KR20160018812A - 액체를 계량하여 제공하기 위한 모듈 - Google Patents

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필립 메흐트
얀 호드슨
스벤 쉐퍼스
크리스티앙 보스만
미카엘 메트할
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 액체를 계량하여 제공하기 위한 모듈(1)로서, 챔버 벽(7)을 구비하는 챔버(5)를 포함하되, 상기 챔버 벽은 상기 챔버(5)의 챔버 공간(41)을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 챔버(5)는 후드(8)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸여 있으며, 상기 후드(8)와 상기 분리된 챔버(5) 사이에는 적어도 하나의 공동(9)이 존재하고, 상기 후드(8)는 가열가능한, 액체를 계량하여 제공하기 위한 모듈(1)에 관한 것이다.

Description

액체를 계량하여 제공하기 위한 모듈{MODULE FOR THE METERED PROVISION OF A LIQUID}
본 발명은 액체를 계량하여 제공하기 위한 모듈에 관한 것이다. 상기 모듈은 탱크에 설치되어 탱크로부터 액체를 제거하고 이를 계량하여 제공할 수 있다. 상기 모듈은, 특히, 자동차에서, 공급 탱크로부터 배기 가스를 정화하는 액체 첨가제를 계량하여 배기 가스 처리 장치에 제공하는데 사용될 수 있다.
상기 모듈은, 특히, SCR 방법(SCR = selective catalytic reduction)을 수행하는 배기 가스 처리 장치에 사용될 수 있다. SCR 방법에서, 내연 엔진의 배기 가스에서 산화질소 화합물은 환원제의 도움으로 환원된다. 암모니아가 통상적으로 환원제로 사용된다. 암모니아는 종종 자동차에 직접 저장되지 않고, 액체 첨가제 형태로 저장되고, 이 액체 첨가제는 (배기 가스 처리 장치에서) 배기 가스 내에서 암모니아로 변환되거나 및/또는 (이 목적을 위하여 제공되는 반응기에서) 배기 가스 외부에서 암모니아로 변환될 수 있다. 배기 가스를 정화하는데 사용되는 액체 첨가제는 요소/물 용액(urea/water solution)이다. 32.5%의 요소/물 용액이 SCR 방법에서 사용하기 위해 AdBlue(등록상표)라는 상업명으로 이용가능하다.
액체 첨가제를 계량하고 제공하는 모듈의 구성과 설계에서, 액체 첨가제는 저온에서 동결된다는 것이 주목된다. 상기 요소/물 용액은, 예를 들어, -11℃의 온도에서 동결된다. 이런 유형의 저온은 겨울철에 긴 정지 시간 동안 자동차에서 일어날 수 있다. 특히 요소/물 용액에서, 동결 동안 볼륨 팽창이 일어나고, 볼륨 팽창은 예를 들어 액체 첨가제를 전달하는 라인 또는 컴포넌트를 변형시키거나 또는 심지어 파손시켜 이를 개방시키는 것에 의해, 모듈 및/또는 이 모듈이 설치된 탱크를 손상시킬 수 있다. 액체 첨가제를 제공하는 모듈은 액체 첨가제가 (반복적으로) 동결되는 동안 손상되지 않는 방식으로 구성되어야 한다.
추가적으로, 자동차에서 액체 첨가제는 자동차의 동작 시작 후에 바로 제공될 수 있는 것이 바람직하다. 이것은, 특히, 액체 첨가제가 이미 동결된 경우 어려움을 야기한다. 탱크에 있는 액체 첨가제를 가열하기 위하여, 탱크에 히터를 제공하고, 이 히터에 의하여 액체 첨가제를 가열할 수 있는 것이 알려져 있다. 이런 유형의 히터는 가능한 한 낮은 에너지 소비로 동작되어야 한다.
이것을 시작점으로 취하면, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 드러나는 기술적 문제를 해결하거나 완화하는 것이다. 특히, 액체를 계량하여 제공하는 특히 유리한 모듈이 개시되고, 이 모듈은 액체를 저장하는 탱크에 사용되고 가열될 수 있다.
본 목적은 제1항의 특징에 따른 모듈에 의해 달성된다. 상기 모듈의 추가적인 유리한 실시예는 종속 청구항에 제시된다. 특허 청구항에 개별적으로 제시된 특징부는 임의의 원하는 기술적으로 의미있는 방식으로 서로 결합될 수 있고, 상세한 설명에 있는 설명 사항에 의해 보충되어, 본 발명의 추가적인 실시예가 제시될 수 있다.
본 발명은, 액체를 계량하여 제공하기 위한 모듈로서, 챔버 벽을 구비하는 챔버를 포함하되, 상기 챔버 벽은 상기 챔버의 챔버 공간을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 챔버는 후드(hood)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸여 있으며, 상기 후드와 상기 챔버 사이에 적어도 하나의 공동이 존재하고, 상기 후드는 가열가능한, 상기 모듈에 관한 것이다.
상기 모듈(구조적 유닛)은, 특히, 탱크의 바닥(탱크 바닥)의 구역 위치에 장착될 수 있다. 이 제공된 위치는 또한 상기 모듈의 설치 장소 또는 설치 위치라고 지칭될 수 있다. 상기 탱크는 바람직하게는 자동차에 설치하기에 적합하다. 이런 유형의 탱크는 사출 성형 공정의 도움으로 플라스틱으로 루틴하게 생산된다. 상기 탱크는 내부를 둘러싸는 탱크 벽을 구비한다. 상기 탱크에 저장된 액체, 특히 요소/물 용액이 내부에 위치된다.
상기 모듈은 상기 탱크 바닥에 영구적으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 이 모듈은 용접 연결에 의하거나 또는 플라스틱 물질로 캡슐화(encapsulation)하는 것에 의해 상기 탱크 바닥에 연결될 수 있다. 또한 상기 모듈은 상기 탱크 바닥에 있는 개구에 해제가능하게 배열되고, 그 결과 상기 모듈은 상기 탱크 바닥에 있는 개구를 폐쇄할 수 있다. 상기 탱크에 설치된 상태에서, 상기 모듈의 챔버는 상기 탱크의 내부로부터 분리된 챔버를 형성한다. 상기 탱크로부터 액체를 외부로 운반하는 역할을 하는 컴포넌트가 상기 모듈의 챔버에 배열된다. 흡입점이 상기 챔버에 제공되고, 이 흡입점은 상기 챔버가 상기 탱크의 제공된 위치에 배열될 때 상기 탱크의 내부에 접하도록 위치된다. 상기 흡입점으로부터 시작하여, 전달 라인은 상기 모듈의 챔버를 통해 액체를 제공하는 제공 커넥터로 이어진다. 상기 제공 커넥터는 바람직하게는 상기 챔버의 구획에 위치되고, 이 구획은 상기 탱크의 내부에 놓이지 않고, 오히려 상기 챔버가 상기 탱크의 제공된 위치에 배열될 때 상기 탱크 외부로부터 액세스가능한 외부 벽을 형성한다. 펌프는 상기 전달 라인에서 챔버에 위치되고, 이 펌프에 의해 액체가 전달되고 가능하게는 또한 계량될 수 있다.
상기 챔버 공간에는 바람직하게는 액체가 없고, 그리하여 여기서 동작 동안 전달 라인에 내용물이 있는 것으로 고려되지 않는다. 상기 챔버는 그리하여 또한 (상기 탱크의 내부로부터) 분리된 "건조" 챔버라고도 지칭될 수 있다.
상기 챔버의 챔버 공간을 둘러싸는 챔버 벽은 바람직하게는 예를 들어 사출 성형 공정의 도움으로 플라스틱으로 형성된다. 그러나, 상기 챔버는 또한 금속 물질로 형성되거나 또는 플라스틱과 금속의 복합 물질을 포함할 수 있다.
상기 후드는 상기 모듈이 상기 탱크에서 설치 위치에 위치될 때 상기 탱크의 내부에 완전히 위치되는 방식으로 상기 챔버를 둘러싼다. 설치 위치에서, 상기 모듈의 챔버는 상부측을 구비한다. 상기 상부측은 상기 탱크 바닥과는 반대쪽에 있는 상기 챔버 측이다. 여기서, "후드"라는 용어는 상기 후드가 아래쪽을 향하는 개구를 구비하고 (탱크 상부측에서) 상부가 실질적으로 폐쇄된 것을 의미한다. 여기서, 개방된 밑면과 실질적으로 폐쇄된 상부측을 구비하는 임의의 구조물이 후드인 것으로 고려된다. 후드는, 특히, 팟(pot) 형상, 탱크 형상, 컵(cup) 형상, 팬(pan) 형상, 벨(bell) 형상 등을 구비할 수 있다. 후드는 원통형 외주 면(circumferential face)을 더 구비할 수 있고, 이 외주 면은 (바람직하게는 폐쇄된) 리드(lid)에 의해 일 단부측(상부측)에서(만) 폐쇄된다. 상기 후드는, 특히, 또한 벨 형상의 후드라고 지칭될 수 있다.
상기 후드와 상기 분리된 챔버 사이에 공동은, 특히, 상기 후드와 상기 분리된 챔버의 챔버 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된 공간을 의미한다. 다시 말해, 이것은 상기 챔버 벽과 상기 후드가 방사방향으로 서로 이격되어 있는 것을 의미한다. 상기 공동이 상기 분리된 챔버의 챔버 벽과 상기 후드에 의해 완전히 둘러싸이는 것이 필요한 것은 아니다. 오히려, 상기 후드는 또한 공동의 공간적 경계를 한정한다. 상기 공동은 특히 바람직하게는 상기 챔버의 챔버 벽과 상기 후드 사이의 외부에 위치된 중공 실린더의 방식으로 형성된다. 상기 공동은 바람직하게는 액체-전달 방식으로 상기 탱크의 내부에 연결되고, 그 결과 상기 액체는 상기 탱크의 내부로부터 상기 공동으로 흐를 수 있고 선택적으로 상기 공동으로부터 다시 상기 탱크의 내부로 흐를 수 있다. 상기 모듈이 상기 탱크의 설치 위치에 배열될 때, 환형 갭은 바람직하게는 상기 후드와 상기 탱크 바닥 사이에 존재하고, 이 환형 갭은 상기 챔버 주위로 이어지고, 상기 탱크의 내부와 상기 공동 사이에 유체-전달 연결을 형성한다.
상기 펌프가 상기 탱크로부터 액체를 인출하는 흡입점(바람직하게는 흡입점만)이 바람직하게는 상기 챔버의 상부측 및/또는 상기 공동에 있는 후드 부근에 위치된다. 상기 탱크로부터 액체는 그리하여 상기 환형 갭 및/또는 상기 공동을 통해 상기 흡입점으로 흡입된다. 필터는 바람직하게는 공동에 위치된다. 상기 필터는 바람직하게는 원통형 형태이다. 또한 상기 필터는 실린더의 원호 구간(circular arc segment)만을 형성할 수 있다. 상기 필터는 바람직하게는 상기 챔버를 적어도 부분적으로 둘러싸고 바람직하게는 외주 방향으로 심지어 완전히 둘러싼다. 상기 필터는 또한 상기 후드에 의해 선택적으로 보호된다.
상기 모듈은 또한 밑면에 플랜지를 구비할 수 있고, 이 플랜지를 통해 탱크의 탱크 바닥에 있는 개구에 모듈을 장착할 수 있다. 상기 플랜지는, 특히, 상기 모듈이 후드를 통해 상기 탱크에 장착될 수 있는 방식으로 구성된다. 상기 플랜지의 직경은 그리하여 바람직하게는 상기 후드의 직경을 초과한다. 이에 의해 상기 모듈은 상기 개구를 통해 간단하게 설치될 수 있다.
상기 후드는 가열될 수 있다. 이것은 열이 일정 방식으로 (능동적인 및/또는 타깃화된 방식으로) 상기 후드에 생성될 수 있고 및/또는 열이 상기 후드로 전달될 수 있고 상기 후드를 통해 분배될 수 있는 것을 의미한다. 탱크에 모듈이 배열되는 경우, 상기 후드는 상기 탱크에 위치되고 상기 액체로 (거의) 완전히 충전(bathed)되는데, 그 이유는, 액체가 상기 탱크의 내부 후드의 주변에 및 상기 후드와 상기 분리된 챔버 사이의 공동에 모두 위치되기 때문이다. 상기 액체가 상기 탱크 내에서 동결된 경우, 상기 후드로부터 시작하여, 상기 탱크 내 액체를 특히 효과적인 방식으로 가열하고 또한 선택적으로 이를 용융시킬 수 있다.
특히 상기 후드는 금속으로 만들어진 경우 유리하다. 금속으로 만들어진 후드는 특히 만족스러운 열 전도율(thermal conductivity)을 구비하고 상기 탱크에 열을 분배하기에 적절하다. 상기 후드는 특히 바람직하게는 알루미늄으로 만들어진다. 첫째, 알루미늄은 가볍고, 둘째, 알루미늄은 특히 만족스러운 열 전도를 가능하게 한다.
나아가, 상기 후드는 후드의 금속 두께의 30% 미만의 층 두께를 갖는 플라스틱 층으로 코팅되는 경우 유리하다.
여기서, 상기 금속 두께는 상기 후드의 금속 물질의 두께를 나타낸다. 상기 후드는 바람직하게는 1.5㎜ 내지 5㎜(밀리미터)의 금속 두께를 구비한다. 상기 후드의 금속 두께는 그리하여 상기 후드의 단면을 통해 충분한 열 전도율이 가능한 방식으로 선택되고, 동시에 상기 후드의 물질 요구조건과 상기 후드의 중량은 그리 중요치 않다. 상기 플라스틱 층의 층 두께는 바람직하게는 0.2㎜ 내지 1.0㎜(밀리미터)의 범위에 있다. 이런 유형의 층은 상기 탱크 내 액체로부터 후드를 보호할 수 있다. 이것은, 특히, 상기 후드를 형성하는 금속이 긴 시간 동안 액체(예를 들어, 요소/물 용액)의 작용(예를 들어, 부식 작용)에 견디기에 부적합할 때 중요하다. 그러나, 동시에, 플라스틱 층이 매우 얇아서 상기 후드의 금속 물질로부터 상기 탱크 내 액체로 충분한 열 전도율이 가능하다. 플라스틱 층은 즉 일반적으로 단열 효과(insulating effect)를 구비하고, 상기 단열 효과는 층 두께가 얇아질수록 낮아진다.
나아가, 상기 후드는 플라스틱으로 만들어지고, 다음 컴포넌트들:
- 적어도 하나의 가열 소자(heating element)와,
- 적어도 하나의 열 분배 구조물(heat distribution structure)
중 적어도 하나의 컴포넌트가 상기 후드에 통합되는 경우 유리하다.
플라스틱으로 만들어진 이런 유형의 후드는 바람직하게는 사출 성형 공정에 의해 형성된다. 가열 소자는, 사출 성형된, 주조된 및/또는 후드에 끼워진, 예를 들어, 전기 가열 배선 및/또는 가열 라인 및/또는 PTC 히터일 수 있다. 여기서, "가열 소자"라는 용어는 또한, 특히, 액체 라인 및/또는 가스 라인을 포함하고, 이 라인을 통해 가열 액체 및/또는 가열 가스가 상기 후드로 통과될 수 있다. 열 분배 구조물은, 사출 성형된, 주조된 및/또는 상기 후드 내에 끼워진, 예를 들어, 배선 및/또는 다른 금속 구조물(예를 들어, 금속 시트, 삽입물 등)일 수 있다.
플라스틱으로 만들어진 후드는 바람직하게는 상기 모듈의 챔버 벽에 고정 연결된다. 예를 들어, 상기 챔버의 챔버 벽과 상기 후드는 공통 사출 성형 공정에 의해 형성되고, 그 결과 상기 후드와 상기 챔버는 공통 (일체형) 컴포넌트를 형성할 수 있다. 만약 상기 후드가 금속으로 만들어지고 상기 챔버 또는 상기 챔버 벽이 플라스틱으로 만들어진 경우, 상기 챔버와 상기 후드는 (바람직하게는 이후) 서로 연결된다. 예를 들어, 금속 후드는 플라스틱으로 만들어진 챔버에 (유체-기밀 방식으로) 플러깅(pluged)되거나 및/또는 나사 결합될 수 있다.
나아가, 상기 모듈은 상기 챔버 벽이 상기 후드에 의해 폐쇄되는 챔버 개구를 구비하는 경우 유리하다.
여기서, 챔버 개구는 상기 챔버의 설치 위치에서 탱크의 내부 쪽으로 배향된 지점에서 챔버 벽을 관통하는 개구를 의미한다. 이런 유형의 챔버 개구에 의하여, 상기 챔버(의 내부에 있는 챔버 공간)로부터 시작하여 후드와 가능한 (전기적으로 및/또는 열적으로 전달가능하게) 접촉할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 적어도 하나의 전기 가열 소자가 상기 후드에 배열될 때 적절하다. 전기 라인은 상기 후드로부터 (동작 동안 다시 폐쇄되는) 챔버 개구를 통해 챔버의 챔버 공간으로 가이드될 수 있다.
나아가, 상기 모듈은, 상기 후드가 특히 유체-기밀 방식으로 상기 챔버 개구를 폐쇄하기 위하여 물질-대-물질 연결 방식(material-to-material manner)으로 (다시 말해, "물질적으로 일체화된" 방식으로) 상기 챔버 개구에서 챔버 벽과 연결된 경우 유리하다.
모든 연결은 물질-대-물질 연결이라고 지칭되고, 여기서 상기 연결 파트너(partner)는 원자 또는 분자 힘에 의해 서로 유지된다. 이와 동시에 이 연결은 통상적으로 연결 수단을 파괴하는 것에 의해서만 분리될 수 있는 비-해제가능한 연결이다.
물질-대-물질 연결은 상기 후드와 상기 챔버의 챔버 벽이 플라스틱으로 형성되고 공통 사출 성형 공정에 의해 제조되는 경우 별도로 형성될 필요가 없다. 만약 상기 후드가 금속으로 만들어지고 상기 챔버가 플라스틱으로 만들어진 경우에는, 상기 챔버와 상기 후드 사이에 물질-대-물질 연결을 형성하는 것이 어려운데, 그 이유는, 금속 물질과 플라스틱 사이에 물질-대-물질 연결이 루틴하게 형성되지 않기 때문이다. 상기 후드와 상기 챔버 사이에 물질-대-물질 연결은 플라스틱이 (적어도 부분적으로) 상기 챔버에 사용되고, 플라스틱은 상기 벨의 금속 물질과 화학적으로 물질-대-물질 연결 방식으로 연결될 것을 요구한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 후드는 전술한 플라스틱 층을 구비하는 것이 가능하다. 이 플라스틱 층은 물질-대-물질 연결 방식(특히, 용접 방식)으로 상기 챔버 벽의 플라스틱 물질에 연결될 수 있다.
나아가, 상기 후드는 유체-기밀 방식으로 상기 챔버의 챔버 개구를 폐쇄하기 위하여 밀봉부에 의해 챔버 개구에서 밀봉되는 경우 유리하다.
이런 유형의 밀봉부는, 예를 들어, 상기 후드에 있는 그루브에 및 상기 챔버 개구를 둘러싸는 추가적인 그루브에 삽입되고, 응력 하에 놓여, 상기 챔버 벽에 있는 후드를 밀봉하는, 예를 들어, O-링 밀봉부일 수 있다. 상기 밀봉부는, 예를 들어, 상기 후드와 상기 챔버 벽에 제공되는 나사 연결의 도움으로 응력 하에 놓일 수 있다.
나아가, 상기 모듈은, 상기 후드가 상기 챔버 공간에 배열된 전기 가열 소자에 상기 챔버 개구에서 연결된 경우 유리하다.
이 예시적인 실시예는, 특히, 상기 후드가 높은 열 전도율을 갖는 금속 물질(예를 들어, 알루미늄)로 형성될 때 유리하다. 상기 전기 가열 소자와 후드의 금속 물질은 바람직하게는 직접 접촉하며 존재한다. 이런 유형의 직접 접촉은, 예를 들어, 상기 후드의 코팅되지 않은 금속 구획이 상기 챔버의 챔버 개구를 통해 상기 챔버로부터 액세스가능한 것에 의해 달성될 수 있다. 상기 후드가 플라스틱 층으로 코팅된 경우, 상기 챔버 개구의 구역에서 후드의 구역에 바람직하게는 상기 플라스틱 층이 없다.
나아가, 상기 후드와 상기 전기 가열 소자는 (바람직하게는 금속성) 접촉 수단을 통해 서로 간접적으로 열 전달가능하게 접촉될 수 있다. 이런 유형의 접촉 수단은, 예를 들어, 상기 챔버의 챔버 벽에 끼워지고, 양측이 금속으로 코팅되지 않고, 상기 챔버 벽의 금속 애퍼처(metallic aperture)를 형성하는 금속 접촉 판일 수 있다. 그러나, 이런 유형의 접촉 판은 상기 후드에 의해 완전히 커버되지 않는 경우 상기 모듈에 의해 제공되는 액체에 저항성이 있어야 한다. 상기 금속 접촉 판은 외부를 향하는 측에서 (바람직하게는 금속) 후드와 가능한 (만족스럽게 열 전도성으로) 접촉을 한다. 상기 금속 접촉 판은 상기 챔버 공간에서 가열 소자와 가능한 접촉한다.
나아가, 상기 모듈은 상기 후드가 상기 분리된 챔버의 상부측으로부터 상기 분리된 챔버의 바닥 측으로 연장하는 웹 형상의 구획(web-shaped section)들로 상기 후드를 분할하는 복수의 슬롯(slot)을 구비하는 경우 유리하다.
여기서, 상기 바닥 측은 상기 모듈이 상기 액체를 저장하는 탱크에 설치될 때 상기 탱크 바닥에 배열된다. 상기 웹 형상의 구획을 형성하는 슬롯은 상기 후드의 바닥 측으로부터 시작하여 상기 상부측 방향으로 바람직하게는 수직으로 배열되고 연장된다. 상기 웹-형상의 구획은 상기 후드의 외주 면에 콤-형상의 구조물(comb-like structure)을 형성한다. 상기 웹-형상의 구획은 상기 모듈이 상기 탱크에 설치될 때 탱크 바닥과 접촉하는 방식으로 구성될 수 있다. 상기 슬롯은 탱크의 내부로부터 상기 후드와 상기 챔버의 챔버 벽 사이의 공동으로 복수의 통로를 형성한다. 또한 상기 웹-형상의 구획이 상기 탱크 바닥에까지 도달할 만큼 그렇게 길지 않고, 오히려 각 경우에 상기 탱크의 내부로 자유로이 개별적으로 돌출되는 것도 가능하다. 상기 모듈이 상기 탱크에 설치되었을 때, 이미 전술한 환형 갭이 상기 후드와 상기 탱크 바닥 사이에 존재하고, 이 환형 갭을 통해 액체가 상기 탱크의 내부로부터 상기 공동으로 통과할 수 있다. 상기 탱크의 내부로 자유로이 돌출하는 웹 형상의 구획은 상기 챔버의 보호 수단을 형성한다. 상기 웹 형상의 구획은 바람직하게는 탄성적일 수 있는 방식으로 설계된다. 얼음이 상기 탱크에 존재하고 상기 탱크의 움직임에 의해 가속되는 경우, 상기 탄성적인 웹-형상의 구획은 상기 분리된 챔버에 직접 작용할 수 있는 충격을 흡수할 수 있다.
나아가, 상기 모듈은 상기 후드가 상기 후드의 구역을 단열시키는 적어도 하나의 슬롯을 구비하는 경우 유리하다.
이런 유형의 슬롯은, 특히, 상기 후드의 외주 면을 따라 배열된 수평 슬롯이다. 이런 유형의 슬롯은 바람직하게는 상기 후드의 상부측에 대해 바닥 측에 있는 후드의 구역을 단열시킨다. 이런 유형의 슬롯은 또한 상기 외주 방향과 평행하게 배열된 복수의 행의 슬롯을 가지는 슬롯 패턴 형태로 배열되고, 각 경우에 적어도 부분적으로 서로 오버랩되고, 좁은 웹이 상기 슬롯들 사이에 형성되는 방식으로 배열될 수 있다. 이것은 후드의 상부측으로부터 시작하여 상기 밑면에 이르기까지 웹을 따라 상대적으로 긴 열 확산 경로(diffusion path)를 초래한다. 동시에, 후드의 높은 기계적인 안정성이 유지된다. 나아가, 후드에서 이런 유형의 단열은 타깃화된 방식으로 후드에 의해 생성된 열을 분배하는데 영향을 미칠 수 있고, 그 결과 상기 후드의 한정된 구역이 더 많거나 더 적은 양으로 가열된다. 또한 이런 유형의 단열 수단을 제공하면 후드에서 특히 균일한 열 분배를 정확히 달성할 수 있다. 이것은, 특히, (예를 들어, 상기 후드의 상부측의 한정된 점에서 편심적으로) 덜 중심에 위치된 위치에서 열이 후드로 도입될 때 및/또는 후드로부터 상기 탱크 내 액체로 열 발산이 불균일할 때 가능하다.
나아가, 상기 모듈은 상기 후드가 상기 챔버의 상부측에 있는 공동을 상기 챔버의 주변에 연결하는 환기 개구(ventilation opening)를 구비하는 경우 유리하다.
상기 후드의 상부측에 있는 환기 개구는 상기 후드의 밑면에 있는 개구에 비해 작은 단면을 구비한다. 환기 개구의 단면적은 상기 후드의 밑면에 있는 환형 갭의 전체적인 단면적보다 바람직하게는 10배를 초과하여 더 작고, 특히 바람직하게는 50배를 초과하여 더 작다. 환기 개구는, 예를 들어, 10 ㎟[제곱 밀리미터] 미만의 단면적을 구비할 수 있다. 이런 유형의 환기 개구는 액체의 전달을 방해하는 에어 쿠션(air cushion)이 후드에 또는 후드와 챔버 사이 공동에 형성되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 상기 모듈은 상기 후드가 상기 챔버 쪽으로 배향된 내부 측에 적어도 하나의 스페이서 소자(spacer element)를 구비하고, 이 스페이서 소자는 상기 챔버 벽을 지지하여, 상기 공동의 두께를 유지하는 경우 유리하다.
상기 공동의 두께는, 특히, 상기 챔버의 챔버 벽과 상기 후드 사이에 갭 사이즈를 나타낸다. 스페이서 소자는, 예를 들어, 상기 공동에 삽입된 컴포넌트에 의해 형성될 수 있다. 스페이서 소자는 또한 상기 챔버 벽을 지지하는, 후드의 만입부에 의해 형성될 수 있다. 상기 후드의 기계적 안정성은 이런 유형의 스페이서 소자에 의해 증가될 수 있다.
본 발명은 또한, 특히, 액체를 저장하는 내부와 탱크 바닥을 갖는 탱크, 상기 탱크 바닥에 삽입되는 설명된 모듈, 상기 탱크의 내부에 배열되는 후드를 포함하는, 액체를 계량하여 제공하는 장치에 관한 것이다.
전술한 바와 같이, 상기 모듈은 해제가능하게 또는 비-해제가능하게 상기 탱크에 연결될 수 있다. 상기 모듈에 대해 설명된 모든 특수한 장점과 설계 특징은 상기 탱크와 상기 모듈을 포함하는, 액체를 계량하여 제공하는 장치에도 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
나아가, 내연 엔진과, 상기 내연 엔진의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 처리 장치와, 배기 가스를 정화하는 액체 첨가제를 상기 배기 가스 처리 장치에 제공하기 위한 설명된 장치를 구비하는 자동차가 제안된다.
선택적 촉매 환원 방법을 수행할 수 있는 SCR 촉매 컨버터(catalytic converter)가 바람직하게는 상기 배기 가스 처리 장치에 제공된다. 탱크와 상기 모듈을 포함하는 장치는 상기 액체 첨가제(요소/물 용액)를 상기 배기 가스 처리 장치에 첨가하는 첨가 장치에 라인을 통해 연결된다. 상기 첨가 장치는, 예를 들어, 상기 액체 첨가제를 계량하여 상기 배기 가스 처리 장치에 분배하는 계량 밸브(metering valve) 및/또는 상기 액체 첨가제를 분무하는 노즐을 구비할 수 있다.
본 발명과 기술 분야는 도면에 기초하여 아래에 보다 상세히 설명된다. 도면은 특히 바람직한 예시적인 실시예를 도시하지만, 본 도면으로 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 특히, 도면과 특히 이 도면에 도시된 비율은 단지 개략적인 것으로 이해된다.
도 1은 모듈의 제1 실시예를 도시하는 도면;
도 2는 모듈의 실시예의 변형을 도시하는 도면;
도 3은 모듈의 일 실시예의 사시도;
도 4는 모듈의 추가적인 실시예의 사시도;
도 5는 모듈의 또 다른 실시예의 사시도;
도 6은 모듈의 추가적인 실시예의 사시도;
도 7은 도 1에 있는 부분(A)에 대한 일 실시예를 도시하는 도면;
도 8은 도 1에 있는 부분(A)의 (도 7에 도시된) 실시예를 도시하는 다른 도면;
도 9는 도 1에 있는 부분(A)의 제2 실시예를 도시하는 도면;
도 10은 도 1에 있는 부분(A)의 제3 실시예를 도시하는 도면; 및
도 11은 액체를 계량하여 모듈에 제공하는 장치를 구비하는 자동차를 도시하는 도면.
도 1 및 도 2는 각 경우에 탱크(3)와, 이 탱크(3)의 탱크 바닥(6)에 삽입된 모듈(1)을 포함하는 장치(2)를 도시한다. 모듈(1)은 각 경우에 ("건조") 챔버(5)를 포함하고, 이 챔버는 탱크의 내부(4)로부터 분리되고, 챔버 공간(41)을 한정하며, 챔버 벽(7)을 구비한다. 챔버(5)는 각 경우에 후드(8)에 의해 둘러싸이고 후드(8)와 챔버(5) 사이에는 공동(9)이 존재한다. 공동(9)은 챔버 벽(7)과 후드(8) 사이의 원통형 공간이다. 필터(24)는 공동(9)에 배열된다. 액체(32)는 탱크(3)의 내부(4)에 저장된다. 액체(32)는 후드의 밑면(44)에 환형 갭(39)을 통해 공동(9)으로 흡입될 수 있다. 여기서, 액체(32)는 필터(24)에 의해 클리닝되고 나서 흡입점(23)에서 챔버(5)로 흡입되거나 또는 챔버(5)에 배열된 전달 라인(28)으로 흡입된다. 이를 위해, 펌프(29)는 챔버(5) 내 전달 라인(28)에 배열된다. 챔버(5)는 리드(27)에 의해 밑면(44)에서 폐쇄될 수 있다. 상기 리드(27)는 탱크(3)의 외부측으로부터 액세스가능하다. 공급 포트(30)는 바닥 측(44)에 존재하고 (또한 본 설계 변형에서 리드(27)에 존재하고), 이 공급 포트(30)에서 모듈(1)은 탱크(3)로부터 액체를 제공한다.
후드(8)와 챔버(5) 또는 챔버 벽(7) 사이의 공동(9)은 후드(8)와 챔버 벽(7) 사이의 간격을 한정하는 두께(19)를 구비한다.
모듈(1)은 각 경우에 모듈(1)을 탱크(3)의 탱크 바닥(6)에서 탱크(3)에 설치할 수 있게 하는 플랜지(25)를 구비한다. 후드(8)를 가열할 수 있는 (개별적으로 전기적으로 제어가능한) 가열 소자(13)가 각 경우에 챔버(5)의 챔버 공간(41)에 제공된다. 이를 위해, 가열 소자(13)는 후드(8)와 열적으로 전도가능하게 접촉한다.
도 1에 따른 실시예에서, 후드(8)는 금속으로 만들어진다. 챔버(5) 또는 챔버 벽(7)은 상부측(16)에 챔버 개구(10)를 구비한다. 상기 챔버 개구(10)는 후드(8)에 의해 폐쇄된다. 그러나, 가열 소자(13)는 챔버 개구(10)에서 후드(8)와 접촉하고, 그 결과 가열 소자(13)는 열을 후드(8)에 전달할 수 있다.
도 2의 실시예에서, 후드(8)는 플라스틱으로 형성되고 가열 소자의 적어도 하나의 구획은 후드(8)에 끼워져서 탱크에 있는 액체를 가열한다. 본 경우에, 상기 가열 구획은 후드(8)에 열을 분배할 수 있는 열 분배 구조물(31)이다. 열 분배 구조물(31)은 또한 챔버(5)에 위치된 (개별적으로 전기적으로 제어가능한) 가열 소자(13)와 접촉한다. 도 2에 따라, 후드(8)와 챔버(5)의 챔버 벽(7)은 서로 통합되도록 형성된다.
도 3 내지 도 6은 각 경우에 금속 후드(8)의 개념(도 1에 도시)과, 매립된 가열부를 갖는 플라스틱으로부터 만들어진 후드(8)의 개념(도 2에 도시)을 조합하여 결합될 수 있는 후드(8)의 여러 실시예의 사시도를 도시한다.
모듈(1)은 각 경우에 도 3 내지 도 6에서 탱크 바닥(6)에서 볼 수 있다. 도 6에서는 후드(8)가 챔버(5)를 완전히 은닉하기 때문에 챔버(5)는 도 3 내지 도 5에서만 볼 수 있다. 후드(8)는 각 경우에 모든 도면에서 상부측(16)과 바닥 측(44)을 갖는 것으로 도시된다. 도 3은 후드(8)가 분리된 챔버(5) 쪽으로 배향된 내부 측(18)에 스페이서 소자(36)를 구비할 수 있고, 이 스페이서 소자(36)에 의해 후드(8)와 챔버(5)의 챔버 벽(7) 사이에 간격을 유지하여, 공동(9)이 두께(19)를 가지는 것을 도시한다. 추가적으로, 도 3은 후드(8)의 상부측(16)에 환기 개구(17)를 보여준다.
도 4에서, 수직으로 연장되는 슬롯(14)이 후드(8)에 제공되고, 이 슬롯(14)은 각 경우에 바닥 측(44)으로부터 후드(8)의 상부측(16) 방향으로 이어진다. 콤 형상의 구조물을 형성하는 웹-형상의 구획(15)이 각 경우에 상기 수직 슬롯(14)에 의해 후드(8)에 형성된다.
도 5에서, 수평 슬롯(14)이 후드(8)에 제공되고, 이 슬롯(14)은, 후드(8)를 통해 열이 확산되는 것을 방지하는 것에 의해 후드(8)를 통한 열 전도(37)(화살표로 도시) 방식에 영향을 미친다.
도 6은 도 4에 있는 후드(8)에 실질적으로 대응하는 후드(8)를 도시하지만, 여기서는 웹-형상의 구획(15)이 탱크 바닥(6)에까지 이르고, 슬롯(14)은 후드(8)의 바닥 측(44)에서만 매우 제한된 통로(40)를 형성하여, 이 통로(40)를 통해 액체가 후드(8)와 챔버(5)(여기에는 미도시) 사이 공동(여기에는 미도시)으로 흡입될 수 있다.
도 7, 도 9 및 도 10은, 도 1에 있는 부분(A)을 설계할 수 있는 방법을 보여주는 3개의 상이한 실시예를 도시한다. 도 1에 있는 부분(A)은 챔버 벽(7)의 챔버 개구(10)에서의 후드(8)의 밀봉부를 보여준다.
도 7에서, 후드(8)는 금속 두께(43)를 갖는 금속 베이스 물질을 구비한다. 상기 금속 베이스 물질은 층 두께(42)를 구비하는 플라스틱 층(11)으로 코팅된다. 챔버 벽(7)은 플라스틱으로 형성되고, 이 챔버 벽은 플라스틱 층(11)과 물질-대-물질 연결이 이루어진다. 챔버 벽(7)의 챔버 개구(10)는 여전히 여기서 후드(8)의 금속 베이스 물질이 챔버 벽(7)을 관통하는 구역에서만 간접적으로 존재한다. 후드(8)의 구역은 탱크의 내부 챔버 벽(7) 외부에 배열되지 않고, 챔버 공간(41)에 챔버(5) 내에 배열된다. 상기 후드(8)의 구역은 바람직하게는 플라스틱 층(11)을 구비하지 않아서, 그 결과 챔버 공간(41)에서 가열 소자(13)는 후드(8) 또는 후드(8)의 금속 베이스 물질을 직접 지지할 수 있다. 챔버 벽(7)의 플라스틱 물질과 후드(8)의 금속 베이스 물질이 서로 관통하기 위하여, 후드(8)는 개구(10)의 구역에 연결 홀(33)을 구비한다. 상기 연결 홀(33)을 통해 플러그(48)는 후드(8)의 상부측(16)에 형성될 수 있고, 플러그(48)는 챔버 벽(7)의 플라스틱 물질로 구성되고 챔버 벽(7)과 후드(8) 사이에 연결을 폐쇄한다. 개선된 방식으로 도 1에 있는 부분(A)의 변형을 도시(도 7에 도시)하기 위하여, 도 8은 도 7에 도시된 연결부를 위에서 본 것을 도시한다. 후드(8)와 플러그(48)의 구획을 볼 수 있고, 플러그(48)는 챔버 벽(7)의 구성 부분이지만 그럼에도 불구하고 후드(8) 위에 위치된다. 연결 홀(33)과 가열 소자(13)는 대시 라인을 사용하여 도시된다(다시 말해, 플러그(48)에 의해 은닉되어 있다).
도 9는 도 1에 있는 부분(A)의 일 실시예를 도시하고, 여기서 후드(8)는 나사산(34)에 의해 챔버 개구(10)에 나사 결합된다. (예를 들어, 내구성 고무로 만들어진) 밀봉부(12)가 추가적으로 존재하고, 이 밀봉부(12)에 의해 챔버 벽(7)과 후드(8)가 서로 밀봉된다. 가열 소자(13)는 후드(8)에 직접 작용할 수 있다.
도 10에서 도 1에 있는 부분(A)의 실시예에 따라, 금속 접촉 판(35)은 챔버 벽(7)에 통합되고, 이 금속 접촉 판(35)을 통해 가열 소자(13)로부터 후드(8)로 열이 전도된다. 여기서, 후드(8)는 나사산(34)에 의해 금속 접촉 판(35)(그리하여 또한 챔버(5))에 부착된다.
도 11은 내연 엔진(21)과, 이 내연 엔진(21)의 배기 가스를 정화시키는 배기 가스 처리 장치(22)를 구비하는 자동차(20)를 도시한다. 배기 가스 처리 장치(22)에는 선택적 촉매 환원 방법을 수행할 수 있는 SCR 촉매 컨버터(45)가 제공된다. 배기 가스 처리 장치(22)는 첨가 장치(46)에 의해 액체 첨가제(예를 들어, 요소/물 용액)가 공급될 수 있다. 첨가 장치(46)에는 장치(2)로부터 라인(47)을 통해 액체 첨가제가 공급된다. 장치(2)는 설명된 모듈(1)과, 액체 첨가제를 저장하는 탱크(3)를 포함한다.
한편, 본 도면에 도시된 기술적인 특징의 조합은 일반적으로 본 발명을 제한하는 것이 아닌 것으로 이해된다. 예를 들어, 하나의 도면에 있는 기술적 특징은 다른 도면 및/또는 일반적인 설명에 있는 다른 기술적 특징과 결합될 수 있다. 이의 유일한 예외는 이 특징의 조합이 여기에 명시적으로 언급된 경우 및/또는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 디바이스의 기본 기능이 더 이상 실현될 수 없다는 것을 인식하는 경우이다.
1: 모듈 2: 장치
3: 탱크 4: 내부
5: 챔버 6: 탱크 바닥
7: 챔버 벽 8: 후드
9: 공동 10: 챔버 개구
11: 플라스틱 층 12: 밀봉부
13: 가열 소자 14: 슬롯
15: 구획 16: 상부측
17: 환기 개구 18: 내부 측
19: 두께 20: 자동차
21: 내연 엔진 22: 배기 가스 처리 장치
23: 흡입점 24: 필터
25: 플랜지 26: 탱크 바닥 개구
27: 리드 28: 전달 라인
29: 펌프 30: 공급 포트
31: 열 분배 구조물 32: 액체
33: 연결 홀 34: 나사산
35: 금속 접촉 판 36: 스페이서 소자
37: 열 전도 38: 부분
39: 환형 갭 40: 통로
41: 챔버 공간 42: 층 두께
43: 금속 두께 44: 바닥 측
45: SCR 촉매 컨버터 46: 첨가 장치
47: 라인 48: 플러그

Claims (14)

  1. 액체를 계량하여 제공하기 위한 모듈(1)로서, 챔버 벽(7)을 구비하는 챔버(5)를 포함하되, 상기 챔버 벽은 상기 챔버(5)의 챔버 공간(41)을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 챔버(5)는 후드(8)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸여 있으며, 상기 후드(8)와 상기 분리된 챔버(5) 사이에는 적어도 하나의 공동(9)이 존재하고, 상기 후드(8)는 가열가능한, 모듈(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 후드(8)는 금속으로 만들어진, 모듈(1).
  3. 제2항에 있어서, 상기 후드(8)는 상기 후드(8)의 금속 두께(43)의 30% 미만의 층 두께(42)를 갖는 플라스틱 층(11)으로 코팅된, 모듈(1).
  4. 제1항에 있어서, 상기 후드(8)는 플라스틱으로 만들어지고, 다음 컴포넌트들:
    - 적어도 하나의 가열 소자(13)와,
    - 적어도 하나의 열 분배 구조물(31)
    중 적어도 하나의 컴포넌트가 상기 후드(8)에 통합된, 모듈(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버 벽(7)은 상기 후드(8)에 의해 폐쇄되는 챔버 개구(10)를 구비하는, 모듈(1).
  6. 제5항에 있어서, 상기 후드(8)는 물질-대-물질 연결 방식으로 상기 챔버 개구(10)에서 상기 챔버 벽(7)에 연결된, 모듈(1).
  7. 제5항에 있어서, 상기 후드(8)는 밀봉부(12)에 의해 상기 챔버(5)의 상기 챔버 개구(10)에서 밀봉된, 모듈(1).
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후드(8)는 상기 챔버 개구(10)에서, 상기 챔버 공간(41)에 배열된 전기 가열 소자(13)에 연결된, 모듈(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후드(8)는 상부측(16)으로부터 상기 탱크 바닥(6)의 상기 분리된 챔버(5)의 밑면(44)으로 연장되는 웹-형상의 구획(15)들로 상기 후드(8)를 분할하는 복수의 슬롯(14)을 구비하는, 모듈(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후드(8)는 상기 후드(8)의 구역을 단열시키는 적어도 하나의 슬롯(14)을 구비하는, 모듈(1).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후드(8)는 상기 분리된 챔버(5)의 상부측(16)에 있는 상기 공동(9)을 상기 분리된 챔버(5)의 주변에 연결시키는 환기 개구(17)를 구비하는, 모듈(1).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후드(8)는 상기 분리된 챔버(5) 쪽으로 배향된 적어도 하나의 스페이서 소자(36)를 상기 내부 측(18)에 구비하고, 상기 적어도 하나의 스페이서 소자(36)는 상기 챔버 벽(7)을 지지하는, 모듈(1).
  13. 액체를 계량하여 제공하는 장치(2)로서, 액체를 저장하는 내부(4)와 탱크 바닥(6)을 갖는 탱크(3), 상기 탱크 바닥(6)으로 삽입되는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 모듈(1), 상기 탱크(3)의 상기 내부(4)에 배열된 상기 후드(8)를 포함하는, 액체를 계량하여 제공하는 장치(2).
  14. 내연 엔진(21)과, 상기 내연 엔진(21)의 배기 가스를 정화시키는 배기 가스 처리 장치(22)와, 배기 가스를 정화하는 액체 첨가제를 상기 배기 가스 처리 장치(22)에 제공하기 위한 제13항의 장치(2)를 구비하는 자동차(20).
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