(57)【要約】本発明は、第１のタンク部分（４）に熱を分配するための少なくとも一つの熱分配構造（３）を有する液体添加物のタンク（２）と、タンク（２）に挿入され、タンク（２）から液体添加物を取り出すため配送ユニット（５）を有し、配送ユニットが、少なくとも一つの加熱装置（６）を備え、配送ユニット（５）の加熱装置（６）とタンク（２）の熱分配構造（３）が、少なくとも一つの熱連結器（７）によって互いに接続されている、液体添加物を供給するための装置（１）に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体添加物のタンク（２）を有し、前記タンクは、第１のタンク部分（４）に熱を分配するための少なくとも一つの熱分配構造（３）と、配送ユニット（５）とを有し、前記配送ユニットは、前記タンク（２）に挿入され、前記タンク（２）から液体添加物を取り出し、且つ少なくとも一つの加熱装置（６）を備え、前記配送ユニット（５）の前記加熱装置（６）と前記タンク（２）の前記熱分配構造（３）は、少なくとも一つの熱連結器（７）によって互いに接続されている、ことを特徴とする液体添加物を供給するための装置（１）。
【請求項２】
前記タンク（２）は、タンク底面（１２）に開口部（１１）を有し、前記配送ユニット（５）は、前記開口部（１１）に挿入される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記加熱装置（６）は、電気的加熱装置であり、前記タンク（２）は、液体型ヒーター（８）を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置（１）。
【請求項４】
前記液体型ヒーター（８）が、第２のタンク部分（９）に熱を導入するように設計され、前記第１のタンク部分（４）と前記第２のタンク部分（９）が少なくとも部分的に重なる、ことを特徴とする請求項３に記載の装置（１）。
【請求項５】
前記液体型ヒーター（８）が、前記タンク（２）内のフィルター装置（１０）に少なくとも部分的に組み込まれ、前記フィルター装置は、前記配送ユニット（５）によって前記タンク（２）の外に配送される液体添加物を濾過するように設計されている、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の装置（１）。
【請求項６】
前記熱分配構造（３）が、前記タンク基板（１２）から前記タンク（２）の内部（１４）に延びる羽（１３）を備える、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項７】
前記タンク（２）が、プラスチックから構成されたタンク壁（１５）を有し、前記熱分配構造（３）が前記タンク壁（１５）に少なくとも部分的に成形される、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項８】
前記熱分配構造（３）が、前記タンク（２）内のフィルター装置（１０）に少なくとも部分的に組み込まれ、前記フィルター装置が、前記配送ユニット（５）によって前記タンク（２）の外に配送される液体添加物を濾過するように設計されている、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項９】
液体添加物を供給するための装置（１）の組立体のための方法であって、少なくとも以下のステップ：
ａ）少なくとも一つの熱分配構造（３）を有する液体添加物のタンク（２）を提供するステップ；
ｂ）少なくとも一つの加熱装置（６）を有し、前記タンク（２）から液体添加物を取り出すための配送ユニット（５）を提供するステップ；
ｃ）前記配送ユニット（５）を前記タンク（２）に挿入するステップ；及び
ｄ）少なくとも一つの熱連結器（７）によって、前記熱分配構造（３）と前記加熱装置（６）を接続するステップ、
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
内燃機関（１７）と、前記内燃機関（１７）の排ガスを浄化するための排ガス処理装置（１８）と、前記排ガス処理装置（１８）に液体添加物を供給するための供給装置（１９）と、液体添加物を前記供給装置（１９）に供給することができる請求項１から８のいずれか一項に記載の装置（１）を有する、ことを特徴とする自動車（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体添加物のタンクを有する、液体添加物を供給するための装置に関する。本装置は、自動車内の内燃機関の排ガス処理装置に液体添加物を供給するのに特に適しており、それを対象としている。
【背景技術】
【０００２】
そのような排ガス処理装置で特に一般的に実施される排ガス浄化方法は、還元剤の助けを借りて排ガス内の酸化窒素化合物が還元される選択的触媒還元（ＳＣＲ）法である。この方法では、一般的にアンモニアが還元剤として使用される。アンモニアは通常、自動車内に直接貯蔵されるのではなく、排ガス内又は排ガスの外にこの目的のために設けられた反応器内でアンモニアを形成するように変換することができる還元剤前駆体溶液の形で貯蔵される。そのとき、液体添加物は、一般的に上記の還元剤前駆体溶液である。自動車分野で特に一般的に使用される還元剤前駆体溶液は、例えば商品名ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）で入手可能な尿素含有量が３２．５％の尿素水溶液である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのような液体添加物の供給に伴う問題は、上記の添加物が低い温度で凍結する可能性があるということである。例えば、上記の尿素含有量３２．５％の尿素水溶液は、−１１℃の温度で凍結する。自動車分野では、そのような低い温度が、特に長い休止期間の間に（特に冬に）発生する可能性がある。
【０００４】
しかし、自動車の発進処理の間、内燃機関の起動後でも上記の排ガス浄化方法を素早くかつ効果的に行うことができるように、液体添加物を、そのような低い温度においてもできるだけ素早く供給できる必要がある。従って、この目的のため、液体添加物のタンクに加熱装置を設けることが知られている。
【０００５】
自動車内の液体添加物のタンクは、できるだけ安価であるべきである。また、タンクの取り付け費用も安いのが好ましく、特にタンクに追加の構成要素を取り付けることに関して好ましい。さらに、タンク内の液体添加物を加熱するために必要とされるエネルギー量は、できるだけ少なくあるべきである。特に、自動車においては一般的に限られた電気エネルギーの供給力しかないため、加熱目的の電気エネルギーはできるだけ少なくあるべきである。一方、内燃機関の冷却水によるタンクの加熱は、より控えめでない加熱エネルギーの使用を必要とする。なぜなら、内燃機関の廃熱は、一般的に（暖かい／熱い）内燃機関の冷却水の中に十分な量存在するからである。しかし、液体添加物を素早く使用可能とするように試みられているとき、特に内燃機関の起動段階の間は、内燃機関の廃熱は限られた量しか使用することができない。従ってまた、電気ヒーターと冷却水タイプの加熱装置を組み合わせることが好都合かもしれない。しかしこれは、タンクシステムに統合することに関して、考慮すべき技術的困難を引き起こす可能性がある。
【０００６】
これを出発点として、本発明の目的は、従来技術に関して浮き彫りとなった技術的問題を軽減、又はさらに解決することである。特に、液体添加物（特に還元剤）を供給するための特に有利な装置、及び自動車における好ましい使用のための、対応する装置の組立品のための方法を特定することが試みられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、請求項１の特徴に従う装置、及び請求項９の特徴に従う方法によって達成される。さらに、本発明の有利な改良が、従属請求項で特定される。請求項で個々に特定される特徴は、いかなる技術的に意味のある望ましいやり方で互いに組み合わされてもよく、特定される本発明のさらなる実施形態とともに、明細書の説明的な事実によって補足されてもよい。
【０００８】
本発明は、液体添加物のタンクを有し、そのタンクは、第１のタンク部分に熱を分配するための少なくとも一つの熱分配構造と、配送ユニットとを有し、その配送ユニットは、タンクに挿入され、タンクから液体添加物を取り出し、且つ少なくとも一つの加熱装置を備え、配送ユニットの加熱装置とタンクの熱分配構造は、少なくとも一つの熱連結器によって互いに接続されている、液体添加物を供給するための装置に関する。
【０００９】
本装置は、好ましくは、タンクと、タンクに取り付けられる上記の配送ユニットを備える。そのようにして、本装置は、液体添加物（特に尿素水溶液）を供給（貯蔵及び配送）する総合的なシステムを構成する。
【００１０】
好ましくは、本装置に接続要素が設けられ、その接続要素に、本装置から消費体に液体添加物を導くことができる配管を接続することが可能である。消費体は、例えば、液体添加物を排ガス処理装置に供給する供給装置である。
【００１１】
タンクは、好ましくは、例えば射出成型処理によって製造されてもよいプラスチックタンクである。
【００１２】
熱分配構造は、例えば、プラスチックタンクに成形された、又はプラスチックタンクに配置された（受動的な及び／又は自発的な）熱伝導要素の形態であってもよい。上記の熱伝導要素は、例えば、金属及び／又は特別な熱伝導プラスチックから構成されてもよい。また、熱分配構造は、小さな温度差しかない場合でも特に効果的な熱の分配を可能にする「熱パイプ」を備えることも可能である。「熱パイプ」もまた、熱伝導パイプのことをいう。これらは、中に液体が部分的に気相で且つ部分的に液相で存在し、蒸発と凝縮によって非常に効果的な熱分配が可能となる閉じたパイプである。
【００１３】
熱分配構造は、第１のタンク部分の中を延びる。第１のタンク部分は、好ましくは最大でタンク容積の３０％を取り囲み、特に好ましくはタンク容積の２０％から５％を取り囲む（内部）タンク容積の領域である。ここで、第１のタンク部分はまた、タンクの複数の（間隔の空いた）下位容積、及び／又は略蛇行した形状に延びた一つの下位容積として形成することが可能である。熱分配構造が第１のタンク部分に配置されているという事実のため、上記の熱分配構造が第１のタンク部分の外部にはより少ない影響しか与えない一方で、熱分配構造は第１のタンク部分内の添加物に（局所的に）非常に大きな影響を与えることができる。第１のタンク部分内で、タンク容積のすべての点が５ｃｍ（センチメートル）以下の距離にあり、特に好ましくは熱分配構造から２ｃｍ以下の距離にあるのが好ましい。熱分配構造は、すぐ近傍において、非常に効果的なやり方で熱を添加物に導入することが可能である。熱分配構造からさらに間隔が空いたタンクの領域は、液体添加物を介した熱伝導によってのみ一緒に加熱される。
【００１４】
タンクから液体添加物を取り出すための配送ユニットは、好ましくは、（小さなダクト、配管等を除いて）内部に添加物が充填されていない筐体を備える。配送ユニットは、配送ユニットがタンクに取り付けられたときにタンク内に配置される吸引ポイントを有し、配送ユニットは、そこを介してタンクから液体添加物を取り出すことができる。
【００１５】
配送ユニットの筐体内に、好ましくは、液体添加物の配送に役立つ様々な部品が配置される。そのような部品は、例えば、配送の制御を可能にする、及び／又は吸引ポイントで空気が吸い込まれた場合に配送ユニットの通気を可能にするかもしれないポンプ及び／又はバルブである。配管の接続のための接続要素は、好ましくは、配送ユニットに設けられ、（配送ユニットとタンクが、上記の装置を形成するように組み立てられたときに）配管をそこに接続できるように、装置又はタンクの外側に位置する。
【００１６】
配送ユニットの加熱装置は、好ましくは、（部分的な）電気的加熱装置の形態である。電気的加熱装置は、好ましくは、筐体の壁を通じてタンク内の液体添加物を加熱できるように、配送ユニットの筐体に配置される。
【００１７】
加熱装置と熱分配構造との間の熱連結器は、好ましくは、熱分配構造と加熱装置が互いに熱伝導するように接続する優れた熱伝導性の材料によって実現される。熱連結器はまた、配送ユニット及び／又は加熱装置の構成部分であってもよい。ここで、いずれにしても、加熱装置と熱分配構造との間に適切な熱伝導接触が与えられる。上記の接触は、熱連結器によって生み出される。
【００１８】
本発明のさらなる特徴は、加熱装置が配送ユニットの構成部分である一方で、熱分配構造がタンクの構成部分であることである。これは特に、配送ユニットがタンクに挿入される前に、熱分配構造がタンクに（固定して）接続されることを意味する。加熱装置は、好ましくは、タンク内で加熱装置と液体添加物の間に直接の接触がないように、配送ユニットに配置される。
【００１９】
本装置は、タンクがタンク底面に開口部を有し、配送ユニットが上記の開口部に挿入されると、さらに有利である。この目的のため、タンク底面の開口部に、好ましくは配送ユニットを液密に挿入することのできるフランジが設けられる。
【００２０】
本発明は、加熱装置が電気的加熱装置であり、タンクが液体型ヒーターを有すると、さらに有利である。そのようにして、配送ユニットに電気的加熱装置が設けられ、またタンクに追加の液体型ヒーターが共に設けられる。液体型ヒーターは、例えば、タンクの内部を通って（蛇行した形状の）様々なループに延びる冷却水配管の形態であり、そこを内燃機関の（暖かい／熱い）冷却水が流れる。上記のタイプの液体型ヒーターによって、タンク内の非常に大きな容積を温めることができる。このように、液体型ヒーターは、タンクの加熱に特に効果的である。残念なことに、内燃機関の冷えた始動の際に、上記のタイプの液体型ヒーターは、タンク内の液体添加物をまだ温めることができない。これは、冷却水がタンク内の液体添加物を著しく溶かすことができるのに十分な温度に達する前に、内燃機関はまず一定量の作動時間が必要だからである。従って、追加として配送ユニットに電気的加熱装置が設けられることが有利であり、この電気的加熱装置が、同様にタンクの内部領域に大きな加熱作用を与える。液体型ヒーターは、好ましくは、タンクの一体化された構成部分である。液体型ヒーター、又は液体型ヒーターのパイプは、例えば、プラスチックから製造されたタンクに少なくとも部分的に成形されてもよい。
【００２１】
電気ヒーターは、配送ユニットに一体化されてもよい。また通常は、電気／電子部品を接触させ、一緒に取り付けることができるように、配送ユニットに電気／電子部品がさらに配置される。通常は、液体型ヒーターのために電気部品は必要とされない。従って、本発明に係る装置では、タンクは電気部品及び接続なしで実現することができる。
【００２２】
さらに本装置は、液体型ヒーターが、第２のタンク部分に熱を導入するように設計され、第１のタンク部分と第２のタンク部分が少なくとも部分的に重なると有利である。
【００２３】
液体型ヒーターがタンク内の液体添加物に熱を導入する第２のタンク部分は、好ましくは、加熱装置からの熱が分配される第１のタンク部分よりも著しく大きい。第２のタンク部分は、好ましくはタンク容積の少なくとも５０％、特に好ましくは少なくとも８０％を取り囲む。液体型ヒーターが第２のタンク部分の中を延びるという記載は、特に第２のタンク部分のあらゆる任意の点が液体型ヒーターから５ｃｍ（センチメートル）以下、好ましくは２ｃｍ以下の位置に配置されることを意味する。上記の領域では、液体型ヒーターによって、タンク内の液体添加物への特に効果的な熱の導入が可能となる。
【００２４】
第１のタンク部分と第２のタンク部分が少なくとも部分的に重なる、又は少なくとも部分的に重複するという事実は、凍結した添加物が第１のタンク部分と第２のタンク部分の間に残ることができず、代わりに第１のタンク部分と第２のタンク部分の間で液体添加物の交換が起こり得るということを意味する。配送ユニットの電気的加熱装置と液体型ヒーターは、好ましくは、（内燃機関の始動の時に）タンク内の添加物が凍結している場合に、出来るだけ素早く、出来るだけ多くの量の液体添加物を生成するように、一緒に作動する。
【００２５】
本装置の一つの改良では、液体型ヒーターが、タンク内のフィルター装置に少なくとも部分的に組み込まれ、上記のフィルター装置は、配送ユニットによってタンクの外に配送される液体添加物を濾過するように設計されている。
【００２６】
一般的に、液体添加物の中、又はタンク内には不純物が存在し、その不純物は、例えば、配送ユニット内のダクト及び特に配送ユニット内のポンプの閉塞を引き起こす可能性があるため、配送ユニットに入るべきではない。従って、フィルターが配送ユニットの吸引ポイントを、タンク容積の残りの部分から分離することが有利である。従ってここで、フィルターはタンクの構成部分であり、液体型ヒーターと共に、タンクに接続される。液体型ヒーターは、一般的に特に良好な熱伝導特性を示す金属材料から製造されるため、比較的高い機械的安定性を示す。従って、液体型ヒーターは、タンク内のフィルター装置を支持及び／又は実現する一種のかごとしての機能を果たすことができる。
【００２７】
本装置は、熱分配構造が、タンク底面からタンクの内部に延びる羽を備えるとさらに好ましい。
【００２８】
さらに、タンクがプラスチックから構成されたタンク壁を有し、熱分配構造がタンク壁に少なくとも部分的に成形されると、有利であると考えられる。
【００２９】
そのような羽は、例えば、タンク基板から上方に延び、プラスチックから製造されたタンクに部分的に一緒に成形された金属薄板であってもよい。配送ユニットがタンクに取り付けられたときに、配送ユニット又は配送ユニットの筐体に寄り掛かり、それにより熱分配構造と配送ユニットの間の熱結合を確実にする接続部分が、上記の羽に形成されてもよい。
【００３０】
本発明はまた、熱分配構造が、タンク内のフィルター装置に少なくとも部分的に組み込まれ、上記のフィルター装置が、配送ユニットによってタンクの外に配送される液体添加物を濾過するように設計されていると有利である。熱分配構造は、（液体型ヒーターと同様に）上記のタイプのフィルター構造に組み込まれてもよい。また、熱分配構造と液体型ヒーターの両方が、タンク内のフィルター装置に組み込まれることも可能である。熱分配構造はまた、好ましくは、比較的固い。すでにさらに上述したように、熱分配構造は、好ましくは、金属材料から製造される。そのように、熱分配構造はまた、フィルター装置がタンク内でその位置を維持できるように、フィルター装置を保持するのに適している。
【００３１】
さらなる態様によれば、また液体添加物を供給するための装置の組立体のための方法が特定され、その方法は、少なくとも以下のステップ：
ａ）少なくとも一つの熱分配構造を有する液体添加物のタンクを提供するステップ；
ｂ）少なくとも一つの加熱装置を有し、タンクから液体添加物を取り出すための配送ユニットを提供するステップ；
ｃ）配送ユニットをタンクに挿入するステップ；及び
ｄ）少なくとも一つの熱連結器によって、熱分配構造と加熱装置を接続するステップ、
を含む。
【００３２】
上記の方法の場合、まず、上記の熱分配構造がすでに一体化されたタンクが提供されることが強調される。単にそのあとに、加熱装置を備える配送ユニットが、タンクに挿入される。配送ユニットもまた、好ましくは、すでに予め組み立てられており、加熱装置が配送ユニットにすでに配置されている。
【００３３】
熱連結器による熱分配構造と加熱装置の接続はまた、配送ユニットがタンクに設けられた開口部に挿入されるときに、自動的に／自律的に行われてもよい。熱分配構造は、例えば、配送ユニットがタンクに挿入されたときに、配送ユニットに寄り掛かる部分を有してもよい。そのときこの部分が、上記の配送ユニットの加熱装置と熱分配構造の間の熱連結器を形成する。
【００３４】
本発明が利用される特に好ましい分野は、内燃機関と、内燃機関の排ガスを浄化するための排ガス処理装置と、排ガス処理装置に液体添加物を供給するための供給装置と、液体添加物を供給装置に供給することができる上記の装置を有する自動車である。
【００３５】
本発明に係る装置に関して特定された特別な効果及び実施形態の特徴は、それに応じて上記の方法に適用し、移すことができる。同じことが、上記の方法に関して示された特別な効果及び実施形態の特徴に当てはまり、それらは、それに応じて上記の装置に適用し、移すことができる。
【００３６】
本発明及び技術分野が、図面に基づいて、以下より詳細に説明される。図面は、特に好ましい例示的な実施形態を示すが、本発明はこれに限定されない。特に、図面及び特に図示された比率は、単なる概略であることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、液体添加物を供給するための装置の設計変形を示す。
【図２】図２は、自動車を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、例えば、尿素水溶液のためのタンク２と配送ユニット５を備える上記の装置１を示す。タンク２は、タンク壁１５を有する。タンク２のタンク底面１２のタンク壁１５に開口部１１が設けられ、その開口部に配送ユニット５が挿入される。タンク２は、タンク底面１２からタンク２の内部１４に延びる熱分配構造３を有する。さらに、タンク２は、（蛇行した）熱ループの形態でタンクの内部１４の中を延びる液体型ヒーター８を有する。液体型ヒーター８は、好ましくは、内部１４の第２のタンク部分９に広がる。上記の熱分配構造３は、好ましくは、タンク２の内部１４の第１のタンク部分４に広がる。第１のタンク部分４と第２のタンク部分９は、好ましくは、部分的に重なる。
【００３９】
タンク２内には、少なくとも液体型ヒーター８及び／又は熱分配構造３によって支持されるフィルター装置１０が追加として設けられる。熱分配構造３及び／又は液体型ヒーター８は、それぞれ少なくとも部分的にフィルター装置１０と一体化されている。配送ユニット５内には、好ましくは電気的な加熱装置６が設けられる。加熱装置６は、熱連結器７を介して熱分配構造３に接続される。
【００４０】
ここに図示されているように、熱分配構造３は、例えば、羽１３の形態である。配送ユニット５（例えば、ポンプ、バルブ、センサー、制御ユニット等を含む）には、接続要素２１が設けられ、そこに装置１が液体添加物を配送することができる。そこから、例えば、配管システムを介して消費体へと添加物を先へ導くことができる。
【００４１】
図２は、内燃機関１７と、内燃機関１７の排ガスを浄化するための排ガス処理装置１８を有する自動車１６を示す。供給装置１９によって、液体添加物を排ガス処理装置１８へ供給することができる。排ガス処理装置１８には、好ましくは、選択的触媒還元法を実施することができるＳＣＲ触媒コンバーター２２が設けられ、供給装置１９で供給された液体添加物の助けを借りて、内燃機関の排ガス内の汚染物質成分を変換することができる。配送ユニット５とタンク２を備える装置１から、供給装置１９へ液体添加物を供給することができる。好ましくは、制御ユニット２０が追加として設けられ、その制御ユニットが装置１による液体添加物の供給を制御する。
【符号の説明】
【００４２】
１  装置
２  タンク
３  熱分配構造
４  第１のタンク部分
５  配送ユニット
６  加熱装置
７  熱連結器
８  液体型ヒーター
９  第２のタンク部分
１０  フィルター装置
１１  開口部
１２  タンク底面
１３  羽
１４  内部
１５  タンク壁
１６  自動車
１７  内燃機関
１８  排ガス処理装置
１９  供給装置
２０  制御ユニット
２１  接続要素
２２  ＳＣＲ触媒コンバーター
【図１】
2015510982.tif 000003
【図２】
2015510982.tif 000004
【国際調査報告】
2015510982.tif 000005
2015510982.tif 000006
2015510982.tif 000007
2015510982.tif 000008
2015510982.tif 000009
2015510982.tif 000010