KR20190087163A - 응력 완화를 위한 파이프를 포함하는 요소수 탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크에 관한 것으로, 요소수가 저장되는 탱크 하우징(100); 상기 탱크 하우징(100)의 내측에 위치하여 요소수를 상기 탱크 하우징의 외부로 배출시키는 펌프(10); 및 상기 펌프(10)의 상부에 위치하는 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크를 제공한다.

Description

응력 완화를 위한 파이프를 포함하는 요소수 탱크{Urea tank including pipe for stress mitigation}

본 발명은 디젤 차량에 사용되는 요소수 탱크에 관한 것으로, 구체적으로, 요소수 탱크 내부 요소수의 동결로 인해 발생하는 요소수 탱크 내부의 파손을 방지할 수 있도록 응력 집중점을 이동시킬 수 있는 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크에 관한 것이다.

디젤 차량에서 발생되는 배기가스는 배기가스 규제 기준을 만족시켜 배출하는 것이 일반적이다. 배기가스 배출 기준을 만족시키기 위해 발생되는 배기가스를 배기가스 후처리 시스템을 이용해 처리한 후 디젤 차량에서 배출시킨다.

이러한, 배기가스 후처리 시스템인 SCR(Selective Catalyst Reduction) 시스템은 디젤 엔진에서 발생하는 배기가스를 정화하기 위해 요소수(Urea water) 용액을 노즐을 이용해 분사하고, 분사된 요소수 용액은 배기가스를 촉매변환작용 시킴으로써 정화시킨다.

디젤 차량의 SCR 시스템에서 사용되는 요소수는 영하 11℃ 내지 12℃에서 동결된다.

요소수의 동결 프로세스가 진행되면 도 1과 같이 요소수가 액상에서 고상으로 변화되는데, 이 과정에서 마지막으로 동결 되는 지점(이하, 응력 집중점)에 응력이 집중되어 요소수 탱크의 내부에 위치하는 부품들이 파손되는 문제가 발생하였다.

일 예로, 요소수 탱크 내부에 위치하는 펌프가 파손될 경우 요소수를 요소수 탱크 외부로 배출시키지 못하게 되어 디젤 차량에서 배출되는 배기가스를 정화시킬 수 없는 문제가 발생했다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 내부 부품의 강성을 키우는 방법이 개발되었으나, 요소수 특성에 의해 스틸 계열의 제품은 부식의 문제가 발생될 수 있어, 플라스틱 부품을 사용해야 했다.

그러나, 플라스틱 부품의 경우 강도가 한정되어 있어, 펌프의 파손 문제를 방지하는데 한계가 있었다.

또한, 요소수가 얼지 않도록 요소수 탱크의 외부에 열 차단 장치 등을 추가하는 방법도 있는데, 이 경우 요소수 탱크 외부에서 열을 차단시켜 요소수 탱크 내부의 요소수의 동결 속도만을 늦출 뿐, 응력 집중점은 여전히 요소수 탱크 내측에 위치하는 펌프의 상부에 위치되었다.

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본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.

구체적으로, 요소수 탱크의 내부에 위치하는 요소수의 동결로 인해 내부 펌프가 파손되는 것을 방지하기 위해 안출된 것이다.

요소수 탱크 내부의 동결 문제로 인해 발생되는 펌프의 파손 문제를 방지할 수 있는 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크를 제공하여 과제를 해결하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 요소수가 저장되는 탱크 하우징(100); 상기 탱크 하우징(100)의 내측에 위치하여 요소수를 상기 탱크 하우징의 외부로 배출시키는 펌프(10); 및 상기 펌프(10)의 상부에 위치하는 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크를 제공한다.

또한, 상기 응력 완화부는 콘 형상의 파이프(20)이며, 상기 펌프(10)에 가까워질수록 면적이 좁아지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 응력 완화부는 체결 장치(21)를 포함하고, 상기 체결 장치(21)에 의해 응력 완화부가 상기 펌프(10)에 체결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 펌프(10)와 상기 응력 완화부의 높이는 상기 탱크 하우징(100) 내의 요소수 수위보다 높은 것이 바람직하다.

또한, 상기 응력 완화부에 의해 상기 탱크 하우징(100) 내에 형성되는 응력 집중점(P)의 위치가 변경되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 응력 완화부에 의해 상기 응력 집중점(P)의 위치가 상기 펌프(10)와 이격되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크에 의해 요소수 탱크 내부에 위치하는 펌프의 파손 문제를 방지할 수 있다.

도 1에, 종래의 요소수 탱크에서 발생하는 펌프의 파손 문제를 도시한다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크의 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 응력 완화부에 의해 나타나는 효과가 도시된 관련도이다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크의 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시예의 추가 실시예에 따른 응력 완화부를 포함하는 요소수 탱크의 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 응력 완화부에 의해 나타나는 효과가 도시된 관련도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 응력 완화부가 펌프의 분해 사시도이다.

이하에서, "응력 집중점(P)"은 요소수 탱크 내부의 요소수가 액상에서 고상으로 변화는 과정에서 마지막으로 동결됨으로써 응력이 집중되는 지점을 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 요소수 탱크를 상세히 설명한다. 여기에서, 본 발명을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다. 본 발명의 형태 및 구성요소의 개수에 있어서도 다양한 변형이 가능하다.

제 1 실시예

도 2를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 요소수 탱크의 구성을 설명한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 요소수 탱크는 탱크 하우징(100), 펌프(10), 및 응력 완화부를 포함한다.

제 1 실시예는 응력 완화부가 파이프(20)인 실시예이다.

탱크 하우징(100)은 디젤 차량의 SCR 시스템에서 사용되는 요소수 탱크의 하우징으로, 탱크 하우징(100) 내에 요소수가 저장된다.

탱크 하우징(100)은 후술할 펌프(10)와 연결되며 하우징 내의 요소수를 요소수 탱크 외부로 배출시킬 수 있는 배출부(101)를 포함한다.

일 실시예에서, 배출부(101)는 노즐일 수 있다.

배출부(101)에서 배출되는 요소수에 의해 배출 예정의 배기가스가 정화될 수 있다.

펌프(10)는 탱크 하우징(100)의 내측에 위치하여 요소수를 탱크 하우징의 외부로 배출시킬 수 있다.

응력 완화부는 펌프(10)의 상부에 위치하며, 탱크 하우징(100) 내부가 동결 프로세스에 들어갈 때 펌프(10)의 상부에 위치하는 응력 집중점(P)의 위치를 변경시키거나 응력 집중점(P)에서 발생되는 응력을 완화시킬 수 있다.

구체적으로, 응력 완화부는 콘 형상의 파이프(20)로, 펌프(10)에 가까워질수록 면적이 좁아지는 상광하협의 형태를 갖는다.

파이프(20)의 재질은 한정되지 않으나, 일정 경도 이상의 플라스틱 또는 엘라스토머(elastomer) 소재일 수 있다.

응력 완화부는 체결 장치(21)를 포함하며, 체결 장치(21)에 의해 응력 완화부가 종래의 요소수 탱크 내부에 위치하는 펌프에 체결될 수 있다.

이러한, 응력 완화부의 형상에 의해 펌프(10) 상부의 압력을 방출하는 형상을 갖게 되어, 응력 집중점(P)이 펌프(10)의 상부에서 이격되는 위치를 갖게된다.

일 실시예에서, 펌프(10)와 응력 완화부의 높이는 상기 탱크 하우징(100) 내의 요소수 수위보다 높은 것이 바람직하다. 이 실시예에 따라, 요소수 탱크 내부와 응력 완화부 내의 요소수가 동결되는 속도가 조절되어 응력 집중점(P)의 위치가 변경될 수 있다. 구체적으로, 응력 완화부에 의해 응력 집중점(P)의 위치가 높아져서 펌프(10)의 상부와 이격된다(도 3 참조).

제 2 실시예

도 4를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 요소수 탱크의 구성을 설명한다.

제 2 실시예는 응력 완화부가 에어백(30)를 포함하는 실시예이다.

제 1 실시예와 중복되는 구성의 설명은 생략한다.

응력 완화부는 펌프(10)의 상부에 위치하며, 탱크 하우징(100) 내부가 동결 프로세스에 들어갈 때 펌프(10)의 상부에 위치하는 응력 집중점(P)의 위치를 변경시키거나 응력 집중점(P)에서 발생되는 응력을 완화시킬 수 있다.

응력 완화부는 에어백(30)을 포함한다.

에어백(30)의 소재는 바람직한 예로 엘라스토머(elastomer) 소재 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

응력 완화부는 에어백(30)의 하부에 형성되는 체결부(미도시)를 더 포함하며, 체결부에 의해 에어백(30)이 선택적으로 펌프(10)의 상부에 결합될 수 있다.

구체적으로, 펌프(10)의 상부 일부에 형성되는 펌프 체결부(11)가 체결부와 상응되는 형상을 가지며, 이를 통해 체결된다. 에어백(30)의 체결부와 펌프 체결부(11)가 상응되는 형상을 가짐으로써 에어백(30)이 펌프(10)에 체결된 후 고정될 수 있는 것이다.

에어백(30)에 의해, 응력 집중점(P)이 펌프(10)의 상부에 위치하더라도, 응력 집중점(P)의 응력이 에어백(30)을 변형시키는데 소진되어 펌프(10)는 응력의 피해로부터 안전해진다. 변형된 에어백(30)은 탱크 하우징(100) 내의 요소수 동결이 해소되면 원래의 형상으로 복귀된다.

설명하자면, 에어백(30)에 의해 탱크 하우징(100) 내의 요소수가 동결됨으로써 발생되는 응력 집중점(P)의 위치가 펌프(10)와 이격되며, 에어백(30)의 완충 효과에 의해 응력 집중점(P)의 응력이 완충되는 것이다(도 6 참조).

추가 실시예에서, 응력 완화부는 에어백(30)과 연결되는 에어 배출 파이프(32)를 더 포함할 수 있다(도 5 참조).

에어 배출 파이프(32)의 일측은 에어백(30) 내부와 연통되고 타측은 탱크 하우징(100) 내부와 연통된다.

에어 배출 파이프(32)는 일정량 이상의 응력이 에어백(30)에 가해질 때, 에어백(30) 내부의 기체 일부를 탱크 하우징(100) 내의 요소수의 외측으로 방출시킬 수 있다.

에어 배출 파이프(32)에 의해 에어백(30) 내부의 기체가 탱크 하우징(100) 내로 배출되어 일정량 이상의 응력이 에어백(30)에 가해질 경우에 발생할 수 있는 에어백(30) 파손 문제도 방지된다.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10: 펌프
11: 펌프 체결부
20: 파이프
21: 체결 장치
30: 에어백
32: 에어 배출 파이프
100: 탱크 하우징
101: 배출부
P: 응력 집중점

Claims (6)

1. 요소수가 저장되는 탱크 하우징(100);
   상기 탱크 하우징(100)의 내측에 위치하여 요소수를 상기 탱크 하우징의 외부로 배출시키는 펌프(10); 및
   상기 펌프(10)의 상부에 위치하는 응력 완화부를 포함하는,
   요소수 탱크.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 응력 완화부는 콘 형상의 파이프(20)이며, 상기 펌프(10)에 가까워질수록 면적이 좁아지는,
   요소수 탱크.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 응력 완화부는 체결 장치(21)를 포함하고,
   상기 체결 장치(21)에 의해 응력 완화부가 상기 펌프(10)에 체결되는,
   요소수 탱크.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 펌프(10)와 상기 응력 완화부의 높이는 상기 탱크 하우징(100) 내의 요소수 수위보다 높은,
   요소수 탱크.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 응력 완화부에 의해 상기 탱크 하우징(100) 내에 형성되는 응력 집중점(P)의 위치가 변경되는,
   요소수 탱크.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 응력 완화부에 의해 상기 응력 집중점(P)의 위치가 상기 펌프(10)와 이격되는,
   요소수 탱크.
   

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