特許 7022387 還元剤供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-09

(45)【発行日】2022-02-18

(54)【発明の名称】還元剤供給装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20220210BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20220210BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20220210BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 B ZAB

B01D53/94 222

F01N3/24 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2018066417

(22)【出願日】2018-03-30

(65)【公開番号】P2019178610

(43)【公開日】2019-10-17

【審査請求日】2021-02-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107238

【弁理士】

【氏名又は名称】米山 尚志

(72)【発明者】

【氏名】水上 直

(72)【発明者】

【氏名】景山 遊大

【審査官】楠永 吉孝

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０５３２６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１５１１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０６２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１５１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２４８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２１４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０１５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５１６６９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／０８～ ３／３８

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

還元剤タンク内の液体還元剤をエンジン側から延びる排気管の内部の排気流路へポンプによって供給する還元剤供給装置であって、
前記排気管に接続され、前記ポンプからの液体還元剤を前記排気流路へ噴射する噴射弁と、
下方へ膨出するように湾曲する少なくとも１つの谷状部を有し、一端が前記噴射弁に接続され、他端が前記ポンプ側に接続されて、液体還元剤が流通可能な還元剤供給通路を内部に区画する還元剤供給管と、
前記還元剤供給管のうち前記谷状部の最下端よりも前記ポンプ側のポンプ側領域に配置されて、前記還元剤供給通路と前記還元剤供給管の外部とを連通し、前記還元剤供給通路から前記還元剤供給管の外部への空気の流通を許容する空気排出部と、を備え、
前記空気排出部は、前記還元剤供給管の前記ポンプ側領域のうち前記ポンプ側から前記噴射弁側へ向かって下方から上方へ延びる上昇流領域以外の領域に設けられる
ことを特徴とする還元剤供給装置。

【請求項2】

請求項１に記載の還元剤供給装置であって、
前記空気排出部を設ける前記還元剤供給管の前記上昇流領域以外の前記領域は、前記ポンプ側から前記噴射弁側へ向かって上方から下方へ延びる下降流領域であり、
前記空気排出部は、前記還元剤供給管の前記谷状部から連続して前記ポンプ側へ延びる前記下降流領域のうち、前記谷状部の近傍に設けられる
ことを特徴とする還元剤供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、還元剤供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、排気浄化装置が記載されている。この排気浄化装置では、排気通路のうち鉛直方向に延在している部位に還元剤噴射弁が設置され、還元剤供給通路はポンプに向かって下降していくように配置されている。空気透過部材は、液体（水分）は通さないが空気（気体）を通すという特性を備えており、還元剤噴射弁に設けられた孔を覆うように装着されている。貯蔵タンク内の還元剤を還元剤噴射弁へ供給する際、還元剤の供給前に貯蔵タンクから還元剤噴射弁に至る経路に存在していた空気は、還元剤の供給により空気透過部材から外部へ排出される。還元剤噴射弁が尿素の結晶化等により開弁できなくなっている場合は、還元剤噴射弁に還元剤が供給されることによって結晶が溶解し、開弁を可能としている。また、同公報には、空気透過部材を還元剤供給通路に設けてもよいことや、空気透過部材をできるだけ還元剤噴射弁と近接する位置に配置することが望ましいことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２１４６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、還元剤噴射弁とポンプとの間の還元剤供給通路に、下方へ膨出するように湾曲した谷状の部分（以下、谷状部という。）が存在する場合には、この谷状部に結晶化した尿素が溜まり易く、結晶化した尿素によって還元剤供給通路が詰まってしまい、エンジン始動時等に尿素水を還元剤噴射弁から噴射できない可能性がある。上記特許文献１に記載の排気浄化装置では、還元剤噴射弁に空気透過部材を設けているので、還元剤噴射弁よりもポンプ側の還元剤供給通路で尿素が結晶化した場合、エンジン始動時等に貯蔵タンクから尿素水を還元剤噴射弁側へ供給しようとしても、結晶化した尿素によって空気が抜けず、結晶化した還元剤を溶解して取り除くことができない可能性がある。

【0005】

そこで、本開示は、還元剤供給通路で結晶化した還元剤による還元剤供給通路の詰まりを解消することが可能な還元剤供給装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、還元剤タンク内の液体還元剤をエンジン側から延びる排気管の内部の排気流路へポンプによって供給する還元剤供給装置であって、噴射弁と還元剤供給管と空気排出部とを備える。噴射弁は、排気管に接続され、ポンプからの液体還元剤を排気流路へ噴射する。還元剤供給管は、下方へ膨出するように湾曲する少なくとも１つの谷状部を有し、一端が噴射弁に接続され、他端がポンプ側に接続されて、液体還元剤が流通可能な還元剤供給通路を内部に区画する。空気排出部は、還元剤供給管のうち谷状部の最下端よりもポンプ側のポンプ側領域に配置されて、還元剤供給通路と還元剤供給管の外部とを連通し、還元剤供給通路から還元剤供給管の外部への空気の流通を許容する。空気排出部は、還元剤供給管のポンプ側領域のうちポンプ側から噴射弁側へ向かって下方から上方へ延びる上昇流領域以外の領域に設けられる。

【0007】

上記構成では、空気排出部は、還元剤供給管のうち谷状部の最下端よりもポンプ側のポンプ側領域に配置され、還元剤供給通路から還元剤供給管の外部への空気の流通を許容する。このため、還元剤供給管の谷状部の最下端に還元剤が結晶化して谷状部が詰まったとしても、ポンプを作動した際に還元剤供給通路から還元剤供給管の外部へ空気排出部を介して空気が排出されるので、液体還元剤を空気排出部側へ供給することができる。また、空気排出部は、還元剤供給管のポンプ側領域のうちポンプ側から噴射弁側へ向かって下方から上方へ延びる上昇流領域以外の領域に設けられるので、ポンプに圧送されて空気排出部に到達した液体還元剤は、上昇流とはならない。このように、空気排出部に到達した液体還元剤が上昇流とはならない位置に空気排出部を配置するので、上昇流領域以外の領域の適切な位置（例えば、下降流領域や下降流領域の近傍の水平領域等）に空気排出部を設けることによって、空気排出部に到達した液体還元剤を谷状部の最下端へ流下させることができ、谷状部内の結晶化した還元剤を液体還元剤によって溶解して取り除くことができる。

【0008】

従って、還元剤供給通路で結晶化した還元剤による還元剤供給通路の詰まりを解消することができる。

【0009】

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の還元剤供給装置であって、空気排出部を設ける還元剤供給管の上昇流領域以外の上記領域は、ポンプ側から噴射弁側へ向かって上方から下方へ延びる下降流領域である。空気排出部は、還元剤供給管の谷状部から連続してポンプ側へ延びる下降流領域のうち、谷状部の近傍に設けられる。

【0010】

上記構成では、空気排出部は、還元剤供給管の谷状部から連続してポンプ側へ延びる下降流領域のうち、谷状部の近傍に設けられるので、還元剤が結晶化し易い谷状部の最下端へ液体還元剤を確実に流下させることができ、谷状部内の結晶化した還元剤を液体還元剤によって溶解して取り除くことができる。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、還元剤供給通路で結晶化した還元剤による還元剤供給通路の詰まりを解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る還元剤供給装置を備えた車両の概略図である。

【図2】図１の還元剤供給装置の概略的な説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図２において、ＵＰは上方を示す。また、白抜き矢印は排気の流通方向を示す。

【0014】

図１に示すように、本実施形態に係る還元剤供給装置１０は、エンジン２から排出される排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムを備える車両１に適用される。ＳＣＲシステムでは、液体還元剤（本実施形態では、尿素水）が加水分解することによって生成されるアンモニアを用いて排気ガス中のＮＯｘを還元している。エンジン２に接続された排気管３には、排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するＳＣＲ触媒４が配設される。還元剤供給装置１０は、還元剤タンク５内の液体還元剤を排気管３の内部の排気流路６へポンプ７によって供給し、排気ガス中のＮＯｘを還元する。

【0015】

図１及び図２に示すように、還元剤供給装置１０は、還元剤噴射ノズル（噴射弁）１１と、還元剤供給管１２と、空気排出部１３とを備える。

【0016】

還元剤噴射ノズル１１は、ＳＣＲ触媒４よりも排気上流側に配置され、還元剤噴射ノズル１１の先端が排気管３内の排気流路６に配置された状態で排気管３に対して接続され、ポンプ７からの液体還元剤を排気流路６に噴射する。

【0017】

還元剤供給管１２は、一端が還元剤噴射ノズル１１に接続され、他端が還元剤タンク５に接続された状態で、還元剤噴射ノズル１１と還元剤タンク５とを連結する。還元剤供給管１２の内部には、液体還元剤が流通可能な還元剤供給通路１４が区画される。還元剤供給管１２には、ポンプ７が設けられる。ポンプ７よりも還元剤噴射ノズル１１側の還元剤供給管１２は、上昇流領域１５と下降流領域１６と水平領域１７とによって構成される。上昇流領域１５は、液体還元剤を還元剤タンク５から排気流路６へ供給する際に、還元剤上流側から還元剤下流側へ向かって下方から上方へ延び、液体還元剤が上昇流となる領域である。下降流領域１６は、液体還元剤を還元剤タンク５から排気流路６へ供給する際に、還元剤上流側から還元剤下流側へ向かって上方から下方へ延び、液体還元剤が下降流となる領域である。水平領域１７は、その高さが略水平の領域である。上昇流領域１５と下降流領域１６との連結部分には、上方へ膨出するように湾曲する山状の山状部１８、または下方へ膨出するように湾曲する谷状の谷状部１９が形成される。本実施形態では、還元剤供給管１２は、還元剤噴射ノズル１１からポンプ７側へ向かって、第１下降流領域１６ａ、第１上昇流領域１５ａ、第２下降流領域１６ｂ、第２上昇流領域１５ｂ、第３下降流領域１６ｃ、水平領域１７、第４下降流領域１６ｄの順に連続している。第１下降流領域１６ａと第１上昇流領域１５ａとの連結部分には、第１山状部１８ａが形成され、第１上昇流領域１５ａと第２下降流領域１６ｂとの連結部分には、第１谷状部１９ａが形成され、第２下降流領域１６ｂと第２上昇流領域１５ｂとの連結部分には、第２山状部１８ｂが形成され、第２上昇流領域１５ｂと第３下降流領域１６ｃとの連結部分には、第２谷状部１９ｂが形成される。

【0018】

空気排出部１３は、第２下降流領域１６ｂのうち第１谷状部１９ａの近傍に配置される。すなわち、空気排出部１３は、還元剤供給管１２のうち第１谷状部１９ａの最下端２０よりもポンプ７側のポンプ側領域２１に配置される。空気排出部１３は、還元剤供給管１２内の還元剤供給通路１４と還元剤供給管１２の外部とを連通する貫通孔２２と、貫通孔２２に設けられる開閉弁２３とを有する。開状態の開閉弁２３は、還元剤供給通路１４から還元剤供給管１２の外部への空気の流出を許容する。閉状態の開閉弁２３は、還元剤供給通路１４から還元剤供給管１２の外部への空気及び液体還元剤の流出を規制する。開閉弁２３の開閉は、コントローラ（図示省略）によって制御される。コントローラは、還元剤供給通路１４に設けたセンサ等によって、還元剤供給通路１４のうち貫通孔２２の位置２４（図２に一点鎖線２４で示す位置）での液体還元剤の有無を検出し、貫通孔２２の上記位置２４に液体還元剤が無い場合（上記位置２４に空気がある場合）に開閉弁２３を開状態にし、貫通孔２２の上記位置２４に液体還元剤がある場合に開閉弁２３を閉状態にする。

【0019】

上記のように構成された還元剤供給装置１０では、空気排出部１３が、還元剤供給管１２のうち第１谷状部１９ａの最下端２０よりもポンプ７側のポンプ側領域２１に配置され、開状態の開閉弁２３が、還元剤供給通路１４から還元剤供給管１２の外部への空気の流出を許容する。このため、還元剤供給管１２の第１谷状部１９ａの最下端２０に還元剤（尿素）が結晶化して第１谷状部１９ａが詰まったとしても、ポンプ７を作動した際に還元剤供給通路１４から還元剤供給管１２の外部へ空気排出部１３を介して空気が排出されるので、液体還元剤を少なくとも空気排出部１３まで供給することができる。また、空気排出部１３は、第２下降流領域１６ｂのうち第１谷状部１９ａの近傍に配置される。このように、空気排出部１３は、還元剤供給管１２のポンプ側領域２１のうち第２下降流領域１６ｂ（上昇流領域１５以外の領域）に設けられるので、ポンプ７に圧送されて空気排出部１３に到達した液体還元剤は、開閉弁２３を閉じても、下降流となって第１谷状部１９ａの最下端２０へ流下する。このため、第１谷状部１９ａの最下端２０へ流下した液体還元剤によって、第１谷状部１９ａの最下端２０で結晶化した還元剤を溶解して取り除くことができる。

【0020】

また、空気排出部１３が、第２下降流領域１６ｂのうち第１谷状部１９ａの近傍に配置されるので、還元剤が結晶化し易い第１谷状部１９ａの最下端２０へ液体還元剤を確実に流下させることができ、第１谷状部１９ａの最下端２０で結晶化した還元剤を液体還元剤によって溶解して取り除くことができる。

【0021】

従って、本実施形態によれば、還元剤供給通路１４で結晶化した還元剤による還元剤供給通路１４の詰まりを解消することができる。

【0022】

なお、本実施形態では、空気排出部１３に機械的な開閉弁２３を設け、開閉弁２３の開閉をコントローラ（図示省略）によって制御したが、空気排出部１３はこれに限定されるものではなく、液体の流通を規制し気体の流通を許容する材質の非機械的弁を開閉弁２３に代えて空気排出部１３に設けてもよい。非機械的弁は、例えば、多孔質のプラスチック（超高分子量ポリエチレン等）で成形されたフィルターなどであってもよい。

【0023】

また、本実施形態では、空気排出部１３を第２下降流領域１６ｂに配置したが、空気排出部１３を配置する位置は第２下降流領域１６ｂに限定されるものではない。例えば、図２に二点鎖線で示すように、空気排出部３０を、第２下降流領域１６ｂの空気排出部１３に加え、或いは第２下降流領域１６ｂの空気排出部１３に代えて、水平領域１７に配置してもよい。この場合、空気排出部３０は、還元剤供給管１２のうち第２谷状部１９ｂの最下端２５よりもポンプ７側のポンプ側領域２６に配置される。ポンプ７に圧送されて第４下降流領域１６ｄを流下し、水平領域１７の空気排出部３０に到達した液体還元剤は、開閉弁２３を閉じても、第４下降流領域１６ｄを流下してきた流れ（勢い）によって第３下降流領域１６ｃへ到達し、第２谷状部１９ｂの最下端２５へ流下する。このため、第２谷状部１９ｂの最下端２５へ流下した液体還元剤によって、第２谷状部１９ｂの最下端２５で結晶化した還元剤を溶解して取り除くことができる。

【0024】

また、本実施形態では、還元剤噴射ノズル１１からポンプ７側へ向かって、第１下降流領域１６ａ、第１上昇流領域１５ａ、第２下降流領域１６ｂ、第２上昇流領域１５ｂ、第３下降流領域１６ｃ、水平領域１７、第４下降流領域１６ｄの順に連続している還元剤供給管１２を設けたが、還元剤供給管１２の形状はこれに限定されるものではない。還元剤供給管１２は、少なくとも１つの谷状部１９を有する形状であればよい。

【0025】

また、液体還元剤は尿素水に限定されるものではなく、例えば、アンモニア水等であってもよい。

【0026】

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0027】

本開示に係る還元剤供給装置は、液体還元剤を排気流路に噴射して排気を浄化するシステムに広く適用することができる。

【符号の説明】

【0028】

２：エンジン
３：排気管
５：還元剤タンク
６：排気流路
７：ポンプ
１０：還元剤供給装置
１１：還元剤噴射ノズル（噴射弁）
１２：還元剤供給管
１３：空気排出部
１４：還元剤供給通路
１５：上昇流領域
１６：下降流領域
１９：谷状部

【図1】

【図2】