JP4431482B2

JP4431482B2 - 尿素水貯蔵装置

Info

Publication number: JP4431482B2
Application number: JP2004331563A
Authority: JP
Inventors: 博舟橋
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2024-11-16
Also published as: JP2006144562A

Description

本発明は、ＮＯxを還元浄化するための選択還元型触媒に対し還元剤として添加すべき尿素水の貯蔵方法に関するものである。

従来より、ディーゼルエンジンにおいては、排気ガスが流通する排気管の途中に、酸素共存下でも選択的にＮＯxを還元剤と反応させる性質を備えた選択還元型触媒（選択還元型触媒）を装備し、該選択還元型触媒の上流側に必要量の還元剤を添加して該還元剤を選択還元型触媒上で排気ガス中のＮＯx（窒素酸化物）と還元反応させ、これによりＮＯxの排出濃度を低減し得るようにしたものがある。

他方、プラント等における工業的な排煙脱硝処理の分野では、還元剤にアンモニア（ＮＨ₃）を用いてＮＯxを還元浄化する手法の有効性が既に広く知られているところであるが、自動車の場合には、アンモニアそのものを搭載して走行することに関し安全確保が困難であるため、近年においては、毒性のない尿素水を還元剤として使用することが研究されている。

即ち、尿素水を選択還元型触媒の上流側で排出ガス中に添加すれば、約１７０℃以上の温度条件下で前記尿素水がアンモニアと炭酸ガスに分解され、選択還元型触媒上で排出ガス中のＮＯxがアンモニアにより良好に還元浄化されることになる。

このように尿素水を還元剤として使用する場合、図６に示す如く、尿素水１を車両搭載のタンク２に貯蔵しておき、該タンク２内に上方から挿し入れられた送水手段を成す送水管３を通して尿素水１を送り出すことになる。

尚、この種の選択還元型触媒へ還元剤を添加する装置の凍結対策に関連する先行技術文献情報としては、例えば下記の特許文献１等が既に提案されている。
特開２０００−２７６２７号公報

しかしながら、このように還元剤として尿素水１を採用したものでは、該尿素水１が−１３．５℃以下で凍ってしまうため、寒冷地で使用した場合に尿素水１がタンク２内で凍りついてしまう（図６では尿素水１が全て凍結した状態を図示）ことがあるが、この凍りついた尿素水１が解凍する途中の状態にあっては、図７に示す如く、送水管３の周囲やタンク２の内壁に沿う位置から溶け始めることになるため、その解凍状態がある程度進んだ段階において、図８に示す如く、走行振動や発進・停止の慣性力により数十ｋｇにも及ぶ解凍途中の尿素水１の氷塊がタンク２内で不規則に動き、この尿素水１の氷塊が送水管３やタンク２の内壁等に衝突してこれらを損傷してしまう虞れがあった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、尿素水の解凍途中の氷塊による衝突から送水手段やタンクの内壁を保護し得るようにした尿素水貯蔵装置を提供することを目的としている。

本発明は、ＮＯxを還元浄化するための選択還元型触媒に対し還元剤として添加すべき尿素水の貯蔵装置であって、尿素水を貯蔵するタンクと、該タンク内の貯蔵空間を縦割りに分断する通水構造のセパレータと、該セパレータにより分断された前記貯蔵空間の一区画に上方から下向きに挿し入れられた送水手段を成す電熱ヒータ付きの可撓性送水ホースと、該可撓性送水ホースの周囲を被包して前記タンクの天井部から下向きに延びる可撓性ガイドホースとを備えたことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、タンク内の貯蔵空間がセパレータにより縦割りに分断されているので、尿素水の氷塊が溶け始めた時にセパレータの縦断部分で氷塊が分離し、これにより個々の氷塊のサイズが小さくなって衝突力が大幅に低減される。

更に、可撓性送水ホースが可撓性ガイドホースにより被包されて保護されているので、尿素水の氷塊の可撓性送水ホースへの直撃が回避されると共に、可撓性送水ホースの電熱ヒータを発熱させた際に可撓性ガイドホース内が直ちに解凍することで該可撓性ガイドホースから可撓性送水ホースへの衝突力のダイレクトな伝達も回避される。

また、可撓性送水ホース及び可撓性ガイドホースが自由に撓み得る性質を有するものとなっているので、氷塊の衝突力が全体的な撓みにより吸収されて局所的な応力集中が起こらなくなり、しかも、可撓性ガイドホースが太い分だけ氷塊の動きが規制されて衝突力が大幅に低減される。

更に、本発明においては、可撓性ガイドホース内に尿素水濃度センサを収容しておくと良く、このようにすれば、尿素水濃度センサを尿素水の氷塊による衝突から保護することも可能となる。

上記した本発明の尿素水貯蔵装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、尿素水の解凍途中の氷塊による衝突力を従来より大幅に低減し且つ該氷塊の可撓性送水ホースへの直撃や衝突力のダイレクトな伝達を回避することができるので、尿素水の解凍途中の氷塊による衝突から送水手段やタンクの内壁を確実に保護することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、尿素水濃度センサを可撓性ガイドホース内に収容することで尿素水の氷塊による衝突から保護することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、尿素水１を貯蔵するタンク２内の貯蔵空間４が、複数の通水孔５を有する通水構造のセパレータ６により縦割りに分断されており、該セパレータ６により分断された前記貯蔵空間４の一区画には、送水手段を成す電熱ヒータ７ａ付きの可撓性送水ホース７が上方から下向きに挿し入れられている。

ここで、可撓性送水ホース７の電熱ヒータ７ａは、可撓性送水ホース７の管肉部分に埋設されており、図示しないバッテリからの通電により発熱して可撓性送水ホース７を全長に亘り加熱して自身の内部流路及び周囲で凍結している尿素水１を解凍し得るようになっている。

また、可撓性送水ホース７が挿し入れられているタンク２の天井部には、前記可撓性送水ホース７の周囲を被包して下向きに延びる可撓性ガイドホース８が懸吊されており、該可撓性ガイドホース８により前記可撓性送水ホース７が保護されるようになっている。

而して、図１の如きタンク２内の尿素水１が全て凍結してしまった状態からエンジンを始動して可撓性送水ホース７の電熱ヒータ７ａに通電すると、図２に示す如く、可撓性送水ホース７の内部流路及び可撓性ガイドホース８内が直ちに解凍して尿素水１となり、更には、エンジン側からの伝熱によりタンク２の内壁やセパレータ６に沿う部分から尿素水１の氷塊が溶け始める。

更に、タンク２内で氷塊の解凍が進むと、図３に示す如く、セパレータ６の縦断部分で尿素水１の氷塊が分離し、これにより個々の氷塊のサイズが小さくなって衝突力が大幅に低減される。

即ち、衝突力は衝突速度の二乗に比例すると共に、質量に比例することになるわけであるが、タンク２全体に加速度αが加わった時に、これを受けた氷塊が加速して周囲の変位可能な隙間（解凍により生じた隙間）の二乗に比例して速度を上げ、この速度が氷塊の衝突速度となるので、尿素水１の氷塊がセパレータ６の縦断部分で分離して自由に動けるようになった時点で個々の氷塊のサイズは半分以下に小さくなっていて質量が大幅に低減しているので、従来の如きセパレータ６の配置の無いタンク２の場合と比較して、氷塊の衝突力は大幅に低減されることになる。

そして、図４に示す如く、走行振動や発進・停止の慣性力により解凍途中の尿素水１の氷塊がタンク２内で不規則に動いても、可撓性送水ホース７が可撓性ガイドホース８により被包されて保護されているので、尿素水１の氷塊の可撓性送水ホース７への直撃が回避されると共に、可撓性ガイドホース８から可撓性送水ホース７への衝突力のダイレクトな伝達も前記可撓性ガイドホース８内が既に解凍していることから回避される。

また、可撓性送水ホース７及び可撓性ガイドホース８が自由に撓み得る性質を有するものとなっているので、氷塊の衝突力が全体的な撓みにより吸収されて局所的な応力集中が起こらなくなり、しかも、可撓性ガイドホース８が太い分だけ氷塊の動きが規制されて衝突力が大幅に低減される。

従って、上記形態例によれば、尿素水１の解凍途中の氷塊による衝突力を従来より大幅に低減し且つ該氷塊の可撓性送水ホース７への直撃や衝突力のダイレクトな伝達を回避することができるので、尿素水１の解凍途中の氷塊による衝突から送水手段（可撓性送水ホース７）やタンク２の内壁を確実に保護することができる。

図５は本発明の別の形態例を示すもので、本形態例においては、可撓性ガイドホース８の下部に内嵌装着した上下二段の取付金具１０により尿素水濃度センサ９を挾持して前記可撓性ガイドホース８内に収容したものとなっており、このようにすれば、前述した図１〜図４の形態例における作用効果に加え、尿素水濃度センサ９を尿素水１の氷塊による衝突から保護することができる。

ここで、尿素水濃度センサ９を可撓性ガイドホース８内に収容するにあたっては、該可撓性ガイドホース８の内側に取付金具１０を介して尿素水濃度センサ９を取り付ける以外に、該尿素水濃度センサ９を吊りケーブル（電線と兼用することも可）により上方から可撓性ガイドホース８内に吊り下ろすようにしても良い。

尚、本発明の尿素水貯蔵装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、可撓性送水ホース及び可撓性ガイドホースには、ゴムや樹脂などの可撓性を有する様々な材質を適宜に採用し得ること、また、セパレータによる貯蔵空間の分割数は二分割に限定されないこと、更に、セパレータはメッシュ状に構成されたものであっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。図１のタンク内の氷塊が溶け始めた状態を示す断面図である。図２の状態から更に解凍が進んだ状態を示す断面図である。図３の状態から更に解凍が進んだ氷塊の衝突時の状態を示す断面図である。本発明の別の形態例を示す断面図である。従来例を示す断面図である。図６のタンク内の氷塊が溶け始めた状態を示す断面図である。図７の状態から更に解凍が進んだ氷塊の衝突時の状態を示す断面図である。

符号の説明

１尿素水
２タンク
４貯蔵空間
６セパレータ
７可撓性送水ホース
７ａ電熱ヒータ
８可撓性ガイドホース
９尿素水濃度センサ

Claims

ＮＯxを還元浄化するための選択還元型触媒に対し還元剤として添加すべき尿素水の貯蔵装置であって、尿素水を貯蔵するタンクと、該タンク内の貯蔵空間を縦割りに分断する通水構造のセパレータと、該セパレータにより分断された前記貯蔵空間の一区画に上方から下向きに挿し入れられた送水手段を成す電熱ヒータ付きの可撓性送水ホースと、該可撓性送水ホースの周囲を被包して前記タンクの天井部から下向きに延びる可撓性ガイドホースとを備えたことを特徴とする尿素水貯蔵装置。
可撓性ガイドホース内に尿素水濃度センサを収容したことを特徴とする請求項１に記載の尿素水貯蔵装置。