KR20110067143A - 차량용 회전식 펌프 - Google Patents

Abstract

차량에 탑재된 시스템에 있어서, 배기가스의 공해 제어용 액체를 펌핑하기 위한 회전식 펌프로서, 주 내부 용적부를 한정하고 펌프용 유출 파이프를 구성하는 벽으로 이루어진 케이싱 내에 설치되는 회전자(4)와 고정자(5), 및 케이싱의 주 내부 용적부 내에 위치되는 압력센서(2)를 포함한다.

Description

차량용 회전식 펌프{ROTARY PUMP FOR A VEHICLE}

본 발명은 차량에 탑재되는 회전식 펌프에 관한 것으로, 특히는 요소(urea) SCR 시스템을 위한 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 펌프를 구비한 탱크, 그리고 SCR 시스템에서의 상기 펌프/탱크의 용도에 관한 것이다.

대형화물 운송차량에서 나오는 배출가스에 대한 Euro IV 기준이 2005년에 시행됨에 따라, NO_x(즉 질소산화물)의 공해 제어를 위한 장치들을 적소에 설치하여야 했다.

NO_x 배출을 요구 수준까지 감소시키기 위해 대부분의 대형화물 운송차량 제조업자들이 사용하는 시스템은 요소와 같은 환원제를 통한 선택적 촉매반응("요소 SCR" 즉 요소 분해에 의해 배기가스 내 현장에서(in situ) 생성된 암모니아를 사용하는 선택적 촉매환원반응)을 수행하는 것으로 이루어진다.

이를 수행하기 위해서는, 요소용액을 저장하는 탱크, 배기라인 내로 분사되어야 하는 요소의 양을 정량하는 장치, 및 요소 분사량을 정량하는 상기 장치에 요소용액을 공급하는 장치를 차량에 구비시킬 필요가 있다. 일반적으로, 이러한 공급장치는 모터에 의해 구동되는 회전식 펌프를 포함한다.

차량에는 그 밖의 액체 펌프들, 예를 들어 연료 펌프, 매연(미립자) 배출을 저감하기 위해 연료(구체적으로는 디젤)에 직접 첨가제를 정량주입할 수 있는 펌프 등이 구비될 수 있다.

"탑재용(onboard)" 펌프들의 공통적인 특징 하나는 (압력 및 속력 둘 다의 관점에서)최적의 효율을 위해 제한된 크기를 갖는다는 것이다. 이들 펌프는 일반적으로 임의 유형의 모터에 의해, 바람직하게는 다이나믹 씰(dynamic seal)을 사용하지 않아도 되게 하는 자기결합형 모터에 의해 구동되는 회전식 펌프이다.

따라서, 이러한 목적을 위해 그 내용이 본 출원에 참조로써 통합된, 본 출원인 명의의 특허출원 PCT/EP2008/058943에는 자기결합형 모터에 의해 구동되는 회전식 연료 펌프에 대해 기재되어 있다. 이러한 펌프는 유량 및 압력 모두가 제어된 액체흐름을 이송시킨다. 이송되는 흐름을 제어하는 하나의 수단은 펌프 출구에 SCR 시스템의 압력 센서를 설치하여 펌프의 작동을 조절함으로써 펌프 출구에서의 압력이 설정된 압력값을 따르도록 하는 것이다. 이러한 센서를 SCR 시스템의 공급 장치 내에 설치하여도 된다. 이러한 종류의 해결법은 센서를 장치에 수동적으로 조립해야 하므로 추가적인 조립비용이 든다.

대안적인 해결법은 압력 센서를 펌프에 직접 부착시키는 것으로 이루어진다. 이 경우에는 펌프/센서 조립체의 크기에 부정적인 영향이 미친다. 또한 이 해결법은 펌프의 내부에서 외부로 액체가 누설되는 위험이 있을 수 있으므로 펌프/센서 계면에서의 밀봉에 특별히 신경을 써야 한다.

US 5,120,201은 압력 센서를 통합한 액체 펌프를 개시하고 있지만, 여기서 압력 센서는 상기 펌프의 유출 파이프 내부에, 즉 압력이 안정적이지 못한 영역 내에 있다.

본 발명은 전술된 단점들을 갖지 않는 축소된 크기의 모터-구동형 회전식 펌프를 제공하는 데에 목적이 있다.

이러한 목적을 위해, 본 발명은 차량에 탑재된 시스템에서 배기가스의 공해 제어용 액체를 펌핑하기 위한 회전식 펌프에 관한 것으로, 상기 회전식 펌프는 회전자; 주(main) 내부 용적부를 한정하고 유출 파이프를 구성하는 벽으로 이루어진 케이싱(casing) 내에 설치되는 고정자(회전자 및 고정자가 실제로 상기 내부 용적부 내에 설치됨); 및 펌프 케이싱 내에(유출 파이프 내가 아닌 주 내부 용적부 내) 또한 설치된 압력센서(주 내부 용적부 및 유출 파이프 각각은 내부용적을 가지며 상기 내부용적들이 서로 연통되어 있지만, 압력 측정은 펌프 케이싱의 주 내부용적 내에서, 바람직하게는 유출 파이프에서 이격된 영역에서, 예를 들면: 펌프의 유출 파이프 맞은편 벽에 압력센서를 위치시킴/고정함으로써 수행됨)를 포함한다.

액체가 존재하는 펌프 케이싱 내부의 어느 곳에서든 압력이 대략 동일하지만, 유출 파이프 내측보다 주요 내부 용적부 내에서 더 안정적이라는 것을 언급할 가치가 있다. 동일한 이유로, 압력센서를 펌프 입구 내에(또는 근처에) 배치하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 펌프는 모터(바람직하게는 자기결합형 모터)에 의해 구동되는 임의의 공지된 유형의 회전식 펌프로서, 이러한 펌프의 제어는 바람직하게 전자식으로 제어된다(ECM, 즉 전자 제어 모듈에 의해 관리됨). 이 구현예에서, 펌프 모터는 펌프 케이싱에 전체적으로 통합되며, 이로써 매우 집약적(compact) 모듈이 제공된다.

상기 펌프용 유체는 정상적인 사용 조건 하에서 액체이며(따라서 본 발명에 따른 펌프는 액체 펌프이며, 가스 압축기가 아님), 차량 배기가스의 공해를 제어한다는 맥락으로 사용되는 화합물이다. 이 액체는 예를 들어 매연여과장치(PF)를 재생하는 데 사용되는 첨가제일 수 있거나, 또는 배기가스에 주입되어 배기가스 내의 NO_x를 저감시킬 수 있다. 이러한 종류의 액체는 효과적인 공해 제어를 위해 매우 정확하게 정량되어야 하며, 이는 안정적인 압력 측정의 필요성을 뒷받침하는 근거가 된다.

PF 첨가제의 경우, 이는 일반적으로 압축-착화 엔진 내에 있는 중질(heavy) 탄화수소의 불완전연소에 의해 생성되는 고형 탄산 미립자의 저온 연소를 위한 촉매가 탄화수소-함유 용매의 용액 형태로 존재하는 조성물이다. "중질 탄화수소"란 표현은 상온에서 액체 또는 반죽 형태로 존재하며, 9개가 넘는 탄소 워자를 그 분자에 포함하는 연료를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이러한 중질 탄화수소의 예로는 디젤형 엔진에서 사용가능한 경유로 공지되어 있는 오일컷(oil cut)이다. 적합한 액체 첨가제의 예들로는 탄화수소-함유 용액 중의 철염과 세륨염이 있다. 구체적으로는, 상표명 EOLYS^®로 상용되는 용액류가 PF용으로 특히 적합하다.

그러나, 본 발명은 차량 엔진의 배기가스에 존재하는 NO_x를 저감할 수 있는 환원제로 특히 잘 적용된다. 유리하게, 이러한 환원제는 수용액 중의 암모니아 전구체이다. 본 발명에 의하면 요소 수용액이 양호한 결과를 가져오며, 특히는 AdBlue^®용액 같이 물/요소의 공융용액(용액 내의 요소 함량은 31.8 내지 33.2 중량%이며, 암모니아가 약 18% 함유됨)이 양호한 결과를 가져온다. 본 발명은, 암모니아를 약 13% 함유하고 상표명 Denoxium^®으로 시판되며 역시 수용액 형태로 존재하는 요소/암모늄포메이트 혼합물에 또한 적용될 수 있다. 요소에 관해서는, 후자가 -35℃(-11℃와는 대조적으로) 이하에서만 결빙된다는 장점을 가지지만, 포름산의 방출과 연관된 부식 문제들의 단점을 가진다.

본 발명에 따르면, 압력센서는 펌프 케이싱의 주 내부 용적부 내에 위치된다. 일반적으로 펌프 케이싱은 벽으로 이루어져 있으며, 이러한 벽은 상기 내부 용적부를 한정하고, 펌프를 위한 유출 파이프를 구성하며, 펌프의 부품들(특히는 회전자, 고정자, 압력센서, 기계식 펌핑 부재 및 선택적으로는 전자기판)을 에워싸고/수용하며/보호한다. "케이싱"을 단수형태 용어로 사용하였다는 사실은 위에 언급한 벽이 구획화되는 것을 배제하지는 않으며, 구체적으로 케이싱은 바람직하게 유체를 함유하지 않으며 유체기밀 상태에 있는 하나의 챔버 및 액체가 존재하는 다른 하나의 챔버로 분리되는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일 변형예에 따르면, 고정자는 하우징 내에 수용되는 자기형 고정자이며, 여기서 하우징은 고정되어 있고(회전자와 함께 회전하지 않음), 바람직하게는 펌프의 유출(배출) 파이프에 밀봉식으로 연결된다. 하우징은 상부벽을 구성하고, 실질적으로 원통형 형상을 가진다. 유리하게 하우징은 (바람직하게는, 적절한 경우 요소에 양호한 내성을 가진 등급으로 이루어진) 스테인레스 강으로 만들어진다. 하우징은 또한 유리하게는 요소와의 접촉을 견딜 수 있는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 하우징은 폴리아미드(바람직하게 PA-6,6), PPS(폴리페닐렌 설파이드), PPA(폴리프탈아미드) 재질일 수 있다.

회전자 하우징은 액체 및 일반적으로 공기 주머니(air pocket)를 포함하며, 여기서 공기 주머니의 체적은 압력*체적 값이 일정하게 유지되도록 펌프 내 액체의 압력에 따라 가변된다. 이 공기 주머니는 회전자와 이 회전자의 하우징 사이의 공간에 단지 하나의 "개구부"(실제로는, 액체가 없는 표면으로 된 밀폐 공간임)를 가지기 때문에 진공상태로 되지 않으며, 이로써 회전자 하우징의 해당 부분에는 유압회로가 설치되어 있지 않다. 압력센서가 이 공기 주머니에 통합되도록 하는 본 구현예는, 요소가 동결되어 체적이 증가하는 경우에, 압력센서가 손상될 수 있는 위험을 줄일 수 있도록 한다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 따라, 공기 주머니를 일반적으로 하우징의 상부벽 바로 아래에 배치한 상태에서, 압력센서를 회전자 하우징의 상부벽에 체결한다. 전술된 바와 같이 액체의 압력을 직접 측정하지는 않지만, 압력센서를 이러한 위치에 설치함으로써 펌프 출구에서 액체 압력의 측정값을 안정적으로 구할 수 있게 한다. 펌프 출구 압력 측정값은 펌프 출구 압력을 조절하도록 펌프의 ECM이 사용하며, 분사기의 제어 주기(control frrequency), 분사되는 액체의 유량 및 배기 가스와 분사기의 개/폐로 야기되는 압력 변동과는 무관하게, SCR 시스템을 분사기에 공급하는 시스템에 액체가 안정적인 압력으로 분사되도록 한다.

바람직하게, 본질적으로 펌핑 효과(흡입/배출)는 회전차축(rotation axle)에 부착된 기계식 펌핑 부재를 사용하여 달성된다. 회전하면서 펌핑 효과를 생성하도록 기하학적으로 구성된 부재를 의미하는 것으로 이해하면 된다.

기어 펌프가 특히 적합하다.

회전차축은 자기장이 인가되면 구동(회전)가능한 자기 회전자에 부착된다. "자기 회전자(magnetic rotor)"는 바람직하게 한 개 이상의 자석을 포함하는 회전자를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이때 자석은 단일 자석일 수 있으며, 회전차축은 이러한 자석을 통과할 수 있다. 대안으로, 이 자석은 차축 둘레에 (바람직하게는 대칭적으로) 배치되는 여러 개의 자석으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 펌프는 자기장을 전술한 회전자에 인가하는 고정자를 포함하며, 이 고정자는 한 개 이상의 자기 코일을 포함한다. 이러한 고정자의 코일은 회전자 하우징에 개재되어 회전자와 직접 접촉된다. 액체는 펌프로 흡입되어 회전자의 하우징 내에서 순환되며; 이때 액체는 회전자와 접촉되지만 고정자와는 접촉되지 않는다.

이들 코일에 대한 전력 공급과 펌프의 제어는 이전에 설명된 바와 같이, 바람직하게는 전자적으로 이루어진다. 따라서, 본 발명에 따른 펌프는 또한 한 개 이상의 인쇄회로기판(전자 기판)을 포함한다.

펌프는 일반적으로 필터를 포함하며, 이때 필터는 바람직하게 기계식 펌핑 부재를 둘러싸고 있으며 이 필터를 통해 펌프가 흡입동작을 함으로써 불순물로부터 보호된다.

펌프는 하부 챔버 및 덮개를 포함하는 케이싱에 의해 둘러싸여 있다.

본 발명의 바람직한 일 변형예에 따르면, 하부 챔버는 덮개 및 회전자 하우징과 함께 고정자 및 전자 기판을 에어싸는 밀봉된 챔버를 형성하는 상위부와, 회전자, 필터 및 기계식 펌핑 부재를 에워싸는 하위부를 포함한다.

이 변형예에 따르면, 회전자 하우징은 하부 챔버에, 예를 들면 나사 연결을 통해 체결될 수 있다.

바람직하게, 회전자 하우징은 플랜지를 사용하거나, 또는 중간 체결 부품과 예를 들어 오링(O-ring) 형태의 씰(seal)을 사용하여 밀봉식으로 체결된다. 이런 식으로, 회전자 하우징은, 챔버의 내부 체적을, 액체와 접촉되는 하위부 및 상위 "밀봉"부로 분리한다.

바람직하게, 펌프 제어용 전자 기판(들)은 챔버의 상위부에 통합된다. 더욱 바람직하게, 전자 기판(들)은 나사체결 또는 클립핑(clipping)에 의해 덮개에 접합되며, 덮개는 챔버의 상위부에 (예를 들어 용접에 의해) 체결된다.

또한 바람직하게, 펌프 제어용 전자 기판(들)은 펌프 케이싱 외부로 이동된다.

압력센서는 임의의 공지된 유형일 수 있다. 용량형 또는 압전저항식 또는 스트레인 게이지형 센서가 바람직하다.

압력센서는 측정 부재를 포함한다. 측정 부재는 다양한 종류의 재료로 만들어 질 수 있다. 바람직하게는 세라믹, 금속(특히 스테인레스 강) 또는 반도체로 만들어 진다.

압력센서의 전력 공급 및 작동 제어는 바람직하게 전자적으로 이루어진다. 따라서, 압력센서는 또한 인쇄회로기판(전자 기판)을 포함하며, 이는 전기적 연결을 통해 측정 부재에 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따르면, 압력센서는 펌프 케이싱 내에 위치하며, 대개는 펌프의 구성요소(component)에 통합된다.

"통합(integrated)"이란 용어는 펌프의 구성요소에 센서를 예를 들어 클립핑, 나사체결, 용접 등을 통해 체결하는 임의의 방법을 의미하는 것으로 이해하면 된다.

압력센서를 회전자 하우징에 체결하는 변형예에 의하면, 바람직하게 압력센서는 오버몰딩, 용접, 본딩, 기계적 조립(예를 들어 나사체결, 클립핑 등)에 의해 하우징의 상부벽에 체결된다.

본 발명에 따른 시스템의 일 변형예에서, 압력센서의 전자 기판은 측정 부재에 접합된다. 바람직하게, 전자 기판 및 측정 부재는 하우징 상에 예를 들어 접착에 의해, 바람직하게는 씰을 사용하는 기계적 고정법(예를 들어 크림핑(crimping)에 의해)을 통한 접착에 의해, 또는 오버몰딩 등에 의해 하우징 상에 고정된다. 크림핑에 의한 고정법을 통해 실제로 우수한 결과를 얻었다.

본 발명에 따른 시스템의 다른 변형예에서, 압력센서의 측정 부재 및 전자 기판은 개별적이다.

바람직하게, 케이싱은 두개의 챔버(밀봉 챔버 및 유체가 존재하는 챔버)로 분리되고, 측정 부재는 이들 두 챔버의 계면에 위치한다.

전술한 바와 같이 회전자가 하우징 내에 설치되면, 하우징은 유리하게 이 계면의 적어도 일 부분을 구성한다.

따라서, 본 발명에 따른 시스템의 다양한 구현예를 생각해 볼 수 있다.

제 1 구현예에 따르면, 센서의 측정 부재 및 전자 기판은 회전자 하우징의 측벽에 (예를 들어 크림핑, 접착 또는 용접에 의해) 체결되어 상기 하우징의 덮개를 구성한다. 따라서, 이 변형예에서 회전자 하우징의 상부벽은 센서의 전자 기판 및 측정 부재에 의해 구성되며, 이 측정 부재는 유체와 접촉한다.

제 2 구현예에 따르면, 측정 부재 및 전자 기판은 하우징의 내부면상의(즉, 유체가 존재하는 면) 회전자 하우징의 상부벽에 체결된다. 오리피스가 하우징의 상부벽에 형성되어 압력센서의 전자 기판과 펌프의 ECM사이의 전기적 연결이 하우징의 벽을 통과하도록 한다.

제 3 구현예에 따르면, 하우징의 상부벽은 2개의 단부들이 마련된 덕트를 포함하며, 하나의 단부는 회전자 하우징의 내부로 안내되고 다른 단부는 압력센서의 측정 부재가 체결되는 곳으로 안내된다. 덕트의 직경은 바람직하게 회전자 하우징의 직경보다 상당히 작아서, 측정 부재만이 하우징과 이격된 상태로 하우징 내에 존재하는 유체와 접촉하고 센서의 전자 기판은 유체와 접촉하지 않게 한다.

제 4 구현예에 따르면, 측정 부재는 하우징의 상부벽에 마련된 개구부 위치에서 회전자 하우징의 상부벽에 체결되고, 센서의 전자 기판은 하우징과 이격되어 체결된다. 바람직하게, 전자 기판은 펌프 제어용 전자 기판에 통합된다. 센서의 전자 기판과 펌프 제어용 전자 기판은 예를 들어 펌프 케이싱 덮개 상부에 오버몰딩으로 조립된다.

펌프가 액체(예를 들어 요소) 탱크 내에 침지되어 있는 경우에, 펌프 케이싱은 바람직하게 벨(bell) 형상을 갖는 부품을 포함하며, 바람직하게 이 부품은 탱크의 저부까지 (적어도 완전히는) 이르지 않으며 필터 옆에 위치하지 않는다. 가장 특히 바람직하게는 유체의 경로가 생성되도록 벨과 필터를 위치함으로써, 펌프가 (유체를 공급하기 위한)"전방(forward)" 구동일 경우, 유체는 벨의 내부면과 필터의 외부면 사이의 환형 공동부를 통해 벨의 하부로부터 흡입되어 결국에는 기계식 펌핑 부재에 의해 이 필터를 통해 흡입된다.

다시 말해, 벨은 바람직하게 그 하부에 적어도 하나 이상의 개구부(바람직하게는 전체 하부 원주를 차지하는 환형 개구부이며, 이는 사실 벨이 탱크의 저부가 아닌 필터 상에 안착해 있음을 의미함)를 가지고, 벨의 내부면과 필터의 외부면 사이에 환형 공동부를 생성하도록 위치되며, 이 환형 공동부를 통해 액체가 벨의 하부 개구부를 경유하여 필터를 통해 흡입될 수 있다.

이 변형예의 장점은, (예를 들어, 역방향으로 펌프를 회전시키고 나서 멈춤으로써) 펌프와 필터가 퍼징된 경우, 공기 주머니가 필터 주변에 형성되어, 펌프가 재시동될 때까지 필터가 건조상태에 유지되도록 보장함으로써, 동결시 재시동 동작이 더 빨리 수행될 수 있게 한다(빙결로 인한 필터의 막힘 현상을 확실히 방지할 수 있기 때문임).

펌프, 필터, 상부 벨을 갖는 펌프 본체 및 하부 챔버가 침지되는 변형예는, 본 발명에 따른 펌프가 탱크에 침지된 베이스 플레이트(base plate)에 통합되는 경우에 특히 유리하다. 예를 들어, 본 출원인 명의의 특허출원 PCT/EP2007/055613에는 이러한 베이스 플레이트에 대해 기재되어 있으며, 이러한 목적을 위해 그 내용이 본 출원에 참조로써 통합되었다. "베이스 플레이트(base plate)"란 표현은 일반적으로 탱크의 하부벽에 있는 개구부를 차단(block off)하도록 편평하게 만들어진(flattened)(즉, 이 부분의 두께가 길이 또는 직경보다 작음) 탑재판(mounting plate) 또는 탑재 부품(part)을 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이 부품은 중공을 가질 수 있으며, 첨가제가 통과할 수 있는 오리피스를 통해 탱크와 연통하는 챔버를 한정한다는 것을 주목해야 한다. 일반적으로 이 부품은 임의의 형상으로 자체 폐쇄되는 주변부(perimeter)를 가진다. 통상, 주변부는 원형이다. 바람직하게, 이 베이스 플레이트는 수 개의 기타 다른 활성 저장공간 및/또는 정량 부재를 통합하고, 가장 특히 바람직하게는, 첨가제 탱크에서 나오거나 탱크로 들어가는 액체 첨가제와 접촉하게 되는 모든 활성 구성요소들을 통합한다.

이 경우, 기저부(base)를 구비하고 베이스 플레이트와 일체로 성형된 실질적 으로 원통형 벽이 펌프 케이싱의 하부 챔버에 포함되는 것이 유리하다. 바람직하게, 케이싱은 또한 원통형 벽과 밀봉식으로 조립되는 덮개를 포함한다.

본 발명은 또한 펌프, 적어도 부분적으로 펌프를 둘러싸는 필터를 포함하는 집약적 모듈에 관한 것이다.

바람직하게, 이 모듈은 전술한 바와 같이 액체 탱크에 침지된 베이스 플레이트에 통합된다.

따라서, 본 발명은 또한 액체 탱크에 관한 것으로, 전술한 바와 같은 펌프가 액체 탱크에 침지됨으로써, 펌프 케이싱이 벨 형상의 부품을 포함하고, 이 부품은 그 하위부에 적어도 하나의 개구부를 가지며 그 내부면과 필터의 외부면 사이에 환형 공동부를 생성하도록 위치되어, 이를 경유하여 액체가 필터를 통해 흡입될 수 있도록 한다.

바람직하게, 본 발명은 또한 액체 탱크에 관한 것으로, 여기서 펌프는 탱크 내에 침지된 베이스 플레이트에 통합되고, 펌프 케이싱의 하위부는 베이스 플레이트와 일체로 성형된 기저부를 구비한 실질적으로 원통형인 벽을 포함한다.

본 발명은 또한 전술한 바와 같이 물/요소 공융용액을 사용하는 SCR 시스템(차량의 배기가스에서 NO_x의 선택적 촉매환원반응을 위한 시스템)에서의 펌프 또는 탱크의 용도에 관한 것이다.

본 발명을 하기의 도 1 내지 11을 통해 비제한적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 변형예에 따른 펌프의 특정 구성요소들을 통한 수직 단면도.
도 2는 이들 동일한 구성요소들의 상세도.
도 3은 이들 동일한 구성요소들의 상세 단면도.
도 4는 유사한 일 변형예에 따른 펌프 및 침지된 베이스 플레이트의 수직 단면도.
도 5는 도 4의 부분과 유사한 다른 일 변형예에 따른 펌프의 일 부분의 확대도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 유리한 일 변형예에 따른 펌프의 회전차축 및 회전자.
도 8 내지 도 11은 압력센서를 회전자 하우징에 체결하는 다양한 방법을 계략적으로 보여주는 도면.
이들 도면에서 동일한 도면번호는 동일한 구성요소를 지칭한다.

도 1에는 본 발명의 유리한 일 변형예에 따라 펌프의 자기 회전자(4)를 둘러싸고, 요소 용액을 디젤엔진 차량의 배기 가스로 분사하도록 구성된 하우징(1)이 도시되어 있다. 하우징(1)은 상부벽(1')을 포함한다. 고정자(5)는 하우징(1)의 전체에 걸쳐 배치된다. 압력센서(2)는 하우징(1)의 상부벽(1')에 체결된다. 압력센서는 펌프 제어용 전자 기판(3)에 전기적으로 연결되는 전자 기판(미도시됨)을 포함한다. 센서의 전자 기판은 전자 기판(3)상에 오버몰딩되거나 기판에 통합된다. 전자 기판(3)은 예를 들어 인쇄회로기판(PCB)으로 구성된다.

도 2 및 3은 고정자(5)에 의해 둘러싸인 하우징(1)을 도시한다. 하우징(1)의 상부벽(1')에는 PCB(3)가 위치하고, 상부벽(1')과 PCB(3) 사이에는 도 1에 도시된 바와 같이 압력센서(2)가 통합될 수 있으며, 이는 특히 도 8 내지 11에 도시된 바와 같은 여러 방법으로 달성될 수 있다.

도 4는 침지된 베이스 플레이트(11)에 통합된 펌프의 일 변형예의 단면도를 나타낸다. 베이스 플레이트(11)는 자신에 일체로 성형된 요소 트랩(11')과, 역시 자신에 일체로 성형된 유출 파이프(10)를 포함하며, 이 유출 파이프는 엔진 배기가스에 요소를 공급하는 라인(미도시된 구성요소)에 연결되도록 구성된다. 이 변형예에 따르면, 펌프는 하부 챔버(13)와 덮개(12)를 포함하는 케이싱에 의해 둘러싸여 있다. 하부 챔버(13)는 하위부(6)와 상위부(14)를 포함한다.

하위부(6)는 필터(7)를 에워싸고, 자신의 저부에 요소 트랩(11') 외주 개구부를 가짐으로써, 요소 트랩(11')에 존재하는 요소가 외주 개구부와 필터(7)를 통해 펌프에 의해 흡입될 수 있게 한다. 펌프는 회전차축(8)을 포함하고, 이 회전차축은 회전자(4)와 기계식 펌핑 부재(9)에 부착된다. 회전자(4)는, 그 내부에서 요소가 순환되며 하부 챔버(13)에 밀봉식으로 체결되는 하우징(1)으로 둘러싸인다.

하우징(1), 덮개(12) 및 상위부(14)는 요소가 침투할 수 없는 챔버를 구성한다.

하우징(1)은 고정자(5)를 구성하는 자기 코일로 둘러싸여 있다. 펌프의 동작은 적어도 하나의 전자 기판(3)을 포함하는 제어기(미도시됨)에 의해 제어된다.

도 5는 회전자/하우징/고정자 조립체를 도시하는 도 4와 유사한 다른 변형예에 따른 펌프 일부의 확대도를 나타낸다. 이 도면에서, 하우징(1)은 플랜지(18)에 의해 하부 챔버(13)에 체결되고, 오링(20)에 의해 밀봉된다. 고정자(5)는 나사(15)에 의해 하부 챔버(13)에 체결된다.

도 6에는 도 4에 도시된 바와 같은 펌프의 회전차축(8)이 도시된다. 차축(8)은 기계식 펌핑부재(9)에 부착되고, 회전자에 부착되도록 의도된 하나의 단부에 평탄부(flat section)(16)를 포함하며, 이때 평탄부는 회전자(4)에 마련된 해당 프로파일(17)과 서로 결합될 수 있는 형상을 지님으로써, 회전자(4)가 고정자(5)의 자기 결합(coupling)에 의해 구동되면, 차축(8) 또한 구동되고 기계적 펌핑 부재는 펌프를 통해 요소를 이송시키는 운동을 일으킬 수 있다.

도 8 내지 11은 본 발명에 따른 시스템의 다양한 변형예를 보여준다.

도 8은 압력센서(2)가 하우징(1)의 상부벽을 구성하는 변형예를 도시한다. 압력센서는 크림핑(하우징 측벽의 상부 가장자리를 그 위로 포갬)에 의해 상부벽에 고정될 수 있다. 압력센서(2)는 측정 부재 및 전자 기판을 포함하고, 이 전자 기판은 전기 연결부(19)를 통해 펌프 제어용 ECM(미도시)에 전기적으로 연결된다.

도 9의 변형예에서, 압력센서(2)는 하우징(1)의 내측면 상에서 (즉, 요소가 순환되는 지점) 상부벽에 (예를 들면 오버몰딩 또는 접착에 의해) 체결된다. 오리피스가 하우징(1)의 상부벽에 형성됨에 따라, 전기 연결부(19)가 하우징(1)의 벽을 통과하고 전자 기판과 ECM사이에 전기적 연결 상태가 설정되도록 한다.

도 10의 변형예에서, 하우징(1)의 상부벽은 2 개의 단부들이 마련된 덕트(21)를 포함하며, 하나의 단부는 하우징(1)의 내부로 안내되고 다른 단부는 압력센서(2)가 연결되는 쪽으로 안내된다. 이 변형예에 따르면, 센서(2)는, 하우징(1)의 상부벽과 이격된 채로, 펌프 내에서 순환되는 유체와 접촉한다.

도 11에서의 변형예에서, 압력센서(2)의 측정부재(2'') 및 전자기판(2')은 별개로 존재하며, 전기 연결부(19)를 통해 전기적으로 연결된다. 측정부재만이 하우징(1)에 마련된 개구부와 일직선으로 하우징(1)의 상부벽에 체결되며, 전자기판은 ECM에 전기적으로 연결된다.

Claims (12)

1. 차량 탑재용 시스템에서 배기가스의 공해 제어용 액체를 펌핑하기 위한 회전식 펌프로서, 주 내부 용적부를 한정하고 펌프용 유출 파이프를 통합하는 벽을 포함하는 케이싱에 위치되는 회전자(4)와 고정자(5), 및 케이싱의 주 내부 용적부 내에 위치하는 압력센서(2)를 포함하는 회전식 펌프.
2. 제1항에 있어서, 케이싱은 액체를 함유하지 않고 기밀(leak tight)상태에 있는 하나의 챔버 및 액체가 존재하는 다른 하나의 챔버로 분리되는 것을 특징으로 하는 펌프.
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자는 자기 회전자(4)로서 상부벽(1')을 포함하는 고정된 하우징(1)에 수용되고, 상기 압력센서(2)는 상기 하우징(1)의 상부벽(1')에 체결되는 것인 펌프.
4. 제3항에 있어서, 펌프는 기계식 펌핑 부재(9) 및 자기 회전자(4) 둘 모두에 부착되는 회전차축(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
5. 제4항에 있어서, 펌프는 펌핑 부재(9)를 둘러싸는 필터(7) 및 적어도 하나 이상의 전자 기판(3)을 포함하며, 하부 챔버(13) 및 덮개(12)를 포함하는 케이싱에 의해 둘러싸이며, 상기 하부 챔버(13)는
   - 덮개(12) 및 하우징(1)과 함께, 고정자(5) 및 전자 기판(3)을 둘러싸는 밀봉 챔버를 형성하는 상위부(14); 및
   - 필터(7) 및 기계식 펌핑 부재(9)를 둘러싸는 하위부(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프.
6. 제5항에 있어서, 하우징(1)이 나사 연결(15)을 통해 하부 챔버(13)에 체결되는 것을 특징으로 하는 펌프.
7. 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전자 기판(3)이 상위부(14)에 통합되는 것을 특징으로 하는 펌프.
8. 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 센서(2)는 측정 부재(2'') 및 전자 기판(2')을 포함하고, 상기 전자 기판(2') 및 측정 부재(2'')는 상기 하우징(1)에 고정되는 것을 특징으로 하는 펌프.
9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 센서(2)는 측정 부재(2'') 및 전자 기판(2')을 포함하고, 상기 측정 부재(2'')는 하우징(1)의 벽에 체결되고, 상기 전자 기판(2')이 펌프 제어용 전자 기판(3)에 통합되는 것을 특징으로 하는 펌프.
10. 제9항에 따른 펌프가 탱크 내에 침지되어 있는 배기가스 공해 제어용 액체 탱크로서, 펌프 케이싱이 벨 형상의 부품을 포함하도록 하며, 이 부품은 그 하부에 적어도 하나의 개구부를 가지고 그 내부면과 필터(7)의 외부면 사이에 환형 공동부를 생성하도록 위치되어, 이를 경유하여 액체가 필터(7)를 통해 흡입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 탱크.
11. 제10항에 있어서, 펌프는 탱크 내에 침지된 베이스 플레이트(11)에 통합되고, 펌프 케이싱의 하부(13)는 베이스 플레이트(11)에 일체로 성형된 베이스가 마련된 실질적으로 원통형 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크.
12. 물/요소 공융용액을 사용하는 SCR 시스템(차량의 배기가스에서 NO_x의 선택적 촉매환원반응을 위한 시스템)에서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 펌프의 용도, 또는 제10항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 탱크의 용도.

Images