KR20180094263A - 디젤 차량의 요소수 충진 장치 - Google Patents

디젤 차량의 요소수 충진 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 요소수 충진용 필러넥의 한쪽 부분에 요소수 탱크로부터 역류하는 요소수를 일시적으로 가두어둘 수 있는 요소수 흘러넘침 방지 공간을 형성하여, 요소수가 필러넥의 외부로 흘러 넘치는 현상을 용이하게 방지할 수 있도록 한 디젤 차량의 요소수 충진 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

디젤 차량의 요소수 충진 장치{UREA FILLING DEVICE FOR DIESEL VEHICLE}
본 발명은 디젤 차량의 요소수 충진 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 요소수 탱크내에 요소수를 만충진할 때, 요소수 탱크로부터 필러넥 외부로 요소수가 흘러넘치는 현상을 용이하게 방지할 수 있도록 한 디젤 차량의 요소수 충진 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 디젤엔진의 배기계에는 질소산화물을 효과적으로 제거하기 위하여 요소수(Urea)를 배기관에 분사하는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템이 장착되어 있다.
상기 요소수는 배기열에 의하여 복수 분자의 암모니아로 분해되어 배기가스내 질소산화물과 반응을 하게 되고, 반응 결과의 산물인 무해한 질소와 물은 외부로 배출된다.
따라서, 디젤엔진(특히, 상용차량) 차량에는 디젤연료가 충진되는 디젤 연료탱크 뿐만 아니라 요소수가 충진되는 요소수 탱크가 탑재되어 있다.
기존의 요소수 충진을 위한 구성들을 나타낸 첨부한 도 1을 참조하면, 요소수 탱크(10)에는 요소수 주입라인(12)과 레벨링 라인(14)이 연결되고, 레벨링 라인(14)의 하단부에는 요소수 탱크내로 연장되는 레벨링 파이프(16)가 연결된다.
또한, 상기 요소수 주입라인(12)과 레벨링 라인(14)의 상단부에는 요소수 주입건(19)이 삽입되는 필러넥(18)이 장착된다.
따라서, 상기 필러넥(18)에 요소수 주입건(19)을 삽입한 후 요소수 주입건(19)을 작동시키면, 요소수가 요소수 주입라인(12)을 따라 요소수 탱크(10)내에 충진된다.
이때, 상기 요소수 탱크(10)내에 요소수가 충진될 때, 요소수가 레벨링 파이프(16)에 닿게 되면, 요소수가 만충진되는 상태가 된다.
참고로, 상기 레벨링 파이프(16)는 요소수 탱크(10)의 내부 압력을 레벨링 라인(14) 및 필러넥(18)쪽으로 유도하여 요소수 탱크(10)내에 요소수가 원활하게 만충진되게 해주는 역할을 한다.
한편, 상기 필러넥(18)에 요소수 주입건(19)을 삽입한 후, 요소수 탱크(10)내에 요소수를 만충진하면, 요소수 탱크내의 압력이 순간적으로 상승하게 되고, 상승된 압력에 의하여 요소수 탱크(10)내의 요소수가 필러넥(18) 쪽으로 밀려나와 외부로 넘치는 현상이 발생한다.
물론, 요소수 탱크(10)내의 요소수가 만충진된 후, 필러넥(18)쪽으로 역류한 요소수가 요소수 주입건(19)의 끝단에 부착된 센싱홀을 막으면 요소수 주입건(19)의 주입 작동이 자동으로 정지됨으로써, 요소수 탱크내에 더 이상의 요소수가 충진되지 않는다.
그러나, 요소수 주입건(19)의 주입 작동 정지와 함께 요소수 주입건(19)을 필러넥(18)으로부터 분리시키더라도, 요소수 탱크(10)내의 상승된 압력이 계속 작용하여 요소수 탱크(10)로부터 필러넥(18)까지 밀려나온 요소수의 일부가 필러넥(18) 밖으로까지 흘러 넘치는 현상이 발생하는 문제점이 있고, 또한 필러넥(18) 밖으로 흘러 넘친 요소수가 하얗게 결정화되면서 차체를 오염시키는 문제점이 따르게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 요소수 충진용 필러넥의 한쪽 부분에 요소수 탱크로부터 역류하는 요소수를 일시적으로 가두어둘 수 있는 요소수 흘러넘침 방지 공간을 형성하여, 요소수가 필러넥의 외부로 흘러 넘치는 현상을 용이하게 방지할 수 있도록 한 디젤 차량의 요소수 충진 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 상부에 요소수 주입건 삽입구가 형성되고, 하부에는 요소수 주입라인 및 레벨링 라인이 연결되는 요소수 충진용 필러넥을 포함하되, 상기 요소수 충진용 필러넥의 내부에 요소수 탱크로부터 역류하는 요소수를 일시적으로 가두어두는 요소수 흘러넘침 방지 공간을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 요소수 충진용 필러넥은: 일측부에 요소수 주입건 삽입구가 형성되고, 타측부에 요소수 흘러넘침 방지공간용 상부커버가 형성된 상부 케이스; 일측부에 요소수 주입라인과 연결되는 요소수 주입구가 형성되고, 타측부에 레벨링 라인이 연결되는 요소수 흘러넘침 방지공간용 하부커버가 형성된 하부 케이스; 및 요소수 주입구 내에 장착되어, 요소수 탱크로부터 요소수 주입라인을 따라 역류하는 요소수를 요소수 흘러넘침 방지공간으로 안내하는 요소수 안내관; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 요소수 안내관의 상단부에는 요소수 흘러넘침 방지공간을 향하여 하방향 수직 절곡된 요소수 안내용 날개가 일체로 더 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 케이스의 바닥면에는 요소수 주입구와 요소수 흘러넘침 방지공간을 독립적인 공간으로 만들어주는 격벽이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 격벽의 상단부에는 요소수 주입구와 요소수 흘러넘침 방지공간 간을 연통시키는 요소수 통과홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 요소수 안내관은 요소수 주입구의 하부 직경보다 작은 직경으로 형성되어, 요소수 안내관의 외경면과 요소수 주입구의 하부 내경면 사이에 요소수 복귀 틈새가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 케이스의 상단부에는 단차홈이 형성되고, 상기 요소수 안내관의 상단부에는 단차홈에 거치되는 거치단이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 요소수 주입건 삽입구의 하부에는 요소수 주입건의 삽입 방향을 안내하는 주입건 안내관이 삽입 장착된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 주입건 안내관의 하단 둘레부에는 요소수 안내관의 거치단을 눌러주는 가압단이 일체로 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
디젤차량의 요소수 충진용 필러넥의 한쪽 부분에 요소수 흘러넘침 방지 공간을 형성하여, 요소수 탱크 내에 요소수가 만충진될 때, 필러넥 쪽으로 역류하는 요소수가 요소수 흘러넘침 방지공간으로 들어가서 다시 요소수 탱크쪽으로 복귀되도록 함으로써, 요소수가 필러넥의 외부로 흘러 넘치는 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
도 1은 기존의 요소수 충진 장치에 대한 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 디젤 차량의 요소수 충진 장치를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 디젤 차량의 요소수 충진 장치를 도시한 단면 사시도도,
도 4 내지 7은 본 발명에 따른 디젤 차량의 요소수 충진 장치에 의하여 요소수가 필러넥의 요소수 흘러넘침 방지공간으로 흐르는 동작을 순서대로 나타낸 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 살펴보기로 한다.
첨부한 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 디젤 차량의 요소수 충진 장치를 도시한 도면으로서, 각 도면에서 도면부호 10은 요소수 탱크를 지시한다.
상기 요소수 탱크(10)에는 요소수 주입라인(12)과 레벨링 라인(14)이 연결되고, 레벨링 라인(14)의 하단부에는 요소수 탱크내로 연장되는 레벨링 파이프(16)가 연결된다.
또한, 상기 요소수 주입라인(12)과 레벨링 라인(14)의 상단부에는 요소수 주입건(19)이 삽입되는 요소수 충진용 필러넥(18)이 장착된다.
따라서, 상기 필러넥(18)에 요소수 주입건(19)을 삽입한 후 요소수 주입건(19)을 작동시키면, 요소수가 요소수 주입라인(12)을 따라 요소수 탱크(10)내에 충진된다.
한편, 상기 필러넥(18)에 요소수 주입건(19)을 삽입한 후, 요소수 탱크(10)내에 요소수를 만충진하면, 요소수 탱크내의 압력이 순간적으로 상승하게 되고, 상승된 압력에 의하여 요소수 탱크(10)내의 요소수가 필러넥(18) 쪽으로 역류하여 외부로 넘치는 현상이 발생한다.
본 발명은 요소수 탱크(10)내의 요소수가 필러넥(18) 쪽으로 역류하여 외부로 넘쳐 흐르는 현상을 방지하고자 한 점에 주안점이 있다.
이를 위해, 상기 요소수 충진용 필러넥(18)의 한쪽 부분에 요소수 탱크(10)로부터 역류하는 요소수를 수용하여 일시적으로 가두어 둔 후, 요소수 탱크(10) 내로 복귀시킬 수 있도록 한 요소수 흘러넘침 방지 공간(40)이 형성된다.
상기 요소수 흘러넘침 방지 공간(40)을 형성하기 위한 필러넥(18)은 상호 접합 또는 상호 조립되는 상부 케이스(20)와 하부 케이스(30), 하부 케이스(30)의 내부에 장착되는 요소수 안내관(50)을 포함하여 구성된다.
상기 상부 케이스(20)는 일측부에 요소수 주입건이 삽입되는 요소수 주입건 삽입구(22)가 형성되고, 타측부에 요소수 흘러넘침 방지공간용 상부커버(24)가 형성된 구조로 구비된다.
상기 하부 케이스(30)는 일측부에 요소수 주입건 삽입구(22)와 상하로 일치하는 요소수 주입구(32)가 형성되고, 타측부에 요소수 흘러넘침 방지공간용 하부커버(34)가 형성된 구조로 구비된다.
이에, 상기 상부 케이스(20)와 하부 케이스(30)가 상호 조립됨으로써, 상부커버(24)와 하부커버(34) 사이에 요소수 흘러넘침 방지공간(40)이 형성된다.
이때, 상기 하부 케이스(30)의 요소수 주입구(32) 하단부에는 요소수 주입라인(12)의 상단이 연결되고, 하부커버(34)의 저부에는 레벨링 라인(14)의 상단이 연결된다.
또한, 상기 상부 케이스(20)의 요소수 주입건 삽입구(22)의 하부에는 요소수 주입건(19)의 삽입 방향을 직진으로 안내하는 주입건 안내관(26)이 삽입 장착되고, 이 주입건 안내관(26)의 하단 둘레부에는 하기에서 설명되는 바와 같이 요소수 안내관(50)의 거치단(54)을 눌러주는 가압단(28)이 일체로 형성된다.
상기 요소수 안내관(50)은 하부 케이스(30)의 요소수 주입구(32) 내에 장착되어, 요소수 탱크(10)로부터 요소수 주입라인(12)을 따라 역류하는 요소수를 요소수 흘러넘침 방지공간(40)으로 안내하는 역할을 한다.
더욱이, 상기 요소수 안내관(50)의 상단부에는 요소수 흘러넘침 방지공간(40)을 향하도록 하방향 수직 절곡된 요소수 안내용 날개(52)가 일체로 형성됨으로써, 요소수 탱크(10)로부터 요소수 주입라인(12)을 따라 역류하는 요소수가 요소수 안내용 날개(52)를 따라 요소수 흘러넘침 방지공간(40)으로 용이하게 흐르게 된다.
바람직하게는, 상기 요소수 안내관(50)은 하부 케이스(30)의 요소수 주입구(32) 하부 직경보다 작은 직경으로 형성되도록 함으로써, 요소수 안내관(50)의 외경면과 요소수 주입구(32)의 하부 내경면 사이에 복귀 틈새(56)이 형성된다.
상기 복귀 틈새(56)는 후술하는 바와 같이, 요소수 탱크(10)내의 상승 압력이 해소될 경우, 요소수 흘러넘침 방지공간(40)에 채워져 있던 요소수의 일부가 격벽(29)을 넘어선 후, 요소수 주입라인(12)을 통해 요소수 탱크(10)로 복귀 흐름되도록 하는 경유로 역할을 하게 된다.
상기 격벽(29)은 하부 케이스(30)의 바닥면에서 요소수 주입구(32)와 요소수 흘러넘침 방지공간(40) 간의 경계부에 일체로 형성되어, 요소수 주입구(32)와 요소수 흘러넘침 방지공간(40)을 독립적인 공간으로 만들어주는 역할을 하고, 특히 요소수 탱크(10)로부터 레벨링 라인(14)을 통해 요소수 흘러넘침 방지공간(40)내로 역류한 요소수가 요소수 주입구(32)쪽으로 넘어가는 것을 차단해주는 역할을 한다.
만일, 상기 격벽(29)이 존재하지 않는다면, 요소수 탱크(10)로부터 레벨링 라인(14)을 통해 요소수 흘러넘침 방지공간(40)내로 역류한 요소수가 요소수 주입구(32)로 역류한 요소수와 합쳐지게 되어, 요소수 흘러넘침 방지공간(40)의 기능이 상실될 수 있으므로, 하부 케이스(30)의 바닥면에서 요소수 주입구(32)와 요소수 흘러넘침 방지공간(40) 간의 경계부에 격벽(29)을 형성하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 격벽(29)의 상단부에는 요소수 주입구(32)와 요소수 흘러넘침 방지공간(40) 간을 연통시키는 요소수 통과홀(29-1)이 형성되며, 이 요소수 통과홀(29-1)은 요소수 흘러넘침 방지공간(40) 내에 요소수가 최대로 채워질 경우, 요소수의 일부를 복귀 틈새(56) 쪽으로 흐르도록 안내하는 역할을 한다.
한편, 상기 하부 케이스(30)의 내부에 요소수 안내관(50)을 장착 고정시키기 위하여, 하부 케이스(30)의 상단부에는 단차홈(36)이 형성되고, 요소수 안내관(50)의 상단부에는 단차홈(36)에 거치되는 거치단(54)이 외경방향으로 돌출 형성된다.
이에, 상기 하부 케이스(30)의 상단부에는 단차홈(36)에 요소수 안내관(50)의 거치단(54)을 거치시킴으로써, 요소수 안내관(50)의 장착이 이루어진다.
더욱이, 상기 상부 케이스(20)의 요소수 주입건 삽입구(22) 하부에 삽입된 주입건 안내관(26)의 가압단(28)이 요소수 안내관(50)의 거치단(54) 상면을 눌러주게 됨으로써, 요소수 안내관(50)의 장착 고정이 이루어진다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 요소수 충진 장치에 대한 작동 흐름을 첨부한 도 4 내지 도 7을 참조로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 상부 케이스(20)의 요소수 주입건 삽입구(22)에 요소수 주입건(19)을 삽입하여 요소수를 주입함으로써, 요소수가 요소수 주입라인(12)을 따라 요소수 탱크(10)내에 충진된다.
상기 요소수 탱크(10)내에 요소수가 만충진되면, 요소수 탱크(10)내의 압력이 순간적으로 상승하게 되고, 상승된 압력에 의하여 요소수 탱크(10)내의 요소수가 요소수 주입라인(12)을 따라 요수소 안내관(50)쪽으로 밀려나는 역류 흐름을 하게 된다(도 4 참조).
이때, 상기 요소수 탱크(10)내에서 레벨링 라인(14)을 따라 일부 소량의 요소수가 요소수 흘러넘침 방지공간(40)내로 역류하게 된다.
이어서, 상기 요수소 안내관(50)쪽으로 밀려난 요소수가 요소수 주유건(19)의 하단에 형성된 센싱홀에 닿게 되면, 요소수 주유건(19)의 충진 작동이 자동으로 정지됨으로써, 요소수 탱크내에 더 이상의 요소수가 충진되지 않는다.
연이어, 상기 요수소 안내관(50)쪽으로 밀려난 요소수는 필러넥(18)의 외부방향으로 향하지 않고, 상기 요소수 안내관(50)의 상단부에 형성된 요소수 안내용 날개(52) 표면을 따라 요소수 흘러넘침 방지공간(40)내로 흐르게 된다(도 5 참조).
이와 같이, 상기 요소수 탱크(10)로부터 역류한 요소수가 요소수 흘러넘침 방지공간(40)으로 들어가게 됨으로써, 요소수가 필러넥(18)의 외부로 흘러 넘치는 현상을 용이하게 방지할 수 있고, 필러넥(18)의 외부로 넘쳐 흐른 요소수에 의하여 차체가 오염되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 요소수 탱크(10)내의 압력이 순간적으로 상승된 상태가 해소되면, 요수소 안내관(50)쪽으로 밀려났던 요소수는 요소수 주입라인(12)을 따라 요소수 탱크(10)로 복귀되고, 상기 요소수 흘러넘침 방지공간(40)내에 채워진 요소수는 레벨링 라인(14)을 따라 요소수 탱크(10)내로 복귀된다(도 6 참조).
또한, 상기 요소수 흘러넘침 방지공간(40) 내에 요소수가 최대로 채워진 경우, 요소수의 일부는 격벽(29)의 요소수 통과홀(29-1)을 통과한 후, 복귀 틈새(56) 를 통하여 요소수 탱크(10)내로 복귀된다.
10 : 요소수 탱크
12 : 요소수 주입라인
14 : 레벨링 라인
16 : 레벨링 파이프
18 : 필러넥
19 : 요소수 주입건
20 : 상부 케이스
22 : 요소수 주입건 삽입구
24 : 요소수 흘러넘침 방지공간용 상부커버
26 : 주입건 안내관
28 : 가압단
29 : 격벽
29-1 : 요소수 통과홀
30 : 하부 케이스
32 : 요소수 주입구
34 : 요소수 흘러넘침 방지공간용 하부커버
36 : 단차홈
40 : 요소수 흘러넘침 방지 공간
50 : 요소수 안내관
52 : 요소수 안내용 날개
54 : 거치단
56 : 복귀 틈새

Claims (9)

  1. 상부에 요소수 주입건 삽입구가 형성되고, 하부에는 요소수 주입라인 및 레벨링 라인이 연결되는 요소수 충진용 필러넥을 포함하되,
    상기 요소수 충진용 필러넥의 내부에 요소수 탱크로부터 역류하는 요소수를 일시적으로 가두어두는 요소수 흘러넘침 방지 공간을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 요소수 충진용 필러넥은:
    일측부에 요소수 주입건 삽입구가 형성되고, 타측부에 요소수 흘러넘침 방지공간용 상부커버가 형성된 상부 케이스;
    일측부에 요소수 주입라인과 연결되는 요소수 주입구가 형성되고, 타측부에 레벨링 라인이 연결되는 요소수 흘러넘침 방지공간용 하부커버가 형성된 하부 케이스; 및
    요소수 주입구 내에 장착되어, 요소수 탱크로부터 요소수 주입라인을 따라 역류하는 요소수를 요소수 흘러넘침 방지공간으로 안내하는 요소수 안내관;
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 요소수 안내관의 상단부에는 요소수 흘러넘침 방지공간을 향하여 하방향 수직 절곡된 요소수 안내용 날개가 일체로 더 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부 케이스의 바닥면에는 요소수 주입구와 요소수 흘러넘침 방지공간을 독립적인 공간으로 만들어주는 격벽이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 격벽의 상단부에는 요소수 주입구와 요소수 흘러넘침 방지공간 간을 연통시키는 요소수 통과홀이 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 요소수 안내관은 요소수 주입구의 하부 직경보다 작은 직경으로 형성되어, 요소수 안내관의 외경면과 요소수 주입구의 하부 내경면 사이에 요소수 복귀 틈새가 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부 케이스의 상단부에는 단차홈이 형성되고, 상기 요소수 안내관의 상단부에는 단차홈에 거치되는 거치단이 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 요소수 주입건 삽입구의 하부에는 요소수 주입건의 삽입 방향을 안내하는 주입건 안내관이 삽입 장착된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 주입건 안내관의 하단 둘레부에는 요소수 안내관의 거치단을 눌러주는 가압단이 일체로 더 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 요소수 충진 장치.
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