(57)【要約】【課題】補給時に作業者に対して悪影響を及ぼすことのない還元剤供給構造を提供する。【解決手段】車体２に設けられ還元剤を貯容する還元剤タンク１０と、還元剤タンク１０に還元剤を供給するための供給口１０ａと、供給口１０ａを収容する収容部２４と、収容部２４内の空気を強制的に車外に排出する換気手段２８と、供給口１０ａからの還元剤の供給作業を検知する作業検知手段２６とを備え、換気手段２８は、作業検知手段２６により供給作業の開始が検知された場合に作動される構成とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に設けられ還元剤を貯容する還元剤タンクと、
前記還元剤タンクに前記還元剤を供給するための供給口と、
前記供給口を収容する収容部と、
前記収容部内の空気を強制的に車外に排出する換気手段と、
前記供給口からの前記還元剤の供給作業を検知する作業検知手段とを備え、
前記換気手段は、前記作業検知手段により前記供給作業の開始が検知された場合に作動されることを特徴とする還元剤供給構造。
【請求項２】
請求項１記載の還元剤供給構造において、
前記換気手段は前記収容部の上部に配設されることを特徴とする還元剤供給構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の還元剤供給構造において、
前記供給口及び前記収容部は車室内に設けられることを特徴とする還元剤供給構造。
【請求項４】
請求項３記載の還元剤供給構造において、
前記車体の後部に設けられた開口を開閉可能なテールゲートの開閉状態を検知する開閉検知手段を備え、
前記供給口及び前記収容部は前記車室内の後部に配設され、前記テールゲートの開放状態において前記供給口から前記還元剤の供給が可能であり、
前記換気手段は、前記作業検知手段により前記供給作業の終了が検知され、前記開閉検知手段により前記テールゲートの閉塞が検知された後、所定時間作動を継続した後に停止することを特徴とする還元剤供給構造。
【請求項５】
請求項４記載の還元剤供給構造において、
外気温度を検知する温度検知手段を備え、
前記所定時間は前記温度検知手段により検知された外気温度が高いほど長く設定されることを特徴とする還元剤供給構造。
【請求項６】
請求項４または５記載の還元剤供給構造において、
前記収容部内にて蒸発した前記還元剤の濃度を検知する濃度検知手段を備え、
前記所定時間は前記濃度検知手段により検知された前記還元剤の濃度が高いほど長く設定されることを特徴とする還元剤供給構造。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一つに記載の還元剤供給構造において、
前記換気手段は前記収容部内の空気を車両の内燃機関の排気管内に排出することを特徴とする還元剤供給構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元剤供給構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を低減させるための選択還元触媒システムが知られている。これは、一酸化窒素や炭化水素等を酸化するための酸化触媒と、酸化触媒の下流側に設けられ尿素水から生成したアンモニアとＮＯｘとの化学反応により、ＮＯｘを窒素と水とに分解させるための選択還元触媒と、選択還元触媒に還元剤である尿素水を添加させる還元剤添加手段としての尿素水添加手段とを有している。
このような構成を採用する場合、還元剤を貯容する還元剤タンクを設け、この還元剤タンクを車体に保持する必要がある。
【０００３】
ところで、上述した還元剤としては、尿素水やアンモニアのように強い刺激臭を有すると共に、気化した際に空気よりも比重が軽い液体が用いられる場合があり、このような還元剤が車室内に進入すると乗員に対して不快感を与えてしまう。
そこで、還元剤タンクが破損した場合でも還元剤が車室内に侵入することを防止する技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９６２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
還元剤は還元剤タンクに貯容されるが、使用によりタンク内の還元剤が減少するとこれを供給する必要が生じる。上述したように、還元剤としては強い刺激臭を有すると共に、気化した際に空気よりも比重が軽い液体が用いられる場合があるため、このような還元剤は専用のボトル内に封入されて供給時おける漏出が生じないように構成されている場合が多い。しかし、供給時には少なからず還元剤が漏出する場合があると共に、液体の還元剤が気化する場合がある。このとき、空気よりも比重が軽いために供給を行っている作業者が気化した還元剤の臭いにより不快感を感じる場合があり、作業効率が悪化してしまうという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、補給時に作業者に対して不快感を及ぼすことのない還元剤供給構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、車体に設けられ還元剤を貯容する還元剤タンクと、前記還元剤タンクに前記還元剤を供給するための供給口と、前記供給口を収容する収容部と、前記収容部内の空気を強制的に車外に排出する換気手段と、前記供給口からの前記還元剤の供給作業を検知する作業検知手段とを備え、前記換気手段は、前記作業検知手段により前記供給作業の開始が検知された場合に作動されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の還元剤供給構造において、さらに前記換気手段は前記収容部の上部に配設されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の還元剤供給構造において、さらに前記供給口及び前記収容部は車室内に設けられることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の還元剤供給構造において、さらに前記車体の後部に設けられた開口を開閉可能なテールゲートの開閉状態を検知する開閉検知手段を備え、前記供給口及び前記収容部は前記車室内の後部に配設され、前記テールゲートの開放状態において前記供給口から前記還元剤の供給が可能であり、前記換気手段は、前記作業検知手段により前記供給作業の終了が検知され、前記開閉検知手段により前記テールゲートの閉塞が検知された後、所定時間作動を継続した後に停止することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の還元剤供給構造において、さらに外気温度を検知する温度検知手段を備え、前記所定時間は前記温度検知手段により検知された外気温度が高いほど長く設定されることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の還元剤供給構造において、さらに前記収容部内にて蒸発した前記還元剤の濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記所定時間は前記濃度検知手段により検知された前記還元剤の濃度が高いほど長く設定されることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載の還元剤供給構造において、さらに前記換気手段は前記収容部内の空気を車両の内燃機関の排気管内に排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、還元剤タンクに対して還元剤を供給する供給口を有する収容部内に発生した還元剤の気化成分は換気手段の作動により車外へと排気されるので、作業者が還元剤の気化成分により不快感を感じることを防止できる。また、作業検知手段の信号に基づいて換気手段の作動を制御するので、換気手段の停止忘れを防止できると共に稼働時間を最短でき省エネルギを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る還元剤供給構造を適用可能な車両の底面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両の排気浄化装置を説明する概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に用いられる還元剤供給構造を説明する概略図である。
【図４】本発明の第１ないし第５の各実施形態に用いられる制御手段のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における換気動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態における換気動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第５の実施形態を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の概略底面図を示している。同図において車両１には、車体２の前部の内部にエンジン３が設けられ、エンジン３の後方にはトランスミッション４が配設されている。
また、エンジン３には排気管６が接続されており、排気管6の下流側には排気装置７が配設されている。車体2の後部には、還元剤である尿素水を貯容する還元剤タンクとしての尿素水タンク１０が配設されており、尿素水タンク１０の前方には燃料タンク8が配設されている。
【００１６】
ここで、車両１が有する、還元剤である尿素水を用いた排気浄化装置について説明する。
図２に示す排気浄化装置１１は、排気管６を介してエンジン３に接続された酸化触媒１２及びＤＰＦ触媒１３と、その排気方向下流側に排気管６を介して排気装置７内に配設された選択還元触媒１４と、排気管６内の選択還元触媒１４よりも排気方向上流側に配設され、排気管６内を通過する排気に対して尿素水を添加する還元剤添加手段である尿素水添加手段１５と、添加される尿素水を分散させる分散部材１６とを有している。
【００１７】
この構成より、エンジン３の排気口３ａから排出された排気は排気管６を介して酸化触媒１２に送られる。酸化触媒１２は例えば白金のような貴金属触媒を担持しており、排気中の一酸化窒素を二酸化窒素に転換する作用と、排気中の炭化水素や一酸化炭素等の有害成分を酸化させる作用とを有している。二酸化窒素は一酸化窒素よりも酸化作用が強く、二酸化窒素によって図示しないフィルタ装置に捕獲された粒子状物質の酸化反応が促進される。図示しないフィルタ装置は排気中の粒子状物質を捕獲するフィルタ装置であり、捕獲された粒子状物質は二酸化窒素の強力な酸化作用で燃焼除去される。その後、排気はＤＰＦ触媒１３を通過することにより、成分中のパティキュレートマター（ＰＭ）がＤＰＦ触媒１３によって捕捉される。
【００１８】
次に、図示しない制御手段からの指令に基づいて尿素水添加手段１５が作動を開始し、ＤＰＦ触媒１３を通過して排気管６内に進入した排気に対して尿素水１７が添加される。添加された尿素水１７は分散部材１６を通過した後に選択還元触媒１４に進入し、この進入時において尿素水１７は排気中に分散されると共に排気の熱によって加水分解されてアンモニア及び二酸化炭素となる。なお、図１に示すように、尿素水タンク１０と尿素水添加手段１５とを接続する尿素水通路２７が、尿素水タンク１０と排気管６との間に設けられている。
そして、選択還元触媒１４において生成されたアンモニアと排気中のＮＯｘとが反応し、窒素及び水に化学変化する。このようにしてＮＯｘが浄化された排気は、大気中へと放散される。
【００１９】
排気浄化装置１１の作動によりエンジン３から排出される排気ガスが浄化されるが、作動に伴い尿素水タンク１０内の尿素水が使用により減少する。そして、尿素水タンク１０に設けられた図示しない尿素水残量検知手段により尿素水タンク１０内の尿素水が所定量以下に減少したことが検知されると、車両１の使用者等によって尿素水の供給が行われる。
本発明は、尿素水すなわち還元剤を尿素水タンク１０に供給する際の構造に関するものである。以下、図面を用いて説明する。
【００２０】
図３は、車両１の後部側面図を示している。同図において車両１は、車体２の後面に開口１８を有しており、開口１８には開口１８を開放または閉塞させる開閉自在なテールゲート１９が配設されている。テールゲート１９は、開口１８の図示しない上端縁で車体2に対して回転可能に取り付けられており、図に示す開口１８を閉じる閉塞状態から、矢印で示すように車両後方側に回転させることで、開口１８を開放した開放状態に移動可能である。テールゲート１９の近傍には、テールゲート１９によって開口１８が閉塞された際に開口１８の開閉状態を検知する開閉検知手段としてのゲートセンサ２０が配設されている。
開口１８の車体２内部側である車室２１の下方には、尿素水タンク１０が配設されている。尿素水タンク１０は、車室２１後部に配設されたリヤフロア２３の下方、すなわち車体2の下面に配設されている。尿素水タンク１０はその上部に尿素水を補給する際の供給口１０ａを有している。
【００２１】
リヤフロア２３の一部には、下方に凹むと共に上方に開口した凹部５が設けられており、凹部５内には供給口１０ａが配置されている。すなわち供給口１０ａは、尿素水タンク１０の下部から上方に向けて延出し、凹部５の底面を貫通して凹部５内に延在している。
凹部５内における供給口１０ａの周囲には、供給口１０ａを収容する空間である収容部２４が設けられている。収容部２４は、凹部５の底面に沿って延びる底部２４ａと、底部２４ａから上方に向けて起立した壁部２４ｂとを有した、上方に開口を有する有底筒状に形成されている。
供給口１０ａは、底部２４ａを貫通して壁部２４ｂの上端部よりも下方に位置する収容部２４内まで延びており、供給口１０ａの車室２１内に位置する箇所が収容部２４内に収容されている。これにより、車室２１から供給口１０ａを介して尿素水タンク１０に尿素水を供給可能となっている。
【００２２】
壁部２４ｂの上端部には収容部２４の開口を覆う上面板２４ｃが設けられており、上面板２４ｃには蓋部材２２が開閉自在に取り付けられ、蓋部材２２の近傍には蓋部材２２の開閉状態を検知する供給口開閉センサ２６が配設されている。
収容部２４の車両前方側の壁部２４ｂの上端部には、収容部２４内の空気を排出させる換気手段としてのファン２８が配設されている。ファン２８は換気通路２９及び開閉弁３０を介して排気管６に接続されており、ファン２８によって収容部２４から排出された空気は、開閉弁３０が開放されているときに排気管６内に排気される。なお、換気通路２９が排気管６に接続される位置は、図２においてＤＰＦ触媒１３よりも排気方向下流側であって選択還元触媒１４よりも排気方向上流側の位置となるように設定されている。ファン２８及び開閉弁３０は、それぞれの動作を後述する制御手段３１によって制御される。
【００２３】
図４は、制御手段３１のブロック図を示している。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する周知のマイクロコンピュータからなる制御手段３１は、ゲートセンサ２０及び供給口開閉センサ２６からの検知信号に基づき、ファン２８及び開閉弁３０の作動を制御する。
なお開閉弁３０からは、現在の開閉弁が開位置を占めているのか閉位置を占めているのかを示す信号が制御手段３１に向けて送られる。これにより制御手段３１は、開閉弁３０の開閉動作を制御可能に構成されている。
【００２４】
上述した構成に基づき、以下に本発明の第１の実施形態における、尿素水タンク１０への尿素水の供給時に発生する臭気を含んだ空気をファン２８の作動により車外へと排気する、本発明の還元剤供給構造における排気動作を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
車両１の使用者である作業者は、図示しないインストゥルメントパネル等に設けられた尿素水残量検知手段により尿素水タンク１０内の尿素水が所定量以下に減少したことが検知されると、尿素水タンク１０への尿素水の供給を行う。本実施形態において、供給口１０ａは車室２１内の後部に設けられており、テールゲート１９を開放することで尿素水の供給作業を行うことができる。作業者は、先ず車両１のテールゲート１９を開放する。
【００２５】
作業者によりテールゲート１９が開放されたことがゲートセンサ２０によって検知されると（ＳＴ０１）、一連の動作制御を行う制御手段３１が待機状態となる。制御手段３１は、作業者によって蓋部材２２が開放されて供給口１０ａが開放されたか否かを、供給口開閉センサ２６からの信号に基づいて判断する（ＳＴ０２）。ゲートセンサ２０からの開放信号が検知されたにも拘わらず供給口開閉センサ２６からの信号が送られない場合には、後述するステップＳＴ０９に移動する。
供給口開閉センサ２６からの信号が送られ、作業者により蓋部材２２が開放されて供給口１０ａが開放されたと制御手段３１が判断すると、制御手段３１からファン２８に動作信号が送られてファン２８が作動を開始する（ＳＴ０３）。また、これと同時に開閉弁３０に動作信号が送られ、閉位置を占めていた開閉弁３０が開位置へと移動されて換気通路２９が開放される（ＳＴ０４）。ファン２８の作動及び換気通路２９の開放により、尿素水の供給に伴い収容部２４内に発生した尿素の気化成分は、換気通路２９を介して排気管６へと排気される。
【００２６】
蓋部材２２を開放した作業者は、開放され露呈した供給口１０ａから尿素水を尿素水タンク１０内に供給する（ＳＴ０５）。この供給動作は、尿素水タンク１０内に尿素水が所定量以上貯容されるまで行われる。
尿素水の供給が完了すると、作業者は蓋部材２２を閉塞して供給口１０ａを閉塞する。供給口開閉センサ２６からの信号に基づいて供給口１０ａが閉塞されたと制御手段３１が判断すると（ＳＴ０６）、制御手段３１はファン２８の作動を停止させる（ＳＴ０７）と共に、開位置を占めていた開閉弁３０を閉位置へと移動させて換気通路２９を閉塞させる（ＳＴ０８）。その後、テールゲート１９が閉塞されたことがゲートセンサ２０によって検知されると（ＳＴ０９）、一連の動作を終了する。テールゲート１９の閉塞が検知されない場合は、再度ステップＳＴ０２に戻る。
この一連の動作時において、尿素水タンク１０に対する尿素水の供給作業の開始及び終了は蓋部材２２ａの開閉に伴う供給口１０ａの開閉動作に基づいて判断しており、従ってこの開閉動作を検知する供給口開閉センサ２６が作業検知手段として機能する。
【００２７】
上述した本発明の第１の実施形態によれば、尿素水タンク１０に対して尿素水を供給する供給口１０ａを有する収容部２４ａ内に発生した尿素の気化成分はファン２８の作動により換気通路２９を介して排気管６へと排気されるので、作業者が尿素の気化成分により不快感を感じることを防止できる。また、供給口開閉センサ２６の信号に基づいてファン２８の作動を制御するので、ファン２８の停止忘れを防止できると共に稼働時間を最短にでき省エネルギを図ることができる。
【００２８】
また、尿素が発生する収容部２４ａの上部にファン２８が設けられているので、空気よりも比重が軽い尿素の気化成分（空気の比重１に対して尿素を構成するアンモニアの比重は０．５０６３である）を確実に捕集することができ、換気効率を高めることができる。
また、上述の構成では収容部２４ａから排気した尿素の気化成分を排気管６内に排出しているので、排気した尿素を無駄にすることなく排気の浄化に再利用することができる。
さらに、上述の構成では開閉弁３０がファン２８の作動時のみ換気通路２９を開放するので、ファン２８の非作動時に排気管６から換気通路２９を介して収容部２４ａに排気が逆流することを防止でき、乗員の安全性及び快適性を高めることができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態の構成に加え、図４に示すように計時手段であるタイマ３２を使用する。第２の実施形態における還元剤供給構造の排気動作を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
テールゲート１９の開放がゲートセンサ２０によって検知されると（ＳＴ１１）制御手段３１が待機状態となり、供給口１０ａが開放されたと制御手段３１が判断すると（ＳＴ１２）、ファン２８が作動される（ＳＴ１３）と共に開閉弁３０が移動されて換気通路２９が開放される（ＳＴ１４）。次に作業者により尿素水の供給が行われ（ＳＴ１５）、供給が完了すると作業者により供給口１０ａが閉塞される（ＳＴ１６）。
テールゲート１９の開放が検知されたにも拘わらず供給口１０ａの開放が検知されない場合には、テールゲート１９の閉塞により一連の動作が終了し（ＳＴ２１）、テールゲート１９の閉塞が検知されない場合にはステップＳＴ１２に戻る。
【００３０】
供給口１０ａの閉塞後、ゲートセンサ２０からの閉塞信号に基づきテールゲート１９が閉塞されたと制御手段３１が判断すると（ＳＴ１７）、タイマ３２が計時を開始する。タイマ３２の計時により所定時間が経過したと制御手段３１が判断すると（ＳＴ１８）、制御手段３１はファン２８の作動を停止させる（ＳＴ１９）と共に、開位置を占めていた開閉弁３０を閉位置へと移動させて換気通路２９を閉塞させる（ＳＴ２０）。
第２の実施形態によれば、第１の実施形態における作用効果に加え、テールゲート１９が閉塞された後も所定時間にわたってファン２８を作動させるので、還元剤である尿素の気化成分の排気効率を高めて乗員の快適性をさらに高めることができる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。第３の実施形態では、図４に示すように外気温度を検知する温度検知手段としての温度センサ３３を用いる。温度検知センサ３３は例えば車体２の外部に配設されており、検知した温度情報は制御手段３１に送られる。
温度情報を受けた制御手段３１は、図６に示したステップＳＴ１８でタイマ３２によって計時した所定時間を、受け取った温度情報に応じて変化させる。本実施形態では、温度情報が所定温度、例えば２０℃の場合を基準時間とし、所定温度に対して検知温度が高ければ高いほど所定時間を基準時間から延長し、所定温度以下の場合には基準時間とする。
このような構成とすることにより、温度が高く気化が促進する状況下ではファン２８の作動時間を延長するので、還元剤の排気効率を高めて乗員の快適性をさらに高めることができる。
【００３２】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。第４の実施形態では、図４に示すように還元剤すなわち尿素水の濃度を検知する濃度検知手段としての臭気検知センサ３４を用いる。臭気検知センサ３４は収容部２４内の上部、例えばファン２８の近傍に配設されており、検知した濃度情報は制御手段３１に送られる。
濃度情報を受けた制御手段３１は、図６に示したステップＳＴ１８でタイマ３２によって計時した所定時間を、受け取った濃度情報に応じて変化させる。本実施形態では、濃度情報が所定濃度、例えば２０℃の雰囲気温度下で尿素水の供給作業を５分間行った際の濃度の場合を基準時間とし、所定濃度に対して検知濃度が高ければ高いほど所定時間を基準時間から延長し、所定濃度以下の場合には基準時間とする。
このような構成とすることにより、濃度が高い状況下ではファン２８の作動時間を延長するので、還元剤の排気効率を高めて乗員の快適性をさらに高めることができる。
【００３３】
上述した各実施形態では、供給口１０ａが車室２１内に設けられている場合に、収容部２４内に生じた還元剤である尿素の気化成分をファン２８によって排気する構成を示した。この構成では、還元剤の気化成分が生じる場所が車室内であるため、還元剤が乗員に及ぼす影響が大きく、本発明の作用効果を最大限に発揮することができる。
しかし本発明が適用可能な箇所は車室内部に限定されず、車体２の外部に設けられた供給口１０ａにも本発明は適用可能である。
【００３４】
図７に示すように、車体２の外面には尿素水タンク１０の供給口１０ａが配設されている。供給口１０ａは、車体２の外面に形成された凹部である収容部３６内に配置されている。
収容部３６は開閉自在なリッド３７によって覆われており、収容部３６内にはリッド３７の開閉状態を検知するリッド開閉センサ３８とファン２８とが配設されている。ファン２８は、収容部３６の車両上下方向における上部に位置するように配置されており、換気通路２９及び開閉弁３０と同様の図示しない換気通路及び開閉弁を介して排気管６に接続されている。
【００３５】
上述の構成に基づき、リッド開閉センサ３８を上述した供給口開閉センサ２６に代えて用い、リッド開閉センサ３８からの信号に基づいて制御手段３１がファン２８の作動を制御することにより、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上記各実施形態では還元剤として尿素水を示したが、本発明が適用可能な還元剤はこれに限定されず、他のものを用いてもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３７】
２・・・車体、６・・・排気管、１０・・・還元剤タンク（尿素水タンク）、１０ａ・・・供給口、１９・・・テールゲート、２０・・・開閉検知手段（ゲートセンサ）、２４，３６・・・収容部、２６・・・作業検知手段（供給口開閉センサ）、２８・・・換気手段（ファン）、３３・・・温度検知手段（温度センサ）、３４・・・濃度検知手段（臭気検知センサ）、３８・・・作業検知手段（リッド開閉センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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