(57)【要約】【課題】インレットパイプ配索のためのスペースを不要とし、配置の自由度の高い尿素タンクシステムと、この尿素タンクシステムの尿素タンクに尿素を補給する尿素補給方法、及び、尿素タンクシステムのインジェクタを清掃するインジェクタ清掃方法を得る。【解決手段】尿素ポンプ１６は、尿素タンク１４内の尿素を外部に排出する正駆動と、外部から尿素タンク１４内へ尿素を吸引する逆駆動とを切替可能とされ、尿素ポンプ１６には、尿素補給管２６の他端が接続される。尿素ポンプ１６を逆駆動すると、尿素ボトル３０内の尿素が尿素補給管２６を通じて尿素タンク１４内に補給される。インレットパイプが不要となるので、配索のためのスペースも不要となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素を収容可能な尿素タンクと、
尿素を噴射するためのインジェクタと、
前記尿素タンク側の第１給排口から前記インジェクタ側の第２給排口への尿素の移動と、前記第２給排口から前記第１給排口への尿素の移動とを切替可能とされた尿素ポンプと、
一端が尿素を補給するための補給口とされ他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に連通された尿素補給管と、
を有する尿素タンクシステム
【請求項２】
一端が前記インジェクタに他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に接続され尿素ポンプの駆動により尿素をインジェクタに送るための尿素供給管、
を有し、
前記尿素補給管が前記尿素供給管に接続されている請求項１に記載の尿素タンクシステム。
【請求項３】
尿素を収容可能な尿素タンクと、
尿素を噴射するためのインジェクタと、
前記尿素タンク側の第１給排口から前記インジェクタ側の第２給排口への尿素の移動と、前記第２給排口から前記第１給排口への尿素の移動とを切替可能とされた尿素ポンプと、
一端が尿素を補給するための補給口とされ他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に連通された尿素補給管と、
を有する尿素タンクシステムの前記尿素タンクに外部の尿素貯留部材から尿素を補給するための尿素補給方法であって、
前記尿素補給管の一端を前記尿素貯留部材に連通し、
前記尿素ポンプを駆動して前記尿素貯留部材から前記尿素タンクへ尿素を吸引する尿素補給方法。
【請求項４】
尿素を収容可能な尿素タンクと、
尿素を噴射するためのインジェクタと、
前記尿素タンク側の第１給排口から前記インジェクタ側の第２給排口への尿素の移動と、前記第２給排口から前記第１給排口への尿素の移動とを切替可能とされた尿素ポンプと、
一端が尿素を補給するための補給口とされ他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に連通された尿素補給管と、
一端が前記インジェクタに他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に接続され尿素ポンプの駆動により尿素をインジェクタに送るための尿素供給管、
を有し、
前記尿素補給管が前記尿素供給管に接続されている尿素タンクシステムの前記インジェクタを清掃するインジェクタ清掃方法であって、
前記尿素補給管の一端を、高圧エアを供給可能なエア供給部材に接続し、
前記エア供給部材から供給された高圧エアを前記インジェクタに送ってインジェクタから排出させるインジェクタ清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素タンクシステムと、この尿素タンクシステムの尿素タンクに尿素を補給する尿素補給方法、及び、尿素タンクシステムのインジェクタを清掃するインジェクタ清掃方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンからの排出ガスを浄化するためのＳＣＲ触媒には、尿素タンクを備えた尿素タンクシステムから尿素が供給される。たとえば特許文献１には、尿素水タンクを備えた構造（還元剤供給装置）が記載されている。一般に、尿素タンクへの尿素の補給のために、尿素タンクにはインレットパイプの下端部分が接続される。
【０００３】
しかし、尿素タンクをたとえば車体のエンジンルームの低い位置に配置した構造において、補給時の作業性を考慮してインレットパイプの上端（尿素の入口）を高い位置に設定すると、インレットパイプの長さが長くなり、配索が困難になることがある。特に、インレットパイプは、尿素を流下させるために所定の内径が必要であるため、配索のために広いスペースが必要になる。このため、尿素タンクシステムの配置の自由度も低くなる。
【特許文献１】特開２００６−９６０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記事実を考慮し、インレットパイプ配索のためのスペースを不要とし、配置の自由度の高い尿素タンクシステムと、この尿素タンクシステムの尿素タンクに尿素を補給する尿素補給方法、及び、尿素タンクシステムのインジェクタを清掃するインジェクタ清掃方法を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、尿素を収容可能な尿素タンクと、尿素を噴射するためのインジェクタと、前記尿素タンク側の第１給排口から前記インジェクタ側の第２給排口への尿素の移動と、前記第２給排口から前記第１給排口への尿素の移動とを切替可能とされた尿素ポンプと、一端が尿素を補給するための補給口とされ他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に連通された尿素補給管と、を有する。
【０００６】
この尿素タンクシステムでは、尿素ポンプは、第１給排口から第２給排口への尿素の移動（正駆動）と、この逆方向への尿素の移動（逆駆動）とを切り替えることができる。たとえば、第１給排口から第２給排口への尿素移動により、尿素タンクからインジェクタへの尿素供給を行うことができる。また、尿素ポンプには、尿素補給管の他端が連通されている。したがって、燃料補給管の一端をたとえば外部の尿素貯留部材の尿素中に浸漬し、尿素ポンプを逆駆動して尿素吸引を行うことで、尿素を尿素タンクに補給できる。
【０００７】
このように、本発明では、尿素補給管によって尿素を尿素タンクに補給するので、従来のインレットパイプが不要でその配索のスペースも不要となる。そして、尿素ポンプを用いて尿素を積極的に尿素タンクに補給することができるので、尿素を自然流下させるインレットパイプと比較して、尿素補給管の径も細くできる。これらにより、尿素タンクシステムの配置の自由度が高くなる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、一端が前記インジェクタに他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に接続され尿素ポンプの駆動により尿素をインジェクタに送るための尿素供給管、を有し、前記尿素補給管が前記尿素供給管に接続されている。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明において、尿素補給管の他端は尿素ポンプに直接的に接続されていてもよいが、尿素補給管が尿素供給管に接続され、尿素供給管を介して尿素ポンプの第２給排口に連通している構成でもよい。
【００１０】
これにより、尿素補給管の他端を尿素供給管とは別に尿素ポンプに接続した構造と比較して、尿素補給管の実質的な長さが短くなるので、尿素タンクシステムの配置の自由度がさらに高くなる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、尿素を収容可能な尿素タンクと、尿素を噴射するためのインジェクタと、前記尿素タンク側の第１給排口から前記インジェクタ側の第２給排口への尿素の移動と、前記第２給排口から前記第１給排口への尿素の移動とを切替可能とされた尿素ポンプと、一端が尿素を補給するための補給口とされ他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に連通された尿素補給管と、を有する尿素タンクシステムの前記尿素タンクに外部の尿素貯留部材から尿素を補給するための尿素補給方法であって、前記尿素補給管の一端を前記尿素貯留部材に連通し、前記尿素ポンプを駆動して前記尿素貯留部材から前記尿素タンクへ尿素を吸引する。
【００１２】
この尿素補給方法では、尿素補給管の一端を尿素貯留部材に連通する。ここでいう連通には、たとえば、尿素貯留部材に尿素が貯留されている場合に、この貯留された尿素中に尿素補給管の一端を浸漬することが含まれる。また、尿素貯留部材の先端が筒状に形成されている場合には、この筒状部分に尿素補給管の一端を接続することも含まれる。
【００１３】
そして、このように尿素補給管の一端を尿素貯留部材に連通した状態で尿素ポンプを駆動することで、尿素貯留部材から尿素補給管を通じて尿素タンクへ尿素を吸引し、補給することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、尿素を収容可能な尿素タンクと、尿素を噴射するためのインジェクタと、前記尿素タンク側の第１給排口から前記インジェクタ側の第２給排口への尿素の移動と、前記第２給排口から前記第１給排口への尿素の移動とを切替可能とされた尿素ポンプと、一端が尿素を補給するための補給口とされ他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に連通された尿素補給管と、一端が前記インジェクタに他端が前記尿素ポンプの前記第２給排口に接続され尿素ポンプの駆動により尿素をインジェクタに送るための尿素供給管、を有し、前記尿素補給管が前記尿素供給管に接続されている尿素タンクシステムの前記インジェクタを清掃するインジェクタ清掃方法であって、前記尿素補給管の一端を、高圧エアを供給可能なエア供給部材に接続し、前記エア供給部材から供給された高圧エアを前記インジェクタに送ってインジェクタから排出させる。
【００１５】
このインジェクタ清掃方法では、尿素補給管の一端をエア供給部材に接続し、エア供給部材から供給された高圧エアをインジェクタに送る。インジェクタでは、高圧エアを排出することで、内部の堆積物等が除去される。このように、本発明では、インジェクタの内部を効果的に清掃することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上記構成としたので、インレットパイプ配索のためのスペースを不要とし、配置の自由度の高い尿素タンクシステムと、この尿素タンクシステムの尿素タンクに尿素を補給する尿素補給方法、及び、尿素タンクシステムのインジェクタを清掃するインジェクタ清掃方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１及び図２には、本発明の第１実施形態の尿素タンクシステム１２の概略構成が示されている。この尿素タンクシステム１２は、尿素を収容可能な尿素タンク１４を有している。尿素タンク１４の上面には尿素ポンプ１６が備えられており、尿素ポンプ１６の下部に、尿素タンク１４の下面の近傍に位置する第１給排口１６Ａが設けられ、尿素ポンプ１６の上部には、尿素タンク１４の上方に位置する第２給排口１６Ｂが設けられている。尿素ポンプ１６は、尿素タンク１４内の尿素を第１給排口１６Ａから取り入れて第２給排口１６Ｂから外部に排出する正駆動と、外部から第２給排口１６Ｂを通じて尿素を取り入れて第１給排口１６Ａから尿素タンク１４内へ尿素を吸引する逆駆動と、を切替可能とされている。本実施形態では、尿素ポンプ１６としてダイヤフラムポンプを用いており、非駆動時の流体の尿素タンク１４内への流入は阻止するようになっている。
【００１８】
尿素タンク１４の第２給排口１６Ｂには、尿素供給管１８の下端が接続されている。尿素供給管１８の上端は、尿素を噴射可能なインジェクタ２０に接続されている。また、図示しないエンジンからのガスを排出する排気管２２にはＳＣＲ触媒２４が設けられており、このインジェクタ２０からＳＣＲ触媒２４に尿素が噴射されるようになっている。これにより、ＳＣＲ触媒２４では、エンジンから排気管２２を通じて送られた排気ガス中の窒素酸化物がアンモニアと化学反応し、浄化される。
【００１９】
インジェクタ２０は、尿素供給管１８からＳＣＲ触媒２４への尿素の流れを可能として尿度を噴射させる開放状態と、この尿素の流れを遮断可能な遮断状態とを切替可能な噴射遮断弁を有している。
【００２０】
さらに、尿素ポンプ１６の第２給排口１６Ｂには、尿素補給管２６の他端が接続されている。尿素補給管２６の一端は補給口２８とされており、あらかじめ尿素が貯留された尿素ボトル３０内の尿素に浸漬することができる構造とされている。補給口２８内には、内部の尿素の流れを遮断可能な開閉弁３２が備えられている。
【００２１】
尿素ポンプ１６は、切替スイッチ３４からの信号を受けたＥＣＵ３６により駆動制御されるようになっている。さらに、インジェクタ２０（噴射遮断弁）及び補給口２８内の開閉弁３２もＥＣＵ３６により制御されるようになっている。なお、切替スイッチ３４は、尿素タンク１４内の尿素をインジェクタ２０に送って噴射する噴射状態と、尿素タンク１４に尿素を補給する補給状態、及び、尿素タンク１４内の尿素を排出して尿素の交換等を行える排出状態、の少なくとも３状態を選択的に切替可能とされている。
【００２２】
次に、本実施形態の尿素タンクシステム１２の作用、及び、この尿素タンクシステム１２の尿素タンク１４に尿素を補給する方法について説明する。
【００２３】
この尿素タンクシステム１２では、切替スイッチ３４を噴射状態とした場合、ＥＣＵ３６がインジェクタ２０（噴射遮断弁）を開放状態、補給口２８内の開閉弁３２を閉状態とし、尿素ポンプ１６を正駆動する。これにより、図１に矢印Ｆ１で示すように、尿素タンク１４内の尿素が尿素供給管１８を通じてインジェクタ２０に送られる。そして、インジェクタ２０からＳＣＲ触媒２４に尿素が噴射されることで、ＳＣＲ触媒２４では、エンジンから排気管２２を通じて送られた排気ガス中の窒素酸化物が浄化される。このとき、補給口２８内の開閉弁３２を閉状態とされているので、補給口２８から不用意に尿素が排出されることはない。
【００２４】
尿素タンク１４に尿素を補給する場合は、図２に示すように、あらかじめ尿素が貯留された尿素ボトル３０等の尿素貯留部材を用意し、尿素補給管２６の一端の補給口２８を尿素ボトル３０内の尿素に浸漬する。また、切替スイッチ３４を補給状態とする。ＥＣＵ３６は、インジェクタ２０（噴射遮断弁）を遮断状態、補給口２８内の開閉弁３２を開状態とし、尿素ポンプ１６を逆駆動する。これにより、図２に矢印Ｆ２で示すように、尿素ボトル３０内の尿素が尿素補給管２６を通じて尿素タンク１４内に補給される。
【００２５】
このように、本実施形態の尿素タンクシステム１２では、尿素ポンプ１６を逆駆動させることで、尿素ボトル３０等の尿素貯留部材から積極的に尿素を吸引して、尿素タンク１４への尿素の補給を行うことができる。このため、尿素タンク１４に尿素を補給するためのインレットパイプや、このインレットパイプに併設されるブリーザ配管等が不要となる。
【００２６】
また、尿素タンク１４にインレットパイプを用いて尿素を補給する従来の構造では、尿素を自然流下させるためインレットパイプに所定の内径が必要とされるが、本実施形態では、上記のように尿素ポンプ１６により尿素を積極的に吸引して補給するので、尿素補給管２６の内径はインレットパイプの内径よりも小さくできる。
【００２７】
以上から分かるように、本実施形態では、尿素タンク１４に尿素を補給するためのインレットパイプ等が不要であり、インレットパイプ配索のためのスペースも不要となる。しかも、尿素補給管２６としても、インレットパイプより細いものを用いることができる。このため、車体への尿素タンクシステム１２の配置の自由度が高くなり、搭載設計も容易になる。また、インレットパイプを用いないので、尿素タンクシステム１２を安価に構成することができる。
【００２８】
なお、本実施形態の尿素タンクシステム１２では、尿素補給管２６を用いて、尿素タンク１４内の尿素を外部に排出することも可能である。この場合、切替スイッチ３４を排出状態とする。ＥＣＵ３６は、インジェクタ２０（噴射遮断弁）を遮断状態、補給口２８内の開閉弁３２を開状態とし、尿素ポンプ１６を正駆動する。これにより、尿素タンク１４内の尿素が尿素補給管２６を通じて尿素タンク１４の外部に排出される。その後、必要に応じて尿素タンク１４への尿素の補給を行えば、結果的に尿素タンク１４内の尿素が交換されたことになる。尿素ポンプ１６を用いて尿素タンク１４内の尿素を排出しているので、尿素タンク１４の底部等に尿素排出用のドレーンプラブを設ける必要がなく、構造を簡素化できる。
【００２９】
また、このように尿素タンク１４内の尿素を外部に排出するときに、尿素補給管２６内を流れる尿素により、この尿素補給管２６を内部洗浄することも可能である。
【００３０】
図３〜図５には、本発明の第２実施形態の尿素タンクシステム５２が示されている。第２実施形態では、尿素補給管５６の他端側の接続構造が第１実施形態と異なっているが、これ以外は第１実施形態と同一構成とされている。以下では、第１と異なる点のみ説明し、同一の構成要素、部材等には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００３１】
第２実施形態の尿素補給管５６は、その他端側が接続部分５６Ｃとされ、この接続部分５６Ｃにより、尿素供給管１８の上部（インジェクタ２０の近傍）に接続されている。換言すれば、この接続部分５６Ｃよりも尿素ポンプ１６側の部分では、尿素供給管１８の他端側部分が、尿素補給管５６の他端側部分を兼ねており、兼用部分５８が構成されている。すなわち、尿素補給管５６の他端は、兼用部分５６である尿素供給管１８の一部を介して、尿素ポンプ１６に連通している。このため、第２実施形態の尿素補給管５６は、第１実施形態の尿素補給管２６よりも、概ね兼用部分５８の分だけ短くなっている。
【００３２】
このような構成とされた第２実施形態の尿素タンクシステム５２においても、第１実施形態の尿素タンクシステム１２と同様に、切替スイッチ３４を噴射状態とし、図３に示すように、尿素タンク１４内の尿素をインジェクタ２０から噴射することができる。また、切替スイッチ３４を補給状態とすれば、図４に示すように、尿素ボトル３０等の尿素貯留部材から補給することができる。さらに、切替スイッチ３４を排出状態とすれば、尿素タンク１４から尿素を外部に排出することもできる。特に第２実施形態では、尿素の排出時に、尿素補給管５６だけでなく兼用部分５８、すなわち、尿素供給管１８の一部を尿素が流れることになるので、結果的に尿素供給管１８の一部の内部洗浄も可能となる。
【００３３】
そして、第２実施形態においても、尿素タンク１４に尿素を補給するためのインレットパイプ等が不要で配索スペースも不要となる。加えて、尿素補給管５６としても、インレットパイプより細いものを用いることができる。このため、車体への尿素タンクシステム１２の配置の自由度が高くなると共に、尿素タンクシステム５２を安価に構成することができる。
【００３４】
特に、第２実施形態の尿素タンクシステム５２では、上記したように、尿素補給管５６の長さが、第１実施形態の尿素補給管２６と比較して短くなっている。したがって、第１実施形態よりも、車体への尿素タンクシステム５２の搭載の自由度が高くなり、搭載設計も容易になる。また、尿素補給管５６が短いので、尿素タンクシステム１２をより安価に構成することができる。
【００３５】
さらに、第２実施形態では、インジェクタ２０の内部の清掃を行うことも可能である。ずなわち、インジェクタ２０（噴射遮断弁）を開放状態、補給口２８内の開閉弁３２を開状態とし、図５に示すように、補給口２８にコンプレッサー６２等の高圧ガス供給装置を接続する。コンプレッサー６２から高圧ガスを補給口２８に供給すれば、高圧ガスは図５に矢印Ｆ３で示すように、尿素補給管２６から尿素供給管１８の上部を通ってインジェクタ２０から排出される。インジェクタ２０内に、たとえば、煤などの堆積物が堆積している場合に、この堆積物が押圧ガスの吐出によって除去されるので、インジェクタ２０の動作の安定性を高く維持できる。
【００３６】
なお、インジェクタ２０（噴射遮断弁）は、コンプレッサー６２からの高圧ガスの供給前から開放されていてもよいが、コンプレッサー６２を所定時間作動させてインジェクタ２０の入口側（尿素補給管５６側）と出口側（ＳＣＲ触媒２４側）とに空気圧差を与えたのち、インジェクタ２０（噴射遮断弁）を開放すれば、より効果的にインジェクタ２０内をクリーニングでき、より好ましい。この場合、インジェクタ２０（噴射遮断弁）の開放タイミング等の制御を、ＥＣＵ３６により行うことが可能である。
【００３７】
また、補給口２８は、コンプレッサー６２との接続性を考慮して、コンプレッサー６２の高圧ガス供給管６４の先端部と確実に接続可能な構造（たとえば、所定形状のアタッチメントやねじ込み構造を有するもの）とすることが好ましい。
【００３８】
なお、第２実施形態において、上記では、尿素補給管５６を、尿素供給管１８の上部に接続した構造のものを挙げたが、尿素補給管１８の中間部分や下部で接続してもよい。いずれの箇所で接続しても、尿素補給管５８を尿素ポンプ１６に直接的に接続する必要がなくなるので、構造を簡素化できると共に、車体への搭載の自由度を高めることができる。ただし、接続箇所が尿素ポンプ１６に近づくほど、兼用部分５８は短くなり、尿素補給管５６な長くなる。したがって、尿素補給管５６の実質的な長さを短くして車体への搭載の自由度を高める観点からは、合流位置はよりインジェクタ２０に近い位置とすることが好ましい。
【００３９】
しかも、尿素タンク１４からの尿素の排出によって尿素補給管５８及び尿素供給管１８の兼用部分５８の内部洗浄を行う場合にも、接続箇所が尿素ポンプ１６に近づくほど、実際に洗浄できる部分の尿素供給管１８（兼用部分５８）の長さが長くなるので、好ましい。
【００４０】
また、上記各実施形態では、尿素補給管２６、５６の一端の補給口２８に開閉弁３２が備えられたものを例に挙げているが、要するに、尿素補給管２６の内部で尿素（流体）の流れを許容あるいは遮断することができれば、補給口２８に設ける必要はない。たとえば、尿素補給管２６、５６の中間部分に開閉弁３２が設けられていてもよいし、第１実施形態では、尿素ポンプ１６がこの開閉弁の機能を有していても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の尿素タンクシステムをインジェクタからの尿素噴出状態で示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態の尿素タンクシステムを尿素タンクへの尿素補給状態で示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態の尿素タンクシステムをインジェクタからの尿素噴出状態で示す概略図である。
【図４】本発明の第２実施形態の尿素タンクシステムを尿素タンクへの尿素補給状態で示す概略図である。
【図５】本発明の第２実施形態の尿素タンクシステムをインジェクタの清掃状態で示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１２  尿素タンクシステム
１４  尿素タンク
１６  尿素ポンプ
１６Ａ      第１給排口
１６Ｂ      第２給排口
１８  尿素供給管
１８  尿素補給管
２０  インジェクタ
２２  排気管
２４  ＳＣＲ触媒
２６  尿素補給管
２８  補給口
３０  尿素ボトル
３２  開閉弁
３４  切替スイッチ
５２  尿素タンクシステム
５６  尿素補給管
５８  兼用部分
６２  コンプレッサー
６４  高圧ガス供給管
【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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