KR101766227B1 - Apparatus for measuring state of urea water solution - Google Patents

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KR101766227B1
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Abstract

Disclosed is an apparatus to measure a status of a urea solution. The disclosed apparatus to measure the status of the urea solution comprises: a measurement sensor provided to a urea tank; and a measurement assistance member measuring concentration and water level of the urea solution stored in the urea tank by a signal generated by the measurement sensor.

Description

우레아 수용액 상태측정장치{APPARATUS FOR MEASURING STATE OF UREA WATER SOLUTION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for measuring the state of a urea aqueous solution,

본 발명은 우레아 수용액 상태측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일의 측정센서를 이용하여 우레아 탱크에 저장된 우레아 수용액의 수위 및 농도를 측정할 수 있는 우레아 수용액 상태측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an urea aqueous solution state measuring apparatus, and more particularly, to a urea aqueous solution state measuring apparatus capable of measuring the level and concentration of a urea aqueous solution stored in a urea tank using a single measuring sensor.

디젤엔진이 장착된 차량에서는 NOx를 저감하기 위한 방편의 하나로서, SCR(Selective catalytic reduction) 촉매를 적용하고 상기 SCR 촉매의 전단에 우레아 수용액을 분사하도록 함으로써, 디젤엔진의 배기가스에 포함된 NOx가 저감되도록 한다.In a vehicle equipped with a diesel engine, a selective catalytic reduction (SCR) catalyst is applied as a means for reducing NOx, and an urea aqueous solution is injected to the front end of the SCR catalyst, whereby NOx contained in the exhaust gas of the diesel engine To be reduced.

우레아 수용액은 차량에 장착되는 우레아 탱크의 내부에 저장되는데, 외기의 기온이 우레아 수용액의 어느점보다 낮은 경우에는 SCR 촉매의 전단으로 우레아 수용액을 분사하지 못하는 현상이 발생하고, 이러한 경우에는 엔진의 출력이 제한되거나, 엔진에서 배출되는 NOx를 저감시키지 못하는 문제점이 발생한다The urea aqueous solution is stored in the urea tank installed in the vehicle. When the temperature of the outside air is lower than the point of the urea aqueous solution, the urea aqueous solution can not be injected into the front end of the SCR catalyst. In this case, Or the NOx emitted from the engine can not be reduced.

이에, 우레아 탱크의 내부에 저장된 우레아 수용액의 동결을 방지하기 위해, 우레아 탱크의 재질을 플라스틱으로 형성하거나, 엔진으로부터 배출된 냉각수를 우레아 탱크에 순환시키는 방법이 제시되었다.In order to prevent freezing of the urea aqueous solution stored in the urea tank, a method of forming the urea tank as a plastic material or circulating the cooling water discharged from the engine to the urea tank has been proposed.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제1997-0035564호 (1997.07.22, 발명의 명칭 : 휴엘탱크 단열장치) 가 있다.A related art is Korean Patent Laid-Open Publication No. 1997-0035564 (Jul. 22, 1997, entitled " Huel Tank Insulation Device ").

본 발명의 목적은 단일의 측정센서를 이용하여 우레아 탱크에 저장된 우레아 수용액의 수위 및 농도를 측정할 수 있는 우레아 수용액 상태측정장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an urea aqueous solution state measuring apparatus capable of measuring the level and concentration of urea aqueous solution stored in a urea tank using a single measuring sensor.

본 발명에 따른 우레아 수용액 상태측정장치는: 우레아 탱크에 구비되어 측정센서 및 상기 측정센서에서 발생되는 신호에 의해 상기 우레아 탱크에 저장된 우레아 수용액의 수위 및 농도를 측정하게 하는 측정보조부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for measuring the state of the urea aqueous solution according to the present invention comprises: a measurement assisting member provided in a urea tank and measuring a level and a concentration of the urea aqueous solution stored in the urea tank by a signal generated from the measurement sensor .

또한, 상기 측정센서는 초음파센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement sensor includes an ultrasonic sensor.

또한, 상기 측정보조부재는 상기 측정센서의 둘레에 구비되어 상기 측정센서에서 발생되는 신호를 우레아 수용액 수면으로 안내하는 안내가이드 및 상기 안내가이드에 구비되어 상기 측정센서에서 발생된 신호 중 일부를 반사시키는 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.The measurement assisting member may include a guide guide provided around the measurement sensor for guiding a signal generated from the measurement sensor to the surface of the urea aqueous solution and a guide provided on the guide guide for reflecting a part of the signal generated from the measurement sensor And a reflective member.

또한, 상기 안내가이드의 둘레에는 동결된 우레아 수용액을 용융시키는 열원부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Further, the guide member is further provided with a heat source member for melting the frozen urea aqueous solution.

본 발명에 따른 우레아 수용액 상태측정장치는 단일의 측정센서를 이용하여 우레아 탱크에 저장된 우레아 수용액의 수위 및 농도를 측정할 수 있는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The apparatus for measuring the state of the urea aqueous solution according to the present invention has the effect of reducing the cost of measuring the level and concentration of the urea aqueous solution stored in the urea tank by using a single measuring sensor.

또한, 본 발명은 안내가이드의 둘레에 열원부재가 구비되어 우레아 수용액의 동결 시 용융시켜 우레아 수용액의 정확한 상태를 측정할 수 있다.In addition, the present invention provides a heat source member around the guide to melt the urea aqueous solution during freezing to measure the precise state of the aqueous urea solution.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치를 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치의 측정을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치의 열원부재의 변형예를 보인 도면이다.1 is a perspective view showing an apparatus for measuring the state of an aqueous urea solution according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an apparatus for measuring the state of aqueous urea solution according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a measurement of an apparatus for measuring the state of aqueous urea solution according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a modification of the heat source member of the apparatus for measuring the state of the urea aqueous solution according to the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 우레아 수용액 상태측정장치의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of an apparatus for measuring the state of aqueous urea solution according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치의 측정을 보인 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치의 열원부재의 변형예를 보인 도면이다.FIG. 1 is a perspective view showing an apparatus for measuring the state of an urea aqueous solution according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of an apparatus for measuring the state of an aqueous urea solution according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing a variation of the heat source member of the apparatus for measuring the state of the urea aqueous solution according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치(100)는 측정센서(110) 및 측정보조부재(120)를 포함한다.1 to 4, an urea aqueous solution state measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a measurement sensor 110 and a measurement assistance member 120.

먼저, 우레아 탱크(10)는 내부에 우레아 수용액을 저장하며, 우레아 수용액의 열이 외부로 방출되는 것을 방지하기 위해 열전도율이 낮은 합성수지 등으로 제작될 수 있다. 이와 같이 우레아 탱크(10)는 합성수지로 제작됨으로써, 우레아 수용액이 어느점 이하의 저온에서 동결되는 것을 억제할 수 있다. 더욱이 우레아 탱크(10)에는 단열 효과가 더욱 향상되도록 단열재가 추가적으로 더 설치될 수 있다. 이러한 단열재는 폴리우레탄, 폴리스틸렌, 중공형태의 실리카겔 중 어느 하나가 채용될 수 있을 뿐만 아니라, 이들 중 어느 하나 이상이 조합될 수 있다.First, the urea tank 10 may be made of a synthetic resin having a low thermal conductivity to store the urea aqueous solution therein and prevent the heat of the urea aqueous solution from being discharged to the outside. Thus, the urea tank 10 is made of a synthetic resin, so that the urea aqueous solution can be prevented from freezing at a low temperature below a certain point. Further, the urea tank 10 may be further provided with a heat insulating material so that the heat insulating effect is further improved. The heat insulating material may be any one of polyurethane, polystyrene, and hollow silica gel, and any one or more of these may be combined.

측정센서(110)는 우레아 탱크(10)에 구비된다. 보다 자세하게 측정센서(110)는 초음파센서로 이루어지며, 우레아 탱크(10)의 바닥면에 설치된다.The measurement sensor 110 is provided in the urea tank 10. In more detail, the measurement sensor 110 is formed of an ultrasonic sensor, and is installed on the bottom surface of the urea tank 10.

본 실시예에서는 측정센서(110)를 초음파센서로 기재하지만, 이에 한정한 것이 아니며, 자외선센서, 적외선센서 등 거리를 측정할 수 있는 다양한 센서로 이루어질 수 있으며, 이는 단순한 설계변경에 불과하다.In the present embodiment, the measurement sensor 110 is described as an ultrasonic sensor, but the present invention is not limited thereto, and may include various sensors capable of measuring distances such as an ultraviolet sensor and an infrared sensor, which are merely a design change.

측정보조부재(120)는 측정센서(110)에서 발생되는 신호에 의해 우레아 탱크(10)에 저장된 우레아 수용액의 수위 및 농도를 측정하게 한다. 이러한 측정보조부재(120)는 도 2에서 도시된 바와 같이 측정센서(110)의 둘레에 구비되어 측정센서(110)에서 발생되는 신호를 우레아 수용액 수면으로 안내하는 안내가이드(122) 및 안내가이드(122)에 구비되어 측정센서(110)에서 발생된 신호 중 일부를 반사시키는 반사부재(124)를 포함한다.The measurement assisting member 120 allows the measurement of the level and concentration of the urea aqueous solution stored in the urea tank 10 by a signal generated by the measurement sensor 110. [ As shown in FIG. 2, the measurement assistant 120 includes a guide guide 122 and a guide guide 122, which are provided around the measurement sensor 110 to guide a signal generated by the measurement sensor 110 to the urea aqueous solution surface, 122 for reflecting a part of the signals generated by the measurement sensor 110. The reflection member 124 reflects a part of the signals generated by the measurement sensor 110. [

안내가이드(122)는 상부로 갈수록 확장되는 형상으로 형성되어 측정센서(110)에서 발생되는 신호가 수면에 도달되도록 안내한다. 그리고, 반사부재(124)는 안내가이드(122)의 단부에 내측으로 굴곡 형성되는 플랜지형상으로 형성된다.The guide guide 122 is formed in an upwardly extending shape to guide a signal generated by the measurement sensor 110 to reach the water surface. The reflecting member 124 is formed in a flange shape bent inward at an end of the guide 122.

따라서, 측정센서(110)에서 발생한 신호가 안내가이드(122) 중앙의 개구부위를 통해 수면에 전달되고 수면에서 반사된 신호가 측정센서(110)에 도달함으로써, 우레아 탱크(10)에 수용된 우레아 수용액의 수위를 측정할 수 있다.A signal generated by the measurement sensor 110 is transmitted to the water surface through the opening portion in the center of the guide 122 and a signal reflected from the water surface reaches the measurement sensor 110. As a result, the urea aqueous solution contained in the urea tank 10 Can be measured.

또한, 측정센서(110)에서 발생한 신호가 안내가이드(122)의 반사부재(124)에서 반사되어 다시 측정센서(110)로 도달함으로써, 우레아 탱크(10)의 바닥면에서부터 반사부재(124)까지의 거리와, 신호의 도달시간에 의해 우레아 수용액의 농도를 측정할 수 있다.The signal generated by the measurement sensor 110 is reflected by the reflection member 124 of the guide 122 and arrives at the measurement sensor 110 again so that the distance from the bottom surface of the urea tank 10 to the reflection member 124 And the concentration of the urea aqueous solution can be measured by the arrival time of the signal.

즉, 도 3에서 도시된 바와 같이 첫번째 도달되는 신호(①)에 의해 우레아 수용액의 농도를 측정할 수 있고, 두번째 신호(②)에 의해 우레아 수용액의 수위를 측정할 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the concentration of the urea aqueous solution can be measured by the first signal (1) and the level of the urea aqueous solution can be measured by the second signal (2).

이처럼 우레아 수용액의 수위를 측정할 수 있어 우레아 수용액의 보충은 물론, 우레아 수용액의 농도를 측정할 수 있어 우레아 수용액의 일정한 어느 점을 유지할 수 있으며, 환원시 정확한 화학반응을 가능하게 하여 배기 가스에 포함된 NOx를 저감시킬 수 있다.Thus, since the level of the urea aqueous solution can be measured, the urea aqueous solution can be measured as well as the urea aqueous solution can be measured, thereby maintaining a certain point of the urea aqueous solution. Thereby reducing the amount of NOx.

한편, 안내가이드(122)에는 동결된 우레아 수용액을 용융시키는 열원부재(130)가 구비될 수 있다. 열원부재(130)는 외부전원과 연결되는 히팅튜브로 이루어질 수 있다. 이때, 안내가이드(122)는 열원부재(130)와 열교환되어 동결된 우레아 수용액으로 발산되도록 열전도성이 우수한 열전도성 플라스틱으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the guide guide 122 may be provided with a heat source member 130 for melting the frozen urea aqueous solution. The heat source unit 130 may be a heating tube connected to an external power source. At this time, the guide guide 122 may be made of a thermally conductive plastic having excellent thermal conductivity so as to be heat-exchanged with the heat source member 130 to be diverted into a frozen urea aqueous solution.

또한, 열원부재(130)의 변형예로서, 도 4에서 도시된 바와 같이 열원부재(130)는 외부전원과 연결되며, 안내가이드(122)와 함께 사출될 수도 있다. 즉, 열원부재(130)는 정온 발열 기능을 갖는 PTC소자(142)와, PTC소자(142)의 양측면에 구비되는 전극판(144)으로 이루어진다.4, the heat source unit 130 may be connected to an external power source and may be ejected together with the guide guide 122 as shown in FIG. That is, the heat source member 130 includes a PTC element 142 having a constant-temperature heat generating function and an electrode plate 144 provided on both sides of the PTC element 142.

이하, 상기한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치(100)의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation and effects of the urea aqueous solution state measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

우레아 탱크(10)의 바닥면에는 초음파센서로 이루어진 측정센서(110)가 설치된다. 그리고, 측정센서(110)의 둘레에는 측정보조부재(120)가 설치된다. 즉, 상부로 갈수록 확장되는 형상의 안내가이드(122)가 우레아 탱크(10) 바닥면에 설치되고, 안내가이드(122)의 단부는 내측으로 굴곡되어 반사부재(124)가 형성된다.On the bottom surface of the urea tank 10, a measurement sensor 110 composed of an ultrasonic sensor is installed. A measurement assisting member 120 is provided around the measurement sensor 110. That is, a guide guide 122 is formed on the bottom surface of the urea tank 10 so that the guide member 122 is curved inward to form the reflecting member 124.

상기와 같이 설치된 우레아 수용액 상태측정장치(100)의 우레아 탱크(10)에 저장된 우레아 수용액의 수위는 물론, 농도를 측정할 수 있다. 이를 자세히 설명하면, 도 3에서 도시된 바와 같이 측정센서(110)에서 발생되는 신호가 우레아 수용액의 수면에서 반사되어 도달함으로써, 우레아 수용액의 수위를 측정할 수 있고, 반사부재(124)에서 반사되어 도달한 신호에 의해 우레아 수용액의 농도를 측정할 수 있다. 이는 반사부재(124)까지의 거리와 신호의 도달시간에 의해 측정할 수 있는 것이다. The concentration of the urea aqueous solution stored in the urea tank 10 of the urea aqueous solution state measuring apparatus 100 as described above can be measured as well as the water level. 3, the signal generated by the measurement sensor 110 is reflected and reaches the surface of the urea aqueous solution, so that the level of the urea aqueous solution can be measured and reflected by the reflection member 124 The concentration of the urea aqueous solution can be measured by the signal that has been reached. This can be measured by the distance to the reflecting member 124 and the arrival time of the signal.

이처럼 하나의 측정센서(110)에 의해 우레아 수용액의 수위와 농도를 측정할 수 있어 제조단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, since the level and concentration of the urea aqueous solution can be measured by one measuring sensor 110, the manufacturing cost can be reduced.

한편, 안내가이드(122)의 둘레면에는 열원부재(130)가 구비되어 우레아 수용액의 동결 시 우레아 수용액을 용융할 수 있다. 이때, 안내가이드(122)는 열전도성 플라스틱으로 이루어져 열원부재(130)의 열을 확산시켜 용융효율을 향상시킬 수 있다.On the other hand, the heat source member 130 is provided on the circumferential surface of the guide guide 122, so that the urea aqueous solution can be melted when the urea aqueous solution is frozen. At this time, the guide guide 122 is made of a thermally conductive plastic and can diffuse the heat of the heat source member 130 to improve the melting efficiency.

또한, 열원부재(130)의 변형예로서, 도 4에서 도시된 바와 같이 PTC소자(142)와 PTC소자(142)의 전후면에 구비되는 전극판(144)으로 이루어져 외부전원에 의해 전도판이 발열되어 동결된 우레아 수용액을 용융시킬 수 있다. 이러한 열원부재(130)는 열전도성 플라스틱으로 이루어지는 안내가이드(122)의 사출시 내부에 일체로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 4, the heat source unit 130 includes a PTC device 142 and an electrode plate 144 provided on the front and rear surfaces of the PTC device 142. The conductive plate generates heat Whereby the frozen urea aqueous solution can be melted. The heat source member 130 may be integrally formed at the time of injection of the guide 122 made of thermally conductive plastic.

그리고, 열원부재(130)가 PTC소자(142)를 포함함에 따라 정온 발열 기능에 의해 스스로 설정된 온도로 유지할 수 있어 화재를 미연에 방지할 수 있다.As the heat source member 130 includes the PTC device 142, the temperature can be maintained at a temperature set by itself by the constant temperature heat generating function, so that the fire can be prevented in advance.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 우레아 수용액 상태측정장치에 의하면, 단일의 측정센서를 이용하여 우레아 탱크에 저장된 우레아 수용액의 수위 및 농도를 측정할 수 있는 비용을 절감할 수 있고, 안내가이드에 열원부재가 구비되어 우레아 수용액의 동결 시 용융시켜 우레아 수용액의 정확한 상태를 측정할 수 있다.As described above, according to the apparatus for measuring the state of urea aqueous solution according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the cost of measuring the level and concentration of urea aqueous solution stored in the urea tank by using a single measuring sensor, The guide is provided with a heat source member to melt the urea aqueous solution when it is frozen to measure the precise state of the aqueous urea solution.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be defined by the claims.

10 : 우레아 탱크 100 : 우레아 수용액 상태측정정치
110 : 측정센서 120 : 측정보조부재
122 : 안내가이드 124 : 반사부재
130, 140 : 열원부재 142 : PTC소자
144 : 전극판10: Urea tank 100: Measurement of urea aqueous solution state
110: measurement sensor 120: measurement assistance member
122: guide guide 124: reflective member
130, 140: heat source member 142: PTC element
144: electrode plate

Claims (4)

우레아 탱크에 구비되어 측정센서; 및
상기 측정센서에서 발생되는 신호에 의해 상기 우레아 탱크에 저장된 우레아 수용액의 수위 및 농도를 측정하게 하는 측정보조부재를 포함하고,
상기 측정보조부재는 상기 측정센서의 둘레에 구비되어 상기 측정센서에서 발생되는 신호를 우레아 수용액 수면으로 안내하는 안내가이드; 및
상기 안내가이드에 구비되어 상기 측정센서에서 발생된 신호 중 일부를 반사시키는 반사부재를 포함하며,
상기 안내가이드에는 PTC소자와 전극판을 포함하는 열원부재가 사출 성형되되, 상기 안내가이드는 열전도성 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 우레아 수용액 상태측정장치.
A measurement sensor provided in the urea tank; And
And a measurement assisting member for measuring a level and a concentration of urea aqueous solution stored in the urea tank by a signal generated from the measurement sensor,
Wherein the measurement assisting member is provided around the measurement sensor and guides the signal generated by the measurement sensor to the urea aqueous solution surface; And
And a reflection member which is provided in the guide and reflects a part of the signal generated by the measurement sensor,
Wherein a heat source member including a PTC element and an electrode plate is injection-molded in the guide guide, and the guide guide is made of a thermally conductive plastic.
제 1항에 있어서,
상기 측정센서는 초음파센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 우레아 수용액 상태측정장치.
The method according to claim 1,
Wherein the measurement sensor comprises an ultrasonic sensor.
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