところで、還元剤供給手段Ｂの２本の供給ホース１４，１５と１本の供給ホース１６には、温水供給手段Ａの温水ホース７が並列に隣接して図２の３列または図３の２列の複合ホース体Ｘ，Ｙとして形成される。

１７，１７は複合ホース体Ｘ，Ｙの両端、即ち、入口側と出口側の各供給ホース１４，１５，１６および温水ホース７の分岐部で、間隔調節自在として形成され、他部材への接続口部１８および１９を備え、好みの構造のジョイントを有する。即ち、尿素水タンク１との接続では複合ホース体Ｘの一方の分岐部１７に設けられる２本の供給ホース１４，１５の接続口部１８が、尿素水タンク１の２箇所の接続口、即ち、流出部８と流入部９にジョイントで接続固定させることができるし、複合ホース体Ｘの他方の分岐部１７に設けられる接続口部１８がポンプ１０の接続口部と同様にジョイントで接続固定させることができる。

また、他方の複合ホース体Ｙについては、ポンプ１０の尿素水吐出側の接続口と、インジェクター１２との間で分岐部１７の供給ホース１６の接続口部１８がジョイントで簡単に接続固定できる。

複合ホース体Ｘ，Ｙのうちの温水ホース７の分岐部１７に臨まれる接続口部１９は、他の温水供給手段Ａの構成において、好みの構造のジョイントによって接続固定されて、全体の温水供給手段Ａを形成している。

つぎに、複合ホース体Ｘ，Ｙの構成について詳細に説明する。

一般的な構成としては、複合ホース体Ｘでは中央に温水ホース７を配し、この温水ホース７の外周に対向して他の供給ホース１４，１５を隣接して配設する（図４（ａ）参照）。

また、複合ホース体Ｙについては、温水ホース７に隣接して供給ホース１６を配設すれば良い（図４（ｂ）参照）。

いずれの複合ホース体Ｘ，Ｙにも外周に直接または熱伝導性の良い金属、例えばアルミ箔２０を被覆して結束かつ保持，保温用の可撓性材料の管筒２１を被覆するものである。

さらに、両複合ホース体Ｘ，Ｙの両端に設けられる間隔調節自在の供給ホース１４，１５，１６および温水ホース７の分岐部１７，１７には、前記管筒２１と連通する可撓性材料の膜片を、直接またはアルミ箔２０を被覆して形成する（図５（ａ）および（ｂ）参照）。

さらに、３列または２列の複合ホース体Ｘまたは複合ホース体Ｙの断面形状は、それぞれ図６および図７に示すものがある。即ち、図６において一つの構成に対して供給ホース１４，１５と温水ホース７が貫通されている場合（（ａ）参照）と、供給ホース１６と温水ホース７とが一つの構成に対して２列に貫通されて構成されている場合（（ｂ）参照）があり、特に２列構成の複合ホース体Ｙについて、図７に示すように（ａ）では内部に隔壁２３を設けて片方の管体を供給ホース１６とし、他方を温水ホース７として構成するものとか、（ｂ）のように内外二重に形成して中央のパイプを供給ホース１６とし、このホース１６の外周を温水ホース７として構成することもできる。さらに図７（ｃ）のように互いに半月状に形成して衝接し、一方を供給ホース１６とし、他方を温水ホース７とすることもできる。

さらに（ｄ）のように一本の供給ホース１６に対し、その外周にコイル状に温水ホース７を巻きつけて構成することもできる。

以上は複合ホース体Ｘ，Ｙの一部の例示であり、何等特定されるものでなく、供給ホース１４，１５，１６に対し、温水ホース７は隣接一体状態であれば良く、要は凝結固化した供給ホース１４，１５，１６内の冷却尿素水が温水ホース７内を流通する温水によって迅速有効に加温解凍して、尿素水還元水として排気ガスの浄化作用に供せられる状態を確保できれば良い。

なお、エンジンの冷却水の温水化された温水を流通する温水ホース並びに尿素水の供給ホースは、ゴム，プラスチックなどの可撓性弾性材料であれば、何等限定されない。

但し、耐クーラント性を考慮すればＥＰＤＭなどが好ましい。しかも、各ホースの素材としては、断熱スポンジや高耐圧性を考慮して補強糸を配合したり、ホースの肉厚を内圧に対応して自由に決定設計可能である。

実施例では、熱の伝導性を良くするためアルミ金属箔を用いたが、他の導熱性材料の使用も可能である。

本発明に係る排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置の全体のシステム図 図１の複合ホース体の中央部分を省略して示す一部切欠平面図 図１の他の複合ホース体の中央部分を省略して示す一部切欠平面図 （ａ）は図２のＣ−Ｃ線拡大断面図、（ｂ）は図３のＡ−Ａ線拡大断面図 （ａ）は図２のＤ−Ｄ線拡大断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線拡大断面図 （ａ），（ｂ）は複合ホース体の２例の断面図 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は複合ホース体の４例の断面図

符号の説明

１ 尿素水タンク
２ 還元水
３ エンジン
４ 冷却水収納部
５ 温水の流出部
６ 冷水の流入部
７ 温水ホース
８ 流出部
９ 流入部
１０ ポンプ
１１ 排気管
１２ インジェクター
１３ 触媒ＳＣＲ
１４，１５，１６ 供給ホース
１７ 分岐部
１８，１９ 接続口部
２０ アルミ箔
２１ 管筒
２２ 膜片
Ａ 温水供給手段
Ｂ 還元剤供給手段
Ｘ，Ｙ 複合ホース体

Claims (4)

1. 自動車排気ガス経路に配設した還元剤触媒に対して、貯蔵タンク内に貯溜された還元剤を供給ホースより供給する還元剤供給手段と、
   エンジン冷却用冷却水の吸熱した温水で前記供給ホース口に滞溜する冷却固化した還元剤を加熱解凍する温水ホースを備えたエンジン冷却水の温水供給手段とより成り、
   前記還元剤供給手段の供給ホースと、前記エンジン冷却水の温水供給手段の温水ホースとを並設した複合ホース体に形成すると共に、前記複合ホース体の入口側および出口側の端部には、前記供給ホース及び前記温水ホースが連結された間隔変更自在の分岐部を設け、
   熱伝導性金属箔を前記両ホース及び前記分岐部の外周に包被し、かつ最外層に保温用断熱可撓性材料を被着保束して成ることを特徴とする排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置。
2. 請求項１記載の還元剤供給手段の供給ホースは、エンジン冷却温水供給手段の単一の温水ホースに対して１または２より成り、並設一体の複合ホース体に形成して成ることを特徴とする排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置。
3. 請求項１または２に記載の供給ホースおよび温水ホースは、耐クーラント性の合成ゴムまたはエラストマーとして成ることを特徴とする排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の供給ホースおよび温水ホースは、補強糸を内蔵して成ることを特徴とする排気ガス浄化用還元剤の解凍保温装置。

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