(57)【要約】  本発明は、内燃機関の排ガスからの窒素酸化物を還元して窒素と水とを形成する還元剤、特に液状の還元剤を貯蔵するためのタンクであって、外側容器（２）が設けられており、該外側容器（２）内に内側容器（３）が収容されており、該内側容器（３）内に加熱エレメント（７）が収容されており、液状の還元剤が、取出し装置（１３）によって取り出されるようになっている形式のものに関する。本発明によれば、内側容器（３）が、外側容器（２）に接続されており、これによって、液状の還元剤（２５）が、内側容器（３）から外側容器（２）内に流れるようになっている。
2010506075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガスからの窒素酸化物を還元して窒素と水とを形成する還元剤、特に液状の還元剤を貯蔵するためのタンクであって、外側容器（２）が設けられており、該外側容器（２）内に内側容器（３）が収容されており、該内側容器（３）内に加熱エレメント（７）が収容されており、液状の還元剤が、取出し装置（１３）によって取り出されるようになっている形式のものにおいて、内側容器（３）が、外側容器（２）に接続されており、これによって、液状の還元剤（２５）が、内側容器（３）から外側容器（２）内に流れるようになっていることを特徴とする、還元剤を貯蔵するためのタンク。
【請求項２】
内側容器（３）に少なくとも１つの貫通孔（５）が形成されており、該貫通孔（５）を通って、還元剤が、外側容器（２）から内側容器（３）内に流れるようになっていて、逆に内側容器（３）から外側容器（２）内に流れるようになっている、請求項１記載のタンク。
【請求項３】
内側容器（３）に熱伝導金属薄板（４１）が形成されており、該熱伝導金属薄板（４１）が、外側容器（２）内に突出している、請求項１または２記載のタンク。
【請求項４】
内側容器（３）が、少なくとも１つの貫通孔（５）にまで還元剤で満たされている場合に、加熱エレメント（７）が、完全に還元剤によってカバーされているように、少なくとも１つの貫通孔（５）が、内側容器（３）に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項５】
消費されない液状の還元剤を戻す戻し通路（２９）が、内側容器（３）に開口している、請求項１から４までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項６】
内側容器（３）が、漏斗状に形成されたエレメント（５１）によって取り囲まれている、請求項１から５までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項７】
漏斗状のエレメント（５１）が、還元剤よりも僅かな密度を有する材料から製造されている、請求項６記載のタンク。
【請求項８】
戻し通路（２９）が、外側容器（２）に開口しており、戻し通路（２９）を介して当該タンク（１）内に戻される還元剤が、漏斗状のエレメント（５１）に流れるようになっている、請求項６または７記載のタンク。
【請求項９】
漏斗状のエレメント（５１）に、全周にわたって延びる溝（７１）が形成されており、該溝（７１）内に、戻し通路（２９）を介して当該タンク（１）内に戻される液状の還元剤が集められるようになっている、請求項６から８までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項１０】
外側容器（２）の底（１７）にサンプ（１５）が形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項１１】
還元剤を外側容器（２）から取り出すことができる第２の取出し管路（２１）が、サンプ（１５）に開口している、請求項１０記載のタンク。
【請求項１２】
取出し装置の第１の取出し管路（１３）と第２の取出し管路（２１）とが、それぞれ加熱エレメント（７）の近傍で内側容器（３）にもしくは外側容器（２）に開口している、請求項１から１１までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項１３】
第１の取出し管路（１３）と第２の取出し管路（２１）とに絞りエレメント（３５，３７）が形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項１４】
内側容器（３）内にも外側容器（２）内にも還元剤が含まれている場合に、同時に内側容器（３）と外側容器（２）とから還元剤が取り出されるように、第１の取出し管路（１３）と第２の取出し管路（２１）とに設けられた絞りエレメント（３５，３７）が調整されている、請求項１３記載のタンク。
【請求項１５】
内側容器（３）が、戻される還元剤に基づき少なくとも１つの貫通孔（５）にまで満たされているように、絞りエレメント（３５，３７）が互いに調整されている、請求項１３または１４記載のタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、内燃機関の排ガスからの窒素酸化物を還元して窒素と水とを形成する還元剤、特に液状の還元剤を貯蔵するためのタンクであって、外側容器が設けられており、該外側容器内に内側容器が収容されており、該内側容器内に加熱エレメントが収容されており、液状の還元剤が、取出し装置によって取り出されるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
内燃機関、特にディーゼル運転される内燃機関では、近々制定される厳しい排ガス規制法に基づき、特に排ガス内の窒素酸化物の成分が還元されなければならない。排ガス内の窒素酸化物成分の還元のためには、たとえば触媒を用いた選択的な還元が実施される。この還元時には、窒素酸化物が還元剤によって還元され、これによって、窒素と水とが形成される。還元剤として、たとえば尿素水溶液が使用される。
【０００３】
還元剤は、通常、タンク内に蓄えられ、管路を介してタンクから調量モジュールに搬送される。この調量モジュールによって、還元剤が、たとえば排ガス管内に噴射される。
【０００４】
現在使用されている慣用の還元剤は、添加される凍結防止剤に応じて、−１１℃〜−４０℃の範囲内の温度で凍結する。排ガス組成に課せられる要求を満たすことができるようにするためには、−１１℃未満の温度でも、許容可能な時間後に十分に還元剤が提供されることが保証されなければならない。これによって、事情により、還元剤を融解することが必要となる。商用車では、たとえば接続可能な加熱手段が使用される。この加熱手段は内燃機関の冷却水を介して運転される。この接続可能な加熱手段は、タンク全体の内容物を融解することができる。
【０００５】
しかし、たとえば乗用車では、内燃機関と還元剤のためのタンクとが、一般的に空間的に離されて互いに分離されて位置しているので、内燃機関の冷却水による還元剤のためのタンクの加熱が困難となる。この理由から、乗用車では、タンク内の部分容器内に収容されている制限されたタンク体積が電気的に加熱される。還元剤のために現在使用されているタンクでは、この融解された体積によって最大１０００ｋｍ進むことができる。温暖な気候帯では、定常の運転を保証することができるようにするために、凍結防止剤によって添加された還元剤の使用に相俟って、この融解された部分体積で十分であると見なされる。この場合、タンク内の還元剤の完全凍結に、適切な断熱および調整された凍結に相俟って、数日が必要となり得ることも考慮される。
【０００６】
発明の開示
本発明の構成によれば、内側容器が、外側容器に接続されており、これによって、液状の還元剤が、内側容器から外側容器内に流れるようになっている。
【０００７】
本発明の有利な構成によれば、内側容器に少なくとも１つの貫通孔が形成されており、該貫通孔を通って、還元剤が、外側容器から内側容器内に流れるようになっていて、逆に内側容器から外側容器内に流れるようになっている。
【０００８】
本発明の有利な構成によれば、内側容器に熱伝導金属薄板が形成されており、該熱伝導金属薄板が、外側容器内に突出している。
【０００９】
本発明の有利な構成によれば、内側容器が、少なくとも１つの貫通孔にまで還元剤で満たされている場合に、加熱エレメントが、完全に還元剤によってカバーされているように、少なくとも１つの貫通孔が、内側容器に配置されている。
【００１０】
本発明の有利な構成によれば、消費されない液状の還元剤を戻す戻し通路が、内側容器に開口している。
【００１１】
本発明の有利な構成によれば、内側容器が、漏斗状に形成されたエレメントによって取り囲まれている。
【００１２】
本発明の有利な構成によれば、漏斗状のエレメントが、還元剤よりも僅かな密度を有する材料から製造されている。
【００１３】
本発明の有利な構成によれば、戻し通路が、外側容器に開口しており、戻し通路を介して当該タンク内に戻される還元剤が、漏斗状のエレメントに流れるようになっている。
【００１４】
本発明の有利な構成によれば、漏斗状のエレメントに、全周にわたって延びる溝が形成されており、該溝内に、戻し通路を介して当該タンク内に戻される液状の還元剤が集められるようになっている。
【００１５】
本発明の有利な構成によれば、外側容器の底にサンプが形成されている。
【００１６】
本発明の有利な構成によれば、還元剤を外側容器から取り出すことができる第２の取出し管路が、サンプに開口している。
【００１７】
本発明の有利な構成によれば、取出し装置の第１の取出し管路と第２の取出し管路とが、それぞれ加熱エレメントの近傍で内側容器にもしくは外側容器に開口している。
【００１８】
本発明の有利な構成によれば、第１の取出し管路と第２の取出し管路とに絞りエレメントが形成されている。
【００１９】
本発明の有利な構成によれば、内側容器内にも外側容器内にも還元剤が含まれている場合に、同時に内側容器と外側容器とから還元剤が取り出されるように、第１の取出し管路と第２の取出し管路とに設けられた絞りエレメントが調整されている。
【００２０】
本発明の有利な構成によれば、内側容器が、戻される還元剤に基づき少なくとも１つの貫通孔にまで満たされているように、絞りエレメントが互いに調整されている。
【００２１】
発明の利点
還元剤を貯蔵するための本発明によるタンクは外側容器を有している。この外側容器内には、内側容器が収容されている。この場合、この内側容器内には、加熱エレメントが収容されている。第１の取出し管路によって、液体を内側容器から取り出すことができる。この内側容器は外側容器に接続されており、これによって、還元剤が内側容器から外側容器内に流れることができる。
【００２２】
本発明により形成されたタンクの利点は、温暖な気候地域以外での使用、すなわち、長く続く低い周辺温度での使用も可能となる、貯蔵するためのタンクが提供されることである。外側容器内の還元剤と内側容器内の還元剤とが完全凍結されている場合には、加熱エレメントによって、まず、内側容器内の還元剤が融解される。この液体は外側容器内に到達する。これによって、外側容器内に含まれている完全凍結されている液体も融解される。
【００２３】
有利な実施態様では、内側容器に少なくとも１つの貫通孔が形成されている。この貫通孔を通って、液体が外側容器から内側容器内に流れることができ、逆に内側容器から外側容器内に流れることができる。タンクの運動時には、すでに融解された還元剤が、少なくとも１つの貫通孔を通って内側容器から外側容器内にスロッシングによりオーバフローする。この外側容器内に含まれている完全凍結されている液体の融解は、このスロッシングによりオーバフローした液体によって行われる。タンクの運動は、たとえば走行の間の自動車の運動によって生ぜしめられる。
【００２４】
外側容器内の融解過程を助成するために、１つの実施態様では、内側容器に熱伝導金属薄板が形成されている。この熱伝導金属薄板は外側容器内に突出している。内側容器内に外側容器内よりも高い温度が形成されるやいなや、熱伝導金属薄板を介して熱が外側容器内の還元剤に放出される。こうして、外側容器内の還元剤が熱伝導金属薄板の周辺で同じく融解される。この場合、この熱伝導金属薄板は、当業者に知られているあらゆる形で形成されていてよい。有利には、熱伝導金属薄板がリブとして内側容器を取り囲んでいる。この場合、熱伝導金属薄板は構造化されていてもよいし、滑らかに形成されていてもよい。
【００２５】
１つの実施態様では、内側容器が少なくとも１つの貫通孔にまで液体で満たされている場合に、加熱エレメントが完全に液体によってカバーされているように、少なくとも１つの貫通孔が内側容器に配置されている。これによって、加熱エレメントから熱が液体にしか放出されないことが保証される。これによって、より効果的な融解を得ることができる。なぜならば、液体への熱移行がガスへの熱移行よりも良好であるからである。加熱エレメントから熱が内側容器内の周辺空気に放出されることは阻止される。
【００２６】
内側容器には、有利には戻し通路が開口している。この戻し通路を介して、消費されない液状の還元剤が戻される。戻し通路を介して戻された液状の還元剤は、還元剤を貯蔵するためのタンク内での融解過程を同じく助成する。内側容器に設けられた少なくとも１つの貫通孔を通って、戻された液状の還元剤が外側容器内にもスロッシングによりオーバフローし、したがって、同じく外側容器内の還元剤の融解を助成する。
【００２７】
別の実施態様では、内側容器が、漏斗状に形成されたエレメントによって取り囲まれている。漏斗状のエレメントは、有利には、還元剤よりも僅かな密度を有する材料から製造されている。これによって、漏斗状のエレメントが還元剤に対して浮遊することが確保される。漏斗状のエレメントを製造する材料は、有利には良熱伝導性である。漏斗状のエレメントと内側容器との間には、ギャップが形成されている。このギャップを通って、たとえば戻し通路を介して漏斗状のエレメントに流れる液状の還元剤が内側容器の外壁に沿って流れることができる。これによって、外側容器内に含まれている還元剤が融解される。戻し通路を介して、たとえば消費されない還元剤がタンク内に戻る。漏斗状のエレメントと内側容器との間のギャップをコンスタントに保持するためには、漏斗状のエレメントが、たとえばガイド部材を介して軸方向に可動である。この場合、このガイド部材は、たとえば漏斗状のエレメントの内側、すなわち、内側容器に面した側に形成されていてよい。択一的には、漏斗状のエレメントが、たとえば外側容器の内部に設けられた軸方向のかつ／または半径方向の懸吊部材によってガイドされることも可能である。
【００２８】
有利な実施態様では、漏斗状のエレメントに、全周にわたって延びる溝が形成されている。この溝内には、戻し通路を介して供給される液体がまず集められる。溝が液体で満たされるやいなや、この液体が溝から漏斗状のエレメントを介して外側容器内に流れる。溝内に集められた液体によって、漏斗状のエレメントが加熱される。この熱を漏斗状のエレメントが外側容器内の還元剤に放出する。こうして、融解が付加的に助成される。
【００２９】
外側容器の底には、有利にはサンプが形成されている。このサンプによって、還元剤を貯蔵するためのタンクの傾き時、たとえば傾斜位置またはカーブ走行時でも液体しか吸い込まれず、空気は吸い込まれない。このために、１つの実施態様では、液体を外側容器から取り出すことができる第２の取出し管路が、有利にはサンプに開口している。
【００３０】
液体を内側容器から取り出すことができる第１の取出し管路は、有利には内側容器の底の近傍に開口している。これによって、もはや僅かな量の液体しか内側容器内に含まれていない場合でも、この液体を内側容器から取り出すことができることが確保される。
【００３１】
有利な実施態様では、第１の取出し管路と第２の取出し管路とが、それぞれ加熱エレメントの近傍で内側容器にもしくは外側容器に開口している。還元剤は、まず、加熱エレメントのすぐ周辺で融解されるので、この配置事例によって、すでに短い時間後に液状の還元剤を取出し管路を介して、還元剤を貯蔵するためのタンクから取り出すことができることが保証される。
【００３２】
液状の還元剤を、貯蔵するためのタンクから取り出すことができるようにするためには、第１の取出し管路と第２の取出し管路とが、一般的に圧送ポンプに接続されている。この圧送ポンプによって、液状の還元剤が第１の取出し管路と第２の取出し管路とを介して内側容器もしくは外側容器から吸い出される。有利には、第１の取出し管路と第２の取出し管路とに絞りエレメントが形成されている。この場合、これらの絞りエレメントは、有利には、内側容器内にも外側容器内にも液状の還元剤が含まれている場合に、同時に内側容器と外側容器とから液状の還元剤が取り出されるように互いに調整されている。完全凍結後の迅速な融解を可能にするためには、戻し通路を介した還元剤の戻し（リターン）に基づき、内側容器が常に少なくとも１つの貫通孔にまで満たされているように、絞りエレメントが設計されている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】内側容器に設けられた貫通孔を備えた、還元剤を貯蔵するためのタンクを示す図である。
【図２】内側容器に設けられた熱伝導金属薄板を備えた、還元剤を貯蔵するためのタンクを示す図である。
【図３】内側容器が漏斗状のエレメントによって取り囲まれている、還元剤を貯蔵するためのタンクを示す図である。
【図４】溝を備えた漏斗状のエレメントを示す図である。
【００３４】
発明の実施形態
本発明の実施例を図面に示し、以下に詳しく説明する。
【００３５】
図１には、内側容器に設けられた貫通孔を備えた、還元剤を貯蔵するためのタンクが示してある。
【００３６】
本発明によれば、外側容器２と内側容器３とに還元剤が含まれている。この還元剤は、たとえば尿素水溶液である。この尿素水溶液は還元剤として使用され、これによって、窒素酸化物が窒素と水とに還元される。このためには、還元剤がＳＣＲ触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）の前方で内燃機関の排ガス管内に噴射される。還元剤の噴射は、たとえば調量弁を介して行われる。内燃機関の高温の排ガス内で還元剤が気化し、アンモニアを形成する。このアンモニアはＳＣＲ触媒内に蓄えられる。この触媒内に蓄えられたアンモニアが、排ガス内に含まれた窒素酸化物を元素の窒素と水蒸気とに変換する。この場合、還元剤は、本発明により形成されたタンク１内に蓄えられている。
【００３７】
このタンク１は外側容器２を有している。この外側容器２内には、内側容器３が収容されている。この内側容器３には、少なくとも１つの貫通孔５が形成されている。この貫通孔５を通って、液体が内側容器３から外側容器２内に流れることができ、逆に外側容器２から内側容器３内に流れることができる。互いに隣り合った２つの貫通孔５の間には、それぞれ１つのウェブ６が内側容器３の壁に残されている。
【００３８】
還元剤の凝固温度未満に位置する温度でも、液状の還元剤を取り出すことができるようにするために、内側容器３内に加熱エレメント７が収容されている。この加熱エレメント７は、有利には電気的な加熱エレメントであるが、当業者に知られている別のあらゆる加熱エレメントが使用されてもよい。したがって、加熱が、たとえば液体によって行われることも可能である。
【００３９】
加熱エレメント７は、有利には内側容器３の底９の近傍に配置されている。加熱エレメント７の近傍には、第１の取出し管路１３の吸込み開口１１が配置されている。加熱エレメント７の近傍への第１の取出し管路１３の吸込み開口１１の位置決めによって、内側容器３内の還元剤と外側容器２内の還元剤とが完全に凍結されている限り、すでに短い融解時間後に液状の還元剤を取り出すことができる。さらに、吸込み開口１１は、もはや僅かな量の還元剤しか内側容器３内に含まれていない場合でも、還元剤を内側容器３から取り出すことができるようにするために、有利には内側容器３の底９の近傍に位置している。
【００４０】
還元剤を貯蔵するための本発明によるタンク１は、有利には自動車に使用される。自動車が運動させられ、したがって、内側容器３内の還元剤と外側容器２内の還元剤とが運動させられ得るので、外側容器２にサンプ１５が形成されている。このサンプ１５は、有利には凸部として外側容器２の底１７に成形されている。サンプ１５によって、極端な条件下、たとえば車両の傾斜位置でまたはカーブ走行時に、空気ではなく、液状の還元剤が吸い込まれることが保証される。このためには、第２の取出し管路２１の吸込み開口１９がサンプ１５の領域に配置されている。第２の取出し管路２１を介して、液状の還元剤が外側容器２から取り出される。
【００４１】
特に有利には、第１の取出し管路１３と第２の取出し管路２１とが加熱されている。このためには、たとえば１つの加熱エレメントが第１の取出し管路１３と第２の取出し管路２１とを取り囲んでいる。加熱によって、場合により取出し管路１３，２１内に含まれた還元剤が溶融される。さらに、取出し管路１３，２１を取り囲む還元剤も溶融し、これによって、液状の還元剤とタンク１内の空気室３３との間に、もはや凝固された還元剤が位置していない。還元剤がタンクから取出し管路１３，２１の一方を介して取り出される場合には、凝固された還元剤から成る層の下方に負圧は形成されない。
【００４２】
内側容器３は、有利には、図１に示したように、サンプ１５内に突入している。内側容器３の底９の近傍への加熱エレメント７の位置決めによって、第２の取出し管路２１の吸込み開口１９も加熱エレメント７の近傍に位置している。これによって、第１の取出し管路１３の吸込み開口１１も、第２の取出し管路２１の吸込み開口１９もすでに短い加熱時間後に融解されていることが保証される。
【００４３】
内側容器３に設けられた少なくとも１つの貫通孔５は、内側容器３が少なくとも１つの貫通孔５にまで還元剤で満たされている場合に、加熱エレメント７が完全に還元剤によってカバーされているように配置されている。少なくとも１つの貫通孔５のこの位置決めによって、加熱エレメント７が完全にカバーされている場合に、熱が還元剤にしか放出されない。
【００４４】
液状の還元剤を外側容器２と内側容器３とから取り出すことができるようにするためには、第１の取出し管路１３と第２の取出し管路２１とがポンプ２３に接続されている。このポンプ２３として、液体を圧送することができる任意のあらゆるポンプが適している。
【００４５】
還元剤の融点未満の温度では、この還元剤は凝固している。凝固過程は外側容器２の壁で始まり、外側容器２の内部に移行する。還元剤として尿素水溶液が使用される場合には、この尿素水溶液は−１１℃〜−４０℃の間の範囲内の温度で凝固する。この場合、この温度は、どのくらい多くの凍結防止剤が還元剤に添加されているかまたはどのような凍結防止剤が還元剤に添加されているかに関連している。還元剤の完全な凝固までには、一般的に数日が必要となる。しかし、排ガス組成に課せられる法的な要求を遵守することができるようにするためには、還元剤の完全な凝固時でも、排ガス内での窒素酸化物還元が、すでに内燃機関の始動後の短い時間で実施されることが必要となる。このためには、還元剤を迅速に融解することが必要となる。ただ１つの図面では、還元剤が部分的にしか凝固されていない。還元剤の凝固された領域は符号２５で特徴付けてある。加熱エレメント７を取り囲む領域では、還元剤がすでに融解されていて、したがって、液体として付与されている。還元剤が液体として付与されている領域は符号２７で示してある。内側容器３内の還元剤と外側容器２内の還元剤とが完全に凝固されていると、この還元剤は、熱が加熱エレメント７を介して供給される場合に、まず、加熱エレメント７を取り囲む周辺で溶融し始める。この加熱エレメント７を取り囲む領域における還元剤が溶融されるやいなや、この還元剤を吸込み開口１１と第１の取出し管路１３とを介して内側容器３から取り出すことができる。
【００４６】
溶融プロセスを加速させるためには、窒素酸化物の触媒還元のために必要となる量よりも大きな量の液状の還元剤が取り出される。必要とならない液状の還元剤は戻し通路２９を介して内側容器３内に戻される。戻し通路２９を介して内側容器３内に戻される加熱された液状の還元剤が、凝固された還元剤２５の溶融時に加熱エレメント７を助成する。自動車の運動によって、内側容器３内に戻された液状の還元剤が、少なくとも１つの貫通孔５を通って外側容器２内にスロッシング（揺動）によりオーバフローする。これによって、外側容器２内の凝固された還元剤２５も同じく溶融し始める。液状の還元剤２７のスロッシング運動に基づき、凝固された還元剤２５に、この還元剤の上方に位置する空気室３３に対する斜めの境界面３１が形成される。還元剤が完全に凝固された場合に外側容器２が裂開することを回避するためには、外側容器２が完全に還元剤で満たされず、常に小さな空気室３３が還元剤の上方に位置している。この空気室３３は、一般的に周辺空気で満たされている。
【００４７】
サンプ１５が加熱エレメント７の近傍に設けられていることに基づき、内側容器３の底９における還元剤が溶融されるやいなや、サンプ１５内の還元剤が溶融し始める。内側容器３内の還元剤が溶融されるやいなや、内側容器３のすぐ周辺でも、還元剤が溶融し始める。サンプ１５内の還元剤が溶融され、外側容器２内の液状の還元剤２７が空気室３３に接触するやいなや、液状の還元剤２７が吸込み開口１９と第２の取出し管路２１とを介して取り出される。この第２の取出し管路２１を介して取り出された、触媒変換のために必要とならない液状の還元剤２７も、戻し通路２９を介して内側容器３内に戻される。この液状の還元剤２７も同じく、還元剤が全て溶融されるまで、凝固された還元剤２５の溶融時に加熱エレメント７を助成する。
【００４８】
第１の取出し管路１３には、第１の絞りエレメント３５が形成されている。第２の絞りエレメント３７が第２の取出し管路２１に設けられている。絞りエレメント３５，３７を介して、取出し管路１３，２１は、内側容器３内にも外側容器２内にも液状の還元剤２７が付与されている場合に、この還元剤が両容器２，３から取り出されるように互いに調整されている。この場合、第１の絞りエレメント３５と第２の絞りエレメント３７とは、内側容器３が常に少なくとも１つの貫通孔５にまで満たされているように設計されている。この少なくとも１つの貫通孔５の下縁までの内側容器３の容積よりも少ない液体が含まれている場合に初めて、内側容器３内の液面レベルが引き続き低下する。
【００４９】
図２には、還元剤を貯蔵するための本発明により形成されたタンクが示してある。このタンクでは、内側容器に熱伝導金属薄板が取り付けられている。
【００５０】
タンク１は、図２に示した実施形態では、内側容器３を有している。この内側容器３は外側容器２内に収容されている。内側容器３には、熱伝導金属薄板４１が形成されている、この熱伝導金属薄板４１は外側容器２内に突出している。内側容器３内の還元剤が加熱された場合には、この還元剤が熱を内側容器３の壁に放出する。この内側容器３の壁を介して、熱が熱伝導金属薄板４１に伝達される。この熱伝導金属薄板４１が加熱され、したがって、熱を、外側容器２内に含まれた還元剤に放出する。熱伝導金属薄板４１は、たとえばリブとして内側容器３を取り囲んで形成されている。熱伝導金属薄板４１の表面は滑らかであってもよいし、構造化されていてもよい。有利には、熱伝導金属薄板の表面が構造化されている。なぜならば、この場合、熱伝導金属薄板がより大きな表面積を有するからである。熱伝導金属薄板４１の構造部に還元剤が残留することを回避するために、構造部は、有利には熱伝導金属薄板４１に止められた還元剤が構造部から流下することができるように形成されている。
【００５１】
還元剤をタンク１から取り出すことができるようにするためには、内側容器３内に取出し管路１３が配置されている。この取出し管路１３は、まず、圧送ポンプ（図示せず）に通じていて、そこから調量弁に通じている。この調量弁によって、還元剤がＳＣＲ触媒内に調量供給される。タンク１内の還元剤が完全に凍結されていて、凝固されている場合でも、還元剤を内側容器３から取り出すことができるようにするためには、取出し管路１３が、加熱螺旋体として形成された加熱エレメント７によって取り囲まれている。この加熱エレメント７から熱が放出されるやいなや、この熱が取出し管路１３の内部にも伝達される。したがって、この取出し管路１３内に含まれた還元剤も融解する。
【００５２】
図１に示した実施形態と異なり、ここに図示した実施形態では、ただ１つの取出し管路しか設けられていない。外側容器２から還元剤が内側容器３内に流れることができるようにするためには、内側容器３の底９に弁４３が形成されている。この弁４３は、たとえばＴ字形弁である。このＴ字形弁は、この弁に作用する外側容器２内の圧力が内側容器３内の圧力よりも大きい場合に開放する。このことは、外側容器２内の充填レベルが内側容器３内の充填レベルよりも高い場合の事例に常に当てはまる。
【００５３】
図２に示した実施形態でも、外側容器２内の還元剤の溶融が、すでに融解された還元剤のスロッシング運動によって助成される。内側容器３に設けられた貫通孔５を介して、加熱された還元剤が内側容器３から外側容器２内に流れることができる。このような流れ運動は、特にタンク１が運動させられる場合に生ぜしめられる。タンク１が自動車内に設けられている場合には、このことは、たとえば常に自動車が運動させられる場合の事例に当てはまる。
【００５４】
図３には、漏斗状のエレメントを備えた、本発明により形成されたタンクが示してある。
【００５５】
この実施形態でも、まず、内側容器３内の還元剤が融解される。このためには、内側容器３内に加熱エレメント７が収容されている。図２に示した実施形態と同様に、取出し管路１３内に含まれた還元剤を加熱エレメント７によって融解することができるようにするために、この加熱エレメント７は加熱螺旋体として形成されていて、取出し管路１３を取り囲んで配置されている。外側容器２内の凝固された還元剤２５の融解過程を助成するためには、内側容器３が漏斗状のエレメント５１によって取り囲まれている。この漏斗状のエレメント５１は、ここに図示した実施形態では、懸吊部材５３によって案内される。漏斗状のエレメント５１は、良熱伝導性であると同時に還元剤よりも僅かな密度を有する材料から製造されている。これによって、漏斗状のエレメント５１が常に還元剤に対して浮遊していることが保証される。還元剤が凝固されている場合でも、漏斗状のエレメント５１は、凝固された還元剤２５に載置している。漏斗状のエレメント５１に対する有利な材料はプラスチックまたは特殊鋼である。
【００５６】
漏斗状のエレメント５１が融解過程を助成することができるようにするためには、加熱された還元剤をタンク１内に戻す戻し通路２９が漏斗状のエレメント５１の上方に配置されている。こうして、戻し通路２９を介して戻された液状の還元剤が漏斗状のエレメント５１に滴下する。液状の還元剤によって、漏斗状のエレメント５１が加熱され、熱を、凝固された還元剤２５に放出する。この凝固された還元剤２５は漏斗状のエレメント５１の領域で融解する。液状の還元剤は漏斗状のエレメント５１を介して流下し、内側容器３と漏斗状のエレメント５１との間に形成されたギャップ５５を通って内側容器３の外壁に沿って外側容器２内に進行する。これによって、まず、内側容器３の壁に沿った液状の還元剤の融解過程が助成される。タンク１が自動車に使用される場合に、この自動車の運動によって、液状の還元剤２７が運動し始め、したがって、凝固された還元剤２５の融解過程を助成する。
【００５７】
懸吊部材５３のほかに、付加的には、漏斗状のエレメント５１が内側容器３にガイドされることが可能となる。漏斗状のエレメント５１のガイドによって、この漏斗状のエレメント５１が引っ掛かることが回避される。
【００５８】
液状の還元剤の取出しは、図３に示した実施形態では、図２に示した実施形態と同様に取出し管路１３を介して行われる。この取出し管路１３はポンプ２３に接続されている。このポンプ２３から、液状の還元剤が管路５７を介して調量弁５９に搬送される。この調量弁５９によって、還元剤がＳＣＲ触媒内に付与される。管路５７から、戻し通路２９が分岐している。ポンプ２３を介して調量弁５９の方向に圧送されるものの、この調量弁５９によってＳＣＲ触媒に付与されない還元剤が戻し通路２９を介して戻される。管路５７内の圧送圧をコンスタントに保つためには、戻し通路２９内に逆止弁６１が収容されている。この逆止弁６１は、その都度管路５７内の圧力が逆止弁６１の開放圧を上回って増加した場合に初めて開放する。
【００５９】
図２に示した実施形態と同様に、外側容器２内に含まれた還元剤による内側容器３の充填は弁４３を介して行われる。この弁４３は、ここでも同じくＴ字形弁として形成されている。このＴ字形弁として形成された弁のほかに、弁４３として、当然ながら、外側タンク２内の還元剤の流体静力学的な圧力によって開放することができる別のあらゆる弁が使用可能となる。弁４３が外的に操作されていないことが有利である。
【００６０】
図４には、漏斗状のエレメント５１が詳細に示してある。
【００６１】
漏斗状のエレメント５１には、溝７１が形成されている。この溝７１内には、戻し通路２９を通ってタンク内に戻る液状の還元剤２７が集められる。溝７１内に集められた液状の還元剤２７によって、漏斗状のエレメント５１が加熱される。この漏斗状のエレメント５１は、有利には良熱伝導性の材料から製造されているので、漏斗状のエレメント５１が液状の還元剤２７の熱を周辺に放出する。いま、漏斗状のエレメント５１が、凝固された還元剤２５に載置している場合には、漏斗状のエレメント５１が液状の還元剤２７の熱を、凝固された還元剤２５に放出し、これによって、この凝固された還元剤が溶融し始める。これによって、漏斗状のエレメント５１により融解過程が助成される。
【００６２】
ここに図示した全ての実施形態では、外側容器２内の還元剤の融解過程が液状の還元剤２７のスロッシング運動によって助成される。この場合、この液状の還元剤２７のスロッシング運動はタンク１の運動によって発生させられる。特に自動車へのタンク１の使用時には、スロッシング運動が自動車の運動によって発生させられる。
【符号の説明】
【００６３】
１  タンク、  ２  外側容器、  ３  内側容器、  ５  貫通孔、  ６  ウェブ、  ７  加熱エレメント、  ９  底、  １１  吸込み開口、  １３  取出し管路、  １５  サンプ、  １７  底、  １９  吸込み開口、  ２１  取出し管路、  ２３  ポンプ、  ２５  凝固された還元剤、  ２７  液状の還元剤、  ２９  戻し通路、  ３１  境界面、  ３３  空気室、  ３５  第１の絞りエレメント、  ３７  第２の絞りエレメント、  ４１  熱伝導金属薄板、  ４３  弁、  ５１  漏斗状のエレメント、  ５３  懸吊部材、  ５５  ギャップ、  ５７  管路、  ５９  調量弁、  ６１  逆止弁、  ７１  溝
【図１】
2010506075.tif 000003
【図２】
2010506075.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月1日(2009.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガスからの窒素酸化物を還元して窒素と水とを形成する還元剤、特に液状の還元剤を貯蔵するためのタンクであって、外側容器（２）が設けられており、該外側容器（２）内に内側容器（３）が収容されており、該内側容器（３）内に加熱エレメント（７）が収容されており、液状の還元剤が、取出し装置（１３）によって取り出されるようになっている形式のものにおいて、内側容器（３）が、外側容器（２）に接続されており、これによって、液状の還元剤（２５）が、内側容器（３）から外側容器（２）内に流れるようになっており、内側容器（３）に少なくとも１つの貫通孔（５）が形成されており、該貫通孔（５）を通って、還元剤が、外側容器（２）から内側容器（３）内に流れるようになっていて、逆に内側容器（３）から外側容器（２）内に流れるようになっており、内側容器（３）が、少なくとも１つの貫通孔（５）にまで還元剤で満たされている場合に、加熱エレメント（７）が、完全に還元剤によってカバーされているように、少なくとも１つの貫通孔（５）が、内側容器（３）に配置されていることを特徴とする、還元剤を貯蔵するためのタンク。
【請求項２】
内側容器（３）に熱伝導金属薄板（４１）が形成されており、該熱伝導金属薄板（４１）が、外側容器（２）内に突出している、請求項１記載のタンク。
【請求項３】
消費されない液状の還元剤を戻す戻し通路（２９）が、内側容器（３）に開口している、請求項１または２記載のタンク。
【請求項４】
内側容器（３）が、漏斗状に形成されたエレメント（５１）によって取り囲まれている、請求項１から３までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項５】
漏斗状のエレメント（５１）が、還元剤よりも僅かな密度を有する材料から製造されている、請求項４記載のタンク。
【請求項６】
戻し通路（２９）が、外側容器（２）に開口しており、戻し通路（２９）を介して当該タンク（１）内に戻される還元剤が、漏斗状のエレメント（５１）に流れるようになっている、請求項４または５記載のタンク。
【請求項７】
漏斗状のエレメント（５１）に、全周にわたって延びる溝（７１）が形成されており、該溝（７１）内に、戻し通路（２９）を介して当該タンク（１）内に戻される液状の還元剤が集められるようになっている、請求項４から６までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項８】
外側容器（２）の底（１７）にサンプ（１５）が形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項９】
還元剤を外側容器（２）から取り出すことができる第２の取出し管路（２１）が、サンプ（１５）に開口している、請求項８記載のタンク。
【請求項１０】
取出し装置の第１の取出し管路（１３）と第２の取出し管路（２１）とが、それぞれ加熱エレメント（７）の近傍で内側容器（３）にもしくは外側容器（２）に開口している、請求項１から９までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項１１】
第１の取出し管路（１３）と第２の取出し管路（２１）とに絞りエレメント（３５，３７）が形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のタンク。
【請求項１２】
内側容器（３）内にも外側容器（２）内にも還元剤が含まれている場合に、同時に内側容器（３）と外側容器（２）とから還元剤が取り出されるように、第１の取出し管路（１３）と第２の取出し管路（２１）とに設けられた絞りエレメント（３５，３７）が調整されている、請求項１１記載のタンク。
【請求項１３】
内側容器（３）が、戻される還元剤に基づき少なくとも１つの貫通孔（５）にまで満たされているように、絞りエレメント（３５，３７）が互いに調整されている、請求項１１または１２記載のタンク。
【国際調査報告】
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