JP7286074B2 - 塵芥濾過フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する液状の還元剤を貯留するタンクの排出口に設けられる熱交換器と排出管とを有する装置に取り付けられる塵芥濾過フィルタに関する。

ディーゼルエンジンの排気ガスには、粒子状物質（ＰＭ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれる。軽油の燃焼温度を上げると排気ガスに含まれるＰＭの量が減り、ＮＯｘの量が増える。軽油を高温で燃焼することにより、ＰＭの濃度を減少させて、増加したＮＯｘについては、排気ガスに尿素などのＮＯｘを還元する液状の還元剤を噴射して、ＮＯｘを還元する技術が普及している。

液状の還元剤は、タンクに一時的に貯留しておき、ポンプで加圧して、排気ガスに対して吹き付けられる。液状の還元剤に、塵芥が含まれていると、液状の還元剤を供給するポンプ、配管、噴射ノズルなどの系統が損耗する原因となる。このため、液状の還元剤に含まれる塵芥を濾過するために、例えば、特許文献１のような、塵芥濾過フィルタが利用される。

特許文献１には、液状の還元剤を貯留するタンクの排出口に配される熱交換器と、液状の還元剤をタンクの外へと排出する排出管とを備える装置の全体を覆うように、バッグフィルタを取り付けた構造が記載されている。

特許文献１に示した熱交換器と排出管とを備える装置は、直線状である。このような装置としては、特許文献２に示したように、曲部を有するＬ字状の装置も知られている。

特開２０１７－５０３９５８号公報 特表２００２－５２７６６０号公報

排出管と熱交換器とを有する装置が、直線状である場合には、塵芥濾過フィルタを取り付けやすい。しかしながら、特許文献２に示したように、排出管と熱交換器とを有する装置が、曲部を有しており、折れ曲がった形状である場合は、塵芥濾過フィルタを取り付けることは、容易ではない。

本発明は、排出管と熱交換器とを有する装置が曲部を有する形状であっても、当該装置に対して取り付けやすい塵芥濾過フィルタを提供することを目的とする。

排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する液状の還元剤を貯留するタンクの排出口に設けられる熱交換器と前記液体の排出管とを含む装置を覆うように取り付けられる塵芥濾過フィルタであって、塵芥濾過フィルタは、基端部に開口部を備えており、先端部が塞がれた袋状であり、塵芥濾過フィルタは、前記基端部から第１の方向に沿って延びる第１袋部と、第１の方向に対して交差し先端部へ延びる第２袋部と備えており、第１袋部と第２袋部とが連結されて形成された曲部を有する形状であり、第１袋部には、塵芥濾過フィルタの形状を一時的に変形させる変形部が配されており、変形部で塵芥濾過フィルタの形状を変形させて、前記装置における液状の還元剤の液面以下の部分を覆うように塵芥濾過フィルタを装着させる塵芥濾過フィルタにより、上記の課題を解決する。この塵芥濾過フィルタでは、変形部で塵芥濾過フィルタの形状を一時的に変形させて、排出管と熱交換器とを含む装置に取り付けることができるので、前記装置が曲部を含む取り付けにくい形状でも、比較的に容易に塵芥濾過フィルタを取り付けることができる。

上記の塵芥濾過フィルタにおいて、変形部は、例えば、装着する対象物である前記装置の寸法に比して内径が大きく構成された第１袋部と、第１袋部の内径を小さく変形させた状態で固定するための留め具とを含むものとすることができる。

上記の塵芥濾過フィルタにおいて、変形部は、例えば，第1袋部が延在する方向に沿って第１袋部に配される開口部と、当該開口部を開閉する留め具とを含むものとすることができる。

また、上記の塵芥濾過フィルタにおいて、変形部は、例えば、変形部は、山折部と谷折部とが交互に連続する筒状とすることができる。

上記の塵芥濾過フィルタにおいて、第２袋部の長さは、５０ｍｍ以上にすることができる。これにより、前記装置の曲部より先の部分が長い場合でも、比較的に容易に塵芥濾過フィルタを前記装置に取り付けることができる。

本発明によれば、排出管と熱交換器とを有する装置が曲部を有する形状であっても、当該装置に対して取り付けやすい塵芥濾過フィルタを提供することができる。

窒素酸化物を含有する液状の還元剤を排気ガスに対して噴霧するシステムの一例の模式図である。 図１に示した熱交換器と排出管とを有する装置を示す斜視図である。 塵芥濾過フィルタの第１実施形態を示す斜視図である。 図３の塵芥濾過フィルタの第１袋部の内径が小さくなるように留めた状態を示す斜視図である。 塵芥濾過フィルタの第２実施形態を示す正面図である。 図５の塵芥濾過フィルタの左側面図である。 図５の塵芥濾過フィルタの右側面図である。隠れた面ファスナを波線で示した。 図５の塵芥濾過フィルタの平面図である。 図８の一点鎖線部の拡大図である。 塵芥濾過フィルタの第３実施形態を示す正面図である。 図１０の塵芥濾過フィルタの左側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について、説明する。以下では、まず、図１及び図２により、窒素酸化物を含有する液状の還元剤を排気ガスに対して噴霧するシステムの一例について説明する。その後、図３及び図４に示す変形部を有する塵芥濾過フィルタの第１実施形態について説明し、図５ないし図９に示す変形部を有する塵芥濾過フィルタの第２実施形態について説明し、図１０ないし図１１に示す変形部を有する塵芥濾過フィルタの第３実施形態について説明する。

〔還元剤を排気ガスに対して噴霧するシステムの構成例〕
図１に、窒素酸化物を含有する液状の還元剤を排気ガスに対して噴霧するシステムの一例を示す。このシステムでは、窒素酸化物を含有する液状の還元剤として尿素を含有する液体（以下、「尿素水」と称する）を使用する。

図１のシステムは、尿素水を貯留するタンク７１と、タンクの排出口７２に設けられ、タンクに貯留された尿素水をタンク外に供給する排出管７３と、排出管７３の一端部に配され、尿素水を排気ガスに対して噴霧するノズル７４と、タンク７１の排出口７２に設けられ、タンク内に配置される熱交換器７５とを有する。

前記熱交換器７５と排出管７３は、一つの装置として構成されている。図１のシステムでは、図２に示したように、排出管７３と熱交換器７５とは、蓋体７６に対して固定されている。排出管７３と熱交換器７５とは、蓋体７６によって、一つのユニットとして構成される。図２の例では、排出管７３は、蓋体７６を貫通しており、その他端部は、タンク７１内に配置されており、尿素水を吸引する。排出管７３の一端部は、上述の通り、ノズル７４に接続されている。排出管７３の他端部から吸い上げられた尿素水は、ノズル７４に供給されて、排気ガスに対して噴霧される。

蓋体７６は、タンク７１の排出口７２を密閉するものであり、排出口７２に対してはめ込まれる栓部と線部から外側へ突出する鍔部とを有する形状である。後述するように、栓部には、塵芥濾過フィルタの上端部が固定できるようになっている。蓋体の構成は、この例に限定されず、タンク内に塵芥が侵入することを防止し、尿素水の揮発を防止することができるものであればよい。

図２の例では、熱交換器７５は、熱交換媒体を内部に循環させる中空管から構成される。熱交換媒体としては、例えば、車両のラジエーター７７における熱交換により加熱されたクーラントなどの液体が挙げられる。熱交換器７５を構成する管は、上記の蓋体７６を貫通し、第１の方向に延びており、その先端部は第１の方向と交差する第２の方向へ延びた形状とされている。図１及び図２の例では、第１の方向は、タンク７１の上下方向であり、第２の方向は、タンク７１の左右方向に一致する。このため、熱交換器７５と排出管７３とを含む装置は、全体としてＬ字型の形状とされている。熱交換器７５を構成する中空管は、循環路を形成しており、ラジエーター７７などの熱源で加熱された熱交換媒体を内部に循環させる。これによって、タンク内において凍結した尿素水を溶かしたり、凍結を防止するように構成されている。

上記の排出管７３には、フィルタ７８が配されている。このフィルタ７８によって尿素水に含まれる塵芥が漉しとられるようにされている。また、上記の排出管７３には、ポンプ７９が配されている。このポンプ７９により、排出管７３の他端部から尿素水を吸い上げて、排出管の一端部に配されるノズル７４に尿素水を供給するように構成されている。また、上記の排出管７３がタンク内に突出する部部分には、フロート７３１が上下動可能な状態で設けられており、タンク内の液位を検知できるようになっている。タンク７１内に尿素水を供給するには、注ぎ口８０に設けられたキャップ８１を取り外して、尿素水を注ぎ口から注ぎ込む。

上記のノズル７４は、エンジン８２から延びる排気管８３内に配置される。排気管８３の中を流れる排気ガスに対して尿素水を噴霧することによって、ＮＯｘを還元してから大気中に排出される。

図１に示したシステムでは、熱交換器７５を構成する中空管によって、熱交換器と排出管とを含む装置８４が第１の方向と第２の方向に延びる形状とされている。例えば、排出管が第１の方向と第２の方向に延びる形状であり、熱交換器を構成する中空管が第１の方向に延びる形状とされていることによって、装置全体が曲部を有する形状とされていてもよい。また、排出管及び熱交換器を構成する中空管の両方が、第１の方向と第２の方向に延びる形状とされていることによって、装置全体が曲部を有する形状とされていてもよい。このように、装置は、全体形状が第１の方向及び第２の方向に延びる形状であればよい。上記の装置において、第１の方向に延びる部分を第１部分８４１とし、第２の方向に延びる部分を第２部分８４２とする。

図１では、排出管７３は、一端部から他端部に至るまで連続する管として示した。排出管は、この構成に限定されず、継ぎ手などにより複数の中空管を接合させた構成としてもよい。

〔第１実施形態〕
図３及び図４に第１実施形態に係る塵芥濾過フィルタ１ａを示す。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａは、上述のタンク７１の排出口７２に設けられる熱交換器７５と尿素水の排出管７３とを含む装置８４を覆うように取り付けられるものである。装置を覆うように取りつけるとは、装置における尿素水の液面以下の部分とを覆うように塵芥濾過フィルタを装着することをいう。液面以下の部分を覆うように塵芥濾過フィルタを取り付けるには、尿素水を貯留するタンクの設計上、尿素水の液位が最高となる位置と当該位置より下の部分を覆うように、塵芥濾過フィルタを装置に対して取り付けるようにすればよい。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａでは、例えば、上記の蓋体７６の栓部を構成する周壁に対して、塵芥濾過フィルタの基端部を外側から被せて、ジュビリークリップや結束バンドなどの固定具で締結して固定することができる。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａは、図３及び図４に示したように、基端部に開口部１１ａを備えており、先端部が塞がれた袋状に形成されている。そして、基端部から第１の方向に沿って伸びる第１袋部１２ａと、第１袋部１２ａに交差し先端部に延びる第２袋部１３ａとを備えており、第１袋部１２ａと第２袋部１３ａとが連結されて形成された曲部１４ａと有する形状である。

第１袋部は、開口部を有しており、前記装置８４の第１部分８４１を覆う形状とすればよい。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａでは、第１袋部１２ａは、基端部に開口部１１ａを備える筒状とされており、筒の先端が第２袋部１３ａの基端部と連通する。第２袋部１３ａは、前記装置８４の第２部分８４２を覆う形状とすればよい。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａでは、第２袋部１３ａは、基端部が曲部１４ａを介して第１袋部１２と連通しており、先端部が塞がれた状態となっている。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１では、図１及び図２に示したように、その全体形状は略Ｌ字状とされている。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａは、第１袋部１２ａに塵芥濾過フィルタ１ａの形状を一時的に変形させる変形部１２１ａを備える。変形部１２１ａは、塵芥濾過フィルタ１ａを装着する対象物である前記装置８４の寸法に比して内径が大きく構成された第１袋部１２ａと、図４に示したように、第１袋部１２ａの内径を小さく変形させた状態で固定するための留め具として、雄側の面ファスナ１２２ａと雌側の面ファスナ１２３ａとを有する。面ファスナ１２２ａ及び１２３ａは、第１袋部１２ａが延在する方向に沿って配される。図３の例では、面ファスナ１２２ａ及び１２３ａを線状に配置したが、点状や破線上になるように配置してもよい。留め具としては、面ファスナの他に、釦、又は線ファスナなどの適宜の構成を採用することができる。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａでは、尿素水の液位が最高となる位置を覆うように袋状の塵芥濾過フィルタ１ａで、装置８４が覆われている。このため、タンク７１に塵芥が混入したとしても、その塵芥は必ず塵芥濾過フィルタ１ａを通過した後に、排出管７３の他端部から吸引されて、ノズル７４へと供給される。例えば、尿素水の液面の下の部分に塵芥濾過フィルタの上端部が位置する場合は、塵芥濾過フィルタの上端部を、結束バンドなどで強く締結したとしても、完全に密閉することは困難である。このような場合は、塵芥濾過フィルタの上端部から塵芥濾過フィルタの内側に塵芥が流入し、排出管７３の端部から尿素水と共に塵芥が吸引されてしまう。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａでは、そのような事態が効果的に防止される。

図２に示したように、熱交換器と排出管とを含む装置の形状が、第１の方向に延びており、第２の方向に延びる曲部を有する形状である場合は、塵芥濾過フィルタを取り付けることは容易ではない。特に前記装置８４の第２部分８４２の長さが５０ｍｍ以上となる場合は、塵芥濾過フィルタ１ａの第２袋部１３の長さも５０ｍｍ以上となり、塵芥濾過フィルタ１を前記装置１に対して取り付ける作業がより煩雑になる。例えば、図１に示したように、曲部８４３を有する装置８４に対して、袋状の塵芥濾過フィルタを取り付けようとすると、装置８４の第２の部分８４２から第１の部分８４１を経て、塵芥濾過フィルタ１を被せようとした際に、装置８４の曲部８４３の周辺に引っかかるなどして円滑に取り付けることができないことがあった。前記装置の第２部分８４２の長さは、おおむね５０００ｍｍ以下又は３０００ｍｍ以下である。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ａでは、第１袋部１２ａの内径は、前記装置８４の外径に比して、大きく構成されている。このため、装置８４の第２部分８４２及び第１部分８４１を経て、蓋体７６に対して、塵芥濾過フィルタ１を固定する際に、塵芥濾過フィルタ１が装置８４に対して引っ掛かりにくいようになっている。蓋体７６に対して塵芥濾過フィルタ１ａを固定する際には、第１袋部１２ａを折りたたむようにして、面ファスナ１２２ａ及び１２３ａを係合させることで、開口部１１ａ及び第１袋部１２ａの内径を小さく変形させることができる。これによって、塵芥濾過フィルタ１ａを蓋体７６などの対象物に対して、適切に固定することができる。

塵芥濾過フィルタ１ａを蓋体７６に対して固定した状態では、第１袋部１２ａは装置８４の第１部分８４１を覆い隠し、第２袋部１３は装置８４の第２部分８４２を覆い隠し、曲部１４は装置８４の曲部８４３と概ね位置が一致する。尿素水の液面は、塵芥濾過フィルタ１ａの上端よりも下の位置となる。このため、塵芥濾過フィルタ１の内部に、塵芥が混入しにくいようになっている。

［第２実施形態］
図５ないし図９に第２実施形態に係る塵芥濾過フィルタ１ｂを示す。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｂも、上記の塵芥濾過フィルタ１ａと同様に、上述のタンク７１の排出口７２に設けられる熱交換器７５と尿素水の排出管７３とを含む装置８４を覆うように取り付けられるものである。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｂは、図５ないし図７に示したように、基端部に開口部１１ｂを備えており、先端部が塞がれた袋状に形成されている。そして、基端部から第１の方向に沿って伸びる第１袋部１２ｂと、第１袋部１２ｂに交差し先端部に延びる第２袋部１３ｂとを備えており、第１袋部１２ｂと第２袋部１３ｂとが連結されて形成された曲部１４ｂと有する形状である。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｂでは、第１袋部１２ｂは、基端部に開口部１１ｂを備える筒状とされており、筒の先端が第２袋部１３ｂの基端部と連通する。第２袋部１３ｂは、基端部が曲部１４ｂを介して第１袋部１２ｂと連通しており、先端部が塞がれた状態となっている。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｂでは、図１及び図２に示したように、その全体形状は略Ｌ字状とされている。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｂは、第１袋部１２ｂに塵芥濾過フィルタ１ｂの形状を一時的に変形させる変形部１２１ｂを備える。変形部１２１ｂは、第1袋部１２ｂが延在する方向に沿って第１袋部１２ｂに配される開口部１２２ｂと、切れ込みによって形成される開口部１２２ｂを開閉する留め具とを含む。図８及び図９に示したように、開口部は、第１袋部１２ｂの一端部と他端部とを重ね合わせた構造となっている。本実施形態では、留め具は、雄側の面ファスナ１２３ｂと雌側の面ファスナ１２４ｂとから構成される。面ファスナ１２３ｂ及び１２４ｂは、第１袋部１２ｂが延在する方向に沿って配される。図８及び９の例では、面ファスナ１２３ｂ及び１２４ｂを線状に配置したが、点状や破線上になるように配置してもよい。留め具としては、面ファスナの他に、釦、又は線ファスナなどの適宜の構成を採用することができる。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｂでは、留め具を構成する面ファスナ１２３ｂ及び１２４ｂの係合関係を解除することによって、開口部１２２ｂを開くことで第１袋部１２ｂを開くことができる。第１袋部１２ｂを開いた状態で装置８４の第２部分８４３に対して第２袋部１３ｂを被せて、その後、装置８４の第１部分８４１に第１袋部１２ｂを被せて、面ファスナ１２３ｂ及び１２４ｂを係合させる。そして、第１袋部１２ｂの開口部１１ｂを蓋体７６に対して固定する。このようにして、塵芥濾過フィルタ１ｂを装置８４に対して固定することで、塵芥濾過フィルタ１ｂが装置８４に対して引っ掛かりにくくして、円滑に固定することができる。

［第３実施形態］
図１０及び図１１に第３実施形態に係る塵芥濾過フィルタ１ｃを示す。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｃも、上記の塵芥濾過フィルタ１ａと同様に、上述のタンク７１の排出口７２に設けられる熱交換器７５と尿素水の排出管７３とを含む装置８４を覆うように取り付けられるものである。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｃは、図１０ないし図１１に示したように、基端部に開口部１１ｃを備えており、先端部が塞がれた袋状に形成されている。そして、基端部から第１の方向に沿って伸びる第１袋部１２ｃと、第１袋部１２ｃに交差し先端部に延びる第２袋部１３ｃとを備えており、第１袋部１２ｃと第２袋部１３ｃとが連結されて形成された曲部１４ｃと有する形状である。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｃでは、第１袋部１２ｃは、基端部に開口部１１ｃを備える筒状とされており、筒の先端が第２袋部１３ｃの基端部と連通する。第２袋部１３ｃは、基端部が曲部１４ｃを介して第１袋部１２ｃと連通しており、先端部が塞がれた状態となっている。本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｃでは、図１及び図２に示したように、その全体形状は略Ｌ字状とされている。

本実施形態の塵芥濾過フィルタ１ｃは、第１袋部１２ｃに塵芥濾過フィルタ１ｃの形状を一時的に変形させる変形部１２１ｃを備える。変形部１２１ｃは、図１０に示したように、山折部１２２ｃと谷折部１２３３ｃとが複数回にわたって交互に連続する筒状であり、換言すると、蛇腹状である。

山折部１２２ｃは、谷折部１２３ｃに比して、その内径が大きく構成されている。谷折部１２３ｃは、山折部１２２ｃに比して、その内径が小さく構成されている。山折部１２２ｃと谷折部１２２ｃとは、第１袋部１２ｃの内側に向かって傾斜する第１斜辺と、第１袋部１２ｃの外側に向かって傾斜する第２斜辺とを有する。

変形部１２１ｃは、図１０において矢印で示したように、変形部１２１ｃを圧縮する方向に外力を加えると、変形部１２１ｃが圧縮するように変形し、第１袋部１２ｃの長さを小さくすることができる。変形部１２１ｃを圧縮した状態で第１袋部１２ｃの上端部を装置８４の第２部分８４３に被せて、その後、変形部１２１ｃを圧縮する前の元の形状に復帰させるように延ばして、第１袋部１２ｃを装置８４の第１部分８４１に被せる。そして、第１袋部１２ｃの上端部を蓋体に対して固定する。このようにして、塵芥濾過フィルタ１ｃを装置８４に対して固定することで、塵芥濾過フィルタ１ｃが装置８４に対して引っ掛かりにくくして、円滑に固定することが可能になる。

第１実施形態から第３実施形態の塵芥濾過フィルタは、その全体が濾材で構成されている。塵芥濾過フィルタを対象物に対して取り付けるための部分やその他の部分は、濾材以外の生地などで構成してもよい。濾材としては、例えば、不織布又は織布で構成されるものが挙げられる

変形部としては、例えば、上述のように、第１の方向へ第１袋部を圧縮変形又は復帰させる形状とすることができるし、第１袋部の内径が小さくなるように変形又は復帰させる形状とすることができるし、第１の袋部を開いたり閉じたりする形状にすることができる。

１ａ 塵芥濾過フィルタ
１２ａ 第１袋部
１１ａ 開口部
１３ａ 第２袋部
１４ａ 曲部
１２１ａ 変形部
１ｂ 塵芥濾過フィルタ
１２ｂ 第１袋部
１１ｂ 開口部
１３ｂ 第２袋部
１４ｂ 曲部
１２１ｂ 変形部
１ｃ 塵芥濾過フィルタ
１２ｃ 第１袋部
１１ｃ 開口部
１３ｃ 第２袋部
１４ｃ 曲部
１２ｃ 変形部

１２２ｃ 山折部
１２３ｃ 谷折部

７１ タンク
７２ 排出口
７５ 熱交換器
７３ 排出管
８４ 装置

Claims (2)

1. 排気ガスに含まれる窒素酸化物を還元する液状の還元剤を貯留するタンクの排出口に設けられる熱交換器と前記還元剤の排出管とを含む装置を覆うように取り付けられる塵芥濾過フィルタであって、
   塵芥濾過フィルタは、基端部に開口部を備えており、先端部が塞がれた袋状であり、
   塵芥濾過フィルタは、前記基端部から第１の方向に沿って延びる第１袋部と、第１の方向に対して交差し先端部へ延びる第２袋部と備えており、第１袋部と第２袋部とが連結されて形成された曲部を有する形状であり、
   第１袋部には、塵芥濾過フィルタの形状を一時的に変形させる変形部が配されており、変形部で塵芥濾過フィルタの形状を変形させて、前記装置における液状の還元剤の液面以下の部分を覆うように塵芥濾過フィルタを装着させる塵芥濾過フィルタであり、
   前記変形部は、第１袋部を第１袋部の延在方向に沿って折りたたんで留め具で固定又は解除することにより第１袋部の基端部に配される前記開口部の内径を縮小又は拡大するように変形させる形状、
   第１袋部の延在方向に沿って設けられる留め具の係合関係を解除することにより第１袋部の基端部に設けられる開口部と連通し第１袋部の延在方向に沿って配される開口部を開くように第１袋部を変形させる形状、又は
   第１袋部に配され、谷折部と山折部とが第１袋部が延在する方向に交互に連続し、第１袋部の長さを小さくするように変形させ元の形状に復帰させる形状である塵芥濾過フィルタ。
2. 第２袋部の長さは、５０ｍｍ以上である請求項１に記載の塵芥濾過フィルタ。
   

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