KR20130002965A

KR20130002965A - Ｓｃｒ 유체 분배 및 순환 시스템

Info

Publication number: KR20130002965A
Application number: KR20120070879A
Authority: KR
Inventors: 린우드 에프 크래리
Original assignee: 티아이 그룹 오토모티브 시스템즈 엘엘씨
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-01-08
Also published as: CN102852606A; EP2574749A1; US20130000743A1; BR102012016241A2; JP2013015140A

Abstract

선택적 촉매 환원 시스템은 배기 가스 환원제를 공급하기 위한 유체 분배 시스템을 포함하고 있다. 이 유체 분배 시스템은 액체 저장 탱크, 및 탱크 공간으로부터 액체 환원제를 끌어내어 액체 환원제를 모듈 출구 포트에 제공하는 동시에 초과 유체를 탱크 공간 내의 훈환 라인 출구로부터 배출하는 유체 펌프를 구비한 유체 분배 모듈을 포함하고 있다. 순환 라인 출구는 다른 분배 모듈 구성요소들 근처에서 탱크 공간의 바닥부에 배치되어, 유체 분배 기간 동안 모듈 구성요소들 주위로의 액체 순환을 촉진하고, 모듈 구성요소들 또는 그 주위에서의 동결된 환원제의 용융을 촉진하고, 유체 펌프로의 액체의 계속적인 공급을 확실히 해줄 수 있다. 유체 분배 모듈은 또한 저장 탱크 외부에 위치된 유체 라인으로부터 액체를 퍼지하여 퍼지된 액체를 탱크 공간으로 복귀시킬 수 있다.

Description

ＳＣＲ 유체 분배 및 순환 시스템{SCR FLUID DISTRIBUTION AND CIRCULATION SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서의 유체의 분배에 관한 것이다.

선택적 촉매 환원(SCR)은 배기 가스 스트림에서의 임의의 타입의 오염 물질을 다른 잠재적으로 덜 해로운 화합물로 변환시킴으로써 배기 가스 스트림에서 임의의 타입의 오염 물질을 제거하기 위해, 내연 엔진이나 다른 연료 연소 장치와 같은 연소 타입 동력 플랜트에서 배기 가스를 처리하는 데 사용될 수 있는 기법이다. 예컨대, 한 유형의 SCR에서는, 배기 가스로부터 NO_x 화합물을 제거하고 이 NO_x 화합물을 수증기, 질소, 및/또는 이산화탄소와 같은 가스로 대체하기 위해, 환원제가 촉매의 존재하에 배기 가스 스트림 내로 도입될 수 있다. NO_x 화합물에 대한 환원제의 몇 가지 예로서는 암모니아, 임의의 암모늄 화합물, 또는 요소가 포함된다. 요소는 무독성이고, 저장 및 운반에 있어 비교적 안전하기 때문에, 특정 사용처에 요소가 선호될 수 있다.

차량이나 다른 이동시 장비 내에 설치되는 SCR 시스템은 환원제를 저장하기 위한 저장 탱크와 환원제를 배기 가스 스트림에 분배하는 분배 시스템을 구비할 수 있다. 환원제로서 요소가 사용되는 곳에서는, 요소는 실제 사용을 위한 소정의 농도로 물에 용해되어 저장 탱크에 저장될 수 있다. 요소 수용액의 동결점을 최저화하는 농도로 존재할 때에도, 이 액체의 동결점은 여전히 세계의 많은 지역에서의 통상적인 추운 날씨 온도 범위 내에 있다. 요소 수용액을 가열하기 위한 수단을 구비한 SCR 시스템에 있어서도, 흔히 가열원은 시스템의 국부적인 영역에 한정되고, 전체 분배 시스템을 효과적으로 가열하지 못할 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서, 액체 저장 탱크와 함께 사용하기 위한 유체 분배 모듈은 펌프 입구 및 펌프 출구를 가진 유체 펌프를 포함하고 있다. 상기 펌프 입구는 액체 저장 탱크의 내부 탱크 공간의 바닥부로부터 액체를 수용하도록 형성되어 있고, 상기 펌프 출구는 모듈 출구 포트에 유체유동적으로 연결되어 있다. 유체 분배 모듈은 또한 상기 유체 분배 모듈로부터 상기 탱크 공간 내로 유체를 배출하기 위한 출구를 가진 순환 라인을 포함하고 있다. 상기 순환 라인 출구는 상기 탱크 공간의 바닥부에 배치되어 상기 펌프 출구와 모듈 입구 포트 중의 하나에 유체유동적으로 연결된다. 유체 분배 모듈은 또한 상기 탱크 공간으로부터 상기 순환 라인으로의 유체 유동을 방지하도록 작동가능한 순환 밸브를 포함하고 있고, 상기 유체 분배 모듈은 상기 저장 탱크에 형성된 모듈 개구부에서 상기 저장 탱크에 부착된다.

또다른 실시형태에 있어서, 유체 분배 모듈과 함께 사용하기 위한 유체 펌프 어셈블리는 유체 펌프 및 밸브 매니폴드를 포함하고 있다. 상기 유체 펌프는 펌프 입구 및 펌프 출구를 가지고 있고, 상기 밸브 매니폴드는 상기 유체 펌프에 부착되는 매니폴드 하우징을 가지고 있어, 상기 펌프 입구 및 출구가 상기 매니폴드 하우징에 의해 덮여진다. 유체 펌프 어셈블리는 또한 입구 라인, 퍼지 라인, 입구 밸브, 및 퍼지 밸브를 포함하고 있다. 상기 입구 라인 및 퍼지 라인은 상기 매니폴드 하우징 내에 형성되어 서로에 대해 그리고 상기 펌프 입구와 유체유동적으로 연결된다. 상기 입구 밸브는 상기 펌프 입구로부터 상기 입구 라인을 통한 유체 유동을 방지하도록 작동가능하다. 상기 퍼지 밸브는 상기 퍼지 라인으로부터 상기 펌프 입구로의 유체 유동을 방지하도록 작동가능하다. 적어도 하나의 밸브가 상기 매니폴드 하우징과 물리적 접촉상태에 있다.

또다른 실시형태에 있어서, SCR 시스템을 퍼지하는 방법은 (a) 환원제를 액체 저장 탱크의 내부 탱크 공간으로부터, 적어도 부분적으로 상기 저장 탱크 외부에 위치되는 장치 공급 라인을 통해, 적어도 일부의 환원제를 사용하는 장치를 향해 펌핑하는 단계; (b) 초과 환원제를 상기 (a) 단계 중에 상기 장치 공급 라인에 유체유동적으로 연결된 순환 라인을 통해 상기 내부 탱크 공간 내로 펌핑하는 단계; (c) 이어서 환원제 내에 침지된 출구를 통해 상기 장치 공급 라인으로부터 상기 저장 탱크의 상기 내부 탱크 공간으로 환원제를 펌핑하는 단계; 및 (d) 퍼지 가스를 상기 장치 공급 라인을 통해 상기 (c) 단계 중의 환원제와 동일한 방향으로 유동시키는 단계;를 포함하고 있다.

도 1은 하나의 실시형태에 따라 단일 라인 유체 분배 시스템을 구비하고 있는 SCR 시스템의 개략도이다.
도 2는 이중 라인 유체 분배 시스템을 구비하고 있는 SCR 시스템의 개략도이다.
도 3은 이중 라인 유체 분배 시스템을 구비하고 있는 SCR 시스템의 개략도이다.
도 4는 단일 라인 유체 분배 모듈의 분해도이다.
도 5는 이중 라인 유체 분배 모듈의 상부 사시도이다.
도 6은 도 5의 분배 모듈의 분해도이다.
도 7은 액체 저장 탱크의 바닥부에 장착되는 도 5의 분배 모듈을 포함하는 유체 분배 시스템을 예시하고 있는 도면이다.

SCR 시스템 내의 요소 수용액의 동결과 관련한 문제점들을 관리하는 하나의 방법은 시스템을 정지시키기 전에 시스템의 부분들로부터 유체를 퍼지하여 유체 저장 탱크로 복귀시키는 것이다. 시스템을 퍼지하는 것은 동결되는 임의의 액체가 저장 탱크 내에 포함되는 것을 야기할 수 있어, 동결된 물질을 용융시키는 데 필요한 가열이 주지의 위치를 향해 행해질 수 있다.

몇몇의 분배 시스템은 장치에 필요한 양을 초과하는 양으로 액체를 공급할 수 있다. 초과 액체는 다양한 경로 및/또는 다양한 위치에서 저장 탱크로 복귀될 수 있다. 동결된 탱크 내용물이 완전히 액화되기 전의 액면 위의 액체 탱크의 위치로 복귀하는 임의의 초과분은 고체 물질의 상부에 위치하고 바닥부에 장착된 유체 펌프로 진행할 수 없고, 따라서 펌프에 액체가 공급되지 않아, 적어도 일부 시스템에 있어 분배 시스템이 작동하는 것을 방해할 수 있다. 이는 또한 탱크 공간 내의 액체의 순환을 중지시키고, 나아가 용융 과정을 늦출 수 있다.

이 문제점을 보완하기 위해, 분배 시스템 내의 초과 유체가 저장 탱크의 탱크 공간 바닥부 근처로 복귀되어, 순환 유체가 더 많은 고체 탱크 내용물을 용융시키는 것을 도울 수 있고, 유체 펌프는 분배를 위한 유체의 연속적인 공급을 유지시킨다. 하지만, 초과 유체를 탱크 공간의 바닥부로 복귀시키는 것과 관련한 한 가지 문제점이 시스템 정지 이전의 다음번 퍼지 기간 동안에 발생할 수 있다. 초과 액체가 저장 탱크로 복귀하게 해주는 탱크 공간의 바닥부에 배치된 라인 또는 포트가 액면 아래에 위치될 수 있다. 즉, 저장 액체 내에 침지될 수 있다. 유체 펌프 출구에 적어도 간접적으로 연결되는 복귀 라인 또는 포트는 유체 펌프가 퍼지 기간 동안 반대로 작동될 때 저장 탱크로부터 유체를 끌어내어, 분배 시스템의 라인들을 재충전시키는 것에 의해 퍼지를 방해할 수 있다.

하기 설명하는 몇 가지 구조 및 방법은 다른 공지된 구조 및 방법을 뛰어 넘어 저장 탱크의 유체 관리를 향상시킬 수 있는 방식으로 유체를 액체 저장 탱크로부터 유체 분배 시스템의 하나 이상의 분배 지점으로 분배하고 유체 분배 시스템을 퍼지하는 데 유용할 수 있다. 설명하는 유체 분배 시스템 구성요소들의 배치 및 작동 방법은 특히 몇몇의 지역 또는 몇몇의 계절에 있어서의 통상적인 대기 온도 내에서 동결점을 가지는 유체에 대해 유용할 것이다. 예컨대, 유체 분배 시스템 내의 초과 유체는 탱크 내의 액면 아래의 저장 탱크 위치로 복귀하면서도 퍼지 기간 동안에 시스템 라인의 재충전을 회피할 수 있다.

이제 도면을 참조하면, 도 1-3의 개략도는 시스템 내에서의 실제 구성요소들의 치수 또는 위치를 의미하는 것은 아님을 이해해야 한다. 그 보다는, 도 1-3의 개략도는 상이한 시스템 구성요소들이 서로에 대해 어떻게 배열될 수 있고, 이러한 배열이 어떻게 작동할 수 있는 지를 나타내는 SCR 또는 유체 분배 시스템의 예들일 뿐이다. 개별적인 시스템 구성요소들의 몇 가지 예가 다른 도면을 참조하여 더 자세히 설명될 것이다. 또한, 유체를 하나 이상의 원하는 분배 지점에 배급할 수 있는 유체 분배 시스템의 이러한 실시형태 및 다른 실시형태는 SCR 시스템에 한정되는 것은 아니며, 이러한 교시로부터 다른 유체 배급 시스템에 적용했을 때의 장점을 발견할 수 있을 것이다.

도 1은 하나의 실시형태에 따라 유체 분배 시스템(12)을 구비하고 있는 SCR 시스템(10)의 개략도이다. 분배 시스템(12)은 액체 저장 탱크(14) 및 유체 분배 모듈(16). 분배 모듈(16)은 저장 탱크(14)의 하나 이상의 벽에 형성되는 모듈 개구부(도시 안됨)에서 저장 탱크(14)에 부착될 수 있고, 분배 모듈(16)의 적어도 일부분은 모듈 개구부를 통해 뻗어 있을 수 있다. 분배 모듈(16)은 탱크의 모듈 개구부 내로 또는 그 위로 쉽게 설치되도록 다수 구성요소로 이루어진 단일의 어셈블리로서 제작될 수 있다.

SCR 시스템(10)은 또한 이 실시형태에서는 액체 분사기인 장치(18) 및 분배 시스템(12)을 분사기(18)에 연결하는 장치 공급 라인(20)을 포함할 수 있다. 도시의 실시형태에 있어서, 액상 유체(22)는 저장 탱크(14)로부터 예컨대 연소 엔진으로부터 배기관(26)을 통해 유동하는 배기 가스 스트림(24)에 적정 용량의 환원제를 제공하기 위한 분사기(18)로 배급될 수 있다. 질소 함유 화합물과 같은 다른 화합물이 사용될 수도 있겠지만, SCR 시스템(10)에 사용하기 위한 환원제의 한 가지 예는 요소이다. 요소는 용액의 동결점을 최저화하는 농도와 같은 소정의 농도에서 수용액의 형태로 존재할 수 있다. 배기 가스 스트림(24)으로부터 NO_x 화합물을 제거할 수 있는 실제 환원제는 요소 분해의 부산물일 수 있고, 여기서 사용되는 용어 "환원제"는 일반적으로 액상(또는 경우에 따라서는 결상) 용액을 의미한다.

도시된 바와 같이, 유체 분배 모듈(16)의 적어도 일부분은 저장 탱크(14)의 내부 탱크 공간(28) 내에 있을 수 있는 한편, 다른 부분은 탱크 공간 외부에 있을 수 있다. 분배 모듈(16)은 이 실시형태에서 유체 펌프(30), 입구 라인(32), 출구 라인(34), 순환 라인(36), 및 퍼지 라인(38)을 포함하고 있다. 여기에 사용되는 용어 "라인"은 통상적인 관형 도관에 한정되는 것이 아니라 광의적으로 유체가 그것을 통해 유동하게 되는 시스템의 구성요소를 의미한다. 예컨대, 라인은 유체가 통과할 수 있는 2개의 포트 사이의 경질 연결구, 밸브 또는 밸브 보디, 채널 또는 유체가 통과할 수 있는 구성요소 내의 중공 영역 등일 수 있다. 유체 분배 모듈(16)은 이 실시형태에서 또한 입구 밸브(40), 순환 밸브(42), 및 퍼지 밸브(44)를 포함하고 있다. 밸브(40-44)는 이 실시형태에서 유체가 한쪽 방향으로만 유동하도록 해주고 압력차에 의해 작동되는 체크 밸브이다. 입구 밸브(40)는 유체가 탱크 공간(28)으로부터 입구 라인(32)으로 유동하는 것을 허용하고 유체가 입구 라인으로부터 탱크 공간으로 유동하는 것은 방지하도록 작동가능하다. 순환 밸브(42)는 유체가 순환 라인(36)으로부터 탱크 공간(28)으로 유동하는 것을 허용하고 탱크 공간으로부터 순환 라인으로 유동하는 것은 방지하도록 작동가능하다. 퍼지 밸브(44)는 유체가 퍼지 라인(38)으로부터 탱크 공간(28)으로 유동하는 것을 허용하고 유체가 탱크 공간으로부터 퍼지 라인(38)으로 유동하는 것은 방지하도록 작동가능하다.

분배 기간 동안, 액상 유체(22)를 장치(28)에 배급하는 것이 필요할 때에는, 펌프(30)는 동력을 받아 유체(22)를 펌프 입구(46) 내로 끌어들여 유체를 펌프 출구(48)에서 배출한다. 펌프 입구(46)는 저장 탱크 공간의 체적의 하측 반부 즉 저장 탱크가 절반이 채워진 상태에서 액체가 차지하는 탱크 공간의 부분에 의해 한정되는 저장 탱크 공간(28)의 바닥부로부터 액체를 수용하도록 형성되어 있다. 유체(22)는 입구 밸브(40)를 통해 입구 라인(32) 내로 유동하고, 펌프 입구(46)를 통해 유체 펌프(30) 내로 유동하고, 펌프 출구(48)를 통해 유체 펌프 밖으로 유동하고, 출구 라인(34) 및 순환 라인(36) 내로 유동하며, 유체는 가압될 수 있다. 선택적 압력 변환기(50)가 라인 압력 감시 및/또는 제어 시스템으로의 피드백 제공을 위해 사용될 수 있다. 순환 밸브(42)는 특정 압력에서 개방되어 즉 그것을 통한 유동을 허용하여, 유체가 순환 라인 출구(52)에서 모듈(16)로부터 탱크 공간(28) 내로 배출되는 것을 가능하게 해준다. 출구(52)는 탱크 공간(28)의 바닥부에 배치될 수 있다. 이런 배열은 예컨대 다른 유체 라인보다 작은 오리피스를 통한 것 같은 액체 제트로서, 용융시키기 어려운 것으로 알려진 영역 내의 동결된 물질을 용융시키거나 유체 펌프(30)의 전체 영역 내의 또는 탱크 공간(28)의 일부 다른 영역 내의 유체 순환을 돕도록 안내될 수 있는 액체 유체를 제공하는 데 유용할 수 있다. 선택적 분배 튜브(54)가 순환 라인(36)으로부터 배출되는 유체를 보다 균등하게 분배하는 것을 도와줄 수 있다.

다른 타입의 유동 변환기들(도 1에 도시 안됨)도 순환 라인 출구(52)에서 순환 라인(36)으로부터 배출되는 유체를 안내하는 데 사용될 수 있다. 그와 같은 유동 변환기들은 강한 액체 제트가 단순히 결상 용액을 절단하거나 구멍을 뚫게 되는 것을 방지하는 것을 도와줄 수 있는데, 강한 액체 제트가 단순히 결상 용액을 절단하거나 구멍을 뚫게 되는 상황은 유체를 유체 펌프에서 먼쪽의 동결된 물질 반대쪽으로 운반하여 잠재적으로 펌프에 유체가 공급되지 않게 할 수 있다. 한 가지 타입의 유동 변환기는 저장 탱크 공간(28) 내부에 배치되는 모듈(16) 부분을 적어도 부분적으로 에워싸서, 유체 분배 모듈(16) 및 그것의 구성요소들의 위치 또는 그 둘레의 영역에 체 순환을 유지시키는 것을 도와줄 수 있다. 이런 타입의 유동 변환기(56)의 한 가지 예가 도 7에 파선으로 도시되어 있으며, 유체가 변환기의 외부로부터 변환기의 모듈측으로 유동하는 것을 허용하는 슬롯 또는 다른 개구부와 같은 다른 형태를 구비할 수도 있다.

계속해서 도 1을 참조하여, 퍼지 기간이 설명될 수 있다. 퍼지 기간 동안, 유체 펌프(30)는 반대로 작동하여, 유체를 펌프 출구(48) 내로 끌어들여, 펌프 입구(46)로부터 유체를 배출시킬 수 있다. 도 1의 예시의 시스템(10)에 있어서, 분사기(18)는 배기관(26)으로부터의 가스가 탱크 공간(28)으로 복귀하는 배출된 액상 유체를 대체하는 것을 허용하도록 개방 위치로 설정될 수 있다. 퍼지 기간 동안, 순환 밸브(42)는 탱크 공간(28)으로부터 순환 라인으로의 유체 유동을 방지하도록 폐쇄된다. 또한, 입구 밸브(40)는 입구 라인(32)을 통한 유체 유동을 방지하도록 폐쇄된다. 퍼지 밸브(44)는, 약간의 유체가 하나 이상의 라인 또는 밸브 내에 남아 있을 수 있겠지만, 유체가 모듈(16)로부터 실질적으로 배출되는 것을 허용하도록 개방된다. 물론 다른 밸브 및 라인들도 포함될 수 있지만, 도 1의 개략도는 탱크 공간(28) 내의 액상 유체 운동을 촉진하도록 배열된 순환 라인(36)의 사용을 포함하는 시스템(12)의 기본적인 작동의 예를 보여주고 있다. 도 1의 SCR 시스템(10)은 단일 라인이 유체 분사 시스템(12)을 장치(18)와 연결하고 있기 때문에 단일 라인 시스템으로 칭해질 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, SCR 시스템(12)의 또다른 실시형태가 도시되어 있다. 도시된 SCR 시스템(10')은 유체 분배 시스템(12')과 장치(18) 사이에 배열되는 복귀 라인(58)을 포함하고 있는 이중 라인 시스템이다. 복귀 라인(58)은 공급 라인(20)을 통해 장치(18)로 공급된 초과 액상 유체를 다시 탱크 공간(28)으로 복귀시킬 수 있다. 이 실시형태에서, 액상 유체는 복귀 라인(58)을 통해 순환 라인(36)으로 제공된다. 유체 분배 모듈(16')은 또한 벤트 가스 입구(62) 및 벤트 밸브(64)를 구비한 퍼지 벤트 라인(60)을 포함하고 있다. 벤트 라인(60)은 이 실시형태에서 퍼지 가스 공급원을 순환 라인(36)에 유체유동적으로 연결한다. 벤트 밸브(64)는 퍼지 가스가 탱크 공간(28)(또는 다른 퍼지 가스 공급원)으로부터 벤트 라인(60) 내로 유동하는 것을 허용하고 벤트 가스 입구(62)를 통한 퍼지 벤트 라인(60)으로부터 탱크 공간(28) 내로의 유체 유동은 방지하도록 작동가능하다. 이 실시형태의 분배 기간 동안, 액상 유체(22)는 공급 라인(20)을 통해 장치(18)로 공급된다. 얼마간의 유체는 배기 가스 스트림(24) 내로 분사되고, 초과 유체는 복귀 라인(58)을 통해 유동하여 순환 라인 출구(52)를 통해 다시 탱크 공간(28) 내로 배출된다. 도 1에 도시된 출구(52)와 마찬가지로, 순환 라인 출구로부터의 액체 유동은 탱크 공간 내에서의 유체 순환을 도와주고 용융하기가 어려운 동결된 물질 영역 등에 도달하기 위한 임의의 소정의 방향으로 안내될 수 있다.

도 2에 도시된 실시형태의 퍼지 기간 동안, 유체 펌프(30)는 반대로 작동될 수 있고, 분사기(18)는, 경우에 따라 개방 위치로 작용할 수도 있겠지만, 폐쇄 위치로 설정될 수 있다. 펌프(30)가 공급 라인(20) 및 복귀 라인(58) 밖으로 유체를 끌어낼 때, 순환 밸브(42)는 폐쇄되고, 벤트 밸브(64)가 퍼지 가스 공급원으로 개방되어, 가스가 탱크 공간(28)으로 복귀하는 배출된 액상 유체를 대체하는 것을 허용한다. 이 경우, 퍼지 가스 공급원은, 벤트 가스 입구(62)가 탱크 공간의 상부 부분에 위치되도록 퍼지 벤트 라인(60)이 배열되기 때문에, 탱크 공간(28)의 상부 부분 즉 액상 유체(22) 위쪽의 공기공간에 위치한다. 대기 또는 또다른 편리하고 바람직한 가스 공급원 등의 다른 퍼지 가스 공급원도 가능하다. 이러한 배열은 퍼지 기간 동안 저장 유체가 공급 라인(20)이나 복귀 라인(58) 내로 끌어들여지는 일없이 초과 유체 흐름이 탱크 공간(28)의 하부 부분에서 탱크 공간으로 복귀하는 것을 가능하게 해준다. 즉, 순환 라인 출구(52)는 액체(22) 내에 침지될 수 있다. 퍼지 기간 동안, 도 1에 도시된 단일 라인 시스템과 마찬가지로 시스템의 동일한 부분에서 유체는 유체 분배 모듈(16')로부터 탱크 공간(28) 내로 배출된다.

도 3을 참조하면, 이중 라인 SCR 시스템(10")의 또다른 실시형태가 도시되어 있다. 이 실시형태도 퍼지 가스 공급원으로서 탱크 공간(28)의 상부 부분에 유체유동적으로 연결되어 있는 벤트 가스 입구(62)를 가진 퍼지 벤트 라인(60)을 포함하고 있다. 이 실시형태에서, 퍼지 벤트 라인(60)은 퍼지 가스 공급원으로부터 펌프 입구로의 유체 유동을 선택적으로 허용하는 하나 이상의 밸브를 통해 퍼지 가스 공급원을 펌프 입구(46) 및 입구 라인(32)에 유체유동적으로 연결한다. 이 실시형태에 있어서, 밸브는 2방 또는 3방 벤트 밸브(64')이고, 유체 분배 모듈(16")은 별도의 퍼지 라인 또는 퍼지 밸브를 포함하고 있지 않다. 벤트 밸브(64')는 제1 위치(즉 유입 위치) 및 제2 위치(즉 퍼지 위치)를 가진다. 제1 위치에서, 밸브(64')는 입구 라인(32)과 펌프 입구(46) 사이의 유체 유동을 허용하고, 퍼지 벤트 라인(60)은 폐쇄한다. 제2 위치에서, 밸브(64')는 퍼지 벤트 라인(60)과 펌프 입구(46) 사이의 유체 유동을 허용하고, 입구 라인(32)은 폐쇄한다. 밸브(64')는 도시된 바와 같이 입구 라인(32)과 퍼지 벤트 라인(60)의 교차점에 위치되거나, 양쪽의 개별 라인(32, 60)을 따라 위치될 수 있다.

분배 기간 동안, 밸브(64')가 제1 위치에 있으면, 시스템(10")은 도 2의 시스템(10')과 유사하게 작동하여, 유체를 입구 라인(32)을 통해 펌프(30) 내로 끌어들이고, 라인(34, 20)을 통해 분사기(18)로 공급하고, 초과 유체는 복귀 라인(58) 및 순환 라인(36)을 통해 탱크 공간(28)으로 복귀된다. 이 실시형태에 있어서, 유체 펌프(30)는 퍼지 기간 동안 각각의 라인을 통해 유체를 동일 방향으로 계속 펌핑한다. 펌프가 유체를 가압하는 방향을 변경시키는 대신, 이 실시형태에서는, 밸브(64')가 제2 위치 즉 퍼지 위치로 변경된다. 이는 예컨대 제어기에 의해 작동되는 액추에이터를 통해 성취될 수 있다. 밸브(64')가 다른 예시의 실시형태들의 일방향 체크 밸브보다 더 복잡해질 수 있지만, 도시의 유체 분배 시스템(12")은 여러 개의 체크 밸브 및 부가적인 유체 라인을 제거하기도 한다. 퍼지 기간 동안, 탱크 공간(28)의 상부 부분으로부터의 퍼지 가스는 벤트 가스 입구(62)를 통해 퍼지 벤트 라인(60) 내로 진입하여 계속해서 펌프(30)를 통과한다. 이 실시형태에 있어서, 분사기(18)는 공급 및 복귀 라인(20, 58) 내의 액체가 순환 라인 출구(52)로 안내되도록 폐쇄 위치에 있을 수 있다. 이 경우, 유체 펌프(30)는 시스템을 통해 공기 또는 다른 가스를 펌핑하여 시스템으로부터 액체를 배출시킨다.

이제 도 4를 참조하면, 유체 분배 모듈(16)의 한 예가 분해도로 도시되어 있다. 모듈(16)은 도 1-3에서 앞서 설명한 다수의 개별의 구성요소들을, 유체 분배 시스템 즉 SCR 시스템을 적어도 부분적으로 형성하도록 액체 저장 탱크 내에 부분적으로 또는 전체적으로 부착 및/또는 배치될 수 있는 단일의 구성요소로 결합시킨다. 이 실시형태에 있어서, 유체 분배 모듈(16)은 바닥부에 장착된 모듈로서 형성되어 있고, 플랜지(66)에 의해 지지되는 유체 펌프 어셈블리(65)를 포함하고 있다. 유체 펌프 어셈블리(65)는 하우징(70) 내에 수용되는 모터(68)에 의해 작동되는 유체 펌프(30), 및 유체 펌프(30)에 부착되는 밸브 매니폴드(72)를 포함하고 있다. 도시의 모듈(16)은 도 1을 참조하여 설명된 것과 같은 유체 분배 시스템의 일부로서 작용하는 데 필요한 모든 구성요소를 포함하고 있다.

유체 펌프(30)는 유체를 펌프 입구(46) 내로 끌어들여 유체를 펌프 출구(48)에서 배출시킨다. 유체 펌프(30)는 유체가 입구 내로 유입되어 출구 밖으로 유출되게 만드는, 기어 펌프나 제로터 펌프, 임펠러형 펌프, 또는 임의의 다른 펌프와 같은 용적식 펌프일 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 펌프(30)는 제로터 펌프이고, 내부 기어가 반대 방향으로 회전될 때 유체 유동 방향을 역전시킬 수 있다. 펌프에 결합되는 다양한 전기 모터들 중의 임의의 하나를 포함하여, 펌프의 내부 기어를 회전시키는 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 이 실시형태에 있어서는, DC 모터(68)가 전자 커플링을 통해 펌프(30)와 결합된다. 하나의 실시형태에 있어서, 모터(68)는 브러시리스 DC 모터일 수 있다. 전기 인입선은 도시의 명료함을 위해 도 4에서 생략되었다.

전자 커플링의 한 부분(74)은 모터(68)에 부착되는 것으로 도시되어 있고, 전자 커플링의 또다른 부분(74')은 펌프(30)의 일부로서 도시되어 있다. 분배 모듈(16)이 조립될 때, 모터(68)는 커플링 부분(74)과 함께 플랜지(66)의 하우징(70) 내에 배치되어 커버(76)에 의해 정위치에 유지된다. 펌프(30)는 도시된 바와 같이 플랜지(66) 내에 형성된 피처부에 의해 지지되고, 커플링 부분(74')이 커플링 부분(74)에 인접하고 커플링 부분(74, 74') 사이에 하우징(70)의 벽이 위치한 상태에서 스트랩(78)을 사용하여 플랜지에 부착된다. 모터가 회전할 때, 펌프의 내부 기어가 회전하게 되도록, 커플링 부분들 중의 하나는 자성 물질을 포함하고 있고, 커플링 부분들 중의 다른 하나는 자성 또는 강자성 물질을 포함하고 있다.

밸브 매니폴드(72)는 유체 분배 모듈이 유체 분배 기간과 퍼지 기간 사이에서 변환될 때, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 변환되도록 작동가능한 적어도 하나의 밸브를 포함하고 있다. 매니폴드(72)는 펌프(30)에 부착될 필요는 없지만, 이 실시형태에서, 매니폴드(72)는 밸브(40-44)와 함께 펌프의 입구(46) 및 출구(48) 위에 배치되는 매니폴드 하우징(80)을 구비하고 있다. 매니폴드 하우징(80)은 외면(82) 및 내부에 형성된 하나 이상의 유체 라인 또는 채널을 포함할 수 있다. 유체 라인들 중의 몇 가지는 하우징(80)의 재료 두께부 내에 형성되는 하나 이상의 캐버티에 의해 서로 유체유동적으로 연결될 수 있고, 유체 라인들 중의 몇 가지는 하우징(80)의 내면(도 4에서는 보이지 않음)과 펌프(30) 사이에 형성되는 캐버티에 의해 서로 유체유동적으로 연결될 수 있다. 이 특정 실시형태에 있어서는, 입구 라인(32)과 퍼지 라인(38)이 하우징(80) 내에 형성되어, 펌프 입구(46)와 유체유동적으로 연결되어 있다. 보다 상세하게는, 라인(32, 38)은 조립되었을 때의 매니폴드 하우징(80)의 내면과 펌프(30) 사이의 공간에 형성되는 공통의 입구 캐버티(84)에 유체유동적으로 연결된다. 예컨대, 각각의 라인(32, 38)은 외면(82)에서 내면까지의 매니폴드 하우징(80)의 두께부를 통해 뻗어 있을 수 있다. 입구 밸브(40)는 입구 라인(32) 내에 배치될 수 있고, 펌프 입구(46)로부터 입구 라인을 통과하는 유체 유동을 방지하도록 작동가능하다. 퍼지 밸브(44)는 퍼지 라인(38) 내에 배치될 수 있고, 퍼지 라인으로부터 펌프 입구로의 유체 유동을 방지하도록 작동가능하다. 이 실시형태에서, 매니폴드(72)가 펌프에 조립될 때 형성되는 입구 캐버티(84)는 입구 라인(32), 퍼지 라인(38), 및 펌프 입구(46)에 유체유동적으로 연결된다. 입구 캐버티(84)의 위치도 명료함을 위해 도 1의 개략도에 도면부호로 표시되어 있다.

별도의 출구 캐버티(86)가 매니폴드 하우징(80)의 두께부 내에 또는 매니폴드 하우징의 다른 내면 부분과 펌프(30) 사이에 형성될 수 있다. 출구 캐버티(86) (도면에 은선으로 도시됨)는 펌프 출구(48)와 유체유동적으로 연결되어 있고, 이 실시형태에서는, 순환 라인(36) 및 순환 라인 출구(52)와 더불어 출구 라인(34) 및 모듈 출구 포트(88)와도 유체유동적으로 연결되어 있다. 순환 밸브(42)는 매니폴드 하우징(80) 내에서 순환 라인(36)과 출구 캐버티(86) 사이에 배치되어, 순환 라인 출구(52)로부터 출구 캐버티(86)로의 유체 유동을 방지하도록 작동가능하다. 선택적으로, 밸브(42)는 도시된 바와 같이 다수의 개별적인 구성요소들을 포함할 수 있는 별도로 부착된 순환 라인(36) 내에 배치될 수도 있을 것이다. 순환 라인 출구(52)는 매니폴드(72)에 부착되는 순환 라인(36)의 단부 반대쪽의 단부에 위치된다. 순환 라인(36)의 개별적인 구성요소들은 출구(52)로부터의 예측가능한 유체 흐름이 통과하도록 형성된 공지 치수를 갖는 오리피스를 구비하는 하나 이상의 피팅부를 포함할 수 있다.

출구 라인(34)은 출구 포트(88)를 포함하고 있고, 밸브 매니폴드(72)에 부착된다. 출구 라인(34)은 출구 포트(88)가 펌프 출구(48)에 유체유동적으로 연결되도록 출구 캐버티(86)에 유체유동적으로 연결된다. 이 실시형태에 있어서의 출구 라인(34)은 플랜지(66) 위쪽에서 매니폴드(72)에 부착되는 한쪽 단부로부터 플랜지(66) 아래의 반대쪽 자유 단부까지 뻗어 있고, 신속 분리 피팅부를 통해 장치 공급 라인(도 1-3의 공급 라인(20) 등)에 연결되도록 형성되어 있다. 매니폴드 하우징(80) 내에 형성되는 추가적인 라인 또는 채널을 통해 출구 캐버티(86)에 부착될 수 있는 도 1의 압력 변환기(50)와 같은 추가적인 구성요소들이 모듈(16)과 함께 구비되어 매니폴드(72)에 부착될 수 있다.

그와 같이 구성되는 경우, 분배 모듈 밸브들 중의 적어도 몇 가지는 서로 물리적으로 접촉하고, 서로 밀접하여 매니폴드 하우징(80)의 재료 내에 거의 완전히 수용되기 때문에, 그렇지 않고 개별의 도관형 유체 라인들이 다수의 위치에서 서로 부착되는 경우에 비해 모듈(16)은 어느 정도 더 간단해질 수 있다. 또한, 매니폴드 하우징(80)은 내식성인 스테인리스 스틸, 니켈 기재 합금 또는 다른 재료와 같은 열전도성 재료로 제작될 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 매니폴드 하우징(80)은 열전도성 폴리머 재료로 제작된다. 열전도성 재료는 펌프(30), 모터(68) 및/또는 모듈(16)에 내장될 수 있는 보조적인 가열 요소와 같은 다른 열원으로부터의 열전달을 용이하게 하여, 밸브 내의 유체의 동결을 방지하는 것을 돕는다. 또한, 여기에 개시하는 분배 모듈과 함께 사용하기 위한 것으로 예시로서 도시되고 설명되는 다수의 밸브가 압력 작동식 일방향 체크 밸브이지만, 임의의 적합한 밸브가 도시된 밸브들 중의 임의의 수의 밸브 대신에 사용될 수 있다. 플랩 밸브, 솔레노이드 작동식 밸브, 유체 작동식 밸브 등이 모두 특정한 경우에 따라 적합할 수 있다.

플랜지(66)는 많은 다른 모듈 구성요소들을 물리적으로 지지하고, 액체 저장 탱크의 벽에 형성된 모듈 개구부를 덮도록 형성되어 있다. 도시의 바닥부에 장착되는 형태에서는, 플랜지(66)는 설치시에 탱크를 에워싸는 저장 탱크 벽에 인접하여 배치될 수 있는 오프셋 외측 에지(90)를 포함하고 있다. 에지(90)는 모듈 개구부를 통해 적어도 부분적으로 돌출하는 플랜지 내에 형성된 단차부의 바로 외측에 위치할 수 있다. 하우징(70) 및 모터 커버(76)와 더불어 펌프(30)를 위치시키고, 유지시키고 부착하기 위한 지지 피처부들과 같은 몇 가지 전술한 구성요소가 플랜지의 일부로서 구비될 수 있다. 플랜지(66)는 다양한 재료들로부터 제작될 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 플랜지는 우수한 내식성을 제공하는 플라스틱 재료로 제작된다. 또다른 실시형태에 있어서, 플랜지(66)는 양호한 내식성을 가지고 상당하는 플라스틱 플랜지보다 훨씬 더 얇을 수 있고, 임의의 플라스틱 재료보다 10의 배수값 만큼 더 높은 열전도성을 가지는 스테인리스 스틸 재료로 제작된다. 사용처에 따라, 더 높은 열전도성의 금속 재료가 전기 작동식 구성요소로부터 다른 구성요소로의 열전달을 도와 주어, 액체가 그 구성요소 내 또는 둘레에 동결되는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.

스트레이너 또는 필터(92)가 도시된 바와 같이 플랜지(66)의 상부 표면 위에 설치될 수도 있고, 다양한 다른 모듈 구성요소들 둘레에 끼워맞춤되도록 형성되는 얇은 다공성 재료로 이루어질 수 있다. 유체는 스트레이너(92)를 통과하여 입구 라인(32)에 도달하고, 입구 밸브(40)는 퍼지 기간 동안 스트레이너를 통한 역유동을 방지한다. 거의 모든 임의의 적합한 다공성 재료가 유체가 입구 라인(32) 내로 진입하기 전에 유체로부터 입자 또는 고체를 여과하는 데 사용될 수 있기 때문에, 도시된 예에 한정되는 것은 아니다. 도면에 도시된 특정 스트레이너(92)는 시스템 내에서 많은 공간을 차지하지 않도록 비교적 큰 표면적과 낮은 프로파일을 가지도록 설계되어 있다.

또다른 실시형태의 유체 분배 모듈(16')이 도 5 및 도 6에 도시되어 있으며, 도 5는 모듈(16')의 상부 사시도이고, 도 6은 모듈(16')의 분해도이다. 이 실시형태는 공급 라인을 통해 분사기 또는 다른 장치로 공급된 초과 유체가 유체 탱크 공간으로 복귀되는 이중 라인 시스템의 일부분으로서 사용하기에 적합하다는 점에서 도 2의 개략도에 도시된 것과 유사하게 작동한다. 이 실시형태는 SCR 시스템의 복귀 라인과의 유체유동적 연결을 위한 제1 순환 라인(도 6에 부분(36', 36")으로 도시된 것과 같은), 및 출구 라인(34)과 유체유동적으로 연결되는 제2 순환 라인(136)을 포함하고 있다. 도시의 모듈(16')은 예컨대 플랜지(66), 유체 펌프 어셈블리(65)와 모터(68)의 배열과 같이 도 4에 도시된 것과 유사하게 구성되어 배열되는 다수의 구성요소를 포함하고 있다. 도 5 및 도 6에서 추가적으로 도시된 것은 바닥부 커버(94)로서, 이 바닥부 커버(94)는 그것의 내면과 플랜지(66)의 바닥면 사이에 내부 공간을 제공할 수 있고, 이 내부 공간에 아래에 설명하는 것과 같은 임의의 모듈 구성요소들이 수용되어 환원제 및 주변환경으로부터 보호될 수 있다.

도 5 및 도 6의 실시형태에는 벤트 가스 입구(62) 및 내부에 배치되는 벤트 밸브(64)를 구비하고 있는 퍼지 벤트 라인(60)이 도시되어 있다. 퍼지 벤트 라인(60)은 이 실시형태에서는 수직으로 배향된 튜브이고, 플랜지(66)의 개구부로부터 뻗어 있다. 액체 저장 탱크의 바닥부에 장착되었을 때, 유체 분배 모듈(16')은 퍼지 기간 동안 유체 펌프에 의해 공급 라인, 복귀 라인 및/또는 순환 라인 밖으로 끌어내진 유체를 대체하도록, 저장 탱크 공간의 상부 부분으로부터 퍼지 가스를 끌어들일 수 있다. 이 실시형태에 있어서 퍼지 벤트 라인(60)은 순환 라인 출구(52) 및 순환 밸브(42)를 구비한 제1 순환 라인의 단부 세그먼트(36')와 일체로 되어 있다. 전술한 바와 같이, 퍼지 가스는 퍼지 기간 동안 저장 탱크 내의 액체 위쪽의 공기공간이 아닌 임의의 개수의 공급원으로부터 유입될 수 있다. 예컨대, 벤트 가스 입구(62)는 여과공을 통해 주변 공기를 수용하도록 탱크의 상부 벽에 위치될 수 있다. 퍼지 벤트 라인(60)은 직선형 및/또는 수직형일 필요는 없다. 또다른 실시형태에 있어서는, 가압된 퍼지 공기가 시스템의 유체 라인들로부터 액체를 제거하기 위해 입구(62)에 도입될 수도 있을 것이다.

바닥부 커버(94)는 압력 변환기(50) 및/또는 임의의 다른 구성요소 등의 구성요소들을 수용하도록 사용될 수 있다. 예컨대, 전동식 가열기 또는 가열 요소와 같은 열원이 밸브 또는 다른 구성요소와 같은 동결에 민감한 구성요소 근처에 위치될 수 있도록 바닥부 커버(94)에 의해 지지되거나 덮여질 수 있다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 여러 가지 배관용 조인트들이 바닥부 커버(94)와 플랜지(66) 사이의 내부 공간에 배치될 수 있으며, 이 내부 공간에서 여러 가지 배관용 조인트들은 주변환경 및/또는 환원제로부터 보호될 수 있다. 바닥부 커버(94)는 또한 탱크 공간 외부에 위치하는 분배 모듈(16)의 일부분이 될 수도 있으며, 유체를 운반하고 분사기 또는 다른 장치로부터의 초과 유체를 복귀시키는 공급 라인 및 선택적 복귀 라인의 각각의 부착을 위한 모듈 출구 포트(88)에 대한 접근성과 모듈 입구 포트(96)에 대한 접근성을 제공할 수 있다. 모듈(16')이 플랜지(66) 아래에 부착된 바닥부 커버(94)와 조립될 때, 퍼지 벤트 라인(60)은 그것과 일체화된 순환 라인 단부 세그먼트(36')와 함께 바닥부 커버(94) 내에 배치되어 바닥부 커버(94)를 통해 뻗어 있고 입구 포트(96)를 구비하고 있는 순환 라인 세그먼트(36")에 부착된다.

또한, 도 6에는 전기 인입선(98), 커넥터 보디(100), 온도 센서(102), 및 용액 품질 센서(104)가 도시되어 있다. 전기 인입선(98)은 모터(68)로부터 뻗어 나와 있다. 조립되었을 때, 전기 인입선(98)의 양 단부는 동력원 및/또는 제어기와의 연결을 위해 커넥터 보디(100) 내에 수용될 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 온도 센서(104)는 액체 및/또는 모듈(16') 주변의 온도를 감시하도록 모터 하우징(70)에 장착된다. 선택적 용액 품질 센서(104)는 단지 하나의 예로서 요소 농도와 관련한 특성값과 같은, 저장 탱크 내의 유체의 하나 이상의 특성값을 측정할 수 있는 다양한 센서들 중의 임의의 것이 될 수 있다. 용액 품질 센서(104)가 제공되는 경우에, 용액 품질 센서(104)는, 도시된 바와 같이 추가의 센서 포트(106)와 같은 곳에서, 압력 변환기(50)와 함께 출구 라인(34)을 따라 또는 출구 라인(34)에 인접하여 부착될 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 5 및 도 6의 유체 분배 모듈(16')은 1개보다 많은 순환 라인을 포함하고 있다. 전술한 바와 같이, 이 실시형태에서 세그먼트(36', 36")를 포함하는 제1 순환 라인은 퍼지 벤트 라인(60)에 유체유동적으로 연결되고, 입구 포트(96)를 통해 SCR 시스템 복귀 라인과 유체유동적으로 연결되도록 형성되어 있다. 제2 순환 라인(136)은 유체를 분배 모듈로부터 탱크 공간 내로 배출하기 위한 제2 순환 라인 출구(152)를 포함하고 있고, 도 1 및 도 4와 유사하게 순환 밸브(142)를 통해 출구 라인(34)에 유체유동적으로 연결된다. 따라서, 분배 기간 동안, 각각의 순환 라인 출구(52, 152)로부터의 유체는 저장 탱크 내의 유체의 순환 및/또는 동결된 물질의 용융을 도와주도록 다른 방향으로 또는 다른 소정의 방식으로 배출될 수 있다. 도시의 실시형태에 있어서, 제1 출구(52)는 일반적으로 모듈(16')의 중심과 펌프 어셈블리(65) 및 모터(68) 쪽으로 향하는 한편, 제2 출구(152)는 일반적으로 모듈(16')의 중심으로부터 먼 쪽으로 향한다. 제1 순환 라인을 통해 복귀 라인으로부터 탱크 공간으로 복귀되는 유체가 유체 동결 및 용융을 잘 관리하기에 충분한 유체 순환을 제공할 수 있을 때에는, 제2 순환 라인(136) 및 그 관련 구성요소들은 이중 라인 시스템에 있어서 선택사항이다. 하지만, 제2 순환 라인(136)은 예컨대 유체 펌프가 추가적인 순환 라인을 가압하기에 충분히 강력한 곳에서 제1 순환 라인과 다른 방향으로 유체를 안내하도록 구비될 수 있다. 또다른 실시형태에 있어서는, 제1 순환 라인이 유체를 다른 방향으로 안내하기 위한 1개보다 많은 출구(52)를 구비한다.

도 5 및 도 6의 유체 분배 모듈(16')의 추가적인 특징부들은 단일 라인 SCR 시스템에서의 사용에도 적합하다. 다시 말해, 입구 포트(96)에 복귀 라인을 부착하지 않더라도, 모듈은 제2 순환 라인(136)을 통해 저장 탱크 내에서 유체 순환을 촉진시키고, 펌프(30)를 반대로 작동시키고 분사기를 개방 위치로 설정하는 것에 의해 유체 라인들을 퍼지하는 것이 여전히 가능하다. 그 경우, 제1 순환 밸브(42)는 탱크 공간으로부터의 유체가 사용되지 않는 입구 포트(96)를 통해 탱크를 빠져나가는 것을 방지도록 폐쇄된 상태로 유지된다.

도 7은 저장 탱크(14)의 바닥부에 설치되고 부분적으로 모듈 개구부(108)를 통해 뻗어 있는 도 5 및 도 6의 유체 분배 모듈(16')을 포함하고 있는 유체 분배 시스템(12')의 등축도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 시스템(12')은 또한 탱크 벽을 통해 형성된 또다른 모듈 개구부(114)와 상보적인 형상의 플랜지(112)를 구비할 수 있는 상부 모듈(110)을 포함할 수 있다. 상부 모듈(110)은 다양한 구성요소를 포함할 수 있고 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 상부 모듈(110)은 몇 가지 예를 들어 저장 탱크로부터 압력을 방출하는 벤트 밸브, 레벨 센서, 퍼지 벤트 라인용 지지체, 공기를 끌어내기 위한 퍼지 벤트 라인용 개구부, 필러 파이프, 또는 필러 개구부를 포함할 수 있다. 상부 모듈(110)은 탱크를 비우고 유체 분배 모듈(16')을 제거하는 일없이 탱크 공간에 접근하는 것을 가능하게 해주는 서비스 패널로서 기능할 수 있다. 도시된 실시형태에 있어서, 상부 모듈(110)은 전체적으로 모듈(16')과 정렬되어 있지만, 상부 모듈(110)은 어느 곳이나 위치될 수 있다.

상술한 실시형태들 또는 다른 실시형태들 중의 하나 이상으로 실행될 수 있는 방법을 설명한다. 유체 라인들을 충전하고 퍼지하는 방법은 모두가 액체 내에 침지되어 있는 제1 단부로부터 제2 단부까지 유체 라인을 통해 액체를 펌핑하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 전술한 도면들에서 사용된 도면부호를 참조하면, 유체 펌프(30)가 유체 라인을 통해 액체를 펌핑하는 단계를 수행할 수 있다. 예컨대, 유체 라인은 도 2의 펌프 입구(46)가 유체 라인의 제1 단부를 그리고 순환 라인 출구(52)가 제2 단부를 형성하고, 각각의 단부가 액체(22) 내에 침지되어 있는, 펌프 입구(46)로부터 순환 라인 출구(52)까지의 연속적인 유체 경로를 포함할 수 있다. 유체 라인이 적어도 부분적으로 충전된 후에, 이 방법은 또한 유체 라인을 통해 액체를 반대 방향으로 펌핑하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프(30)는 구동 모터로 공급되는 DC 전류의 극성을 전환시킴으로써 반대로 작동될 수 있다. 유체 라인의 제2 단부 내로의 액체의 유동은 제2 펌핑 단계시 차단될 수 있다. 예로써, 반대방향 모터 작동시, 순환 밸브(42)가 유체 라인의 제2 단부 내로의 액체의 유동을 차단할 수 있다. 또한, 유체 라인의 제2 단부는 제2 펌핑 단계시에 가스가 유체 라인 밖으로 펌핑되는 액체를 대체하는 것을 가능하게 해주도록 벤트될 수 있다. 퍼지 벤트 라인(60)이 이 방법 단계를 수행하도록 사용될 수 있다.

도면에 사용된 도면부호를 참조하면, SCR 시스템(10)을 퍼지하는 방법의 한 실시형태는 먼저 시스템의 하나 이상의 유체 라인을 적어도 부분적으로 충전하고, 다음으로 유체 라인을 퍼지하는 것을 포함한다. 하나 이상의 유체 라인을 충전하는 것은 내부 탱크 공간(28)으로부터 적어도 부분적으로 저장 탱크(14) 외부에 위치되는 장치 공급 라인(20)을 통해 장치(18)를 향해 환원제(22)를 펌핑하는 단계를 포함할 수 있다. 동시에 초과 환원제(22)가 공급 라인(20)에 유체유동적으로 연결되어 있는 순환 라인(36)을 통해 탱크 공간(28) 내로 펌핑된다. 환원제(22)로 공급 라인(20)을 적어도 부분적으로 충전하는 것에 이어, 이 방법은 또한 탱크 내의 환원제 내에 침지된 출구를 통해 환원제(22)를 공급 라인으로부터 탱크 공간(28)으로 펌핑하는 것을 포함한다. 환원제(22)를 장치 공급 라인(20)으로부터 다시 탱크 공간(28)으로 펌핑하는 동안, 퍼지 가스가 환원제와 동일한 방향으로 공급 라인을 통해 유동하게 된다.

예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 SCR 시스템을 구비하는 것과 같은 적어도 몇 가지 실시형태에 있어서는, 퍼지 기간은 공급 라인(20)을 통해 환원제를 분배 기간 동안과 반대 방향으로 펌핑함과 아울러 환원제가 내부 탱크 공간으로부터 순환 라인으로 진입하는 것을 방지하도록 순환 밸브(42)를 폐쇄하는 것을 포함한다. 도 1 및 도 2의 각각에서의 침지된 출구는 퍼지 라인(38)이다. 도 1의 SCR 시스템(10)의 경우에는, 퍼지 가스가 퍼지 기간 동안 장치(18)를 통해 공급 라인(20) 내로 진입하도록, 장치(18)는 분배 기간 동안과 퍼지 기간 동안 개방 위치로 유지된다. 복귀 라인(58)을 구비하고 있는 도 2의 SCR 시스템(10')의 경우에는, 분배 기간 동안, 초과 환원제(22)가 복귀 라인을 통해 장치(18) 반대쪽으로 펌핑되고, 장치(18)는 퍼지 사이클 동안 폐쇄 위치에 놓여진다. 도 2의 벤트 밸브(64)도 퍼지 기간 동안 개방되어, 퍼지 가스가 벤트 가스 입구(62) 내로 유입되어 복귀 라인(58) 및 공급 라인(20)을 통해 유동하는 것을 허용한다. 도 3의 경우에, 방법은 벤트 밸브(64')를 개방하여 환원제(22)가 분배 기간 동안 유동하는 방향과 동일한 방향으로 퍼지 가스를 장치 공급 라인(20)을 통해 펌핑하는 것을 포함한다. 이 경우, 침지된 출구는 순환 라인 출구(52)이다.

여기에 개시되는 본 발명의 실시형태들이 현시점에서 바람직한 실시형태들로 구성되어 있지만, 많은 다른 실시형태도 가능하다. 여기에 개시되는 실시형태들이 본 발명의 모든 가능한 균등론적 실시형태나 구체예를 말하는 것은 아니다. 여기에 사용된 용어들은 단순히 설명을 용이하게 하기 위한 것으로 본 발명을 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims

액체 저장 탱크와 함께 사용하기 위한 유체 분배 모듈에 있어서,
펌프 입구 및 펌프 출구를 가진 유체 펌프로서, 상기 펌프 입구가 액체 저장 탱크의 내부 탱크 공간의 바닥부로부터 액체를 수용하도록 형성되어 있고, 상기 펌프 출구가 모듈 출구 포트에 유체유동적으로 연결되어 있는 유체 펌프;
상기 유체 분배 모듈로부터 상기 탱크 공간 내로 유체를 배출하기 위한 출구를 가진 순환 라인으로서, 상기 순환 라인 출구가 상기 탱크 공간의 바닥부에 배치되어 상기 펌프 출구와 모듈 입구 포트 중의 하나에 유체유동적으로 연결되는 순환 라인; 및
상기 탱크 공간으로부터 상기 순환 라인으로의 유체 유동을 방지하도록 작동가능한 순환 밸브;를 포함하고 있고,
상기 유체 분배 모듈이 상기 저장 탱크에 형성된 모듈 개구부에서 상기 저장 탱크에 부착되는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 순환 라인에 유체유동적으로 연결되는 모듈 입구 포트; 및
상기 순환 라인을 따르는 상기 순환 밸브와 상기 모듈 입구 포트 사이의 위치에서 퍼지 가스 공급원을 상기 순환 라인에 유체유동적으로 연결하는 퍼지 벤트 라인;을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 유체 분배 모듈로부터 상기 탱크 공간 내로 유체를 배출하기 위한 제2 출구를 가진 제2 순환 라인으로서, 상기 펌프 출구와 모듈 입구 포트 중의 다른 하나에 유체유동적으로 연결되는 제2 순환 라인; 및
상기 탱크 공간으로부터 상기 제2 순환 라인으로의 유체 유동을 방지하도록 작동가능한 제2 순환 밸브;를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 3 항에 있어서, 각각의 순환 라인 출구는 상기 유체 분배 모듈로부터 유체를 다른 방향으로 배출하는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 1 항에 있어서, 상기 순환 라인은 상기 펌프 출구에 유체유동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 1 항에 있어서, 퍼지 가스 공급원으로부터 상기 펌프 입구로의 유체 유동을 선택적으로 허용하는 밸브를 통해 상기 퍼지 가스 공급원을 상기 펌프 입구에 유체유동적으로 연결하는 퍼지 벤트 라인을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 1 항에 있어서, 상기 유체 펌프에 부착되는 밸브 매니폴드로서, 유체 분배 시스템이 유체 분배 기간과 퍼지 기간 사이에서 변환될 때, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 변환되도록 작동가능한 적어도 하나의 밸브를 가지는 밸브 매니폴드를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 7 항에 있어서, 상기 밸브 매니폴드는:
유체 분배 기간 동안 상기 탱크 공간으로부터 상기 펌프 입구로의 유체 유동을 허용하도록 개방되고, 퍼지 기간 동안 폐쇄되는 입구 밸브; 및
퍼지 기간 동안 상기 펌프 입구로부터 상기 탱크 공간으로의 유체 유동을 허용하도록 개방되고, 유체 분배 기간 동안 폐쇄되는 퍼지 밸브;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 8 항에 있어서,
매니폴드 하우징 내에 형성되어 상기 펌프 출구에 유체유동적으로 연결되는 출구 캐버티로서, 상기 유체 분배 모듈의 출구 포트에 유체유동적으로 연결되도록 형성되는 출구 캐버티를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
제 9 항에 있어서, 상기 출구 캐버티는 순환 라인 출구에 유체유동적으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 분배 모듈.
SCR 시스템을 퍼지하는 방법에 있어서,
(a) 환원제를 액체 저장 탱크의 내부 탱크 공간으로부터, 적어도 부분적으로 상기 저장 탱크 외부에 위치되는 장치 공급 라인을 통해, 적어도 일부의 환원제를 사용하는 장치를 향해 펌핑하는 단계;
(b) 초과 환원제를 상기 (a) 단계 중에 상기 장치 공급 라인에 유체유동적으로 연결된 순환 라인을 통해 상기 내부 탱크 공간 내로 펌핑하는 단계;
(c) 이어서 환원제 내에 침지된 출구를 통해 상기 장치 공급 라인으로부터 상기 저장 탱크의 상기 내부 탱크 공간으로 환원제를 펌핑하는 단계; 및
(d) 퍼지 가스를 상기 장치 공급 라인을 통해 상기 (c) 단계 중의 환원제와 동일한 방향으로 유동시키는 단계;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 (c) 단계는:
환원제를 상기 장치 공급 라인을 통해 상기 (a) 단계에서와 반대 방향으로 펌핑하는 단계; 및
환원제가 상기 내부 탱크 공간으로부터 순환 라인 내로 진입하는 것을 방지하도록 순환 밸브를 폐쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 장치는 상기 (c) 단계 중에 퍼지 가스가 상기 장치를 통해 상기 장치 공급 라인 내로 진입하도록 개방 위치에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 (b) 단계 중에 초과 환원제를 적어도 부분적으로 상기 저장 탱크 외부에 위치되는 복귀 라인을 통해 상기 장치 반대쪽으로 펌핑하는 단계; 및
상기 장치를 폐쇄 위치에 위치시키고, 상기 (c) 단계 중에 퍼지 가스가 상기 복귀 라인 내로 유입되어 상기 복귀 라인을 토해 유동하는 것을 허용하도록 벤트 밸브를 개방하는 단계;를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 (c) 단계는 벤트 밸브를 개방하고, 퍼지 가스를 상기 장치 공급 라인을 통해 상기 (a) 단계에서 환원제가 유동하는 방향과 동일한 방향으로 펌핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.