JP5039203B2 - 液跳ね抑制ポット - Google Patents

Description

本発明は、特に内燃機関の排気に調量して加えるための還元剤を収容するためのタンクに関する。

内燃機関を備えた車両では、近々決定されるより厳格な排ガス規制法に基づいて、とりわけ有害物質ＮＯ_xを削減する必要がある。用いられる方式は、ＳＣＲ方式（Selective Catalytic Reduction；選択還元触媒）であり、ここでは有害物質ＮＯ_xが液状の還元剤を介してＮ₂およびＨ₂Ｏに還元される。液状の還元剤は、タンク内で貯蔵され、搬送モジュールによって管路を介してタンクから調量モジュールに搬送される。還元剤は、−１１度を下回る温度で凍結するので、タンクは、ヒータを装備する必要がある。ヒータは、必要に応じてスイッチオンされ、凍結した還元剤は融解する。ヒータは、センサ装置と共に容器内に取り付けられる。容器は、同時に液跳ね抑制ポットとして用いられるが、この容器は、タンク内に位置決めされている。液体の上方に常にエアクッションが存在するので、タンクは、原理的にタンク底から凍結しはじめる。氷結に基づいて、液跳ね抑制ポットは、先ずタンクの底で固定される。

還元剤は凍結状態で元来の体積の１０％程度膨張するので、液跳ね抑制ポットは、タンク蓋にフレキシブルに固定する必要がある。凍結した還元剤が体積膨張の結果としてタンク蓋を押圧するので、タンク蓋は、液跳ね抑制ポットのフレキシブルな固定に基づいて上向きに撓む。したがって氷圧に基づく液跳ね抑制ポットの破損が回避されている。従来用いられた構成は、液跳ね抑制ポットがタンクの下位領域に係止されていて、上位領域でフレキシブルにタンク蓋に連結されている、ということを前提としている。下位領域における係止は極めて面倒であり、これに応じて多くの場合タンクはブロー成形で製造され、したがって少なくとも１つの追加的な連続する溶接過程が必要である。

欧州特許公開第１５６１０１６号明細書において、内燃機関の排気を後処理する方法が公知であり、ここでは液状の還元剤は、処理のための補助剤として用いられる。液状の還元剤の温度が問題となる値を下回ると、還元剤の凍結点を降下させる材料への還元剤の部分的で化学的な変換が及ぼされる。

発明の開示
本発明によれば、流体の運動を緩衝するための液跳ね抑制ポットを、特に還元剤を収容するタンクにおいてタンク底の凹所に半径方向および／または軸方向にガイド区分に沿ってガイドすることが提案される。このために、有利にはブロー成形法で製造されたタンクは、たとえばリブ状に形成することのできる幾つかの隆起部を備えている。ブロー成形法で製造されたタンクの特にタンク底に設けられた、リブ状に形成された隆起部は、タンク底の凹みにガイドされた液跳ね抑制ポットに向いたコンタクト面を有しており、特にタンク底における凹みの周に沿って配置された隆起部と、液跳ね抑制ポットの外側面における、隆起部に対応する凹所との間に、円錐角が形成されている。

凹所の周りにたとえば星形に配置された、有利にはリブ状に形成された隆起部のコンタクト面と、ガイド領域で、液跳ね抑制ポットの外周面に設けられた、隆起部に対応して形成された凹所との間の円錐角の構成によって、タンク底における凹みの壁面に沿って形成されたガイド区分内での液跳ね抑制ポットの半径方向および軸方向のガイドが達成される。タンク底の凹みは、同時にポンプ液溜として機能する。有利には、タンク底に、たとえば１２０°の相互間隔で、タンクブロー成形型において有利にはリブ状に形成された隆起部が形成され、隆起部に、液跳ね抑制ポットが、タンク底に形成された隆起部の数に対応する数の凹所を備えたガイド領域で、嵌め込まれる。

タンク底において凹みの周りに配置された、リブ状に形成された少なくとも３つの隆起部、もしくは液跳ね抑制ポットの外側面における、隆起部に対応する凹所によって、円錐角、つまり凹みと液跳ね抑制ポットとの間の円錐区分の形成によって、液跳ね抑制ポットとタンクとが半径方向に相互に固定される。さらに特にリブ状に形成された隆起部の部分的な形成によって、タンクに貯蔵された還元剤はタンクの液溜領域に流入することができる。

有利には、液跳ね抑制ポットは、ばねエレメントによって、タンク蓋に軸方向に予荷重を掛けられる。液跳ね抑制ポットの外側面に形成された凹所と、タンク底の、有利にはリブ状に形成された、凹所に対応する隆起部との間の、タンク内、つまりガイド領域内での固定に基づいて、液跳ね抑制ポットは、軸方向に作用するばねエレメントによって、還元剤を貯蔵するタンクの中空室に振動しにくく支承されている。

次に、図面に基づいて、本発明を詳説する。

タンク内におけるタンク底のガイド領域の内側で半径方向および軸方向にガイドされた液跳ね抑制ポットを示す側面図である。 タンクから取り出した状態の液跳ね抑制ポットをタンク底部に向かって示す投影図である。 図１に示した液跳ね抑制ポットの底面を、液跳ね抑制ポットの周に沿って示した凹所と共に示す図である。

発明を実施するための形態
図１には、特に還元剤を収容するのに用いられるタンクを示しており、タンクのタンク底には、ばねによって予荷重の掛けられた液跳ね抑制ポット（Schwapptopf）をガイドするためのガイド領域が形成されている。

図１には、タンク１０を示しており、タンク１０は、タンク壁１２とタンク底１４とによって画成されている。タンク１０は、有利にはブロー成形法により型内で製造され、プラスチックから成る。

タンク１０は、タンク底１４を備えており、タンク底１４に凹み１６が形成されており、凹み１６は、液溜１８を形成する。タンク１０には、有利には−１１度を下回る外気で凍結する、排気を調整するための還元剤が収容される。

図１から看取されるように、タンク１０内で液跳ね抑制ポット２０が可動に収容されている。液跳ね抑制ポット２０は、外側面２２と上面２４と底面２６とを備えている。

図１から看取されるように、液跳ね抑制ポット２０は、外側面２２の下位領域に形成されたガイド領域２８で、タンク底１４の凹み１６にガイドされている。このためにタンク底１４で凹み１６の周りに、たとえば円形に配置された、有利にはリブ状に形成された幾つかの隆起部３０が形成されている。特にリブ状に形成された隆起部３０は、たとえば１２０度の角度分配（図２参照）でタンク底１４の凹み１６の周りに形成することができる。図１に示した隆起部３０は、たとえばブロー成形の型（型内でブロー成形法で製造されるタンク１０が形成される）に形成することができる。図１から判るように、有利にはリブ状に形成された隆起部３０は、コンタクト面３２を有している。コンタクト面３２は、ガイド領域２８にわたって、つまり凹み１６内で移動距離４６に応じて軸方向可動に収容された液跳ね抑制ポット２０の外側面２２の下位領域にわたって延びている。

液跳ね抑制ポット２０の特に良好な軸方向および半径方向のガイドは、円錐区分３４によって実現することができ、円錐区分３４は、コンタクト面３２と、液跳ね抑制ポット２０のガイド領域２８において外側面２２に形成された、コンタクト面３２に対応する凹所との間に形成される。特に円錐区分３４は、コンタクト面３２と液跳ね抑制ポット２０の外側面２２との間で、円錐角３６によって規定され、円錐角３６は、５°〜１５°の範囲である。

有利には、タンク底１４で凹み１６の周りに、有利にはリブ状に形成された幾つかの隆起部３０が形成されるので、液跳ね抑制ポット２０は、ガイド領域２８の少なくとも３箇所でタンク底１４の凹み１６に軸方向および半径方向にガイドされている。

図１からさらに判るように、液跳ね抑制ポット２０の上面２４は、たとえばばねとして形成された弾性エレメント４２によって荷重を掛けられている。弾性エレメント４２は、液跳ね抑制ポット２０の上面２４の他に、タンク１０を閉鎖するタンク蓋３８の内側面４０に支持されている。図１に示したばねエレメント４２による液跳ね抑制ポット２０の負荷によって、タンク蓋３８に対する液跳ね抑制ポット２０の予荷重が得られる。タンク１０の中空室４４内におけるこのような固定に基づいて、液跳ね抑制ポット２０は、タンク１０の中空室内で振動しにくく支承されている。支承部の強さは、ガイド領域２８の高さ変化、つまり有利にはリブ状に形成された隆起部３０のコンタクト面３２が、液跳ね抑制ポット２０の外側面２２に形成された、隆起部３０に応じて適切に形成された凹所に係合する領域の変化によって得られる。ガイド領域２８の軸方向長さがより大きく選択されているほど、タンク底１４の凹み１６に関して液跳ね抑制ポット２０のより長いガイドが得られ、液跳ね抑制ポット２０がより高く形成される。

図２には、図１に示したタンクのタンク底を、液跳ね抑制ポットを省いて示した。

図２から看取されるように、タンク底１４の凹み１６の周りに、たとえば１２０°の角度分配５８で、有利にはリブ状に形成された３つの隆起部３０が配置されている。図２に示した、タンク底１４の凹み１６の周りに、有利にはリブ状に形成された３つの隆起部３０の代わりに、４つまたは５つ以上の隆起部３０をタンク底１４に設けてもよい。有利にはリブ状に形成された隆起部から、図２に示したような１２０°の分配５８が生じる。タンク底１４に形成された凹み１６に、隆起部の部分的な構成に基づいて、図１に示したように、液溜１８に還元剤の残留物がまとめられる。

図３から、液跳ね抑制ポットの底が看取される。

図３に示したように、液跳ね抑制ポット２０の底２６の周５６に沿って、図３に示した有利にはリブ状に形成された隆起部３０の数に相当する数の凹所４８が配置されている。図３に示したように、凹所４８は、丸み部５０を備えて形成されており、丸み部５０に、図２に示した有利にはリブ状に形成された隆起部３０の突出部分がそれぞれ係合し、突出部分は、タンク１０のタンク底の凹み１６の周りに形成されている。丸み部５０と、有利にはリブ状に形成された隆起部３０の尖端との間の直径差に基づいて、自由空間が生じ、自由空間を介して、タンクの中空室４４に貯蔵された還元剤は液溜１８に流入することができる。液跳ね抑制ポット２０の底２６の周５６もしくは外側面２２のガイド領域２８における丸み部５０と、有利にはリブ状に形成された隆起部との間の直径差によって、タンク底１４の凹み１６における液跳ね抑制ポット２０の軸方向および半径方向のガイドが達成される。液溜１８が、図１に示したタンク１０の幾何学形状に関して、タンクの下面のタンク底１４に形成されているので、液溜１８内で還元剤が凍結することによって、タンク蓋３８の内側面４０に支持された弾性エレメント４２の作用に抗して液跳ね抑制ポット２２が鉛直方向に移動される。図１から判るように、重畳部分に応じて、つまりタンク底１４に設けられた有利にはリブ状に形成された隆起部のコンタクト面３２と、液跳ね抑制ポット２０の底２６および外側面２２に設けられた、コンタクト面３２に対応する凹所４８（図３参照）とのガイド領域２８の長さに応じて、凹み１６に対する、液跳ね抑制ポット２０の、両矢４６で示唆した移動距離に応じた鉛直方向移動を補償することができる。弾性エレメント４２による液跳ね抑制ポット２０の上面２４の負荷によって、タンク１０内で液跳ね抑制ポット２０の、振動に強い配置構造が達成される。なぜならば液跳ね抑制ポット２０は、一方ではガイド領域２８においてタンク底１４の凹み１６に軸方向および半径方向にガイドされていて、他方では弾性エレメント４２によって、液跳ね抑制ポット２０の上面で軸方向に予荷重を掛けられているからである。

蓋３８とタンク１０との間には、エラストマシール６１が設けられている。エラストマシール６１は、蓋３８付近の領域６２でシールしている。エラストマシール６１は、軸方向に延在していて、液跳ね抑制ポット２０の上縁部に取り付けられていて、そこでプレス嵌めの枠内で固定されている。エラストマシール６１は、液跳ね抑制ポット２０に、上位領域で、比較的大きな半径方向の安定性を所与する。他方では、エラストマシール６１は、液跳ね抑制ポット２０がたとえば比較的大きなカーブ傾斜の場合に空になるのを防止する。液体は、エラストマシール６１に当たって、液跳ね抑制ポット２０に戻る。エラストマシール６１は、軸方向弾性を有しており、軸方向弾性によって、液相から個相に移行する際に還元剤の体積膨張を吸収することができる。

Claims (10)

1. 内燃機関の排気に調量して加えるための還元剤を収容するためのタンク（１０）であって、
   当該タンク（１０）は、タンク壁（１２）とタンク底（１４）とタンク蓋（３８）とによって画成されており、当該タンク（１０）の中空室（４４）に液跳ね抑制ポット（２０）が収容されている、タンクにおいて、
   液跳ね抑制ポット（２０）が、ガイド領域（２８）で、タンク底（１４）の凹み（１６）に軸方向および半径方向にガイドされており、
   タンク底（１４）に、幾つかの隆起部（３０）が形成されており、これらの隆起部（３０）は、タンク底（１４）の凹み（１６）の周りに円上に配置されていることを特徴とする、タンク。
2. 液跳ね抑制ポット（２０）の上面（２４）が、弾性エレメント（４２）によって、軸方向の予荷重で荷重を掛けられている、請求項１記載のタンク。
3. 当該タンク（１０）のタンク底（１４）に、液溜（１８）を形成する凹み（１６）が形成されている、請求項１記載のタンク。
4. 前記隆起部（３０）は、タンク底（１４）に、円錐状に延びるコンタクト面（３２）を備えている、請求項１から３までのいずれか１項記載のタンク。
5. タンク底（１４）に設けられた、隆起部（３０）のコンタクト面（３２）の円錐区分（３４）が、液跳ね抑制ポット（２０）の外側面（２２）に設けられた凹所（４８）の円錐区分に対応している、請求項４記載のタンク。
6. 液跳ね抑制ポット（２０）の上面（２４）が、タンク蓋（３８）に支持された弾性エレメント（４２）によって荷重を掛けられている、請求項１記載のタンク。
7. 液跳ね抑制ポット（２０）の外周面（２２）に設けられたガイド領域（２８）に沿って、隆起部（３０）の数に相当する数の凹所（４８）が形成されている、請求項１記載のタンク。
8. 液跳ね抑制ポット（２０）の底（２６）の周（５６）およびガイド領域（２８）における外周面（２２）に形成された凹所（４８）が、丸み部（５０）を有している、請求項７記載のタンク。
9. タンク底（１４）に設けられた、隆起部（３０）の曲率半径が、ガイド領域（２８）における液跳ね抑制ポット（２０）の底（２６）の周（５６）および外周面（２２）に設けられた凹所（４８）の曲率半径よりも小さくなっている、請求項１から８までのいずれか１項記載のタンク。
10. 前記隆起部（３０）がリブ状に形成されている、請求項１から９までのいずれか1項記載のタンク。

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