(57)【要約】【課題】尿素水タンクの尿素水解凍装置を簡素化し、従来と同様の解凍性能を提供しながらコストダウンを図る。【解決手段】箱形に形成されたタンク本体１の上面の開口を閉塞する天蓋２に固定され、天蓋２に形成される入口６ａと出口６ｅとの間をタンク本体１の内部でＵ字状の折り返し部６ｃを経て連通させるとともに、管内部に尿素水加熱用のエンジン冷却水を流通させる冷却水パイプ６と、タンク本体１の底部に位置し、板材からなり尿素水の通過可能なスリットを有する略箱形に形成され、尿素水を尿素ＳＣＲシステムへ送る吸込パイプ７の吸引口７ａおよびセンサー類の先端を包囲する解凍ボックス５とからなる尿素水解凍装置を備えた尿素水タンクであって、上記冷却水パイプ６が入口６ａおよび出口６ｅから下方に垂下されて、タンク本体１の底部付近で屈曲して水平に延び、上記解凍ボックス５内に設けられる上記折り返し部６ｃに達するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱形に形成されたタンク本体の上面の開口を閉塞する天蓋に固定され、天蓋に形成される入口と出口との間をタンク本体の内部でＵ字状の折り返し部を経て連通させるとともに、管内部に尿素水加熱用のエンジン冷却水を流通させる冷却水パイプと、
タンク本体の底部に位置し、板材からなり尿素水の通過可能なスリットを有する略箱形に形成され、尿素水を尿素ＳＣＲシステムへ送る吸込パイプの吸引口およびセンサー類の先端を包囲する解凍ボックスとからなる尿素水解凍装置を備えた尿素水タンクであって、
上記冷却水パイプが入口および出口から下方に垂下されて、タンク本体の底部付近で屈曲して水平に延び、上記解凍ボックス内に設けられる上記折り返し部に達することを特徴とする尿素水タンク。
【請求項２】
上記解凍ボックスの外部で、上記冷却水パイプの上記入口から上記折り返し部までの往路部と、上記折り返し部から上記出口までの復路部との間に、１枚の平板状のヒータープレートを橋架して接合したことを特徴とする請求項１記載の尿素水タンク。
【請求項３】
上記解凍ボックスの外部で、上記冷却水パイプの上記入口から上記折り返し部までの往路部と、上記折り返し部から上記出口までの復路部との間に、一対の平板状のヒータープレートを橋架して往路部と復路部とを挟み込み、上記ヒータープレートを往路部および復路部と接合したことを特徴とする請求項１記載の尿素水タンク。
【請求項４】
上記一対のヒータープレートの一方を上方に延設し、上記天蓋と接合したことを特徴とする請求項３記載の尿素水タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を無害化する尿素ＳＣＲ（選択還元型触媒）システムに用いるために車両に搭載される尿素水タンクに係り、特に、尿素水タンクの尿素水解凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス浄化技術の一つである尿素ＳＣＲシステムは排気ガス中のＮＯｘと還元剤である尿素水とを触媒還元反応させＮＯｘを無害化するものであり、その尿素水を貯蔵する尿素水タンクは、燃料タンクと同様に車両に搭載されて使用される。
【０００３】
尿素ＳＣＲシステムを搭載した車両は寒冷地で使用されることも多く、車両の停止時間が長時間に及んだ場合、氷点下の環境では尿素水タンク内に貯蔵されている尿素水が凍結してしまう。このため、再びエンジンをかけた際に、一時的に尿素ＳＣＲシステムへの尿素水の供給ができなくなってしまう。
【０００４】
車両のエンジン始動時から、凍結した尿素水が解凍されて尿素ＳＣＲシステムに供給されるまでの間は、排気ガスを還元することができず、有害なＮＯｘが排出されることとなる。よって、凍結した尿素水をできるだけ早く解凍し、尿素ＳＣＲシステムへ供給する必要がある。
【０００５】
特許文献１には、タンク内部をセンサー類及びパイプ類を含む領域とその他の領域に分ける、凹凸を設けた垂直な仕切り部材を設けたことにより、尿素水が凍結した氷塊の遊動を抑え、また、前記仕切り部材に所定の間隔で孔を設け、この孔の上縁外側に鉤状部を設け、下縁内側に斜め上向きに傾斜部を設けたことにより、氷塊を細かく割って、温度が高い仕切り部材の内側領域で効率良く溶かすことができる尿素水タンクが記載されている。
【０００６】
また、凍結した尿素水を解凍するために、尿素水タンクには、冷却水パイプと解凍ボックスとを含む尿素水解凍装置が設けられるようになってきた（特許文献２、特許文献３）。
従来の尿素水解凍装置では、図６、図７のように、凍結した尿素水を解凍するため、タンク本体１内に配置した冷却水パイプ６に、ラジエーターで加熱されたエンジン冷却水を流通させていた。
【０００７】
このような尿素水タンクでは、タンク本体１の上面部の一部に設けた開口にボルトにて固定した天蓋２に、タンク本体１内部に突設するパイプ類およびセンサー類を取り付けている。冷却水パイプ６は、入口６ａおよび出口６ｅから天蓋２を貫通して取り付けられており、Ｕ字状の折り返し部６ｃを有するパイプを複数箇所で屈曲させた形に形成されている（図７）。尿素水を尿素ＳＣＲシステムへ送る吸込パイプ７は、天蓋２を貫通して取り付けられ、先端の吸引口７ａはタンク本体１の底部中央付近で開口している。尿素ＳＣＲシステムから尿素水タンクへ尿素水を戻すリターンパイプ９、および空気抜き用のブリーザパイプ１３も、天蓋２を貫通して内部へ延びている（図７）。濃度センサー３および液面センサー４は、タンク本体１中央付近で天蓋２から底部付近まで垂下される（図６）。
【０００８】
従来の冷却水パイプ６は、タンク本体１の後ろ側で天蓋２を貫通する入口６ａおよび出口６ｅからそれぞれ下方に延びる往路部６ｂおよび復路部６ｄが、タンク本体１の底部付近で屈曲して前方（注水口１ａ側）に延び、タンク本体１の前側で上方へ屈曲して、天蓋２付近でＵ字状の折り返し部６ｃを形成する（図７）。このように冷却水パイプ６がタンク本体１内の広範囲に及ぶため、内部の尿素水を満遍なく解凍できるようになっている。
【０００９】
上記のように冷却水パイプ６は、タンク本体１中央付近に位置するセンサー類を取り囲んで配置されている（図６）。また、折り返し部６ｃは天蓋２に固定された平板状の固定プレート１２を介して支持されており、車両の振動に耐え得るようにしている。同様に、尿素水を尿素ＳＣＲシステムへ供給する吸込パイプ７と往路部６ｂがヒータープレート８、８、８により固定されている。
【００１０】
タンク本体１の底部には、センサー類およびパイプ類の通孔を有する略箱形の解凍ボックス５が設置され、吸込パイプ７の吸引口７ａやセンサー類の先端を囲んでいる。これにより、解凍ボックス５内の尿素水が最も早く解凍されて吸込パイプ７から尿素ＳＣＲシステムに供給される。
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２９９５１０号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１２５３号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６２８２号公報
【００１２】
このような尿素水解凍装置では、できるだけ短い時間で多くの尿素水を解凍する必要があるため、タンク本体内で冷却水パイプの配置を複雑にしており、装置全体が大掛かりなものとなっていた。
しかし、近年では車両の軽量化や低価格化に伴い、尿素水タンクも小型化やコストダウンが必要となってきた。そのため、タンク本体の構造の簡素化、センサー類の簡素化や配管の簡素化などが考えられており、尿素水解凍装置においても簡素化が望まれていた。
さらに、材料価格の高騰によって材料費を削減する必要がでてきたため、特に、板材に比べてコストの高いパイプ材について、コストダウンが課題となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、尿素水タンクの尿素水解凍装置を簡素化し、従来と同様の解凍性能を提供しながらコストダウンを図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明において、前記課題が解決される手段は以下の通りである。
第１の発明は、箱形に形成されたタンク本体の上面の開口を閉塞する天蓋に固定され、天蓋に形成される入口と出口との間をタンク本体の内部でＵ字状の折り返し部を経て連通させるとともに、管内部に尿素水加熱用のエンジン冷却水を流通させる冷却水パイプと、タンク本体の底部に位置し、板材からなり尿素水の通過可能なスリットを有する略箱形に形成され、尿素水を尿素ＳＣＲシステムへ送る吸込パイプの吸引口およびセンサー類の先端を包囲する解凍ボックスとからなる尿素水解凍装置を備えた尿素水タンクであって、上記冷却水パイプが入口および出口から下方に垂下されて、タンク本体の底部付近で屈曲して水平に延び、上記解凍ボックス内に設けられる上記折り返し部に達することを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、上記解凍ボックスの外部で、上記冷却水パイプの上記入口から上記折り返し部までの往路部と、上記折り返し部から上記出口までの復路部との間に、１枚の平板状のヒータープレートを橋架して接合したことを特徴とする。
【００１６】
第３の発明は、第１の発明において、上記解凍ボックスの外部で、上記冷却水パイプの上記入口から上記折り返し部までの往路部と、上記折り返し部から上記出口までの復路部との間に、一対の平板状のヒータープレートを橋架して往路部と復路部とを挟み込み、上記ヒータープレートを往路部および復路部と接合したことを特徴とする。
第４の発明は、第３の発明において、上記一対のヒータープレートの一方を上方に延設し、上記天蓋と接合したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、上記冷却水パイプが入口および出口から下方に垂下されて、タンク本体の底部付近で屈曲して水平に延び、上記解凍ボックス内に設けられる上記折り返し部に達することにより、冷却水パイプの全長が短くなって材料費を抑えることができ、また、冷却水パイプを屈曲させる工数が削減されて、尿素水タンクの製造コストを削減することができる。
【００１８】
第２の発明によれば、上記解凍ボックスの外部で、上記冷却水パイプの上記入口から上記折り返し部までの往路部と、上記折り返し部から上記出口までの復路部との間に、１枚の平板状のヒータープレートを橋架して接合したことにより、冷却水と尿素水との熱交換が行われる放熱面積を拡大することができて、従来と同じ解凍性能で冷却水パイプを短くすることができ、材料費や工数を抑えて尿素水タンクの製造コストを削減することができる。
【００１９】
第３の発明によれば、上記解凍ボックスの外部で、上記冷却水パイプの上記入口から上記折り返し部までの往路部と、上記折り返し部から上記出口までの復路部との間に、一対の平板状のヒータープレートを橋架して往路部と復路部とを挟み込み、上記ヒータープレートを往路部および復路部と接合したことにより、冷却水と尿素水との熱交換が行われる放熱面積を拡大することができて、従来と同じ解凍性能で冷却水パイプを短くすることができ、材料費や工数を抑えて尿素水タンクの製造コストを削減することができる。また、２枚のヒータープレートと冷却水パイプの往路部および復路部とで囲まれた空洞で尿素水が集中的に加熱されるため、熱効率が向上し、解凍性能が向上する。これにより、従来と同じ解凍性能で冷却水パイプの長さを約４０％削減することが可能となり、材料費を抑えることができる。
【００２０】
第４の発明によれば、上記一対のヒータープレートの一方を上方に延設し、上記天蓋と接合したことにより、冷却パイプの剛性が上がり耐振性が向上するため、車両からの振動によって冷却水パイプなどに亀裂が発生するのを防止することができる。また、ヒータープレートの放熱面積が大きくなるため、解凍性能を向上させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る尿素水タンクについて、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る尿素水タンクの一部を切り取って示す斜視図である。
【００２２】
尿素水タンクは、略直方体の箱形に形成されたＳＵＳ（ステンレス鋼）製のタンク本体１の正面部に外部から尿素水を注ぎ入れるための注水口１ａを形成し、キャップで塞いでいる。また、側面部に尿素水タンク内の液量を確認するための液面確認ゲージ１ｂを形成している。タンク本体１の上面部は後ろ側から中央部にかけて切り欠いて開口を設けてあり、この開口はパイプ類やセンサー類を装着する多数の通孔を有する天蓋２によって閉塞され、周縁をボルトにて固定されている。また、底部には尿素水を排出するためのドレン孔を設け、ドレンプラグ１ｃにて塞いでいる。
【００２３】
尿素水タンクの中央付近では、円柱状の濃度センサー３および液面センサー４のセンサー類が前後に並んで天蓋２から垂下され、底部付近まで延びている。濃度センサー３の先端部および液面センサー４の内部には、それぞれの検出部を有している。
天蓋２のセンサー類の取付け孔の上面には、孔を有するセンサー取付けシート２ａ、２ａがそれぞれ設けられ（図２）、センサー類はそれぞれのセンサー取付けシート２ａ、２ａにボルトにて固定されることで間接的に天蓋２に固定される（図１）。
【００２４】
この尿素水タンクは、解凍ボックス５と冷却水パイプ６とからなる尿素水解凍装置を備えている。図２は、この尿素水解凍装置を示す斜視図である。
解凍ボックス５は、Ｌ字状に折曲した２枚のＳＵＳ板を対向配置して四角筒状にし、ＳＵＳ板の端部同士の間にわずかに隙間を設けた胴部材５ａをタンク本体１の底部中央に配置し、胴部材５ａのエンドプレートとなる長方形のＳＵＳ製の天板部材５ｂ、底板部材（図示せず）によって上下を閉塞している。天板部材５ｂには各センサー挿通用の２つの丸孔を穿設し、且つ、四隅のうち隣り合う２つの角部を円弧状に切り欠いている。
このように解凍ボックス５は、濃度センサー３および液面センサー４の先端部、後述する冷却水パイプ６の折り返し部６ｃや吸込パイプ７の吸引口７ａを囲む箱形に形成されている（図１）。
【００２５】
冷却水パイプ６は、入口６ａから折り返し部６ｃまでの往路部６ｂと、折り返し部６ｃから出口６ｅまでの復路部６ｄとが、左右に並行して配置されている。往路部６ｂおよび復路部６ｄは、左右に並設された入口６ａおよび出口６ｅから天蓋２の後部を貫通してそれぞれ下方に延び、途中で前方に傾斜しながら互いの距離を広げて、再び真下方向に並行する。解凍ボックス５の天板部材５ｂの角部の切り欠きから解凍ボックス５内に導入され、タンク本体１の底部に至ると、解凍ボックス５の底板部材と２０〜３０ｍｍの間隔を設けて前方に屈曲し、水平方向に並行してＵ字状の折り返し部６ｃで互いに連通する。
【００２６】
折り返し部６ｃは濃度センサー３および液面センサー４よりも前側に位置しており、冷却水パイプ６はセンサー類の先端を前および左右から取り囲んでいる（図１）。Ｕ字状の折り返し部６ｃの先端は直線状に形成され、解凍ボックス５の内側壁にろう付けされている。
【００２７】
尿素水を尿素水タンクから尿素ＳＣＲシステムへ送る吸込パイプ７は、天蓋２の最後部を貫通して、熱交換が行われるように冷却水パイプ６の往路部６ｂに隣接して下方に延び、解凍ボックス５内で前方に屈曲している。そして、尿素水タンクの中央部、すなわち濃度センサー３および液面センサー４の中間まで延びて、先端を底部に向けて開口させた吸引口７ａを設けている。冷却水パイプ６の傾斜部より上では吸込パイプ７と冷却水パイプ６とが離れているため、間に３枚のヒータープレート８、８、８をろう付けすることで吸込パイプ７と往路部６bとを固定し、剛性を上げるとともに熱交換により吸込パイプ７内の尿素水の凍結を防止する。最も位置が高いヒータープレート８では冷却水パイプ６の往路部６bを覆う一部が切り欠かれて、往路部６bが露出している。
また、尿素ＳＣＲシステムから尿素水タンクへ尿素水を戻すリターンパイプ９と、空気抜き用のブリーザパイプ１３とが、それぞれ天蓋２を貫通してタンク本体１の内部で開口している。
【００２８】
図２、図３に示すように、冷却水パイプ６の往路部６ｂと復路部６ｄとの間には、傾斜部のわずかに下から解凍ボックス５までの範囲にかけて、前後から一対のＳＵＳ製のヒータープレート１０、１１を橋架してあり、ヒータープレート１０、１１によって往路部６ｂと復路部６ｄとを挟み込んでいる。ヒータープレート１０、１１の幅は、往路部６ｂと復路部６ｄとの間の距離と略等しく、ろう付けによって側端を往路部６ｂおよび復路部６ｄに接合される。
また、正面側のヒータープレート１０の冷却水パイプ６との接合部の裏面には、往路部６ｂに隣接しながら並行している吸込パイプ７が接合される（図２）。
【００２９】
このように構成した尿素水タンクでは、尿素水が凍結した状態でエンジンを始動させると、ラジエーターで加熱されたエンジン冷却水が冷却水パイプ６を流通して、周囲の尿素水を徐々に解凍していく。特に、解凍ボックス５の内部では尿素水が優先的に加熱されて解凍され、吸込パイプ７から尿素ＳＣＲシステムに送られる。
【００３０】
このとき、冷却水パイプ６が入口６ａおよび出口６ｅから並行して下方に垂下されてタンク本体１の底部付近で屈曲して水平に延び、上記解凍ボックス５内に設けられる上記折り返し部６ｃに達していることにより、冷却水パイプ６の全長が短くなって材料費を抑えることができ、また、冷却水パイプ６を屈曲させる工数が削減されて、尿素水タンクの製造コストを削減することができる。
【００３１】
また、冷却水パイプ６の往路部６ｂと復路部６ｄとの間に、一対の平板状のヒータープレート１０、１１を橋架して上記往路部６ｂおよび復路部６ｄを挟み込み、ヒータープレート１０、１１を往路部６ｂおよび復路部６ｄと接合することにより、冷却水と尿素水との熱交換が行われる放熱面積を拡大することができて、従来と同じ解凍性能で冷却水パイプ６を短くすることができ、材料費や工数を抑えて尿素水タンクの製造コストを削減することができる。また、２枚のヒータープレート１０、１１と冷却水パイプ６の往路部６ｂおよび復路部６ｄとで囲まれた空洞で尿素水が集中的に加熱されるため、熱効率が向上し、解凍性能が向上する。これにより、従来と同じ解凍性能で冷却水パイプ６の長さを約４０％削減することが可能となり、材料費を抑えることができる。
なお、充分な解凍性能を得ることができれば、往路部６ｂと復路部６ｄとの間に橋架するヒータープレートは１枚であってもよい。
【００３２】
＜第２実施形態＞
振動の激しい車両に用いる場合や、尿素水タンクの全高および冷却水パイプ６が長くなるにつれて振動が大きくなる場合には、図４、図５に示すように、ヒータープレート１０の上部を天蓋２まで延設してろう付けしてもよい。
【００３３】
この場合、入口６ａおよび出口６ｅから距離のある正面側のヒータープレート１０の上部を天蓋２まで延設し、その先端を折曲して接合代１０ａを設ける（図５）。この接合代１０ａと天蓋２の内壁とをろう付けにて接合することにより、冷却水パイプ６が入口６ａと出口６ｅと接合代１０ａとの３点で天蓋２に強く固定されて、振動に対する剛性が上がり、車両からの振動による冷却水パイプ６の亀裂を防止することができる。また、ヒータープレート１０の放熱面積も大きくなるため、解凍性能を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る尿素水タンクの一側面を切り欠いて示す斜視図である。
【図２】同尿素水タンクの尿素水解凍装置を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ部における冷却水パイプとヒータープレートとの接合状態を示す拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る尿素水解凍装置を示す斜視図である。
【図５】同尿素水解凍装置の側面図である。
【図６】従来の尿素水タンクの一側面を切り欠いて示す斜視図である。
【図７】従来の尿素水タンクの尿素水解凍装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  タンク本体
１ａ  注水口
１ｂ  液面確認ゲージ
１ｃ  ドレンプラグ
２  天蓋
２ａ  センサー取付けシート
３  濃度センサー
４  液面センサー
５  解凍ボックス
５ａ  胴部材
５ｂ  天板部材
６  冷却水パイプ
６ａ  入口
６ｂ  往路部
６ｃ  折り返し部
６ｄ  復路部
６ｅ  出口
７  吸込パイプ
７ａ  吸引口
８  ヒータープレート
９  リターンパイプ
１０  ヒータープレート（正面側）
１０ａ  接合代
１１  ヒータープレート（背面側）
１２  固定プレート
１３  ブリーザパイプ
【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】
2010071263.tif 000008
【図７】
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