KR20130004624A

KR20130004624A - 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치

Info

Publication number: KR20130004624A
Application number: KR1020110065756A
Authority: KR
Inventors: 이보성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-01-14
Also published as: KR101284300B1

Abstract

본 발명은 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치에 관한 것으로, 고체상태의 요소수와 액체상태의 요소수가 공존하는 상태에서의 차량 운전시 발생하는 소음발생을 최소화하고, 요소수의 수위변화에 따라 전력사용량을 가변시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치{PARTITION TYPE HEATING DEVICE UREA WATER SOLUTION STORAGE TANK}

본 발명은 요소수 탱크에 구비되는 격벽형 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 고체상태의 요소수와 액체상태의 요소수가 공존하는 상태에서의 차량 운전시 발생하는 소음발생을 최소화하고, 요소수의 수위변화에 따라 전력사용량을 가변시킬 수 있는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 디젤 엔진에서 발생하는 배기가스를 정화하기 위해 요소수 용액(urea water solution)을 노즐을 통하여 배기가스에 분사함으로써 촉매변환작용을 사용하여 배기가스에 포함된 NOx 를 요소수의 가수분해에 의해 생성되는 암모니아와 반응시켜 질소 및 물을 발생시키면서 정화시키는 배기가스 후처리 시스템이 공지되어 있다.

이러한 기술은 기본적으로 선택적 촉매 환원 프로세스에 기초하며 요소수 용액은 산화질소의 촉매변환을 위한 환원제로서 암모니아 대신에 사용된다.

그리고, 디젤엔진의 배기가스 처리에 사용되는 요소수는 도 1에 도시한 바와 같이, 저장탱크(10)에 저장되어 사용시마다 용액공급장치에 의해서 노즐측으로 공급되는데, 이에 저장된 요소수는 영하 11도에서 얼기 시작하는 빙점온도를 갖기 때문에 한랭지역에서 외기온도가 빙점온도 미만으로 이르게 되면, 상기 저장탱크 내에 저장된 액체인 요소수는 결빙하게 되어 액체공급장치를 이용하여 노즐까지 액체상태로 공급하기가 곤란하였다.

이에 따라, 상기 저장탱크(10)에는 결빙된 요소수를 액체상태로 전환시킬 수 있도록 전원인가시 결빙된 요소수를 가열시키는 요소수 가열장치가 다양한 형태로 개시되어 있다.

그러나, 상기 요소수 가열장치에 의해서 가열되어 결빙된 요소수가 녹기 시작하게 되면, 상기 요소수가 완전히 녹아 액체상태로 모두 전환되기까지 결빙된 고체상태의 요소수와, 열에 의해서 녹여진 액체상태의 요소수가 상기 저장탱크에 공존하게 된다.

이러한 경우, 차량의 주행 및 정지에 기인하는 차량의 속도변화시마다 상기 저장탱크(10)에 저장된 요소수 중 고체상태의 요소수가 저장탱크의 내부벽면에 부딪히게 되면서 소음을 발생시키는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 요소수 가열장치는 탱크내에 저장된 요소수의 수위상태에 따라 히팅효율을 가변시키지 않고 항상 일정한 가열온도를 유지하도록 작동되기 때문에 저수위시 불필요한 가열에 의하여 전력소모를 증대시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 고체상태의 요소수와 액체상태의 요소수가 공존하는 상태에서의 차량 운전시 발생하는 소음발생을 최소화하고, 요소수의 수위변화에 따라 전력사용량을 가변시킬 수 있는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 요소수 탱크의 내부에서 결빙된 요소수를 액체상태로 전환시키거나 액체상태를 유지하도록 가열하는 장치에 있어서, 상기 요소수 저장탱크의 내부면으로부터 이격되도록 상기 요소수 저장탱크에 상부단이 고정되어 요소수에 몸체 일부가 침지되는 적어도 하나의 격벽부와; 상기 격벽부에 접하는 요소수를 가열하도록 외부전원과 전기적으로 연결되어 상기 격벽부에 구비되는 가열부 ;를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 격벽부는 상기 요소수 저장탱크의 상부면에 관통형성된 고정공을 통해 삽입되어 상기 요소수 저장탱크의 바닥면 또는 내측면으로부터 일정간격을 두고 이격배치되는 격벽본체와, 상기 고정공에 걸림고정되도록 상기 격벽본체의 상부단에 돌출형성되는 고정턱을 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 격벽본체는 외부면에 관통형성되는 복수개의 관통홀을 구비한다.

더욱 바람직하게, 상기 격벽본체는 고체상태의 요소수와의 충돌시 발생하는 충격을 흡수하면서 소음발생을 감소시키도록 충격흡수성 격벽부재로 이루어진다.

바람직하게, 상기 가열부는 전원공급부의 양극과 음극 중 어느 하나의 극성과 전기적으로 연결되는 복수개의 제1열선으로부터 연장되는 복수개의 연결열선과 개별적으로 연결되고, 나머지 극성과 전기적으로 연결되는 제2열선을 포함한다.

더욱 바람직하게. 상기 복수개의 연결열선은 상기 요소수 저장탱크에 저장된 요소수의 수위변화에 맞추어 제1열선과 제2열선사이를 전기적으로 연결하도록 서로 다른 높이를 갖도록 배선된다.

더욱 바람직하게, 상기 복수개의 연결열선은 상기 격벽본체에 수직하게 배선되는 제1,2열선사이를 일정피치 간격을 두고 반복되는 파형 또는 산형으로 구비되거나 직선형으로 구비된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 요소수가 저장되는 요소수 탱크의 내부공간에 격벽부를 구비함으로써 저장탱크의 내부공간을 적어도 2개 이상으로 분할하여 고체상태의 요소수가 요소수 저장탱크의 내부에서 움직이게 되는 활동영역을 제한하고, 운동에너지를 줄일 수 있기 때문에 차량속도의 가감시 고체상태의 요소수가 요소수 탱크에 부딪히면서 발생하는 소음발생을 줄여 정숙운전을 향상시킬 수 있다.

(2) 요소수 탱크의 내부공간에 설치되는 격벽부에 서로 다른 높이차를 갖는 연결열선을 매개로 연결되는 제1,2열선을 구비함으로써 요소수의 사용량에 맞추어 변화되는 요소수 수위변화에 맞추어 요소수 수위 상부에 위치하는 제1,2열선 및 연결열선으로의 전원공급을 중단할 수 있기 때문에 가열부를 가동시키는데 필요로 하는 전원사용량을 줄여 전체적으로 전력소모를 감소시킬 수 있고, 에너지 효율을 높일 수 있다.

도 1은 일반적인 요소수 저장탱크를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치를 도시한 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치에서 가열부의 작동상태를 도시한 것으로서, (a)는 요소수 저위시 가열부의 작동상태이고, (b)는 요소수의 만수시 가열부의 작동상태이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 요소수 저장탱크(10)에 채워진 요소수의 결빙시 이를 액체상태로 전환시키거나 액체상태를 유지하도록 요소수를 가열하도록 격벽부(110)와 가열부(120)를 포함한다.

상기 격벽부(110)는 상기 요소수 저장탱크(10)의 하부단이 이격되도록 상기 요소수 저장탱크(10)에 상부단이 고정되어 요소수에 몸체 일부가 침지된다.

이러한 격벽부(110)는 상기 요소수 저장탱크(10)의 상부면에 관통형성된 고정공(12)을 통해 삽입되어 상기 요소수 저장탱크(10)의 바닥면 또는 내측면으로부터 일정간격을 두고 이격배치되는 격벽본체(112)와, 상기 고정공(12)에 걸림고정되도록 상기 격벽본체(112)의 상부단에 돌출형성되는 고정턱(114)을 포함한다.

또한, 상기 격벽본체(112)는 몸체 외부면에 액체상태의 요소수가 자유롭게 통과되도록 일정크기의 내경을 갖도록 관통형성되는 복수개의 관통홀(118)을 구비하며, 이러한 관통홀(118)은 가열부와 중첩되지 않도록 관통형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 격벽본체(112)는 상기 요소수 저장탱크(10)의 바닥면과 내측면으로부터 일정간격을 두고 측면과 하부테두리가 이격되는 대략 사각판상으로 구비됨으로써 이들 사이에 형성되는 통로를 통하여 액체상태의 요소수가 자유롭게 이동될 수 있고, 상기 관통홀(118)을 통해서도 액체상태의 요소수가 자유롭게 이동될 수 있는 것이다.

또한, 상기 고정턱(114)은 요소수 저장탱크의 상부면에 관통형성된 고정공(12)의 상단에 걸림고정됨으로써 상기 요소수 저장탱크의 움직임에 의한 요소수의 요동시에도 격벽본체(112)의 수직상태를 안정적으로 유지하도록 하는 것이다.

그리고, 상기 격벽부(110)는 고체상태의 요소수와의 충돌시 발생하는 충격을 흡수하면서 소음발생을 감소시키도록 고무 또는 수지와 같은 충격흡수성 격벽부재로 이루어지는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 요소수 저장탱크(10)에서 결빙된 요소수가 상기 가열부(120)에 의해서 완전히 녹기 전까지 발생하는 고체상태의 요소수가 요소수 저장탱크의 내부에서 움직이게 되는 활동영역을 상기 격벽부(110)에 의해서 요소수 저장탱크의 내부공간을 적어도 2개이상으로 분할되는 분할공간으로 제한하여 운동에너지를 줄일 수 있다.

이와 동시에 고체상태의 요소수가 격벽부(110)에 부딪히더라도 충격을 흡수하여 소음발생을 최소화할 수 있는 충격흡수성 격벽소재로 이루어짐으로써 차량속도의 가감시 고체상태의 요소수의 충돌에 기인하는 소음발생을 줄여 차량의 정숙운전을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기 가열부(120)는 상기 요소수 저장탱크(10)의 내부공간에서 결빙된 고체상태의 요소수를 액체상태로 전환시키거나 액체상태의 요소수가 결빙되지 않고 액체상태를 유지하도록 상기 격벽부(110)를 구성하는 격벽본체(112)의 외부면과 접하는 요소수를 가열하는 것이다.

이러한 가열부(120)는 외부전원과 전기적으로 연결되어 전원인가시 전기저항방식으로 열을 발생시킬 수 있는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변경될 수 있다.

상기 가열부(120)는 미도시된 전원공급부의 양극과 음극 중 어느 하나의 극성과 전기적으로 연결되는 복수개의 제1열선(122)으로부터 연장되는 복수개의 연결열선(124)과 개별적으로 연결되고, 나머지 극성과 전기적으로 연결되는 제2열선(126)을 포함한다.

상기 가열부(120)는 절연소재로 이루어지는 격벽부(120)의 몸체외부면에 노출되도록 구비되거나 몸체내부에 매입설치될 수 있으며, 상기 양극 및 음극과 선택적으로 연결되는 제1,2열선(122,126)의 각 단부는 상기 고정턱(114)을 통하여 외부로 노출된다.

또한, 상기 복수개의 연결열선(124)은 상기 요소수 저장탱크(10)에 저장된 요소수의 수위변화에 맞추어 제1열선(122)과 제2열선(126)사이를 전기적으로 연결하도록 서로 다른 높이를 갖도록 배선된다.

이러한 복수개의 연결열선(124)은 상기 격벽본체(112)에 수직하게 배선되는 제1,2열선(122,126)사이를 일정피치 간격을 두고 반복되는 파형으로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 직선형 또는 일정피치 간격을 두고 반복되는 산형으로 구비될 수 있다.

이에 따라, 도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 요소수 저장탱크(10)내에 저장된 요소수에 대한 사용량의 많아져 만수위에 대하여 2/3 정도 낮아지게 되면, 해당하는 수위높이의 하부에 위치하여 요소수에 접하는 적어도 하나 이상의 연결열선(124)의 일단에 연결되는 제1열선(122)과 제2열선(126)사이가 서로 전기적으로 연결되어 외부전원이 공급되면서 해당하는 열선마다 열을 발생시켜 요소수의 수위에 맞추어 열을 제공하게 되는 것이다.

또한, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 요소수 저장탱크내로 요소수의 보충이 이루어져 만수위가 되면, 해당하는 만수위 높이 하부에 위치하여 요소수에 접하는 복수개의 연결열선(124)의 일단에 연결되는 제1열선(122)과 제2열선(126)사이가 서로 전기적으로 연결되어 외부전원이 공급되면서 모든 열선마다 열을 발생시켜 요소수에 열을 제공하게 되는 것이다.

이러한 경우, 해당하는 수위의 상부에 위치하는 제1,2열선 및 연결열선으로는 전원공급이 중단됨으로써 전원사용량을 줄여 전력소모를 감소시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10 - 요소수 저장탱크 110 - 격벽부
112 - 격벽본체 114 - 고정턱
118 - 관통홀 120 - 가열부
122 - 제1열선 124 - 연결열선
126 - 제2열선

Claims

요소수 탱크의 내부에서 결빙된 요소수를 액체상태로 전환시키거나 액체상태를 유지하도록 가열하는 장치에 있어서,
상기 요소수 저장탱크(10)의 내부면으로부터 이격되도록 상기 요소수 저장탱크(10)에 상부단이 고정되어 요소수에 몸체 일부가 침지되는 적어도 하나의 격벽부(110)와;
상기 격벽부(110)에 접하는 요소수를 가열하도록 외부전원과 전기적으로 연결되면서 상기 격벽부(110)에 구비되는 가열부(120)
를 포함하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치.
청구항 1에 있어서, 상기 격벽부(110)는
상기 요소수 저장탱크(10)의 상부면에 관통 형성된 고정공(12)을 통해 삽입되어서 상기 요소수 저장탱크(10)의 바닥면 또는 내측면으로부터 일정간격을 두고 이격 배치되는 격벽본체(112)와;
상기 고정공(12)에 걸림 고정되도록 상기 격벽본체(112)의 상부단에 돌출형성되는 고정턱(114)
으로 구성된 것을 특징으로 하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치.
청구항 2에 있어서, 상기 격벽본체(112)는 외부면에 관통 형성되는 복수개의 관통홀(118)이 구비된 것
을 특징으로 하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치.
청구항 2에 있어서, 상기 격벽본체(112)는 고체상태의 요소수와의 충돌시 발생하는 충격을 흡수하면서 소음발생을 감소시킬 수 있는 충격흡수성 격벽부재인 것
을 특징으로 하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치.
청구항 4에 있어서, 상기 격벽본체(112)는 고무 또는 수지로 형성된 것
을 특징으로 하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치.
청구항 1에 있어서, 상기 가열부(120)는
전원공급부의 양극과 음극 중 어느 하나의 극성과 전기적으로 연결되는 복수개의 제1열선(122)으로부터 연장되는 복수개의 연결열선(124)과 개별적으로 연결되고, 나머지 극성과 전기적으로 연결되는 제2열선(126)을 포함하는 것
을 특징으로 하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치.
청구항 6에 있어서, 상기 복수개의 연결열선(124)은
상기 요소수 저장탱크(10)에 저장된 요소수의 수위변화에 맞추어서 상기 제1열선(122)과 상기 제2열선(126)사이를 전기적으로 연결하도록 서로 다른 높이로 배선되는 것
을 특징으로 하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치.
청구항 5에 있어서, 상기 복수개의 연결열선(124)은
상기 격벽본체(112)에 수직하게 배선되는 제1,2열선(122,126)사이를 일정 피치간격을 두고 반복되는 파형 또는 산형으로 구비되거나 직선형으로 구비되는 것
을 특징으로 하는 요소수 저장탱크용 격벽형 가열장치.