JP2018165065A - 車両の液体供給構造 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の供給を円滑に行ない液体のタンクへの供給作業の効率化を図る。【解決手段】ノズル５２０２から噴射された尿素水Ｗは、湾曲管部３２においてその流入方向が変換されるに際して、湾曲管部３２の外側内面４６に衝突することで渦が生じ、尿素水Ｗに空気が混合されて気泡が発生し見かけ上の尿素水Ｗの体積が増大する。しかしながら、湾曲管部３２の断面積を拡大する膨出面４８が形成されているため、見かけ上の尿素水Ｗの体積が増大しても尿素水Ｗの液面が上流管部３０内において給液口２２に向かって上昇する速度を低下させることができる。【選択図】図６

Description

本発明は車両の液体供給構造に関する。

近年、内燃機関の排気浄化装置として尿素を用いた尿素水還元式ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction:選択的触媒還元）装置を搭載した車両が提供され、尿素水還元式ＳＣＲ装置を搭載した車両では、排気中に還元剤として尿素水を噴射し、排気中の窒素酸化物の浄化が図られている。
この種の車両では、尿素水を蓄える尿素水タンクと、尿素水タンクに尿素水を供給する給液口と、この給液口と尿素水タンクとを接続する配管とが設けられる。
給液ガンによる尿素水の給液作業を円滑に行なう観点から、給液口は車両の側部や前後部に配置され、一方、尿素水タンクは、給液口から離れた車両の下部に設けられることが多く、そのため、給液口の近傍の配管部分に、給液ガンから給液口に供給される尿素水の流入方向を尿素水タンク側に向けて変換する湾曲管部が設けられる。
一方、給液口の近傍の配管部分に湾曲管部を設けると、給液ガンから勢いよく給液口に尿素水が供給された場合、湾曲管部の壁面に尿素水がぶつかって渦を生じ、尿素水に空気が混合されることで気泡が発生して見かけ上の尿素水の体積が増大する。
そのため、湾曲管部において尿素水が円滑に尿素水タンクへ流れにくくなることから、給液中に湾曲管部から給液口に向かって尿素水が逆流していき、給液ガンのノズル先端のセンサに液面が到達することで尿素水タンクが満タンになったと誤検知されるおそれがある。
この場合、尿素水タンクがまだ満タンになっていないにも拘わらず給液ガンのノズルから尿素水の供給が停止してしまうため、再度給液ガンを操作しなければならず、尿素水の供給作業の効率が低下するという問題がある。
このような問題は、液体が尿素水（還元剤）である場合の他、液体が燃料などである場合も同様に生じる。
なお、特許文献１には、配管を流れる液体に旋回流を形成するためのガイド面を形成することで、配管を流れる液体をタンクに円滑に流入させる技術が開示されているが、この技術では、液体に空気が混合して見かけ上の体積が増大する場合に対処することはできない。

特開２０１０−１３７５９１号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、液体の供給を円滑に行ない、液体のタンクへの供給作業の効率化を図るとともに、液体の配管を配索する上で有利な車両の液体供給構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、給液口とタンクとを接続する配管を備え、前記配管は、前記配管が湾曲する湾曲管部を有する車両の液体供給構造であって、前記湾曲管部の曲率半径方向の外側に前記湾曲管部の断面積を拡大する膨出面が形成されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記膨出面は、前記湾曲管部の延在方向のほぼ中央において、前記断面積を最大とするように形成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記膨出面は、前記湾曲管部の延在方向の中央よりも前記給液口寄りに位置する上流膨出面と、前記湾曲管部の延在方向の中央よりも前記給液口から離れた側に位置する下流膨出面とを有し、前記湾曲管部の延在方向に沿った前記下流膨出面の長さは、前記上流膨出面の長さよりも大きい寸法で形成され、前記上流膨出面は、前記湾曲管部の延在方向の中央に近づくにつれて前記湾曲管部の断面積を急激に拡大するように形成され、前記下流膨出面は、前記湾曲管部の延在方向の中央から離れるにつれて前記湾曲管部の断面積を次第に減少するように形成されていことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記配管は、ホイールハウスと、前記ホイールハウスより前記車両外側に配置されたスプラッシュシールドとの間に配置され、前記湾曲管部は、前記車両の前後方向において、前記ホイールハウスに収容される車輪の最も高い箇所よりも前記タンクが配置された側に配置されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、湾曲管部の断面積を拡大する膨出面が形成されているため、給液時に液体に気泡が発生し見かけ上の液体の体積が増大しても液体の液面が給液口に向かって上昇する速度を低下させることができる。
また、湾曲管部内の気泡は時間経過と共に消失し給液口から外部に放出されるので、液体は湾曲管部からタンクに向けてへ円滑に流下していく。
したがって、尿素水タンクが満タンになっていないにも拘らず、湾曲管部で滞留した液体の液面が上昇し液体の供給が停止することを抑制でき、液体のタンクへの供給作業の効率化を図る上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、給液口へ噴射された液体が膨出面に衝突することで生じる気泡をより低減し、液体の見かけ上の体積を減らす上でより有利となり、液体のタンクへの供給作業の効率化を図る上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、限られた空間内において、配管のレイアウトの自由度を確保する上で有利となり、液体の配管を配索する上で有利となる。また、液体のタンクへの供給作業の効率化を図る上でより有利となる。
請求項４記載の発明によれば、湾曲管部とその近傍の配管部分をホイールハウスとスプラッシュシールドで保護する上で有利となり、液体の配管を配索する上で有利となる。

実施の形態の車両の後部を左側方から見た側面図である。 図１のＡＡ線断面図である。 配管の斜視図である。 湾曲管部部分の側面図である。 （Ａ）は図４のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図４のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は図４のＣ−Ｃ線断面図である。 ノズルから給液口に液体が供給される状態を上方から見た説明図である。 ノズルから給液口に液体が供給される状態を車両前方から見た説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、本実施の形態では、車両が内燃機関、尿素水還元式ＳＣＲ装置を備え、液体が尿素水である場合について説明する。
図面において、矢印ＦＲは車両の前方を示し、矢印ＬＨは車幅方向を示し、矢印ＵＰは車両の上方を示す。また、車両の左右は車両の前方に向かった状態で規定するものとする。

まず、車両の後部の構造について説明する。
図１、図２に示すように、車両１０の後部には、後輪（車輪）１２を収容するホイールハウス１４、スプラッシュシールド１６が設けられている。
ホイールハウス１４は鋼板で構成され、アーチ状の形状を呈している。
ホイールハウス１４は、車幅方向内側のホイールハウスインナ１４Ａと、車幅方向外側のホイールハウスアウタ１４Ｂとから形成されている。
スプラッシュシールド１６は、合成樹脂製であり、後輪１２が跳ね上げる泥水などを遮蔽するものである。
ホイールハウスアウタ１４Ｂの下部は、車両１０の外板１８の内面に接合され、スプラッシュシールド１６は、その車幅方向外側の端部がホイールハウスアウタ１４Ｂの下部の内面に取り付けられ、また、不図示ではあるがその車幅方向内側部分がホイールハウスインナ１４Ａに接合されている。

次に、車両の液体供給構造２０について説明する。
図１〜図３に示すように、車両の液体供給構造２０は、給液口２２と、尿素水タンク２４と、それら給液口２２と尿素水タンク２４とを接続する配管２６を含んで構成されている。
給液口２２は、尿素水供給用の給液ガンのノズルが挿入される箇所であり、外板１８に設けられた凹部１８Ａに配置され、凹部１８Ａはリッド１９により開閉される。
給液口２２は、車両１０の左側方の側部で車幅方向から見て後輪１２の上方に位置している。
給液口２２は車幅方向外方で斜め上方を向き、給液口２２は、キャップ２８により開閉される。
尿素水タンク２４は、車両１０の後部でリアフロアパネルの下方に配置され、本実施の形態では、ホイールハウス１４よりも車両１０の後方側かつ下方に配置されている。

配管２６は、上流管部３０と、湾曲管部３２と、第１下流管部３４と、第２下流管部３６と、第３下流管部３８とを含んで構成されている。
上流管部３０は、その上端が給液口２２として形成され、給液口２２から車幅方向内側で上下方向にほぼ直線状に延在している。
湾曲管部３２は、配管２６が湾曲する箇所であり、言い換えると、上流管部３０を流れる尿素水の流入方向を尿素水タンク２４側に向けて変換する箇所であり、給液口２２の近傍に位置し、上流管部３０の下部にその一端が接続されている。

湾曲管部３２は、車幅方向から見てホイールハウス１４に収容される後輪１２の最も高い箇所よりも後方でホイールハウス１４とスプラッシュシールド１６との間の空間Ｓに配置されている。
第１下流管部３４は、湾曲管部３２の他端に接続され、下方で車両後方かつ車幅方向内側に延在している。
第２下流管部３６は、第１下流管部３４の下端（下流端）に接続され、下方で車両後方に延在している。
第３下流管部３８は、第２下流管部３６の下端（下流端）に接続され、車両後方に延在し尿素水タンク２４に接続されている。
図３において、符号４０は上流管部３０をホイールハウス１４の内面に取り付けるための取付金具を示し、符号４２は尿素水タンク２４内の液面の上昇に伴い尿素水タンク２４内の空気を排出するブリーザパイプを示す。

本実施の形態では、給液口２２が車両１０の左側方の側部で車幅方向から見てホイールハウス１４に収容される後輪１２の上方に配置されており、上流管部３０と、湾曲管部３２と、第１下流管部３４と、第２下流管部３６は、ホイールハウス１４とこのホイールハウス１４よりも車両外側に配置されたスプラッシュシールド１６との間に形成された空間Ｓ内において後輪１２の車軸を通る鉛直線よりも車両１０の後方側に配置されている。
図６に示すように、上方から見て上流管部３０の延在方向と第１下流管部３４の延在方向とは湾曲管部３２を介してほぼ９０°の角度で交差している。
すなわち、車両１０の前後方向において後輪１２の最も高い箇所よりも後方に設けることで、デッドスペースであるホイールハウス１４とスプラッシュシールド１６と間の限られた空間Ｓに、給液口２２の近傍を除く上流管部３０と、湾曲管部３２と、第１下流管部３４と、第２下流管部３６とを配置することが可能となっている。
また、空間Ｓに給液口２２の近傍を除く上流管部３０と、湾曲管部３２と、第１下流管部３４と、第２下流管部３６とを配置することで、それら配管２６部分の保護が図られている。

図４、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、湾曲管部３２の曲率半径方向の外側に湾曲管部３２の断面積を拡大する膨出面４８が形成されている。
詳細に説明すると、湾曲管部３２の内面は、湾曲管部３２の曲率半径方向の内側に位置する内側内面４４と、曲率半径方向の外側に位置する外側内面４６とを含んで構成されている。
内側内面４４は一定の曲率半径Ｒで湾曲形成されている。
外側内面４６に、湾曲管部３２の断面積を拡大する膨出面４８が形成されている。本実施の形態では、外側内面４６の全域が膨出面４８で形成されている。なお、図４、図５（Ｂ）、（Ｃ）において、符号４６Ａは、膨出面４８が無い場合で曲率半径Ｒよりも大きな一定の曲率半径で湾曲形成された外側内面を示している。
膨出面４８は、湾曲管部３２の延在方向のほぼ中央において、湾曲管部３２の延在方向と直交する平面で切断した湾曲管部３２の断面積を最大とするように形成されている。言い換えると、膨出面４８は、湾曲管部３２の延在方向のほぼ中央における湾曲管部３２の断面積ａが最大となるように形成され、本実施の形態では、領域５０が最大の断面積を有する部分となっている。
より詳細には、膨出面４８は、湾曲管部３２の延在方向の中央よりも給液口２２寄りに位置する上流膨出面４８Ａと、湾曲管部３２の延在方向の中央よりも給液口２２から離れた側に位置する下流膨出面４８Ｂとを有している。
湾曲管部３２の内面の延在方向に沿った下流膨出面４８Ｂの長さＬ２は、上流膨出面４８Ａの長さＬ１よりも大きい寸法で形成されている。
上流膨出面４８Ａは、湾曲管部３２の延在方向の中央に近づくにつれて湾曲管部３２の断面積を急激に拡大するように形成されている。
また、下流膨出面４８Ｂは、湾曲管部３２の延在方向の中央から離れるにつれて湾曲管部３２の断面積を次第に減少するように形成されている。

次に作用効果について説明する。
図６，図７に示すように、給液ガン５２のノズル５２０２の先端を給液口２２から上流管部３０内に挿入し、給液ガン５２のトリガ５２０４を引くと、尿素水Ｗがノズル５２０２の先端から噴射される。
ノズル５２０２から噴射された尿素水Ｗは、湾曲管部３２においてその流入方向が変換されるに際して、湾曲管部３２の外側内面４６に衝突することで渦が生じ、尿素水Ｗに空気が混合されて気泡が発生し見かけ上の尿素水Ｗの体積が増大する。
しかしながら、外側内面４６に、湾曲管部３２の断面積を拡大する膨出面４８が形成されているため、見かけ上の尿素水Ｗの体積が増大しても尿素水Ｗの液面が上流管部３０内において給液口２２に向かって上昇する速度を低下させることができる。
また、湾曲管部３２内の気泡は時間経過と共に消失し、膨出面４８の直上に上流管部３０が位置することから上流管部３０を経て給液口２２から外部に放出されるので、尿素水Ｗは湾曲管部３２から第１下流管部３４へ円滑に流下していく。
したがって、給液口２２に供給される尿素水Ｗの流入方向を給液口２２の近傍で変換する湾曲管部３２を有する車両１０の液体供給構造２０において、尿素水タンク２４が満タンになっていないにも拘らず、湾曲管部３２で滞留した尿素水Ｗの液面が上昇しノズル５２０２のセンサ５２１０が誤検知して尿素水Ｗの供給が停止することを抑制でき、尿素水Ｗの尿素水タンク２４への供給作業の効率化を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、膨出面４８を、湾曲管部３２の延在方向のほぼ中央において、湾曲管部３２の延在方向と直交する平面で切断した湾曲管部３２の断面積を最大とするように形成した。
湾曲管部３２の延在方向のほぼ中央における膨出面４８の箇所は、尿素水Ｗの供給時、ノズル５２０２から噴射された尿素水Ｗが衝突し、気泡が発生する箇所である。
そのため、ノズル５２０２から噴射された尿素水Ｗが膨出面４８に衝突することで生じる気泡をより低減し、尿素水Ｗの見かけ上の体積を減らす上でより有利となり、尿素水Ｗの尿素水タンク２４への供給作業の効率化を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、上流膨出面４８Ａが湾曲管部３２の延在方向の中央に近づくにつれて湾曲管部３２の断面積を急激に拡大するように形成され、上流膨出面４８Ａを上流管部３０まで延在させていないので、湾曲管部３２の断面積を確保しつつ、上流膨出面４８Ａの占有スペースを低減できる。
そのため、気泡を低減し、尿素水Ｗの見かけ上の体積を効率的に減らしつつ、上流膨出面４８Ａが形成された湾曲管部３２を最小限の長さとし、ホイールハウス１４とスプラッシュシールド１６との間に形成された空間Ｓ内において、配管２６のレイアウトの自由度を確保する上で有利となり、液体の配管を配索する上で有利となる。
また、下流膨出面４８Ｂが湾曲管部３２の延在方向の中央から離れるにつれて湾曲管部３２の断面積を次第に減少するように形成されているので、湾曲管部３２の断面積を急激に減少させる場合に比較して、尿素水Ｗの気泡がより消失しやすくなる。
そのため、湾曲管部３２内で見かけ上の尿素水Ｗの体積を効果的に減らし、尿素水Ｗの液面が給液口２２に向かって上昇する速度を低下させる上で、また、尿素水Ｗを湾曲管部３２から尿素水タンク２４へ円滑に流下させる上でより有利となり、尿素水Ｗの尿素水タンク２４への供給作業の効率化を図る上でより有利となる。
また、本実施の形態では、給液口２２が車幅方向から見て後輪１２の上方に配置されており、湾曲管部３２が、車両前後方向において後輪１２の最も高い箇所よりも尿素水タンク２４が配置された側である車両１０の後方でホイールハウス１４とスプラッシュシールド１６との間の空間に配置されているので、湾曲管部３２から尿素水タンク２４へ尿素水を導く第１下流管部３４と、第２下流管部３６とを、車両１０の後方に向けられた（尿素水タンク２４側に向けられた）スプラッシュシールド１６の輪郭に沿って配置することが可能となる。
すなわち、デッドスペースであるホイールハウス１４とスプラッシュシールド１６と間の限られた空間Ｓに給液口２２の近傍を除く上流管部３０と、湾曲管部３２と、第１下流管部３４と、第２下流管部３６とを配置することが可能となり、また、それら配管２６部分をホイールハウス１４とスプラッシュシールド１６で保護することが可能となり、液体の配管を配索する上で有利となる。

なお、本実施の形態は、液体が尿素水である場合について説明したが、本発明は液体が、排気浄化装置としてのパティキュレートフィルタのフィルタでの微粒子状物質の燃焼温度を低下させるための添加剤、あるいは、内燃機関に供給される燃料など様々な液体であってもよいことは無論のことである。

１０ 車両
１２ 後輪（車輪）
１４ ホイールハウス
１６ スプラッシュシールド
２０ 液体供給構造
２２ 給液口
２４ 尿素水タンク（タンク）
２６ 配管
３２ 湾曲管部
４８ 膨出面
４８Ａ 上流膨出面
４８Ｂ 下流膨出面
５０ 領域
Ｗ 尿素水（液体）

Claims (4)

1. 給液口とタンクとを接続する配管を備え、
   前記配管は、前記配管が湾曲する湾曲管部を有する車両の液体供給構造であって、
   前記湾曲管部の曲率半径方向の外側に前記湾曲管部の断面積を拡大する膨出面が形成されている、
   ことを特徴とする車両の液体供給構造。
2. 前記膨出面は、前記湾曲管部の延在方向のほぼ中央において、前記断面積を最大とするように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の液体供給構造。
3. 前記膨出面は、前記湾曲管部の延在方向の中央よりも前記給液口寄りに位置する上流膨出面と、前記湾曲管部の延在方向の中央よりも前記給液口から離れた側に位置する下流膨出面とを有し、
   前記湾曲管部の延在方向に沿った前記下流膨出面の長さは、前記上流膨出面の長さよりも大きい寸法で形成され、
   前記上流膨出面は、前記湾曲管部の延在方向の中央に近づくにつれて前記湾曲管部の断面積を急激に拡大するように形成され、
   前記下流膨出面は、前記湾曲管部の延在方向の中央から離れるにつれて前記湾曲管部の断面積を次第に減少するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の車両の液体供給構造。
4. 前記配管は、ホイールハウスと、前記ホイールハウスより前記車両外側に配置されたスプラッシュシールドとの間に配置され、
   前記湾曲管部は、前記車両の前後方向において、前記ホイールハウスに収容される車輪の最も高い箇所よりも前記タンクが配置された側に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の車両の液体供給構造。

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