(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体還元剤を貯蔵する液体還元剤貯蔵タンクの頂部に空気を吸排気するブリーザーパイプを取り付けた液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造において、液体還元剤貯蔵タンク内のブリーザーパイプは、液体還元剤貯蔵タンク内に設けた液体還元剤解凍用配管で上記ブリーザーパイプの下端部内で凍結した液体還元剤を解凍するように、上記下端部が供給側の液体還元剤解凍用配管に沿うように屈曲され、その屈曲された下端部より上方の液体還元剤貯蔵タンク内のブリーザーパイプにエア抜きオリフィスを設けたことを特徴とする液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造。
【請求項２】
上記ブリーザーパイプの下端部が、フィラーパイプの下端開口部を閉じる液面とフィラーパイプの上端の注入口から液が溢れ出す液面の間で設定される請求項１記載の液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造。
【請求項３】
上記エア抜きオリフィスは、液体還元剤の注入時に、液体還元剤貯蔵タンク内空気がブリーザーパイプを通して押し出されない径に形成される請求項１記載の液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造。
【請求項４】
液体還元剤解凍用配管が、エンジン冷却水を流すエンジン冷却水配管からなる請求項１記載の液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排ガス中のＮＯｘを還元する液体還元剤を貯蔵する液体還元剤貯蔵タンクに係り、特に液体還元剤貯蔵タンク内の液量に応じて空気を吸入、排出するための液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化するために排ガス浄化システムとして、例えば選択還元触媒（ＳＣＲ）を用いた尿素ＳＣＲシステムが開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
この尿素ＳＣＲシステムは、液体還元剤である例えば尿素水（尿素濃度３２．５％）をＳＣＲ装置の排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱で尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアによってＳＣＲ触媒上でＮＯｘを還元して浄化するものである。
【０００４】
図４に示すように、ディーゼルエンジン１の排気マニフォールド２には排気管３が接続されており、この排気管３の途中にはＮＯｘ還元用のＳＣＲ装置４が接続されていると共に、このＳＣＲ装置４の排気ガス上流には液体還元剤（尿素水）５をＳＣＲ装置４のＳＣＲ触媒６に供給するための噴射ノズル７を備えた還元剤供給管部８が接続されている。
【０００５】
この還元剤供給管部８の噴射ノズル７には、液体還元剤供給パイプ９を介して液体還元剤貯蔵タンク１０が接続されている。この液体還元剤貯蔵タンク１０は、液体還元剤５を送液ポンプ１１より、液体還元剤供給パイプ９を介して噴射ノズル７に圧送するように構成されている。
【０００６】
また液体還元剤貯蔵タンク１０には、フィラーパイプ１２が設けられ、そのフィラーパイプ１２に設けられたキャップ１３を外して液体還元剤５をフィラーパイプ１２を通してタンク１０内に補充できるようになっている。
【０００７】
この液体還元剤貯蔵タンク１０は、車両の排気管３近くの側面の狭隘な場所に設置され、フィラーパイプ１２は、液体還元剤５の注入が容易にできるよう、液体還元剤貯蔵タンク１０の車両側の上縁部１０ｅに斜め上方に傾斜するように取り付けられている。
【０００８】
また、液体還元剤貯蔵タンク１０の頂部には、タンク内の液位の変化に応じて外部から空気を吸入、排気するためのブリーザーパイプ１４が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２７６２７号公報
【特許文献２】特開２００５−８３２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、極寒地などでは、液体還元剤５としての尿素水は、氷点下１１℃になると凍結してしまう。このため図３に示すように液体還元剤貯蔵タンク１０の頂部のパイプユニット１５には、液体還元剤貯蔵タンク１０内の液体還元剤５を解凍するためにＵ字状などに形成されたエンジン冷却水配管１６が設けられ、供給側のエンジン冷却水配管１６ｓから排出側のエンジン冷却水配管１６ｄにエンジン冷却水（ＬＬＣ）を流して凍結した液体還元剤５を解凍できるようになっている。
【００１１】
しかしながら、液体還元剤貯蔵タンク１０内の液体還元剤５を解凍できても、図３、図２（ｂ）に示すようにブリーザーパイプ１４の下端１４ｃ内に液体還元剤５ｃが凍結していると、エンジン冷却水配管１６で解凍することはできず、ブリーザーパイプ１４が塞がったままとなる。液体還元剤貯蔵タンク１０内の気相部Ｇが密閉状態となると、ＳＣＲシステムの送液ポンプ１１が液体還元剤５を吸い上げられなくなって、噴射不能になるなどの不具合が生じる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプが液体還元剤の凍結で閉塞されても、液体還元剤の供給に支障をきたすことがない液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、液体還元剤を貯蔵する液体還元剤貯蔵タンクの頂部に空気を吸排気するブリーザーパイプを取り付けた液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造において、液体還元剤貯蔵タンク内のブリーザーパイプは、液体還元剤貯蔵タンク内に設けた液体還元剤解凍用配管で上記ブリーザーパイプの下端部内で凍結した液体還元剤を解凍するように、上記下端部が供給側の液体還元剤解凍用配管に沿うように屈曲され、その屈曲された下端部より上方の液体還元剤貯蔵タンク内のブリーザーパイプにエア抜きオリフィスを設けたことを特徴とする液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造である。
【００１５】
請求項２の発明は、上記ブリーザーパイプの下端部が、フィラーパイプの下端開口部を閉じる液面とフィラーパイプの上端の注入口から液が溢れ出す液面の間で設定される請求項１記載の液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造である。
【００１６】
請求項３の発明は、上記エア抜きオリフィスは、液体還元剤の注入時に、液体還元剤貯蔵タンク内空気がブリーザーパイプを通して押し出されない径に形成される請求項１記載の液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造である。
【００１７】
請求項４の発明は、液体還元剤解凍用配管が、エンジン冷却水を流すエンジン冷却水配管からなる請求項１記載の液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ブリーザーパイプを、液体還元剤貯蔵タンク内に設けた液体還元剤解凍用配管に沿わせて設けることで、ブリーザーパイプ内で凍結した液体還元剤が凍結してても、その凍結した液体還元剤を解凍することができ、またブリーザーパイプにエア抜きオリフィスを設けることで、ブリーザーパイプ内で液体還元剤が凍結して閉塞された状態でも、支障なく液体還元剤を送液することが可能となるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明と従来のブリーザーパイプの拡大面図である。
【図３】従来の液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造を示す図である。
【図４】液体還元剤貯蔵タンクが適用される尿素ＳＣＲシステムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１は本発明の液体還元剤貯蔵タンクのブリーザーパイプ構造の一実施の形態を示したものである。
【００２２】
液体還元剤貯蔵タンク１０は、図１では省略したが、液体還元剤供給パイプが設けられ、図４で説明したように液体還元剤５を送液ポンプ１１より液体還元剤供給パイプ９を介して噴射ノズル７に圧送され、ＳＣＲ装置４の上流側に尿素水（濃度３２．５％）からなる液体還元剤５を噴射できるようになっている。
【００２３】
この液体還元剤貯蔵タンク１０は、下部を省略して上部のみを示しているが、図１でみて左側の側面部１０ｒが、車両の右側部（又は左側部）に位置し、右側の側面部１０ｃが車両中心側に位置するように設置され、上部は、中心側に頂面部１０ｔを有し、右側部（又は左側部）にかけて傾斜部１０ｉを介して頂部１０ｔよりやや低い上面部１０ｕが形成され、その上面部１０ｕと左側の側面部１０ｒの上縁部１０ｅに液体還元剤５を注入するためのフィラーパイプ１２が、斜め上方に約４５度傾斜して設けられ、そのフィラーパイプ１２の注入口１２ｆを閉じるキャップ１３がねじ込みなどで取り付けられる。
【００２４】
液体還元剤貯蔵タンク１０の頂面部１０ｔにはパイプユニット１５が設けられ、そのパイプユニット１５には、液体還元剤貯蔵タンク１０内の液体還元剤５を解凍するための液体還元剤解凍用配管が設けられる。この液体還元剤解凍用配管は、配管内にヒータを設けたものや、図示のようにエンジン冷却水が通るＵ字状に形成されたエンジン冷却水配管１６で構成する。このエンジン冷却水配管１６は、供給側のエンジン冷却水配管１６ｓと排出側のエンジン冷却水配管１６ｄからなり、供給側のエンジン冷却水配管１６ｓからエンジン冷却水（ＬＬＣ）が流れて凍結した液体還元剤５を加熱し、排出側のエンジン冷却水配管１６ｄから排出されるようになっている。
【００２５】
パイプユニット１５には、液体還元剤貯蔵タンク１０の気相部Ｇの空気を吸排気するためのブリーザーパイプ２０が設けられる。ブリーザーパイプ２０の液体還元剤貯蔵タンク１０外の端部２０ｂは大気開放され、タンク内のブリーザーパイプ２０ａは、供給側のエンジン冷却水配管１６ｓに沿うように折り曲げられて形成される。またタンク内のブリーザーパイプ２０ａの下端部２０ｃの位置は、満タン液面Ｌとなるように設けられる。
【００２６】
このブリーザーパイプ２０の下端２０ｃの位置は、フィラーパイプ１２の下端開口部１２ａを閉じる液面Ｌmin以上で、フィラーパイプ１２の上端の注入口１２ｆから液が溢れ出す液面Ｌmax以下の間で設定され、その下端２０ｃの位置が満タン状態の液面Ｌとなる。
【００２７】
さらに満タン液面Ｌより上方のブリーザーパイプ２０ａには、エア抜きオリフィス２２が設けられる。このエア抜きオリフィス２２は、液体還元剤５の注入時に、液体還元剤貯蔵タンク１０内空気がブリーザーパイプ２０を通して押し出されない径に形成される。
【００２８】
次に本発明の作用を説明する。
【００２９】
通常使用のＳＣＲ装置による尿素ＳＣＲシステムが作動中の時には、液体還元剤５がＳＣＲ装置の上流側に供給され、液体還元剤貯蔵タンク１０内の液体還元剤５の液面が下がってくるが、ブリーザーパイプ２０を通して気相部Ｇに空気が供給されるため、液体還元剤貯蔵タンク１０内は大気圧に保持される。
【００３０】
次に、極寒地の使用で、図２（ａ）に示すように、ブリーザーパイプ２０の下端部２０ｃが、凍結した液体還元剤５ｃで塞がった場合、エンジン冷却水配管１６の供給側のエンジン冷却水配管１６ｓを流れるエンジン冷却水の熱により速やかに解凍されてブリーザーパイプ２０の詰まりが解消され、ブリーザーパイプ２０を通して空気を吸排気できるので、液体還元剤貯蔵タンク１０内の空気が抜けないことによる尿素ＳＣＲシステムへの液体還元剤５の供給が支障なく行える。
【００３１】
これに対し、図２（ｂ）に示した従来のブリーザーパイプ１４は、その下端部１４ｃが、凍結した液体還元剤５ｃで塞がった場合、エンジン冷却水配管１６の供給側のエンジン冷却水配管１６ｓにエンジン冷却水を流しても、液体還元剤貯蔵タンク１０内の液体還元剤５は解凍されるが、ブリーザーパイプ１４の下端部１４ｃの凍結した液体還元剤５ｃが解凍されることがないため、尿素ＳＣＲシステムへの液体還元剤５の供給が行えなくなる。
【００３２】
また本発明においては、ブリーザーパイプ２０の詰まりが解消される間のエマージェンシー用にブリーザーパイプ２０の満タン液面Ｌより上部位置に十分小さい径、すなわち液体還元剤の注入時に、液体還元剤貯蔵タンク１０内空気がブリーザーパイプ２０を通して押し出されない径のエア抜きオリフィス２２を設けているため、そのエア抜きオリフィス２２を通して息継ぎが可能となり、気相部Ｇが密閉状態になるのを防止でき、エマージェンシー的にＳＣＲシステムが液体還元剤５を吸い上げられなくなるのを防ぐことができる。
【００３３】
さらに、このエア抜きオリフィス２２の径は、液体還元剤貯蔵タンク１０内空気がブリーザーパイプ２０を通して押し出されない径に形成されているため、液体還元剤５ををフィラーパイプ１２から注入する際に、その液面がブリーザーパイプ２０の下端部２０ｃに達して満タン液面Ｌとなったときに、気相部Ｇの空気がエア抜きオリフィス２２を通してブリーザーパイプ２０から排気される際の抵抗となるため、満タン液面Ｌの位置を規制することが可能となる。
【００３４】
なお、エア抜きオリフィス２２は、排気される際の抵抗となり、満タン液面Ｌの位置を規制できるが、エア抜きオリフィス２２は息継ぎが可能であるため、凍結した液体還元剤５ｃでブリーザーパイプ２０が閉塞された状態で満タンの液面Ｌまで充填することも可能である。この場合、フィラーパイプ１２の下端を閉じる液面Ｌminに達した後、フィラーパイプ１２から注入する液体還元剤５を徐々に注入すれば、エア抜きオリフィス２２を通して排気可能であり、満タン液面Ｌにすることが可能となる。
【００３５】
このように本発明は、液体還元剤貯蔵タンク１０内の液体還元剤５の液面の変化に応じてタンク内空気を吸排気するブリーザーパイプ２０の下端部２０ｃをエンジン冷却水配管１６等の液体還元剤解凍用配管に沿わせることで、下端部２０ｃで液体還元剤５ｃが凍結してブリーザーパイプ２０を閉塞しても、これを解凍することができる。また解凍するまでは、エア抜きオリフィス２２を通してブリーザーパイプ２０から気相部Ｇに空気を吸入することができるため、エマージェンシー的に尿素ＳＣＲシステムが液体還元剤５を吸い上げられなくなるのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３６】
５  液体還元剤
１０  液体還元剤貯蔵タンク
２０  ブリーザーパイプ
２０ｃ  下端
２２  エア抜きオリフィス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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