JP6672956B2 - 添加剤容器 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン排気浄化用の添加剤を貯留する添加剤容器に関する。

従来、排ガス成分を還元して浄化する排気浄化システムを備えた車両において、浄化対象物質に対する還元作用を持った添加剤のタンクを搭載したものが知られている。浄化対象物質が窒素酸化物（NOx）である場合、タンクの内部には尿素水溶液やアンモニア水溶液といった添加剤が貯留されている。タンク内の添加剤はポンプで吸い上げられ、排気通路に介装された選択還元触媒よりも上流側で、インジェクタを介して排ガス中に噴射される。これにより、窒素酸化物が選択還元触媒で還元され、排気が浄化される（特許文献１参照）。

特開2013-092114号公報

タンク内の添加剤をインジェクタへ送出するポンプの多くは、タンク近傍の車体に固定される。例えば、特許文献１に記載の技術では、タンクを車体に固定する複数のブラケット（フレーム側ブラケット，タンク側ブラケット）の間にポンプが設置されている。しかしながら、タンクと車体との間に十分な隙間がなければ、ポンプを設置できない。そのため、タンクを車体から離れた位置にレイアウトする必要が生じ、空間利用効率を高めにくい。特に、車両のフロア下にタンクを設置したい場合には、このようなレイアウト上の制約が大きな問題となる。

一方、ポンプをタンクから離れた位置に配置して、ポンプとタンクとの間を吸引用配管材で接続すれば、レイアウト上の制約が解消されうる。しかしこの場合、吸引用配管材の折れ曲がり変形や破損の可能性が生じるほか、圧力損失によるポンプ負荷が増大する。したがって、添加剤供給システムの保護性を向上させる上では、ポンプとタンクとを近接配置することが望まれる。

本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、空間利用効率を高めつつ、添加剤供給システムの保護性を向上させることのできる添加剤容器を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示する添加剤容器は、エンジンの排気を浄化する添加剤を貯留し、車両に搭載される添加剤容器である。本添加剤容器は、その下面に固定され、前記添加剤を外部へ送出するポンプを備える。また、前記下面に突設され、前記ポンプから放射状に延設された補強リブを備える。さらに、前記補強リブに隣接して配置され、前記ポンプの下方を被覆する保護カバーが固定されるカバー固定部を備える。
（２）前記ポンプが、すり鉢状に形成された前記下面の底に配置されることが好ましい。
（３）下面視で前記補強リブの延長線上に配置され、前記車両に固定されるタンク固定部を備えることが好ましい。

ポンプを下面に固定することで、タンクと車体との隙間寸法を任意に設定することが可能となり、空間利用効率を高めることができる。また、ポンプまわりに放射状の補強リブを設けることで、タンクの保護性やポンプの安定性を向上させることができる。したがって、空間利用効率を高めつつ、添加剤供給システムの保護性を向上させることができる。

実施形態のタンク（添加剤容器）が適用された車両の下面図である。 タンクを拡大して示す下面図である。 （Ａ）は図２のＡ方向矢視図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ拡大断面図である。

図面を参照して、実施形態としての添加剤容器を説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
本実施形態のタンク１（添加剤容器）は、図１に示す車両１０に適用される。車両１０のフロア下には、複数のブラケットを介してタンク１が車体に固定される。このタンク１は、排気浄化用の尿素SCRシステム（Urea Selective Catalytic Reduction System）で使用される添加剤（例えば、尿素水溶液，アンモニア水溶液など）を貯留する容器である。尿素SCRシステムとは、エンジンの排ガス中に含まれる窒素酸化物（NOx）を浄化するための排気浄化システムの一種である。本実施形態の尿素SCRシステムでは、排気通路上に介装されたNOx選択還元触媒の上流側で尿素水溶液がインジェクタから噴射され、尿素の加水分解によって生成されるアンモニアを還元剤として、窒素酸化物が触媒上で窒素に還元される。この種の尿素SCRシステムは、ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンを搭載した自動車や作業機械，船舶，発電施設などにおいて広く普及している。

タンク１の固定対象となる車体は、サイドメンバ１１やクロスメンバ１２，フロアパネル１３（リヤフロアパネル）などである。サイドメンバ１１，クロスメンバ１２は、車両１０のフレーム部材として機能する部位であり、フロアパネル１３との間に閉断面の構造を形成する。サイドメンバ１１は車幅方向（左右方向）に間隔を空けて配置され、車両１０の車長方向（車両前後方向）に延設される。また、クロスメンバ１２は左右のサイドメンバ１１に接続され、車幅方向に延設される。図１中のタンク１は、前端部がクロスメンバ１２に固定され、左端部がサイドメンバ１１に固定される。また、後端部はフロアパネル１３やその補強材に対して固定される。

タンク１の下方は保護カバー２で被覆され、路面からの跳ね石によるチッピング摩耗や泥水による汚損が防止される。この保護カバー２は、少なくともタンク１に対して固定され、必要に応じてサイドメンバ１１やクロスメンバ１２，フロアパネル１３に対して固定される。なお、タンク１及び保護カバー２は金属や樹脂を成形して製造される。保護カバー２を取り外した状態におけるタンク１の下面図を、図２に示す。

タンク１の下面４には、タンク１内の添加剤を吸い込んで外部へと送給するためのポンプ３が固定される。ポンプ３から吐出された添加剤は、添加剤配管を介してインジェクタに供給され、エンジンの運転状態に応じてインジェクタから排ガス中へと噴射される。ポンプ３の位置は、タンク１のほぼ中央部とされる。タンク１の下面４には、少なくとも周囲よりも下方にへこんだ形状の凹部が形成される。好ましくは、この凹部の形状がすり鉢状に形成される。

ここでいう「すり鉢状」とは、タンク１の内側において中央部が最も低く、外縁に向かって徐々に高くなるようにへこんだ形状を意味する。したがって、タンク１の下面４の形状は、円錐状のへこみ（いわゆる蟻地獄の巣の形状）には限定されない。本実施形態の下面４の形状は、図３（Ａ）に示すように、断面が二段階の階段状となるへこみ形状とされる。また、ポンプ３は、タンク１の内側において最も低い位置に配置される。このように、すり鉢状の下面４の底にポンプ３を配置することで、水平な面にポンプ３を配置した場合と比較して、添加剤の無効残量が減少する。また、ポンプ３の吸込み口から液面までの高さの平均値が増大し、ポンプ３に流入する添加剤の平均圧力（静圧）が上昇する。

タンク１の下面４には、剛性向上のための補強リブ５が突設される。補強リブ５は、下面４をその板厚方向内側（又は外側）に向かって突出させた部位をライン状に延ばしたものである。図２に示すように、補強リブ５の延設方向は、ポンプ３を中心とした放射方向とされる。これにより、下面４の剛性が高まり、ポンプ３の荷重がタンク１の下面４の全体に分散しやすくなるとともに、タンク１自体の変形が抑制される。図２に示す例では、ポンプ３を中心として、左前，右前，左後，右後の四方向へ延びる補強リブ５が形成されている。本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、下面４を部分的にタンク１の内側に向かって突出させることによって、補強リブ５が形成されている。これにより、タンク１の下面４のうちポンプ３が取り付けられた部位よりも下方へと、補強リブ５が飛び出すことがなく、タンク１の下方スペースが確保される。

タンク１の下面視で補強リブ５の延長線上には、タンク１と車体との接続箇所となるタンク固定部６が配置される。タンク固定部６には、締結具が挿通される締結孔８が穿孔される。締結孔８に挿通された締結具を車体側のブラケットなどに締結することで、タンク１が車体に固定される。図２に示す例では、四本の補強リブ５のそれぞれを延長した先にタンク固定部６が配置されている。これにより、タンク１のうち剛性の高い部位が車体に固定されることになり、タンク１の固定状態が安定化する。

図２に示すように、補強リブ５の近傍には、保護カバー２をタンク１の下方に吊り下げて固定するためのカバー固定部７が設けられる。カバー固定部７には、締結具が螺合するネジ穴９が形成される。ネジ穴９に取り付けられた締結具で保護カバー２を固定することで、タンク１の下方に保護カバー２が固定される。図２に示す例では、四本の補強リブ５のそれぞれにおいて、補強リブ５に隣接する位置にカバー固定部７が配置されている。これにより、タンク１のうち剛性の高い部位でカバー固定部７が支えられることになり、カバー固定部７の固定状態が安定化する。

［２．作用，効果］
［１］添加剤のポンプ３をタンク１の下面４に固定することで、タンク１と車体との隙間寸法を任意に設定することが可能となる。すなわち、タンク１と車体とを接続するブラケットの隙間にポンプ３を設置するような既存の構造と比較して、スペース効率（空間利用効率）を高めることができる。また、ポンプ３のまわりに放射状の補強リブ５を設けることで、下面４の剛性を高めることができ、タンク１の保護性やポンプ３の安定性を向上させることができる。したがって、簡素な装置構成で添加剤供給システムの保護性を向上させることができる。

［２］ポンプ３をすり鉢状の下面４の底に固定することで、下面４を平坦にした場合と比較して無効残量を削減することができる。また、ポンプ３に流入する添加剤の静圧を高めることができる。これにより、ポンプ３内でのキャビテーションの発生を抑制することができ、ポンプ３や添加剤配管の保護性を向上させることができる。したがって、簡素な装置構成で添加剤供給システムの保護性を向上させることができる。

［３］図２に示すように、補強リブ５の延長線上にタンク固定部６を設けることで、補強リブ５が剛性を向上させている部位を利用してタンク１の固定状態を改善することができる。つまり、タンク１の固定状態を安定化することができ、タンク１の保護性をさらに向上させることができる。
［４］図２に示すように、カバー固定部７を補強リブ５に隣接配置することで、補強リブ５が剛性を向上させている部位を利用して保護カバー２の固定状態を改善することができる。つまり、保護カバー２の固定状態を安定化することができ、タンク１の保護性をさらに向上させることができる。

［３．変形例］
上述の実施形態では、ブラケットを介して車体に固定されるタンク１を例示したが、これらの取付金具は省略可能である。すなわち、車体に対してタンク１を直接的に固定する構造としてもよい。また、上述の実施形態では、尿素SCRシステムのタンク１について詳述したが、タンク１に貯留される添加剤の種類は尿素水に限定されない。NOx選択還元触媒を利用した排気浄化システムにおいては、尿素の代わりにアンモニアを使用することがある。したがって、アンモニア水溶液を貯留する添加剤容器として、上記のタンク１を用いることができる。また、DPF（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）を利用した排気浄化システムにおいては、PM（パティキュレート・マター）の燃焼を促進するために、排気管内に炭化水素（HC，未燃燃料）を噴射することがある。この場合、燃料を貯留する添加剤容器として、上記のタンク１を用いることもできる。

１ タンク
２ 保護カバー
３ ポンプ
４ 下面
５ 補強リブ
６ タンク固定部
７ カバー固定部
８ 締結孔
９ ネジ穴
１０ 車両
１１ サイドメンバ
１２ クロスメンバ
１３ フロアパネル

Claims (3)

1. エンジンの排気を浄化する添加剤を貯留し、車両に搭載される添加剤容器において、
   下面に固定され、前記添加剤を外部へ送出するポンプと、
   前記下面に突設され、前記ポンプから放射状に延設された補強リブと、
   前記補強リブに隣接して配置され、前記ポンプの下方を被覆する保護カバーが固定されるカバー固定部と、
   を備えることを特徴とする、添加剤容器。
2. 前記ポンプが、すり鉢状に形成された前記下面の底に配置される
   ことを特徴とする、請求項１記載の添加剤容器。
3. 下面視で前記補強リブの延長線上に配置され、前記車両に固定されるタンク固定部を備える
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の添加剤容器。

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