KR102258478B1 - 요소수 탱크의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 요소수 탱크에 융착 설치되는 멤브레인 밸브 대신에 별도의 조립식 멤브레인이 설치된 멤브레인 고정수단을 요소수 필러넥에 설치함으로써, 탱크 내부의 압력을 해소할 수 있으며, 더 나아가 원가절감 및 조립성 등의 효과를 얻도록 한 요소수 탱크의 필러넥에 설치되는 조립식 멤브레인 밸브에 관한 것이다.

Description

요소수 탱크의 구조{STRUCTURE OF UREA SOLUTION TANK}

본 발명은 요소수 탱크의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 요소수 탱크에 융착 설치되는 멤브레인 밸브를 사용하지 않고 대신에 별도의 조립식 멤브레인이 설치된 멤브레인 고정수단을 요소수 필러넥에 설치함으로써, 탱크 내부의 압력을 해소할 수 있으며, 더 나아가 원가절감 및 조립성 등의 효과를 얻도록 한 요소수 탱크의 구조에 관한 것이다.

최근 환경오염에 관한 문제가 주요 이슈로 부각되면서 자동차의 경우에도 화석연료를 사용하지 않거나 적게 사용하는 전기 자동차, 수소 자동차, 태양열 자동차 및 하이브리드 자동차가 활발하게 개발 및 상용화되고 있다.

그러나 이러한 친환경 자동차들의 등장에도 불구하고 아직까지는 가솔린이나 디젤을 연료로 사용하는 차량이 자동차 시장의 주를 이루고 있으며, 앞으로도 상당기간 동안은 그 명맥을 유지할 것으로 전망된다.

이와 같은 화석연료를 사용하는 가솔린이나 디젤 내연기관 차량의 경우에는 배기가스에 의한 환경오염 문제 등이 심각하다. 그 중에서도 디젤 자동차의 경우에는 매연과 질소산화물(NOx), 그리고 미세먼지의 배출이 심각한 문제로 인식되고 있으며, 세계 여러 국가에서는 디젤 차량의 배기가스 문제를 해결하기 위해 관련 법규를 통해 배기가스의 배출을 엄격하게 규제하고 있는 실정이다.

따라서 디젤 차량의 배기 시스템은 배기가스 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), SCR(Selective Catalyst Reduction) 및 LNT(Lean NOx Trap) 등과 같은 배기가스 후처리장치를 구비하게 된다.

이 중에서 SCR을 적용한 배기가스 후처리장치(이하, 'SCR 장치'라고 한다)는 배기 파이프의 내부로 요소수와 같은 환원제를 분사하여 배기가스 중의 질소산화물을 질소와 산소로 환원시키는 기능을 한다.

즉, 상기 SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킬 수 있다.

이와 같이 SCR 장치를 통해 요소수를 배기 파이프의 내부로 분사하기 위해서는 요소수를 SCR 장치로 공급하기 위한 요소수 공급 장치가 필요하며, 따라서 요소수를 저장하는 요소수 탱크를 필수적으로 구비하게 된다.

상기 요소수 탱크(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 요소수를 저장하는 탱크 본체(2)와, 그 탱크 본체(2)로 요소수를 주입하기 위한 요소수 필러넥(3)과, 요소수 주입에 따라 상승하는 탱크본체(2) 내의 압력이 낮아지도록 일단은 탱크본체(2)에 연결되고, 타단은 필러넥(3)으로 연결되어 공기가 배출되는 레벨링파이프(4)를 구비한다.

종래 기술에서는 요소수 주입건(도시하지 않음)을 통해 요소수 필러넥(3)으로 요소수를 주입하게 되면, 탱크 본체(2) 내부의 암모니아 가스가 레벨링파이프(4)를 통해 요소수 필러넥(3)에 형성된 주입구(6) 측으로 배출되도록 구성된다.

또한, 요소수 탱크 본체(2) 내측 하부에는 요소수를 SCR 장치로 펌핑(압송)하기 위한 펌프(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 탱크 본체(2) 상면에는 액체 또는 기체의 특정성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리할 수 있도록 한 멤브레인 밸브(7)가 별도로 장착되어 있다.

또한, 상기 요소수 필러넥(3)의 주입구(6)에는 요소수캡(8)이 설치됨으로써, 완전히 밀폐시켜 외부와 통기성을 차단시키도록 하였다.

여기에서 상기 요소수캡은 단순히 주입구를 잠그는 기능만 있고, 또 멤브레인 밸브를 별도로 설치해야만 하기 때문에 상대적으로 코스트가 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 별도로 설치되는 멤브레인은 탱크 내부 요소수 유동에 의해 잦은 마찰이 발생하고, 멤브레인의 A/S 필요 시 요소수 탱크를 통채로 교환해야 하기 때문에, 과다한 교체비용이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 요소수 필러넥에 멤브레인이 설치된 멤브레인 고정수단을 설치함으로써, 코스트를 저감 및 요소수탱크 내부의 정압 또는 부압 해소를 위한 통기성 확보를 할 수 있도록 한 방법을 제안하게 되었다.

1. 한국 특허공보 제10-1567229호 (2015.11.02)

1. 한국 특허공보 제10-1510339호 (2015. 04. 01)

1. 한국 공개특허 제10-2012-0086716호 (2012.08.03)

1. 미국특허 US 9.096,124 B2 (2015.09.04)

본 발명은 요소수 탱크에 융착 설치된 멤브레인 밸브을 사용하지 않고, 대신에, 상기 멤브레인 밸브를 대처할 수 있는 멤브레인이 설치된 멤브레인 고정수단을 요소수 필러넥을 구성하는 레벨링파이프에 설치함으로써, 상기 멤브레인에 의해 탱크 내부의 압력(정압 또는 부압)을 해소할 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 A/S 시 멤브레인 만 교체 가능하도록 설치함으로써, 원가절감과 A/S 발생시 종래에는 요소수 탱크 전체를 교환해야 했지만 본 발명은 멤브레인 만 교체하기 때문에 교체비용을 최소화할 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 멤브레인 고정수단을 요소수 탱크 외부에 위치시킴으로써, 맴브레인 밸브와 탱크 내부 요소수 유동에 의해 발생하는 잦은 마찰을 미연에 방지하는 데에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 요소수 탱크의 구조는,

탱크본체(2); 및

일단은 요소수주입구에 연결되고 타단은 탱크본체(2)로 연결되는 필러넥(3); 및

요소수 주입에 따라 상승하는 탱크본체(2) 내의 압력이 낮아지도록 일단은 탱크본체(2)에 연결되고, 타단은 필러넥(3)으로 연결되어 공기가 배출되는 레벨링파이프(4); 및

상기 레벨링파이프(4)에 탈착가능하게 장착되는 고정수단(10);을 포함하고,

상기 고정수단(10)에는 일면은 레벨링파이프(4) 내측으로 노출되고 반대쪽 면은 레벨링파이프(4)의 외측으로 노출되도록 멤브레인(300)이 장착되며, 상기 멤브레인(300)은 액체는 차단시키되 기체의 통과는 허용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명 요소수 탱크용 조립식 멤브레인 밸브는 다음과 같은 효과를 얻을 수가 있다.

첫째, 기존 탱크에 융착 설치된 멤브레인 밸브를 사용하지 않고, 대신에 멤브레인이 설치된 멤브레인 고정수단을 요소수 필러넥에 조립구조 형태로 설치함으로써, 종래와 같이 요소수 탱크 전체를 교환하지 않고 멤브레인 만 교환할 수가 있어서, 이에 따른 비용절감과 조립성 등의 효과를 얻을 수가 있다.

둘째, 기존과 같이 멤브레인 밸브를 요소수 탱크에 융착하지 않음으로써, 융착 비용을 절감할 수가 있다.

셋째, 멤브레인이 차량 상부에 위치하기 때문에 요소수 유동에도 마찰이 발생하지 않는다.

도 1은 종래 요소탱크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 멤브레인 고정수단이 레벨링파이프에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 A의 요부확대 사시도로 캡이 분리된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 캡의 전면을 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 캡의 단면사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 멤브레인 고정수단이 레벨링파이프에 설치된 상태에서의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

먼저, 종래와 동일한 형상 및 명칭에는 동일한 부호를 붙인다.

본 발명에서, 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 요소수 탱크본체(2)에 요소수를 주입하기 위한 주입구(6)가 형성된 요소수 필러넥(3)와, 상기 주입구(6)를 막기 위한 요소수 캡(8)이 설치되고, 요소수 주입에 따라 상승하는 탱크본체(2) 내의 압력이 낮아지도록 일단은 탱크본체(2)에 연결되고, 타단은 필러넥(3)으로 연결되어 공기가 배출되는 레벨링파이프(4)와, 상기 요소수 탱크 본체(2) 내측 하부에는 요소수를 SCR 장치로 펌핑(압송)하기 위한 펌프(도시하지 않음)를 구비하는 구성은 동일하다.

다만, 본 발명에서는 종래 탱크 본체(2) 상면에 설치되어 있는 액체 또는 기체의 특정성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리할 수 있도록 한 멤브레인 밸브를 사용하지 않고(도1 참조), 상기 멤브레인 밸브 역할을 할 수 있는 멤브레인 고정수단(10)을 레벨링파이프(4)에 탈부착 가능하게 설치하였다.

상기 고정수단(10)에는 일면은 레벨링파이프(4) 내측으로 노출되고 반대쪽 면은 레벨링파이프(4)의 외측으로 노출되도록 멤브레인(300)이 장착되며, 상기 멤브레인(300)은 액체는 차단시키되 기체의 통과는 허용하도록 설치된다.

상기 멤브레인 고정수단(10)은 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 레벨링파이프(4)에 형성된 토출구(4a)로부터 탈부착이 자유롭게 설치된다.

본 발명은 멤브레인(300)이 설치된 멤브레인 고정수단(10)을 차량 상부에 위치시킴으로써, 요소수 유동 시 멤브레인과의 마찰이 발생하지 않는다는 장점을 가진다.

먼저, 멤브레인 고정수단(10)을 설명하기 전에 하기에 언급되는 내,외측고정부(110,120)과 내,외측 회전부(210,220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 모두 원형상으로 이루어지며 측면에서 보아 일정한 두께의 면적을 가지도록 형성된다.

상기 멤브레인 고정수단(10)은 레벨링파이프(4)에 형성된 토출구(4a) 외부에 나사산(이하, 수나사라 칭함)(111)이 형성된 내측고정부(110)와, 상기 내측고정부(110)와 일정한 간격을 두고 형성되는 외측고정부(120)를 포함하고, 결합시 상기 내측고정부(110)와 외측고정부(120) 사이에 삽입되며 상기 내측고정부(110)와 나사맞춤되는 내측회전부(210)와, 상기 내측회전부(210)와 간격을 두고 설치되는 외측회전부(220)로 이루어진 캡(200)을 더 포함하는 구성이다.

상기 내측고정부(110)는 도 6에 도시된 바와 같이, 외부에는 수나사가 형성되어 있으며, 상기 내측회전부(20)의 내측에는 상기 내측고정부(110)에 형성된 수나사에 나사맞춤되기 위한 암나사(211)가 형성되어 있다.

예를 들면, 상기 내측고정부(110) 및 외측고정부(120)와, 상기 내측회전부(210) 및 외측회전부(220)는 이중구조로 이루어지며 상기 내측회전부(210)의 내부에는 암나사(211)가 형성되고, 상기 암나사(211)에 나사맞춤되는 내측고정부(110)의 외부에는 수나사(111)가 형성된다. 상기 캡(200) 체결시 캡(200)을 구성하는 외측 회전부(220)와 내측회전부(210) 사이에 상기 외측고정부(120)가 끼워지게 설치된다.

또한, 상기 캡(200)에는 요소수 탱크 본체(2) 내에 형성되는 압력을 배출 또는 외기를 유입하기 위한 통기구(201)가 형성되어 있다.

상기 통기구(201)는 도면 3에 도시된 바와 같이, 십자형상의 지지리브에 의해 형성되어 있지만 필요에 따라 다수의 원형상의 구멍 또는 다양한 형태의 구멍으로도 할 수도 있다.

또한, 상기 통기구(201) 내면 부근에는 멤브레인(300)을 고정하기 위한 멤브레인 고정돌기(212)가 환형상으로 돌출되게 형성되어 있다.

즉, 상기 고정돌기(212)는 상기 통기구(201)와 일정한 간격을 두고 형성되어 있고, 이 간격 사이에 멤브레인(300)이 설치되는 구조이다.

상기 멤브레인(300)은 액체 또는 기체의 특정성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리할 수 있는 액체 막 또는 고체 막으로 필터역할을 하는 것으로, 일반적인 멤브레인(300)을 내측회전부(210)의 내경과 동일하거나 유사한 원판형상으로 절단하여 사용하였다.

따라서, 본 발명은 종래의 요수수 탱크에 일체로 형성되는 멤브레인 밸브를 사용하지 않고, 대신에 상기 멤브레인 밸브 역할을 할 수 있는 멤브레인을 요소수 필러넥 부근에 설치함으로써, 요수캡 잠금시 탱크 내부에 발생하는 정압 또는 부압 해소를 위한 통기성 확보할 수가 있으며, 멤브레인 밸브 설치비용을 확실하게 줄일 수가 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

2 : 탱크본체
3 : 요소수 필러넥
4 : 레벨링파이프
4a : 토출구
6 : 요소수 주입구
10 : 멤브레인 고정수단
110 : 내측고정부
111 : 수나사
120 : 외측고정부
200 : 캡
210 : 내측회전부
211 : 암나사
220 : 외측회전부

Claims (4)

1. 탱크본체(2);
   일단은 요소수주입구에 연결되고 타단은 탱크본체(2)로 연결되는 필러넥(3);
   요소수 주입에 따라 상승하는 탱크본체(2) 내의 압력이 낮아지도록 일단은 탱크본체(2)에 연결되고, 타단은 필러넥(3)으로 연결되어 공기가 배출되는 레벨링파이프(4);
   상기 레벨링파이프(4)에 탈착가능하게 장착되는 고정수단(10);을 포함하고,
   상기 고정수단(10)에는 일면은 레벨링파이프(4) 내측으로 노출되고 반대쪽 면은 레벨링파이프(4)의 외측으로 노출되도록 멤브레인(300)이 장착되며, 상기 멤브레인(300)은 액체는 차단시키되 기체의 통과는 허용하는 요소수 탱크의 구조에 있어서,
   상기 고정수단(10)은
   상기 레벨링파이프(4)의 토출구(4a) 외부에 나사산이 형성된 내측고정부(110)와, 상기 내측고정부(110)와 간격을 두고 형성되는 외측고정부(120)를 포함하며,
   상기 내측고정부(110)와 외측고정부(120) 사이에 삽입되며, 상기 내측고정부(110)와 나사맞춤되는 내측회전부(210)와 상기 내측회전부(210)와 간격을 두고 설치되며, 체결시 상기 외측고정부(120) 외부면을 감싸도록 형성되는 외측 회전부(220)를 포함하는 캡(200); 및
   상기 내측 회전부(210)에 멤브레인(300)이 설치된 것을 특징으로 하는 요소수 탱크의 구조.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 캡(200)은 요소수 탱크 본체(2) 내에 형성되는 요소수 가스를 배출 또는 외기를 유입하기 위한 통기구(201)를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수 탱크의 구조.
4. 제 1 항에 있어서. 상기 내측 회전부(210)에 형성된 통기구(201) 내면에 환형상의 멤브레인 고정돌기(212)가 형성된 것을 특징으로 하는 요소수 탱크의 구조.

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