(57)【要約】【課題】制約の少ない構成で、被加熱管を良好に加熱することができる管加熱装置を得る。【解決手段】管加熱装置１０は、被加熱管１２の長手方向に沿って設けられ被加熱管１２との間に加熱用空気流路２０が形成されるように該被加熱管１２を覆うチューブ１４と、被加熱管１２の長手方向に沿った空気流を加熱用空気流路２０内に生じさせるジェットポンプ１８と、加熱用空気流路２０を流れる空気を加熱するヒータ１６と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱管の長手方向に沿って設けられ、前記被加熱管との間に隙間が形成されるように該被加熱管を覆う被覆体と、
前記被加熱管と前記被覆体との間の隙間に、該被加熱管の長手方向に沿った空気流を生じさせる空気流発生手段と、
前記被加熱管と前記被覆体との間の隙間を流れる空気を加熱する加熱手段と、
を備えた管加熱装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、少なくとも前記被覆体の長手方向端部に設けられている請求項１記載の管加熱装置。
【請求項３】
前記空気流発生手段は、前記被覆体の長手方向端部に設けられたジェットポンプを含んで構成されている請求項１又は請求項２記載の管加熱装置。
【請求項４】
前記被覆体は、前記被加熱管との間に全周に亘り隙間が形成されるように設けられている請求項１〜請求項３の何れか１項記載の管加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管を加熱するための管加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
還元剤として尿素水を導く尿素水供給管の凍結対策として、電熱ヒータを管本体の外周部に沿わせて配置し、該電熱ヒータを管本体ごと平織りメッシュにて被覆する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３２５６９１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２５４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の如き従来の技術では、電熱ヒータを管の全長に亘り設ける必要があり、加熱構造を付加することについて制約が多かった。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、制約の少ない構成で、被加熱管を良好に加熱することができる管加熱装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明に係る管加熱装置は、被加熱管の長手方向に沿って設けられ、前記被加熱管との間に隙間が形成されるように該被加熱管を覆う被覆体と、前記被加熱管と前記被覆体との間の隙間に、該被加熱管の長手方向に沿った空気流を生じさせる空気流発生手段と、前記被加熱管と前記被覆体との間の隙間を流れる空気を加熱する加熱手段と、を備えている。
【０００６】
請求項１記載の管加熱装置では、加熱手段及び空気流生成手段が作動されると、加熱手段で加熱された空気が被覆体と被加熱管との間の隙間を流れる。これにより、被加熱管は、加熱用空気との熱交換により加熱される。このため、加熱手段は、被加熱管の長手方向に部分的に（１つ又は複数）設ければ足りる。すなわち、本管加熱装置では、被加熱管を全長に亘り加熱する手段を設けることなく、被加熱管を良好に加熱することができる。このため、本管加熱装置では、例えば異なる長さの被加熱管に対し被覆体の長さ変更だけで対応したり、長尺の加熱手段には要求される故障対策を不要としたりすることができ、制約が少ない。
【０００７】
このように、請求項１記載の管加熱装置では、制約の少ない構成で、被加熱管を良好に加熱することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明に係る管加熱装置は、請求項１記載の管加熱装置において、前記加熱手段は、少なくとも前記被覆体の長手方向端部に設けられている。
【０００９】
請求項２記載の管加熱装置では、被覆体の長手方向端部に加熱手段が配置されているので、空気流生成手段により１方向に空気流を生成することで、被覆体の前設置範囲に加熱用空気を流通させることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明に係る管加熱装置は、請求項１又は請求項２記載の管加熱装置において、前記空気流発生手段は、前記被覆体の長手方向端部に設けられたジェットポンプを含んで構成されている。
【００１１】
請求項３記載の管加熱装置では、空気流生成手段がジェットポンプを含むため、駆動流体を供給可能な用途においては、別途動力を用いることなく被覆体と被加熱管との間の隙間に空気流を生成することができる。また、加熱手段と空気流生成手段とを被加熱管の長手方向に離間して配置することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明に係る管加熱装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の管加熱装置において、前記被覆体は、前記被加熱管との間に全周に亘り隙間が形成されるように設けられている。
【００１３】
請求項４記載の管加熱装置では、被加熱管は、その全周に亘って加熱用空気との熱交換が行われ、効率良く加熱される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明に係る管加熱装置は、制約の少ない構成で、被加熱管を良好に加熱することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係る管加熱装置１０について、図１に基づいて説明する。
【００１６】
図１には、管加熱装置１０の概略全体構成が断面図にて示されている。この図に示される如く、管加熱装置１０は、被加熱管１２を覆う被覆体としてのチューブ１４を備えている。チューブ１４は、被加熱管１２の外径よりも大きな内径を有し、内部に被加熱管１２を挿通させることで、該被加熱管１２を外周側から覆っている。被加熱管１２は、後述するヒータ１６、ジェットポンプ１８（及びこれらを被加熱管１２に対し支持する図示しない支持体）を介して被加熱管１２と同軸的に配置されている。
【００１７】
したがって、管加熱装置１０では、被加熱管１２の外周面１２Ａとチューブ１４の内周面１４Ａとの間に全周に亘る隙間が形成されており、この隙間が加熱用空気流路２０とされている。加熱用空気流路２０は、チューブ１４の長手方向両端が開口端２０Ａ、２０Ｂとされている。
【００１８】
また、管加熱装置１０は、加熱用空気流路２０内に被加熱管１２の長手方向に沿う空気流、具体的には開口端２０Ａから開口端２０Ｂに向かう空気流を生成するための空気流生成手段としてのジェットポンプ１８を備えている。ジェットポンプ１８は、駆動流体流入させる駆動流体入口部２２と、加熱用空気流路２０の開口端２０Ｂが接続された空気吸出し部２４と、駆動流体及び加熱用空気流路２０からの空気を排出させる排出部２６とを主要部として構成されている。
【００１９】
ジェットポンプ１８は、駆動流体入口部２２、空気吸出し部２４、排出部２６がそれぞれ同軸的な筒状を成しており、その軸心部に被加熱管１２が挿通されるように配置されている。この姿勢では、被加熱管１２の外周面１２Ａとジェットポンプ１８の内面（最小径部）との間に加熱用空気流路２０に連通する空気流出口隙間２８が全周に亘り形成されている。この姿勢でジェットポンプ１８は、図示しない支持体を介して被加熱管１２に対する相対位置が変化しないように支持されている。
【００２０】
このジェットポンプ１８は、駆動流体入口部２２から流入して排出部２６から流出される駆動流体の流れを付与することで、空気吸出し部２４を通じて加熱用空気流路２０内の空気を吸い出す構成とされている。したがって、管加熱装置１０では、ジェットポンプ１８に上記駆動流体の流れＦｄ（図１参照）を付与することで、加熱用空気流路２０内に開口端２０Ａから開口端２０Ｂに向かう空気流Ｆｈ（図１参照）が生成されるようになっている。
【００２１】
さらに、管加熱装置１０は、加熱手段としてのヒータ１６を備えている。この実施形態では、ヒータ１６は、電源３２から電力供給を受けて（通電されて）発熱する電気ヒータ（例えば、ＰＴＣヒータ、ＮＴＣヒータ）とされている。このヒータ１６は、略円筒状に形成され、その軸心部に被加熱管１２が挿通されるように配置されている。この姿勢では、被加熱管１２の外周面１２Ａとヒータ１６の内面（最小径部）との間に加熱用空気流路２０に連通する空気流入口隙間３０が全周に亘り形成されている。
【００２２】
この姿勢でヒータ１６は、図示しない支持体を介して被加熱管１２に対する相対位置が変化しないように支持されている。また、このヒータ１６には、加熱用空気流路２０内に開口端２０Ａが接続されている。したがって、ヒータ１６は、通電されることで、加熱用空気流路２０を流れる空気流Ｆｈを該加熱用空気流路２０への流入部分において加熱する構成とされている。
【００２３】
この実施形態では、被加熱管１２、チューブ１４は共に樹脂製のフレキシブルな（可撓性を有する）構成とされている。このため、被加熱管１２に曲がり部がある場合には、該曲がり部において被加熱管１２とチューブ１４の軸心がずれたり、被加熱管１２の外周面１２Ａとチューブ１４の内周面１４Ａとが周方向の一部において接触したりする場合があるが、これらによる加熱効率への影響は小さい。また、被加熱管１２とチューブ１４との隙間を曲がり部等においても略一定にするために、該被加熱管１２とチューブ１４との間に空気流Ｆｈを許容するスペーサを設けても良い。
【００２４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２５】
上記構成の管加熱装置１０では、ジェットポンプ１８に駆動流体の流れＦｄを付与すると、被加熱管１２とチューブ１４との間に形成された加熱用空気流路２０に、空気流入口隙間３０（開口端２０Ａ）から空気流出口隙間２８（開口端２０Ｂ）に向かう空気流Ｆｈが生成される。この際、ヒータ１６が通電されていると、該ヒータが発した熱によって空気流入口隙間３０を通過する空気が加熱される。すなわち、空気流Ｆｈは、ヒータ１６にて加熱された加熱用空気の流れとなる。
【００２６】
これにより、管加熱装置１０では、被加熱管１２が加熱用空気との熱交換によって加熱される。
【００２７】
ここで、管加熱装置１０では、加熱用空気流路２０内に加熱用空気の空気流Ｆｈを生成することで被加熱管１２を加熱する構成であるため、被加熱管１２を全長に亘り直接的に加熱する電熱ヒータ等を用いることなく、被加熱管１２を加熱することができる。すなわち、被加熱管１２の長手方向に部分的にヒータ１６を設けることで、被加熱管１２を全長（必要長さ）に亘り過熱する構成を実現することができる。この実施形態では、１つのヒータ１６で被加熱管１２を必要長さ（チューブ１４の長さ）に亘り加熱することができる構成が実現された。
【００２８】
このため、管加熱装置１０では、チューブ１４（の長さ）を変更するだけで（必要に応じてヒータ１６の数を変更する場合もある）、異なる長さの被加熱管１２に容易に対応することができる。例えば、電熱ヒータを被加熱管１２の全長に亘り設ける場合、ヒータの電線長が長いために途中での断線（特にフレキシブルな被加熱管１２の場合）が懸念され、また被加熱管１２の長さ毎に専用長さの電線（電熱ヒータ）が必要になり、さらに被加熱管１２の長手方向両端での結線又は電線の折り返し配索が要求されたりするので、これらに対する対策を講じるとの制約が生じる。
【００２９】
これに対して管加熱装置１０では、チューブ１４の長さ（ヒータ１６、ジェットポンプ１８の設置位置）の変更によって異なる長さの被加熱管１２を加熱する構成を容易に実現することができる。また、管加熱装置１０では、ヒータ１６の断線（故障）の恐れが少なく特別な故障対策を不要とすることが可能である。
【００３０】
また、管加熱装置１０では、ヒータ１６がチューブ１４の長手方向端部に設けられているので、該ヒータ１６（空気流入口隙間３０）から１方向に向かう空気流Ｆｈを生成することで、被加熱管１２を良好に加熱することができる。
【００３１】
さらに、管加熱装置１０では、ジェットポンプ１８によって空気流Ｆｈを生成するので、ジェットポンプ１８に供給可能な駆動流体の流れＦｄが得られる用途に適用した場合には、別途動力を用いることなく空気流Ｆｈを生成させることができる。また、加熱用空気流路２０から空気を吸い出すことで空気流Ｆｈを生成するジェットポンプ１８は、チューブ１４（加熱用空気流路２０）におけるヒータ１６側とは反対側に設けることができる。このため、例えば被加熱管１２を全長に亘り加熱する構成において、該被加熱管１２の長さの範囲内に加熱手段、空気流生成手段を配置する構成とすることができる。また、ヒータ１６、ジェットポンプ１８を、チューブ１４の長手方向を支持する支持部材として用いることもできる。
【００３２】
またさらに、管加熱装置１０では、被加熱管１２の全周に亘り加熱用空気流路２０が形成されているので、被加熱管１２は全周に亘り効率的に加熱される。
【００３３】
次に、管加熱装置１０を、車両の駆動源である内燃機関の排気ガスを浄化するための排気浄化装置としての尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システム４０に適用した適用例について、図２に基づいて説明する。
【００３４】
図２に示される如く、尿素ＳＣＲシステム４０は、ディーゼルエンジン４２の排気管４４における図示しない酸化触媒の下流に設けられた排気ガス浄化触媒としての選択還元ＮＯｘ触媒４６と、還元剤としての尿素水を貯留する尿素水タンク４８と、尿素水タンク４８内の尿素水を排気管４４における酸化触媒と選択還元ＮＯｘ触媒４６との間に導く尿素水供給管５０と、尿素水供給管５０に設けられた尿素水ポンプ５２と、尿素水供給管５０と排気管４４との接続部に設けられた尿素水噴射弁５４とを主要部として構成されている。
【００３５】
尿素ＳＣＲシステム４０は、尿素水ポンプ５２の作動よって排気管４４に尿素水を供給するようになっている。そして、供給された尿素が還元された還元ガス（アンモニアガス）は、排気ガスと共に選択還元ＮＯｘ触媒４６に流入され、選択還元ＮＯｘ触媒４６において排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元又は分解するようになっている。これにより、尿素ＳＣＲシステム４０は、ディーゼルエンジン４２の排気ガスを浄化する構成とされている。
【００３６】
この尿素ＳＣＲシステム４０において、管加熱装置１０は、尿素水供給管５０の凍結防止又は尿素水供給管５０内の尿素水を融解するために設けられている。すなわち、この適用例における管加熱装置１０は、被加熱管１２として尿素水供給管５０における尿素水タンク４８の外側部分を略全長に亘り加熱する構成とされている。
【００３７】
この適用例では、ジェットポンプ１８の供給する駆動流体の流れＦｄとして、尿素ＳＣＲシステム４０が搭載された車両の走行風、又はラジエータの冷却ファンからの空気流を利用するようになっている。これにより、本適用例における管加熱装置１０では、独立した（専用の）動力を用いることなくジェットポンプ１８を機能させ、空気流Ｆｈを生成させることができる。
【００３８】
この尿素ＳＣＲシステム４０が搭載された車両では、走行に伴って加熱用空気流路２０には空気流Ｆｈが生成される。この車両の走行中に外気温が低下した場合等、尿素水の凍結が予測される場合には、図示しない制御装置としてのＥＣＵがヒータ１６に通電させる。すると、加熱用空気流路２０には、ヒータ１６にて加熱された加熱用空気の空気流Ｆｈが生成され、尿素水供給管５０が加熱され、該尿素水供給管５０内の尿素水の凍結が予防される。
【００３９】
また、この車両の駐車中等に尿素水が凍結した場合には、ＥＣＵは走行開始と共にヒータ１６に通電させる。すると、加熱用空気流路２０には、ヒータ１６にて加熱された加熱用空気の空気流Ｆｈが生成され、尿素水供給管５０が加熱され、凍結していた尿素水が融解される。尿素水が融解されて排気管４４に尿素水が供給されると、排気ガス中のＮＯｘ濃度が低下する。ＥＣＵは、ＮＯｘセンサの出力に基づいて、ＮＯｘ濃度が設定位置かに鳴ったと判断した場合にヒータ１６への通電を停止させる。
【００４０】
尿素ＳＣＲシステム４０では、管加熱装置１０を適用することで、尿素水供給管５０の全長に亘り電熱ヒータを設けることなく、尿素水の凍結防止、凍結した尿素水の融解を行うことができる。尿素水供給管５０は、車両の走行に伴い振動するので、全長に亘り電熱ヒータを設けた構成では、該電熱ヒータの断線が懸念されるが、管加熱装置１０では、尿素水供給管５０における尿素水タンク４８（尿素水ポンプ５２）側の一部にヒータ１６を配置すれば足りるので、断線の恐れが少なく信頼性が高い。
【００４１】
なお、本発明の実施形態に係る管加熱装置１０の用途は、上記した適用例である尿素ＳＣＲシステム４０に適用される用途に限定されることはなく、管を加熱する各種の用途に管加熱装置１０を適用することができる。
【００４２】
また、上記した実施形態では、空気流生成手段としてジェットポンプ１８を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、電動ファン等の動力により空気流Ｆｈを生成する空気流生成手段を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る管加熱装置の概略全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る管加熱装置が尿素ＳＣＲシステムに適用された例を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０    管加熱装置
１２    被加熱管
１４    チューブ（被覆体）
１６    ヒータ（加熱手段）
１８    ジェットポンプ（空気流生成手段）
２０    加熱用空気流路（隙間）
Ｆｈ    空気流
【図１】
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【図２】
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