JP6177922B2 - 自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置に関する。

このような装置は、例えば、特許文献１により周知である。この特許出願は、ＳＣＲ触媒として尿素溶液を収容するためのタンクシステムに関する。このタンクシステムは、注入口を有するメインタンクを備え、この注入口を介してメインタンクのタンク内部は尿素溶液で充填することができる。尿素溶液の凝固点を下回る外気温でも、自動車両の始動後直ちに流体消費部の動作が保証されることを確実にするため、特許文献１によるタンクシステムにおいては、融解チャンバを囲繞する融解タンクと、融解チャンバをタンク内部からの作動流体で充填することができる流入口と、タンクシステムの周囲と接続されている排出口とを有する融解装置が設けられている。

前記システムは更に、融解チャンバ内で凍結した作動流体を融解するための冷間始動ヒータを含む。融解タンクは、メインタンクの下方、そのフロア上に直接配置されている。融解タンクをメインタンクのタンクケーシングに配設することにより、搭載されたタンクシステムへのアクセスが保証される。当該システムは、実質的にモジュール構造のタンクシステムとして個別のモジュールから構成されており、これによって保守管理と変動性に関して幾つかの利点がもたらされる。

特に、融解タンク及び要すればメインタンク外側のメインタンクのタンクケーシングへの加熱装置と供給ポンプの配設は、前記融解容積、ポンプ及び加熱装置が、当該システムの最低地上高（ground clearance）ラインへ向かって突出するという欠点を伴い、これは解凍力が不十分となる結果に結びつき、車両の構造スペースの利用に関して最適とは言えない。

用語「最低地上高ライン」は、一般に、車両構造スペースの構造上予め定められた制限ラインを意味し、ホイールを除く構成機器の路面方向に対する構造スペースを画定する。

添加剤供給に必要な構成機器の一部が貯蔵容積内に配置されている冒頭に述べたタイプの添加剤貯蔵システムは、例えば、特許文献２によって周知である。例えば、動的機器として知られている供給ポンプ、フィルター装置及びその他類似の部品が貯蔵容器のベースプレート上に予め取り付けられている。このベースプレートは、これに取り付けられた部品が、貯蔵容器内で浸漬する如く、容器開口部に取り付けられている。このようなシステムは、容器の幾何学的形状ができる限りベースプレートに適合せねばならず、また、貯蔵容器のフロア開口部を画定するフランジが構成全体を担持する必要があるという不利点を有する。

特許文献３には、「動的機器」が挿入される射出成形されたシェルから成る容器を備えた添加剤のための貯蔵システムが開示されている。このシステムは、上述した不利点を回避しているが、完成した容器においては、特定の状況下で、動的機器にはアクセスできず、そのため、動的機器は容器寿命に基づいて設計しなければならないという欠点を有している。

欧州特許公開第１７６７４１７号 国際公開第２００７／１４１３１２号 国際公開第２０１２／０８５０５３号

本発明の目的は、まず一方において、コンパクトな構成を有すると共に設置位置にて空間の有効利用を保証し、他方で、保守管理の場合に、特に、部品の交換を可能とする保守管理要件を満たす自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置を提供することにある。

本願における用語「設置位置における空間の有効利用」とは、特に、貯蔵容易器の容積を自動車両の最低地上高ラインに可能な限り近づけて配置でき、また、自動車両内におけるこの利用可能な構造スペースを、貯蔵容器の容積のために最大限利用可能なことを意味する。

本発明の目的は、請求項１に記載の発明の特徴を有する装置によって達成される。

即ち、本発明による装置は、熱可塑性樹脂製の貯蔵容器と、供給ポンプと、加熱装置と、フィルター要素と、品質センサ及び充填レベルセンサを含む群から選択された少なくとも１つの構成機器を備えた自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置において、前記構成機器が、前記貯蔵容器内に該容器のフロアの開口部上方で配置されているものである。

このような構成は、貯蔵容器内において前記構成機器を、例えば溶接またはネジ止め、バヨネット封止手段により簡単に固定でき、そして以降の構成機器のアクセス利便性が保証されるという利点を有している。また、構成機器を収容するために、容器フロアの開口部を特別に構成すること、即ち固定フランジまたは他の固定手段を設けることが不要となる。

本発明による装置の好ましい一態様においては、前記構成機器がモジュールハウジング内に配置されており、このハウジングを介して、外部から、当該構成機器が容器フロアの開口部を通して交換可能に挿入されることを特徴する。この点は、当該構成機器が、保守管理あるいは修理目的のため交換の必要な供給ポンプ及び／又は加熱装置である場合、特に有利である。

貯蔵容器内の固定は、容器フロアの開口部上方において行われ、容器フロアの開口部を介して前記構成機器を外側から挿入および取り外しできるように、開口部がその端縁上でモジュールハウジングにより封止されることが好適である。

前記モジュールハウジングは、容器フロアにのみ取り付けられており、貯蔵容器の上部フロアに対する支持は不要とされ、若しくは設けられておらず、このため、モジュールハウジング自体が僅かな貯蔵容積を占めるように、当該ハウジングは比較的コンパクトに構成され得る。特に、容器フロアの外側から窪んだ部分に供給ポンプ及び加熱装置が配置される構成によって、貯蔵容器は、自動車両の最低地上高ラインに比較的近接して取り付けることができる。

本発明による装置の特に好適且つ有利な実施の形態においては、モジュールハウジングは、容器の内側で容器フロアに溶接され、これによって、モジュールハウジングを容器フロアに対し密封するための追加のシール材を必要とすることなく、容器フロアが開口部周縁部でモジュールハウジングに対し密封されているものが好ましい。

上記に代えて、モジュールハウジングは、シール材を介在させて容器の内側に接着あるいはネジ止め若しくはクリップ留めすることができる。

本発明による装置の変形様態として、少なくとも計測配線が、貯蔵容器フロアの開口部を介して導出されている。

計測配線自体もまた、加熱可能であることが好ましい。

上記に代えて、計測配線は、容器壁のさらなる他の開口部あるいは通路を介して貯蔵容器から導出されるように設けることができる。

好適には、モジュールハウジングは、容器フロアの開口部上方に配置され、貯蔵容器に密封された空洞を備え、前記供給ポンプは、当該空洞内の少なくとも１つの密封された通路を介して貯蔵容器に連通している。前記モジュールハウジングは、収蔵空間を有することができる。このモジュールハウジングの収蔵空間は、自動車両の始動後直ちに流体消費部への添加剤供給が保証されるように、融解容積として機能することができる。

本発明による装置の特に有利で好適な実施の態様においては、容器フロアには、その開口部から側壁に延在し、また、少なくとも前記計測配線を収容する少なくとも１つの溝チャネルが設けられる構成としている。計測配線は、例えば、外側から溝チャネル内へ敷設でき、計測配線及び要すれば電気接続線及び加熱ワイヤが容器壁の別の開口部を通して敷設される必要がない。溝チャネルは、貯蔵容積を減少させる少なくとも１つの容器フロアのリブによって形成されることが好ましい。このような容器フロアの窪みあるいは形状加工は、貯蔵容積の最小限の減少を伴うにもかかわらず、貯蔵容積を自動車両の最低地上高ラインにできるだけ近づけて取り付けることを可能とする。

好ましくは、モジュールハウジングは、容器フロアによって形成される台座上に配置され、この台座内に、例えば容器フロアの開口部が配置される。

容器フロアには、リブを形成する複数の溝チャネルを設けることができ、そのうちの少なくとも１つは計測配線を案内するために機能しあるいはそのために使用される。その他のリブは、好適には凍結流体からの氷圧に対する容器フロアの機械的強化のために役立つことができる。

本発明による貯蔵容器は、例えば、射出成型あるいは深絞りシェルから組み立てることができる。あるいは、貯蔵容器は、ウェブ状プリフォームの押出ブロー成型により得ることができ、この場合、前記構成機器は、その製造工程中に貯蔵容器内に導入することができる。このような構成は、モジュールハウジングを容器フロアに比較的容易に取り付けることを可能にする。

計測配線を完全に貯蔵容器の外側へ敷設することは、タンクシステムの比較的迅速な冷間始動時性能が保証されるように、必要な加熱回路の数を最小限に抑えることができるという利点がある。

本発明の第１の実施形態による添加剤の貯蔵及び供給装置の概略断面図であり、説明を容易にするため、貯蔵容器の一部のみを示したものである。 本発明の第２の実施形態による添加剤の貯蔵及び供給装置の図１に対応する断面図である。 本発明の第３の実施形態による添加剤の貯蔵及び供給装置の簡略断面図である。 図３の矢印ＩＶに沿った詳細図である。 図３に示した実施形態における開放された貯蔵容器を上方からみた内部図である。

本発明を、図面に示された各種実施形態の例を参照しながら以下に説明する。

本発明の第１の実施形態を図１に示す。図１に部分で示された排ガスの触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置は、尿素溶液あるいは他の添加剤を収容する熱可塑性樹脂製の貯蔵容器１を備えている。この貯蔵容器１は、例えば、熱可塑性材料の射出成形により得られた２つのシェルから構成され、そのうちの下側シェル２のみが図示されている。この下側シェルは、設置位置において貯蔵容器１の底面を形成する容器フロア３を形成し、また、図に示すように、ほぼ自動車両の最低地上高ライン４の高さに配置されている。

貯蔵容器１内には、供給モジュール５が内側から容器フロア３上に取り付けられており、供給モジュール５は、モジュールハウジング６と構成機器としての供給ポンプ７を備えている。好ましくは、同じく熱可塑性樹脂材料から成るモジュールハウジング６は、内側から、貯蔵容器１の下側シェル２の容器フロア３に周囲で溶接されている。図中、溶接シーム８が表示されている。

上記実施形態の例における貯蔵容器１は、略円形断面を有している。本発明は、しかしながら、貯蔵容器１の断面が本発明にとっては重要な特徴ではなく、任意の形状であり得ることを理解されたい。

供給モジュール５は、容器フロア３の開口部９上方の貯蔵容器１内に配置されている。容器フロア３に面する側のモジュールハウジング６は、開口部９の周囲に溶接されており、これによって開口部９がモジュールハウジング６により貯蔵容器１の容積に対して密封されている。

モジュールハウジング６内には、容器フロア３の開口部９を介して供給モジュール５内に交換可能に挿入可能なように、供給ポンプ７が構成機器として設けられている。

このため、モジュールハウジング６には、開口部９方向に開放し、且つモジュールハウジング６によって画定された収蔵空間１０に密封されるポンプキャビティが設けられている。供給ポンプ７から、電気配線１１及び計測配線１２が、開口部９を介して貯蔵容器１の外へ導出されている。

図２は、図１に示された装置の別の実施形態を示すものであり、図中、同一の構成要素には同一の符号を付与する。

図２に示す構成は、計測配線１２及び電気配線１１が貯蔵容器１の周壁１３を介して外部に導出されている点が、図１に示す構成とは異なる。このため、周壁１３には密封通路１４が設けられている。

計測配線１２は、さらに、抵抗加熱要素１５によって囲繞されている。

抵抗加熱要素１５は、例えば、計測配線１２を取り囲むプラスチックケース内のワイヤコイルとすることができる。

図３には、本発明による添加剤の貯蔵装置の別の実施形態が例示されている。同一の構成要素は同一の符号を付与する。

この実施形態による装置は、特に、貯蔵容器１内のに容器フロア３が、貯蔵容器１内の供給モジュール５と容器フロア３との間の溶接固定平面１６が最下部排出平面１７よりも高い位置に配置されるような構造的特徴を有する点において、前述した実施形態とは異なる。このため、供給モジュール５は、容器フロア３の溶接固定平面を形成する台座に溶着され、図３に示されるように、供給モジュール５は、容器フロア３の構造に対し、その下面において完全に適合させることができる。

前述した実施形態と同様に、供給ポンプ７は、開口部９を介して交換可能な構成機器として形成されている。

このために設けられた供給ポンプモジュールは、例えば、モジュールハウジング６のポンプキャビティ内の密封通路を介して対応するプラグ接続線により貯蔵容積１０と連通可能である。

モジュールハウジング６内は、貯蔵容器１の容積から収蔵空間１０へ添加剤の濾過供給を保証する１つ以上のフィルターユニットを一体化することができる。

図３に例示されている実施形態においては、計測配線１２は、抵抗加熱要素１５及び電気配線１１と共に、貯蔵容器１の外側で供給ポンプ７に接続され、容器フロア３下方で該容器フロア３の溝チャネル１８内に敷設されている。

溝チャネル１８の断面を表す図４に示されているように、溝チャネル１８は、断面が略Ｕ字形状で、貯蔵容器１の容積内において径方向に延在するリブとしてエンボス加工されている。

計測配線１２及び電気配線１１は、外部から溝チャネル１８内に敷設あるいは挟み込まれている。

図５に示す通り、台座状の溶接固定平面１６を起点として、中央から外側に向かって略星形に延在する計３つの溝チャネル１８が容器フロア３に設けられている（図３では、正確に１つの溝チャネル１８に沿った貯蔵容器１の長手方向断面が示されている。）。

溝チャネル１８は、各々、各種配線を収容できるが、一つの溝チャネル１８のみが配線を収容するように機能するのに対して、その他の溝チャネルは同時に容器フロア３を安定化するリブを形成することが理想的である。これは、特に貯蔵容器１内の膨張流体を原因とする凍結圧に対して、容器フロアの安定化に役立つ。

上述した全ての実施形態において、供給モジュール５は、収蔵空間１０内の添加剤の融解及び／又は添加剤の加熱のための加熱装置を備えている。なおこの加熱装置は図示されていない。これに加えて、供給モジュール５は、添加剤のための少なくとも１つの漏れセンサ／品質センサ及び少なくとも１つの充填レベルセンサを備えることができる。この品質センサは、一般的には、例えば含有流体の濃度を検出することによって貯蔵容器１の誤った充填を検知することを可能とするセンサを意味する。

１ 貯蔵容器
２ 下側シェル
３ 容器フロア
４ 最低地上高ライン
５ 供給モジュール
６ モジュールハウジング
７ 供給ポンプ
８ 溶接シーム
９ 開口部
１０ 収蔵空間
１１ 電気配線
１２ 計測配線
１３ 周壁
１４ 通路
１５ 抵抗加熱要素
１６ 溶接固定平面
１７ 最下部排出平面
１８ 溝チャネル

Claims (9)

1. 熱可塑性樹脂製の貯蔵容器（１）と、供給ポンプ（７）、加熱装置、フィルター要素、品質センサ及び充填レベルセンサを含む群から選択された少なくとも１つの構成機器を備えた自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置であって、
   前記構成機器は、前記貯蔵容器（１）内部の容器フロア（３）の開口部（９）上方及び／又は前記貯蔵容器（１）内部の容器フロア（３）の外側凹部の上方で配置されているものであり、
   モジュールハウジング（６）が、前記貯蔵容器（１）内部の前記容器フロア（３）と開口部（９）の周縁部で流体密封状態で接続され、前記モジュールハウジング（６）内に前記構成機器が配置されていることを特徴とする自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。
2. 前記構成機器は、前記モジュールハウジング（６）内に、前記容器フロア（３）の前記開口部（９）を通して外部から交換可能に挿入可能であることを特徴とする請求項１に記載の自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。
3. 少なくとも計測配線（１２）が、前記容器フロア（３）の前記開口部（９）を介して導出されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。
4. 少なくとも計測配線（１２）が、容器壁のさらに別の開口部あるいは通路（１４）を介して前記貯蔵容器（１）から導出されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。
5. 前記モジュールハウジング（６）は、前記容器フロア（３）の前記開口部（９）上方に配置され、且つ前記貯蔵容器（１）に密封されたキャビティを有しており、前記供給ポンプ（７）は、前記キャビティ内の密封通路を介して前記貯蔵容器（１）と連通していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。
6. 前記容器フロア（３）には、該容器フロア（３）の前記開口部（９）から周壁（１３）へ延在し、且つ少なくとも１つの計測配線（１２）を収容する少なくとも１つの溝チャネル（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。
7. 前記溝チャネル（１８）は、前記貯蔵容器の貯蔵容積を減少せしめる前記容器フロア（３）の少なくとも１つのリブによって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。
8. 前記モジュールハウジング（６）は、前記容器フロア（３）によって形成された台座上に配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。
9. 前記容器フロア（３）には、リブを形成する複数の溝チャネル（１８）が設けられており、これら溝チャネルのうちの少なくとも１つは、外部から前記計測配線（１２）を導入し及び／又は収容するために機能することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の自動車両の排ガス触媒脱硝添加剤の貯蔵及び供給装置。

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