KR20170143099A - 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 요소수 탱크에 융착 설치되는 멤브레인 밸브를 제거하는 대신 요소수 캡의 안쪽에 멤브레인을 배치하여 탱크 내부의 압력을 해소할 수 있으며, 더 나아가 원가절감 및 조립성 등의 효과를 얻도록 한 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡(100)으로, 상기 요소수 캡(100)을 제1 및 제2 캡(110,120) 이중으로 형성하되, 상기 제1 캡(110) 외부에 제2 캡(120)이 이격 및 고정부(211)에 의해 공간부(S)를 형성하도록 끼워져서 탱크본체(20) 내에 정압 발생 또는 부압이 발생할 경우 공기를 외부로 배출 또는 외부공기를 인입할 수 있도록 하고, 상기 제1 캡(110) 내측에는 요소수를 주입과 토출 및 회수, 그리고 빙결 시 탱크 파손 방지하기 위한 요소수 통기성확보수단(200)이 설치되고, 외측에는 상기 탱크(20) 내에 압력발생시 통기성을 확보하기 위해 통기구(111a)를 가지는 제1 및 제2 돌기링(111,112)이 상단 근처 및 중간 부분에 일체로 형성되며, 제2 캡(120) 내측은 상기 제1 캡(110)에 셩성된 돌기링(111,112)에 억지 끼워맞춤되도록 구성된다.

Description

멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡{urea cap for vehicle haivng membrane}
본 발명은 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 요소수 탱크에 융착 설치되는 멤브레인 밸브를 제거하는 대신 요소수 캡의 안쪽에 멤브레인을 배치하여 탱크 내부의 압력을 해소할 수 있으며, 더 나아가 원가절감 및 조립성 등의 효과를 얻도록 한 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡에 관한 것이다.
최근 환경오염에 관한 문제가 주요 이슈로 부각되면서 자동차의 경우에도 화석연료를 사용하지 않거나 적게 사용하는 전기 자동차, 수소 자동차, 태양열 자동차 및 하이브리드 자동차가 활발하게 개발 및 상용화되고 있다.
그러나 이러한 친환경 자동차들의 등장에도 불구하고 아직까지는 가솔린이나 디젤을 연료로 사용하는 차량이 자동차 시장의 주를 이루고 있으며, 앞으로도 상당기간 동안은 그 명맥을 유지할 것으로 전망된다.
이와 같은 화석연료를 사용하는 가솔린이나 디젤 내연기관 차량의 경우에는 배기가스에 의한 환경오염 문제를 심각하게 야기시킨다. 그 중에서도 디젤 자동차의 경우에는 매연과 질소산화물(NOx), 그리고 미세먼지의 배출이 심각한 문제로 인식되고 있으며, 세계 여러 국가에서는 디젤 차량의 배기가스 문제를 해결하기 위해 관련 법규를 통해 배기가스의 배출을 엄격하게 규제하고 있는 실정이다.
따라서 디젤 차량의 배기 시스템은 배기가스 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), SCR(Selective Catalyst Reduction) 및 LNT(Lean NOx Trap) 등과 같은 배기가스 후처리장치를 구비하게 된다.
이 중에서 SCR을 적용한 배기가스 후처리장치(이하, 'SCR 장치'라고 한다)는 배기 파이프의 내부로 요소수와 같은 환원제를 분사하여 배기가스 중의 질소산화물을 질소와 산소로 환원시키는 기능을 한다.
즉, 상기 SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킬 수 있다.
이와 같이 SCR 장치를 통해 요소수를 배기 파이프의 내부로 분사하기 위해서는 요소수를 SCR 장치로 공급하기 위한 요소수 공급 장치가 필요하며, 따라서 요소수를 저장하는 요소수 탱크를 필수적으로 구비하게 된다.
상기 요소수탱크(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 요소수를 저장하는 탱크 본체(2)와, 그 탱크 본체(2)로 요소수를 주입하기 위한 요소수 필러넥(3)과, 탱크 본체(2)와 요소수 필러넥(3)을 연결하는 레벨링 파이프(4)를 구비한다.
종래 기술에서는 요소수 주입건(도시하지 않음)을 통해 요소수 필러넥(3)으로 요소수를 주입하게 되면, 탱크 본체(2) 내부의 암모니아 가스가 레벨링 파이프(4)를 통해 요소수 필러넥(3)에 형성된 주입구(5) 측으로 배출도록 구성된다.
또한, 요소수 탱크 본체(2) 내측 하부에는 요소수를 SCR 장치로 펌핑(압송)하기 위한 펌프(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 탱크 본체(2) 상면에는 액체 또는 기체의 특정성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리할 수 있도록 한 맴브레인 벨브(6)가 별도로 장착되어 있다.
또한, 상기 요소수 필러넥(3)의 주입구(5)에는 요소수캡(7)이 설치됨으로써, 완전히 밀폐시켜 외부와 통기성을 차단시키도록 하였다.
여기에서 상기 요소수캡은 단순히 주입구를 잠그는 기능만 있고, 또 멤브레인 밸브를 별도로 설치해야만 하기 때문에 상대적으로 코스트가 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 요소수캡과 멤브레인을 일체화시킴으로써, 코스트를 저감 및 요수캡 캡 잠금시 탱크 내부의 정/부압 해소를 위한 통기성 확보를 할 수 있도록 한 방법을 제안하게 되었다.
1. 한국 특허 공보 제10-1205232호 (2012.11.21)
1. 한국 공개특허공보 제10-2012-0059000호 (2012.06.08)
1. 한국 특허공보 제10-1459463호 (2014.11.03)
1. 한국 특허공보 제10-1510339호 (2015. 04. 01)
본 발명 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡은 요소수 탱크에 융착 설치된 멤브레인 밸브를 없애고, 이 멤브레인 밸브의 역할을 요소수 캡의 안쪽에 설치되는 멤브레인에 의해 탱크 내부의 압력을 해소할 수 있도록 하는 데에 있다.
본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 차량용 요소수 캡의 또 다른 목적은 멤브레인과 요소캡을 일체화시킴으로써, 원가절감 및 조립성 등의 효과를 얻을 수 있도록 하는 데에 있다.
본 발명 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡는
요소수를 주입하기 위한 주입구(31)가 형성된 요소수 필러넥(30)와,
상기 주입구(31)를 막기 위한 요소수 캡(100)이 설치되고,
탱크 본체(20)와 요소수 필러넥(30)을 연결하는 레벨링 파이프(40)를 구비한 탱크 본체(20)에 있어서,
상기 요소수 캡(100)을 제1 및 제2 캡(110,120) 이중으로 형성하되, 상기 제1 캡(110) 외부에 제2 캡(120)이 이격 및 고정부(211)에 의해 공간부(S)를 형성하도록 끼워져서 탱크본체(20) 내에 정압 발생 또는 부압이 발생할 경우 공기를 외부로 배출 또는 외부공기를 인입할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 제1 캡(110) 내측에는 요소수를 주입과 토출 및 회수, 그리고 빙결 시 탱크 파손 방지하기 위한 요소수 통기성확보수단(200)이 설치되고,
외측에는 상기 탱크(20) 내에 압력발생시 통기성을 확보하기 위해 통기구(111a)를 가지는 제1 및 제2 돌기링(111,112)이 상단 근처 및 중간 부분에 일체로 형성되며,
제2 캡(120) 내측은 상기 제1 캡(110)에 셩성된 돌기링(111,112)에 억지 끼워맞춤된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 요소수 통기성확보수단(200)은 제1 캡(110) 상부에 방사선 형태로 형성되어 요소수 주입과 토출을 하기 위한 통기부(220)를 가지는 지지부(210); 및
상기 지지부(210)에 밀착되어 기체는 통과시키고 요소수는 통과시키지 않도록 한 방산 및 통기성이 우수한 여과수단(300); 및
상기 주입구(31)에 밀착설치되어 기밀하게 밀폐시키기 위한 고무링(400)이 더 포함된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여과수단(300)은 멤브레인 패드 또는 고어텍스로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탱크본체(20) 내에 정압이 발생시나 차량의 시동이 꺼지면 제1 캡(110)과 제2 캡(120) 사이에 형성된 돌기링(111) 및 통기구(111a)를 통해 공기를 배출하여 압력을 해소하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탱크본체(20) 내에 부압이 발생 시 제1 캡(110)과 제2 캡(120) 사이에 형성된 돌기링(111) 및 통기구(111a)를 통해 공기를 유입토록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 요소수 탱크에 융착 설치된 멤브레인 밸브를 없애고, 이 멤브레인 밸브의 역할을 요소수 캡의 안쪽에 설치되는 멤브레인에 의해 탱크 내부의 압력을 해소할 수 있도록 하였다.
또한, 멤브레인과 요소캡을 일체화시킴으로써, 원가절감 및 조립성 등의 효과를 얻을 수가 있는 것이다.
도 1은 종래 요소탱크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡이 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡이 분해된 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡의 종단면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡이 닫힌 상태에서 요소수의 움직임을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡의 작동원리를 설명하기 위한 도면으로,
도 6은 요소수탱크 정압 발생 시의 상태를 나타낸 도면이고,
도 7은 요소수 탱크 내에 부압이 발생할 때의 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 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.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명에서, 요소수를 주입하기 위한 주입구(31)가 형성된 요소수 필러넥(30)와, 상기 주입구(31)를 막기 위한 요소수 캡(100)이 설치되고, 탱크 본체(20)와 요소수 필러넥(30)을 연결하는 레벨링 파이프(40)를 구비한 탱크 본체(20)와, 상기 요소수 탱크 본체(2) 내측 하부에는 요소수를 SCR 장치로 펌핑(압송)하기 위한 펌프(도시하지 않음)를 구비한 구성은 동일하다.
다만, 본 발명에서는 종래 탱크 본체(2) 상면에 설치되어 있는 액체 또는 기체의 특정성분을 선별적으로 통과시켜 혼합물을 분리할 수 있도록 한 맴브레인 벨브를 제거하고, 이 멤브레인 밸브 역할을 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡(100)에 일체로 한 것을 특장점으로 하였다.
본 발명 요소수 캡(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 서로 이격되게 이중으로 형성된 제1 및 제2 캡(110,120), 여과수단(300), 고무링(400)으로 구성된다.
상기 본 발명 요소캡(100)을 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡의 종단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 요소캡(100)은 제1 및 제2 캡(110,120) 이중으로 형성되어 있다.
상기 제1 캡(110)의 외주면 상부 및 중간 지점에는 탱크(20) 내에 압력발생시 통기성을 확보하기 위해 통기구(111a)를 가지는 제1 및 제2 돌기링(111,112)이 일체로 형성된다.
상기 제1 돌기링(111)과 제 2 돌기링(112)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 바깥 쪽면에 경사면이 형성되어 외기 및 내측 공기의 흐름을 원할하게 하였다.
또한, 상기 제1 캡(110)의 상부는 방사선 형태로 형성되어 요소수 주입과 토출을 하기 위한 통기부(220)와 지지부(210)가 일체로 형성되어 있으며, 중앙에는 제2 캡(120)과 일정한 간격을 유지하기 위한 이격 및 고정부(211)가 일체로 형성된다.
상기 이격 및 고정부(211)는 원형으로 이루어진다.
상기 제2 캡(120)은 내측은 상기 제1캡(110)에 형성된 제1 및 제2 돌기링(111,112)의 외경과 동일하거나 비슷한 내경을 가지도록 형성되고, 내측 상부에는 상기 지지부(210)에 형성된 원형의 이격 및 고정부(211)에 억지로 끼워지기 위한 걸림구멍(121)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 제 1캡(110)에 제2 캡(120)을 일직선 상에 위치한 후 제2캡(120)을 위에서 누르면 제1 캡(110)에 형성된 끼움돌기(211)가 제 2캡(120) 내측에 형성된 걸림구멍(121)에 딸칵하는 소리와 함께 끼워맞춤되며, 상기 이격 및 고정부(211)에 의해 일정한 간격(공간부(S))을 유지하게 된다. 이때, 제2 캡(120)의 내측벽면은 제 1캡(110)에 형성된 제1 및 제2 돌기링(111,112)에 억지끼움된다.
한편, 상기 제1 캡(110) 내측에는 요소수를 주입과 토출 및 회수, 그리고 빙결 시 탱크 파손 방지하기 위한 요소수 통기성확보수단(200)이 설치된다.
상기 통기성확보수단(200)은 도4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 캡(110) 상부에 방사선 형태로 형성되어 요소수 주입과 토출을 하기 위한 지지부(210)와, 상기 지지부(210)에 밀착되어 기체는 통과시키고 요소수는 통과시키지 않도록 한 방산 및 통기성이 우수한 여과수단(300)과, 상기 주입구(31)에 밀착설치되어 기밀하게 밀폐시키기 위한 고무링(400)으로 이루어진다.
상기 여과수단(300)은 멤브레인 패드 또는 고어텍스로 이루어진다.
이외에도 여과수단으로 방산 및 통기성이 우수한 재질 및 기능성이 우수한 것이라면 어느 것을 사용하여도 좋다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡의 작동원리를 설명하기 위한 도면으로,
도 6은 요소수탱크 정압 발생 시의 상태를 나타낸 도면이고,
도 7은 요소수 탱크 내에 부압이 발생할 때의 상태를 나타낸 도면이다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 탱크본체(20) 내에 정압이 발생시나 차량의 시동이 꺼지면 제1 캡(110)과 제2 캡(120) 사이에 형성된 돌기링(111) 및 통기구(111a)를 통해 공기를 배출하여 압력을 해소하는 것을 나타낸 도면이고, 도 7은 상기 탱크본체(20) 내에 부압이 발생 시 제1 캡(110)과 제2 캡(120) 사이에 형성된 돌기링(111) 및 통기구(111a)를 통해 공기를 유입하도록 한 상태를 나타내 었다.
따라서, 본 발명의 경우 종래의 멤브레인 밸브를 제거하고, 상기 멤브레인 밸브 역할을 할 수 있는 여과수단을 요소수 캡 내에 설치함으로서, 요수캡(100) 잠금시 탱크(20) 내부에 발생되는 정/부압 해소를 위한 통기성 확보할 수가 있으며, 멤브레인 밸브 설치비용을 확실하게 줄일 수가 있다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
20 : 탱크본체 30 : 요소수 필러넥
31 : 주입구 40 : 레벨링 파이프
100 : 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡
110 : 제1 캡 111,112 : 돌기링
111a : 통기구 120 : 제2 캡
121 : 걸림구멍 200 : 요소수 통기성확보수단
210 : 지지부 220 : 통기부
300 : 여과수단 400 : 고무링

Claims (7)

  1. 요소수를 주입하기 위한 주입구가 형성된 요소수 필러넥와,
    상기 주입구를 막기 위한 요소수 캡이 설치되고,
    탱크 본체와 요소수 필러넥을 연결하는 레벨링 파이프를 구비한 탱크 본체에 있어서,
    상기 요소수 캡을 제1 및 제2 캡 이중으로 형성하되, 상기 제1 캡 외부에 제2 캡이 이격 및 고정부에 의해 공간을 형성하도록 끼워져서 탱크본체 내에 정압 발생 또는 부압이 발생할 경우 공기를 외부로 배출 또는 외부공기를 인입할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 캡 내측에는 요소수를 주입과 토출 및 회수, 그리고 빙결 시 탱크 파손 방지하기 위한 요소수 통기성확보수단이 설치되고,
    외측에는 상기 탱크 내에 압력발생시 통기성을 확보하기 위해 통기구를 가지는 제1 및 제2 돌기링이 상단 근처 및 중간 부분에 일체로 형성되며,
    제2 캡 내측은 상기 제1 캡에 셩성된 돌기링에 억지 끼워맞춤된 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 요소수 통기성확보수단은 제1 캡 상부에 방사선 형태로 형성되어 요소수 주입과 토출을 하기 위한 통기부를 가지는 지지부; 및
    상기 지지부에 밀착되어 기체는 통과시키고 요소수는 통과시키지 않도록 한 방산 및 통기성이 우수한 여과수단; 및
    상기 주입구에 밀착설치되어 기밀하게 밀폐시키기 위한 고무링이 더 포함된 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 여과수단은 멤브레인 패드인 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 여과수단은 고어텍스로 이루어진 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡.
  6. 제1 내지 제2 항에 있어서,
    상기 탱크본체 내에 정압이 발생시나 차량의 시동이 꺼지면 제1 캡과 제2 캡 사이에 형성된 돌기링 및 통기구를 통해 공기를 배출하여 압력을 해소하는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡.
  7. 제1 내지 내지 2항에 있어서,
    상기 탱크본체 내에 부압이 발생 시 제1 캡과 제2 캡 사이에 형성된 돌기링 및 통기구를 통해 공기를 유입하도록 한 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 차량용 요소수캡.

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