JP5336275B2 - 尿素水タンク - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載され、尿素ＳＣＲ（選択触媒還元）システムに用いる尿素水を貯蔵する尿素水タンクに係り、特に、パイプセンサーユニットの取付部のシール構造に関する。

排気ガス浄化技術の一つである尿素ＳＣＲシステムは、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）と還元剤である尿素水とを触媒還元反応させてＮＯｘを無害化するものであり、この尿素水を貯蔵する尿素水タンクは、燃料タンクと同様に車両に搭載されて使用される（特許文献１）。

従来の尿素水タンクでは、図４に示すように、尿素水供給パイプ、尿素水リターンパイプ、ブリーザーパイプ、ラジエータからの冷却水パイプといったパイプ類２や、濃度センサー、液面センサーといったセンサー類３を備えたものがあった。また、これらのパイプ類２及びセンサー類３をユニット化し、このパイプセンサーユニット４を、箱形に形成され上面部に開口部５を穿設したタンク本体１に挿着することで、製造工程の簡素化を図ったものがあった（特許文献２）。

このような尿素水タンクのタンク本体１には、ＳＵＳ（ステンレス鋼）製のものと樹脂製のものがある。
ＳＵＳ製のものは、尿素水に対する耐食性があり、尿素水タンクの板厚を薄くすることができるため、コンパクトなタンク本体１を製造することができる。
しかし、成形や加工が難しいためタンク形状の自由度が低く、搭載場所の確保が必要となる。また、尿素水タンクを構成する各部品を溶接等で接合する工数がかかるとともに、重量も大きくなっていた。

一方、樹脂製のタンク本体１では、ＳＵＳ製のものと比較しても尿素水への耐食性に遜色なく、軽量で成形の自由度も高いため、車両内の搭載用スペースに合わせてタンク形状を自由に変更することができる。

従来の樹脂製の尿素水タンクでは、タンク本体１の開口部５に、環状のユニット装着プレート６を圧着により直接嵌め込む等して、このユニット装着プレート６にパイプセンサーユニット４を装着していた。
しかし、使用中の温度変化のため生じる熱収縮により密着部の隙間が拡大したり、車両走行時の振動により尿素水が揺動し密着部に微小な隙間が生じたりすることで、尿素水が滲むように浸透漏れを起こすことがあった。尿素水の浸透性は極めて高いため、タンク本体１とユニット装着プレート６との密着部でこのような浸透漏れが生じやすかった。
滲む程度の漏れであっても、異臭がしたり、漏れた尿素水が白く結晶化して外観が悪化するため、尿素水タンクの商品価値が損なわれる。

尿素水タンクの異臭を防止する発明として、特許文献３には、ブリーザーパイプや、タンク本体側面に形成された補給口パイプのキャップの内面にアンモニア吸着剤を取り付けたものが記載されているが、上記のようなユニット装着プレートとタンク本体の密着部からの浸透漏れによる異臭を解決することはできていなかった。

この対策として、近年の尿素水タンクでは、図４、図５に示すように、タンク本体１にパイプセンサーユニット４を装着するためにタンク本体１の開口部５周辺に複数のインサートボルト１４を植設し、環状の金属製ユニット装着プレート６をナット１５によってこのインサートボルト１４に締結していた。このとき、浸透漏れを防止するために、タンク本体１上面部とユニット装着プレート６との間にはゴム製のパッキン１３を挟み込み、締結でしっかりとパッキン１３を圧縮する。

このようにしてタンク本体１に固定したユニット装着プレート６上にシールリング７を置き、上方からパイプセンサーユニット４を挿着して尿素水タンクを構成していた（図５）。
パイプセンサーユニット４のユニット本体４ａ外周には凸部４ｂを２箇所形成しており、さらにその上方には間隙を隔ててフランジ４ｃを突出形成している（図２、図５参照）。
また、ユニット装着プレート６の内周縁には上記凸部４ｂに相当する２つの切り欠き部６ｃを設けてあり、この切り欠き部６ｃに上記凸部４ｂを通過させ、ユニット装着プレート６が上記凸部４ｂと上記フランジ４ｃとの間に保持される位置でパイプセンサーユニット４を回転させることで、両者を挿着していた（図２）。

特開２００５−０５４７８８号公報 特許第３６８６６６７号公報 特開２００３−３１４２５２号公報

このように、タンク本体１とユニット装着プレート６との間にパッキン１３を挟み込み、かつボルトの締結によりパッキン１３を圧縮して、密着部からの尿素水の浸透漏れを防止する構造では、インサートボルト１４、ナット１５、パッキン１３などを用いるため部品点数が多くなっていた。
また、インサートボルト１４とナット１５を所定のトルクで締結してパッキン１３を均等に圧縮する必要があるため、部品の組付工数がかかり、結果として尿素水タンクの製造コストが高くなっていた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、パイプセンサーユニットの装着に用いられるユニット装着プレートを樹脂製のタンク本体に固定する際に、ボルト等の締結を必要とせず容易に水密性を確保することができるシール構造を備えた尿素水タンクを製造することを課題とする。

本発明において、上記課題が解決される手段は以下の通りである。
第１の発明に係る尿素水タンクは、箱形に形成されるとともにその上面部に開口部を有し尿素水を貯蔵する樹脂製のタンク本体と、環状の金属板の外周に樹脂製のプレート保持部を周設するとともに内周縁に１箇所以上の切り欠き部を設けてなり上記プレート保持部で上記開口部の周縁に溶着されるユニット装着プレートと、センサー類及びパイプ類をユニット本体に貫装させてなりその外周に突設された凸部に上記切り欠き部を通過させて回転させることで上記ユニット装着プレートに着脱可能に挿着されるパイプセンサーユニットとから構成することを特徴とする。

第２の発明に係る尿素水タンクは、上記ユニット装着プレートにおける上記金属板と上記プレート保持部との継ぎ目部分に、シリコン系シール材を塗布してシールしたことを特徴とする。

第１の発明によれば、箱形に形成されるとともにその上面部に開口部を有し尿素水を貯蔵する樹脂製のタンク本体と、環状の金属板の外周に樹脂製のプレート保持部を周設するとともに内周縁に１箇所以上の切り欠き部を設けてなり上記プレート保持部で上記開口部の周縁に溶着されるユニット装着プレートと、センサー類及びパイプ類をユニット本体に貫装させてなり外周に突設された凸部に上記切り欠き部を通過させて回転させることで上記ユニット装着プレートに着脱可能に挿着されるパイプセンサーユニットとから構成することにより、従来のボルトによる締結に比べ、ボルト、ナット、ゴム製パッキンなどの部品点数を削減することができ、パッキンを圧縮するためにボルトを締結する工数も不要となり、尿素水タンクの製造コストを低減させることができる。
また、溶着による接合とすることで振動や熱歪みに強くなり、タンク本体とユニット装着プレートとの接合部からの尿素水の浸透漏れが確実に防止され、長時間の使用にも耐えうる尿素水タンクを提供することができる。

第２の発明によれば、上記ユニット装着プレートにおける上記金属板と上記プレート保持部との継ぎ目部分に、シリコン系シール材を塗布してシールしたことにより、シリコン系シール材は尿素水の浸透や腐食に強く、車両からの振動による継ぎ目部分の振動変位に追従でき、熱にも強いため、長時間の使用においても継ぎ目部分からの尿素水の浸透漏れを確実に防止できる尿素水タンクを提供することができる。
また、シール材は容易に塗布することができ、製造工程を簡素化することができるとともに、継ぎ目部分のサイズや形状が複数あっても対応することができ、部品の規格を複数用意する必要がない。

本発明の実施形態に係る尿素水タンクを示す斜視図である。 同尿素水タンクの分解斜視図である。 同尿素水タンクのパイプセンサーユニットの取付構造を示す部分拡大断面説明図である。 従来の尿素水タンクを示す斜視図である。 従来の尿素水タンクのパイプセンサーユニットの取付構造を示す部分拡大断面説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る尿素水タンクについて説明する。
この尿素水タンクは、図１、図２示すように、中空成形にて箱形に形成されて尿素水を貯蔵する樹脂製のタンク本体１に、パイプ類２及びセンサー類３をユニット化したパイプセンサーユニット４を取り付けてなる。

タンク本体１は直方体の箱形に形成され、側面部上側に尿素水を補給するための補給口パイプ１ａを設け、同じく側面部には尿素水補給時に尿素水量を確認するための液面ゲージ１ｂを取り付けるとともに、上面部にパイプセンサーユニット４を取り付けるための開口部５（図２）を設けている。
図１、図２に示すように、開口部５にはユニット装着プレート６およびシールリング７を介してパイプセンサーユニット４が挿着され、補給口パイプ１ａには尿素水の補給時以外ではキャップ１ｃが取り付けられる。
また、タンク本体１底面部には尿素水を排出するドレン孔（図示せず）が穿設され、メンテナンス時以外にはドレンボルト（図示せず）にて尿素水が漏れないように密閉されている。

図２に示すように、パイプセンサーユニット４は、上記開口部５の蓋として形成したユニット本体４ａにパイプ類２及びセンサー類３を貫装して、一つのユニットとして取り扱えるようにしている。
パイプ類２は、先端の尿素水吸込口８ａから尿素ＳＣＲシステムへ尿素水を送出する尿素水供給パイプ８と、尿素ＳＣＲシステムからタンク本体１へ尿素水を戻すリターンパイプ９と、空気抜き用のブリーザーパイプ１０と、尿素水の凍結防止のためにラジエータ（図示せず）で加熱されたエンジン冷却水を通過させる冷却水パイプ１１とから構成されている。
センサー類３は、濃度センサーと液面センサーとがまとめられている。

ユニット本体４ａは平面円形の蓋として形成されており、パイプ類及びセンサー類を貫通させる孔をそれぞれ形成している。また、ユニット本体４ａの外周上２箇所に凸部４ｂが突出形成され、その上方には間隔を隔ててフランジ４ｃが突出形成されている（図２、図３）。図３に示すように、尿素水タンクの組み立てにおいて、凸部４ｂとフランジ４ｃとの間にはユニット装着プレート６及びシールリング７が保持される。

タンク本体１とパイプセンサーユニット４とを取り付ける際には、図２、図３に示すように、両者の間にユニット装着プレート６が介装される。
このユニット装着プレート６は、環状に形成した金属板である金属プレート部６ａと、この金属プレート部６ａの外周縁に周設した樹脂製のプレート保持部６ｂとからなる。

金属プレート部６ａの内周縁は、パイプセンサーユニット４のユニット本体４ａよりわずかに大きく、かつ、上記フランジ４ｃより小さい径に形成され、ユニット本体４ａの凸部４ｂと周上同位置に切り欠き部６ｃを設けている。
プレート保持部６ｂは、樹脂インサート成形によって金属プレート部６ａの外周縁を包囲するように断面コ字状に成形されており、その外径はタンク本体１の開口部５よりも大きく設定されている。

図３に示すように、ユニット装着プレート６の下面側における、金属プレート部６ａとプレート保持部６ｂとの継ぎ目部分には、円周上にシリコン系シール材１２を切れ目無く塗布し、上記継ぎ目部分から尿素水の浸透漏れが生じるのを防止する。
また、ユニット装着プレート６の上面側の継ぎ目部分にシール材１２を塗布してもよく、さらに両面の継ぎ目部分に塗布してもよい。外的な要因によるシール材１２の剥がれを防止するためには、図３のように、少なくとも下面側の継ぎ目部分にはシール材１２を塗布しておくことが望ましい。

シール材１２の塗布方法は、人による塗布でもよいが、シール材１２の塗布量や塗布範囲を斑なく均一なものにするためには、ロボットによる自動塗布が望ましい。
シール材１２の塗布は、ユニット装着プレート６をタンク本体１に溶着する前に行うと取り回しが容易で、また塗布範囲の品質を安定させやすい。
また、シール材１２を塗布する継ぎ目部分を予め脱脂しておくと、より確実なシール効果があり望ましい。

尿素水タンクの組み立てにおいて、まずタンク本体１にユニット装着プレート６を取り付けるには、図２、図３に示すように、ユニット装着プレート６を開口部５に同心的に戴置し、プレート保持部６ｂの下面部とタンク本体１の開口部５周縁部とを全周に亘り溶着によって接合する（図３破線部）。

次いで、パイプセンサーユニット４をユニット装着プレート６及びタンク本体１に挿着する。
ユニット装着プレート６の金属プレート部６ａ上にゴム製のシールリング７を配置し、上方からパイプセンサーユニット４をユニット装着プレート６の環及びタンク本体１の開口部５に挿し入れる（図１、図２参照）。このとき、パイプセンサーユニット４の凸部４ｂをユニット装着プレート６の切り欠き部６ｃに合致させる。そのまま凸部４ｂを切り欠き部６ｃの下方へ通過させ、金属プレート部６ａが凸部４ｂとフランジ４ｃの間に保持され、シールリング７が金属プレート部６ａとフランジ４ｃとに挟まれて圧縮される位置で、パイプセンサーユニット４を軸周りに回転させる。

これにより凸部４ｂが切り欠き部６ｃと一致しなくなり、下方から金属プレート部６ａに当接するため、パイプセンサーユニット４がユニット装着プレート６及びタンク本体１から離脱することが防止される（図３）。また、シールリング７が圧縮されて固定されるため、パイプセンサーユニット４とユニット装着プレート６と取付部の水密性が保たれるとともに、点検時などには、パイプセンサーユニット４を容易に取り外すことができる。

尿素水はガソリンや灯油等の燃料と比べて浸透性が高く、これを貯蔵する尿素水タンクでは水密性が重要になるため、溶着作業やシール材塗布作業は水密性を重視して行い、完成後には水密確認を行う。

このように構成した尿素水タンクでは、ユニット装着プレート６の金属プレート部６ａの外周に樹脂製のプレート保持部６ｂを周設し、このプレート保持部６ｂを樹脂製のタンク本体１の開口部５周縁に溶着したことにより、ボルト、ナット、ゴム製パッキンなどの締結部品を必要とせず、部品点数を削減することができ、また、パッキンを圧縮するためにボルトを正確なトルクで締結する工数も不要となり、尿素水タンクの製造コストを低減させることができる。
また、溶着による接合とすることで、振動や熱歪みに強くなり、タンク本体１とユニット装着プレート６との溶着接合部からの尿素水の浸透漏れが確実に防止され、長時間の使用にも耐えうる尿素水タンクを提供することができる。

さらに、ユニット装着プレート６における金属プレート部６ａとプレート保持部６ｂの継ぎ目部分にシリコン系シール材１２を塗布してシールしたことにより、シリコン系シール材１２は尿素水の浸透や腐食に強く、車両からの振動による継ぎ目部分の振動変位に追従でき、熱にも強いため、長時間の使用においても上記継ぎ目部分からの尿素水の浸透漏れの生じない尿素水タンクを提供することができる。
また、シール材１２は容易に塗布することができ、製造工程を簡素化することができるとともに、継ぎ目部分のサイズや形状が複数あっても対応することができ、部品の規格を複数用意する必要がない。

１ タンク本体
１ａ 補給口パイプ
１ｂ 液面ゲージ
１ｃ キャップ
２ パイプ類
３ センサー類
４ パイプセンサーユニット
４ａ ユニット本体
４ｂ 凸部
４ｃ フランジ
５ 開口部
６ ユニット装着プレート
６ａ 金属プレート部
６ｂ プレート保持部
６ｃ 切り欠き部
７ シールリング
８ 尿素水供給パイプ
８ａ 尿素水吸込口
９ リターンパイプ
１０ ブリーザーパイプ
１１ 冷却水パイプ
１２ （シリコン系）シール材
１３ パッキン
１４ インサートボルト
１５ ナット

Claims (2)

1. 箱形に形成されるとともにその上面部に開口部を有し尿素水を貯蔵する樹脂製のタンク本体と、
   環状の金属板の外周に樹脂製のプレート保持部を周設するとともに内周縁に１箇所以上の切り欠き部を設けてなり上記プレート保持部で上記開口部の周縁に溶着されるユニット装着プレートと、
   センサー類及びパイプ類をユニット本体に貫装させてなりその外周に突設された凸部に上記切り欠き部を通過させて回転させることで上記ユニット装着プレートに着脱可能に挿着されるパイプセンサーユニットと、
   からなる尿素水タンク。
   
2. 上記ユニット装着プレートにおける上記金属板と上記プレート保持部との継ぎ目部分に、シリコン系シール材を塗布してシールしたことを特徴とする請求項１記載の尿素水タンク。

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