KR101610531B1 - Scr 우레아 탱크의 과충전 방지구조 - Google Patents

Scr 우레아 탱크의 과충전 방지구조 Download PDF

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KR101610531B1 KR1020140149433A KR20140149433A KR101610531B1 KR 101610531 B1 KR101610531 B1 KR 101610531B1 KR 1020140149433 A KR1020140149433 A KR 1020140149433A KR 20140149433 A KR20140149433 A KR 20140149433A KR 101610531 B1 KR101610531 B1 KR 101610531B1
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Abstract

본 발명은 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조는 우레아를 저장하고, 우레아의 충전시 우레아가 유입되는 입구(11)를 구비한 우레아 탱크(10); 부력에 의해, 상기 우레아 탱크(10) 내부 우레아 수위에 따라 상승 또는 하강하는 부레(20); 상기 부레(20)의 상승 또는 하강에 의해, 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 개폐하는 밸브(30); 및 일측이 상기 부레(20) 또는 상기 밸브(30)에 연결되고, 타측이 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)측 내측면에 상하방향으로 회전가능하도록 힌지결합된 회전구조물(40);을 포함한다. 본 발명에 따르면, 우레아 탱크 내에 우레아가 일정 수위에 다다르면 입구를 기계적으로 닫아 SCR 우레아 탱크의 과충전을 방지할 수 있다.

Description

SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조{AN OVERCHARGING PROTECTION STRUCTURE OF THE SCR UREA TANK}
본 발명은 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적으로 SCR 우레아 탱크의 과충전을 방지하여 과충전에 따른 고장코드 발생을 방지하는 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조에 관한 것이다.
가솔린이나 디젤과 같은 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차의 경우에는 배기가스에 의한 환경오염이 심각하다는 문제가 있다. 특히 버스나 트럭과 같은 디젤 자동차의 경우에는 매연과 질소 산화물(NOx) 그리고 매연을 포함한 미세먼지의 배출이 심각한 문제로 인식되고 있으며, 각 국에서는 이와 같은 디젤 차량의 배기가스 문제를 해결하기 위하여 관련 규정을 마련하여 배기가스의 방출을 엄격하게 규제하고 있는 실정이다.
일반적으로, 디젤 엔진의 배기 시스템은 배기 가스 중에 함유된 공해 물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 입자상 물질(Particulate Matter), 질소산화물(NOx) 등을 감소시키기 위해 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF((Diesel Particulate matter Filter), 및 SCR(Selective Catalyst Reduction), LNT(Lean NOx Trap) 등과 같은 배기가스 후처리장치를 구비하고 있다.
이 중에서, SCR을 적용한 배기가스 후처리장치(이하, 'SCR 장치' 라고 한다)는 배기 파이프의 내부로 우레아(Urea)와 같은 환원제를 분사하여 배기 가스 중의 질소산화물을 질소와 산소로 환원시키는 기능을 하게 된다. 즉, 상기 SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킬 수 있다. 이와 같이 SCR 장치를 통해 우레아(Urea)를 배기 파이프의 내부로 분사하기 위해서는 우레아(Urea)를 저장하기 위한 우레아(Urea) 탱크가 필요하다.
한편, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 현재의 SCR 장치는 우레아가 실제 소모되는 양을 측정하고, 계산된 우레아의 소모량과 비교하여, 우레아의 소모량 진단을 실시하도록 법규에 의해 강제되고 있다. 그러나 도 1(b)에 도시된 바와 같이 우레아 탱크에 우레아가 측정가능한 범위 이상으로 과충전되었을 때, 레벨센서는 과충전된 우레아가 소모되는 동안의 우레아 변동량을 측정할 수 없다. 즉, 계산된 우레아의 소모량은 계속 증가하나, 우레아가 소모되는 양의 측정값은 0이므로 소모량의 편차가 발생하게 된다. 따라서 SCR 장치는 우레아가 분사되지 않는다고 판단하여 고장코드를 발생시키는 문제가 있었다.
공개특허공보 제10-2005-0068740호(2005.07.05)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 우레아가 과충전되는 것을 방지하는 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조는 우레아를 저장하고, 우레아의 충전시 우레아가 유입되는 입구(11)를 구비한 우레아 탱크(10); 부력에 의해, 상기 우레아 탱크(10) 내부 우레아 수위에 따라 상승 또는 하강하는 부레(20); 상기 부레(20)의 상승 또는 하강에 의해, 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 개폐하는 밸브(30); 및 일측이 상기 부레(20) 또는 상기 밸브(30)에 연결되고, 타측이 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)측 내측면에 상하방향으로 회전가능하도록 힌지결합된 회전구조물(40);을 포함한다.
상기 회전구조물(40)은 일측이 상기 부레(20)에 연결되고, 타측이 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)측 내측면에 상하방향으로 회전가능하도록 힌지결합된 제 1 회전구조물(41); 및 일측이 상기 밸브(30)에 연결되고, 타측이 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)측 내측면에 상하방향으로 회전가능하도록 힌지결합된 제 2 회전구조물(42);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 회전구조물(41)과 상기 제 2 회전구조물(42)은 회전가능한 방향으로 기 설정된 각도(
Figure 112014104736594-pat00001
)를 이루도록 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조는 상기 제 1 회전구조물(41)과 상기 제 2 회전구조물(42)이 이루는 상기 기 설정된 각도(
Figure 112014104736594-pat00002
)를 조정하여, 상기 우레아 탱크(10)의 우레아 충전량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 입구(11)와 상기 밸브(30)는 상기 제 2 회전구조물(42)이 회전시 형성하는 원주상에 배치되어, 상기 밸브(30)가 상기 입구(11)를 개폐하는 것을 특징으로 한다.
상기 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조는 상기 우레아 탱크(10)의 내측면에 부착되어, 상기 우레아 탱크(10) 내의 우레아의 수위를 측정하는 레벨 센서(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브(30)는 상기 레벨 센서(50)가 측정가능한 범위 이상으로 상기 우레아 탱크(10)에 우레아가 과충전되는 것을 방지하기 위해, 상기 입구(11)를 개폐하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래기술의 문제점을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조의 작동을 설명하는 도면.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조의 개략도이다. 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조는 우레아 탱크(10), 부레(20), 밸브(30), 회전구조물(40), 레벨 센서(50)를 포함한다.
우레아 탱크(10)는 우레아(Urea)를 저장한다. 또한, 우레아의 충전시 우레아가 유입되는 입구(11)를 구비한다. 즉, SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N2)와 물(H2O)로 환원시키며, 이와 같이 SCR 장치를 통해 우레아(Urea)를 배기 파이프의 내부로 분사하기 위해서 우레아(Urea)를 저장하기 위한 우레아(Urea) 탱크가 요구되는 것이다.
부레(20)는 부력에 의해, 상기 우레아 탱크(10) 내부 우레아 수위에 따라 상승 또는 하강한다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 부레(20)는 단면이 타원인 구형일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 우레아에 비해 비중이 작은 물질이면 족하다.
밸브(30)는 상기 부레(20)의 상승 또는 하강에 의해, 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 개폐하는 역할을 한다. 즉, 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)로 우레아가 충전됨에 따라 상기 부레(20)가 상승하면 상기 밸브(30) 역시 상승한다. 이에 따라, 상기 밸브(30)가 일정 높이 이상 상승하게 되면, 상기 밸브(30)가 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 폐쇄하는 것이다. 이와 반대로 상기 우레아 탱크(10) 내의 우레아가 배기 파이프의 내부로 분사되어 소모됨에 따라, 상기 부레(20)가 하강하면 상기 밸브(30) 역시 하강한다. 이에 따라, 상기 밸브(30)가 일정 높이 이하로 하강하면, 상기 밸브(30)가 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 개방하는 것이다.
회전구조물(40)은 상기 부레(20) 또는 상기 밸브(30)에 일측이 연결되고, 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)측 내측면에 타측이 힌지결합된다. 상기 회전구조물(40)은 일측이 상기 부레(20)에 연결된 제 1 회전구조물(41)과 일측이 상기 밸브(30)에 연결된 제 2 회전구조물(42)을 포함한다.
상기 제 1 회전구조물(41)과 상기 제 2 회전구조물(42)은 회전가능한 방향으로 기 설정된 각도(
Figure 112014104736594-pat00003
)를 이루도록 연결된다. 즉, 상기 제 1 회전구조물(41)과 상기 제 2 회전구조물(42)의 힌지결합된 타측이 상하방향으로 각도를 이루도록 서로 연결되는 것이다.
상기 기 설정된 각도(
Figure 112014104736594-pat00004
)를 조정하면, 상기 우레아 탱크(10)의 우레아 충전량을 조절할 수 있다. 즉, 상기 제 1 회전구조물(41)과 상기 제 2 회전구조물(42)이 이루는 각도(
Figure 112014104736594-pat00005
)를 크게 조정하면, 상기 우레아 탱크(10)에 충전된 우레아의 양이 적어 상기 부레(20)가 적게 상승하고, 이에 따라 상기 부레(20)에 연결된 상기 제 1 회전구조물(41)이 힌지결합부를 축으로 적게 회전하더라도, 상기 제 2 회전구조물(42)에 연결된 상기 밸브(30)가 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 폐쇄할 수 있게 된다. 따라서 상기 우레아 탱크(10)의 우레아 충전량을 적게 조절할 수 있다.
이와 반대로, 상기 제 1 회전구조물(41)과 상기 제 2 회전구조물(42)이 이루는 각도(
Figure 112014104736594-pat00006
)를 작게 조정하면, 상기 우레아 탱크(10)에 충전된 우레아의 양이 많아 상기 부레(20)가 크게 상승하고, 이에 따라 상기 부레(20)에 연결된 상기 제 1 회전구조물(41)이 힌지결합부를 축으로 크게 회전해야만, 상기 제 2 회전구조물(42)에 연결된 상기 밸브(30)가 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 폐쇄할 수 있게 된다. 따라서 상기 우레아 탱크(10)의 우레아 충전량을 크게 조절할 수 있다.
상기와 같이 상기 밸브(30)가 상기 입구(11)를 개폐하기 위해, 상기 입구(11)와 상기 밸브(30)는 상기 제 2 회전구조물(42)이 회전시 형성하는 원주상에 배치된다.
레벨 센서(50)는 상기 우레아 탱크(10)의 내측면에 부착되어, 상기 우레아 탱크(10) 내의 우레아의 수위를 측정하는 역할을 한다. 즉, 현재의 SCR 장치는 우레아가 실제 소모되는 양을 측정하고, 계산된 우레아의 소모량과 비교하여, 우레아의 소모량 진단을 실시하도록 법규에 의해 강제되고 있으므로, 레벨 센서(50)에 의해 우레아가 실제 소모되는 양을 측정하게 되는 것이다. 상기 우레아 탱크(10) 내의 우레아가 소모되어 충전이 필요한 경우에는, 상기와 같이 상기 밸브(30)가 상기 입구(11)를 개폐하여, 상기 레벨 센서(50)가 측정가능한 범위 이상으로 상기 우레아 탱크(10)에 우레아가 과충전되는 것을 방지하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조의 작동을 설명하는 도면이다. 도 3(a)를 참조하면, 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)로 우레아가 충전됨에 따라 상기 부레(20)가 상승하면 상기 밸브(30) 역시 상승한다. 이에 따라, 상기 밸브(30)가 일정 높이 이상 상승하게 되면, 상기 밸브(30)가 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 폐쇄하는 것이다. 상기 입구(11)가 폐쇄되면 상기 우레아 탱크(10)에 더 이상 우레아를 충전시킬 수 없게 되므로, SCR 우레아 탱크의 과충전을 방지할 수 있다.
이와 반대로 도 3(b)를 참조하면, 상기 우레아 탱크(10) 내의 우레아가 배기 파이프의 내부로 분사되어 소모됨에 따라, 상기 부레(20)가 하강하고 상기 밸브(30) 역시 하강한다. 이에 따라, 상기 밸브(30)가 일정 높이 이하로 하강하면, 상기 밸브(30)가 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 개방하는 것이다. 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)가 개방되면 다시 우레아를 상기 우레아 탱크(10)에 충전시킬 수 있다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
10 우레아 탱크
20 부레
30 밸브
40 회전구조물
41 제 1 회전구조물
42 제 2 회전구조물
50 레벨센서

Claims (7)

  1. 우레아를 저장하고, 우레아의 충전시 우레아가 유입되는 입구(11)를 구비한 우레아 탱크(10);
    부력에 의해, 상기 우레아 탱크(10) 내부 우레아 수위에 따라 상승 또는 하강하는 부레(20);
    상기 부레(20)의 상승 또는 하강에 의해, 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)를 개폐하는 밸브(30); 및
    일측이 상기 부레(20) 또는 상기 밸브(30)에 연결되고, 타측이 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)측 내측면에 상하방향으로 회전가능하도록 힌지결합된 회전구조물(40);을 포함하는 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조에 있어서,
    상기 회전구조물(40)은 일측이 상기 부레(20)에 연결되고, 타측이 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)측 내측면에 상하방향으로 회전가능하도록 힌지결합된 제 1 회전구조물(41); 및
    일측이 상기 밸브(30)에 연결되고, 타측이 상기 우레아 탱크(10)의 상기 입구(11)측 내측면에 상하방향으로 회전가능하도록 힌지결합된 제 2 회전구조물(42);을 포함하고,
    상기 입구(11)와 상기 밸브(30)는 상기 제 2 회전구조물(42)이 회전시 형성하는 원주상에 배치되어, 상기 밸브(30)가 상기 입구(11)를 개폐하는 것을 특징으로 하는 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 회전구조물(41)과 상기 제 2 회전구조물(42)은 회전가능한 방향으로 기 설정된 각도(
    Figure 112015107803975-pat00007
    )를 이루도록 연결된 것을 특징으로 하는 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 회전구조물(41)과 상기 제 2 회전구조물(42)이 이루는 상기 기 설정된 각도(
    Figure 112014104736594-pat00008
    )를 조정하여, 상기 우레아 탱크(10)의 우레아 충전량을 조절하는 것을 특징으로 하는 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 우레아 탱크(10)의 내측면에 부착되어, 상기 우레아 탱크(10) 내의 우레아의 수위를 측정하는 레벨 센서(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 밸브(30)는 상기 레벨 센서(50)가 측정가능한 범위 이상으로 상기 우레아 탱크(10)에 우레아가 과충전되는 것을 방지하기 위해, 상기 입구(11)를 개폐하는 것을 특징으로 하는 SCR 우레아 탱크의 과충전 방지구조.
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