KR102525336B1 - 유체 공급 모듈 - Google Patents

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KR102525336B1 KR1020187012545A KR20187012545A KR102525336B1 KR 102525336 B1 KR102525336 B1 KR 102525336B1 KR 1020187012545 A KR1020187012545 A KR 1020187012545A KR 20187012545 A KR20187012545 A KR 20187012545A KR 102525336 B1 KR102525336 B1 KR 102525336B1
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Abstract

본 발명은, 베이스 플레이트(10); 및 상기 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(12) 사이에 공동(14)이 형성되도록 베이스 플레이트(10) 위로 간격을 두고 배치된 커버 플레이트(12);를 포함하는, 특히 유체 환원제(6)를 제공하기 위한 공급 모듈(1; 2; 3)에 관한 것이다. 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(12) 중 적어도 하나는 공동(14)의 측면을 제한하는 연결 영역(18)을 갖도록 형성된다. 연결 영역(18)은, 유체가 이 연결 영역(18)을 통해 공동(14) 내부로 침투하는 것을 방지하거나 방해하기 위해 래버린스(labyrinth) 구조를 갖는다.

Description

유체 공급 모듈
본 발명은, 연소 기관의 배기가스 라인 내로 분사될 유체 환원제를 제공하기 위한 유체 공급 모듈, 특히 공급 모듈에 관한 것이다.
연소 기관, 특히 디젤 기관을 갖춘 차량의 경우, 다른 무엇보다 유해 물질인 NOx가 환원되어야 한다. 이 경우에 적용되는 한 방식은 이른바 선택적 촉매 환원 방법("SCR 방법")으로서, 이 방법에서는 NOx가 환원 촉매 컨버터 및 액체 환원제, 특히 요소수("AdBlue"®)를 이용하여 N2 및 H2O로 환원된다.
환원제는, 특히 펌프를 포함하는 유체 이송 장치에 의해 탱크로부터 배출되고, 분사 장치에 의해 환원 촉매 컨버터 상류에서 연소 기관의 배기가스 라인 내로 분사된다.
유체 이송 장치, 탱크 및 유체 이송 장치의 전자 제어 장치는 주로 하나의 공급 모듈 내에 통합된다.
탱크 또는 공급 모듈에서 누출이 발생하는 경우에도, 배출되는 환원제에 의한 전자 제어 장치의 손상이 신뢰성 있게 방지되도록 공급 모듈을 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 특히 유체 환원제를 제공하기 위해 제공 및 형성된 공급 모듈은 베이스 플레이트 및 커버 플레이트를 포함한다. 커버 플레이트는, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 공동이 형성되도록, 베이스 플레이트로부터 간격을 두고 배치된다. 베이스 플레이트 및/또는 커버 플레이트는, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이의 영역에 있는 공동을 제한하는 연결 영역을 구비하여 형성된다. 이 연결 영역은, 유체가 연결 영역을 통해 공동 내부로 침투하는 것을 방지하거나 적어도 어렵게 하는 래버린스(labyrinth) 구조를 갖도록 형성된다.
상기와 같은 방식으로, 공동 내에 배치되고, 특히 전기/전자 부품을 갖는 하나 이상의 전기 회로 기판을 포함하는 전자 제어 장치는, 탱크 또는 공급 모듈에서 누출이 발생하는 경우에 유체 환원제(유체)와 접촉하게 되는 상황으로부터 효과적으로 그리고 경제적으로 보호된다.
전자 제어 장치를 갖는 회로 기판은, 누출 발생 시 유체의 지향성 침투가 이루어지도록 공동 내에 배치된다. 베이스 플레이트 상에 커버 플레이트가 배치됨으로써, 래버린스 구조와의 조합 시 공동이 "아래로부터 위로" 유체로 채워질 수 있게 된다. 이와 같은 방식에 의해, (예컨대 유체가 전자 제어 장치상에 통제되지 않고 적하됨으로 인해) 전자 제어 장치의 손상이 발생하기 전에, 누출의 확실한 검출을 가능하게 하는 영역 내로 의도적으로 유체가 안내될 수 있다.
일 실시예에서는 래버린스 구조가 돌출부들을 포함하고, 이들 돌출부는, 서로 맞물려서 래버린스 구조를 형성하도록 베이스 플레이트 및/또는 커버 플레이트 상에 또는 베이스 플레이트 및/또는 커버 플레이트에 형성된다. 이와 같이 서로 맞물리는 돌출부들을 통해, 베이스 플레이트 및/또는 커버 플레이트 사이의 연결 영역의 바람직한 래버린스 구조가 간단하게 경제적으로 구현될 수 있다.
일 실시예에서는, 베이스 플레이트 및 커버 플레이트가 특히 각각 2개 이상의 돌출부를 구비한다. 이로 인해, 침투하는 유체가, 전자 제어 장치의 손상이 발생하기 전에, 누출의 확실한 검출을 가능하게 하는 영역 내로 의도적으로 안내될 수 있다.
일 실시예에서는, 베이스 플레이트와 커버 플레이트가 연결 영역에서 유체 밀봉 방식으로 서로 연결되거나; 유체가 연결 영역을 통해 공동 내로 침투하는 것을 방지하기 위해 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 밀봉 요소가 배치된다.
일 실시예에서는, 탱크로부터 배출된 유체를 수집하기 위하여, 돌출부들 사이에 하나 이상의 유체 수집 챔버가 형성된다. 이러한 유체 수집 챔버에 의해, 유체가 전자 제어 장치 또는 회로 기판으로 접근하는 상황이 방지될 수 있거나 적어도 대폭 지연될 수 있다.
일 실시예에서는, 하나 이상의 유체 수집 챔버 내에, 검출 장치와 전기적으로 연결된 하나 이상의 검출 핀이 배치된다. 검출 장치는, 유체 수집 챔버 내에 있는 유체를 검출하도록, 그리고 유체 수집 챔버 내의 유체가 검출된 경우에는 공급 모듈의 작동을 종료하도록 설계된다. 이러한 방식으로, 침투하는 유체가 래버린스 구조를 통과해서 전자 제어 장치로 접근하기 전에, 전자 제어 장치가 스위치-오프 됨으로써, 침투하는 유체에 의한, 특히 전기 회로 기판 상에서의 단락에 의한 전자 제어 장치의 손상이 방지될 수 있다.
검출 장치는 공동 내부에 또는 공동 외부에 배치될 수 있고, 특히 공급 모듈 외부에도 배치될 수 있다. 검출 장치가 공동 내에 배치되면, 공급 모듈이 매우 컴팩트하게 형성될 수 있다. 검출 장치를 공동 외부에, 특히 공급 모듈 외부에 배치하면 작동 안전성이 더욱 증대될 수 있는데, 그 이유는 이 경우 검출 장치가 전자 제어 장치로부터 구조적으로 그리고 공간적으로 분리되고, 침투하는 유체로부터 더 큰 간격을 두고 배치되기 때문이다.
공급 모듈 내에서 유체 누출을 검출하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 하나 이상의 검출 핀에 의해 제공되는 신호를 평가하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 침투하는 유체에 의한 전자 제어 장치의 손상을 방지하기 위하여, 유체 누출이 신뢰성 있게 검출될 수 있다.
공급 모듈의 작동을 개시하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 유체 누출을 검출하기 위한 방법을 수행하는 단계와; 하나 이상의 검출 핀에 의해 제공되는 신호의 평가 결과 누출이 존재하는 것으로 확인되면 공급 모듈의 작동을 개시하지 않는 단계;를 포함한다. 이러한 방식으로, 누출 발생 시 예컨대 회로 기판 상에서의 단락에 의해 전자 제어 장치의 손상을 초래할 수 있는, 공급 모듈의 작동 개시가 신뢰성 있게 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공급 모듈 작동 방법은, 유체 누출을 검출하기 위한 방법을 수행하는 단계와; 하나 이상의 검출 핀에 의해 제공된 신호의 평가 결과 누출이 존재하는 것으로 확인되면, 공급 모듈의 작동을 종료하는 단계;를 포함한다. 이로써, 누출 발생 시 예컨대 회로 기판 상에서의 단락에 의해 전자 제어 장치의 손상을 초래할 수 있는 공급 모듈의 작동이 신뢰성 있게 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공급 모듈의 베이스 영역의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공급 모듈의 베이스 영역의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 공급 모듈의 베이스 영역의 단면도이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공급 모듈(1)의 베이스 영역의 단면도를 보여준다.
공급 모듈(1)은, 중앙에 배치되어 실질적으로 원통형으로 축(A) 둘레에 형성된 유체 이송 펌프(8)와, 이 유체 이송 펌프(8)의 둘레에 환형으로 형성되고 이송될 유체(6)를 저장하기 위해 제공된 탱크 용적부를 포함한다. 캐리어(5)는, 베이스 플레이트(10)의 상부면에 배치되거나 형성되는 핀 또는 브릿지(32) 상에 지지된다. 탱크(4)가 캐리어(5)와 유체 밀봉 방식으로 연결됨으로써, 유체(6)가 저장되어 있는 탱크 용적부가 캐리어(5) 및 탱크(4)에 의해 제한된다.
유체 이송 펌프(8)도 도 1에 도시되지 않은 베이스 플레이트(10)의 핀 또는 브릿지(32) 상에 지지될 수 있거나, 탱크(4)에 형성된 (도 1에 도시되지 않은) 보유 부재에 의해 보유될 수 있다. 탱크(4) 및 유체 이송 펌프(8)의 하부에는, 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(12) 사이에 공동(14)이 형성되도록 커버 플레이트(12)가 배치된다.
공동(14) 내에는 하나 이상의 회로 기판(16)이 배치되며, 이 회로 기판 상에 특히 공급 모듈(1)의 전자 제어 장치(15)가 형성된다. 회로 기판(16)이 베이스 플레이트(10)를 통과해서 안내되는 전기 연결부(34)를 통해 유체 이송 펌프(8), 도면에 도시되지 않은 전원, 및 이송 모듈(1)의 다른 구성 요소들과 연결됨으로써, 이들 부재가 전자 제어 장치(15)에 의해 제어될 수 있다.
베이스 플레이트(10)는 반경방향으로 자신의 외부 영역에 돌출부(20, 21)를 구비한다. 돌출부(20, 21)는, 특히 커버 플레이트(12) 쪽을 향하는 베이스 플레이트(10)의 측에서 축(A) 둘레에 동심 링의 형태로 형성된다.
커버 플레이트(12)는 자신의 측에, 축(A) 둘레에 환형으로 형성되고 바닥 플레이트 쪽을 향하는 하나 이상의 돌출부(22)를 구비한다. 커버 플레이트(12)의 돌출부(22)는 특히, 바닥 플레이트(10)의 2개의 이웃하는 돌출부(20, 21) 사이에 배치되도록 형성된다. 이로 인해, 바닥 플레이트(10), 커버 플레이트(12) 및 개별 돌출부(20, 21, 22)는 연결 영역(18)에, 다시 말해 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(12)가 서로 접하는 영역에, 유체가 연결 영역(18)을 통해 공동(14) 내로 침투하는 것을 방지하거나 적어도 방해하고 지연시키는 래버린스 구조를 형성한다.
연결 영역(18)에 상기 방식으로 형성된 래버린스 구조에 의해, 바닥 플레이트(10)의 2개의 돌출부(20, 21) 사이에는 축(A) 둘레에 환형으로 형성된 유체 수집 챔버(24)가 제공되며, 이 유체 수집 챔버 내에서, 침투하는 유체가 제2 돌출부(21)를 거쳐 회로 기판(16)을 갖는 공동(14) 내로 침투할 수 있기 전에, 외부 돌출부(20)를 통과한 침투 유체가 수집된다.
유체 수집 챔버(24) 내에는 2개의 검출 핀(26)이 배치되며, 이들 검출 핀은 관련 전기 라인(28)을 통해 공동(14) 내에 배치된 회로 기판(16)과 연결된다. 회로 기판(16) 상에는, 유체 수집 챔버(24) 내에 수집되었기 때문에 2개의 검출 핀(26)과 접촉하게 되는 유체를 검출하도록 설계된 검출 장치(30)가 형성된다. 검출 장치(30)는, 전자 제어 장치(15)의 부분으로서 형성될 수 있고, 특히 제어 챔버(24) 내의 유체가 검출되는 즉시 회로 기판(16) 상에 형성된 전자 제어 장치(15)를 비활성화하도록 설계될 수 있다. 이는, 특히 배기가스 후처리 시스템을 비활성화하기 위해 상응하는 신호가 상위 시스템(예컨대 엔진 제어 장치)으로 송출됨으로써도 구현될 수 있다.
상기와 같은 방식으로, 침투하는 유체가 공동(14) 내부에 도달하여 특히 회로 기판(16)과 접촉할 수 있기 전에, 회로 기판(16) 상의 전자 제어 장치(15)가 비활성화된다. 따라서, 특히 유체가 회로 기판(16)과 접촉하는 경우에 이 유체에 의해 발생할 수 있는 단락에 의한 전자 제어 장치(15)의 손상이 신뢰성 있게 방지될 수 있다.
또한, 전자 제어 장치(15)는, 유체 수집 챔버(24) 내의 유체가 검출되는 한, 전자 제어 장치(15)의 활성화가 방지되도록 설계될 수 있다.
검출 장치(30)가 제1 실시예에서 전자 제어 장치(15)와 함께 공동(14) 내에 형성됨에 따라, 공급 모듈(1)이 매우 컴팩트하게 형성될 수 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 공급 모듈(2)의 제2 실시예를 보여준다.
도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 공급 모듈(1)의 요소들과 일치하는 제2 실시예에 따른 공급 모듈(2)의 요소들에는, 도 2에서 동일한 참조 부호가 부여되어 있으며, 이들 요소는 재차 상세히 기술하지 않는다.
제1 실시예에서와 달리, 제2 실시예의 검출 장치(30)는 회로 기판(16) 상에 형성되지도, 그리고 공급 모듈(2)의 공동(14) 내에 형성되지도 않는다. 본 실시예에서는, 검출 장치(30)가 오히려 공동(14) 외부에 배치되고, 한 가능한 변형예에서는 심지어 완전히 공급 모듈(2) 외부에 배치된다.
본 실시예에서는 검출 장치(30)가 공동(14) 및 회로 기판(16)으로부터 공간적으로 분리되어 있기 때문에, 공동(14)이 유체로 채워진 경우에도 검출 장치(30)는 작동 가능한 상태로 유지된다.
그렇기 때문에, 검출 장치(30)가 공동(14) 외부에 배치되는 제2 실시예에 따른 공급 모듈(2)은 특히 높은 작동 안전성을 갖는다.
공동(14) 외부에 배치된 검출 장치(30)는 유체 수집 챔버(24) 내의 유체의 존재를 신뢰성 있게 검출할 수 있고, 회로 기판(16) 상에 형성된 전자 제어 장치(15)의 시동을 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 그렇기 때문에, 공동(14) 내의 유체에 의해 야기되는 단락에 의해 전자 제어 장치(15)가 손상될 위험이 전혀 없다.
도 3은, 베이스 플레이트(10)의 브릿지(32)와 탱크(4) 사이의 접촉 지점이 밀봉 요소(7)에 의해, 특히 오링에 의해 밀봉된, 공급 모듈(3)의 하부 영역의 또 다른 일 실시예를 보여준다.
베이스 플레이트(10)의 내부 돌출부(21)와 커버 플레이트(12) 사이의 접촉 지점도, 유체가 공동(14) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 밀봉 요소(11)에 의해 밀봉된다. 밀봉 요소(11)는 예를 들어 오링 또는 밀봉 립(sealing lip)으로서 형성될 수 있다.
대안적으로는, 예컨대 초음파 용접, 레이저 용접 또는 가열판 용접과 같은 용접에 의한 밀봉 또는 접착 연결에 의한 밀봉도 수행될 수 있다.
또한, 도 3에서는, 유입부(36) 및 귀환부(38)를 통해 탱크 용적부와 연결된 유체 이송 펌프(8)를 확인할 수 있다. 유체 이송 펌프(8)/공급 모듈(3)의 출력 압력 라인(40)은, (도시되지 않은) 연소 기관의 배기가스 라인에 배치된 (도시되지 않은) 분사 장치 쪽으로 뻗는다.
도 3에 도시된 실시예에서는, 커버 플레이트(12)가 추가의 돌출부(23)를 구비하며, 이 추가 돌출부는 환형으로 형성된 전술한 돌출부(22) 내부에 배치된다.
추가 돌출부(23)에 의해, 침투하는 유체가 공동(14)의 하부 영역으로 더욱 효과적으로 안내된다. 이는, 회로 기판(16) 상에 있는 전자 제어 장치(15)의 손상이 야기되기 전에, 누출의 확실할 검출, 특히 누출의 인식을 가능하게 한다.
도 3에 도시된 공급 모듈(3)은 또 다른 검출 핀(25)을 구비하며, 이 추가의 검출 핀은 회로 기판(16)으로부터 출발해서 베이스 플레이트(10) 및 플러그형 커넥터(23)를 통과하여 케이블 하니스(27, 29)를 따라 연장된다. 케이블 하니스(27, 29)는 회로 기판(16)을 유체 이송 펌프(8)와 전기적으로 연결하고, 유체 밀봉 방식으로 밀봉된 케이블 하니스 개구(42)를 통해, 공급 모듈(3)의 상부 영역에 배치된 (도 3에 도시되지 않은) 구성 요소 및 센서들과 전기적으로 연결한다.
상기와 같은 방식에 의해, 누출 발생 시 회로 기판(16) 아래의 챔버(13) 내에 그리고/또는 플러그형 커넥터(23)의 영역에 수집된, 그리고/또는 케이블 하니스(27, 29)를 따라 유동하거나 서서히 흐르는 유체가 신뢰성 있게 검출될 수 있다. 유체 누출은 조기에, 특히 유체 누출이 발생하는 바로 그 장소에서, 예를 들어 펌프(8) 또는 케이블 하니스 개구(42)에서 검출될 수 있다. 이는, 유체 누출 발생 시 공급 모듈(3)을 조기에 비활성화하는 것 그리고 유체에 의한 전자 제어 장치(15)의 손상을 신뢰성 있게 방지하는 것을 가능하게 한다.
검출 핀(25, 26)은, 특히 공급 모듈(3) 내부의 복수의 지점에서 배출되는 유체를 검출할 수 있도록 하기 위해, 전체 공급 모듈(3)을 통과해서 안내될 수 있다.

Claims (12)

  1. 베이스 플레이트(10), 및
    베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(12) 사이에 공동(14)이 형성되도록, 상기 베이스 플레이트(10)로부터 간격을 두고 배치된 커버 플레이트(12)를 구비한, 유체를 제공하기 위한 공급 모듈(1; 2; 3)로서,
    베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(12) 중 적어도 하나는, 돌출부들(20, 21, 22, 23)에 의해 제한된 연결 영역(18)을 구비하여 형성되고, 상기 연결 영역은 공동(14)을 측면에서 제한하며,
    상기 돌출부들(20, 21, 22, 23)은 베이스 플레이트(10) 및 커버 플레이트(12) 중 적어도 하나 상에 형성되어, 래버린스 구조를 형성하도록 서로 맞물리며,
    상기 연결 영역(18) 내에서 베이스 플레이트(10)와 커버 플레이트(12) 사이에는, 유체가 연결 영역(18)을 통해 공동(14) 내부로 침투하는 것을 방지하거나 방해하기 위해, 밀봉 요소(11)가 배치되는, 공급 모듈(1; 2; 3).
  2. 제1항에 있어서, 공동(14) 내에 하나 이상의 회로 기판(16)이 배치된, 공급 모듈(1; 2; 3).
  3. 제1항에 있어서, 베이스 플레이트(10) 및 커버 플레이트(12)가 각각 2개 이상의 돌출부(20, 21, 22, 23)를 갖는, 공급 모듈(1; 2; 3).
  4. 제3항에 있어서, 연결 영역(18)에 하나 이상의 유체 수집 챔버(24)가 형성되는, 공급 모듈(1; 2; 3).
  5. 제4항에 있어서, 하나 이상의 유체 수집 챔버(24) 내에 하나 이상의 검출 핀(26)이 배치되며, 상기 검출 핀은, 유체 수집 챔버(24) 내의 유체를 검출하도록 설계된 검출 장치(30)와 연결되어 있는, 공급 모듈(1; 2; 3).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 회로 기판(16)에서 시작하여, 누출이 발생할 수 있는 공급 모듈(3)의 구성 요소 쪽으로 하나 이상의 검출 핀(25)이 연장되는, 공급 모듈(1).
  7. 제5항에 있어서, 검출 장치(30)가 공동(14) 내에 또는 공동(14) 외부에 배치되는, 공급 모듈(1; 2; 3).
  8. 제5항에 따른 공급 모듈(1; 2; 3) 내에서 누출을 검출하기 위한 방법으로서,
    상기 방법이, 하나 이상의 검출 핀(25, 26)에 의해 제공되는 신호를 평가하는 단계를 포함하는, 누출 검출 방법.
  9. 제5항에 따른 공급 모듈을 시동 또는 작동하는 방법으로서,
    상기 방법이, 제8항에 따른 누출 검출 방법을 수행하는 단계와; 하나 이상의 검출 핀(25, 26)에 의해 제공된 신호의 평가 결과 누출이 존재하는 것으로 확인되면, 공급 모듈(1; 2; 3)의 작동을 종료하는 단계;를 포함하는, 공급 모듈을 시동 또는 작동하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 유체 환원제(6)를 제공하기 위해 제공된 공급 모듈(1; 2; 3).
  11. 제6항에 있어서, 상기 구성 요소는 유체 이송 펌프(8)인, 공급 모듈(1).
  12. 제7항에 있어서, 검출 장치(30)가 공급 모듈(3) 외부에 배치되는, 공급 모듈(1; 2; 3).
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