KR101490931B1 - 요소수 펌핑모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 요소수 펌프유닛은, 하부로 개방된 장착홀을 갖는 요소수탱크, 상기 장착홀을 폐쇄하도록 장착되는 마운팅플랜지, 상기 요소수탱크 안에서 상기 마운팅플랜지 위에 수평방향으로 배치되고, 일측으로는 펌프를 통해서 요소수를 흡입하고, 모터의 회전자와 고정자 사이의 공간을 통해서 타측으로 요소수를 토출하는 모터펌프, 및 상기 모터펌프의 외측에서 상기 모터펌프의 흡입구 측에 설치되는 필터를 포함할 수 있다.

Description

요소수 펌핑모듈{UREA SOLUTION PUMPING MODULE}
본 발명은 인젝터가 배기라인의 배기가스로 요소수를 분사하도록 우레아 탱크에 담긴 우레아를 인젝터로 설정된 압력으로 펌핑하는 요소수 펌핑모듈에 관한 것이다.
친환경 차량은 세계적으로 개발되고 있고, 각 국의 차동차 배기가스 배출기준도 점차 강화되고 있다. 또한, 이산화탄소의 규제로 차량 메이커들은 친환경 디젤차량을 개발하고 있다.
디젤차량의 배기가스 기준의 핵심은 질소산화물과 입자상물질이며, 이 중 질소산화물 저감기술은 LNT와 UREA-SCR이 주목된다. 특히, UREA-SCR은 대형 차량의 디젤엔진에서 배출되는 질소산화물을 저감하는데 유용하다.
UREA-SCR은 무해한 요소수를 배기계에 분사하고, 분사된 요소수는 열분해 및 가수분해를 통해서 암모니아로 변환되며, 변환된 암모니아는 배기가스중의 질소산화물과 반응하여 물과 질소 등의 무해한 성분으로 변환시키는 선택적 환원 시스템으로, 요소수를 별도로 저장,공급하는 시스템이 필요하다.
요소수 저장/공급 시스템은 요소수 탱크, 펌프, 주입구, 배관, 배선, 및 각종 센서류를 포함하고, 특히 펌프는 강염기성의 요소수를 안정적으로 펌핑하는 구조가 필요하고, 요소수탱크의 상하 길이를 줄이기 위하여 소형화하는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 강염기성의 요소수를 안정적으로 인젝터로 펌핑하고, 소형화가 가능하여 요소수탱크의 높이를 줄임으로써 설계의 자유도를 향상시키는 요소수 펌핑 모듈을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 요소수 펌프유닛은, 하부로 개방된 장착홀을 갖는 요소수탱크, 상기 장착홀을 폐쇄하도록 장착되는 마운팅플랜지, 상기 요소수탱크 안에서 상기 마운팅플랜지 위에 수평방향으로 배치되고, 일측으로는 펌프를 통해서 요소수를 흡입하고, 모터의 회전자와 고정자 사이의 공간을 통해서 타측으로 요소수를 토출하는 모터펌프, 및 상기 모터펌프의 외측에서 상기 모터펌프의 흡입구 측에 설치되는 필터를 포함할 수 있다.
일측과 타측은 상기 마운팅플랜지에 고정되고, 상기 모터펌프의 외측을 커버하고 외부로 공급되는 전원을 통해서 열을 발생시키는 히터모듈을 포함할 수 있다.
상기 히터모듈은 가이드와 상기 가이드에 장착되는 PTC히터, 상기 PTC히터를 사이에 두고 외부로부터 전원을 공급받는 제1,2히터단자, 및 상기 PTC히터, 상기 가이드, 및 상기 제1,2히터단자를 외부에서 감싸는 외부몰딩을 포함할 수 있다.
상기 마운팅플랜지의 일측을 관통 혹은 외측에 설치되고, 그 내부에는 레벨센서와 온도센서가 배치되고, 외부로부터 전원을 공급받는 센서단자부가 형성되는 센서장착관을 포함할 수 있다.
상기 마운팅플랜지의 상부에는 상기 모터펌프의 토출구 측이 장착되는 토출구삽입부가 형성된 삽입부하우징이 형성되고, 상기 토출구삽입부의 중심부에는 상기 모터펌프의 토출구와 대응하여 수평방향으로 형성되는 제1연결통로가 형성될 수 있다.
상기 토출구삽입부의 내측면에는 상기 제1연결통로의 입구를 중심에 두고 배치되는 내측오링, 상기 내측오링과 간격을 두고 외측에 배치되는 외측오링, 및 상기 내측오링과 상기 외측오링 사이에 배치되어 외부로부터 상기 모터펌프를 동작시키는 전원을 공급받는 파워연결단자가 배치될 수 있다.
상기 필터를 상기 모터펌프 측으로 탄성지지하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 필터의 내주면에는 상기 모터펌프의 흡입구 측 외주면과 밀착되는 필터오링이 배치될 수 있다.
상기 마운팅플랜지의 내부에는 상부가 상기 제1연결통로와 연결되고 하부가 외부로 연결되는 제2연결통로가 형성되고, 상기 제2연결통로의 상단부에는 요소수중 일부를 탱크 내부로 순환시키는 체크밸브 혹은 노즐이 배치될 수 있다.
상기 제2연결통로의 하단부에는 토출포트가 배치되고, 상기 토출포트의 일측에 압력센서가 배치될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 펌핑모듈유닛에서 실질적으로 요소수를 펌핑하는 모터펌프가 수직하게 형성되지 않고, 수평적으로 형성됨으로써 요소수저장탱크를 보다 낮게 설계할 수 있다.
아울러, 마운팅플랜지 위에 수평적으로 배치되는 모터펌프의 외곽을 덮는 커버를 히터모듈로 구성함으로써 상기 모터펌프를 보호하는 동시에 요소수의 동결을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 요소수 공급 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈의 모터펌프가 마운팅플랜지에 장착된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈에서 히터모듈의 분해 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈에서 모터펌프와 마운팅플랜지의 일부 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈에서 마운팅브라켓의 일부 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈에서 필터의 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 요소수 공급 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 요소수 펌핑 모듈은 채움관(100), 요소수탱크(110), 및 펌핑모듈(120)을 포함한다. 상기 요소수탱크(110)은 내부에서 하부로 개방된 개방홀이 형성되고, 상기 펌핑모듈(120)이 상기 개방홀을 폐쇄하도록 배치된다.
상기 채움관(100)을 통해서 요소수를 저장하고, 상기 펌핑모듈(120)은 상기 요소수탱크(110)에 저장된 요소수를 설정된 압력으로 인젝터(미도시)로 펌핑하고, 상기 인젝터는 배기라인(미도시) 안으로 설정된 조건에서 분사한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 요소수 펌핑 모듈의 펌핑모듈(120)은 센서센서장착관(200), 히터모듈(210), 탄성부재(220), 필터(230), 모터펌프(240), 체크밸브(250) 혹은 노즐(252), 마운팅플랜지(260), 토출포트(280), 및 압력센서(270)를 포함한다.
상기 센서센서장착관(200)은 하단부에 센서단자부(202)를 포함하고, 상기 센서센서장착관(200)은 상부로 개방되며, 그 내부에는 레벨센서(LS)와 온도센서(TS)가 장착된다. 상기 센서장착관을 마운팅플랜지(260)와 함께 일체화할 수 있으며 이경우 센서 및 단자부(202)는 마운팅플랜지 외측에 조립 혹은 융착될 수 있다.
상기 마운팅플랜지(260) 위에는 상기 모터펌프(240)가 수평방향으로 설치되고, 상기 모터펌프(240)의 일측에는 흡입구(242)가 형성되고 타측에는 토출구(244)가 형성되며, 상기 모터펌프(240)의 흡입구 측에는 필터(230)와 탄성부재(220)가 배치된다.
상기 모터펌프(240)의 토출구(244)와 대응하여 상기 마운팅플랜지(260)에는 체크밸브(250)가 배치되고, 상기 마운팅플랜지(260)의 하부에는 상기 체크밸브(250)혹은 노즐(252)과 대응하여 토출포트(280)가 배치되고, 상기 토출포트(280)의 일측에는 압력센서(270)가 배치된다.
상기 체크밸브(250) 또는 상기 노즐(252)은 요소수가 빙결된 상태에서 해빙된 요소수의 일부를 요소수탱크(110)의 내부로 순환시켜 전체적인 해빙시간을 줄여주는 기능과 효과를 달성한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈의 모터펌프가 마운팅플랜지에 장착된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 마운팅플랜지(260)의 상부에는 삽입부하우징(510)이 형성되고, 상기 삽입부하우징(510)의 안쪽으로 상기 모터펌프(240)의 토출구(244) 측이 삽입된 상태에서, 상기 모터펌프(240)의 흡입구(242) 측에 상기 필터(230)가 배치되고, 상기 탄성부재(220)가 상기 필터(230)를 상기 모터펌프(240) 측으로 탄성적으로 지지한다.
상기 삽입부하우징(510)에는 상기 토출구(244)와 대응하여 수평방향으로 제1연결통로(600)가 형성되고, 상기 제1연결통로(600)의 단부는 수직하게 형성되는 제2연결통로(320)와 연결된다. 상기 제2연결통로(320)의 상단부에는 체크밸브(250)혹은 노즐(252)이 배치되고, 하단부에는 토출포트(280)가 배치된다.
상기 마운팅플랜지(260)의 하부에는 외부로부터 상기 모터펌프(240)로 파워를 전달하는 파워접속부(300)가 형성되고, 상기 마운팅플랜지(260)의 내부에는 상기 파워접속부(300)로 공급된 파워를 상기 모터펌프(240)로 연결하는 파워연결단자(310)가 형성된다.
외부의 요소수가 상기 파워연결단자(310)로 침투하는 것을 방지하기 위해서 상기 파워연결단자(310)의 내측과 외측에는 각각 내측오링(610)과 외측오링(620)이 배치된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 모터펌프(240)는 상기 요소수탱크(110) 안에서 상기 마운팅플랜지(260) 위에 수평방향으로 배치되어, 일측으로는 요소수를 흡입하고, 회전자와 고정자 사이의 공간을 통해서 타측으로 요소수를 토출한다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈에서 히터모듈의 분해 사시도이다.
도 4a를 참조하면, 히터모듈(210)은 외부몰딩(400), 제1히터단자(410), 제2히터단자(420), 가이드(430), 및 PTC히터(440)를 포함한다.
상기 가이드(430)의 안쪽에 각각 두 개의 PTC히터(440)가 배치되고, 상기 PTC히터(440)를 사이에 두고 상기 제1히터단자(410)와 상기 제2히터단자(420)가 배치된다. 그리고, 상기 외부몰딩(400)이 상기 제1,2히터단자(410, 420), 상기 가이드(430), 및 상기 PTC히터(440)를 완전하게 감싼다.
그리고, 상기 외부몰딩(400)의 일측은 상기 마운팅플랜지(260)를 관통하여 배치되어 히터단자부(450)를 형성하고, 타측은 상기 마운팅플랜지(260)의 상부에 고정된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 히터모듈(210)은 상기 모터펌프(240)의 상부와 좌우측면을 커버하는 커버기능과 요소수를 히팅하는 히팅기능을 동시에 수행 할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터모듈의 분해 사시도이다.
도 4b를 참조하면, 히터모듈(210)은 외부몰딩(400), 제1히터단자(410), 제2히터단자(420), 절연재(470), 알루미늄튜브(460), PTC히터(440, 도 4a참조)를 포함한다.
상기 제1,2히터단자(410, 420)의 단자판 사이에 상기 PTC히터(440)가 배치된다. 그리고, 상기 제1,2히터단자(410, 420)와 상기 단자판이 상기 알루미늄튜브(460) 안쪽으로 삽입된다. 그리고, 상기 알루미늄튜브(460)와 상기 단자판 사이에는 상기 절연재(470)가 개재된다.
그리고, 상기 알루미늄튜브(460)를 압착하여 상기 단자판과 상기 PTC히터(440)를 서로 고정하는 구조로 신뢰성과 양산성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 외부몰딩(400)이 상기 제1,2히터단자(410, 420), 및 상기 알루미늄튜브(460)를 완전하게 감싼다.
그리고, 상기 외부몰딩(400)의 일측은 상기 마운팅플랜지(260)를 관통하여 배치되어 히터단자부(450)를 형성하고, 타측은 상기 마운팅플랜지(260)의 상부에 고정된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 히터모듈(210)은 상기 모터펌프(240)의 상부와 좌우측면을 커버하는 커버기능과 요소수를 히팅하는 히팅기능을 동시에 수행 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈에서 모터펌프와 마운팅플랜지의 일부 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 마운팅플랜지(260)의 상부에는 삽입부하우징(510)이 형성되고, 상기 삽입부하우징(510)의 일측면에는 토출구삽입부(540)가 형성된다. 그리고, 상기 토출구삽입부(540)의 안쪽면에는 내측오링(520)과 외측오링(530)이 상기 토출구(244)와 대응하여 배치된다.
상기 삽입부하우징(510)의 상기 토출구삽입부(540)로 삽입된 상기 모터펌프(240)의 토출구(244) 측은 상기 삽입부하우징(510)에 체결되는 클립(500)에 의해서 고정된다. 아울러, 상기 모터펌프(240)의 흡입구(242) 측이 상기 필터(230)의 내주면으로 삽입되는 구조를 갖는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈에서 마운팅브라켓의 일부 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 삽입부하우징(510)의 일측면에 형성되는 토출구삽입부(540)의 안쪽 중심부에는 제1연결통로(600)가 형성되고, 상기 제1연결통로(600)의 외측에는 일정한 간격을 두고 파워연결단자(310)가 돌출되도록 배치된다.
상기 파워연결단자(310)를 사이에 두고 내측오링(610)과 외측오링(620)이 상기 토출구삽입부(540)의 내측면에 장착된다. 상기 내측오링(610)은 상기 제1연결통로(600)와 상기 파워연결단자(310) 사이에 배치되고, 상기 외측오링(620)은 상기 파워연결단자(310)의 외측에 배치된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 요소수 펌핑 모듈에서 필터의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 필터(230)에는 펌프삽입부(700)가 형성되고, 상기 펌프삽입부(700)의 내주면에는 상기 모터펌프(240)의 흡입구(242) 측의 외주면과 실링구조를 형성하는 필터오링(710)이 배치된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당 해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 채움관 110: 요소수탱크
120: 펌핑모듈 200: 장착관
202: 센서단자부 210: 히터모듈
220: 탄성부재 230: 필터
240: 모터펌프 242: 흡입구
244: 토출구 250: 체크밸브
260: 마운팅플랜지 270: 압력센서
280: 토출포트 300: 파워접속부
310: 파워연결단자 320: 제2연결통로
400: 외부몰딩 410: 제1히터단자
420: 제2히터단자 430: 가이드
440: PTC히터 450: 히터단자부
500: 클립 510: 삽입부하우징
600: 제1연결통로 610, 520: 내측오링
620, 530: 외측오링 700: 펌프삽입부
710: 필터오링

Claims (10)

  1. 하부로 개방된 장착홀을 갖는 요소수탱크
    상기 장착홀을 폐쇄하도록 장착되는 마운팅플랜지;
    상기 요소수탱크 안에서 상기 마운팅플랜지 위에 수평방향으로 배치되고, 일측으로는 펌프를 통해서 요소수를 흡입하고, 모터의 회전자와 고정자 사이의 공간을 통해서 타측으로 요소수를 토출하는 모터펌프; 및
    상기 모터펌프의 외측에서 상기 모터펌프의 흡입구 측에 설치되는 필터;
    상기 마운팅플랜지의 상부에는 상기 모터펌프의 토출구 측이 장착되는 토출구삽입부가 형성된 삽입부하우징이 형성되고,
    상기 토출구삽입부의 중심부에는 상기 모터펌프의 토출구와 대응하여 수평방향으로 형성되는 제1연결통로가 형성되며,
    상기 토출구삽입부의 내측면에는
    상기 제1연결통로의 입구를 중심에 두고 배치되는 내측오링;
    상기 내측오링과 간격을 두고 외측에 배치되는 외측오링; 및
    상기 내측오링과 상기 외측오링 사이에 배치되어 외부로부터 상기 모터펌프를 동작시키는 전원을 공급받는 파워연결단자; 가 배치되는 것을 특징으로 하는 요소수 펌프유닛.
  2. 제1항에서,
    일측과 타측은 상기 마운팅플랜지에 고정되고, 상기 모터펌프의 외측을 커버하고 외부로 공급되는 전원을 통해서 열을 발생시키는 히터모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수 펌프유닛.
  3. 제2항에서,
    상기 히터모듈은
    가이드와 상기 가이드에 장착되는 PTC히터;
    상기 PTC히터를 사이에 두고 외부로부터 전원을 공급받는 제1,2히터단자; 및
    상기 PTC히터, 상기 가이드, 및 상기 제1,2히터단자를 외부에서 감싸는 외부몰딩;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수 펌프유닛.
  4. 제2항에서,
    상기 마운팅플랜지의 일측을 관통 혹은 상기 마운팅플랜지의 외측에 설치되고, 그 내부에는 레벨센서와 온도센서가 배치되고, 외부로부터 전원을 공급받는 센서단자부가 형성되는 센서장착관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수 펌프유닛.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 필터를 상기 모터펌프 측으로 탄성지지하는 탄성부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수 펌프유닛.
  8. 제1항에서,
    상기 필터의 내주면에는 상기 모터펌프의 흡입구 측 외주면과 밀착되는 필터오링이 배치되는 것을 특징으로 하는 요소수 펌프유닛.
  9. 제1항에서,
    상기 마운팅플랜지의 내부에는 상부가 상기 제1연결통로와 연결되고 하부가 외부로 연결되는 제2연결통로가 형성되고, 상기 제2연결통로의 상단부에는 요소수 중 일부를 요소수탱크의 내부로 순환시키는 체크밸브 또는 노즐이 배치되는 것을 특징으로 하는 요소수 펌프유닛.
  10. 제9항에서,
    상기 제2연결통로의 하단부에는 토출포트가 배치되고, 상기 토출포트의 일측에 압력센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 요소수 펌프유닛.
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