(57)【要約】      （修正有）【課題】反応剤供給システムは、凍結した固体状の反応剤を液状に解凍して、その液状の反応剤を排気システムに供給する。【解決手段】エンジン排ガス処理のための反応剤供給システム１８は、反応剤を収容するタンク４８と、ポンプ装置６４と、圧力開放装置８４と、反応剤供給装置と、を備えている。ポンプ装置６４は、反応剤を収容するタンク４８の内側に設けられた注入口７４と、反応剤を放出する排出口７６と、を有している。圧力開放装置８４は、ポンプ装置６４の排出口７６と連通した注入口８６と、圧力の下で下流に反応剤を放出する一次排出口９０と、ポンプ装置６４から放出された反応剤の少なくとも幾らかを選択的に放出するバイパス排出口９２と、を有している。そして、反応剤供給装置は、圧力開放装置８４のバイパス排出口９２と連通して、タンク内の少なくとも２箇所の異なる位置に反応剤を供給するための複数の排出口１１４を有している。【選択図】図１
2010169082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応剤が収容されているタンクと、
前記反応剤が収容された前記タンクの内部に設けられた注入口と、前記反応剤が放出される排出口と、を有しているポンプ装置と、
前記ポンプ装置の前記排出口と連通されている注入口と、圧力の下で下流に前記反応剤が放出される一次排出口と、少なくとも前記ポンプ装置から放出された反応剤の幾らかが選択的に放出されるバイパス排出口と、を有する圧力開放装置と、
前記圧力開放装置の前記バイパス排出口と連通された、前記タンクの少なくとも２箇所の異なる位置に前記反応剤が供給されるための複数の排出口を有している、反応剤供給装置と、
が設けられていることを特徴とするエンジン排ガス処理のための反応剤供給システム。
【請求項２】
前記圧力開放装置における前記反応剤の圧力が閾値を超えている場合に、反応剤がバイパス経路を通って流されるように、前記圧力開放装置が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の反応剤供給システム。
【請求項３】
前記反応剤供給装置が、非直線的な形状で前記タンク内に設けられた柔軟性のある導管を有していることを特徴とする請求項１に記載の反応剤供給システム。
【請求項４】
前記導管が、長さ方向に間隔を空けた複数の開口部を有していることを特徴とする請求項３に記載の反応剤供給システム。
【請求項５】
前記開口部が、３平面において液状反応剤が選択的に供給されるように設けられていることを特徴とする請求項４に記載の反応剤供給システム。
【請求項６】
前記ポンプ装置のある領域に前記液状反応剤が供給されるように、少なくとも１つの前記開口部が、前記ポンプ装置のある前記領域に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の反応剤供給システム。
【請求項７】
前記圧力開放装置からの距離が遠くなるにしたがって、前記導管から一定の距離にある前記開口部に通される総流量が増加されることによって、前記導管の長さに対して相対的に一貫した流量が供給されることを特徴とする請求項３に記載の反応剤供給システム。
【請求項８】
前記ポンプ装置の前記注入口に結合されて、前記ポンプ装置に供給される前記反応剤が濾過されるフィルタと、
前記ポンプ装置と前記吸収性フィルタとに隣接して延在するヒーターと、
がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の反応剤供給システム。
【請求項９】
前記タンク内において、前記ポンプ装置の周りに少なくとも部分的に分配され、そして、相変化材料内に密閉された、ヒーターエレメントを有している複数のヒーターが設けられていることを特徴とする請求項８に記載の反応剤供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２００９年４月１７日出願の米国仮出願第６１／１７０，４２２号と２００８年１０月３１日出願の米国仮出願第６１／１１０，３８３号の利益を主張し、全体として参照することによって組み込まれる。
【０００２】
本開示は、全体的に燃焼エンジンから出る排ガスを処理するための反応剤供給システムと装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムは、内燃エンジン、特にディーゼルエンジンから出る排ガスに存在する窒素酸化物を減らすために、使用が増えている。ＳＣＲシステムは、液体又は固体の状態でＳＣＲ反応剤を保存している。このＳＣＲ反応剤は、一般的に尿素（(NH2)2 CO）と水の組み合わせを含んでいる。典型的なＳＣＲ反応剤は、ＡＤＢＬＵＥであり、これは尿素水溶液に対するドイツ自動車工業連合の保有する登録商標である。ＳＣＲ反応剤は、エンジンの排ガスの下流で、ひとつ以上の触媒コンバータの上流に供給される。一般的なＳＣＲシステムは、排気システムにおける選択的な排出用触媒と、下流の触媒にＳＣＲ反応剤を投与する注入器と、ＳＣＲ反応剤供給システムとを備えている。
【０００４】
このＳＣＲ反応剤供給システムは、ＳＣＲ反応剤の主容積を決定するタンクと、タンクの主容積に設けられて、ＳＣＲ反応剤の低温始動容積を決定する容器構造とを備えている。ＳＣＲ反応剤は、ある条件下で凍結するので、容器構造の内側の凍結したＳＣＲ反応剤が加熱されて、寒冷な気候の下でもエンジンが動作するように溶融したＳＣＲを供給する。現在の米国連邦規則は、少なくとも−４０℃の寒冷条件下で、冷えたエンジンの始動から２０分以内に、排気流にＳＣＲ反応剤を供給することを要求している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
エンジン排ガス処理のための反応剤供給システムは、反応剤が収容されたタンクと、ポンプ装置と、圧力開放装置と、反応剤供給装置とを備えている。ポンプ装置は、反応剤を収容するタンクの内側に設けられた注入口と、反応剤を放出するための排出口とを有する。圧力開放装置は、ポンプ装置の排出口と連通した注入口と、圧力下で下流へ反応剤を放出する一次排出口と、ポンプ装置から放出された少なくとも幾らかの反応剤が選択的に放出されるバイパス排出口とを有している。そして、反応剤供給装置は、圧力開放装置のバイパス排出口と連通しており、反応剤をタンク内の少なくとも２箇所の異なる位置に供給するための複数の排出口を有している。
【０００６】
少なくとも１つの実施例において、反応剤の供給を維持するための貯蔵タンクを有する反応剤供給システムのための反応剤供給モジュールは、熱導電材料からなり貯蔵タンクと結合するためのシール面を有する取り付けフランジと、貯蔵タンク内に取り付けフランジによって設けられた反応剤供給装置と、取り付けフランジに結合して取り付けフランジの温度を上昇させるように電力を供給する電気的接続と、を備えている。取り付けフランジが貯蔵タンク内の凍結した反応剤と接している場合に、取り付けフランジの温度上昇が、凍結した反応剤を溶かすのに役立つ。
【０００７】
少なくとも１つの実施例において、エンジン排ガス処理のためのＳＣＲ反応剤供給システムは、タンクと、注入口を有するモータ駆動ポンプ装置と、ポンプ装置の注入口と結合してポンプ装置にＳＣＲ反応剤を供給するためにＳＣＲ反応剤を吸収して濾過する吸収性フィルタと、ポンプ装置と吸収性フィルタに隣接するように設けられたヒーターとを備えている。
【０００８】
少なくとも１つの実施例において、モータ駆動ポンプ装置は、少なくとも部分的にハウジング内部を画定する軸方向に延在した外壁と、ハウジング内部を一方の側でモータチャンバと他方の側でポンプチャンバとに分割する隔壁と、を有するハウジングを備えている。モータは、ハウジング内のモータチャンバに設けられており、第一磁気ディスク結合部材が、モータチャンバに設けられてモータと構造的に結合している。ポンプアセンブリは、ハウジング内のポンプチャンバに設けられて、外壁がハウジングと接するポンプアセンブリケースと、ポンプアセンブリケースに設けられポンプポケットを画定するポンプ本体を有するポンプと、ポンプ本体に対向して設けられたポンプポートプレートと、ポンプポートプレートとポンプ本体の間のポンプポケット内に設けられた被駆動ロータと、ポンプ本体とポンプポートプレートの間の被駆動ロータ内に設けられた駆動ロータと、を備えている。第二磁気ディスク結合部材は、ポンプチャンバ内に設けられて、隔壁を通して第一磁気ディスク結合部材と動作可能に結合し、ポンプポートプレートを通して駆動ロータと構造的に結合している。固定軸がポンプ本体に固定されて、駆動ロータを通して延在し、そして、第二磁気ディスク結合部材と結合して、軸周りの回転を許容している。
【０００９】
少なくとも１つの実施例において、モータ駆動ポンプ装置は、モータチャンバとポンプチャンバを有するハウジングと、モータチャンバとポンプチャンバの間に設けられた隔壁とを備えている。モータはモータチャンバ内に設けられ、第一磁気ディスク結合部材はモータチャンバの隔壁の一方側に設けられて、構造的にモータと結合している。ポンプアセンブリはポンプチャンバ内に設けられ、そして、ポンプ本体と、駆動ロータと、ポンプチャンバの隔壁の他方に設けられて駆動ロータと構造的に結合し隔壁を通して第一磁気ディスク結合部材と動作可能に結合した第二磁気ディスク結合部材と、第二磁気ディスク結合部材とポンプ本体との間に設けられベアリングが設けられたハブを有する中央支持部材と、第二磁気ディスク結合部材と結合し中央支持部材とベアリングを通して延在して駆動ロータと結合する軸と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃エンジンから出る排ガスを処理するために用いられるＳＣＲ反応剤供給システムの一実施形態のブロック図である。
【図２】図１のＳＣＲ反応剤供給システムの斜視図である。
【図３】図１のＳＣＲ反応剤供給システムのもう一つの斜視図である。
【図４】（Ａ）図１のＳＣＲ反応剤供給システムで用いられる加熱素子の一実施例の部分図である。（Ｂ）図１のＳＣＲ反応剤供給システムで用いられる加熱素子の一実施例の一部破断した部分図である。
【図５】（Ａ）図１のＳＣＲ反応剤供給システムで用いられるモータ駆動ポンプ装置の一実施例の断面図である。（Ｂ）図１のＳＣＲ反応剤供給システムで用いられるモータ駆動ポンプ装置のもう一つの実施例の断面図である。（Ｃ）図５（Ｂ）のモータ駆動ポンプ装置の一部拡大断面図である。
【図６】（Ａ）図１のＳＣＲ反応剤供給システムで用いられるモータ駆動ポンプ装置の追加実施例の断面図である。（Ｂ）図１のＳＣＲ反応剤供給システムで用いられるモータ駆動ポンプ装置のさらに別の実施例の断面図である。
【図７】図１のＳＣＲ反応剤供給システムで用いられるモータ駆動ポンプ装置の実施例の部分断面図である。
【図８】反応剤供給モジュールの実施例の斜視図である。
【図９】図８の反応剤供給モジュールのもう一つの斜視図である。
【図１０】反応剤供給モジュールの取り付けフランジの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ＳＣＲシステムの実施例
図１に、エンジン１２と、エンジン１２と連通した排気システム１４と、エンジン１２を制御する制御装置１６と、排気システム１４とを備えた内燃エンジンシステム１０の実施例を示す。内燃エンジンシステム１０は、排気システム１４の一部とみなされるＳＣＲ反応剤供給システム１８をさらに備えている。ＳＣＲ反応剤供給システム１８の各部は、図２と図３にも一般参照のために示されている。以下でより詳細に述べるように、ＳＣＲ反応剤供給システム１８は、凍結した固体状のＳＣＲ反応剤を液状に解凍して、その液状のＳＣＲ反応剤を排気システム１４の別の部分に供給することができる。
【００１２】
エンジン１２は、空気と燃料を燃焼させることによって、化学エネルギーを機械的エネルギーに変換し、適切な構造と構成から成っている。例えば、エンジン１２は、燃焼のための適切な熱力学サイクルを用いたガソリン、ディーゼル、その他の適切な種類のエンジンである。燃焼は、エンジン１２の排気マニホルド２０によってエンジン１２の下流に送られる排ガスの副生成物を生み出す。排気マニホルド２０は、適切な方法によって排気システム１４と結合している。
【００１３】
排気システム１４は、排気マニホルド２０と結合して、エンジン１２からの排ガスを受けて、汚染物質を除去するか減らすように処理し、処理した排ガスを下流の大気中へ搬送する。排気システム１４は、エンジン１２の排気マニホルド２０と結合した導管２２と、導管２２と連通した触媒コンバータ２４、２６とを備えている。例えば、触媒コンバータは、酸化コンバータ２４と亜酸化窒素コンバータ２６とを備えている。酸化コンバータ２４は、適切な種類の酸化触媒２８を備え、亜酸化窒素コンバータ２６は、適切なＳＣＲ触媒３０と適切なNH3ブロッキング触媒３２とを備えている。
【００１４】
排気システム１４は、導管２２内で状態を感知しガスを処理するための他の様々な装置をさらに備えている。例えば、温度センサ３４が酸化コンバータ２４の上流と、亜酸化窒素コンバータ２６の下流とに設けられている。他の例としては、NOXセンサ３６が亜酸化窒素コンバータ２６の上流と下流とに置かれている。また別の例では、NH3センサ３８が亜酸化窒素コンバータ２６の下流に置かれている。
【００１５】
排気システム１４は、酸化コンバータ２４の下流で亜酸化窒素コンバータ２６の上流にある導管２２と連通したＳＣＲ反応剤注入器４０をさらに備えている。ＳＣＲ反応剤注入器４０は、供給システム１８を経由して液体ＳＣＲ反応剤を供給する。供給システム１８は、適切な加熱装置４４で加熱されるＳＣＲ反応剤ライン４２を備えている。例えば、加熱装置４４は、制御装置１６と結合して制御される電気抵抗加熱素子である。
【００１６】
ＳＣＲ反応剤ライン４２は、タンクアセンブリ４６と結合している。タンクアセンブリ４６は、一般的にＳＣＲ反応剤を収容するためのタンク４８と、タンク４８に収容されたＳＣＲ反応剤のレベルを検知するためのレベル検知装置５０と、タンク４８内の温度を検知するための1つ以上の温度センサ５１（1つのみ示す）と、排気導管２２に供給するためにＳＣＲ反応剤を加圧する加圧装置５２と、凍結したＳＣＲ反応剤を液状に解凍するための解凍装置５４と、を備えている。
【００１７】
タンク４８は、ＳＣＲ反応剤のための内部容積を画定しており、適切な構造と構成から成っている。例えば、タンク４８は、内部容積を画定するための下部壁５６と上部壁５８と、その間の側壁６０とを有している。タンク４８は、ＳＣＲ反応剤を収容するのに適切な金属、プラスチック、その他材料で構成されており、例えば、尿素と水の混合物又は溶液としてＳＣＲ反応剤を収容することができる。
【００１８】
レベル検知装置５０は、タンク４８内のＳＣＲ反応剤のレベルを検知し、制御装置１６と結合して、検知したＳＣＲ反応剤のレベルを伝えるとともに、適切な構造と構成から成っている。例えば、レベル検知装置５０は、ＳＣＲ反応剤のレベルを示すための、固定子６２と固定６２に沿って移動自在の浮揚性のアーマチャ６４とを備えている。別の実施例においては、レベル検知装置５０は、単一点レベルセンサであって、低レベル状態を示し、及び／又は、連続的な静止タイプのレベル検知装置である。レベル検知装置５０は、電波センサやサーミスタ、赤外線センサ等の、固体や凍結状態のＳＣＲ反応剤を測定するための他の装置を、さらに、又は代わりに、備えている。
【００１９】
温度センサ５１は、タンク４８内のＳＣＲ反応剤の温度を測定し、測定された温度は制御装置１６への入力として用いられる。例えば、制御装置１６は、温度センサ５１によって測定された温度を、主ヒーター９６と二次ヒーター９８との切換えのために用いる。温度センサ５１は、タンク４８内の適切な位置に適切な数量だけ設けられる。
【００２０】
加圧装置５２は、液状のＳＣＲ反応剤をタンク４８内側から抽出して、抽出した液状ＳＣＲ反応剤を加圧して、タンク４８の外へ供給するために加圧した液状ＳＣＲ酸化剤を放出する。加圧装置５２は、適切な構造と構成から成っており、例えばモータ駆動ポンプ装置６４を備えている。
【００２１】
モータ駆動ポンプ装置６４は、液状ＳＣＲ反応剤を加圧するためのポンプ６６と、ポンプ６６と結合して隔壁７２を横断する磁気カップリング７０を用いてポンプ６６を駆動するモータ６８と、液状ＳＣＲ反応剤がタンク４８の内側から抽出されてポンプ６６に送られるための注入口７４と、ポンプ６６から液状ＳＣＲ反応剤を放出するための排出口７６と、を備えている。磁気カップリング７０は、モータ６８を液状ＳＣＲ反応剤から保護するために、隔壁７２を用いて、ポンプ６６をモータ６８から隔離するのを可能にしている。磁気カップリング７０は、例えばＳＣＲ反応剤が中で凍結したことによって、ポンプ６６が凍結して動かない場合でも、モータ６８が回転することも、可能にしている。モータ駆動ポンプ装置６４は、例えば約２．５〜７バール当たり約２０〜４０リットル／時間、より具体的には、約５バールで約３０リットル／時間の適切な出力が可能である。モータ駆動ポンプ装置６４は、適切な方法でタンク４８に設けられており、例えば、上部壁５８のアダプタフランジ７８によって、モータ駆動ポンプ装置６４とタンク４８の上部壁５８とが結合している。モータ駆動ポンプ装置６４は、適切な設計から成り、例えば、図５（Ａ）ないし図７に示す以下で述べる設計例から成る。
【００２２】
また、加圧装置５２は、少なくとも幾らかの汚染物質がポンプ６６から抽出されて下流注入口４０に供給されるのを防ぐことによって、供給システム１８を保護するための、サック又は注入口フィルタ８０を備えている。注入口フィルタ８０は、適切な方法、例えば注入口導管８２、によってポンプ６６の注入口７４と結合しており、適切な構造と構成から成っている。例えば、注入口フィルタ８０は、ポリアミド６又はポリアミド６−６、ポリブチレンテレフタレート等によって構成されている。他の実施例においては、注入口フィルタ８０はオハイオ州又はテネシー州ナッシュビルのCummins Filtration of Findlay から入手可能なSTRATAPORE濾過媒体を備えている。いずれの場合においても、注入口フィルタ８０は、ＳＣＲ反応剤を吸収、吸い取り、又は吸引して保持する。そして、５〜１５ミクロンの濾過性能を備えている。また、排液温度センサ８１が、注入口フィルタ８０に接近して設けられており、例えば、適切な方法で注入口導管８２に隣接して結合している。排液温度センサ８１は、所望の温度設定ができる適切な温度スイッチである。
【００２３】
また、加圧装置５２は、ＳＣＲ反応剤ライン４２の圧力が十分に高い場合に、加圧された液状ＳＣＲ反応剤がＳＣＲ反応剤ライン４２を迂回して、タンク４８の内部に戻ることを可能にする圧力開放装置８４を備えている。圧力開放装置８４は、タンク４８内に設けられ、適切な方法でポンプ６６と結合し、そして適切な構造と構成から成っている。圧力開放装置８４は、加圧された液状ＳＣＲ反応剤を収容するための排出口導管８８を介してモータ駆動ポンプ装置６４の排出口７６と連通する注入口８６と、圧力下で液状ＳＣＲ反応剤をタンク４８の外側に位置する下流へ放出するための一次排出口９０と、圧力下で過剰なＳＣＲ反応剤をタンク４８の内側に放出するためのバイパス排出口９２と、を有している。例えば、圧力開放装置８４は、バルブシートに対抗して閉じた位置にバイアスされるバルブ９４であって、液状ＳＣＲ反応剤が下流のＳＣＲ反応剤ライン４２へ放出される代わりに圧力下でタンク４８に戻るように放出されることを可能にするために、所定の圧力又は閾値でバルブシート位置から開放位置へ移動可能なバルブ９４を備えた機械的バルブ装置である。他の実施例において、圧力開放装置８４は、制御装置１６と連通し、制御装置１６に制御される適切な種類の電気機械的バルブ装置を、さらに又は代わりに、備えている。
【００２４】
ＳＣＲ反応剤解凍装置５４は、タンク４８の内部容積内で、選択された容量の凍結したＳＣＲ反応剤を解凍する。換言すれば、ＳＣＲ反応剤解凍装置５４は、与えられた容量に応じて選択的に凍結したＳＣＲ反応剤を解凍する。ＳＣＲ反応剤解凍装置５４は、主ヒーター源としての一次ヒーター９６と、少なくともモータ駆動ポンプ装置６４と注入口フィルタ８０の一部の周りに少なくとも部分的に設けられた二次ヒーターキャリア１００に設けられた一つ以上の二次ヒーター９８と、タンク４８に設けられ圧力開放装置８４と結合した液状ＳＣＲ反応剤分配装置１０２と、を備えている。
【００２５】
一次ヒーター９６は、タンク４８の所定の容量の凍結したＳＣＲ反応剤を加熱する。例えば、一次ヒーター９６は、モータ駆動ポンプ装置６４及び注入口フィルタ８０と密接した適合関係を保ちながら延在している。例えば、一次ヒーター９６は、長さのかなりの部分に亘って、例えば長さの５０％に亘って、レベル検知装置５０及び／又はモータ駆動ポンプ装置６４に沿って又は隣接して長手方向に延在している。一次ヒーター９６は、ポンプ６６の底部に沿って又は隣接して横手方向に、注入口導管８２に沿って又は隣接して長手方向に、そして、注入口フィルタ８０の上面に沿って又は隣接して、さらに延在している。一次ヒーター９６からの熱流束が、注入口フィルタ８０の内に及び隣接して存在する凍結したＳＣＲ反応剤を解凍するように、一次ヒーター９６は注入口フィルタ８０に密接して置かれている。換言すれば、注入口フィルタ８０を熱で満たすために、一次ヒーター９６は、注入口フィルタ８０の十分近くに設けられている。一次ヒーター９６の注入口フィルタ８０への密接度は、一次ヒーター９６が注入口フィルタ８０にダメージを与えず、ヒーター近くのＳＣＲ反応剤の融解が最大化するように良好な熱流束を与える程度である。また、もし一次ヒーター９６に過剰電圧、例えば最大バッテリ電圧１２Ｖがうっかりして供給された場合でも、一次ヒーター９６は、注入口フィルタ８０へのダメージを回避するための過熱防止機能を備えている。一次ヒーター９６の特有の温度設定点のために、一次ヒーター９６は、ダメージを与えることなく注入口フィルタ８０と接している。フィルタ材料は、８０℃以上の定格を有し、一次ヒーター９６は５０℃の設定点によって遮断するように自己規制している。一次ヒーター９６は、制御装置１６と結合しており、適切な構造と構成を有する電気抵抗発熱体である。例えば、一次ヒーター９６は１つ以上の正の温度係数（ＰＴＣ）を有する発熱体を備えている。
【００２６】
二次ヒーター９８は、一次ヒーター９６とは対照的に、タンク４８の容量全体における凍結したＳＣＲ反応剤を加熱する。二次ヒーター９８は制御装置１６と結合し、また、適切な量と構造と材料からなる電気抵抗発熱体を備えている。例えば、図４（Ａ）と図４（Ｂ）を参照して、二次ヒーター９８は、相変化物質１０６（部分的に示す）に封入され、ハウジング１０８内に設けられたＰＴＣ素子１０４を備えている。１つの例において、ハウジング１０８は、相変化物質１０６とＰＴＣ素子１０４とを囲むように射出成形で形成されている。二次ヒーター９８は、相変化物質１０６を通ってハウジング１０８の外まで延在する１つ以上のリード線１１０を備えており、ハウジング１０８は、リード線１１０を囲むようにモールド成形されている。二次ヒーター９８は、例えば鮫の歯状のような、適切な形状と適切な大きさを有している。
【００２７】
二次ヒーターキャリア１００は、二次ヒーター９８を支持し、タンク４８の内側周りに実質的に自由な流れを許容しており、適切な構造と構成から成っている。例えば、二次ヒーターキャリア１００は、例えばステンレス鋼、セラミック等の、導電性の及び／又は絶縁性の材料で構成された、全体的に自立式の、又は、剛性の円筒形のメッシュ構造を有している。二次ヒーター９８は、例えば、固定、モールディング、接着等の、適切な方法によって、二次ヒーターキャリア１００に設けられ又は結合している。
【００２８】
液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２は、タンク４８内の選択された領域又は容量に亘る圧力開放装置８４から、オーバーフロー又はバイパス液体ＳＣＲ反応剤を選択的に分配する。例えば、液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２は、一次ヒーター９６と二次ヒーター９８で加熱された特定の容量と全体容量の間にあるバイパス液体ＳＣＲ反応剤を分配し、そして、適切な構造と構成から成っている。例えば、液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２は、圧力開放装置８４のバイパス排出口９２と連通し、様々な方向を向いた複数の排出口１１４を有する導管１１２を備えて、タンク４８内のバイパス液体ＳＣＲ反応剤を選択的に分配している。
【００２９】
導管１１２は、フレキシブルなホース、又は、自立式又は剛直なチューブ又はパイプであって、適切な材料で構成されている。導管１１２は、少なくとも二次ヒーターキャリア１００の規制の範囲内で、例えばループ状、リング状、らせん状、等の適切な形状と大きさを有している。１つ以上の実施例において、導管１１２は、非直線的、及び／又は非平面的方法でタンク４８内に設けられ、又は、直線的又は略直線的方法で設けられている。排出口１１４は、導管１１２の長さ方向に沿った穴又は開口部であって、適切な大きさと形状と数量とを備えており、圧力開放装置８４への背圧がトータルでほとんど無いように設けられており、圧力開放装置８４の所望の又は所定の圧力設定点は、実質的に変化することがない。
【００３０】
排出口１１４は、注入口フィルタ８０やポンプ６６の近傍のタンク４８内の３次元空間に液体ＳＣＲ反応剤を分配するように配置されている。より具体的には、与えられた導管１１２の長さに対して、排出口１１４の総流量面積が、圧力開放装置８４からの距離に応じて増加して、相対的に一定の流量及び／又は圧力が導管１１２に亘って分配されるようになっている。これは、例えば、圧力開放装置８４からの距離が増加するにつれて排出口１１４の大きさ及び／又は数量を増加させることによって達成される。また、注入口フィルタ８０から汚染物質を除去するために、液体ＳＣＲ反応剤が直接注入口フィルタ８０上に注ぐように、排出口１１４の少なくとも幾つかが設けられている。導管１１２とその排出口１１４は、液体ＳＣＲ反応剤のタンク４８内への分配が最大化するような大きさと向きと数量が設けられている。液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２は、液体ＳＣＲ反応剤のタンク４８への連続的で均一な流れを提供しており、例えば、混合液や溶液の混和性や溶解性を促進する。
【００３１】
一般的に、制御装置１６は、格納された命令及び／又はデータに照らして、様々なシステム装置からの入力を受け取り、処理し、そして、同じ相手及び／又は他のシステム装置へ出力信号を送信する。制御装置１６は、例えば電気回路や電子回路又はチップ及び／又はコンピュータ装置を備えている。コンピュータ装置の実施例において、制御装置１６は、一般的にプロセッサ１１６と、プロセッサ１１６に結合したメモリ１１８と、プロセッサ１１６に明確に結合した1つ以上のインタフェース１２０、及び／又は、他の1つ以上のシステム装置の制御装置１６とを備えている。図示してはいないが、制御装置１６や他の電気駆動システム装置は、例えば一つ以上の電池や燃料電池などの電源から電力を供給されている。
【００３２】
制御装置１６は、内燃エンジンシステム１０に少なくとも幾つかの機能を提供するための命令を実行する。ここで用いられる命令という用語は、例えば、制御論理やコンピュータソフトウエア及び／又はファームウエア、プログラム可能な命令、その他適切な命令を含んでいる。制御装置１６は、例えば1つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、用途を特定した集積回路及び／又は他の適切な処理装置を備えている。
【００３３】
また、メモリ１１８は、制御装置１６から送られる又は制御装置１６へ送るデータ、及び／又はプロセッサが実行可能な命令、のための記憶場所を提供するように構成されている。データ及び／又は命令は、例えばルックアップテーブル、式、アルゴリズム、マップ、モデル、及び／又は、他の適切な形式で記憶されている。メモリ１１８は、例えばＲＡＭ，ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、及び／又は他の適切な種類の記憶装置を備えている。
【００３４】
最後に、インタフェース１２０は、例えば、アナログ／デジタルコンバータ、デジタル／アナログコンバータ、シグナルコンディショナ、アンプ、フィルタ、その他電子装置又はソフトウエアモジュール、及び／又は他の適切なインタフェースを備えている。インタフェース１２０は、例えば、ＲＳ−２３２、パラレル、スモールコンピュータインタフェース、ユニバーサルシリアルバス、ＣＡＮ，ＭＯＳＴ，ＬＩＮ，ＦｌｅｘＲａｙ，及び／又は他の適切なプロトコルに準拠している。インタフェース１２０は、制御装置１６を他のシステム装置と通信させるための、回路、ソフトウエア、ファームウエア、又は他の装置を備えている。
【００３５】
作動時において、ある期間の間、液状ＳＣＲ反応剤が既にタンク４８から流れ出てＳＣＲ反応剤注入器４０に流入している暖かい又は熱い動作条件下で、エンジン１２は停止する。エンジンの停止時に、ＳＣＲ反応剤ライン４２は一般的に空にされる。例えば、モータ駆動ポンプ装置６４が逆方向に動作して、ポンプの注入口と排出口が逆転する。従って、液状ＳＣＲ反応剤は、ポンプ６６と注入口フィルタ８０を介して、ＳＣＲ反応剤注入器４０からＳＣＲ反応剤ライン４２を通ってタンク４８まで引き抜かれる。より具体的には、制御装置１６がモータ駆動ポンプ装置６４のモータ６８の回転方向を反転させて、液状ＳＣＲ反応剤をＳＣＲ反応剤ライン４２から引き抜き、同時に又は少しだけ後に、ＳＣＲ反応剤注入器４０を開放して、液状ＳＣＲ反応剤が引き抜かれるのを可能にしている。従って、エンジンが停止してすぐに、液状ＳＣＲ反応剤は、ＳＣＲ反応剤注入器４０から注入口７４の間の流路に残らないようになっている。
【００３６】
凍えるような天候条件下でエンジンを始動する場合、タンク４８内のＳＣＲ反応剤は凍結しており、すぐには導管２２に供給することができない。しかし、数分以内に、一次ヒーター９６と二次ヒーター９８が、注入口フィルタ８０と注入口導管８２とポンプ６６の近傍のＳＣＲ反応剤を解凍して、注入口フィルタ８０が、注入口フィルタ８０を囲む凍結したＳＣＲ反応剤をから解凍したＳＣＲ反応剤を運び出し、加熱装置４４がＳＣＲ反応剤ライン４２を予備加熱する。気温マイナス４０℃でエンジンを始動してから２０分以内に、システムが完全に動作して、ＳＣＲ反応剤が間断なく連続的に供給できることを、現在の車両は要求している。本願の配置の1つ以上の様相が、この車両の要求を、大幅に上回らないにしても、少なくとも要求に応じることができることが想定される。
【００３７】
1つの実施例において、二次ヒーター９８は、ゾーンに応じて電源を切り替えられ及び／又は動作する。例えば、制御装置１６は、例えば1つ以上の温度センサ温度センサ５１からの1つ以上の温度読み取り値に応じた適切な時間、期間、デューティサイクル等に従って、全ての二次ヒーター９８の電源をオン／オフする。他の例において、二次ヒーター９８は、全ての二次ヒーター９８に満たない数を有するゾーンによって画定される。例えば、一般的なゾーンは、二次ヒーター９８に取り囲まれた体積を有するが、その体積の外側は、一次ヒーター９６の全熱流束を受け取る。また、一般的なゾーンは、二次ヒーター９８が生み出す熱流速と液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２の熱分配とに基づいて、複数の特定のゾーンに分割される。ゾーンの量、大きさ、及び位置が用途により特定され、各特定の用途に対し、適切なコンピュータモデリング及び／又は実証的検定を用いて決定されることが、当業者には感謝されるであろう。
【００３８】
1つの実施例において、一次ヒーター９６が電源投入されて、ポンプ６６の注入口のために凍結したＳＣＲ反応剤を液状ＳＣＲ反応剤になるように溶融し、ポンプ６６の排出口が、適切な方法で決定される最低限受け入れられる量の液状ＳＣＲ反応剤を、液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２に供給するまで行なう。
【００３９】
制御装置１６は、一次ヒーター９６へ供給する電力を減じ、1つ以上の二次ヒーター９８の電源を入れ、又は電力を増加する。温度センサ５１、８１のうちの1つ又は両方が、一次及び二次ヒーター９６、９８の制御動作のための制御装置１６の入力として用いられる。例えば、一次ヒーター９６が十分に電力を供給されて、凍結ＳＣＲ反応剤を解凍し、温度が設定ポイントを超えるまで増加して、排液温度センサ８１がオンするまで、電力が供給され続ける。この時、一次ヒーター９６に供給される電力は、所望の比率で減少を始め、二次ヒーター９８に供給される電力は増加し始める。全温度範囲の温度センサ５１が、この時、制御装置１６の入力として用いられて、一次ヒーター９６への電力が最終的にゼロになり、二次ヒーター９８に全電力が加えられるように、二次ヒーター９８を制御する。実質上の排液範囲の外側にある温度センサ５１からの読み取り値が、所定のレベルに達した場合、例えば凍結ＳＣＲ反応剤が完全に溶けた場合に、制御装置１６は、二次ヒーター９８へ供給する電力を実質的にゼロになるまで減じる。
【００４０】
同様な例として、一次ヒーター９６の減少した電力が、二次ヒーター９８の増加した電力と略等しくなる。また別の例として、二次ヒーター９８の電力が徐々に増加するにつれて、一次ヒーター９６の電力が徐々に減少する。タンク４８の中のすべてのＳＣＲ反応剤が液状になって、所定の温度に達するまで、一次と二次ヒーター９６、９８の1つ又は両方に、電力が加えられる。
【００４１】
1つ以上の二次ヒーター９８に、その1つ以上の二次ヒーター９８が少なくとも相転移温度に達するまで、電力が加えられる。その後、その1つ以上の二次ヒーター９８には電力が加えられなくなり、他の1つ以上の二次ヒーター９８に、少なくともその他の1つ以上の二次ヒーター９８が相転移温度に達するまで、電力が加えられる。このプロセスは、すべての二次ヒーター９８に少なくとも一度十分に電力が加えられるまで繰り返され、そしてそのプロセスは、二次ヒーター９８の幾つか又はすべてが適切な方法で加熱されるように続けられる。例えば、制御装置１６は、適切な方法で様々に画定されたゾーンの二次ヒーター９８の電源をオン／オフして、様々な車両の要求や他の目的に適合するように、使用電流の最大値を減少させる。1つの実施例において、二次ヒーター９８は一分間電源をオンされて、５〜６分間電源をオフにされる。二次ヒーター９８の選択的な電源のオン／オフは、効率的な凍結ＳＣＲ反応剤の解凍を可能にする。
【００４２】
また、ＰＴＣ素子１０４による加熱によって、いったん相変化物質１０６の相が固体から液体に変化すると、その液状の相変化物質１０６は、ＰＴＣ素子１０４の動作停止後も熱を保って、ＰＣＴ素子単体が活動している場合よりゆっくりと冷めていく。従って、二次ヒーター９８は一定量の熱質量と運動量を提供し、それらは、例えば約５〜６分オーダーの、電力切断後の期間、凍結温度以上の温度を保つのに十分な熱を保持する。
【００４３】
モータ駆動ポンプ装置６４が、損傷やキャビテーション等が無く適切な方法で動作開始できる時期を、制御装置１６が決定する。例えば、−４０℃の条件下で約６分以内に、モータ駆動ポンプ装置６４は動作を開始する。従って、ポンプ６６は、液状ＳＣＲ反応剤を収容し、加圧し、注入口７４とＳＣＲ反応剤注入器４０の間の空の流路に放出する。この時、制御装置１６はＳＣＲ反応剤注入器４０を開放して、ＳＣＲ排ガス処理を開始させ、ＳＣＲ反応剤注入器４０を閉じ、又は適切なデューティサイクルでＳＣＲ反応剤注入器４０を開閉する。
【００４４】
どんな場合でも、少なくとも幾らかの液状ＳＣＲ反応剤が圧力開放装置８４と液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２を通ってバイパスされる。従って、比較的暖かい液状ＳＣＲ反応剤が、選択的にタンク４８上を供給されて、凍結したＳＣＲ反応剤の解凍を促進し、一次と二次ヒーター９６、９８の解凍作業を補完し、促進させる。このように、タンク４８内の凍結ＳＣＲ反応剤を解凍させるために、一次と二次ヒーター９６、９８を動作させるために、より少ない電力が消費される。１つの実施例において、液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２を通って流れるＳＣＲ反応剤が、供給システム１８の費やす時間を減少させて、稼働能力が最大１００％になる。
【００４５】
実質的な排液が、一次ヒーター９６、二次ヒーター９８、液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２、及び／又は、注入口フィルタ８０の１つ以上によって形成されて、ＳＣＲ反応剤のコールドスタートボリュームを解凍する。凍結したＳＣＲ反応剤は、一次ヒーター９６と液体ＳＣＲ反応剤分配装置１０２によって融解されるので、液状ＳＣＲ反応剤は凍結ＳＣＲ反応剤によって取り囲まれ、これによって、全ての凍結ＳＣＲ反応剤が解凍されるまで、増加した凍った排液の中のＳＣＲ反応剤の液体ポケットが形成される。従って、ＳＣＲ反応剤のコールドスタートボリュームを解凍するために、分割して加熱される貯蔵タンクを用いることもできるが、そのような追加的構造は、実質的な排液によって不必要なものになっている。
【００４６】
ポンプ装置の実施例
図１〜３に示したモータ駆動ポンプ装置６４は、例えば図５（Ａ）〜図７に示した１つ以上の例示的装置を備えている。例えば、まず図５（Ａ）を参照して、モータ駆動ポンプ装置２６４は、例えば開放部のところでタンク壁（図示せず）と直結したハウジング２０１と、モータ駆動ポンプ装置２６４から液状ＳＣＲ反応剤を抽出し、加圧し、放出するようにハウジング２０１に設けられたポンプアセンブリ２０３と、ポンプアセンブリ２０３を駆動するためにハウジング２０１に設けられたモータ２０５とを有している。
【００４７】
ハウジング２０１は、ポンプアセンブリ２０３とモータ２０５のためのサポートを提供しており、適切な構造と構成から成っている。例えば、ハウジング２０１は全体的に円筒形の外壁２０７と、モータ２０５の下部端に位置する肩部２０４とを備えている。ハウジング２０１は、外壁２０７から全体的に横方向外側に延在する取り付けフランジ２０９と、外壁２０７から全体的に横方向内側に延在して、ハウジング２０１の内部を、モータチャンバ壁２０７ａによって少なくとも部分的に画定されてモータ２０５を支持するモータチャンバ２１３と、ポンプチャンバ壁２０７ｂによって少なくとも部分的に画定されてポンプアセンブリ２０３を支持するポンプチャンバ２１５とに分割する隔壁２１１とをさらに備えている。ハウジング２０１又は少なくとも隔壁２１１は、非磁性体材料で構成されている。例えば、ハウジング２０１は、例えばポリアミド又はナイロン６／６のような適切なポリマー材料、又は、例えばオーステナイト系又はニッケル含有ステンレス鋼のような十分に非磁性のステンレス鋼材料で構成されている。
【００４８】
ポンプアセンブリ２０３は、注入口２１９と排出口２２１とを備えたポートハウジング又はカバー２１７と、例えばタービンポンプ又は例えばギアロータ型ポンプのような移送式ポンプといった適切な種類のポンプから成るポンプ２６６と、を有している。ポンプ２６６は、ハブ２５５を有しロータポケット２２７を画定するポンプ本体２２３と、ハブ２２５の周りに設けられた内側又は駆動ギア又はロータ２２９と、ロータポケット２２７内に設けられた外側又は被駆動ギア又はロータ２３１と、を備えている。駆動ロータ２２９と被駆動ロータ２３１は、かみ合わせ歯を有し、回転することによってポンプチャンバを提供する。駆動ロータ２２９は、中央支持部２３７と対向したポンプ本体２２３の下端部に設けられている。ポンプアセンブリ２０３は、駆動ロータ２２９と結合した駆動カップリング２３３と、駆動カップリング２３３と結合したシャフト２３５と、中央支持部２３７と、中央支持部２３７に設けられてそこに延在するシャフト２３５を支持するベアリング２３９と、シャフト２３５に結合した磁気ディスクカップリング２４３の被駆動部材２４１と、をさらに備える。ポンプアセンブリ２０３は、中央支持部２３７の一端で丸められ、シール２４７を間に挟んでカバー２１７の他端で丸められたケース２４５を、さらに備えている。
【００４９】
カバー２１７は、ポンプ本体２２３とロータ２２９、２３１とを支持し、注入口経路と排出口経路を画定し、そして、適切な構造と構成から成っている。例えば、カバー２１７は、ポリフェニレン・サルファイド樹脂（ＰＰＳ）から射出成形されるか、又は、フェノール樹脂から圧縮成形されて形成され、引っ掛かりのある注入口２１９と引っ掛かりのある排出口２２１とを備えている。カバー２１７は、固定されたポンプ本体２２３のロータ端部と連携し、駆動ロータ２２９、２３１と連携する平坦面と、平坦面に設けられて駆動カップリング２３３を収容するポケットと、を備えている。
【００５０】
カバー２１７とポンプ本体２２３とロータ２２９、２３１とが少なくとも部分的に液状ＳＣＲ反応剤を加圧するための典型的なポンプを構成しており、適切な構造と構成から成っている。例えば、構成部材であるポンプ本体２２３とロータ２２９、２３１とは、粉末金属又は焼結金属から形成されている。駆動ロータ２２９の内径は、ポンプ本体２２３のハブ２２５上を回転するように形成されており、被駆動ロータ２３１の外径は、ポンプ本体２２３のロータポケット２２７内で回転できるように形成されている。ポンプ本体２２３は、中央支持部２３７を案内する段付きの外面を備えている。
【００５１】
駆動カップリング２３３は、シャフト２３５と駆動ロータ２２９とを結合し、そして、例えば機械加工された鋼のような、適切な構造と構成から成っている。駆動カップリング２３３は、例えばピンからなり、駆動ロータ２２９の対応する窪みや穴に延在するドライブドッグ２４９を備えており、また駆動カップリング２３３は、内径が対応する平面やスプライン等によってシャフト２３５と結合している。
【００５２】
シャフト２３５は、磁気カップリング２４３と駆動ロータ２２９とを結合し、そして、例えば機械加工された鋼のような、適切な構造と構成から成っている。シャフト２３５は、例えばスプライン接続や圧入等によって、駆動カップリング２３３と結合するポンプ端を備えている。シャフト２３５は、軸方向にスラストベアリング部材２５１を位置付ける肩部をさらに備えており、このスラストベアリング部材２５１は、シャフト２３５に設けられて、シャフト２３５を軸方向に支持し、ポンプを被駆動部材２４１上の磁気吸引力によって引き起こされるシャフト２３５に作用する軸方向の力から保護する。スラストベアリング部材２５１は、リング、クリップ、ワッシャ等で構成されており、ステンレス鋼で構成されている。シャフト２３５は、ポンプ本体２２３のハブ２４５及び／又は中央支持部２３７のベアリング２３９によって支持される１つ以上のベアリング径と、例えばネジのセット（図示せず）やスプライン接続等の適切な方法によって磁気被駆動部材２４１と結合する結合端と、をさらに備えている。
【００５３】
中央支持部２３７は、ポンプ本体２２３に対して軸方向の支持と、シャフト２３５に対して半径方向の支持を提供しており、適切な構造と構成から成っている。例えば、中央支持部２３７は、例えば適切な種類のフェノール樹脂のようなプラスチックで構成されている。中央支持部２３７は、全体的に円筒形で、ポンプ本体２２３の段差付きの外面に案内された外壁２５３と、全体的に外壁２５３から横方向に延在し、ベアリング２３９を受け入れるベアリングポケットを形成しているハブ２５７を含む壁２５５と、を備えている。ベアリング２５７は、カーボン、ステンレス鋼で作られたローラーベアリング、ニードルベアリング、又は他の回転するシャフトを支持するのに適切な素子で構成されている。
【００５４】
磁気ディスクカップリング２４３の被駆動部材２４１は、磁気ディスクカップリング２４３の駆動部材２５９の回転に応答し、適切な構造と構成から成っている。例えば、被駆動部材２４１と駆動部材２５９は、それぞれ磁気ディスクカップリング２４３の半分を構成している。被駆動部材２４１と駆動部材２５９は、ステンレス鋼でできたハウジング内に密閉された１つ以上の希土類磁石で構成されているか、又は、フェノール樹脂又はポリフェニレン・サルファイド樹脂（ＰＰＳ）と共にオーバーモールドで形成されている。磁石は、例えばネオジム、鉄、そしてボロン（Ｎｄ2Ｆｅ14Ｂ）で構成されている。他の例において、被駆動部材２４１と駆動部材２５９は、マサチューセッツ州オックスフォードのMagnetic Technologies 社から市販されている。代表的な部材としては、０．２Ｎｍのスリップトルクを有するＭＴＤ−０．２  ＡＳＳＹがあり、アルミニウムのカバーと６つの磁石で構成されている。従って、被駆動部材２４１は、モータ２０５と適切な方法で結合した駆動部材２５９と同一又は類似の部材である。
【００５５】
モータ２０５は、駆動ロータ２２９と被駆動ロータ２３１とを駆動するための典型的な一次原動力を提供し、適切な構造と構成から成っている。例えば、モータ２０５は、約４５００ＲＰＭ、１３ボルト１．６アンペアで約３０ｍ−Ｎｍのトルクを提供する香港のJohnson Electric Industrial Manufactory社のＨＣシリーズモータである。モータ２０５は、例えばネジのセット（図示せず）やスプライン接続等によって、駆動部材２５９と適切な方法で結合している出力軸２６１を有している。
【００５６】
動作時において、モータ２０５は電力によって起動して出力軸２６１を回転させる。その間の機械的接続のために、出力軸２６１の回転は、磁気ディスクカップリング２４３の駆動部材２５９に回転を生じさせる。その間の隔壁２４１を隔てた機械的接続のために、駆動部材２５９の回転は、被駆動部材２４１に回転を生じさせる。その間の機械的接続のために、被駆動部材２４１の回転は、シャフト２３５に回転を生じさせ、これによって、駆動ロータ２２９と被駆動ロータ２３１が、シャフト２３５と機械的に結合した駆動カップリング２３３を通じて回転する。従って、モータ２０５を動作させることによって、その間に設けられた隔壁２１１を通してポンプ２６６が動作する。
【００５７】
隔壁２１１が、モータチャンバをポンプチャンバから隔離し、ポンプチャンバからの腐食性の液状ＳＣＲ反応剤が、モータチャンバに浸入できないようになっている。磁気ディスクカップリング２４３が、例えばポンプに凍結したＳＣＲ反応剤が入っていることによってポンプシャフトが回転しない場合でも、モータ駆動シャフトの回転を許容し、それによってモータとポンプ両方のダメージを回避している。
【００５８】
図５（Ｂ）と図５（Ｃ）は、他の典型的な例としてのモータ駆動ポンプ装置３６４を示しており、多くの点で図５（Ａ）の形状と類似している。また、各形状の間の部品番号は、複数の図面に亘って、全体的に類似の部品と対応させている。従って、ポンプ装置２６４、３６４の記載は、全体として互いに参照することによって組み込まれている。加えて、全体的に共通の事項は、ここでは繰り返さない。
【００５９】
モータ駆動ポンプ３６４は、例えば開口部のところでタンク壁（図示せず）と直接結合したハウジング３０１と、ハウジング３０１に設けられてモータ駆動ポンプ装置３６４から液状ＳＣＲ反応剤を抽出し、加圧し、放出するポンプアセンブリ３０３と、ハウジング３０１に設けられてポンプアセンブリ３０３を駆動する電動モータ３０５と、を備えている。
【００６０】
ハウジング３０１は、モータ３０５の下端部に設けられた肩部３０４を有する外壁３０７と、外壁３０７から内側に延在する隔壁３１１と、全体的に外壁３０７から横方向に延在するフランジ３０９と、その間に設けられた１つ以上の引っ掛かり３０８と、を備えている。引っ掛かり３０８は、フランジ３０９がタンク壁に当接するまでハウジング３０１をタンク壁（図示せず）の開口部に挿入させ、その後、タンク壁からハウジング３０１が抜け出ることに抵抗するように働く。
【００６１】
ポンプアセンブリ３０３は、注入口３１９と排出口３２１を有し、ロータポケット３２７を画定したポンプ本体３１７と。ポンプ３６６と、を備えている。ポンプ３６６は、１つ以上のポンプポート３２４を画定し、ポンプ本体３１７に対向して設けられたポンプポートプレート３２３を備えている。ポンプ３６６は、ロータポケットに設けられた被駆動ロータ３３１と、被駆動ロータに設けられた駆動ロータ３２９と、をさらに備えており、この両方のロータは、ポンプ本体３１７とポンプポートプレート３２３との間にサンドイッチされている。駆動ロータ３２９は、固定軸３３５によっても支持されており、固定軸３３５は、一端がポンプ本体３１７と対応するポケット又はめくら穴で固定されており、他端が磁気カップリング３４３の被駆動部材３４１と結合している。
【００６２】
被駆動部材３４１は、固定軸３３５上に回転自在に収容され、例えばスラストワッシャ３４２とクリップ３４４によって保持されている。クリップ３４４は、固定軸３３５と適切な方法、例えば対応する溝に嵌められるなどによって係合している。スラストワッシャ３４２は、被駆動部材３４１のハウジング部３４０にあるポケット内に設けられ、また、クリップ３４４と被駆動部材３４１のハウジング部３４０の肩部との間に設けられている。スラストワッシャ３４２は、被駆動部材３４１を軸方向に抑制することで、被駆動部材３４１とハウジング３０１の隔壁３１１又はケース３４５との間の干渉を回避している。スラストワッシャ３４２とクリップ３４４は、ステンレス鋼で構成されている。駆動ロータ３２９内の１つ以上の対応するポケット又はめくら穴３４９’に嵌合する１つ以上のドライブドッグ３４９を有する一体化駆動カップリング３３３を、被駆動部材３４１は備えている。３一体化駆動カップリング３３３は、ポンプポートプレート３２３の内径内での回転に、ゆるく嵌合している。
【００６３】
ポンプアセンブリ２０３は、ステンレス鋼を機械加工又は延伸加工して形成されたケース３４５を備え、ケース３４５は、被駆動部材３４１と間隙を空けてゆるく嵌合するように一端が丸められ、ポンプ本体３１７と密に嵌合するように他端が丸められている。ケース３４５は、ポンプ本体３１７とポンプポートプレート３２３と密接している。対照的に、ケース３４５は被駆動部材３４１とゆるく嵌合しており、被駆動部材３４１がケース３４５と干渉することなく自由に回転することを許容している。少なくとも僅かな軸方向の間隙が被駆動部材３４１とポンプポートプレート３２３の間に存在して、両者間の干渉を避けるように、丸め部とケース３４５の肩部との間の距離が設定されている。
【００６４】
例えば圧入及び／又はワッシャ３６０とクリップ３６２によって磁気カップリング３４３の駆動部材３５９と適切な方法で結合している出力軸３６１を、モータ３０５は備えている。クリップ３６２は、例えば対応する溝に設けられるなどの適切な方法によって、出力軸３６１と係合している。ワッシャ３６０は、駆動部材３５９のハウジング部３５８内のポケットに設けられ、また、クリップ３６２と駆動部材３５９のハウジング部３５８の肩部との間に設けられている。ワッシャ３６０は、駆動部材３５９を軸方向に抑制することによって、駆動部材３５９とハウジング３０１の隔壁３１１との間の接触を回避している。
【００６５】
動作時において、モータ３０５は電力によって起動して出力軸３６１を回転させる。その間の機械的接続のために、出力軸３６１の回転は、磁気ディスクカップリング３４３の駆動部材３５９に回転を生じさせる。その間の機械的接続のために、駆動部材３５９の回転は、被駆動部材３４１にケース３４５内で固定軸３３５周りに回転を生じさせる。その間の機械的接続のために、被駆動部材３４１の回転は、駆動ロータ３２９に回転を生じさせる。従って、モータ３０５を動作させることによって、その間に設けられた隔壁３１１を通してポンプ３６６が動作する。
【００６６】
図６（Ａ）は、他の典型的な例としてのモータ駆動ポンプ装置４６４を示しており、多くの点で図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の形状と類似している。また、各形状の間の部品番号は、複数の図面に亘って、全体的に類似の部品と対応させている。従って、ポンプ装置２６４、３６４、４６４の記載は、全体として互いに参照することによって組み込まれている。加えて、全体的に共通の事項は、ここでは繰り返さない。
【００６７】
モータ駆動ポンプ装置４６４は、ハウジング４０１と、ハウジング４０１に設けられた電動モータ４０５と、ハウジング４０１に設けられたポンプアセンブリ４０３と、を備えている。ハウジング４０１は、適切な方法、例えば圧延、フローフォーミング等によって、金属から機械加工されて形成されている。ハウジング４０１は、亜鉛めっきしたステンレス鋼、亜鉛めっき鋼、その他の適切な金属で構成されている。
【００６８】
ハウジング４０１は全体的に円筒形状をしており、モータチャンバ４１３を画定するモータセクションと、ポンプチャンバ４１５を画定するポンプセクションと、それらの間に設けられた外側の段差又は肩部４１４と、を備えている。ハウジング４０１のモータセクションは、モータ４０５の上部端周りに丸められた、丸められた端部４０６と、モータ４０５の下部端に設けられた肩部４０４を有する厚くなった壁部４０７と、を備えている。ハウジング４０１のポンプセクションは、ポンプアセンブリ４０３の下部端周りに丸められた、丸められた端部４０８を備えている。
【００６９】
外壁４１０と、ポンプアセンブリ４０３の上端で外壁４１０から横方向内側に延在する隔壁４１１と、を有するケース４４５を、ポンプアセンブリ４０３は備えている。ポンプアセンブリ４０３は、ハウジング４０１のポンプチャンバ４１５に設けられて、隔壁４１４が肩部４１４に対向して軸方向に位置するようになっている。
【００７０】
図６（Ｂ）は、他の典型的な例としてのモータ駆動ポンプ装置５６４を示しており、多くの点で図５（Ａ）〜図６（Ａ）の形状と類似している。また、各形状の間の部品番号は、複数の図面に亘って、全体的に類似の部品と対応させている。従って、ポンプ装置２６４、３６４、４６４、５６４の記載は、全体として互いに参照することによって組み込まれている。加えて、全体的に共通の事項は、ここでは繰り返さない。
【００７１】
モータ駆動ポンプ装置５６４は、ハウジング５０１と、ハウジング５０１に設けられたモータ５０５と、ハウジング５０１に設けられたポンプアセンブリ５０３と、を備えている。モータ５０５の上端部周りで丸められた、丸められた端部５０６と、モータ５０５の下端部に位置する肩部５０４とを備えたモータセクションを画定し、また、ポンプアセンブリ５０３の下端部周りに丸められた、丸められた端部５０８を備えたポンプセクションを画定する、外壁５０７を、ハウジング５０１は備えている。
【００７２】
外壁５１０と、ポンプアセンブリ５０３の上端部で外壁５１０から横方向内側に延在する隔壁５１１と、を有するケース５４５を、ポンプアセンブリ５０３は備えている。隔壁５１１は、ハウジング５０１の内部を、モータ５０５と駆動部材３５９とが設けられたモータチャンバと、ポンプアセンブリ５０３の残りが設けられたポンプチャンバと、に分割している。
【００７３】
図７は、他の典型的な例としてのポンプアセンブリ６０３を示しており、多くの点で図５（Ａ）〜図６（Ｂ）の形状と類似している。また、各形状の間の部品番号は、複数の図面に亘って、全体的に類似の部品と対応させている。従って、ポンプアセンブリ２０３、３０３、４０３、５０３の記載は、全体として互いに参照することによって組み込まれている。加えて、全体的に共通の事項は、ここでは繰り返さない。
【００７４】
ポンプアセンブリ６０３は、カバー６１７とポンプを備えており、ポンプは、ハブ６２５を有しロータポケット６２７を画定するポンプ本体６２３と、ハブ６２５の周りに設けられた駆動ロータ６２９と、ロータポケット内に設けられた被駆動ロータ６３１と、を備えている。駆動ロータ６２９は、ポンプ本体６２３の上端部で、中央支持部６３７とポンプ本体６２３の間に設けられている。ポンプアセンブリ６０３は、駆動ロータ６２９と結合した駆動カップリング６３３と、駆動カップリング６３３と接続したシャフト６３５と、中央支持部６３７と、中央支持部６３７に設けられてシャフト６３５を支持するベアリング６３９と、シャフト６３５に結合した磁気カップリングの被駆動部材６４１と、をさらに備えている。ポンプアセンブリ６０３は、ケース（図示せず）もさらに備えている。
【００７５】
カバー６１７は、アセタール樹脂から射出成形で形成され、固定ポンプ本体の下端部と協働する平坦面と、シャフト６３５の端部を収容する平坦面内のポケットと、を備えている。
【００７６】
駆動ロータ６２９の内径は、ポンプ本体６２３のハブ６２５上を回転するように案内され、被駆動ロータ６３１の外径は、ポンプ本体６２３のロータポケット６２７内で回転するように支持されている。
【００７７】
駆動カップリング６３３は、一体化したスラストベアリング部材又はハブ６３４と、ハブ６３４から横方向に延在したフランジ６３６と、フランジ６３６から長手方向に延在して駆動ロータ６２９内の対応するポケット又はめくら穴６４９’に入り込んだドライブドッグ６４９と、を備えている。軸方向にシャフト６３５を支持し、駆動部材６４１の磁気吸引力によって誘発されたシャフト上の軸方向の力からポンプを保護するベアリング６３９と、ハブ６３４は係合可能である。駆動カップリング６３３は、シャフト６３５と結合するためにスプラインされた内径を有しているか、シャフト６３５の対応する刻み部分に圧入されているか、又は、シャフト６３５に固定されている。
【００７８】
シャフト６３５は、実質的に硬い円筒状から成り、ポンプ本体６２３及び／又は中央支持部６３７に支持された1つ以上のベアリング直径を有している。
【００７９】
中央支持部６３７は、適切な構造及び構成から成り、例えば全体的に円筒形の外壁６５３と、外壁６５３から全体的に横方向に延在し駆動カップリング６３３を収容する駆動カップリングポケットとベアリング６３９を収容するベアリングポケットとを画定する段付きハブ６５７を備えた壁６５５と、を備えている。ベアリング６３９は駆動カップリングポケット内を長手方向に延在し、ベアリング６３９の下端部が、回転駆動カップリング６３３と接触するように構成されている。このようにして、ベアリングは半径方向のブッシングとスラストベアリングの両方の機能を有する。ベアリングは、カーボン、ＰＰＳ、その他の適切な材料で構成されている。
【００８０】
図８と図９に示すように、反応剤供給モジュール７００は、貯蔵タンク７０２の上部壁以外の場所に設けられている。この例では、反応剤供給モジュール７００は、貯蔵タンク７０２の下部壁７０４に設けられている。反応剤供給モジュール７００は、その他のものと一緒に、取り付けフランジ７０６や、反応剤供給装置７０８や、圧力調整器７１０を備えている。
【００８１】
反応剤供給装置７０８又は加圧装置は、所望の量又は流速の反応剤を貯蔵タンクから移動することのできる適切な装置であって、ここに示された種々の装置を備えることができるが、それに限定されるものではない。その点において、反応剤供給装置７０８は、磁気的にモータと連通し、磁気的にモータと切り離される、モータで駆動されるポンプを備えている。
【００８２】
圧力調整器７１０も同様に、貯蔵タンク７０２から放出される流体の圧力を調整することのできる適切な装置である。図８と図９に示すように、圧力調整器７１０は、注入口と排出口とバイパス排出口との間に設けられた圧力調整バルブ（図示せず）を有する、流水式の調整器である。ポンプから放出された流体は、圧力調整器７１０の注入口に入り、閾値圧力以下の流体は圧力調整器７１０を通り、フランジ７０６を通って貯蔵タンク７０２から供給するために、排出口から外へ出る。閾値圧力を超えた流体は、バイパス経路を通って貯蔵タンク７０２に戻される。バイパス経路は、上記で示したように、導管１１２と連通している。代表的な燃料圧力制御器７１０が、米国特許第５，２６５，６４４号に開示されており、この内容全体が、参照されることによって本明細書に組み込まれる。もちろん、他の圧力調整器又は圧力開放装置を用いることもできる。
【００８３】
取り付けフランジ７０６は、少なくとも部分的に貯蔵タンク７０２の内部に露出した内表面７１０と、内表面７１０に対向して貯蔵タンクの外側に位置する外表面７１２と、フランジ７０６を通って流体が貯蔵タンクの外へ流れるのを許容する排出口７１４（図９）と、を備えている。取り付けフランジ７０６は、貯蔵タンクと封止状態で結合するように設けられた１つ以上の封止面をさらに備えている。封止面は、貯蔵タンク壁７０４の外側壁７１８上に横たわって封止するように構成された半径方向外側に延在するリム７１６、及び／又は、リム７１６の外周から半径方向内側に隔離され、貯蔵タンク７０２の開口部７２０内に収容され及び／又は封止されるように構成された軸方向に延在して周方向に連続な壁７２０を備えている。貯蔵タンク７０２内で、取り付けフランジ７０６に対して所望の位置に反応剤供給装置７０８と圧力調整器７１０とを保持するために、取り付けフランジ７０６は、これらの装置のうち一つ又は両方に対して、保持特性を有している。
【００８４】
反応剤供給装置７０８の保持特性は、取り付けフランジ７０６上に形成されるか、又は、取り付けフランジ７０６から分離して設けられる。保持特性は、反応剤供給装置７０８がそこに結合され、又は設けられる、一つ以上の空洞、締め具、ロッド、スカート、フランジ、その他を備えている。図示した実施例において、保持特性は、反応剤供給装置７０８の各部がそこに設けられた、１つ以上の全体的に円筒形の空洞７２２（図８）を備えている。空洞は、取り付けフランジ７０６の内表面７１０と外表面７１２の１つ又は両方から延在した１つ以上のスカート又は円筒面７２４によって画定されている。隔壁が空洞７２２のモータ部を、空洞７２２のポンプ部から分離させているが、それらの間の磁気的つながりは、前述のように許容している。隔壁は、取り付けフランジ７０６と一体で形成されるか、分離して形成されるかして、空洞７２２内に設けられている。空洞７２２は、その両端が開放されて、その空洞７２２の両端から反応剤供給装置７０８の各コンポーネントが挿入可能になっている。反応剤供給装置７０８は、空洞７２２に部分的に又は全体的に収容されて、エンドキャップ７２２によってそこに保持されている。この端部側で、円筒面７２４は、例えば角度付きのタブ７３４のような種々の保持機能を有し、それらはエンドキャップ７３２内の補完的スロット又は開口７３６に収容されて、エンドキャップ７３２の円筒面７２４へのスナップ式の保持を許容して、反応剤供給装置７０８が空洞７２２内に保持されている。
【００８５】
圧力調整器７１０に対する保持特性は、筒状で、流体が流れるための内部空洞又は経路を画定する突出壁７３８を備えている。この空洞又は経路は、フランジ排出口７１４に通じていて、圧力調整器７１０の排出口から流れ出た加圧流体が、フランジ排出口７１４を通って貯蔵タンク７０２の下流にまで流れるようになっている。圧力調整器７１０の全部又は一部が、突出壁７３８で画定された空洞又は経路の中に設けられているか、又は、圧力調整器７１０は、単に突出壁７３８に設けられているか、突出壁７３８と結合している。
【００８６】
図示の実施例では、反応剤供給装置７０８を保持するエンドキャップ７３２は、例えばフィルタ７４４と注入口７４２の間に延在する注入口チューブ７４６を通って、フィルタを通した流体（この例では、流体は反応剤である）をポンプに供給するための、フィルタ７４４と結合した注入口７４２（図８）を備えている。もちろん、フィルタ７４４は中間の注入口チューブ７４６無しでエンドキャップ７３２に直接設けることもできる。エンドキャップ７３２は、反応剤供給装置７０８から放出された流体が流れる排出口７４８をさらに備えている。
【００８７】
圧力調整器７１０は、エンドキャップ７３２と結合したハウジング７５０に設けられている。ハウジング７５０は、圧力調整器７１０が収容された空洞（図示せず）と、圧力調整器７１０を空洞内に保持するために用いられるクリップ７５２と、を備えている。ハウジング７５０の注入口７５４は、圧力調整器の注入口と連通しており、ハウジング７５０の排出口は、圧力調整器の排出口と連通しており、ハウジング７５０の１つ以上のバイパス排出口７５８、７５９（２つを図面に示す）は、圧力調整器７５０のバイパス排出口と連通している。このようにして、バイパスされた流体の流れは、分岐して２つ以上の分離した流れとなって、所望の場合、貯蔵タンク７０２の異なる領域に送られて、反応剤を溶かすのに役立たせることができる。ハウジング７５０の排出口７５６は、フランジ壁７３８と封止状態を保って接続されて、貯蔵タンク７０２から供給され、圧力調整器排出口から出た流体を、フランジ排出口７１４へ排出する。
【００８８】
図示の実施例において、エンドキャップ７３２の排出口７４８は、圧力調整器７１０の注入口に通じているハウジング７５０の注入口７５４と結合しており、反応剤供給装置７０８からの加圧流体が圧力調整器７１０の注入口に供給される。ハウジング７５０とエンドキャップ７３２とは、例えば射出成形や他の方法によって、一体形成されている。これにより反応剤供給装置７０８と圧力調整器７１０の間の分離した流体ラインを省略することができ、また、これら流体ライン間の封止接続も省略することができる。
【００８９】
上で議論したように、貯蔵タンク７０２内の凍結した反応剤を溶融するために、一つ以上のヒーターが設けられている。一つの実施例において、ヒーターは、金属材料から形成されたフランジ７０６を備え、電気エネルギーを取り付けフランジ７０６に加えるか、又は取り付けフランジ７０６を加熱する。取り付けフランジ７０６が貯蔵タンク７０２の底部又はその近傍に設けられて、反応剤が取り付けフランジ７０６と接触し、反応剤が凍結している場合には、加熱されたフランジによって溶融される。フランジを効率よく加熱するために、導電性コーティング７６０（図１０）が、取り付けフランジ７０６の外表面７１２に塗布され、導電性コーティングにも電気的接続がされて、電力が導電性コーティングと取り付けフランジ７０６の両方に供給される。導電性コーティングは、取り付けフランジ７０６の外表面７１２の全体又はほとんど全体をカバーしている。電気的接続は、適切な手段又は装置によってなされ、電力をフランジ及び／又はコーティングに加える。例えば、電気的接続は、ワイヤ７６２が接続されたコネクタによって実現され、又は、電気的接続は、（例えばハンダ付けによって）ワイヤ７６２を直接フランジ及び／又はコーティングに接続することによって、別個のコネクタ無しで実現される。導電性コーティング７６０は、液体、シート、フォイル、その他の適切な形状で供給される。１つの形状の例として、導電性コーティング７６０は金属性インクで、スプレーによってフランジに塗布され、乾燥又はキュアされて、フランジに接着する。広範囲の材料が、導電性コーティング材として利用可能である。ポッティング材料からなる第二コーティング７６４（図１０）が、第一コーティングである導電性コーティング７６０の上に塗布されて、第一コーティング７６０を保護し、取り付けフランジ７０６と第一コーティング７６０を外界から絶縁する。
【００９０】
電力が、調整可能な方法で取り付けフランジ７０６及び／又は導電性コーティング７６０に加えられて、取り付けフランジ７０６に所望の温度又は所望の温度上昇が提供される。１つの実施例において、約１００〜１５０ワットが取り付けフランジ７０６及び／又は導電性コーティング７６０に加えられる。取り付けフランジ７０６の表面あたり約０．１〜１ワット／ｍｍ2のワット密度が、少なくとも特定の用途において望ましい。ワット密度が高すぎる場合、貯蔵タンク７０２の底から上部まで比較的直線的に反応剤を溶かして、わき道のあまりない垂直パターン（例えば円筒状）の溶融のばらつきが発生する。ワット密度が低すぎる場合、反応剤を十分に溶かすことができず、溶融パターンにわき道のばらつきが多すぎ、また、十分な垂直方向（貯蔵タンクの上部壁に向かう）の溶融が得られない。上で述べたように、ヒーターの他の実施例に関して、取り付けフランジ７０６の表面温度は、少なくとも幾つかの実施例において、約８０℃を超えないように調整されているが、要求があれば、他の温度閾値又は温度範囲を用いることもできる。
【００９１】
取り付けフランジ７０６の温度は、サーミスタ７６６（図８）を用いて制御され、典型的なサーミスタ７６６が、フィルタ７４４と取り付けフランジ７０６との間の領域にあるクリップ７６８に設けられている。加えて、低反応剤レベルセンサ７７０が、貯蔵タンク７０２の下部の所望の高さ又はレベルに設けられており、図面では、クリップ７６８とサーミスタ７６６のユニットの一部に設けられている。低反応剤レベルセンサ７７０は、尿素のような導電性の流体と接した際に両方が電気的に結合するようになっている、空間的に隔てられたリード線を備えている。流体が両リード線と接していない場合、低反応剤レベルセンサ７７０は、貯蔵タンク７０２内の反応剤が低レベルであることを示す信号を供給する。サーミスタ７６６と低反応剤レベルセンサ７７０のための電線７７１が、封止状態でフィッティング７７４に収容された導管７７２を通って設けられ、貯蔵タンク７０２内の電線と封止状態での接続を提供している。導管７７２は、取り付けフランジ７０６上の類似のフィッティング７７６（図９）まで延在して、電線７７１が取り付けフランジ７０６を通って貯蔵タンク７０２の外まで出て行くのを可能にしている。
【００９２】
ここに開示した発明の各形態は、現在の好ましい実施例を構成しているが、他の実施例も可能である。全ての可能な実施例又は発明の効果をここに記載することは意図していない。ここで用いた用語は、単に記述的なものであって、発明を限定するものではなく、種々の変形が本発明の精神又は範囲から逸脱することなくなされることが、理解されるであろう。
【図１】
2010169082.tif 000003
【図２】
2010169082.tif 000004
【図３】
2010169082.tif 000005
【図４】
2010169082.tif 000006
【図５】
2010169082.tif 000007
【図６】
2010169082.tif 000008
【図７】
2010169082.tif 000009
【図８】
2010169082.tif 000010
【図９】
2010169082.tif 000011
【図１０】
2010169082.tif 000012
【外国語明細書】
2010169082.tif 000013
2010169082.tif 000014
2010169082.tif 000015
2010169082.tif 000016
2010169082.tif 000017
2010169082.tif 000018
2010169082.tif 000019
2010169082.tif 000020
2010169082.tif 000021
2010169082.tif 000022
2010169082.tif 000023
2010169082.tif 000024
2010169082.tif 000025
2010169082.tif 000026
2010169082.tif 000027
2010169082.tif 000028
2010169082.tif 000029
2010169082.tif 000030
2010169082.tif 000031
2010169082.tif 000032
2010169082.tif 000033
2010169082.tif 000034
2010169082.tif 000035
2010169082.tif 000036
2010169082.tif 000037
2010169082.tif 000038
2010169082.tif 000039
2010169082.tif 000040
2010169082.tif 000041
2010169082.tif 000042
2010169082.tif 000043
2010169082.tif 000044
2010169082.tif 000045
2010169082.tif 000046
2010169082.tif 000047
2010169082.tif 000048
2010169082.tif 000049
2010169082.tif 000050
2010169082.tif 000051
2010169082.tif 000052
2010169082.tif 000053
2010169082.tif 000054
2010169082.tif 000055
2010169082.tif 000056
【選択図】図１
【図１】
2010169082.tif 000057
【図２】
2010169082.tif 000058
【図３】
2010169082.tif 000059
【図４Ａ】
2010169082.tif 000060
【図４Ｂ】
2010169082.tif 000061
【図５Ａ】
2010169082.tif 000062
【図５Ｂ】
2010169082.tif 000063
【図５Ｃ】
2010169082.tif 000064
【図６Ａ】
2010169082.tif 000065
【図６Ｂ】
2010169082.tif 000066
【図７】
2010169082.tif 000067
【図８】
2010169082.tif 000068
【図９】
2010169082.tif 000069
【図１０】
2010169082.tif 000070