(57)【要約】【課題】尿素水ポンプの摩耗や固着を低減し、凍結した尿素水を解凍する際の消費電力が低減される尿素水供給装置を提供する。【解決手段】尿素水ポンプ１５は、尿素水タンク１２の下部に設けた収容空間部４６に収容される。そのため、タンク本体部４７における尿素水の液面位置が底部４１に達した最低となっても、収容空間部４６には尿素水が貯えられる。尿素水ポンプ１５は収容空間部４６に貯えられている尿素水に浸され、タンク本体部４７における尿素水の液面位置に関わらず、ポンプ部２１およびモータ部２２は空気との接触が避けられる。その結果、ポンプ部２１への尿素の結晶の析出は低減される。また、収容空間部４６は、タンク本体部４７に比較して容積が小さい。そのため、尿素水が凍結しても、尿素水ポンプ１５への通電による発熱によって、消費電力の増大を招くことなく収容空間部４６の尿素水の解凍が促進される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素水を貯える尿素水タンクと、
前記尿素水タンクに貯えられている尿素水の液面位置を検出する液面センサと、
前記尿素水タンクに収容され、尿素水を加圧するポンプ部および前記ポンプ部を駆動するモータ部を有し、前記尿素水タンクに貯えられている尿素水を外部へ供給する尿素水ポンプと、
前記液面センサで検出した尿素水の液面位置が最低のときでも、前記尿素水ポンプの少なくともポンプ部を尿素水で浸す浸漬部と、
を備えることを特徴とする尿素水供給装置。
【請求項２】
前記浸漬部は、前記尿素水タンクの下端に設けられ、前記尿素水ポンプを収容する収容空間部を有することを特徴とする請求項１記載の尿素水供給装置。
【請求項３】
前記収容空間部は、前記尿素水タンクの内部を仕切って形成されていることを特徴とする請求項２記載の尿素水供給装置。
【請求項４】
前記液面センサは、前記収容空間部に収容された前記尿素水ポンプの前記ポンプ部より上方で前記尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が最低であると検出することを特徴とする請求項３記載の尿素水供給装置。
【請求項５】
前記液面センサは、尿素水の液面位置が前記収容空間部の上端にあるとき前記尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が最低であると検出することを特徴とする請求項４記載の尿素水供給装置。
【請求項６】
前記尿素水タンクは、底部と、前記底部からさらに下方へ突出し内側に前記収容空間部を形成する突出部とを有し、
尿素水の液面位置が前記底部にあるとき、前記液面センサは前記尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が最低であると検出することを特徴とする請求項５記載の尿素水供給装置。
【請求項７】
前記尿素水ポンプの径方向外側に設けられ、前記突出部の前記底部側の端部を覆い、前記突出部とともに前記収容空間部を形成する蓋部材をさらに備え、
前記蓋部材は、板厚方向に貫いて前記尿素水タンクと前記収容空間部とを接続する接続孔を有することを特徴とする請求項６記載の尿素水供給装置。
【請求項８】
前記尿素水ポンプの径方向外側に設けられ、前記突出部の前記底部側の端部を塞ぎ、前記突出部とともに前記収容空間部を形成する蓋部材をさらに備え、
前記尿素水タンクは、前記底部と前記収容空間部とを接続する接続通路を有することを特徴とする請求項６記載の尿素水供給装置。
【請求項９】
前記尿素水ポンプの外周側に設けられている天板部、および前記天板部の径方向外側の端部から前記突出部の下方へ向けて筒状に形成されている筒部を有するケース部材をさらに備え、
前記ケース部材は、前記尿素水ポンプとともに前記突出部の内側に収容され、前記天板部と、前記筒部と、前記突出部の前記底部とは反対側の壁面との間に前記収容空間部を形成し、
前記天板部または前記筒部に前記尿素水タンクと前記収容空間部とを接続する接続孔を有することを特徴とする請求項６記載の尿素水供給装置。
【請求項１０】
前記浸漬部の外側を覆う断熱部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の尿素水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気に添加される尿素水を供給する尿素水供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特にディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘを還元する排気浄化装置として、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが公知である。ＳＣＲシステムを用いた排気浄化装置は、例えば尿素などを還元剤として噴射することにより、排気に含まれるＮＯｘから窒素と水とを生成する（特許文献１から４参照）。尿素水は、空気に触れると水分が蒸発し、尿素が結晶として析出する。そこで、特許文献１には、尿素水を噴射するインジェクタへの尿素の結晶の析出を低減することが開示されている。また、特許文献２、３には、尿素水タンクに貯えられている尿素水が減少した際の内燃機関の制御が開示されている。ところで、尿素が水に溶解している尿素水は、気温の低下によって凍結する。そこで、特許文献４には、凍結した尿素水を電気ヒータを用いて解凍することが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−４６２８７号公報
【特許文献２】特開２００６−  ９０３３４号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６２０４号公報
【特許文献４】特開２００５−２８２４１３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、例えば尿素水タンク、あるいは尿素水タンクとインジェクタとを接続する配管など、インジェクタに限らず尿素は空気に触れる箇所で水分の蒸発によって結晶が析出する。特に尿素水ポンプは、尿素水を加圧するポンプ部に摺動部分を含んでいる。そのため、尿素水の減少にともなってポンプ部が空気に触れ尿素が結晶として析出すると、ポンプ部の摺動部分において摩耗や固着を招くおそれがある。また、特許文献４に開示されているように凍結した尿素水を電気ヒータを用いて解凍する場合、消費電力の増大を招くという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、尿素水ポンプの摩耗や固着を低減し、凍結した尿素水を解凍する際の消費電力が低減される尿素水供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明では、尿素水ポンプのポンプ部は、液面センサで検出した尿素水の液面位置が最低のときでも、浸漬部の尿素水に浸されている。すなわち、尿素水ポンプのポンプ部は、尿素水タンクにおける尿素水の残量がほぼ０となったときでも、浸漬部において尿素水に浸されている。そのため、尿素水ポンプのポンプ部は、尿素水タンクにおける尿素水の液面位置に関わらず、尿素水に浸り、空気との接触が低減されている。これにより、尿素水の蒸発、およびこれにともなう尿素の結晶の析出が低減される。したがって、尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が低下しても、尿素水ポンプのポンプ部における摩耗や固着を低減することができる。また、浸漬部の容積は、尿素水タンクの全体の容積に比較して小さい。そのため、浸漬部の尿素水が凍結しても、尿素水の解凍に必要な熱量は低減される。これにより、尿素水ポンプは、通電にともなう自己の発熱によって浸漬部の尿素水を解凍する。したがって、別構成としてヒータを設ける必要がなく、凍結した尿素水の解凍に必要な消費電力を低減することができる。
【０００６】
請求項２記載の発明では、浸漬部は尿素水タンクの底部に設けられている収容空間部を有している。尿素水ポンプは、この収容空間部に収容される。これにより、尿素水タンクに貯えられている尿素水は、収容空間部にも貯えられる。したがって、尿素水タンクにおける尿素水の液面位置が低下しても、尿素水ポンプのポンプ部における摩耗や固着を低減することができる。また、尿素水ポンプが収容される収容空間部の容積は、尿素水タンクの全体の容積に比較して小さくなる。したがって、凍結した尿素水の解凍に必要な消費電力を低減することができる。
【０００７】
請求項３記載の発明では、収容空間部は尿素水タンクの内部を仕切って形成されている。そのため、収容空間部は、尿素水タンクの一部として形成される。これにより、収容空間部を別個に設ける必要がない。したがって、全体としての体格の大型化を抑えることができる。
請求項４記載の発明では、液面センサは収容空間部に収容された尿素水ポンプのポンプ部よりも上方で液面位置が最低であること検出する。そのため、液面センサは、尿素水タンクに貯えられている尿素水の一部が収容空間部に残存した状態で液面位置が最低であることを検出する。これにより、尿素水ポンプのポンプ部は、常に尿素水に浸されている。したがって、ポンプ部と空気との接触が低減され、尿素の結晶の析出にともなうポンプ部の摩耗および固着を低減することができる。
【０００８】
請求項５記載の発明では、液面センサは液面位置が収容空間部の上端にあるとき液面位置が最低であることを検出する。そのため、液面センサは、尿素水タンクに貯えられている尿素水の一部が収容空間部に残存した状態で液面位置が最低であることを検出する。これにより、尿素水ポンプは、全体が常に尿素水に浸されている。したがって、ポンプ部と空気との接触が低減され、尿素の結晶の析出にともなうポンプ部の摩耗および固着を低減することができる。また、尿素水ポンプの全体が尿素水に浸されることにより、尿素水ポンプの作動にともなう発熱は尿素水ポンプの全体から周囲の尿素水に伝達される。そのため、尿素水ポンプの発熱は効率的に尿素水に伝達される。したがって、消費電力の増大を招くことなく収容空間部の尿素水を迅速に解凍することができる。
【０００９】
請求項６記載の発明では、収容空間部は尿素水タンクの底部から下方へ突出する突出部に形成される。そして、液面センサは、尿素水の液面位置が底部にあるとき、尿素水の液面位置が最低であることを検出する。これにより、液面センサが尿素水タンクにおける尿素水の残量がほぼ０であることを検出しても、底部から突出する突出部に形成される収容空間部には常に尿素水が貯えられる。そのため、尿素水ポンプは、全体が常に尿素水に浸される。したがって、ポンプ部と空気との接触が低減され、尿素の結晶の析出にともなうポンプ部の摩耗および固着を低減することができる。
【００１０】
請求項７記載の発明では、収容空間部の底部側の端部すなわち上端は蓋部材によって覆われる。蓋部材は、尿素水ポンプの径方向外側へ設けられている。すなわち、尿素水ポンプは、蓋部材を貫いて設けられている。これにより、尿素水タンクと収容空間部とは蓋部材によって仕切られている。一方、蓋部材は、板厚方向に貫く接続孔を有している。これにより、尿素水タンクの尿素水は、接続孔を経由して収容空間部へ流入する。したがって、尿素水タンクの液面位置に関わらず、収容空間部を尿素水で満たすことができる。また、蓋部材で仕切られた尿素水ポンプの周囲には、容積の小さな収容空間部が形成される。したがって、尿素水ポンプの作動にともなう発熱によって収容空間部の尿素水を容易に解凍することができる。
【００１１】
請求項８記載の発明では、収容空間部の底部側の端部すなわち上端は蓋部材によって覆われる。蓋部材は、尿素水ポンプの径方向外側へ設けられている。すなわち、尿素水ポンプは、蓋部材を貫いて設けられている。これにより、尿素水タンクと収容空間部とは蓋部材によって仕切られている。一方、尿素水タンクは、底部と収容空間部とを接続する接続通路を有している。これにより、尿素水タンクの尿素水は、接続通路を経由して収容空間部へ流入する。したがって、尿素水タンクの液面位置に関わらず、収容空間部を尿素水で満たすことができる。また、蓋部材で仕切られた尿素水ポンプの周囲には、容積の小さな収容空間部が形成される。したがって、尿素水ポンプの作動にともなう発熱によって収容空間部の尿素水を容易に解凍することができる。
【００１２】
請求項９記載の発明では、天板部および筒部を有するケース部材を備えている。これにより、尿素水ポンプは、ケース部材の天板部を貫いて設けられるとともに、天板部よりも下方がケース部材によって覆われている。このケース部材と一体に設けられた尿素水ポンプを突出部に載置することにより、尿素水ポンプの天板部よりも下方側は、ケース部材と突出部の壁面との間に形成される収容空間部に収容される。尿素水タンクと収容空間部との間は、ケース部材の接続孔を経由して接続する。これにより、尿素水タンクの尿素水は、接続孔を経由して収容空間部へ流入する。したがって、尿素水タンクの液面位置に関わらず、収容空間部を尿素水で満たすことができる。また、蓋部材で仕切られた尿素水ポンプの周囲には、容積の小さな収容空間部が形成される。したがって、尿素水ポンプの作動にともなう発熱によって収容空間部の尿素水を容易に解凍することができる。さらに、一体に組み付けた尿素水ポンプおよびケース部材を突出部へ載置することにより、収容空間部が形成される。したがって、収容空間部の形成工程を簡略化することができ、加工工数を低減することができる。
【００１３】
請求項１０記載の発明では、浸漬部の外側を覆う断熱部材を備えている。これにより、外気温が低下しても、浸漬部の内側の温度低下は抑えられる。これにより、浸漬部に残存する尿素水の凍結が低減される。また、尿素水ポンプの発熱は、断熱部材によって外部への放出が低減される。したがって、尿素水の凍結を低減するとともに、凍結した尿素水を迅速に解凍することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の尿素水供給装置を適用した尿素水供給装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による尿素水供給装置を図２に示す。尿素水供給装置１０は、内燃機関１１の排気に尿素水を噴射する。内燃機関１１としては、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのピストンエンジン、あるいはガスタービンエンジンなど任意のエンジンを適用することができる。尿素水供給装置１０は、尿素水タンク１２、液面センサ１３、インジェクタ１４、尿素水ポンプ１５および制御部１６などを有している。
【００１５】
尿素水タンク１２は、インジェクタ１４から噴射される尿素水を貯える。尿素水タンク１２は、例えば金属あるいは樹脂などによって形成されている。液面センサ１３は、尿素水タンク１２に貯えられている尿素水の液面位置を検出する。液面センサ１３は、尿素水タンク１２に設けられている。液面センサ１３は、検出した尿素水の液面位置を電気信号として制御部１６へ出力する。インジェクタ１４は、内燃機関１１の排気管部１７に設けられている。排気管部１７は、排気通路１８を形成している。排気管部１７に設けられているインジェクタ１４は、排気通路１８を流れる排気に尿素水を噴射する。インジェクタ１４は、図示しない電磁弁を有している。この電磁弁は、制御部１６から出力された駆動信号に基づいて開閉する。電磁弁が開閉することにより、インジェクタ１４は尿素水ポンプ１５から供給された尿素水の噴射を断続する。インジェクタ１４から噴射された尿素水は、排気通路１８を流れる排気に混合された後、排気通路１８に設けられたＮＯｘ還元触媒１９に流入する。排気に含まれるＮＯｘは、ＮＯｘ還元触媒１９において尿素と反応し、窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）を生成する。
【００１６】
尿素水ポンプ１５は、尿素水タンク１２に収容されている。尿素水ポンプ１５は、図３に示すようにポンプ部２１およびモータ部２２で構成されている。ポンプ部２１は、ケーシング２３および回転部材としてのインペラ２４を有している。ケーシング２３は、内側にインペラ２４を収容するポンプ通路２５を形成している。ポンプ通路２５は、一方がケーシング２３に設けられているポンプ吸入部２６に接続し、他方がモータ部２２に接続している。インペラ２４は、円板状に形成され、外周側の端部に図示しないはね溝を有している。インペラ２４が回転すると、ポンプ通路２５に吸入された尿素水は加圧される。加圧された尿素水は、ケーシング２３に設けられているポンプ吐出部２７からモータ部２２側へ吐出される。ケーシング２３とインペラ２４との間には、わずかなクリアランスが設けられている。これにより、インペラ２４は、ケーシング２３と摺動しながらポンプ通路２５において回転する。ポンプ吸入部２６には、フィルタ２８が接続している。フィルタ２８は、ポンプ部２１へ吸入される尿素水に含まれる異物を捕集する。
【００１７】
モータ部２２は、シャフト３１とともに回転する回転子３２、および回転子３２の外周側で対向する固定子３３を有している。なお、モータ部２２の構成は、本明細書に記載した例に関わらず、例えば直流モータあるいは交流モータなど任意の構成を採用することができる。シャフト３１は、軸方向の端部にインペラ２４が設けられている。モータ部２２に通電することによりシャフト３１が回転すると、シャフト３１とともにインペラ２４が回転する。モータ部２２の回転子３２および固定子３３は、ケーシング２３に収容されている。ケーシング２３とモータ部２２との間には、ポンプ部２１から吐出された尿素水が流れる吐出通路３４が形成される。また、ケーシング２３は、ポンプ部２１とは反対側の端部に吐出部３５を有している。吐出部３５は、図２に示すように供給配管部３６を経由してインジェクタ１４に接続している。これにより、ポンプ部２１のポンプ吐出部２７から吐出された尿素水は、吐出通路３４を経由して吐出部３５から尿素水ポンプ１５の外部へ吐出される。尿素水ポンプ１５から吐出された尿素水は、供給配管部３６を経由してインジェクタ１４へ供給される。
【００１８】
制御部１６は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータで構成されている。制御部１６には、回転数センサ３７およびアクセルセンサ３８から電気信号が入力される。回転数センサ３７は、内燃機関１１の回転数を検出し、検出した回転数を電気信号として制御部１６へ出力する。また、アクセルセンサ３８は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出したアクセルペダルの踏み込み量を電気信号として制御部１６へ出力する。一方、制御部１６は、インジェクタ１４の図示しない電磁弁および尿素水ポンプ１５のモータ部２２に接続している。制御部１６は、上述のようにインジェクタ１４の電磁弁に対し、尿素水の噴射時期および噴射機関に対応する駆動信号を出力する。また、制御部１６は、モータ部２２への通電を制御する。
【００１９】
制御部１６は、アクセルセンサ３８で検出したアクセルペダルの踏み込み量に基づいて内燃機関１１の負荷を検出する。制御部１６は、検出した内燃機関１１の負荷および回転数センサ３７で検出した内燃機関１１の回転数から、尿素水の噴射タイミングおよび噴射量を算出する。制御部１６は、算出した尿素水の噴射タイミングおよび噴射量に基づいてインジェクタ１４の電磁弁へ出力する駆動信号を生成するとともに、尿素水ポンプ１５の駆動量を制御する。また、制御部１６は、液面センサ１３から出力された電気信号に基づいて、尿素水タンク１２に貯えられている尿素水の液面位置を検出する。
【００２０】
次に、尿素水タンク１２およびこれに収容された尿素水ポンプ１５について詳細に説明する。
尿素水タンク１２は、図１に示すように浸漬部４０が一体に設けられている。第１実施形態の場合、浸漬部４０は、尿素水タンク１２の下部に設けられている。尿素水タンク１２は、底部４１および突出部４２を有している。突出部４２は、底部４１からさらに下方へ突出している。これにより、尿素水タンク１２は、下端側が底部４１から突出部４２へ段差状に形成されている。尿素水ポンプ１５は、突出部４２の内側に収容されている。尿素水ポンプ１５は、少なくともポンプ部２１が突出部４２の内側に収容される。第１実施形態の場合、尿素水ポンプ１５は、ポンプ部２１だけでなくモータ部２２も突出部４２に収容されている。そのため、尿素水ポンプ１５は、吐出部３５が設けられている上端側が底部４１よりも上方へ突出している。
【００２１】
尿素水ポンプ１５の径方向外側には、蓋部材４３が設けられている。第１実施形態では、突出部４２の断面を円形状に形成している。そのため、蓋部材４３は、円板状に形成されている。蓋部材４３は、突出部４２の上端に取り付けられている。蓋部材４３は、外径が突出部４２の内径とほぼ同一である。これにより、蓋部材４３は、突出部４２の底部４１側の端部を覆っている。このとき、蓋部材４３は、底部４１と段差を形成することなく概ね同一の平面上に位置している。蓋部材４３は、例えば金属や樹脂によって形成されている。なお、蓋部材４３と底部とは、段差を形成してもよい。蓋部材４３は、中央に尿素水ポンプ１５が設けられる収容穴４４を有している。尿素水ポンプ１５は、この収容穴４４を貫いている。また、蓋部材４３の収容穴４４は、一部が径方向外側へ突出している。これにより、収容穴４４に尿素水ポンプ１５を挿入すると、図１（Ｂ）に示すように尿素水ポンプ１５と蓋部材４３との間には接続孔４５が形成される。接続孔４５は、蓋部材４３を板厚方向へ貫いている。なお、接続孔４５は、尿素水ポンプ１５と蓋部材４３との間に限らず、収容孔４４から離れた位置に設けてもよい。また、接続孔４５は、蓋部材４３の径方向外側の端部に形成した溝により、蓋部材４３と底部４１との間に形成してもよい。このように、接続孔４５の位置は、収容空間部４６とタンク本体部４７とを接続可能であれば任意の位置に設けることができる。
【００２２】
突出部４２の底部４１側の端部に蓋部材４３を設けることにより、突出部４２と蓋部材４３との間には尿素水ポンプ１５が収容される収容空間部４６が形成される。すなわち、尿素水タンク１２の突出部４２の上端に蓋部材４３を設けることにより、尿素水タンク１２は浸漬部４０を構成する収容空間部４６とタンク本体部４７とに仕切られる。また、蓋部材４３は尿素水ポンプ１５が挿入されているため、収容空間部４６には尿素水ポンプ１５が収容される。収容空間部４６とタンク本体部４７との間は、接続孔４５によって接続している。
【００２３】
液面センサ１３は、尿素水タンク１２のタンク本体部４７に貯えられている尿素水の液面位置を検出する。第１実施形態の場合、液面センサ１３は、タンク本体部４７に貯えられている尿素水に浮かぶフロート部材４８を有している。液面センサ１３は、フロート部材４８の位置に応じて尿素水の液面位置を検出する。液面センサ１３のフロート部材４８は、タンク本体部４７に貯えられている尿素水の液面位置に応じて図１の上下へ移動する。そして、フロート部材４８が底部４１に接すると、液面センサ１３は尿素水タンク１２に貯えられている尿素水の液面位置が最低であると検出し、制御部１６へ「ｅｍｐｔｙ」信号を出力する。これにより、制御部１６は、尿素水タンク１２が空になった、すなわち尿素水タンク１２に貯えられている尿素水の残量がほぼ「０」になったことを検出する。ここで、底部４１は、尿素水ポンプ１５のポンプ部２１よりも上方に位置するとともに、収容空間部４６の上端に位置している。そのため、液面センサ１３が「ｅｍｐｔｙ」信号を出力する液面位置が最低となる位置は、ポンプ部２１よりも上方であって収容空間部４６の上端である底部４１に一致する。
【００２４】
制御部１６は、液面センサ１３から「ｅｍｐｔｙ」信号を取得すると、例えば内燃機関１１を搭載した車両のダッシュボードや内燃機関１１の制御パネルなどに尿素水の残量が「０」になった旨を警告する。制御部１６による警告としては、例えばランプやアイコンなどの視覚的な警告あるいはブザーやチャイムの鳴動などの聴覚的な警告など、内燃機関１１の操作者の感覚に訴える任意の手段を採用することができる。
尿素水タンク１２に尿素水を注ぐと、尿素水はタンク本体部４７だけでなく収容空間部４６にも流入する。尿素水は、蓋部材４３に設けられた接続孔４５を経由してタンク本体部４７から収容空間部４６へ流入する。これにより、タンク本体部４７に尿素水が貯えられているとき、収容空間部４６も尿素水で満たされている。その結果、尿素水ポンプ１５は、収容空間部４６に貯えられている尿素水に浸されている。
【００２５】
タンク本体部４７に貯えられている尿素水の液面が低下し、液面位置が底部４１に到達すると、液面センサ１３は制御部１６へ「ｅｍｐｔｙ」を出力する。すなわち、タンク本体部４７に貯えられている尿素水の液面位置が最低になると、液面センサ１３のフロート部材４８は底部４１に接する。ここで、収容空間部４６は、底部４１よりも下方に位置している。そのため、タンク本体部４７に貯えられている尿素水の液面位置が最低になっても、収容空間部４６は尿素水が残存している。すなわち、収容空間部４６に収容されている尿素水ポンプ１５の周囲には、尿素水が残存している。
【００２６】
このように液面センサ１３が「ｅｍｐｔｙ」を出力するタンク本体部４７における尿素水の残量がほぼ「０」のときでも、収容空間部４６には尿素水が貯えられている。そのため、尿素水ポンプ１５は、収容空間部４６に貯えられている尿素水に浸されている。これにより、尿素水の消費および尿素水の水分の蒸発などにより、タンク本体部４７における尿素水の液面位置が低下しても、尿素水ポンプ１５の周囲には尿素水が残存する。ポンプ部２１およびモータ部２２における尿素水の液面位置が収容空間部４６における尿素水の液面位置とほぼ同一であるため、尿素水ポンプ１５はポンプ部２１およびモータ部２２が尿素水に浸された状態となる。ポンプ部２１およびモータ部２２は、尿素水で浸されることにより、空気との接触が避けられ尿素の結晶の析出が低減される。
【００２７】
また、収容空間部４６の容積は、タンク本体部４７に比較して小さい。そのため、収容空間部４６に貯えられている尿素水は、尿素水ポンプ１５の作動にともない、尿素水ポンプ１５の発熱によって加熱される。尿素水ポンプ１５は、モータ部２２への通電によって駆動される。そのため、尿素水ポンプ１５は、作動中にモータ部２２が発熱する。これにより、外気温の低下などによって収容空間部４６における尿素水が凍結しても、モータ部２２の発熱を利用することにより凍結した尿素水は解凍される。
【００２８】
以上のように、本発明の第１実施形態では、尿素水ポンプ１５を尿素水タンク１２の下部に設けた収容空間部４６に収容している。そのため、尿素水タンク１２のタンク本体部４７における尿素水の液面位置が低下しても、収容空間部４６には尿素水が貯えられる。これにより、収容空間部４６に収容された尿素水ポンプ１５は、収容空間部４６に貯えられている尿素水に浸される。その結果、タンク本体部４７における尿素水の液面位置に関わらず、尿素水ポンプ１５のポンプ部２１およびモータ部２２は空気との接触が避けられ尿素の結晶の析出が低減される。したがって、尿素の結晶の析出によるポンプ部２１およびモータ部２２の摩耗あるいは固着を低減することができ、尿素水ポンプ１５の確実な作動を確保することができる。
【００２９】
特に、ポンプ部２１は、インペラ２４がケーシング２３との間で摺動しつつ回転する。そのため、尿素の結晶の析出は、インペラ２４とケーシング２３との摺動部分における摩耗、あるいはインペラ２４とケーシング２３との固着を招く。尿素水ポンプ１５の少なくともポンプ部２１が常に収容空間部４６の尿素水に浸されることにより、ポンプ部２１への尿素の結晶の析出が低減される。また、モータ部２２も、シャフト３１の軸受など、各所に摺動部分を有している。これらの摺動部分に尿素の結晶が析出すると、ポンプ部２１と同様にモータ部２２も摩耗や固着を招く。尿素水ポンプ１５のポンプ部２１だけでなくモータ部２２を含む大部分を収容空間部４６に収容することにより、尿素水ポンプ１５の内側は収容空間部４６における尿素水の液面位置まで尿素水が満たされる。したがって、ポンプ部２１およびモータ部２２の摩耗あるいは固着を低減することができる。
【００３０】
また、第１実施形態では、収容空間部４６の容積はタンク本体部４７に比較して小さい。そのため、尿素水ポンプ１５の作動時における発熱によって、収容空間部４６に貯えられている尿素水の温度は容易に上昇する。したがって、尿素水タンク１２に貯えられている尿素水が凍結しても、凍結した尿素水を尿素水ポンプ１５の作動によって短期間に解凍することができる。特に、尿素水ポンプ１５の作動時の発熱を利用することにより、例えば加熱ヒータなどの他の部材は必要としない。したがって、消費電力の増大および構造の複雑化などを招くことなく、凍結した尿素水の解凍を促進することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による尿素供給装置を図４に示す。
第２実施形態の場合、図４に示すように尿素水タンク１１２は、底部４１と収容空間部４６とを接続する接続通路５１を有している。これにより、収容空間部４６は、接続通路５１を経由してタンク本体部４７に接続する。タンク本体部４７に貯えられている尿素水は、接続通路５１を経由して収容空間部４６へ流入する。一方、第２実施形態の場合、尿素水ポンプ１５の径方向外側に設けられている蓋部材１４３は、突出部４２の底部４１側の端部を塞いでいる。すなわち、尿素水ポンプ１５が挿入される蓋部材１４３の収容穴４４は、尿素水ポンプ１５の断面形状に対応している。これにより、尿素水ポンプ１５と蓋部材１４３との間には、タンク本体部４７と収容空間部４６とを接続する通路が形成されていない。
【００３２】
第２実施形態では、蓋部材１４３は突出部４２の底部４１側の端部を塞いでいる。そのため、タンク本体部４７の尿素水は、接続通路５１を経由して収容空間部４６へ供給される。このように、蓋部材１４３の形状、およびタンク本体部４７と収容空間部４６との接続は任意に変更することができる。
【００３３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による尿素水供給装置を図５に示す。
第３実施形態の場合、図５に示すように尿素水タンク２１２は、第１実施形態と同様に底部４１および底部４１から下方へ突出する突出部４２を有している。一方、尿素水ポンプ１５は、ケース部材６０に組み付けられている。ケース部材６０は、例えば樹脂や金属によって形成され、天板部６１および筒部６２を有している。天板部６１は、中央に尿素水ポンプ１５が収容される収容穴６３を有している。これにより、尿素水ポンプ１５にケース部材６０を取り付けたとき、尿素水ポンプ１５の径方向外側にはケース部材６０の天板部６１が位置する。筒部６２は、天板部６１の径方向外側の端部から突出部４２の底壁４９側へ伸びている。第３実施形態では、突出部４２の断面は円形状である。そのため、天板部６１は円板状に形成され、筒部６２は円筒状に形成されている。
【００３４】
筒部６２の全長は、尿素水ポンプ１５の天板部６１の下方における長さよりも長い。そのため、尿素水ポンプ１５を組み付けたケース部材６０を突出部４２の内側に設置したとき、尿素水ポンプ１５と、ケース部材６０と、突出部４２の底壁４９との間には、収容空間部４６が形成される。これにより、尿素水ポンプ１５は、少なくとも一部が収容空間部４６の中に設けられる。尿素水ポンプ１５は、少なくともポンプ部２１が収容空間部４６に設けられる。第３実施形態の場合、尿素水ポンプ１５のフィルタ２８、ポンプ部２１およびモータ部２２が収容空間部４６に収容されている。
筒部６２は、径方向に貫く接続孔６４を有している。タンク本体部４７に貯えられている尿素水は、接続孔６４を経由して収容空間部４６へ流入する。なお、接続孔６４は、筒部６２でなく天板部６１に設けてもよい。また、接続孔６４は、天板部６１および筒部６２の双方に設けてもよい。
第３実施形態の場合、尿素水ポンプ１５はあらかじめケース部材６０と一体に組み付けられる。そして、組み付けられた尿素水ポンプ１５およびケース部材６０は、尿素水タンク１２の突出部４２の内側へ載置される。これにより、例えば第１実施形態や第２実施形態のように蓋部材４３、１４３を尿素水タンク１２、１１２の突出部４２の上端に嵌め込む必要がない。すなわち、第３実施形態の場合、一体に組み付けられた尿素水ポンプ１５およびケース部材６０を突出部４２へ収納するだけで収容空間部４６が形成される。したがって、尿素水ポンプ１５およびケース部材６０の組み付けを容易にすることができ、加工工数を低減することができる。
【００３５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による尿素水供給装置を図６に示す。
第４実施形態では、図６に示すように浸漬部４０を構成する尿素水タンク３１２の突出部４２は断熱部材７０によって覆われている。すなわち、収容空間部４６を形成する突出部４２は、外側が断熱部材７０によって覆われている。これにより、収容空間部４６は、外部との熱の移動が低減される。断熱部材７０は、例えば発泡樹脂やガラス繊維など周知の断熱材料で形成されている。
【００３６】
第４実施形態では、断熱部材７０を設けることにより、収容空間部４６に貯えられている尿素水は、外気温が低下しても温度が低下しにくい。したがって、収容空間部４６に貯えられている尿素水の凍結を低減することができる。また、第４実施形態では、断熱部材７０を設けることにより、尿素水ポンプ１５の作動によって加熱された収容空間部４６の尿素水の熱が外部へ放出されにくい。そのため、収容空間部４６に貯えられている尿素水は、尿素水ポンプ１５の作動によって迅速に加熱される。したがって、収容空間部４６に貯えられている尿素水の解凍をより促進することができる。
【００３７】
（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態では、浸漬部４０を尿素水タンク１２、１１２、２１２、３１２の下端側に設ける例について説明した。しかし、浸漬部４０は、例えば尿素水タンク１２、１２２、２１２、３１２のタンク本体部４７の内側、あるいは尿素水タンク１２、１２２、２１２、３１２の側方など、タンク本体部４７の尿素水の液面位置が最低となっても尿素水を保持可能であればいずれの場所に設けてもよい。また、各実施形態では、浸漬部４０を構成する突出部４２の断面形状を円形にする場合について説明した。しかし、突出部４２の断面形状は、矩形、多角形あるいは楕円形など任意の形状でもよい。
【００３８】
また、複数の実施形態では、各実施形態を個別に適用する例について説明したが、複数の実施形態を組み合わせて尿素水供給装置１０に適用してもよい。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態による尿素水供給装置の尿素水タンクの概略を示す断面図、（Ｂ）は尿素水ポンプの近傍を（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図
【図２】本発明の第１実施形態による尿素水供給装置の概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の第１実施形態による尿素水供給装置の尿素水ポンプを示す模式的な断面図
【図４】本発明の第２実施形態による尿素水供給装置の尿素水タンクの概略を示す断面図
【図５】本発明の第３実施形態による尿素水供給装置の尿素水タンクの概略を示す断面図
【図６】本発明の第４実施形態による尿素水供給装置の尿素水タンクの概略を示す断面図
【符号の説明】
【００４０】
図面中、１０は尿素水供給装置、１２、１１２、２１２、３１２は尿素水タンク、１３は液面センサ、１５は尿素水ポンプ、２１はポンプ部、２２はモータ部、４０は浸漬部、４１は底部、４２は突出部、４３、１４３は蓋部材、４５は接続孔、４６は収容空間部、５１は接続通路、６０はケース部材、６１は天板部、６２は筒部、６４は接続孔、７０は断熱部材を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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