KR20160117677A - 요소탱크의 레벨컷장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 요소탱크의 레벨컷장치에 관한 것으로서, 요소수를 주입건을 이용하여 주입하는 과정에서 설정된 수위에서 압력이 걸리면 주입을 멈추도록 하는 과정에서 주입이 멈추기 직전 주입된 요소수가 주입구를 통하여 넘치는 현상을 방지할 수 있도록 하기 위하여 개발된 것으로;
내부에 요소수가 주입되고 일측 상부에는 하향 경사지게 외측으로 내측으로 연장되는 주입관이 형성되는 요소탱크의 탱크본체의 상면에 형성되는 홀에 장착되는 요소탱크의 레벨컷장치에 있어서;
상기 레벨컷장치는 제1 하부캡에 의하여 막혀 있고 제1 하부캡과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통한 하나 이상의 제1 레벨홀이 형성되며 내부에는 승하강하는 제1 플로트가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 제1 플로트가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 제1 실링단턱이 형성되고 제1 실링단턱의 상부로 내경이 다시 확장되는 제1 공간부를 구비하는 제1 레벨부와;
제2 하부캡에 의하여 막혀 있고 제2 하부캡과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통하되 상기 제1 레벨홀 보다 상대적으로 높은 위치에 형성되는 하나 이상의 제2 레벨홀이 형성되며 내부에는 승하강하는 제2 플로트가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 제2 플로트가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 제2 실링단턱이 형성되고 제2 실링단턱의 상부로 내경이 다시 확장되는 제2 공간부를 구비하는 제2 레벨부와;
제1 내지 제2 공간부를 관통 연결하는 연결로와, 상기 제1 또는 제2 공간부에서 측방향으로 연장된 후 하부로 절곡되는 공기배출구를 구비함을 특징으로 하는 요소탱크의 레벨컷장치에 관한 것이다.

Description

요소탱크의 레벨컷장치{The level-cut equipment for an urea-tank}

본 발명은 요소탱크의 레벨컷장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 요소수를 주입건을 이용하여 주입하는 과정에서 설정된 수위에서 압력이 걸리면 주입을 멈추도록 하는 과정에서 주입이 멈추기 직전 주입된 요소수가 주입구를 통하여 넘치는 현상을 방지할 수 있도록 하기 위하여 개발된 요소탱크의 레벨컷장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 형태에 따라 승용차나 버스 트럭 등으로 분류하기도 하지만 사용하는 연료에 따라서 가솔린을 연료로 사용하는 가솔린차량, 디젤차량, LPG차량으로 분류하기도 한다.

이 중에서 디젤 차량의 엔진은 연료의 소모가 적으면서 고출력을 가진 것으로 그 수요가 계속 증가하고 있으나 진동과 소음이 크다는 단점이 있으며, 최근에는 디젤 차량에 의한 대기오염이 주로 배기가스에 포함되어 배출되는 NOx와 PM에 의한 것이며, 총 대기오염의 약 40%를 차지할 정도로 대기오염의 주범으로 인식되고 있고, 이에 대응하기 위하여 각국에서는 디젤엔진의 배기가스 규제를 점차 강화하고 있는 상황이다.

디젤 차량은 산소 과잉상태에서 연소되어 가솔린엔진에 비해 유해물질인 NOx의 발생량이 상당히 많아 NOx를 줄이기 위한 후처리 기술로 Urea(요소)- SCR(Selective Catalytic Reduction)시스템을 도입하고 있다.

이러한 시스템은 요소를 수용액 형태로 배기가스 라인에 분사하여 NOx와 요소(Urea)를 반응시켜 NOx를 산소와 질소가스로 변환시키는 시스템으로 요소를 저장하고 배기가스 라인에 분사하도록 요소탱크가 구비된다.

도 7은 종래 요소탱크의 구조를 나타낸 단면도로서, 내부에 요소수가 주입되고 일측 상부에는 하향 경사지게 외측으로 내측으로 연장되는 주입관(111)이 형성되는 탱크본체(11)와, 상기 탱크본체(11)의 상면에 관통되는 홀에 장착되어 내부 압력이 외부보다 높을 경우 미세하게 공기가 배출되도록 하는 공기벤트밸브(12)와, 상기 탱크본체(11)의 상면에 관통되는 다른 홀에 장착되어 저면은 하부캡(131)에 의하여 막혀 있고 하부캡(131)과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통한 하나 이상의 레벨홀(132)이 형성되며 내부에는 승하강하는 플로트(133)가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 플로트(133)가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 실링단턱(134)이 형성되고 실링단턱(134)의 상부로 내경이 다시 확장되는 공간부(135) 및 상기 공간부(135)에서 측방향으로 연장된 후 하부로 절곡되는 공기배출구(136)로 이루어지는 레벨컷장치(13)로 구성됨을 특징으로 하는 요소탱크(1)를 나타내었다.

주입관(111)을 통하여 주유건이 요소수를 주입하기 시작하면 탱크본체(11)의 내부에 요소수가 증가함에 따라 상부의 공기는 레벨홀(132)을 통하여 유입된 후 플로트(133)를 통과한 후 공간부(135)와 공기배출구(136)을 통하여 외부로 빠져나가게 된다.

이때 요소수의 양이 증가하면서 레벨홀(132)이 막히면 순간적으로 공기가 빠져나가는 통로가 없어지면서 압력이 순간적으로 상승하게 되며 주유건은 이러한 압력을 감지하여 요소수의 주입을 중지하는 구조를 가지고 있다.

하지만 상승된 압력은 주입이 멈춘 후 주유관(111)을 통하여 팽창하게 되어 일부 요소수가 주유관(111)을 통하여 역류하는 현상이 발생하게 된다.

또한 공기벤트밸브(12)는 공기가 미세하게 배출되도록 하는 통로를 가진 것으로 순간적으로 걸리는 압력의 팽창에 의한 요소수의 역류를 방지하지 못하며 주유건이 아닌 방법으로 주유를 서서히 진행할 경우 적정 주입량을 넘어 무한정 주입되는 문제점이 있었다.

(특허 문헌 1) 대한민국특허등록 제10-0727599-0000호 (2007년06월05일) (특허 문헌 2) 대한민국공개특허 제10-2011-0065932호 (2011년06월16일) (특허 문헌 3) 대한민국특허등록 제10-1437118-0000호 (2014년08월27일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서 그 목적은 주유건에 의하여 요소수를 주입할 때 내부 압력의 상승으로 주유가 멈추었을 때 주유관을 통하여 요소수가 역류하는 것을 방지할 수 있도록 하고, 적정한 주유양을 넘어 요소수가 충진되는 것을 방지할 수 있도록 하는 요소탱크의 레벨컷장치를 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 요소수가 주입되고 일측 상부에는 하향 경사지게 외측으로 내측으로 연장되는 주입관이 형성되는 요소탱크의 탱크본체의 상면에 형성되는 홀에 장착되는 요소탱크의 레벨컷장치에 있어서;

상기 레벨컷장치는 제1 하부캡에 의하여 막혀 있고 제1 하부캡과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통한 하나 이상의 제1 레벨홀이 형성되며 내부에는 승하강하는 제1 플로트가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 제1 플로트가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 제1 실링단턱이 형성되고 제1 실링단턱의 상부로 내경이 다시 확장되는 제1 공간부를 구비하는 제1 레벨부와;

제2 하부캡에 의하여 막혀 있고 제2 하부캡과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통하되 상기 제1 레벨홀 보다 상대적으로 높은 위치에 형성되는 하나 이상의 제2 레벨홀이 형성되며 내부에는 승하강하는 제2 플로트가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 제2 플로트가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 제2 실링단턱이 형성되고 제2 실링단턱의 상부로 내경이 다시 확장되는 제2 공간부를 구비하는 제2 레벨부와;

제1 내지 제2 공간부를 관통 연결하는 연결로와, 상기 제1 또는 제2 공간부에서 측방향으로 연장된 후 하부로 절곡되는 공기배출구를 구비함을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제1 또는 제2 플로트의 상면 중앙은 상부로 돌출되고 돌출된 외연부에 장착되어 제1 또는 제2 실링단턱의 하부에 밀착되는 제1 또는 제2 실링부를 추가로 구비함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 레벨컷장치를 수위에 따라 두번 반응하도록 이중으로 형성하고 별도의 공기벤트밸브가 필요 없는 상태에서 일차로 주유건에 의하여 요소수의 수위가 상승할 때 압력이 순간적으로 증가하여 주유가 멈추도록 하면서 압력에 따른 팽창은 제2 레벨홀을 통하여 공기배출구로 빠지도록 하여 요소수가 역류하는 것을 방지할 수 있으며, 적정한 주유량이 주유되면 공기가 배출되는 통로가 없어 적정량 이상 주유되는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨컷장치를 나타낸 사시도
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 요소수를 주유할 때 레벨컷 장치의 상태를 나타낸 개념도
도 7은 종래 요소탱크의 구조를 나타낸 단면도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레벨컷장치를 나타낸 사시도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 요소수를 주유할 때 레벨컷 장치의 상태를 나타낸 개념도로서, 내부에 요소수가 주입되고 일측 상부에는 하향 경사지게 외측으로 내측으로 연장되는 주입관(111)이 형성되는 요소탱크(1)의 탱크본체(11)의 상면에 형성되는 홀에 장착되는 요소탱크의 레벨컷장치에 있어서;

상기 레벨컷장치(13)는 제1 하부캡(141)에 의하여 막혀 있고 제1 하부캡(141)과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통한 하나 이상의 제1 레벨홀(142)이 형성되며 내부에는 승하강하는 제1 플로트(143)가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 제1 플로트(143)가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 제1 실링단턱(144)이 형성되고 제1 실링단턱(144)의 상부로 내경이 다시 확장되는 제1 공간부(145)를 구비하는 제1 레벨부(14)와;

제2 하부캡(151)에 의하여 막혀 있고 제2 하부캡(151)과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통하되 상기 제1 레벨홀(142) 보다 상대적으로 높은 위치에 형성되는 하나 이상의 제2 레벨홀(152)이 형성되며 내부에는 승하강하는 제2 플로트(153)가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 제2 플로트(153)가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 제2 실링단턱(154)이 형성되고 제2 실링단턱(154)의 상부로 내경이 다시 확장되는 제2 공간부(155)를 구비하는 제2 레벨부(15)와;

제1 내지 제2 공간부(145, 155)를 관통 연결하는 연결로(137)와, 상기 제1 또는 제2 공간부(145, 155)에서 측방향으로 연장된 후 하부로 절곡되는 공기배출구(136)를 구비함을 특징으로 하는 요소탱크의 레벨컷장치를 나타내었다.

이때 본원에서는 도 7에서 도시한 요소탱크(1)의내부 압력이 외기보다 높을 때 공기가 미세하게 배출되어 압력의 균형을 이루도록 하는 공기벤트밸브(12; 도 7 참조)는 구비하지 않는다.

작동에 따른 본원의 구성을 조금더 상세하게 설명하면 주입관(111)을 통하여 요소수(2)가 주입되면 탱크본체(11)의 내부 수위가 상승함에 따라 상부의 공기는 제1 및 제2 레벨홀(142, 152)을 통하여 공기배출구(136)으로 배출하게 된다.

이후 요소수(2)의 수위 상승으로 인하여 상대적으로 낮은 위치에 있는 제1 레벨홀(142)이 잠기게 되면 두 곳 즉 제1 및 제2 레벨홀(142, 152)을 통하여 배출되던 것에서 하나로 줄어들게 되어 순간적으로 내부의 압력이 상승하게 되며 이에 따라 주입건은 그 압력을 감지하여 요소수(2)의 공급이 멈추게 된다.

이렇게 높아진 내부 압력은 팽창하면서 해소되려는 성질을 가지고 있으며 기존에는 공기벤트벨브로 빠져나가는 미세한 공기로는 부족하여 주입관(111)으로 팽창하여 요소수(2)가 역류하여 외부로 순간적으로 배출되는 현상이 있었으나 본원의 경우 제2 레벨홀(152)이 존재하고 있으므로 주입관(111)으로 액상이 요소수(2)를 배출하지 않고 내부 공기를 배출하게 되는 것이다.

다시 말하면 순간적인 압력의 상승으로 주입건이 압력의 변화를 감지하여 주입건을 통한 요소수의 공급은 멈추게 되나 상승된 압력은 다시 빠르게 제2 레벨홀(152)을 통하여 배출되므로 요소수의 역류가 방지되는 것이다.

또한, 주입건이 아닌 다른 방법으로 서서히 요소수를 공급할 경우 공급을 멈추게 하는 수단이 없으므로 계속 한계 수량을 넘어서서 공급도는 경향이 있으나 본원의 경우 제2 레벨부(15)의 제2 레벨홀(142)가 잠기게 되면 제1 내지 제2 플로트(143, 153)는 상승하여 상부가 제1 또는 제2 실링단턱(144, 154)에 밀착하게 되어 공기배출구(136)로 통하는 통로를 막아 더 이상 요소수(2)가 들어가는 것이 방지되는 것이다.

이때 상기 제1 또는 제2 플로트(143, 153)의 상면 중앙은 상부로 돌출되고 돌출된 외연부에 장착되어 제1 또는 제2 실링단턱(144, 154)의 하부에 밀착되는 제1 또는 제2 실링부(146, 156)를 추가로 구비하도록 하여 밀폐성을 높일 수 있도록 함이 바람직하다.

1 : 요소탱크
11 : 탱크본체
111 : 주입관
12 : 공기벤트벨브
13 : 레벨컷장치
131 : 하부캡 132 : 레벨홀
133 : 플로트 134 : 실링단턱
135 : 공간부 136 : 공기배출구
137 : 연결로
14 : 제1 레벨부
141 : 제1 하부캡 142 : 제1 레벨홀
143 : 제1 플로트 144 : 제1 실링단턱
145 : 제1 공간부 146 : 제1 실링부
15 : 제2 레벨부
151 : 제2 하부캡 152 : 제2 레벨홀
153 : 제2 플로트 154 : 제2 실링단턱
155 : 제2 공간부 156 : 제2 실링부
2 : 요소수

Claims (2)

1. 내부에 요소수가 주입되고 일측 상부에는 하향 경사지게 외측으로 내측으로 연장되는 주입관(111)이 형성되는 요소탱크(1)의 탱크본체(11)의 상면에 형성되는 홀에 장착되는 요소탱크의 레벨컷장치에 있어서;
   상기 레벨컷장치(13)는 제1 하부캡(141)에 의하여 막혀 있고 제1 하부캡(141)과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통한 하나 이상의 제1 레벨홀(142)이 형성되며 내부에는 승하강하는 제1 플로트(143)가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 제1 플로트(143)가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 제1 실링단턱(144)이 형성되고 제1 실링단턱(144)의 상부로 내경이 다시 확장되는 제1 공간부(145)를 구비하는 제1 레벨부(14)와;
   제2 하부캡(151)에 의하여 막혀 있고 제2 하부캡(151)과 인접한 상부에는 외측에서 내측으로 관통하되 상기 제1 레벨홀(142) 보다 상대적으로 높은 위치에 형성되는 하나 이상의 제2 레벨홀(152)이 형성되며 내부에는 승하강하는 제2 플로트(153)가 삽입되고 상부는 내경이 단턱지게 축소되어 상기 제2 플로트(153)가 기준점 이상 상승하였을 때 밀착하여 공기의 배출을 막는 제2 실링단턱(154)이 형성되고 제2 실링단턱(154)의 상부로 내경이 다시 확장되는 제2 공간부(155)를 구비하는 제2 레벨부(15)와;
   제1 내지 제2 공간부(145, 155)를 관통 연결하는 연결로(137)와, 상기 제1 또는 제2 공간부(145, 155)에서 측방향으로 연장된 후 하부로 절곡되는 공기배출구(136)를 구비함을 특징으로 하는 요소탱크의 레벨컷장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 플로트(143, 153)의 상면 중앙은 상부로 돌출되고 돌출된 외연부에 장착되어 제1 또는 제2 실링단턱(144, 154)의 하부에 밀착되는 제1 또는 제2 실링부(146, 156)를 추가로 구비함을 특징으로 하는 요소탱크의 레벨컷장치.

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