KR20140076386A - Heater of urea supply system for selective catalyst reduction device and control method of the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a heater of a ureaaqueous solution supplying system for a selective catalyst reductor. The disclosed heater of the ureaaqueous solution supplying system for a selective catalyst reductor is mounted on a ureasolution tank which stores a ureaaqueous solution in order to defrost the ureaaqueous solution frozen under a low temperature condition. The heater of the ureaaqueous solution supplying system for a selective catalyst redactor comprises i) a PTC heater mounted inside the ureasolution tank to generate thermal energy by receiving electric power from a battery; ii) a piezoelectric sensor which is electrically connected with the battery and the PTC sensor, senses expansion pressure due to freezing of the ureaaqueous solution, generates electric energy according to the expansion pressure and applies a switching signal between the battery and the PTC heater; and iii) a cut-off sensor which is electrically connected with the PTC heater to cut off electric power applied from the PTC heater by increasing resistance when the temperature of the PTC heater is over the Curie temperature.

Description

선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치 및 그 제어방법 {HEATER OF UREA SUPPLY SYSTEM FOR SELECTIVE CATALYST REDUCTION DEVICE AND CONTROL METHOD OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heating apparatus for a urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus and a control method thereof,

본 발명의 실시예는 배기 가스의 후처리를 위한 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction: 이하 'SCR' 이라고 한다) 장치로 요소 수용액을 공급하기 위한 요소 수용액 공급 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온 환경에서 빙결된 요소 수용액을 해빙하기 위한 히팅장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a urea aqueous solution supply system for supplying an aqueous urea solution to a selective catalytic reduction (hereinafter referred to as 'SCR') apparatus for post-treatment of an exhaust gas, The present invention relates to a heating apparatus for thawing an urea aqueous solution frozen in a freezer and a control method thereof.

일반적으로, 디젤 엔진의 배기 시스템은 배기 가스 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), 및 SCR(Selective Catalyst Reduction), LNT(Lean NOx Trap) 등과 같은 배기가스 후처리장치를 구비하고 있다.BACKGROUND ART Generally, an exhaust system of a diesel engine has a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) to reduce pollutants such as carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), particulate matter, nitrogen oxides (NOx) , A DPF (Diesel Particulate matter Filter), an SCR (Selective Catalyst Reduction), an LNT (Lean NOx Trap), and the like.

이 중에서, SCR을 적용한 배기가스 후처리장치(이하, 'SCR 장치' 라고 한다)는 배기 파이프의 내부로 요소 수용액과 같은 환원제를 분사하여 배기 가스 중의 질소산화물을 질소와 산소로 환원시키는 기능을 하게 된다.Among them, an exhaust gas after-treatment apparatus (hereinafter referred to as "SCR apparatus") to which SCR is applied functions to reduce a nitrogen oxide in the exhaust gas to nitrogen and oxygen by injecting a reducing agent such as urea aqueous solution into the exhaust pipe do.

즉, 상기 SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킬 수 있다.That is, when the reducing agent is injected into the exhaust pipe, the SCR device converts the reducing agent into ammonia (NH 3 ) by the heat of the exhaust gas, and the catalytic reaction of nitrogen oxide and ammonia in the exhaust gas by the SCR catalyst Can be reduced with nitrogen gas (N 2 ) and water (H 2 O).

이와 같이 SCR 장치를 통해 요소 수용액을 배기 파이프의 내부로 분사하기 위해서는 요소 수용액을 SCR 장치로 공급하기 위한 요소 수용액 공급 시스템이 필요하다.Thus, in order to inject the urea aqueous solution into the inside of the exhaust pipe through the SCR device, a urea aqueous solution supply system is required to supply the urea aqueous solution to the SCR device.

상기 요소 수용액 공급 시스템은 기본적으로, 요소 수용액을 저장하는 요소수 탱크와, 요소수 탱크의 내부에 구성되며 요소 수용액을 SCR 장치로 펌핑하기 위한 펌프를 구비한다.The urea aqueous solution supply system basically comprises a urea water tank for storing the urea aqueous solution and a pump for pumping the aqueous urea solution into the SCR apparatus.

그러나, 상기한 요소 수용액은 어는점이 -11.5℃로서 겨울철이나 추운 지역의 저온 조건에서 운행되는 차량의 경우 쉽게 요소수 탱크의 내부에서 쉽게 빙결될 수 있다.However, the urea aqueous solution has a freezing point of -11.5 DEG C and can easily freeze in the urea water tank in the case of a vehicle operating in a low temperature condition in winter or in a cold area.

이로 인해 겨울철이나 추운 지역의 저온 조건에서는 SCR 장치로 요소 수용액의 공급이 요구되는 시점에 요소 수용액을 SCR 장치로 원활하게 공급할 수 없게 된다.This makes it impossible to smoothly supply the urea aqueous solution to the SCR device at a time when the supply of the urea aqueous solution is required by the SCR device in the low temperature condition of the winter or the cold region.

또한, 상기한 저온 조건에서는 요소 수용액의 비중이 커짐으로 인해 요소수 탱크의 하부부터 순차적으로 빙결이 진행되고, 빙결에 의한 요소 수용액의 부피 팽창으로 요소 탱크의 상부에서 변형량이 과다하게 일어나기 때문에, 이러한 요소수 탱크의 변형으로 인해 펌프 모듈이 파손될 수 있고, 펌프 플랜지의 파손 및 요소 수용액의 누수를 야기할 수 있다.Also, under the above-mentioned low temperature condition, since the specific gravity of the urea aqueous solution is increased, the freezing progresses sequentially from the lower part of the urea water tank, and the volume expansion of the urea aqueous solution due to icing causes an excessive amount of deformation at the upper part of the urea tank. The deformation of the urea water tank may cause the pump module to be broken and the pump flange to break and the urea aqueous solution to leak.

본 발명의 실시예들은 저온 조건에서 요소 수용액의 동결에 따른 요소수 탱크의 변형을 방지할 수 있도록 빙결된 요소 수용액을 전기 히터로서 해빙할 수 있는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are directed to a heating device of an urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction device capable of thawing an iced urea aqueous solution as an electric heater so as to prevent deformation of the urea water tank due to freezing of the urea aqueous solution under low temperature conditions, And to provide a control method thereof.

본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치는, 요소 수용액을 저장하는 요소수 탱크에 구성되어 저온 조건에서 결빙된 요소 수용액을 해빙하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 요소수 탱크의 내부에 설치되며, 배터리로부터 전원을 인가받아 열 에너지를 발생시키는 PTC 히터와, ⅱ)상기 배터리 및 PTC 히터와 전기적으로 연결되며, 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 감지하고 그 팽창 압력에 따라 전기 에너지를 발생시키며 상기 배터리와 PTC 히터 간에 스위칭 신호를 인가하는 압전 센서와, ⅲ)상기 PTC 히터와 전기적으로 연결되며, 상기 PTC 히터가 퀴리온도 이상이 되면 저항이 상승하여 그 PTC 히터로 인가되는 전원을 차단하는 전원 오프 센서를 포함할 수 있다.The heating device of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction device according to the embodiment of the present invention is provided in the urea water tank for storing the urea aqueous solution and for thawing the urea aqueous solution frozen at the low temperature condition, A PTC heater which is installed inside the tank and generates power by receiving power from the battery, ii) a PTC heater which is electrically connected to the battery and the PTC heater and which senses the inflation pressure due to freezing of the urea aqueous solution, The PTC heater is electrically connected to the PTC heater, and when the temperature of the PTC heater is higher than the Curie temperature, the resistance of the PTC heater is increased, And a power off sensor for shutting off the applied power.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 PTC 히터는 상기 요소수 탱크의 하부에 장착된 펌프 모듈의 플랜지 본체에 설치될 수 있다.Further, in the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention, the PTC heater may be installed in the flange body of the pump module mounted on the lower part of the urea water tank.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 PTC 히터는 방열부재와, 상기 방열부재의 외부에 몰딩되는 플라스틱 몰딩체와, 상기 플라스틱 몰딩체에 고정되는 적어도 하나의 PTC 소자를 포함할 수 있다.Further, in the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction device according to the embodiment of the present invention, the PTC heater includes a heat dissipating member, a plastic molding body molded to the outside of the heat dissipating member, And at least one PTC device fixed to the housing.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 PTC 히터에는 상기 PTC 소자를 설치하기 위한 삽입홀이 형성될 수 있다.In addition, in the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention, the PTC heater may be provided with an insertion hole for installing the PTC device.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 PTC 히터에는 중앙에서 양측으로 연장된 복수 개의 배플들이 형성될 수 있다.In addition, in the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention, a plurality of baffles extending from the center to both sides may be formed in the PTC heater.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 압전 센서는 상기 요소수 탱크의 상면에 설치될 수 있다.Further, in the heating device of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction device according to the embodiment of the present invention, the piezoelectric sensor may be installed on the upper surface of the urea water tank.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 압전 센서는 상기 요소수 탱크의 상면에 일체로 형성되며 그 요소수 탱크의 내부와 연결되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 직렬로 연결된 다수 개의 압전 소자들과, 상기 압전 소자들의 하측에 배치되며, 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 상기 압전 소자들로 유도하는 유도체와, 상기 하우징에서 상기 유도체의 하측에 배치되며, 상기 팽창 압력을 상기 유도체에 전달하는 고무 소재의 전달체와, 상기 유도체와 전달체 사이에 개재되는 스프링을 포함할 수 있다.Further, in the heating device of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction device according to the embodiment of the present invention, the piezoelectric sensor is integrally formed on the upper surface of the urea water tank, A plurality of piezoelectric elements connected in series in the housing, a plurality of piezoelectric elements arranged below the piezoelectric elements, for guiding expansion pressure to the piezoelectric elements due to freezing of the urea aqueous solution, A rubber material carrier disposed below the derivative and transmitting the expansion pressure to the derivative, and a spring interposed between the derivative and the carrier.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 하우징과 요소수 탱크의 연결 부분에는 상기 전달체를 지지하는 하단 플랜지가 형성될 수 있다.Further, in the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention, a lower end flange supporting the carrier may be formed at a connecting portion between the housing and the urea water tank.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 압전 센서는 상기 요소수 탱크의 상면에 일체로 형성되며 그 요소수 탱크의 내부와 연결되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 직렬로 연결된 다수 개의 압전 소자들과, 상기 압전 소자들의 하측에 배치되고, 상기 압전 소자들을 지지하며 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 상기 압전 소자들로 전달하는 실리콘부재를 포함할 수 있다.Further, in the heating device of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction device according to the embodiment of the present invention, the piezoelectric sensor is integrally formed on the upper surface of the urea water tank, A plurality of piezoelectric elements which are connected in series to the inside of the housing, a plurality of piezoelectric elements arranged on the lower side of the piezoelectric elements for supporting the piezoelectric elements and transmitting inflation pressure due to freezing of the urea aqueous solution to the piezoelectric elements, Member.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 하우징과 요소수 탱크의 연결 부분에는 상기 실리콘부재를 지지하는 하단 플랜지가 형성될 수 있다.Further, in the heating apparatus for the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention, a lower end flange supporting the silicon member may be formed at a connection portion between the housing and the urea water tank.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 하우징과 요소수 탱크의 연결 부분에는 상기 하우징과 요소수 탱크를 연결하는 연결홀이 형성될 수 있다.Further, in the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention, a connection hole for connecting the housing and the urea water tank may be formed at a connection portion between the housing and the urea water tank have.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 있어서, 상기 전원 오프 센서는 상기 PTC 히터의 상단부에 설치될 수 있다.Further, in the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention, the power off sensor may be installed at the upper end of the PTC heater.

그리고, 본 발명의 실시예에 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템 히팅장치의 제어방법은, 요소 수용액을 저장하는 요소수 탱크에 구성되어 저온 조건에서 결빙된 요소 수용액을 해빙하기 위한 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템 히팅장치를 제어하는 것으로서, 상술한 바와 같은 히팅장치를 제공하고, 압전 센서를 통해 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 감지하고 그 팽창 압력에 따라 전기 에너지를 발생시키며, 상기 전기 에너지의 출력값과 기준값을 비교하여 상기 출력값이 기준값 이상인지를 판단하고, 상기 출력값이 기준값 이상인 것으로 판단되면, 상기 배터리와 PTC 히터 간에 스위칭 신호를 인가하여 PTC 히터를 통해 열을 발생시키며, 전원 오프 센서를 통해 상기 PTC 히터의 퀴리온도를 감지하고, 상기 퀴리온도의 측정값이 기준값 이상이면, 상기 PTC 히터로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.The control method of the urea aqueous solution supply system heating apparatus for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention comprises a urea water tank for storing urea aqueous solution, The present invention provides a heating device as described above for controlling a heating device for supplying an aqueous urea solution for an aqueous solution of a urea aqueous solution, detecting an expansion pressure due to freezing of urea aqueous solution through a piezoelectric sensor, generating electric energy according to the expansion pressure, A switching signal is applied between the battery and the PTC heater to generate heat through the PTC heater when the output value is determined to be equal to or greater than the reference value, Sensing a Curie temperature of the PTC heater through a sensor, If the measured value of the temperature is equal to or higher than the reference value, the power applied to the PTC heater can be cut off.

본 발명의 실시예는 엔진 오프 시 저온 조건에서 요소 수용액의 동결로 인한 요소수 탱크의 부피 팽창을 압전 센서를 통해 감지하여 PTC 히터를 자동으로 작동시킬 수 있으므로, 저온 조건에서 결빙된 요소 수용액을 PTC 히터를 통해 용이하게 해빙할 수 있다.The embodiment of the present invention can automatically operate the PTC heater by sensing the volume expansion of the urea water tank through the piezoelectric sensor due to the freezing of the urea aqueous solution under the low temperature condition at the time of engine off, It is easy to thaw through the heater.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 요소 수용액의 동결에 따른 요소수 탱크의 변형을 방지할 수 있으므로, 펌프 모듈의 파손 및 요소 수용액의 누수를 방지할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, deformation of the urea water tank due to freezing of the urea aqueous solution can be prevented, so that breakage of the pump module and leakage of urea aqueous solution can be prevented.

또한, 본 발명의 실시예에서는 요소수 탱크의 부피 팽창을 기준으로 하여 압전 센서의 자가 발전으로 배터리의 전원인가 신호를 발생시킬 수 있으므로, 배터리의 소모 전력을 줄일 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, since the power supply signal of the battery can be generated by self-power generation of the piezoelectric sensor based on the volume expansion of the urea water tank, the consumption power of the battery can be reduced.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 전원 오프 센서를 통해 PTC 히터의 적절한 온도에 따라 PTC 히터로 인가되는 전원을 자동적으로 차단할 수 있으므로, 배터리의 과도한 소모 전력을 줄일 수 있으며, 요소 수용액의 과도한 히팅에 따른 불쾌한 냄새 등의 발생을 방지할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, since the power supplied to the PTC heater can be automatically shut off according to the proper temperature of the PTC heater through the power-off sensor, the excessive power consumption of the battery can be reduced and excessive heating of the urea aqueous solution It is possible to prevent the occurrence of unpleasant odors and the like.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 적용되는 PTC 히터를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 적용되는 PTC 히터를 도시한 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 적용되는 압전 센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템 히팅장치의 제어방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 적용되는 압전 센서의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a schematic view of a heating apparatus of an urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a PTC heater applied to a heating apparatus of a urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a PTC heater applied to a heating apparatus of a urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a piezoelectric sensor applied to a heating apparatus of an urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of controlling an urea aqueous solution supply system heating apparatus for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
6 is a view schematically showing a modification of the piezoelectric sensor applied to the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of a heating apparatus of an urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치(100)는 디젤 차량의 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 후처리 시스템에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, a heating apparatus 100 of a urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied to an exhaust gas aftertreatment system for purifying exhaust gas discharged from an engine of a diesel vehicle have.

예를 들면, 상기 배기가스 후처리 시스템은 엔진에서 배출되는 배기 가스 중의 질소산화물을 질소와 산소로 환원시켜 주는 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction: 이하 'SCR' 이라고 한다) 장치를 포함하고 있다.For example, the exhaust gas after-treatment system includes Selective Catalyst Reduction (hereinafter referred to as 'SCR') apparatus that reduces nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the engine to nitrogen and oxygen.

여기서, 상기 SCR 장치는 배기 가스의 스트림을 형성하는 배기 파이프에 SCR 촉매가 연결 설치되고, 인젝터 등을 통해 배기 파이프의 내부로 요소(urea) 수용액과 같은 환원제를 분사할 수 있는 구성으로 이루어진다.Here, the SCR apparatus is configured such that an SCR catalyst is connected to an exhaust pipe forming a stream of exhaust gas, and a reducing agent such as urea aqueous solution can be injected into the exhaust pipe through an injector or the like.

따라서, 상기 SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킬 수 있다.Therefore, when the reducing agent is injected into the exhaust pipe, the SCR device converts the reducing agent into ammonia (NH 3 ) by the heat of the exhaust gas, and as a catalytic reaction of nitrogen oxide and ammonia in the exhaust gas by the SCR catalyst, Can be reduced with nitrogen gas (N 2 ) and water (H 2 O).

더 나아가 본 발명의 실시예에 따른 히팅장치(100)는 별도 저장된 환원제(이하에서는 "요소 수용액" 이라고 한다)를 SCR 장치로 공급하기 위한 요소 수용액 공급 시스템에 적용될 수 있다.Furthermore, the heating apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can be applied to a urea aqueous solution supply system for supplying a separately stored reducing agent (hereinafter referred to as "urea aqueous solution") to the SCR apparatus.

이와 같은 요소 수용액 공급 시스템은 요소 수용액을 저장하는 요소수 탱크(1)와, 요소수 탱크(1)에 장착되며 그 요소수 탱크(1)에 수용된 요소 수용액을 SCR 장치로 압송하기 위한 펌프 모듈(2)을 포함한다.The urea aqueous solution supply system includes a urea water tank 1 for storing urea aqueous solution, a pump module (not shown) mounted on the urea water tank 1 for feeding the urea aqueous solution contained in the urea water tank 1 to the SCR device 2).

한편, 상기 요소수 탱크(1)에 수용된 요소 수용액은 요소 성분이 수분에 녹아 액체 상태로 존재하며 어는점이 외기온 -11.5℃ 정도로서 겨울철이나 추운 지역의 저온 조건에서 쉽게 결빙될 수 있다.On the other hand, the urea aqueous solution contained in the urea water tank 1 can be easily frozen in a cold condition in winter or in a cold region because the urea component is dissolved in water and is present in a liquid state and the freezing point is about -11.5 캜.

여기서, 상기 요소수 탱크(1)에 저장된 요소 수용액은 저온 조건에서는 요소 수용액의 비중이 커짐으로 인해 요소수 탱크(1)의 하부부터 순차적으로 빙결이 진행되고, 빙결에 의한 요소 수용액의 부피 팽창으로 요소수 탱크(1)의 상부에서 변형량이 과다하게 일어날 수 있다.Here, the urea aqueous solution stored in the urea water tank 1 undergoes freezing progressively from the lower part of the urea water tank 1 due to the increased specific gravity of the urea aqueous solution at the low temperature condition, and by the volume expansion of the urea aqueous solution by freezing The amount of deformation at the upper portion of the urea water tank 1 may excessively occur.

그리고, 상기에서 펌프 모듈(2)은 요소수 탱크(1)의 하부에 설치되는 바, 요소 수용액을 SCR 장치로 압송하기 위한 펌프(5)를 포함하고 있으며, 그 펌프(5)는 플랜지 본체(3)에 장착될 수 있다. 즉, 상기 펌프 모듈(2)은 플랜지 본체(3)를 통해 요소수 탱크(1)의 하부면에 장착될 수 있다.The pump module 2 is installed at the lower portion of the urea water tank 1 and includes a pump 5 for feeding the urea aqueous solution to the SCR device. 3). That is, the pump module 2 can be mounted on the lower surface of the urea water tank 1 through the flange body 3.

본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치(100)는 저온 조건에서 결빙된 요소 수용액을 히터를 통해 해빙하기 위한 것으로서, 엔진 오프 시 요소 수용액의 동결로 인한 요소수 탱크(1)의 부피 팽창을 감지하여 자동적으로 전기적인 히팅을 작동시킬 수 있는 구조로 이루어진다.The heating device 100 of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction device according to the embodiment of the present invention is for melting the urea aqueous solution frozen at a low temperature condition through a heater, And a structure capable of automatically activating the electric heating by detecting the volume expansion of the water tank 1.

또한, 본 발명의 실시예는 배터리의 소모 전력을 줄이기 위해 요소수 탱크(1)의 부피 팽창을 기준으로 하여 자가 발전으로 배터리의 전원 인가 신호를 발생시킬 수 있고, 히터의 적절한 온도에 따라 히터의 전원 공급을 선택적으로 차단할 수 있는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치(100)를 제공한다.Also, in order to reduce the power consumption of the battery, the embodiment of the present invention can generate a power supply signal of the battery by self-power generation based on the volume expansion of the urea water tank 1, A heating device (100) of a urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction device capable of selectively blocking power supply is provided.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치(100)는 기본적으로, PTC 히터(10), 압전 센서(50) 및 전원 오프 센서(80)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.To this end, the heating apparatus 100 of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention basically includes a PTC heater 10, a piezoelectric sensor 50 and a power off sensor 80 The following is a description according to the constitution.

본 발명의 실시예에서, 상기 PTC 히터(10)는 차량의 배터리(B)로부터 전원을 인가받아 열 에너지를 발생시키는 것으로서, 요소수 탱크(1)의 내부에 설치되며, 배터리(B)와 전기적으로 연결된다.The PTC heater 10 generates heat energy by receiving power from the battery B of the vehicle and is installed inside the urea water tank 1 and is electrically connected to the battery B Lt; / RTI >

여기서, 상기 PTC 히터(10)는 요소수 탱크(1)의 하부에 장착된 펌프 모듈(2)의 플랜지 본체(3)에 설치되며, 요소수 탱크(1)의 내부에 배치될 수 있다.The PTC heater 10 is installed in the flange body 3 of the pump module 2 mounted on the lower portion of the urea water tank 1 and may be disposed inside the urea water tank 1.

이 경우, 상기 PTC 히터(10)는 요소수 탱크(1)의 내부에서 리저버 컵(도면에 도시되지 않음)의 내측에 배치될 수 있으며, 대안으로서 그 리저버 컵의 외측에서 요소수 탱크(1)의 하부에 설치될 수도 있다.In this case, the PTC heater 10 may be disposed inside the urea water tank 1 inside the reservoir cup (not shown in the figure), and alternatively, the urea water tank 1 may be disposed outside the reservoir cup. As shown in FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 적용되는 PTC 히터를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 적용되는 PTC 히터를 도시한 단면 구성도이다.FIG. 2 is a perspective view showing a PTC heater applied to a heating apparatus of a urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross- Sectional view showing a PTC heater applied to a heating device of a supply system.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 PTC 히터(10)는 방열부재(11), 플라스틱 몰딩체(13) 및 적어도 하나의 PTC 소자(15)를 포함하고 있다.2 and 3, the PTC heater 10 according to the embodiment of the present invention includes a heat dissipating member 11, a plastic molding body 13, and at least one PTC element 15.

상기 방열부재(11)는 뒤에서 더욱 설명될 PTC 소자(15)에서 발열되는 열을 방열하기 위한 것으로서, 고열전달계수를 갖는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.The heat dissipating member 11 is for dissipating heat generated in the PTC device 15, which will be described later, and may be formed of an aluminum material having a high heat transfer coefficient.

이러한 방열부재(11)는 길이 방향을 따라 배치되는 메인 방열판(18)과, 메인 방열판(18)에 일체로 형성되며 그 메인 방열판(18)의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치되는 복수 개의 보조 방열판(19)을 포함한다.The heat dissipating member 11 includes a main heat radiating plate 18 disposed along the longitudinal direction and a plurality of auxiliary heat sinks 18 formed integrally with the main heat radiating plate 18 and disposed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the main heat radiating plate 18. [ (19).

상기 플라스틱 몰딩체(13)는 방열부재(11)의 외부에 몰딩되는 것으로, 요소수 탱크(1) 내부의 요소 수용액이 PTC 소자(15)로 유입되는 것을 저지하기 위한 플라스틱 소재의 절연체로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 플라스틱 몰딩체(13)는 방열부재(11)의 외부 전체와 함께 PTC 소자(15)를 감싸며 사출 성형될 수 있다.The plastic molding body 13 is molded on the outside of the heat dissipating member 11 and is made of a plastic insulator for preventing the urea aqueous solution in the urea water tank 1 from flowing into the PTC element 15. [ have. That is, the plastic molding body 13 can be injection-molded by wrapping the PTC element 15 together with the entirety of the exoergic member 11.

그리고, 상기 PTC 소자(15)는 배터리(B)로부터 전원을 인가받아 전기 저항에 의해 열을 발생시키는 것으로, 한 쌍으로 구비되며, 플라스틱 몰딩체(13)에 고정될 수 있다.The PTC device 15 receives power from the battery B and generates heat by electrical resistance. The PTC device 15 is provided in a pair and can be fixed to the plastic molding body 13.

여기서, 상기 PTC 히터(10)의 플라스틱 몰딩체(13)에는 PTC 소자(15)를 설치하기 위한 삽입홀(21)이 형성되는 바, 그 삽입홀(21)은 플라스틱 몰딩체(13)가 PTC 소자(15)를 수용하는 것으로 그 PTC 소자(15)를 방열부재(11)와 접촉되게 수용할 수 있다.The plastic molding body 13 of the PTC heater 10 is formed with an insertion hole 21 for installing the PTC device 15. The insertion hole 21 is formed by the plastic molding body 13, It is possible to receive the PTC element 15 in contact with the heat radiating member 11 by receiving the element 15.

이러한 PTC 소자(15)는 반도체 소자로 이루어지며, 일정 이상의 전류가 흐르면 열이 발생되는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 PTC 소자로 이루어지므로 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the PTC device 15 is made of a semiconductor device and is formed of a PTC device well known in the art that generates heat when a current equal to or greater than a certain level is generated, a detailed description of the configuration will be omitted herein.

한편, 상기와 같은 PTC 히터(10)는 요소수 탱크(1) 내부의 하단에 설치되며, 방열부재(11)가 메인 방열판(18) 및 그 메인 방열판(18)의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치되는 복수 개의 보조 방열판(19)을 포함하고, 방열부재(11)의 외부 표면에 플라스틱 몰딩체(13)를 형성하므로, 그 보조 방열판(19) 부위는 요소 수용액으로부터의 격리를 위한 복수 개의 배플(25)들로서 구비될 수 있다. 즉, 상기 배플들(25)은 PTC 히터(10)의 중앙 부위에서 양측으로 연장될 수 있다.The PTC heater 10 is installed at the lower end of the urea water tank 1 so that the heat radiating member 11 is disposed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the main heat radiating plate 18 and the main heat radiating plate 18 And the plastic molding body 13 is formed on the outer surface of the heat dissipating member 11 so that the portion of the auxiliary heat dissipating plate 19 is divided into a plurality of baffles for isolation from the urea aqueous solution, (25). That is, the baffles 25 may extend to both sides of the central portion of the PTC heater 10. [

본 발명의 실시예에서, 상기 압전 센서(50)는 도 1에서와 같이, 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 감지하고 그 팽창 압력에 따라 전기 에너지를 발생시키며 배터리(B)와 PTC 히터(10)의 PTC 소자(15) 간에 스위칭 신호를 인가하기 위한 것이다.1, the piezoelectric sensor 50 senses the inflation pressure as the urea aqueous solution is frozen and generates electric energy in accordance with the inflation pressure, and the battery B and the PTC heater (not shown) 10 of the PTC device 15 in order to apply the switching signal.

상기 압전 센서(50)는 요소수 탱크(1)의 상면에 설치되는 바, 요소수 수용액의 동결에 따른 요소수 탱크(1) 상부의 부피 팽창을 감지하고 그 팽창 압력에 따라 발생하는 전기 에너지를 도면에 미도시된 제어기에 전기적인 신호로서 출력한다.The piezoelectric sensor 50 is installed on the upper surface of the urea water tank 1 and detects the volume expansion of the upper portion of the urea water tank 1 due to the freezing of the urea aqueous solution and detects the electrical energy generated by the expansion pressure And outputs it as an electric signal to the controller not shown in the figure.

즉, 상기 제어기는 그 전기적인 신호에 따라 배터리(B)와 PTC 히터(10)의 PTC 소자(15) 간에 스위칭 신호를 인가하여 PTC 히터(10)를 발열 작동시키게 된다.That is, the controller applies a switching signal between the battery B and the PTC device 15 of the PTC heater 10 in accordance with the electrical signal to cause the PTC heater 10 to generate heat.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 적용되는 압전 센서를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a schematic view of a piezoelectric sensor applied to a heating apparatus of an urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 압전 센서(50)는 하우징(51), 압전 소자들(53), 유도체(55), 전달체(57) 및 스프링(59)을 포함하고 있다.4, the piezoelectric sensor 50 according to the embodiment of the present invention includes a housing 51, piezoelectric elements 53, a conductor 55, a carrier 57, and a spring 59 .

상기 하우징(51)은 요소수 탱크(1)의 상면에 일체로 형성되며 그 요소수 탱크(1)의 내부와 연결되게 구비된다.The housing 51 is integrally formed on the upper surface of the urea water tank 1 and is connected to the interior of the urea water tank 1.

이 경우, 상기 하우징(51)과 요소수 탱크(1)의 연결 부분에는 뒤에서 더욱 설명될 전달체(57)를 지지하는 하단 플랜지(61)가 형성되어 있으며, 그 하우징(51)과 요소수 탱크(1)를 연결하는 연결홀(63)이 형성되어 있다.In this case, a lower end flange 61 is formed at a connecting portion between the housing 51 and the urea water tank 1 to support a carrier 57 to be described later. The housing 51 and the urea water tank 1) are formed in the upper surface of the base plate 1.

상기 압전 소자(53)는 기계적인 압축 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로서, 하우징(51)의 내부에 배치되며, 다수 개로서 직렬로 연결되어 있다. 이러한 압전 소자(53)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 피에조 소자로서 이루어지므로 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The piezoelectric element 53 is a device for converting mechanical compression energy into electrical energy, and is disposed inside the housing 51, and is connected in series as a plurality of piezoelectric elements. Since the piezoelectric element 53 is made of a piezoelectric element well known in the art, a detailed description of the construction will be omitted herein.

상기 유도체(55)는 요소수 수용액의 동결에 따른 부피 팽창 압력을 압전 소자들(53)로 균일하게 유도하는 것으로, 압전 소자들(53)의 하측에 배치된다.The derivative 55 is disposed below the piezoelectric elements 53 by uniformly guiding the volume expansion pressure of the urea aqueous solution to the piezoelectric elements 53 by freezing.

상기 전달체(57)는 요소수 수용액의 동결에 따른 부피 팽창 압력을 유도체(55)에 전달하는 것으로, 고무 소재로 이루어지며 하우징(51)의 내부에서 유도체(55)의 하측에 배치된다. 이 때 전달체(57)는 하우징(51)과 요소수 탱크(1) 연결 부분의 하단 플랜지(61)에 지지된다.The carrier 57 transmits a volume expansion pressure of the urea water solution freezing to the derivative 55 and is made of a rubber material and disposed below the derivative 55 in the housing 51. At this time, the carrier 57 is supported on the lower flange 61 of the connecting portion of the housing 51 and the urea water tank 1.

그리고, 상기 스프링(59)은 전달체(57)의 변형을 위치 복원시키기 위한 것으로, 유도체(55)와 전달체(57) 사이에 개재된다.The spring 59 is for restoring the deformation of the carrier 57 and is interposed between the conductor 55 and the carrier 57.

한편, 도 1에서와 같이 본 발명의 실시예에 의한 상기 전원 오프 센서(80)는 PTC 히터(10)의 PTC 소자(15)가 자기 발열에 의해 스위칭 온도에 도달하면 전기 저항이 증가하여 배터리(B)로부터 인가되는 전류를 차단함으로써 PTC 소자(15)로 하여금 일정 온도의 열을 발생시키게 하기 위한 것이다.1, when the PTC device 15 of the PTC heater 10 reaches the switching temperature by self-heating, the power-off sensor 80 according to the embodiment of the present invention increases the electric resistance and the battery B to thereby cause the PTC element 15 to generate heat at a constant temperature.

예를 들면, 이러한 전원 오프 센서(80)는 PTC 히터(10)의 PTC 소자(15)와 전기적으로 연결되며, 그 PTC 소자(15)가 퀴리온도 이상이 되면 저항이 상승하여 그 PTC 소자(15)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다. 여기서, 상기 전원 오프 센서(80)는 PTC 히터(10)의 상단부에 설치된다.For example, the power off sensor 80 is electrically connected to the PTC device 15 of the PTC heater 10, and when the PTC device 15 is at or above the Curie temperature, the resistance rises and the PTC device 15 Can be cut off. Here, the power off sensor 80 is installed at the upper end of the PTC heater 10.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템 히팅장치의 제어방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a control method of the urea aqueous solution supply system heating apparatus for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings and the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템 히팅장치의 제어방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of controlling an urea aqueous solution supply system heating apparatus for a selective catalytic reduction apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

우선, 본 발명의 실시예에서는 겨울철이나 추운 지역의 저온 조건에서 PTC 히터(10)가 작동하지 않는 엔진 오프 시, 압전 센서(50)는 요소수 수용액의 동결에 따른 요소수 탱크(1) 상부의 부피 팽창을 감지하고 그 팽창 압력에 따라 전기 에너지를 발생시킨다(S11 단계).First, in the embodiment of the present invention, when the engine is turned off in which the PTC heater 10 is not operated under low temperature conditions in the winter or in the cold region, the piezoelectric sensor 50 detects the freezing of the urea water tank 1 And senses the volume expansion and generates electrical energy according to the expansion pressure (step S11).

상기 S11 단계에서, 압전 센서(50)의 전달체(57)는 요소수 수용액의 동결에 따른 요소수 탱크(1) 상부의 부피 팽창 압력에 의해 변형되며, 그 부피 팽창 압력을 스프링(59)를 통해 유도체(55)에 전달한다. 이에, 압전 소자들(53)은 유도체(55)를 통해 전달받은 부피 팽창 압력을 전기 에너지로 발생시키고, 그 전기 에너지를 제어기에 출력한다.In step S11, the carrier 57 of the piezoelectric sensor 50 is deformed by the volume expansion pressure of the upper portion of the urea water tank 1 as the urea aqueous solution is frozen, and the volume expansion pressure thereof is transmitted through the spring 59 To the derivative (55). Accordingly, the piezoelectric elements 53 generate the volume expansion pressure transmitted through the derivative 55 as electric energy, and output the electric energy to the controller.

그러면, 제어기는 압전 센서(50)의 전기 에너지 출력값과 기설정된 기준값을 비교하여 그 출력값이 기준값 이상인지를 판단한다(S12 단계).Then, the controller compares the electric energy output value of the piezoelectric sensor 50 with a predetermined reference value, and determines whether the output value is equal to or greater than a reference value (step S12).

상기 S12 단계에서, 상기 압전 센서(50)의 출력값이 기준값 이상인 것으로 판단되면, 본 발명의 실시예에서 제어기는 배터리(B)와 PTC 소자(15) 간에 스위칭 신호를 인가한다(S13 단계).If it is determined in step S12 that the output value of the piezoelectric sensor 50 is equal to or greater than the reference value, the controller applies a switching signal between the battery B and the PTC device 15 in step S13.

따라서, 상기 PTC 소자(15)는 배터리(B)로부터 전원을 인가받아 열을 발생시키며 요소수 탱크(1)의 요소 수용액을 해빙시킨다(S14 단계).Accordingly, the PTC device 15 receives power from the battery B to generate heat and thaws the urea aqueous solution of the urea water tank 1 (step S14).

상기와 같은 과정을 거치는 동안, 본 발명의 실시예에서는 전원 오프 센서(80)를 통해 PTC 소자(15)의 퀴리온도를 감지하고(S15 단계), 그 퀴리온도의 측정값이 기준값 이상인지를 판단한다(S16 단계).During the above process, in the embodiment of the present invention, the Curie temperature of the PTC device 15 is sensed through the power off sensor 80 (step S15), and it is determined whether the measured value of the Curie temperature is equal to or higher than the reference value (Step S16).

이 때, 전원 오프 센서(80)를 통한 퀴리온도의 측정값이 기준값 이상이면, 배터리(B)를 통해 PTC 소자(15)로 인가되는 전원을 차단한다(S17).At this time, if the measured value of the Curie temperature through the power-off sensor 80 is equal to or greater than the reference value, the power applied to the PTC element 15 through the battery B is shut off (S17).

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치(100) 및 그 제어방법에 의하면, 엔진 오프 시 저온 조건에서 요소 수용액의 동결로 인한 요소수 탱크(1)의 부피 팽창을 압전 센서(50)를 통해 감지하여 PTC 히터(10)를 자동으로 작동시킬 수 있으므로, 저온 조건에서 결빙된 요소 수용액을 PTC 히터(10)를 통해 용이하게 해빙할 수 있다.According to the heating apparatus 100 of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus of the present invention as described above and the control method thereof, the urea water tank 1 can be automatically operated by sensing the volume expansion of the PTC heater 10 through the piezoelectric sensor 50 so that the urea aqueous solution frozen in a low temperature condition can be easily thawed through the PTC heater 10. [

따라서, 본 발명의 실시예에서는 요소 수용액의 동결에 따른 요소수 탱크(1)의 변형을 방지할 수 있으므로, 펌프 모듈(2)의 파손 및 요소 수용액의 누수를 방지할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, deformation of the urea water tank 1 due to freezing of the urea aqueous solution can be prevented, so that breakage of the pump module 2 and leakage of urea aqueous solution can be prevented.

또한, 본 발명의 실시예에서는 요소수 탱크(1)의 부피 팽창을 기준으로 하여 압전 센서(50)의 자가 발전으로 배터리(B)의 전원인가 신호를 발생시킬 수 있으므로, 배터리(B)의 소모 전력을 줄일 수 있다.In the embodiment of the present invention, since the power supply signal of the battery B can be generated by self-power generation of the piezoelectric sensor 50 based on the volume expansion of the urea water tank 1, Power can be reduced.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 전원 오프 센서(80)를 통해 PTC 히터(10)의 적절한 온도에 따라 PTC 히터(10)로 인가되는 전원을 자동적으로 차단할 수 있으므로, 배터리(B)의 과도한 소모 전력을 줄일 수 있으며, 요소 수용액의 과도한 히팅에 따른 불쾌한 냄새 등의 발생을 방지할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, the power supplied to the PTC heater 10 can be automatically cut off by the appropriate temperature of the PTC heater 10 through the power-off sensor 80, so that the excessive consumption of the battery B The power can be reduced, and the occurrence of an unpleasant smell due to excessive heating of the urea aqueous solution can be prevented.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치에 적용되는 압전 센서의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.6 is a view schematically showing a modification of the piezoelectric sensor applied to the heating apparatus of the urea aqueous solution supply system for the selective catalytic reduction apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 압전 센서(150)의 변형예는 위에서 언급한 바 있는 하우징(151)과 그 하우징(151)의 내부에 직렬로 연결된 다수 개의 압전 소자들(153)을 기본적으로 구비한다.6, a modification of the piezoelectric sensor 150 according to an embodiment of the present invention includes a housing 151 as described above and a plurality of piezoelectric elements 153 connected in series inside the housing 151 .

그리고, 본 변형예에서 상기 압전 센서(150)는 압전 소자들(153)의 하측에 배치되며, 하우징(151)의 내측에서 압전 소자들(153)을 지지하고, 요소 수용액의 동결에 따른 요소수 탱크(1) 상부의 부피 팽창 압력을 압전 소자들(153)로 전달하는 실리콘 고무 소재의 실리콘부재(159)를 포함하고 있다. In this modification, the piezoelectric sensor 150 is disposed below the piezoelectric elements 153 and supports the piezoelectric elements 153 inside the housing 151, and the number of urea water And a silicone member 159 made of a silicone rubber material for transferring the volume expansion pressure of the upper portion of the tank 1 to the piezoelectric elements 153.

상기 실리콘부재(159)는 요소 수용액의 동결에 따른 요소수 탱크(1) 상부의 부피 팽창 압력에 의해 실리콘부재(159)의 변형으로서 그 부피 팽창 압력을 압전 소자들(153)로 유도 및 전달하는 기능을 하게 된다.The silicone member 159 is a member for guiding and transmitting the volume expansion pressure of the silicon member 159 to the piezoelectric elements 153 as a deformation of the silicon member 159 by the volume expansion pressure of the upper portion of the urea water tank 1 as the urea aqueous solution is frozen Function.

즉, 본 변형예는 도 4에서와 같은 압전 센서에 구성되는 유도체, 스프링 및 전달체를 삭제하고, 이들의 기능을 만족하는 실리콘부재(159)로 대체하여 전체 압전 센서(150)의 구조를 단순화시킨 것이다.That is, in the present modified example, the structure of the entire piezoelectric sensor 150 is simplified by replacing the silicon member 159 that satisfies these functions by eliminating the derivatives, the spring, will be.

여기서, 상기 하우징(151)과 요소수 탱크(1)의 연결 부분에는 실리콘부재(159)를 지지하는 하단 플랜지(161)가 형성되어 있으며, 그 하우징(151)과 요소수 탱크(1)를 연결하는 연결홀(163)이 형성되어 있다.A lower flange 161 for supporting the silicon member 159 is formed at a connection portion between the housing 151 and the urea water tank 1. The lower end flange 161 is connected to the housing 151 and the urea water tank 1 A connection hole 163 is formed.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

1... 요소수 탱크 2... 펌프 모듈
3... 플랜지 본체 5... 펌프
10... PTC 히터 11... 방열부재
13... 플라스틱 몰딩체 15... PTC 소자
18... 메인 방열판 19... 보조 방열판
21... 삽입홀 25... 배플
50, 150... 압전 센서 51, 151... 하우징
53, 153... 압전 소자 55... 유도체
57... 전달체 59... 스프링
61, 161... 하단 플랜지 63, 163... 연결홀
80... 전원 오프 센서 B... 배터리
159... 실리콘부재1 ... element number tank 2 ... pump module
3 ... flange body 5 ... pump
10 ... PTC heater 11 ... heat radiating member
13 ... plastic molding body 15 ... PTC element
18 ... main heat sink 19 ... secondary heat sink
21 ... insertion hole 25 ... baffle
50, 150 ... Piezoelectric sensors 51, 151 ... housing
53, 153 ... piezoelectric element 55 ... derivative
57 ... carrier 59 ... spring
61, 161 ... lower flange 63, 163 ... connection hole
80 ... Power off sensor B ... Battery
159 ... silicon member

Claims (13)

요소 수용액을 저장하는 요소수 탱크에 구성되어 저온 조건에서 결빙된 요소 수용액을 해빙하기 위한 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치로서,
상기 요소수 탱크의 내부에 설치되며, 배터리로부터 전원을 인가받아 열 에너지를 발생시키는 PTC 히터;
상기 배터리 및 PTC 히터와 전기적으로 연결되며, 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 감지하고 그 팽창 압력에 따라 전기 에너지를 발생시키며 상기 배터리와 PTC 히터 간에 스위칭 신호를 인가하는 압전 센서; 및
상기 PTC 히터와 전기적으로 연결되며, 상기 PTC 히터가 퀴리온도 이상이 되면 저항이 상승하여 그 PTC 히터로 인가되는 전원을 차단하는 전원 오프 센서
를 포함하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치.1. A heating device for a urea aqueous solution supply system for a selective catalytic reduction device for thawing urea aqueous solution which is constituted in a urea water tank storing urea aqueous solution and frozen at low temperature,
A PTC heater installed inside the urea water tank and generating power by receiving power from a battery;
A piezoelectric sensor that is electrically connected to the battery and the PTC heater, senses inflation pressure due to freezing of the urea aqueous solution, generates electrical energy according to the inflation pressure, and applies a switching signal between the battery and the PTC heater; And
The PTC heater is electrically connected to the PTC heater. When the temperature of the PTC heater becomes equal to or higher than the Curie temperature, the resistance of the PTC heater increases to shut off the power applied to the PTC heater.
And a heating unit for heating the element aqueous solution supply system. 제1 항에 있어서,
상기 PTC 히터는,
상기 요소수 탱크의 하부에 장착된 펌프 모듈의 플랜지 본체에 설치되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치.The method according to claim 1,
The PTC heater includes:
Wherein the urea water tank is installed in a flange body of a pump module mounted on a lower portion of the urea water tank. 제1 항에 있어서,
상기 PTC 히터는,
방열부재와, 상기 방열부재의 외부에 몰딩되는 플라스틱 몰딩체와, 상기 플라스틱 몰딩체에 고정되는 적어도 하나의 PTC 소자를 포함하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 공급 시스템의 히팅장치.The method according to claim 1,
The PTC heater includes:
A heat dissipation member, a plastic molding body molded outside the heat dissipation member, and at least one PTC element fixed to the plastic molding body. 제1 항에 있어서,
상기 PTC 히터에는,
상기 PTC 소자를 설치하기 위한 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.The method according to claim 1,
In the PTC heater,
And an insertion hole for installing the PTC device is formed on the surface of the substrate. 제1 항에 있어서,
상기 PTC 히터에는 중앙에서 양측으로 연장된 복수 개의 배플들이 형성되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of baffles extending from the center to both sides are formed in the PTC heater. 제1 항에 있어서,
상기 압전 센서는 상기 요소수 탱크의 상면에 설치되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric sensor is installed on the upper surface of the urea water tank. 제1 항에 있어서,
상기 압전 센서는,
상기 요소수 탱크의 상면에 일체로 형성되며 그 요소수 탱크의 내부와 연결되는 하우징과,
상기 하우징의 내부에 직렬로 연결된 다수 개의 압전 소자들과,
상기 압전 소자들의 하측에 배치되며, 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 상기 압전 소자들로 유도하는 유도체와,
상기 하우징에서 상기 유도체의 하측에 배치되며, 상기 팽창 압력을 상기 유도체에 전달하는 고무 소재의 전달체와,
상기 유도체와 전달체 사이에 개재되는 스프링
을 포함하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.The method according to claim 1,
The piezoelectric sensor includes:
A housing integrally formed on an upper surface of the urea water tank and connected to the interior of the urea water tank,
A plurality of piezoelectric elements connected in series in the housing,
A dielectric member disposed below the piezoelectric elements and guiding an expansion pressure to the piezoelectric elements due to freezing of the urea aqueous solution;
A rubber material carrier disposed under the conductor in the housing and transmitting the expansion pressure to the conductor,
A spring interposed between the derivative and the carrier
Wherein the heating system comprises a heating element and a heating element. 제7 항에 있어서,
상기 하우징과 요소수 탱크의 연결 부분에는 상기 전달체를 지지하는 하단 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.8. The method of claim 7,
And a lower flange for supporting the carrier is formed at a connection portion between the housing and the urea water tank. 제1 항에 있어서,
상기 압전 센서는,
상기 요소수 탱크의 상면에 일체로 형성되며 그 요소수 탱크의 내부와 연결되는 하우징과,
상기 하우징의 내부에 직렬로 연결된 다수 개의 압전 소자들과,
상기 압전 소자들의 하측에 배치되고, 상기 압전 소자들을 지지하며 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 상기 압전 소자들로 전달하는 실리콘부재
를 포함하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.The method according to claim 1,
The piezoelectric sensor includes:
A housing integrally formed on an upper surface of the urea water tank and connected to the interior of the urea water tank,
A plurality of piezoelectric elements connected in series in the housing,
A silicon member disposed below the piezoelectric elements for supporting the piezoelectric elements and transmitting an expansion pressure to the piezoelectric elements due to freezing of the urea aqueous solution,
And a heater for heating the element. 제9 항에 있어서,
상기 하우징과 요소수 탱크의 연결 부분에는 상기 실리콘부재를 지지하는 하단 플랜지가 형성되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.10. The method of claim 9,
And a lower flange for supporting the silicon member is formed at a connecting portion between the housing and the urea water tank. 제8 항 또는 제10 항에 있어서,
상기 하우징과 요소수 탱크의 연결 부분에는 상기 하우징과 요소수 탱크를 연결하는 연결홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.11. The method according to claim 8 or 10,
And a connection hole for connecting the housing and the urea water tank is formed at a connection portion between the housing and the urea water tank. 제1 항에 있어서,
상기 전원 오프 센서는 상기 PTC 히터의 상단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템의 히팅장치.The method according to claim 1,
Wherein the power off sensor is installed at an upper end of the PTC heater. 요소 수용액을 저장하는 요소수 탱크에 구성되어 저온 조건에서 결빙된 요소 수용액을 해빙하기 위한 청구항 1의 히팅장치를 제공하고;
압전 센서를 통해 요소수 수용액의 동결에 따른 팽창 압력을 감지하고 그 팽창 압력에 따라 전기 에너지를 발생시키며;
상기 전기 에너지의 출력값과 기준값을 비교하여 상기 출력값이 기준값 이상인지를 판단하고;
상기 출력값이 기준값 이상인 것으로 판단되면, 상기 배터리와 PTC 히터 간에 스위칭 신호를 인가하여 PTC 히터를 통해 열을 발생시키며;
전원 오프 센서를 통해 상기 PTC 히터의 퀴리온도를 감지하고, 상기 퀴리온도의 측정값이 기준값 이상이면, 상기 PTC 히터로 인가되는 전원을 차단하는 촉매 환원 장치용 요소 수용액 시스템용 히팅장치의 제어방법.

Claims [1] A heating device comprising: a urea water tank for storing an aqueous urea solution;
Detecting an expansion pressure due to freezing of the urea aqueous solution through the piezoelectric sensor and generating electric energy according to the expansion pressure;
Comparing an output value of the electric energy with a reference value to determine whether the output value is equal to or greater than a reference value;
If the output value is determined to be equal to or greater than the reference value, a switching signal is applied between the battery and the PTC heater to generate heat through the PTC heater;
Wherein the control unit senses the Curie temperature of the PTC heater through a power off sensor and cuts off the power applied to the PTC heater when the measured value of the Curie temperature is equal to or greater than a reference value.

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