JP5789336B2 - 反応剤を計量分配するためのポンプアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、冷却手段を持つポンプアッセンブリに関する。更に詳細には、本発明は、冷却ジャケット構成を備えた選択的触媒還元システム用の計量分配（または注入）ポンプに関するが、これに限定されない。

内燃エンジンからの排気ガスには、環境に有害であり、公衆衛生を脅かす恐れがある物質が含まれていることが知られている。自動車産業では、多年に亘り、排気ガス中に含まれる有害物質の大気中への放出量を減少するためのたゆまぬ努力が払われてきた。これは、燃焼プロセス自体を部分的に変更し、有害な燃焼生成物の発生量を減少すること、及び排気ガスを大気中への放出前に処理すること、例えば有害成分、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）の無害な化合物への化学的分解を促進する触媒を提供することの両方によって行われてきた。

ＮＯｘエミッションを低減するための選択的触媒還元即ちＳＣＲとして既知の一つの方法は、還元剤、代表的には尿素水等の液体アンモニア源を含む反応剤を排気ガス流に導入する工程を含む。ＳＣＲ触媒として既知の排気ガス触媒の上流で還元剤を排気ガスに注入する。ＳＣＲ触媒は、代表的には、セラミック製ハニカム構造に固定した酸化チタン、酸化バナジウム、及び酸化タングステン等の触媒粉体の混合物を含む。排気ガス中の窒素酸化物に触媒還元作用が加わり、ＳＣＲ触媒上でアンモニア源と反応し、気体窒素及び水を形成する。ＳＣＲシステムの一例が、欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−２１３１０２０号に記載されている。出典を明示することにより、この出願に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。

ＳＣＲシステムは、代表的には、反応剤を排気ガス流に送出するための、反応剤を計量分配（注入）するポンプを含む。こうしたポンプの例は、本出願人の欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−１８７８９２０号に記載されている。出典を明示することにより、この出願に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。

一つの既知の反応剤計量分配（反応剤注入）ポンプには、反応剤の圧力を上昇するソレノイド作動式の圧送装置が設けられており、ポンプは、圧送装置から反応剤を受け取って、これを出口端から排気ガス流中に送出する、噴霧用のノズルを有している。噴霧用のノズルは、圧送装置に連結されており、これによって、噴霧用のノズルと圧送装置は、単一のユニットを形成している。ノズルの出口端は、圧送装置が、排気ガスを搬送する排気管の外側と近付けて配置されるように、排気ガス流中に直接的に位置決めされていてもよい。

このような場合には、反応剤計量分配ポンプは排気システムの近傍で発生する高温に露呈され、そのため、使用時に反応剤に高温が加わるということは理解されよう。

尿素を基剤とした還元剤を使用できる最高温度には限度がある。溶液の温度が約７０℃よりも高い場合、尿素の結晶が沈殿し易い。沈殿物により、送出システムが、代表的には噴霧ノズルの出口端に設けられた例えば小径の出口で詰まってしまうため、沈殿は望ましくない。更に、沈殿物が形成されると残りの溶液の濃度が変化してしまい、排気流に送出される有効アンモニア量が不確実になる。これにより、触媒作用が非効率的になり、ＮＯｘエミッションの減少が不十分になる。

従って、多くの場合において、ＳＣＲシステム内の、詳細には反応剤計量分配ポンプ内の反応剤を冷却し、反応剤の過熱を阻止するための冷却手段を提供するのが望ましい。更に、ソレノイド作動式圧送装置が使用される場合、更に、ソレノイドのコイルを冷却するのが望ましい。これは、ソレノイドアクチュエータの性能が高温で低下するためである。

幾つかの構成では、ＳＣＲシステムの反応剤計量分配ポンプは、車輛のボディの下の排気管に取り付けられていてもよい。ガスがエンジンから反応剤計量分配ポンプの位置まで流れるため、排気ガスは或る程度冷却される。これにより、反応剤計量分配ポンプ及び従って反応剤が露呈される温度を或る程度制限する。このような構成では、反応剤計量分配ポンプの周囲の冷却空気流によって、及び／又は排気管から反応剤計量分配ポンプへの熱伝達を減少するための適当な断熱手段を設けることによって、反応剤計量分配ポンプを十分に冷却できる可能性がる。

他の構成では、反応剤計量分配ポンプを車輛のエンジンルーム内に配置するのが望ましい。こうした場合には、反応剤計量分配ポンプは、計量分配ポンプが更にエンジンの近くに配置されるため、更に高い温度に露呈される。冷却空気流を反応剤計量分配ポンプに提供するのが更に困難である。従って、使用時に反応剤が過熱される危険が、ボディの下に配置される場合よりも高い。

欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−２１３１０２０号 欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−１８７８９２０号

従って、ＳＣＲシステムの反応剤計量分配ポンプとして使用するのに適した、改良冷却装置を持つポンプアッセンブリを提供するのが望ましい。

この背景技術に対し、本発明は、選択的触媒還元システムで使用するための第１の態様のポンプアッセンブリを提供する。ポンプアッセンブリは、本体部分とこの本体部分から延びるノズル部分とを持ち、ポンプ軸線を形成するポンプハウジングと、ポンプハウジングを受け入れるためのキャビティを含むジャケットと、冷却流体用の第１及び第２のポートと、ジャケットとポンプハウジングとの間に配置された流れガイドとを含む。

冷却流体用の第１区画室が、部分的に流れガイドによって、及び部分的にポンプハウジングによって形成される。第１区画室は、第１ポートと流体連通している。冷却流体用の第２区画室は、部分的に流れガイドによって、及び部分的にジャケットによって形成される。第１区画室は、第２区画室によって第２ポートと流体連通している。

使用では、第１ポート又は第２ポートのいずれかが冷却流体源に連結され、他方のポートは、冷却流体用の出口として機能する。冷却流体は、流れガイドによって案内され、第１区画室を通って流れるとき、ポンプハウジングと隣接して通過する。かくして、本発明による流れガイドをポンプアッセンブリに設けることによって、ポンプハウジングの冷却を最適化できる。

一実施例では、第１ポートは、冷却流体をキャビティに供給するための入口ポートを含み、第２ポートは、冷却流体をキャビティから排出するための出口ポートを含む。使用時には、冷却流体が、ポンプハウジングと隣接した第１区画室を通って流れ、ポンプハウジングを冷却し、次いで第２ポートを通ってポンプアッセンブリを離れる前に第２区画室を通って流れる。別の実施例では、第２ポートは冷却流体をキャビティに供給するための入口ポートを含み、第１ポートは冷却流体をキャビティから排出するための出口ポートを含む。

ポンプアッセンブリは、更に、冷却流体用の第３区画室を備えることができ、この第３区画室は、部分的に流れガイドによって、及び部分的にジャケットによって形成され、その場合、第１区画室は、第３区画室によって第１ポートと流体連通してもよい。冷却流体用の第３区画室を提供することによって、ポンプハウジングの冷却を最大にするように冷却流体の流れを更に最適化できる。

好ましくは、ポンプアッセンブリは、使用時に、冷却流体が、第１区画室を通ってポンプ軸線とほぼ平行な第１方向に流れ、第２区画室を通って第１方向とほぼ逆方向の第２方向に流れるように構成されている。第３区画室が存在する場合には、ポンプアッセンブリは、使用時に、冷却流体が第３区画室を通って第２方向に流れるように構成されていてもよい。

第１区画室は、ポンプハウジングのノズル部分に沿って延びていてもよい。このようにして、流れガイドの構成により、冷却流体をポンプハウジングのノズル部分に亘って、好ましくは、ノズル部分のほぼ全長に沿って流す。

流れガイドは、例えば、ポンプハウジングのノズル部分を中心として同心に配置されたほぼチューブ状（管状）の部分を含んでいてもよい。第２区画室は、部分的に、ほぼチューブ状（管状）の部分によって形成されていてもよい。流れガイドは、ポンプハウジングの本体部分を中心として同心に配置された拡径部分を含んでいてもよい。従って、流れガイドは、ほぼベル形状であってもよい。

流れガイドは、ジャケットと協働して流れガイドをキャビティ内で支持する支持手段を含んでいてもよい。例えば、流れガイドがほぼチューブ状の部分を備えている場合、流れガイドをキャビティ内で支持するため、ジャケットと協働するタブ形態の支持手段が設けられていてもよい。別の態様では、又は好ましくは、これに加えて、支持手段は、流れガイドに設けられた環状フランジを含んでいてもよい。環状フランジは、流れが第２区画室と第１区画室との間のフランジを通って流れるように、又はフランジが設けられている場合、第３区画室がなくされるか或いは制限されるように、部分的に、第２区画室を形成してもよい。

ジャケットは、第１ジャケット部品と、ジャケットの継手のところで第１ジャケット部品に対してシールするか或いは第１ジャケット部品ととともにシールを形成する第２ジャケット部品とを含んでいてもよい。こうした構成は、このような構成を備えている場合、製造上の目的で有利である。支持手段を設ける場合、支持手段は、継手のところでジャケットと協働してもよい。例えば、環状フランジが設けられている場合には、フランジは、継手のところで第１及び第２のジャケット部分間に保持されていてもよい。

ジャケットは、便利には、ポンプハウジングのノズル部分を中心として同心に配置されたほぼチューブ状の部分を含んでいてもよい。ジャケットのほぼチューブ状の部分は、ポンプハウジングのノズル部分の出口端を保持するための保持手段を含んでいてもよい。１実施例では、例えば、出口端はノズル部分の縮径部分であり、保持手段は、出口端を受け入れるための穴を持つフランジ部材を含む。

第１及び第２のポートは、ポンプ軸線に対して垂直であってもよく、ポンプ軸線からオフセットしていてもよい。換言すると、第１及び第２のポートは、夫々、第１及び第２の流体流れ軸線を形成してもよく、各流体流れ軸線は、ポンプ軸線と垂直であってもよく、及び／又はポンプ軸線からオフセットしていてもよい。

好ましくは、キャビティの少なくとも一部は円形断面を有し、第１及び第２のポートのうちの少なくとも一方が、キャビティに関して実質的に接線方向に配置されている。このようにして、これらのポートを通して冷却流体をキャビティに比較的障害なく流入させたりキャビティから流出させたりできる。１つの構成では、第１ポート及び第２のポートの両方が、キャビティに関して実質的に接線方向に配置されている。

第１ポートは第２ポートと平行であってもよく、便利には、第１及び第２のポートは、互いに隣接している。このようにして、コンパクトなポンプアッセンブリを提供でき、ポンプアッセンブリへの冷却流体連結部をポンプアッセンブリの一方の側部にだけ連結しさえすればよい。別の構成では、第１ポートは第２ポートに対して垂直である。

ジャケットは、反応剤用の入口ポートを備えていてもよい。反応剤入口ポートは、ポンプハウジングに設けられた反応剤入口手段と流体連通していてもよい。例えば、反応剤を反応剤入口ポートからポンプハウジングに搬送するため、反応剤通路がジャケットに設けられていてもよい。反応剤入口ポートは、冷却流体用の第１ポート又は第２ポートと平行であってもよく、及び／又はこれと隣接していてもよい。一例では、反応剤入口ポートは、冷却流体用の第１ポート及び第２ポートの両方と平行であり、及び／又はこれらのポートと隣接している。

換言すると、本発明は、選択的触媒還元システムで使用するためのポンプ装置に関する。このポンプ装置は、本体部分及びこの本体部分から延びるノズル部分を持つポンプハウジングと、ポンプハウジングを受け入れ、冷却流体用の容積部を形成するためのジャケットと、冷却流体用の第１及び第２のポートと、第１ポートから第２ポートまでの容積部内の流体の流れを実質的にポンプハウジングの全面に沿って案内するための流れガイド手段とを含む。

ＳＣＲシステムで使用される反応剤は、代表的には水性であり、従って、低温で凍結する恐れがある。反応剤が反応剤計量分配ポンプ内で凍結すると、凍結により反応剤の容積が膨張することによりポンプが損傷する危険がある。

本発明の第２の態様から、選択的触媒還元システムで使用するためのポンプアッセンブリを提供する。この第２の態様では、ポンプアッセンブリは、本体部分とこの本体部分から延びるノズル部分とを持ち、ポンプ軸線を形成するポンプハウジングと、ポンプハウジングを受け入れるためのキャビティを含むジャケットとを含む。ジャケットは、ポンプ軸線に沿ったポンプハウジングの膨張に対してポンプハウジングを支持するように構成されている。

ジャケットがポンプハウジングを軸線方向膨張力に対してポンプ軸線に沿って支持するため、反応剤がポンプハウジング内で凍結した場合にポンプハウジングが損傷する危険が低減される。

ジャケットは、ポンプハウジングのノズル部分の出口端を保持するための保持手段を備えることができ、これによって、ノズル部分が本体部分から遠ざかる方向に移動しないようにする。

同様に、ジャケットは、ポンプハウジングの本体部分の面を支持するための支持手段を含んでいてもよく、これによって、本体部分がノズル部分から遠ざかる方向に移動しないようにする。便利には、支持手段は、ポンプハウジングの反応剤入口手段と協働する反応剤通路を含んでいてもよい。

他の態様では、本発明の各態様の好ましい特徴及び／又は随意の特徴を、単独で、又は適当な組み合わせで使用してもよい。

次に、本発明の実施例を、同様の部品に対して同様の参照番号を付した添付図面を参照して単なる例として説明する。

図１は、本発明によるポンプアッセンブリの一部を切欠いた斜視図である。 図２は、図１のポンプアッセンブリの部分断面図である。 図３は、図１のポンプアッセンブリの斜視図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、夫々、図１のポンプアッセンブリの部分を形成する流れガイドの斜視図及び一部を切欠いた斜視図である。

本発明の第１実施例によるポンプアッセンブリを図１乃至図３に示す。

先ず最初に図１及び図２を参照すると、ポンプアッセンブリ１００は、ポンプ及びノズル装置を一体化した反応剤計量分配ユニットを含む。以下、これを反応剤計量分配ポンプ１０２と呼ぶ。ポンプ１０２は、任意の適当な種類の、例えばＥＰ−Ａ−１８７８９２０に記載された種類の反応剤計量分配ポンプであり、このポンプ１０２の詳細について、これを参照されたい。

ポンプ１０２は、ポンプ軸線（図２にＡで示す）を形成するほぼ円筒形のポンプ本体部分１０６と、ポンプ軸線Ａに沿って本体部分１０６の第１面１１０から延びるほぼ円筒形のノズル部分１０８とを含むポンプハウジング１０４を有する。ノズル部分１０８は、本体部分１０６と比較して、比較的小径である。

ポンプハウジング１０４の本体部分１０６は、ソレノイド作動式圧送機構等の圧送機構（図示せず）を収容している。使用では、圧送機構は、第１面１１０とは反対側の本体部分１０６の第２面１１４に設けられた反応剤入口１１２を通して反応剤を受け取る。更に、圧送機構のソレノイドアクチュエータに電流を提供するため、本体部分１０６の第２面１１４（図１には示さず）には、電気接続点１１６が配置されている。ＥＰ−Ａ−１８７８９２０から既知であるように、圧送機構は、プランジャーやピストン等の往復動する圧送エレメントを含む。圧送エレメントは、圧送エレメントの各サイクル時に所定量の反応剤の圧力を上昇するように構成されている。

ポンプハウジング１０４のノズル部分１０８には、送出通路（図示せず）が設けられている。送出通路は、使用時に、加圧反応剤を圧送機構から受け取り、これをノズル部分１０８の縮径出口端１１８まで搬送する。出口端１１８には、反応剤がポンプ１０２を出るときに反応剤を噴霧する噴霧ノズル１２０が設けられている。

ポンプアッセンブリ１００は、更に、ポンプ１０２が受け入れられる内部キャビティ１３２を持つジャケット１３０を含む。キャビティ１３２は、ジャケット１３０の内壁１３４によって形成される。大まかに言うと、キャビティ１３２の形状は、ポンプハウジング１０４が形成する形状を拡大した態様をなしている。このようにして、キャビティ１３２の内壁１３４は、ポンプハウジング１０４から間隔が隔てられており、冷却流体用の容積部１３６をその間に形成する。

ジャケット１３０は二部品アッセンブリであり、随意であるが、鋳造ステンレス鋼で形成され、ポンプハウジング１０４のノズル部分１０８及び本体部分１０６の一部を受け入れる第１ジャケット部品１４０と、本体部分１０６の残りの部分を受け入れる第２ジャケット部品１４２とを含む。

第１ジャケット部品１４０は、ポンプハウジング１０４のノズル部分１０８の一部を受け入れるため、ポンプ軸線Ａに沿って延びるチューブ状（管状）部分１４４を含む。チューブ状部分１４４の一端には、内方に差し向けられたフランジ１４６が設けられている。フランジ１４６には、縮径出口端１１８を受け入れる中央穴１４８が設けられている。出口端１１８は、穴１４８に締り嵌めし、更に、レーザー溶接等でフランジ１４６に固定されていてもよい。出口端１１８とフランジ１４６との間のインターフェースは流体密であり、冷却流体用の容積部１３６をポンプ１０２の出口端１１８のところでシールする。

第１ジャケット部品１４０は、更に、ポンプ１０２の出口端１１８から離れた場所で軸線Ａに沿って延びる拡径部分１５０を含む。拡径部分１５０は、本体部分１０６の第１面１１０を含むポンプハウジング１０４の本体部分１０６の一部を受け入れる。

第１ジャケット部品１４０には、第１ジャケット部品１４０のチューブ状部分１４４と拡径部分１５０とが出合う場所と隣接して、外方に差し向けられたフランジの形態の取り付けボス１５２が設けられている。使用では、取り付けボス１５２は、反応剤を排気ガス流中に計量分配するのに適した位置に噴霧ノズル１２０が位置決めされるように、排気管又はマニホールド（図示せず）のポートに取り付けられる。取り付けでは、随意であるが、シーリングガスケットが使用される。定位タブ１５４が、取り付けボス１５２から突出しており、ポートの対応する定位凹所（図示せず）と係合する。これにより、使用時にポンプアッセンブリ１００が排気管に関して正しく配向（方向決め）されるようにする。

第２ジャケット部品１４２はほぼカップ形状をなしており、ポンプ１０２の出口端１１８とは反対側の端部を包囲する。従って、第２ジャケット部品１４２は、本体部分１０６の第２面１１４を含むポンプハウジング１０４の本体部分１０６の一部を受け入れる。

突出部即ちランド１５６が、第２ジャケット部品１４２のキャビティ１３２の内壁１３４から軸線方向にポンプの出口端１１８に向かって延びており、ハウジングポンプ本体部分１０６の第２面１１４に設けられた入口ポート１１２と出合う。ランド１５６を受け入れるカラー１５８（図２に最も明瞭に示す）が、ポンプ本体部分１０６の第２面１１４に設けられている。カラー１５８とランド１５６との間に流体密シールを形成するため、Ｏ−リング１６０が設けられている。

図３を追加に参照すると、出口端１１８から遠方の第２ジャケット部品１４２の端部には、ほぼ立方体形状の連結ブロック１６２が設けられている。連結ブロック１６２の上面には、チューブ状反応剤入口コネクタ１６６を受け入れる反応剤入口ポート１６４が設けられている。入口コネクタ１６６は、ポンプ軸線Ａに関して半径方向に延びており、使用時に反応剤供給ライン（図示せず）に連結される。

図１及び図２に示すように、連結ブロック１６２の入口ポート１６４は、第２ジャケット部品１４２の第１及び第２の通路１６８、１７０によって、ポンプ１０２の反応剤入口１１２と流体連通している。第１通路１６８は、連結ブロック１６２の入口ポート１６４から半径方向内方に延びてポンプ軸線Ａと交差し、第２通路１７０は、ポンプ軸線Ａに沿って第１通路１６８から連結ブロック１６２及びランド１５６を通って延びており、ポンプ１０２の反応剤入口１１２に連結する。Ｏ−リング１６０が提供するシールは、反応剤が、第２ジャケット部品１４２のランド１５６とポンプハウジング１０４のカラー１５８との間の冷却流体容積部１３６に漏洩しないようにする。

入口コネクタ１６６とポンプ１０２の反応剤入口１１２との間の流路にフィルタ１７２が配置されている。この実施例では、フィルタ１７２は、入口ポート１６４に受け入れられている。フィルタ１７２は、便利には、尿素の結晶等の反応剤中の粒子状汚染物質が、ポンプ１０２に入り込まないように構成されたディスクフィルタである。

連結ブロック１６２には、更に、電気コネクタ１７６用のドリル穴１７４が設けられている。電気コネクタ１７６は、ポンプ１０２の電気接続点１１６に接続する。ドリル穴１７４内で電気コネクタ１７６をシールするため、別のＯ−リング１７８が設けられている。

第１及び第２のジャケット部品１４０、１４２は、環状の重ね継手１８０のところで出合う。継手１８０のところで、第１ジャケット部品１４０のリップ１８２が、第２ジャケット部品１４２の対応するリップ１８４に被さって嵌着する。継手１８０は、適当な手段によって、例えばレーザー溶接によって、又はリップ１８２、１８４間に接着剤層を設けることによって固定され且つシールされていてもよい。

以下に説明するように、ポンプアッセンブリ１００は、使用時に、ポンプ１０２の冷却が最適化されるように、ジャケット１３０の内壁１３４とポンプハウジング１０４との間に形成される容積部１３６を通して冷却流体を流すように構成されている。

ポンプアッセンブリ１００は、ポンプハウジング１０４とジャケット１３０との間に取り付けられたほぼベル形状の流れガイド２００を含む。図４（ａ）及び図４（ｂ）に斜視図で示す流れガイド２００は両端が開放しており、ポンプハウジング１０４のノズル部分１０８の一部を受け入れるチューブ状部分２０２と、ポンプハウジング１０４の本体部分１０６を受け入れる拡径部分２０４とを含む。

拡径部分２０４には、外方に差し向けられた環状支持体、即ち取り付けフランジ２０６が設けられている。取り付けフランジ２０６は、重ね継手１８０のところで第１及び第２のジャケット部品１４０、１４２間に保持される。これにより、流れガイド２００をジャケットキャビティ１３２内で所定位置に固定できる。図２に最も明瞭に示すように、取り付けフランジ２０６は、ポンプ１０２の出口端１１８に最も近い第２ジャケット部品１４２の端部と、リップ１８２が第１ハウジング部品１４０の残りと出合う場所に形成された第１ハウジング部品１４０の内部肩部１９０との間に係合する。

流れガイド２００のチューブ状部分２０２は、ハウジングノズル部分１０８の出口端１１８の手前で終端する。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、チューブ状部分２０２の端部の周囲に、外方に延びる四つの支持タブ２０８が設けられている。組み立てたとき、図１及び図２に示すように、支持タブ２０８は、キャビティ壁１３４に押し付けられ、流れガイド２００に対し、ジャケットキャビティ１３２内で追加の支持を提供する。

流れガイド２００は、便利には、射出成形プラスチック材料で形成される。流れガイド２００の剛性を向上するため、チューブ状部分２０２から流れガイドの拡径部分２０４まで延びる支持リブ２１０が設けられている。ポンプ１０２の電気接続点１１６を受け入れるため、拡径部分２０４には切欠き部２１２が形成されている。流れガイド２００は、取り付けフランジ２０６及び支持タブ２０８がジャケット１３０と係合する場所を除き、流れガイド２００とポンプハウジング１０４との間、及び流れガイド２００とキャビティ壁１３４との間に隙間が形成されるような寸法を備えている。

取り付けフランジ２０６は、ジャケット部品１４０、１４２間に締り嵌めする。そのため、取り付けフランジ２０６とジャケット１３０との間の流体流れは、阻止されるか或いは少なくとも大幅に制限される。これとは対照的に、支持タブ２０８が設けられた流れガイド２００の端部の周囲で比較的制限されていない流体流れが可能である。これは、流体がタブ２０８間の隙間を通って流れることができるためである。

流れガイド２００は、冷却流体容積部１３６を三つの企画室に分割する。第１区画室即ち内区画室２２０は、部分的にポンプハウジング１０４によって、及び部分的に流れガイド２００の最内面によって形成される。従って、内区画室２２０は、ポンプハウジング１０４の周囲に同心に配置される。

内区画室２２０の外側の、流れガイド２００とキャビティ１３２の壁１３４との間の冷却流体容積部１３６の残りの部分は、取り付けフランジ２０６によって、入口区画室２２２及び出口区画室２２４に分割される。入口区画室２２２は、ポンプ１０２の出口端１１８から最も遠く、出口区画室２２４は、ポンプ１０２の出口端１１８に最も近い。入口区画室２２２及び出口区画室２２４は、各々、内区画室２２０の周囲に同心に配置されている。

入口区画室２２２は、部分的に流れガイド２００の拡径部分２０４の最外面によって、及び部分的に第２ジャケット部品１４２のキャビティ壁１３４によって形成される。出口区画室２２４は、部分的に流れガイド２００の拡径部分２０４の最外面によって、及び部分的に流れガイドのチューブ状部分２０２の最外面によって、及び部分的に第１ジャケット部品１４０のキャビティ壁１３４によって形成される。

入口区画室２２２は、流れガイド２００の拡径部分２０４の開放端によって内区画室２２０と流体連通しており、内区画室２２０は、流れガイド２００のチューブ状部分２０２の開放端によって出口区画室２２４と流体連通している。入口区画室２２２と出口区画室２２４との間の流体流れは、取り付けフランジ２０６が重ね継手１８０のところでジャケット１３０と係合することによって阻止され、又は実質的に制限される。

冷却流体用の入口ポート２３０及び出口ポート２３２は、第１及び第２のジャケット部品１４０、１４２の夫々に設けられている。各ポート２３０、２３２は、各ジャケット部品１４０、１４２の周囲に設けられた夫々のブロック２３１、２３３に形成された通路又はドリル穴（図示せず）を含む。チューブ状入口コネクタ２３４が入口ポート２３０に受け入れられ、チューブ状出口コネクタ２３６が出口ポート２３２に受け入れられる。これらのコネクタ２３４、２３６は、保持ナット２３８、２４０によって、ジャケット１３０に固定される。使用では、入口コネクタ２３４は、冷却流体供給ラインによってエンジンの冷却水システム等の冷却流体源に連結され、出口コネクタ２３６は、冷却流体用戻しラインに連結される。有利には、コネクタ２３４、２３６は、プレス嵌めによって流体ラインに連結され、又はコネクタ２３４、２３６と嵌合する流体ラインの端部に設けられた適当な継手によって、流体ラインに連結される。

各ポート２３０、２３２は、ジャケット１３０に設けられた夫々の通路（図示せず）によって、ジャケット１３０内の冷却流体容積部１３６と連通する。入口ポート２３０からの通路は、入口区画室２２２内に開放しており、出口ポート２３２からの通路は、出口区画室２２４内に開放している。

図３に最も明瞭に示すように、入口ポート２３０及び出口ポート２３２は、冷却流体がポンプ軸線Ａに対して実質的に垂直であり且つこれからオフセットした方向で、容積部１３６に流入し又は流出するように構成されている。

換言すると、入口ポート２３０及びその夫々の通路（図示せず）は、流体が、ポンプ軸線Ａに対して垂直であるがこれと交差しない流れ軸線に沿って、入口コネクタ２３４から入口区画室２２２に流入するように構成されている。その代わり、流れ軸線はポンプ軸線Ａからオフセットしており、入口区画室２２２に対してほぼ接線方向であり、そのため、流体は、入口区画室２２２内に及び入口区画室２２２の周囲に環状をなして比較的自由に、流体の流れを妨げる流路内の障害物に出合うことなく、流れることができる。

同様に、出口ポート２３２及びその夫々の通路（図示せず）は、流体が、ポンプ軸線Ａに対して垂直であるがこれからオフセットした、即ち出口区画室２２４に対してほぼ接線方向の流れ軸線に沿って、出口区画室２２４からノズルコネクタ２３６に流入するように構成されている。このようにして、流体は、出口区画室２２４の周囲を比較的自由に環状をなして流れ、流れを妨げる障害物に出合うことなく、出口区画室２２４の外に流れることができる。

使用時に冷却流体容積部１３６を通る流体の流れを更に改善するため、尖った角よりも、ジャケットキャビティ１３２の壁１３４及び流れガイド２００の表面の両方を滑らかにし、角や縁部を丸くする。例えば、拡径部分１５０が第１ジャケット部品１４０のチューブ状部分１４４と出合う場所には、丸みを付けた移行領域１５１が設けられ、出口区画室２２４内の流体流れに対する抵抗を小さくする。同様に、拡径部分２０４が流れガイド２００のチューブ状部分２０２と出合う場所には、丸みを付けた移行領域２０５が設けられている（図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照されたい）。

使用時に、冷却流体が入口ポート２３０を通ってポンプアッセンブリ１００に入り、先ず最初に入口区画室２２２に流入する。冷却流体は、次いで、内区画室２２０に流入し、流れガイド２００とポンプハウジング１０４との間を通過し、ポンプ１０２から冷却流体に熱を伝達する。流体は、流れガイド２００のチューブ状部分２０２の端部に到達すると、内区画室２２０から出て出口区画室２２４に入る。このとき、流体は、先ず最初に流れガイド２００及び第１ジャケット部品１４０の夫々のチューブ状部分２０２、１４４の間を通過し、次いで、流れガイド２００及び第１ジャケット部品１４０の夫々の拡径部分２０４、１５０の間を通過する。冷却流体は、次いで、出口ポート２３２を通ってポンプアッセンブリ１００から出る。

入口ポート２３０及び出口ポート２３２が入口区画室２２２及び出口区画室２２４に関してほぼ接線方向に配置されているため、冷却流体は、冷却流体容積部１３６を通って螺旋状流路を流れる傾向がある。有利なことには、これにより、ポンプアッセンブリ１００を流体が通過するのに要する時間が長くなり、従って、ポンプ１０２から流体に熱を伝達する上で利用可能な時間が、ポンプ軸線Ａと実質的に平行な方向に冷却流体を流す場合と比較して長くなる。

ガイド２００により、冷却流体は、内区画室２２０を通って流れるとき、ポンプハウジング１０４の表面のほぼ全体に亘って案内される。従って、有利には、流れガイド２００により、ポンプ１０２から冷却流体に熱が効率的に伝達される。流れガイド２００が、ポンプ１０２の出口端１１８に向かって延びているため、流れガイド２００は、ポンプハウジング１０４のノズル部分１０８の長さに沿って冷却流体を流すのを補助し、これによって、噴霧ノズル１２０の近くの反応剤を過熱から保護する。

更に、熱を発生するソレノイドアクチュエータを収容するポンプ本体部分１０６は、ポンプハウジング１０４のノズル部分１０８よりも強力に冷却する必要がある。従って、この実施例では、流れガイド２００の構成により、冷却流体は、先ず最初にポンプ本体部分１０６の周囲を通過した後、出口ポート２３２を通って出る前にポンプハウジング１０４のノズル部分１０８の周囲を通過する。このようにして、冷却流体流の冷却能力を最適化する。

図３からわかるように、冷却流体用の入口ポート２３０及び出口ポート２３２は、便利には、入口コネクタ２３４及び出口コネクタ２３６が互いに平行に延びるように、ポンプアッセンブリ１００の同じ側に設けられる。更に、流れガイド２００により、冷却流体は、内区画室２２０内でポンプ１０２の出口端１１８に向かって軸線Ａと平行な第１方向に移動し、次いで、第１方向と平行でない、又は第１方向とは逆方向の第２方向に沿って移動する。従って、冷却流体は、入口ポート２３０に向かって戻される。従って、入口ポート２３０及び出口ポート２３２、及びこれらのポートの夫々のコネクタ２３４、２３６を互いに隣接して位置決めできる。

このようにして、空間を効率的に利用する態様(space-efficient manner)で、流体供給ライン及び流体戻しライン（図示せず）をポンプアッセンブリ１００に連結できる。これは、これらのラインをポンプアッセンブリ１００の一方の側に取り付けさえすればよいためである。

同様に、反応剤用入口コネクタ１６６は、ポンプアッセンブリ１００から、入口コネクタ２３４及び出口コネクタ２３６と同じ方向に延びており、そのため、反応剤供給ライン（図示せず）もまた、ポンプアッセンブリ１００に空間を効率的に利用する態様で連結できる。

図２を再度参照すると、ジャケット１３０は、ポンプハウジング１０４の各端をクランプするのに役立つということがわかるであろう。ハウジング１０４のノズル部分１０８の出口端１１８は、第１ジャケット部品１４０のフランジ１４６の穴１４８に保持されるのに対し、ハウジング１０４の本体部分１０６の第２面１１４は、第２ジャケット部品１４２のランド１５６に当接する。このようにして、ジャケット１３０は、反応剤がポンプ１０２の内部で凍結した場合に生じるポンプ軸線Ａに沿った膨張や変形に対し、ポンプハウジング１０４を支持する。従って、こうした状況でポンプハウジング１０４が機械的に損傷する危険を低減する。詳細には、ノズル部分１０８が本体部分１０６から押し離される危険がなくなるまたは緩和される。フランジ１４６は、本体部分１０６から離れる方向のハウジング１０４のノズル部分１０８の移動に対して高度の抵抗を提供するため、図１に最も明瞭に示すように、凹状形状を備えていてもよい。

本発明の多くの変形及び変更が考えられるということは理解されよう。

例えば、冷却流体容積部の入口区画室をなくしてもよい。これは、例えば、取り付けフランジの位置で切った流れガイドを提供することによって行われる。こうした場合には、流体は、入口ポートから内区画室に直接流入する。しかし、流れガイドは、それでも、冷却流入がポンプハウジングのほぼ全面と確実に接触するようにする。

本発明の例示の実施例の入口ポート及び出口ポートの位置を逆にすると、冷却流体は、ポンプ本体部分の前にポンプハウジングのノズル部分を通って流れる。これは、幾つかの用途において望ましい。例えば、使用時にノズル部分がポンプ本体部分と比較して特に高い温度に露呈される場合、又はポンプアッセンブリから空冷又は他の手段によって熱を或る程度放散でき、水冷がノズル部分でしか必要とされない場合に、望ましい。

流れガイドは、便利には、別体の構成要素として提供される。しかしながら、幾つかの実施例では、流れガイドは、ジャケットの部品を形成し、又はジャケットと一体であり、又はポンプハウジングの部品を形成し、又はポンプハウジングと一体である。流れガイドは、例示の実施例におけるように、単一のピースとして形成されていてもよく、又は、互いに係合するか又は何らかの態様で協働する二つ又はそれ以上の部品で形成されていてもよい。

上文中に説明した実施例では、ジャケットは二部品である。これは製造上の理由により便利であるためである。しかしながら、ジャケットは任意の適当な別の形態を備えていてもよいということは理解されよう。例えば、三つ又はそれ以上のピースから形成されたジャケットを提供してもよい。

入口ポート及び出口ポート、反応剤入口ポート、及びポンプアクチュエータへの電気接続部の構成は、任意の特定の用途に合わせて選択されてもよい。例えば、入口ポート及び出口ポートを、ポンプアッセンブリに沿って、同じ軸線方向距離のところに配置してもよい。その場合、流れガイドには、冷却流体容積部を適当な入口区画室及び出口区画室に分割するため、軸線方向に延びるリブやバッフルが設けられていてもよい。

例示の実施例では、冷却流体用の入口ポート及び出口ポートは、冷却流体が冷却流体容積部に、ポンプ軸線に対して実質的に垂直であり且つポンプ軸線からオフセットした方向で、流入し流出するように、ジャケットの周囲に互いに隣接して配置されている。しかしながら、入口ポート及び出口ポートの様々な構成が可能である。

キャビティの少なくとも部分的に円形断面である場合には、冷却流体用の入口ポート及び出口ポートの少なくとも一方をキャビティに関して実質的に接線方向に配置することが、キャビティ内の流体流れの最適化に関して有利である。しかしながら、特定の用途では、例えばデバイスを車輛のエンジンルーム内の特定の位置に位置決めできるように、これらのポートの一方又は両方を非接線方向位置に配置するのが適当であるということは理解されよう。これらのポートの一方又は両方は、例えばポンプ軸線に対して垂直であり且つポンプ軸線と交差する夫々の軸線に沿って配置されてもよい。

別の例では、入口ポート及び出口ポートの一方又は両方が、ポンプ軸線と平行に配置されてもよく、ポンプハウジングのノズル部分とは反対側のジャケットの端部から延びていてもよく、又はこの端部に位置決めされていてもよい。

一つの特定の構成（図示せず）では、入口ポートの位置を、例示の実施例に示す位置から、デバイスのノズル端とは反対側のジャケットの端面に移し、内区画室内に直接開放する。出口ポートは、例示の実施例を参照して上文中に説明したように配置されている。この構成では、冷却流体は、入口ポートを通ってポンプ軸線と実質的に平行な方向で冷却流体容積部に流入し、出口ポートを通って（出口区画室によって）、ポンプ軸線に対して実質的に垂直であり且つポンプ軸線からオフセットした方向で冷却流体容積部を出る。入口流体ライン用のコネクタが、入口ポートと同軸に配置されていてもよい。別の態様では、入口流体ラインをポンプ軸線と平行でない配向でデバイスに連結できるように、適当な別の通路及び／又は適当な角度をなしたコネクタが設けられていてもよい。この構成の変形例では、入口ポート及び出口ポートの位置が逆になっている。

本発明の例示の実施例では、流れガイドの取り付けフランジが入口区画室及び出口区画室を分け、流れガイドの本体が内区画室を入口区画室及び出口区画室の両区画室から分ける。しかしながら、区画室の別の分離方法が考えられる。例えば、他の実施例では、入口区画室及び出口区画室を、ジャケットに設けられた内方に差し向けられたフランジ又は押縁によって分けてもよく、又は流れガイドに受け入れられたＯ−リング等の別体の分離部材によって分けてもよい。

更に、添付の特許請求の範囲に定義した本発明の範囲から逸脱することなく、上文中に明瞭には説明していないこの他の態様及び変形例が考えられる。

１００ ポンプアッセンブリ
１０４ ポンプハウジング
１０６ 本体部分
１０８ ノズル部分
１３０ ジャケット
１３２ キャビティ
２００ 流れガイド
２２０ 第１区画室
２２４ 第２区画室
２３０ 入口ポート
２３２ 出口ポート

Claims (18)

1. 選択的触媒還元システムで使用するためのポンプアッセンブリ（１００）であって、
   本体部分（１０６）と、前記本体部分（１０６）から延びてポンプ軸線（Ａ）を形成するノズル部分（１０８）とを有する、ポンプハウジング（１０４）と、
   前記ポンプハウジング（１０４）を受け入れるためのキャビティ（１３２）を含むジャケット（１３０）と、
   冷却流体用の第１及び第２のポート（２３２、２３０）と、
   前記ジャケット（１３０）と前記ポンプハウジング（１０４）との間に配置された流れガイド（２００）と、
   部分的に前記流れガイド（２００）によって、及び部分的に前記ポンプハウジング（１０４）によって形成された、前記第１ポート（２３０）と流体連通した、冷却流体用の第１区画室（２２０）と、
   部分的に前記流れガイド（２００）によって、及び部分的に前記ジャケット（１３０）によって形成された、冷却流体用の第２区画室（２２４）とを備え、
   前記第１区画室（２２０）は、前記第２区画室（２２４）によって前記第２ポート（２３２）と流体連通している、ポンプアッセンブリ。
2. 請求項１に記載のポンプアッセンブリ（１００）において、
   使用時に、冷却流体が、前記第１区画室（２２０）を通って前記ポンプ軸線（Ａ）とほぼ平行な第１方向に、及び前記第２区画室（２２４）を通って前記第１方向とほぼ逆方向の第２方向に流れるように構成されている、ポンプアッセンブリ。
3. 請求項１に記載のポンプアッセンブリにおいて、更に、
   部分的に前記流れガイド（２００）によって、及び部分的に前記ジャケット（１３０）によって形成された冷却流体用の第３区画室（２２２）を備え、
   前記第１区画室（２２０）は、前記第３区画室（２２２）によって前記第１ポート（２３０）と流体連通している、ポンプアッセンブリ。
4. 請求項３に記載のポンプアッセンブリ（１００）において、
   使用時に、冷却流体が、前記第１区画室（２２０）を通って前記ポンプ軸線（Ａ）とほぼ平行な第１方向に、及び前記第２及び第３の区画室（２２４、２２２）を通って前記第１方向とほぼ逆方向の第２方向に流れるように構成されている、ポンプアッセンブリ。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のポンプアッセンブリにおいて、
   前記第１区画室（２２０）は、前記ポンプハウジング（１０４）の前記ノズル部分（１０８）に沿って延びている、ポンプアッセンブリ。
6. 請求項５に記載のポンプアッセンブリにおいて、
   前記流れガイド（２００）は、前記ポンプハウジング（１０４）の前記ノズル部分（１０８）を中心として同心に配置されたほぼチューブ状の部分（２０２）を含み、
   前記第２区画室（２２４）は、部分的に、前記ほぼチューブ状の部分（２０２）によって形成される、ポンプアッセンブリ。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のポンプアッセンブリにおいて、
   前記流れガイド（２００）は、前記ポンプハウジング（１０４）の前記本体部分（１０６）を中心として同心に配置された拡径部分（２０４）を含む、ポンプアッセンブリ。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のポンプアッセンブリにおいて、
   前記流れガイド（２００）は、前記ジャケット（１３０）と協働して前記流れガイド（２００）をキャビティ（１３２）内で支持する支持手段（２０６、２０８）を備える、ポンプアッセンブリ。
9. 請求項８に記載のポンプアッセンブリにおいて、
   前記支持手段は、前記流れガイド（２００）に設けられた環状フランジ（２０６）を備える、ポンプアッセンブリ。
10. 請求項８又は９に記載のポンプアッセンブリにおいて、
    前記ジャケット（１３０）は、第１ジャケット部品（１４０）と、前記ジャケット（１３０）の継手（１８０）のところで前記第１ジャケット部品（１４０）に対してシールする第２ジャケット部品（１４２）とを備え、
    前記支持手段（２０６）は、前記継手（１８０）のところで前記ジャケット（１３０）と協働する、ポンプアッセンブリ。
11. 請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のポンプアッセンブリにおいて、
    前記ジャケット（１３０）は、前記ポンプハウジング（１０４）の前記ノズル部分（１０８）を中心として同心に配置されたほぼチューブ状の部分（１４４）を備える、ポンプアッセンブリ。
12. 請求項１１に記載のポンプアッセンブリにおいて、
    前記ジャケット（１３０）の前記ほぼチューブ状の部分（１４４）は、前記ポンプハウジング（１０４）の前記ノズル部分（１０８）の出口端（１１８）を保持するための保持手段（１４６、１４８）を備える、ポンプアッセンブリ。
13. 請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載のポンプアッセンブリにおいて、
    前記キャビティ（１３２）の少なくとも一部は円形断面を有し、
    前記第１及び第２のポート（２３０、２３２）のうちの少なくとも一方が、前記キャビティ（１３２）に関して実質的に接線方向に配置されている、ポンプアッセンブリ。
14. 請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載のポンプアッセンブリにおいて、
    前記第１及び第２のポート（２３０、２３２）は、互いに隣接している、ポンプアッセンブリ。
15. 請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載のポンプアッセンブリ（１００）において、
    前記ジャケット（１３０）は、前記ポンプ軸線（Ａ）に沿った前記ポンプハウジング（１０４）の膨張に対し、前記ポンプハウジング（１０４）を支持するように構成されている、ポンプアッセンブリ。
16. 請求項１２に従属する請求項１５に記載のポンプアッセンブリにおいて、
    前記保持手段（１４６、１４８）は、前記ノズル部分（１０８）が前記本体部分（１０６）から遠ざかる方向に移動しないようにする、ポンプアッセンブリ。
17. 請求項１５又は１６に記載のポンプアッセンブリにおいて、
    前記ジャケット（１３０）は、前記ポンプハウジング（１０４）の前記本体部分（１０６）の面（１１４）を支持するための支持手段（１５６）を備え、これによって、前記本体部分（１０６）が前記ノズル部分（１０８）から遠ざかる方向に移動しないようにする、ポンプアッセンブリ。
18. 請求項１７に記載のポンプアッセンブリにおいて、
    前記支持手段（１５６）は、前記ポンプハウジング（１０４）の反応剤入口手段（１１２）と協働する反応剤通路（１７０）を備える、ポンプアッセンブリ。

Images