(57)【要約】【課題】低温時に尿素水をその内部に流入して圧送する際において、尿素水を排気に混合させる位置までに配送する配送管の途中にて、尿素水が凍結するのを抑制する尿素水圧送ポンプを提供する。【解決手段】尿素水圧送ポンプの駆動により、尿素水が圧送部１８のポンプ通路２３にて昇圧されたのちに、駆動部１９の流通路３８に圧送される。尿素水が、圧送部１８、および、駆動部１９を流通することにより、コイル２９へステータコア２５を磁化させるように通電された通電エネルギの一部が、熱エネルギに変換されてステータコア２５の温度を上昇させる。流通路３８を通過した尿素水は、凍結することなく噴射弁６に所望の圧力状態にて到達できるように温度上昇し噴射弁６に圧送される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の還元剤を圧送する機構部を有する圧送部と、
前記機構部が前記還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させる駆動部と、
前記圧送部より圧送送出される前記還元剤を、前記駆動部を経由して流通させる流通路と、を備え、
前記還元剤に晒される前記流通路の部位は、同還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐食構成材にて形成されていることを特徴とする還元剤圧送ポンプ。
【請求項２】
前記耐食構成材は、前記還元剤に晒される表面部位において、同還元剤に晒されて不働態皮膜を形成し、その内部層に含まれる酸化金属と還元剤とが結合し前記不働態皮膜を再生する不働態皮膜再生材にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項３】
前記圧送部は、
前記還元剤が流入するポンプ室を、その内部に形成するポンプケースと、
前記ポンプ室の内空間との相対位置が規定されて前記ポンプ室内へ配置され、その回転動作により前記還元剤を圧送する回転圧送体と、を備え、
前記ポンプケースは、前記不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項４】
前記ポンプケースは、アッパーケースとロアケースとの２部材を接合させ、その接合される合わせ面の内側に、その室を区画する区画面が臨むように配される前記ポンプ室を備え、
前記アッパーケース、および、前記ロアケースの双方は、同材質の前記不働態皮膜再生材にて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項５】
前記アッパーケース、および、前記ロアケースの双方は、前記不働態皮膜再生材として、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項６】
前記圧送部は、
前記還元剤を内部に流入するポンプ室を内部に形成するポンプケースと、
前記ポンプ室内の空間との相対位置が回転軸への固設により規定されて前記ポンプ室内へ配置され、その回転動作により前記還元剤を圧送する回転圧送体と、
前記回転軸の一方の軸端部が押接されて前記回転軸の軸方向位置を規定するピン部と、を備え、
前記ピン部は、前記不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項７】
前記ピン部は、前記不働態皮膜再生材として、マルテンサイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする請求項６に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項８】
前記圧送部は、その回転動作により前記還元剤を圧送する回転圧送体を備え、
前記駆動部は、前記回転圧送体と回転軸により連結される回転子に対し、電磁駆動されて回転させながら、前記還元剤に晒されるステータコアを備え、
前記ステータコアは、前記不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項９】
前記ステータコアは、前記不働態皮膜再生材として、電磁する特性に優れるステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする請求項８に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１０】
外郭部の一部を構成して前記還元剤中にその外郭部が浸されるハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１１】
前記ハウジングは、前記不働態皮膜再生材として、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１２】
前記不働態皮膜再生材は、ステンレス鋼であることを特徴とする請求項２、３、６、８、および１０のいずれかに記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１３】
回転動作により前記還元剤を圧送する回転圧送体の回転中心位置に、軸体として配設される回転軸と、
前記回転軸を軸支しながら前記還元剤に晒される軸受部と、を備え、
前記軸受部は、前記耐食構成材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１４】
前記軸受部を構成する前記耐食構成材は、前記還元剤に晒される表面部位において、同還元剤に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く摺動性を安定させるカーボン材により形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１５】
前記耐食構成材は、前記還元剤に晒される表面部位に同還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する樹脂被膜層又は表面処理層が形成されている部材であることを特徴とする請求項１に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１６】
前記圧送部は、その回転動作により前記還元剤を圧送する回転圧送体を備え、
前記駆動部は、前記回転圧送体に回転軸により連結される回転子を、電磁駆動されることにより回転させるステータコアを備え、
前記ステータコアの表層部に、前記樹脂被膜層又は前記表面処理層が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１７】
前記ステータコアを構成する磁性鋼板が樹脂モールドされていることを特徴とする請求項１６に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１８】
前記ステータコアがハウジング部材内に収容されるとともに、前記ステータコアが円筒状をなしその内周側に前記流通路が構成される還元剤圧送ポンプであり、
前記ステータコアにおいてその内周側には表層部に前記樹脂被膜層が形成されるとともに、軸方向端部には前記樹脂被膜層と一体に樹脂筒部が形成され、同樹脂筒部の外周部に、前記ハウジング部材との接触面をシールするシール構造が設けられていることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項１９】
前記圧送部は、その回転動作により前記還元剤を圧送する回転圧送体を備え、
前記駆動部は、前記回転圧送体に回転軸により連結される回転子を、電磁駆動されることにより回転させるステータコアを備え、
前記ステータコアは円筒状をなし、その内周側に前記流通路が構成される還元剤圧送ポンプであり、
前記ステータコアの内周側に、前記耐食構成材として、当該ステータコアと前記流通路とを隔離する筒状隔離部材が配設されていることを特徴とする請求項１５に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項２０】
前記駆動部において前記還元剤に晒され、かつ前記ステータコアに対向して設けられる磁石部材を備えた還元剤圧送ポンプであり、
前記磁石部材の表層部に、前記樹脂被膜層又は前記表面処理層が形成されていることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項２１】
前記磁石部材が樹脂モールドされていることを特徴とする請求項２０に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項２２】
液状の還元剤を圧送する機構部を有する圧送部と、
前記機構部が前記還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させるとともに、この駆動力発生により発熱する駆動部と、
前記圧送部より圧送送出される前記還元剤を、前記駆動部を経由して流通させて上記発熱を還元剤に受熱させる流通路と、
を備えることを特徴とする還元剤圧送ポンプ。
【請求項２３】
前記駆動部は、通電されて前記還元剤を圧送する駆動力を発生させるとともに、この通電により発熱するように設けられ、
前記駆動部と前記還元剤とが接触するように設けられた前記流通路を備えることを特徴とする請求項２２に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項２４】
前記還元剤の流通により還元剤に晒される前記圧送部および前記駆動部の各部位は、前記還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐食構成材にて形成されていることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項２５】
前記耐食構成材は、前記還元剤に晒される表面部位において、同還元剤に晒されて不働態皮膜を形成し、その内部層に含まれる酸化金属と還元剤とが結合し前記不働態皮膜を再生する不働態皮膜再生材にて形成されていることを特徴とする請求項２４に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項２６】
前記不働態皮膜再生材は、ステンレス鋼であることを特徴とする請求項２５に記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項２７】
前記還元剤は尿素水であることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれかに記載の還元剤圧送ポンプ。
【請求項２８】
請求項１乃至２７のいずれか１つに記載の還元剤圧送ポンプを用いた還元剤供給システムに適用される還元剤解凍制御装置であり、
前記還元剤の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した還元剤温度が凍結温度に達しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により還元剤温度が凍結温度に達している旨判定された場合に、前記還元剤圧送ポンプを還元剤解凍用の高出力状態で運転させるポンプ制御手段と、
を備えることを特徴とする還元剤解凍制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素水やアルコール燃料等、液状の還元剤をその内部に流入して圧送する還元剤圧送ポンプに関し、特に、内燃機関の排気浄化装置における尿素ＳＣＲシステムの一部を構成する尿素水圧送ポンプや、同じく内燃機関の排気浄化装置におけるＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）システムの一部を構成する還元剤圧送ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電所、各種工場、及び自動車（特にディーゼルエンジン搭載の自動車）等に適用されて、排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を高い浄化率で浄化する排気浄化装置として、尿素ＳＣＲシステムの開発が進められており、一部実用化に至っている。この尿素ＳＣＲシステムとしては、例えば、特許文献１に該装置（システム）の構成が開示されている。
【０００３】
なお、ＳＣＲとは、Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎの略であり、選択触媒還元脱硝装置と呼ばれる。尿素ＳＣＲシステムは、排気ガスに含まれるＮＯやＮＯ２に尿素水を吹きつけ、ＳＣＲ触媒にて反応させることにより、ＮＯｘをＮ２とＨ２Ｏに分解し放出し排気を浄化するものである。
【０００４】
特許文献１に開示されている尿素ＳＣＲシステムは、尿素水を蓄えた尿素タンク１、尿素水を圧送するポンプ部４、ポンプ部４より圧送された尿素水と排気ガスとの混合ガスが供給されて排気ガスを浄化する触媒装置３０、および、これら構成部間を流路接続して尿素水を流通させる流路１ａ、１２、２５などを有して構成される。
【０００５】
ポンプ部４は、尿素水を圧送する圧送部であり、この圧送部を駆動する駆動部としてのモータ４ａとに区分けて設けられる。ポンプ部４とモータ４ａとを併せて尿素水圧送ポンプを構成している。
【０００６】
この構成の尿素水圧送ポンプにおいては、尿素タンク１よりの尿素水は、駆動部としてのモータ４ａを経由することなく、ポンプ部４のみを経由して触媒装置３０に向け流通させる構成としている。
【特許文献１】特表２００４−５０９２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
尿素ＳＣＲシステムを流通させる尿素水は、尿素成分と、水成分との混合液である。このことから、水成分が低温度下において凍結する。内燃機関の排気浄化装置における尿素ＳＣＲシステムが示される特許文献１に開示のシステム構成においては、以下に示す尿素水の凍結に対する問題を有している。
【０００８】
内燃機関の低温始動時において、低温度の流通可能な液状の尿素水が尿素タンク１内に貯留されている際に、尿素水を排気に混合させる位置までに配送する配送管の経路（流路１ａ、１２、２５など）において、尿素水の凍結温度以下である場合が想定される。
【０００９】
この状況下において、尿素水圧送ポンプ４、４ａを圧送駆動させると、ポンプ部４より送出された尿素水は、この尿素水を排気に混合させる位置までに配送する配送管の経路途中にて、尿素水が凍結してしまう虞がある。尿素水が凍結してしまうと、尿素水を触媒装置３０に供給できないことから問題である。
【００１０】
更に、尿素水は、腐食性、アルカリ性を有する流体である。このことから、尿素水圧送ポンプ内部に尿素水が流通させる際に、尿素水と接する部位が腐食・酸化してしまい、圧送ポンプとしての機能を損なうことから問題である。上述した凍結や腐食に関する問題は、尿素水以外の還元剤についても生じうる。
【００１１】
本発明の目的は、低温時に尿素水等の還元剤をその内部に流入して圧送する際において、還元剤を排気に混合させる位置までに配送する配送管の途中にて、還元剤が凍結するのを抑制する還元剤圧送ポンプを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、尿素水等の還元剤をその内部に流入して圧送する際において、還元剤と接する部位が腐食・酸化することなく圧送ポンプとしての機能を維持できる還元剤圧送ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明においては、尿素水等、液状の還元剤を圧送する機構部を有する圧送部と、機構部が還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させる駆動部と、圧送部より圧送送出される還元剤を、駆動部を経由して流通させる流通路と、を備え、還元剤に晒される流通路の部位は、同還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐食構成材にて形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、流通路であって還元剤に晒される部位は、耐食構成材にて構成されることから、還元剤（尿素水の尿素成分等）を主として腐食・酸化されることなく、各部位の機能、および、還元剤への熱伝達を安定させることができる。
【００１５】
請求項２、および、請求項２５の発明においては、耐食構成材は、還元剤に晒される表面部位において、還元剤に晒されて不働態皮膜を形成し、その内部層に含まれる酸化金属と還元剤とが結合し不働態皮膜を再生する不働態皮膜再生材にて形成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、耐食構成材として不働態皮膜再生材を採用したことから、還元剤に晒される表面部位の不働態皮膜が欠落する事態が生じても、酸化力のある流体としての還元剤により、不働態皮膜を再生することができ、圧送部および駆動部の各部位の耐腐食性、耐酸化性を安定させることができる。
【００１７】
請求項３の発明においては、圧送部は、還元剤が流入するポンプ室を、その内部に形成するポンプケースと、ポンプ室の内空間との相対位置が規定されてポンプ室内へ配置され、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体と、を備え、ポンプケースは、不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、ポンプケースを、不働態皮膜再生材により形成することにより、還元剤に晒されるポンプ室の内空間を安定させ、このポンプ室の内空間と回転圧送体との相対位置を安定させることができる。
【００１９】
請求項４の発明においては、ポンプケースは、アッパーケースとロアケースとの２部材を接合させ、その接合される合わせ面の内側に、その室を区画する区画面が臨むように配されるポンプ室を備え、アッパーケース、および、ロアケースの双方は、同材質の不働態皮膜再生材にて形成されていることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、アッパーケース、および、ロアケースの双方を、同材質の不働態皮膜再生材にて形成することから、ポンプケースとして同一の線膨張係数が設定される。このことは、冷熱環境下におけるアッパーケースとロアケースとの合わせ面にて形成されるポンプ室の寸法を安定させ、ポンプ性能を安定させることができる。
【００２１】
請求項５の発明においては、アッパーケース、および、ロアケースの双方は、不働態皮膜再生材として、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、オーステナイト系のステンレス鋼は、耐粒界腐食性に優れながら、冷間加工により高硬度を有するなどの優れた機械的特性を有している。このことから、高精度の加工が要求されるアッパーケース、および、ロアケースの形成を容易とし、還元剤に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
【００２３】
請求項６の発明においては、圧送部は、還元剤を内部に流入するポンプ室を内部に形成するポンプケースと、ポンプ室内の空間との相対位置が回転軸への固設により規定されてポンプ室内へ配置され、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体と、回転軸の一方の軸端部が押接されて回転軸の軸方向位置を規定するピン部と、を備え、ピン部は、不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、不働態皮膜再生材により形成されるピン部は、還元剤に晒されながら回転軸の一方の軸端部が押接される状況下にあって、回転軸とピン部とが押接される面を安定化させる。このことから、回転軸に固設される回転圧送体は、ポンプ室内の空間との相対位置を安定させることができる。
【００２５】
請求項７の発明においては、ピン部は、不働態皮膜再生材として、マルテンサイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。
【００２６】
上記構成によれば、マルテンサイト系のステンレス鋼は、熱処理（焼入れ・焼戻し）により高強度、高硬度などの優れた機械的特性を有している。このことから、回転軸との押接時に対する耐磨耗性、および、還元剤に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮するピン部を形成できる。
【００２７】
請求項８の発明においては、圧送部は、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体を備え、駆動部は、回転圧送体と回転軸により連結される回転子に対し、電磁駆動されて回転させながら、還元剤に晒されるステータコアを備え、ステータコアは、不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする。
【００２８】
上記構成によれば、不働態皮膜再生材により形成されるステータコアは、電磁駆動させて回転させながら、還元剤に晒される状況下にあって、回転子に向かい合うステータコアの面形態を安定させ、回転力を安定させることができる。
【００２９】
請求項９の発明においては、ステータコアは、不働態皮膜再生材として、電磁する特性に優れる電磁ステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。
【００３０】
上記構成によれば、電磁ステンレス鋼により形成されるステータコアは、電磁する特性に優れるとともに、還元剤に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
【００３１】
請求項１０の発明においては、その外郭部の一部を構成して還元剤中にその外郭部が浸されるハウジングを備え、ハウジングは、不働態皮膜再生材により形成されている。
【００３２】
上記構成によれば、不働態皮膜再生材により形成されるハウジングは、還元剤中にその外郭部が浸される環境下にあって、優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
【００３３】
請求項１１の発明においては、ハウジングは、不働態皮膜再生材として、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。
【００３４】
上記構成によれば、オーステナイト系のステンレス鋼は、耐粒界腐食性に優れながら、冷間加工により高硬度を有するなどの優れた機械的特性を有している。このことから、薄板状にて高曲率に加工されるハウジングにあっては、その形成を容易とし、還元剤に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
【００３５】
請求項１２の発明においては、不働態皮膜再生材は、ステンレス鋼であることを特徴とする。
【００３６】
上記構成によれば、不働態皮膜再生材としてステンレス鋼を用いることにより、還元剤を圧送する還元剤圧送ポンプの使用状態の環境下において、還元剤と接して不働態皮膜を安定して形成できる。
【００３７】
請求項１３の発明においては、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体の回転中心位置に、軸体として配設される回転軸と、回転軸を軸支しながら還元剤に晒される軸受部と、を備え、軸受部は、耐食構成材により形成されていることを特徴とする。
【００３８】
上記構成によれば、耐食構成材により形成される軸受部は、回転軸を軸支しながら還元剤に晒される状況下にあって、軸支する性能を安定させることができる。
【００３９】
請求項１４の発明においては、軸受部を構成する耐食構成材は、還元剤に晒される表面部位において、還元剤に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く摺動性を安定させるカーボン材により形成されていることを特徴とする。
【００４０】
上記構成によれば、カーボン材により形成される耐食構成材は、還元剤に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く回転を安定させることができる。
【００４１】
請求項１５の発明においては、耐食構成材は、還元剤に晒される表面部位に同還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する樹脂被膜層又は表面処理層が形成されている部材であることを特徴とする。
【００４２】
上記構成によれば、還元剤に晒される部材には、表面に樹脂被膜層又は表面処理層が形成されるため、それら樹脂被膜層又は表面処理層によって耐腐食や耐酸化についての優れた効果を得ることができる。
【００４３】
請求項１６の発明においては、圧送部は、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体を備え、駆動部は、回転圧送体に回転軸により連結される回転子を、電磁駆動されることにより回転させるステータコアを備え、ステータコアの表層部に、樹脂被膜層又は表面処理層が形成されていることを特徴とする。
【００４４】
上記構成によれば、ステータコアの表層部に樹脂被膜層又は表面処理層が形成されることにより、同ステータコアを構成する磁性鋼板等が還元剤に直接晒されることが抑制できる。したがって、ステータコアについて耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。
【００４５】
請求項１７の発明においては、ステータコアを構成する磁性鋼板が樹脂モールドされていることを特徴とする。すなわち、磁性鋼板が樹脂モールドされることにより、ステータコアの表層部に樹脂被膜層が形成されている。これにより、磁性鋼板を、還元剤から確実に隔離することが可能となる。なおこの場合、磁性鋼板が個別に樹脂モールドされ、それが多数積層されてステータコアが構成されるか、或いは多数の磁性鋼板を積層したものが樹脂モールドされてステータコアが構成されるとよい。
【００４６】
請求項１８の発明においては、ステータコアがハウジング部材内に収容されるとともに、ステータコアが円筒状をなしその内周側に流通路が構成される還元剤圧送ポンプであり、ステータコアにおいてその内周側には表層部に樹脂被膜層が形成されるとともに、軸方向端部には樹脂被膜層と一体に樹脂筒部が形成され、同樹脂筒部の外周部に、ハウジング部材との接触面をシールするシール構造が設けられていることを特徴とする。
【００４７】
ステータコアにおいて内周側には樹脂被膜層を設けるが、外周側には樹脂被膜層を設けない構成とすることも考えられ、かかる構成では、ステータコア外周側にシール構造を設けることが望ましい。請求項１８によれば、ステータコアの軸方向端部に樹脂被膜層と一体に樹脂筒部が形成され、その樹脂筒部の外周部にシール構造が設けられるため、ステータコア外周側においてハウジング部材との接触面を通じて還元剤が浸入することを抑制できる。これにより、樹脂被膜層を局部的に設ける構成であっても、ステータコア全体で耐腐食性及び耐酸化性を良好なものとすることができる。
【００４８】
請求項１９の発明においては、圧送部は、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体を備え、駆動部は、回転圧送体に回転軸により連結される回転子を、電磁駆動されることにより回転させるステータコアを備え、ステータコアは円筒状をなし、その内周側に流通路が構成される還元剤圧送ポンプであり、ステータコアの内周側に、耐食構成材として、当該ステータコアと流通路とを隔離する筒状隔離部材が配設されていることを特徴とする。
【００４９】
上記構成によれば、ステータコアと流通路とを隔離する筒状隔離部材が配設されることにより、同ステータコアを構成する磁性鋼板等が還元剤に直接晒されることが抑制できる。したがって、耐腐食や耐酸化についての優れた効果を得ることができる。
【００５０】
請求項２０の発明においては、駆動部において還元剤に晒され、かつステータコアに対向して設けられる磁石部材を備えた還元剤圧送ポンプであり、磁石部材の表層部に、樹脂被膜層又は表面処理層が形成されていることを特徴とする。
【００５１】
上記構成によれば、磁石部材の表層部に樹脂被膜層又は表面処理層が形成されることにより、同磁石部材が還元剤に直接晒されることが抑制できる。したがって、磁石部材について耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。
【００５２】
請求項２１の発明においては、磁石部材が樹脂モールドされていることを特徴とする。これにより、磁石部材を、還元剤から確実に隔離することが可能となる。
【００５３】
請求項２２の発明においては、尿素水等、液状の還元剤を圧送する機構部を有する圧送部と、機構部が還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させるとともに、この駆動力発生により発熱する駆動部と、圧送部より圧送送出される還元剤を、駆動部を経由して流通させて上記した発熱を還元剤に受熱させる流通路と、を備えることを特徴とする。
【００５４】
上記構成によれば、駆動部が還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させる還元剤圧送ポンプにおいて、この駆動力発生により発熱する駆動部を備える。駆動部における通電による発熱は、通電エネルギが圧送力として動力変換される際の動力変換ロスの一部として生じる。この駆動部における発熱を、還元剤が流通路を流通することにより還元剤に受熱させることにより、低温時に還元剤を還元剤圧送ポンプの内部に流入して圧送する際であっても、還元剤がその内部にて凍結するのを抑制することができる。
【００５５】
請求項２３の発明においては、駆動部は、通電されて還元剤を圧送する駆動力を発生させるとともに、この通電により発熱するように設けられ、駆動部と還元剤とが接触するように設けられた流通路を備えることを特徴とする。
【００５６】
上記構成によれば、駆動力の発生時に発熱する駆動部と還元剤とが接触するように設けられた流通路を備える。これにより、駆動部よりの発熱を、還元剤が流通路を流通することにより還元剤に受熱させることができる。
【００５７】
請求項２４の発明においては、還元剤の流通により還元剤に晒される圧送部および駆動部の各部位は、還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐食構成材にて形成されている。
【００５８】
上記構成によれば、耐食構成材にて構成される圧送部および駆動部の各部位は、還元剤（尿素水の尿素成分等）を主として腐食・酸化されることなく、各部位の機能、および、還元剤への熱伝達を安定させることができる。
【００５９】
請求項２６の発明においては、不働態皮膜再生材は、ステンレス鋼であることを特徴とする。
【００６０】
上記構成によれば、不働態皮膜再生材としてステンレス鋼を用いることにより、還元剤を圧送する還元剤圧送ポンプの使用状態の環境下において、還元剤と接して不働態皮膜を安定して形成できる。
【００６１】
請求項２７の発明においては、還元剤は尿素水であることを特徴とする。ここで、還元剤として尿素水を用いる場合において、良好なる耐腐食性及び耐酸化性を発揮させることができる。
【００６２】
請求項２８の発明は、還元剤供給システムの還元剤解凍制御装置に関するものであり、還元剤の温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した還元剤温度が凍結温度に達しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により還元剤温度が凍結温度に達している旨判定された場合に、還元剤圧送ポンプを還元剤解凍用の高出力状態で運転させるポンプ制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００６３】
寒冷地等において還元剤の温度が低下する場合、同温度が凍結温度（尿素水の場合は−１１℃）に達すると還元剤が凍結する。この点、請求項２８の発明によれば、還元剤の温度をモニタし、同温度が凍結温度に達すると、還元剤圧送ポンプが還元剤解凍用の高出力状態で運転されるため、同ポンプにおいて発熱量を増やして還元剤の解凍を促進することができる。したがって、凍結状態の還元剤をいち早く解凍させることができる。例えば、還元剤圧送ポンプの駆動部を、通常よりも高い電流値により駆動させることにより、還元剤圧送ポンプを還元剤解凍用の高出力状態で運転させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、実施形態に基づき、本発明の尿素水圧送ポンプにつき図面を参照し詳細に説明する。
〔実施形態〕
（構成）
本発明の実施形態の尿素水圧送ポンプは、尿素水を噴射弁に加圧圧送する装置である。噴射弁は、内燃機関としてディーゼルエンジン（以降、エンジンと呼称する）の排気通路内における排気流れ中に、尿素水を噴射するように配設される。
【００６５】
図１は、本発明の実施形態における尿素ＳＣＲシステムの全体構成を示す全体構成図である。この全体構成図には、自動車（図示略）のエンジンにより排出される排気を浄化対象とした排気浄化装置が示される。排気浄化装置の構成を大別すると、排気系の構成部、尿素水供給系の構成部、および、制御系の構成部に分類される。
【００６６】
排気系の構成部は、排気上流側から順に配設される、ＤＰＦ１（Diesel Particulate Filter）、排気管２（触媒の上流側排気通路）、触媒３、および、排気管４（触媒の下流側排気通路）を備えている。
【００６７】
ＤＰＦ１は、排気中のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集する連続再生式のＰＭ除去用フィルタであり、例えばメインの燃料噴射後のポスト噴射等で捕集ＰＭを繰り返し燃焼除去する（ＰＭ除去用フィルタの再生処理に相当）ことにより継続的に使用することができる。また、ＤＰＦ１は、図示しない白金系の酸化触媒を担持しており、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）と共に、ＨＣやＣＯを除去することができる。
【００６８】
触媒３は、ＮＯｘの還元反応を促進し排気を浄化する部位であり、例えば、
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ  …（式１）
６ＮＯ2＋８ＮＨ3→７Ｎ2＋１２Ｈ2Ｏ  …（式２）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ  …（式３）
このような反応を促進して排気中のＮＯｘを還元する。そして、これらの反応においてＮＯｘの還元剤となるアンモニア（ＮＨ3）を含む水溶液（以降、尿素水と呼称する）は、排気と混合されて触媒３に供給される。具体的には、尿素水は、触媒３の上流側の排気管２を流通する排気に向けて、後述する噴射弁により噴射供給される。
【００６９】
尿素水供給系の構成部は、尿素水供給部５、噴射弁６、および、配送管７を備えている。尿素水供給部５は、尿素水タンク８、尿素水圧送ポンプ９などを備えており、図２を用いて別途に詳細を説明する。
【００７０】
噴射弁６は、尿素水タンク８から尿素水圧送ポンプ９により加圧圧送されて配送管７を通じて供給される尿素水を、霧状化して噴射するように、その先端に噴射口が形成されている。先端に形成される噴射口は、１つの噴射口、あるいは、多数の微噴孔の集合体（群噴孔）によって構成される。
【００７１】
制御系の構成部は、ＥＣＵ１０（電子制御ユニット）、排気センサ１１、温度センサ１２、圧力センサ１３などによって構成される。ＥＣＵ１０は、周知のマイクロコンピュータを備え、各種センサ１１、１２、１３の検出値に基づいて、尿素水圧送ポンプ９、および、噴射弁６などの各種アクチュエータの駆動量等を制御する。
【００７２】
排気センサ１１は、触媒３の下流側の排気管４に設けられており、ＮＯｘセンサと排気温センサとが共に内蔵され、排気中のＮＯｘ量（ひいては触媒３によるＮＯｘの浄化率）、及び排気の温度を検出するように構成される。
【００７３】
温度センサ１２は、尿素水タンク８の外周部に尿素水にセンサが晒されないように設けられ、尿素水タンク８に収容される尿素水の温度を検出するように構成される。圧力センサ１３は、配送管７の途中に設けられ、噴射弁６に対する尿素水の供給圧力を検出するように構成される。
【００７４】
上記した制御系におけるＥＣＵ１０は、尿素水タンク８内の尿素水の温度が凍結せずに流通可能な状態にあるか否かなどの検知、および、排気管４を流通するＮＯｘ量などの検知を行う。この検知した情報に基づいて、尿素水圧送ポンプ９においては、駆動許可判断、および、適切量の駆動などを行うように制御する。また、噴射弁６においては、適切な時期に適正量の尿素水が噴射供給されるように制御する。
【００７５】
図２は、図１中に示す尿素水供給部の詳細構成を示す構成図である。この構成図に示される尿素水供給部の構成を大別すると、尿素水タンク８、および、尿素水圧送ユニット１４に分類される。
【００７６】
尿素水タンク８は、給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定濃度の尿素水が貯蔵されている。尿素水タンク８内には、尿素水に浸漬した状態として配設した尿素水圧送ポンプ９が設けられる。尿素水圧送ポンプ９は、インタンク式の水圧送ポンプを構成している。
【００７７】
尿素水圧送ユニット１４は、尿素水圧送ポンプ９、レギュレータ１５、フィルタ１６、ストレーナ１７などによって構成される。尿素水圧送ポンプ９は、ＥＣＵ１０からの駆動信号により回転駆動される電動式ポンプであり、尿素水タンク８内の尿素水を加圧圧送して噴射弁６に供給する。尿素水圧送ポンプ９により加圧圧送される尿素水は、配送管７を流通して噴射弁６に供給される。なお、尿素水圧送ポンプ９の詳細構成については、後述する。
【００７８】
レギュレータ１５は、噴射弁６に供給する供給圧力を調圧するものであり、この供給圧力が設定値を超えた場合には、同レギュレータ１５により、配送管７内の尿素水が尿素水タンク８へ戻される。
【００７９】
フィルタ１６は、尿素水を濾過するものであり、このフィルタ１６により異物が取り除かれた後、尿素水が尿素水圧送ポンプ９の吸入口へ供給される。なお、フィルタは、尿素水圧送ポンプ９の吐出口から圧送される尿素水を濾過し噴射弁６へ供給されるように、前記したフィルタ１６に追加して設けられてもよい。
【００８０】
ストレーナ１７は、尿素水タンク８の底部近傍にその吸込み開口を有して設けられ、大物異物をろ過するとともに、フィルタ１６へ尿素水を導く導入路の機能を有して構成される。尿素水圧送ユニット１４は、尿素水圧送ポンプ９、レギュレータ１５、フィルタ１６などをその内部に纏めてコンパクトに収容するユニットケース１４ａを備え、尿素水に浸漬した状態で設けられる。
【００８１】
本実施形態に係る上記した構成の尿素ＳＣＲシステムは、エンジン運転時において、尿素水圧送ポンプ９の駆動により尿素水タンク８の尿素水が配送管７を通じて噴射弁６に圧送され、この噴射弁６により排気管２内に尿素水が添加供給される。すると、排気管２内において排気と共に尿素水がＳＣＲ触媒３に供給され、ＳＣＲ触媒３においてＮＯｘの還元反応が行われることによってその排気が浄化されるように構成される。
【００８２】
ＮＯｘの還元に際しては、例えば、
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2    …（式４）
このような反応により、尿素水が排気熱で加水分解される。これにより、アンモニア（ＮＨ3）が生成され、ＳＣＲ触媒３にて選択的に吸着された排気中のＮＯｘに対し、このアンモニアが添加される。そして、触媒３上で、そのアンモニアに基づく還元反応（上記反応式（式１）〜（式３））が行われることによって、ＮＯｘが還元、浄化されることになる。
【００８３】
還元剤として用いられる尿素水は−１１℃で凍結し、その凍結に伴い触媒３の上流側の排気管２に対して尿素水が噴射供給できなくなる。そこで本実施形態では、尿素水が凍結する虞がある低温時であっても、尿素水圧送ポンプ９から配送管７を通じて噴射弁６に圧送される配送管の途中にて、尿素水が凍結するのを抑制できるように、その構成を工夫した尿素水圧送ポンプにつき、図３を用いて以下説明する。図３は、図１中に示す尿素水圧送ポンプ９の詳細構成を示す構成図である。
【００８４】
尿素水圧送ポンプ９は、尿素水を圧送する機構部を有する圧送部１８と、機構部が尿素水を圧送するように駆動する駆動力を発生させる駆動部１９とを備えている。
【００８５】
圧送部１８は、ポンプケース、および、インペラ２２からなるタービンポンプである。ポンプケースは、アッパーケース２０とロアケース２１との２部材を接合させ、その接合される合わせ面の内側に、その室を区画する区画面が臨むように配されるポンプ室としての空間を形成する。この空間との相対位置が規定される回転部材としてのインペラ２２を回転自在に収容する。
【００８６】
ポンプケース２０、２１とインペラ２２との間には、それぞれＣ字状のポンプ通路２３が形成されている。ロアケース２１に設けられた吸入口２４から吸入された尿素水は、インペラ２２の回転動作によりポンプ通路２３で昇圧され、後述する駆動部１９に圧送される。尿素水を圧送する機構部は、上記したポンプ室とインペラ２２により構成される。
【００８７】
尿素水が流通されて尿素水に晒される圧送部１８、および、駆動部１９の各部位は、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐尿素構成材（耐食構成材）にて形成されている。耐尿素構成材（耐食構成材）は、尿素水に晒される表面部位において、尿素水に晒されて不働態皮膜を形成し、その内部層に含まれる酸化金属と尿素水とが結合し不働態皮膜を再生する不働態皮膜再生材にて形成されている。
【００８８】
アッパーケース２０とロアケース２１の双方は、不働態皮膜再生材としてのオーステナイト系のステンレス鋼であり、ＪＩＳ分類されるＳＵＳ３０４を用いて形成されている。インペラ２２は、フェノール樹脂にて形成されている。
【００８９】
駆動部１９はブラシレスモータであり、通電されて尿素水を圧送する駆動力を発生するように設けられる。また、この駆動力を発生させるための通電がなされる際に、この通電により発熱するように設けられる。駆動部１９における通電による発熱は、通電エネルギが圧送力として動力変換される際の動力変換ロスの一部として生じるものである。この発熱による熱エネルギを、尿素水が駆動部の内部を流通する際に尿素水に受熱されるように設けられる。この受熱部位については、後述する。
【００９０】
駆動部１９に投与する単位時間当たりの通電エネルギ量と、駆動部１９を流通する単位時間当たりの尿素水の通過量との比率は、所望する駆動部１９より尿素水への受熱量となるように適宜に適合される。
【００９１】
本実施形態においては、駆動部１９に投与する単位時間当たりの通電エネルギ量は、２０Ｗに設定される。駆動部１９を流通する単位時間当たりの尿素水の通過量は、４０〜６０ｃｃ／Ｍｉｎの範囲に設定される。この単位時間当たりの通電エネルギ量と、単位時間当たりの尿素水の通過量との組合せ設定により、周囲環境温度により左右される放熱を算定に入れない場合において、駆動部１９を流通する尿素水が５〜７℃の範囲に温度上昇する。
【００９２】
通電エネルギ量、および、尿素水の通過量の設定範囲は、本実施形態に記載した事例に限らず、下記の範囲に設定されることにより、駆動部１９から尿素水への受熱を効果的に行わせることができる。
【００９３】
駆動部１９に投与する単位時間当たりの通電エネルギ量は、１０〜６０Ｗ（ワット）の範囲に設定され、駆動部１９を流通する単位時間当たりの尿素水の通過量は、４０〜１００ｃｃ／Ｍｉｎの範囲に設定されるとよい。
【００９４】
本発明においては、後述する回転子２６を回転させて駆動部１９に尿素水を流通させながら、駆動部１９の発熱を尿素水に受熱させて尿素水を温度上昇させており、上記したように、送出方向に尿素水が１回のみ駆動部１９を流通させることにより温度上昇させている。
【００９５】
なお、送出方向への１回のみの流通だけではなく、送出作動と吸戻作動との反復動作を行わせ、この反復動作回数を調整することにより、駆動部１９より尿素水への受熱量を増加させてもよい。
【００９６】
駆動部１９による尿素水への受熱量の増加は、例えば、駆動部１９を正転させて尿素水を吐出する方向に送出する送出量を得る送出通電操作と、駆動部１９を逆転させて尿素水を吸入方向に吸い戻す吸戻量を得る吸戻通電操作とを、交互に繰り返し行わせる。送出通電操作による送出通電量と、吸戻通電操作による吸戻通電量とを併せた総通電量により、尿素水が駆動部１９より受熱する受熱量を増大させるものである。
【００９７】
所望する尿素水への受熱量となるまでは送出量と吸戻量とを同じに設定し、尿素水の温度上昇に応じて送出量を吸戻量より多くなるように駆動部１９への通電を操作してもよい。この送出量と吸戻量との差量が実質の送出量となり、受熱量を増大させた尿素水が送出される。
【００９８】
駆動部１９は、ステータコア２５、回転子２６、回転軸２７、ボビン２８、およびコイル２９を有している。
【００９９】
ステータコア２５は、不働態皮膜再生材として、電磁する特性に優れる電磁ステンレス鋼にて形成され、６個のコア３０を周方向に配置して構成される。
【０１００】
電磁ステンレス鋼は、ステンレス鋼として分類されるＳＵＳ１３Ａを用いて形成する。
【０１０１】
ＥＣＵ１０は、回転子２６の回転位置に応じてコイル２９への通電を制御することにより、回転子２６と向き合う各コア３０の内周面に形成される磁極を切り換える。
【０１０２】
回転子２６は、回転軸２７および永久磁石３１を有し、ステータコア２５の内周に回転自在に設置されている。回転軸２７の一端部は軸受部３２により、他端部は軸受部３３により回転自在に支持されている。
【０１０３】
軸受部３２、３３を構成する耐尿素構成材は、尿素水に晒される表面部位において、尿素水に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く摺動性を安定させるカーボン材により形成されている。このカーボン材は、日立化成製のＨＣＢ−１０Ｔとして規格分類される炭素黒鉛質のものを採用する。
【０１０４】
永久磁石３１は、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂材に磁性粉を練り込んで円筒状に形成されたプラスティックマグネットであり、回転軸２７の外周に射出成形等により直接形成されている。永久磁石３１は、回転方向に８個の磁極部３４を形成している。８個の磁極部７５は、ステータコア３０と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。
【０１０５】
回転軸２７の一端部側の軸端部には、回転軸２７が押接されて回転軸２７の軸方向位置を規定するピン部３５を備える。ピン部３５は、不働態皮膜再生材として、マルテンサイト系のステンレス鋼にて形成されている。
【０１０６】
ハウジング３６は、圧送部１８および駆動部１９の両方のハウジングを兼ねている。ハウジング３６は、軸方向の両端で、ロアケース２１およびエンドカバー３７をそれぞれかしめて形成される。ハウジング３６は、不働態皮膜再生材として、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されている。
【０１０７】
アッパーケース２０は、ハウジング３６の段部３６ａに軸方向に突き当てられている。これにより、アッパーケース２０の軸方向の位置決めがなされている。アッパーケース２０の中央部には、圧入により軸受部３２が設置されている。ロアケース２１は、ハウジング３６の一端側でかしめ固定されており、このかしめにより生じる軸力により、アッパーケース２０と段部３６ａ、ならびにロアケース２１とアッパーケース２０とが互いに軸方向に押し付けられる面圧を確保し、尿素水をシールしている。
【０１０８】
駆動部１９側に圧送された尿素水は、ステータコア２５と回転子２６との間の流通路３８、吐出通路３９の順に送出され、吐出口４０から噴射弁６側に供給される。尿素水が駆動部の内部としての流通路３８を流通する際に、流通路３８の流路壁を構成するステータコア２５と回転子２６との対向する各面と、尿素水との間にて熱交換が行われ、尿素水に受熱される。エンドカバー３７から外部に開口する吐出通路３９の吐出口４０は、軸受部３３に対して偏心して形成されている。
【０１０９】
図４は、図３中に示す尿素水圧送ポンプ９のＩ−Ｉ線断面図である。各コア３０は、ティース４１および外周部４２を有し、回転軸２７の軸方向に積層した電磁ステンレス鋼の鋼板を互いにかしめ固定して一体に構成されている。ティース４１は、外周部４２の中央部から内側の回転子２６に向けて突出している。各コア３０には、絶縁樹脂で成形されたボビン２８が嵌合している。外周部４２は周方向に幅の等しい円弧状に形成されており、６個の外周部４２が環状コアを形成している。
【０１１０】
コイル２９は、６個のコア３０が周方向に設置されステータコア２５を構成する前の単体の状態で、ボビン２８の外周にコア３０毎に巻線を集中巻きして形成されている。各コイル２９は、図３に示すエンドカバー３７側でターミナル４３、４４と電気的に接続している。ターミナル４３は、コイル２９と電気的に接続している箇所からエンドカバー３７の外側に取り出されて露出し、コネクタと接続される。ターミナル４４は、エンドカバー３７から露出せず、コイル２９同士を電気的に接続するために使用される。
【０１１１】
絶縁樹脂材４５は、周方向に隣接しているティース４１同士の間に充填され、コイル２９を覆って樹脂モールドされており、ステータコア２５に対して圧送部１８と反対側の端部を覆うエンドカバー３７を一体成形している。絶縁樹脂材４５の材質として、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）またはＰＯＭ（ポリアセタール）が好適である。エンドカバー３７は、回転軸２７を軸受けする軸受部３３と、ターミナル４３の支持部と、吐出口４０とを、絶縁樹脂材４５により一体成形されている。
【０１１２】
エンドカバー３７には、回転軸２７を軸受けするための軸受部３３が中央部に形成されている。軸受部３３は回転軸２７を直接軸受けしており、底部が閉塞されている。また、エンドカバー３７には、回転軸２７から偏心して吐出通路３９が形成されている。吐出通路３９は直線状にエンドカバー３７を軸方向に貫通して形成されており、軸受部３３と直接重なって連通している。
【０１１３】
倒れ防止部材４６は中央に貫通孔を有する環状に形成されており、尿素水圧送ポンプ９と反対側のボビン２８の端部に係止されている。倒れ防止部材４６はターミナル４３、４４が嵌合する嵌合穴を有している。この嵌合穴にターミナル４３、４４が嵌合した状態で絶縁樹脂材４５を樹脂モールドするので、樹脂モールドするときにターミナル４３、４４が倒れ、周囲部品と干渉することを防止できるように設けられる。
【０１１４】
エンドカバー３７が形成する吐出口４０内には、逆止弁４７、ストッパ４８およびスプリング４９が収容されている。圧送部１８で昇圧された尿素水が所定圧以上になると、逆止弁４７はスプリング４９の荷重に抗してリフトし、吐出口４０から尿素水が噴射弁６側に吐出される。また、逆止弁４７は、尿素水圧送ポンプ９から吐出される尿素水の逆流を防止するように設けられる。
【０１１５】
（作用・効果）
内燃機関の低温始動時において、尿素水タンク８からの尿素水が尿素水圧送ポンプ９により、噴射弁に向けて加圧圧送される。具体的には、ＥＣＵは、温度センサ１２の検出値から尿素水タンク８内の尿素水が流動可能状態であるか否かを判断する。尿素水が流動可能であると判断すると、ＥＣＵ内に設けた駆動回路より尿素水圧送ポンプを駆動する信号が出力される。
【０１１６】
尿素水圧送ポンプの駆動により、尿素水がストレーナ１７より吸い込まれて吸入部２４に導かれ、圧送部１８のポンプ通路２３にて昇圧されたのちに、駆動部１９の流通路３８に圧送される。このように、尿素水が、圧送部１８、および、駆動部１９を流通することにより、コイル２９へステータコア２５を磁化させるように通電された通電エネルギの一部が、熱エネルギに変換されてステータコア２５の温度を上昇させる。主要な発熱は、コイル２９自体の温度上昇であり、コイル２９からステータコア２５に熱伝達される。
【０１１７】
駆動部１９における他の発熱としては、ステータコア２５を固定側として、ステータコア２５と回転子２６との間に設けられる隙間流路としての流通路３８を、回転子２６が高速回転する状況下で流通することにより生じる尿素水の撹拌熱などがある。流通路３８を構成するステータコア２５とステータコア２５と回転子２６との相対面に、乱流を生じさせる凹凸突起を設ける構成として、前記した撹拌熱を増長させるように設けてもよい。
【０１１８】
流通路３８を通過した尿素水は、ストレーナ１７より吸い込まれた尿素水よりも温度上昇し、吐出口４０、配送管７を経由して噴射弁６に圧送される。この吐出口４０、配送管７を流通する際に、吐出口４０、および、配送管７が尿素水を凍結させる−１１℃以下の温度の状況であっても、温度上昇させた尿素水は凍結することなく噴射弁６に所望の圧力状態にて到達できる。
【０１１９】
ＥＣＵ１０は、圧力センサ１３の検出値が、所望の圧力となるように、駆動回路より尿素水圧送ポンプ９を駆動する信号が調整されて出力される。
【０１２０】
内部を尿素水が流通することによって尿素水に晒される駆動部１９の部位は、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐尿素構成材（耐食構成材）にて形成されていることから、尿素水に長時間晒される状況で、尿素水の圧送性能を良好に維持できる。
【０１２１】
本発明にて採用した耐尿素構成材（耐食構成材）は、尿素水に晒される表面部位において、尿素水に晒されて不働態皮膜を形成する。表面部位の下部層に、不動態となる金属を含んでいる耐尿素構成材が採用される。
【０１２２】
不働態皮膜は、その表面部位に形成される緻密な極薄（１０オングストローム）の酸化膜である。この極薄の酸化膜が欠損する事態が生じても、尿素水に表面部位が晒されると、即座に酸化膜が再生され耐腐食性、耐酸化性を安定させることができる。ステンレス鋼にあっては、表面部位の下部層のクロムがクロム酸化膜を形成する。不働態皮膜を形成する耐尿素構成材としては、ステンレス鋼の他に、ニッケル、クロム、鉄、コバルト、チタン、タンタル、ニオブや、その合金などがある。
【０１２３】
アッパーケース２０、および、ロアケース２１の双方は、同材質の不働態皮膜再生材にて形成されていることから、ポンプケースとして同一の線膨張係数が設定され、冷熱環境下におけるアッパーケース２０とロアケース２１との合わせ面にて形成されるポンプ室の寸法を安定化する。これにより、ポンプ性能を安定させることができる。
【０１２４】
アッパーケース２０、および、ロアケース２１は、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されていることから、これらの形成において高精度の加工を容易とし、かつ、尿素水に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
【０１２５】
ピン部３５は、尿素水に晒されながら回転軸の一方の軸端部が押接される状況下にて用いられるが、マルテンサイト系のステンレス鋼にて形成されていることから、回転軸２７との押接時に対する耐磨耗性、および、尿素水に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
【０１２６】
ステータコア２５は、電磁する特性に優れる電磁ステンレス鋼にて形成されていることから、電磁する特性に優れるとともに、尿素水に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
【０１２７】
軸受部３２、３３は、回転軸２７を軸支しながら尿素水に晒される状況下にあって、尿素水に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く摺動性を安定させるカーボン材により形成されていることから、回転軸２７の回転を安定させることができる。
【０１２８】
現状においては、車載ディーゼルエンジン用の尿素ＳＣＲシステムとしての需要を主に実用化が検討されているが、他のエンジン、例えばガソリンエンジン（火花点火式エンジン）用の尿素ＳＣＲシステムとしても実用化は可能である。また、尿素水以外の還元剤であって、尿素水と類似の酸化性・腐食性を有する還元剤を用いる排気浄化システムにおいても本発明を同様に適用することが可能である。
【０１２９】
前述の実施形態においては、圧送ポンプを尿素水タンク８の内部に収容したインタンク式の圧送ポンプとしての尿素水圧送ポンプ９を示したが、圧送ポンプを尿素水タンク８の外部、つまり、噴射弁６に至る配送管７上に配設したインライン式の尿素水圧送ポンプに採用されてもよい。図５は、インライン式の尿素水圧送ポンプに採用した例を示す。図５に示す尿素水圧送ポンプ９０は、図２に示す尿素水圧送ポンプ９と同じく、圧送部１８、および、駆動部１９の各部位に尿素水が流通して尿素水に晒される構成である。
【０１３０】
（尿素水圧送ポンプの他の構成）
上述した尿素水圧送ポンプ９では、駆動部１９を構成するステータコア２５を、電磁特性に優れる電磁ステンレス鋼にて形成したが、これを以下のように変更することが可能である。すなわち、同ステータコア２５を、ステータ用磁性材として一般に使用されるケイ素鋼板で形成するとともに、同ケイ素鋼板の表面（ステータコア表層部）に、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する樹脂被膜層を形成する。
【０１３１】
その具体的な構成を図６〜図９に基づいて説明する。図６〜図９には、ステータコア表層部に樹脂被膜層を形成する複数の構成を例示しており、各図の（ａ）にはその外観を示し、（ｂ）にはその内部構造を示している。
【０１３２】
図６では、ケイ素鋼板２５ａを個別に樹脂モールドし、それを多数積層してステータコア２５を構成している。すなわち、各ケイ素鋼板２５ａの周囲には、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の熱可塑性樹脂よりなる樹脂被膜層２５ｂが形成され、それらが多数積層されることでステータコア２５が構成されている。
【０１３３】
図７では、多数のケイ素鋼板２５ａを積層した積層体を樹脂モールドしてステータコア２５を構成している。すなわち、多数のケイ素鋼板２５ａからなる積層体の周囲には、例えばＰＰＳ等の熱可塑性樹脂よりなる樹脂被膜層２５ｂが形成されている。
【０１３４】
図８では、複数のコアからなるステータコア２５に巻線やターミナルを組み付け、その一体物をまとめて樹脂モールドする構成としている。すなわち、多数のケイ素鋼板を積層してなる複数（本実施形態では６個）のコアが環状に配置されるとともに、そのコアに巻線（コイル２９）やターミナル４３が組み付けられ、さらに同状態でそれら一体物が樹脂モールドされている。これにより、ステータコア２５と筒状の樹脂ボディ５１とが一体に形成され、樹脂ボディ５１によりステータコア２５が覆われることとなっている。この場合、ステータコア２５の表層部には樹脂ボディ５１により樹脂被膜層が形成されている。樹脂ボディ５１の中央部には、回転軸２７及び永久磁石３１からなる回転子２６（図３参照）を収容しかつ尿素水流通路を形成するための中空部５１ａが形成されている。なお、樹脂ボディ５１は、例えばＰＰＳ等の熱可塑性樹脂により形成されている。
【０１３５】
図９では、複数のコアからなるステータコア２５に巻線やターミナルを組み付け、その一体物をまとめて樹脂モールドし、さらに、尿素水吐出部を一体に形成する構成としている。すなわち、多数のケイ素鋼板を積層してなる複数（本実施形態では６個）のコアが環状に配置されるとともに、そのコアに巻線（コイル２９）やターミナル４３が組み付けられ、さらに同状態でそれら一体物が樹脂モールドされている。これにより、ステータコア２５と筒状の樹脂ボディ５２とが一体に形成され、樹脂ボディ５２によりステータコア２５が覆われることとなっている。この場合、ステータコア２５の表層部には樹脂ボディ５２により樹脂被膜層が形成されている。樹脂ボディ５２において、その中央部には、回転軸２７及び永久磁石３１からなる回転子２６（図３参照）を収容しかつ尿素水流通路を形成するための中空部５２ａが設けられるとともに、軸方向一端側にはエンドカバー３７が設けられている。エンドカバー３７には吐出通路３９及び吐出口４０が設けられている。なお、樹脂ボディ５２は、例えばＰＰＳ等の熱可塑性樹脂により形成されている。
【０１３６】
上述した図６〜図９の構成ではいずれも、ステータコア２５を構成するケイ素鋼板が樹脂内に完全にモールドされることで、ケイ素鋼板が尿素水に直接晒されることが抑制できる。したがって、ステータコア２５について耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。
【０１３７】
上述した図６〜図９の構成ではいずれも、ステータコア２５を構成するケイ素鋼板を樹脂内に完全にモールドする構成としたが、これを変更し、ケイ素鋼板の一部を樹脂モールドしない構成としてもよい。かかる構成のステータ構造体を図１０（ａ）に示す。
【０１３８】
図１０（ａ）では、上述した図９と同様、複数のコアからなるステータコア２５に巻線やターミナルを組み付け、その一体物をまとめて樹脂モールドし、さらに、尿素水吐出部を一体に形成する構成としている。すなわち、多数のケイ素鋼板を積層してなる複数（本実施形態では６個）のコアが環状に配置されるとともに、そのコアに巻線（コイル２９）やターミナル４３が組み付けられ、さらに同状態でそれら一体物が樹脂モールドされている。これにより、ステータコア２５と筒状の樹脂ボディ５３とが一体に形成され、樹脂ボディ５３によりステータコア２５が覆われることとなっている（本構成では外周部以外が覆われる）。この場合、ステータコア２５の内周側表層部には樹脂ボディ５３により樹脂被膜層が形成されている。樹脂ボディ５３において、その中央部には、回転軸２７及び永久磁石３１からなる回転子２６（図３参照）を収容しかつ尿素水流通路を形成するための中空部５３ａが設けられるとともに、軸方向一端側にはエンドカバー３７が設けられている。エンドカバー３７には吐出通路３９及び吐出口４０が設けられている。なお、樹脂ボディ５３は、例えばＰＰＳ等の熱可塑性樹脂により形成されている。
【０１３９】
ここで、図１０（ａ）の構成では、図９の構成との相違点として、ステータコア２５の外周側に樹脂被覆層が設けられていない構成となっている。かかる構成では、樹脂被膜層を一部除外して設けることで樹脂材料の削減や、樹脂被膜工程の簡易化が可能となる反面、ステータコア外周側（詳しくは、樹脂ボディとその外周側のハウジングとの境界部分）から浸入してきた尿素水によりステータコア２５が浸食されることが懸念される。
【０１４０】
そこで、ステータコア２５の軸方向端部（図中のターミナル４３や吐出口４０とは反対側）に、樹脂ボディ５３に一体に樹脂筒部５４が形成されるとともに、同樹脂筒部５４の外周部に、シール構造の一部をなす環状溝５４ａが形成されている。そして、その環状溝５４ａにシール材５７が配設されるようになっている（詳細は図１１で後述する）。
【０１４１】
また、回転子２６を構成する永久磁石３１についても、その表層部に樹脂被膜層が形成される構成であるのが望ましく、かかる構成を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）では、回転軸２７の周りに、外形が円柱状をなしかつ内部に永久磁石３１が埋設された磁石本体５５が設けられている。磁石本体５５は、永久磁石３１を内外から挟むようにして設けられる第１樹脂層５６ａ及び第２樹脂層５６ｂを有し、これら各樹脂層５６ａ，５６ｂが樹脂被膜層に相当する。なお、第１樹脂層５６ａ及び第２樹脂層５６ｂのうち、外側の第２樹脂層５６ｂについては、ステータコア２５とのギャップを極力小さくするために薄肉とするのが好ましい。
【０１４２】
かかる場合、回転子２６は、次に記す手順にて作製される。まず回転軸２７に第１樹脂層５６ａが一次成形され、次に、第１樹脂層５６ａの外周に、強磁性体からなる永久磁石３１が組み付けられる。そしてその後、第１樹脂層５６ａ及び永久磁石３１を完全に包囲するようにして第２樹脂層５６ｂが二次成形される。
【０１４３】
なお、一次成形される第１樹脂層５６ａの軸側端部に突起状の熱溶着部（図のＡ部分）を形成しておき、第２樹脂層５６ｂの二次成形時には第１樹脂層５６ａの熱溶着部を溶かし込んで一体化するとよい。これにより、各樹脂層５６ａ，５６ｂの境界部を通じての尿素水の内部浸入をより確かに防ぐことができる。
【０１４４】
上記のように磁石本体５５において永久磁石３１が樹脂モールドされる構成とすることにより、永久磁石３１を尿素水から確実に隔離することが可能となる。したがって、永久磁石３１について耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。
【０１４５】
図１１には、図１０（ａ）のステータ構造体と図１０（ｂ）の回転子２６とを用いて構成される尿素水圧送ポンプ６０の断面構造を示す。なお、図１１の尿素水圧送ポンプ６０は、前述した尿素水圧送ポンプ９（図３参照）と基本構造が同じであるため、共通の構成には同一の部材番号を付し、構成の詳細については説明を割愛する。
【０１４６】
図１１に示すように、円筒状をなすハウジング３６内には、図１０（ａ）のステータ構造体が収容され、ステータ構造体における樹脂ボディ５３の中空部５３ａに回転子２６が回転可能な状態で収容されている。樹脂ボディ５３に一体に設けられる樹脂筒部５４の環状溝５４ａにはＯリング等のシール材５７が配設されており、このシール材５７によって、樹脂筒部５４（樹脂ボディ５３）とハウジング３６との接触面がシールされている。つまり、圧送部１８を通過した尿素水がハウジング３６の内周面を伝ってステータコア２５側に浸入することが抑制されるようになっている。
【０１４７】
上述した各構成（図６〜図１１）では、ステータコア２５の表層部に、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する樹脂被膜層を形成する構成としたが、これを変更し、同じくステータコア表層部に、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する表面処理層を形成する構成としてもよい。表面処理層として具体的には、例えばニッケルメッキ及び電着塗装の少なくともいずれかが実施される。本構成であっても、前記同様、耐腐食や耐酸化についての優れた効果を得ることができる。
【０１４８】
上述した各構成（図６〜図１１）では、ステータコア２５の表層部に樹脂被膜層（又は表面処理層）を形成し、それによりステータコア２５の耐食性向上を図ったが、これを変更し、ステータコア２５に、ステータコア２５と尿素水流通路とを隔離する筒状隔離部材を組み付け、それによりステータコア２５の耐食性向上を図ることも可能である。
【０１４９】
具体的には、図１２に示すように、ステータ構造体７１は、複数のコアからなるステータコア２５に巻線（コイル２９）やターミナル４３を組み付けるとともに、それに樹脂ボディ７２を一体に組み付けたものであり、そのステータ構造体７１においてはステータコア２５（ケイ素鋼板）が内周側に露出したものとなっている。そして、このステータ構造体７１の内周部に、例えばＰＰＳ等の熱可塑性樹脂よりなる筒状仕切部材７３（筒状隔離部材）が配設されている。
【０１５０】
筒状仕切部材７３は、筒部７４とフランジ部７５とを有し、筒部７４の外径がステータコア２５の内径にほぼ一致することから、筒状仕切部材７３がステータコア２５の内周面に隙間無く組み付けられるようになっている。筒部７４内に回転軸２７及び永久磁石３１からなる回転子２６（図３参照）が収容されるとともに、尿素水流通路が形成されるようになっている。
【０１５１】
樹脂ボディ７２において筒状仕切部材７３との接触部には環状溝７２ａが形成されており、その環状溝７２ａにＯリング等のシール材７６が配設されている。また、フランジ部７５の外周には環状溝７５ａが形成されており、その環状溝７５ａにＯリング等のシール材７７が配設されている。したがって、シール材７６，７７によって、ステータ構造体７１とフランジ部７５の外周との接触面がシールされている。つまり、ステータ構造体７１と筒状仕切部材７３との隙間を通じて、尿素水がステータコア２５側に浸入することが抑制されるようになっている。
【０１５２】
図１２の構成によれば、ステータコア２５と尿素水流通路とを隔離する筒状仕切部材７３が設けられることにより、同ステータコア２５のケイ素鋼板が尿素水に直接晒されることが抑制できる。したがって、ステータコア２５について耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。
【０１５３】
また、上記のようにステータコア表層部に樹脂被膜層を設ける構成、又はステータコアに筒状隔離部材を組み付ける構成において、その樹脂被膜層又は筒状隔離部材に発熱体を配設し、その発熱体により、尿素水流通路を流れる尿素水を加熱する構成としてもよい。この場合、ステータコア周りの樹脂被膜層のうち、尿素水流通路側の樹脂被膜層に発熱体を埋設する。又は、筒状隔離部材に発熱体を埋設する。
【０１５４】
（尿素水解凍制御）
次に、尿素水供給システムにおける尿素水解凍制御について説明する。本制御では、尿素水の凍結時において、尿素水圧送ポンプのコイルの発熱により凍結尿素水を解凍させるようにしている。この場合特に、通常使用時よりも高い電流値でコイルを通電し、解凍を促進する。図１３は、尿素水解凍制御に関する処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、エンジン始動後においてＥＣＵ１０により実行される。なお、以下の処理で用いるセンサ等については図１のシステム構成を参照されたい。
【０１５５】
図１３において、ステップＳ１１では、温度センサ１２の検出信号に基づいて尿素水の温度を検出し、続くステップＳ１２では、尿素水温が所定の凍結温度（−１１℃）以下であるか否かを判定する。尿素水温＞凍結温度であれば、ステップＳ１５に進み、尿素水圧送ポンプの通常運転を実行する。すなわち、尿素水が凍結していない場合には、尿素水圧送ポンプの駆動部のコイルに対して通常レベルの電流を流し、これにより同ポンプを通常運転させる。
【０１５６】
また、尿素水温≦凍結温度であれば、ステップＳ１３に進み、尿素水圧送ポンプの高出力運転を実行する。すなわち、尿素水が凍結している場合には、尿素水圧送ポンプの駆動部のコイルに対して高レベルの電流（通常レベルに比して高電流の尿素水解凍用電流）を流し、これにより同ポンプを高出力運転させる。
【０１５７】
ステップＳ１４では、尿素水配送管内の圧力上昇を判定する。具体的には、圧力センサ１３の検出信号に基づいて尿素水の供給圧力を検出するとともに、同供給圧力が所定のしきい値以上になったか否かを判定する。そして、尿素水配送管内の圧力が上昇していなければ、尿素水が解凍されていないとみなし、ステップＳ１１に戻って前述の各処理を再度実行する。また、尿素水配送管内の圧力が上昇していれば、尿素水が解凍されたとみなし、ステップＳ１５に進んで尿素水圧送ポンプの通常運転を実行する。
【０１５８】
上記制御によれば、寒冷地等において尿素水が凍結しても、尿素水圧送ポンプが高出力運転されることで同ポンプの発熱量を増やし、尿素水の解凍を促進することができる。これにより、凍結状態の尿素水をいち早く解凍させることができ、ひいては好適なる排気浄化が実現できる。
【０１５９】
（尿素水以外の還元剤を用いることの関する別例）
上述した各実施形態では、液状の還元剤として尿素水を使用した場合の事例について説明したが、同還元剤としては他の還元剤も使用でき、他の還元剤を使用する場合にも本発明が有用である。
【０１６０】
例えば、排気浄化装置として、排気管にＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えるシステムでは、同じく排気管に燃料噴射ノズルが設けられ、燃料噴射ノズルからＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に還元剤としての燃料が噴射供給される。そして、燃料噴射ノズルから噴射供給される燃料によって、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の吸蔵ＮＯｘが還元浄化される。なお、還元剤として使用される燃料としては、ディーゼルエンジン用燃料として一般に使用される軽油の他、アルコール系燃料（いわゆるバイオディーゼル燃料を含む）がある。
【０１６１】
上記のように還元剤として燃料を用いるシステムでも、その構成は概ね図１と同様のものとなり、図１において符号３がＮＯｘ吸蔵還元触媒、符号６が燃料噴射ノズル、符号８が燃料タンク、符号９が燃料圧送ポンプ（還元剤圧送ポンプ）となる。また、燃料圧送ポンプの構成も、説明済みの構成（図３，図４，図６〜図１２）がそのまま流用できる。すなわち、燃料圧送ポンプに本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の実施形態における尿素ＳＣＲシステムの全体構成を示す全体構成図である。
【図２】図１中に示す尿素水供給部の詳細構成を示す構成図である。
【図３】図１中に示す尿素水圧送ポンプの詳細構成を示す構成図である。
【図４】図３中に示す尿素水圧送ポンプのＩ−Ｉ線断面図である。
【図５】インライン式の尿素ＳＣＲシステムの全体構成を示す全体構成図である。
【図６】ステータコアの構成例を示す図である。
【図７】ステータコアの構成例を示す図である。
【図８】ステータコアの構成例を示す図である。
【図９】ステータコアの構成例を示す図である。
【図１０】（ａ）はステータ構造体の断面図であり、（ｂ）は回転子の断面図である。
【図１１】尿素水圧送ポンプの断面図である。
【図１２】ステータ構造体を示す図である。
【図１３】尿素水解凍制御に関する処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６３】
９  尿素水圧送ポンプ（還元剤圧送ポンプ）
１０  ＥＣＵ（検出手段、判定手段、ポンプ制御手段）
１９  電動駆動部（駆動部）
２０  アッパーケース（ポンプケースの一部を構成）
２１  ロアケース（ポンプケースの一部を構成）
２２  インペラ（回転圧送体であり機構部の一部を構成）
２３  ポンプ通路
２５  ステータコア（電動駆動部の一部を構成）
２５ａ  ケイ素鋼板
２５ｂ  樹脂被膜層
２６  回転子（電動駆動部の一部を構成）
２７  回転軸      ピン部
３１  永久磁石
３２、３３  軸受部
３６  ハウジング
３８  流通路
５１、５２、５３  樹脂ボディ
５４  樹脂筒部
５５  磁石本体
５６ａ、５６ｂ  樹脂層（樹脂被膜層）
６０  尿素水圧送ポンプ（還元剤圧送ポンプ）
７３  筒状仕切部材（筒状隔離部材）
７６、７７  シール材
【図１】
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【図２】
2008157218.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008157218.tif 000008
【図７】
2008157218.tif 000009
【図８】
2008157218.tif 000010
【図９】
2008157218.tif 000011
【図１０】
2008157218.tif 000012
【図１１】
2008157218.tif 000013
【図１２】
2008157218.tif 000014
【図１３】
2008157218.tif 000015