WO2018074624A1

WO2018074624A1 - 요소수 공급장치

Info

Publication number: WO2018074624A1
Application number: PCT/KR2016/011769
Authority: WO
Inventors: 최동명; 이유희; 최민수
Original assignee: 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비; 최동명; 이유희; 최민수
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2018-04-26

Abstract

본 발명은 요소수 공급장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 건설기계 가동 중에도 설정 온도 이상으로 과열된 요소수를 설정 온도 이하로 냉각시킬 수 있고, 이를 통해, 건설기계의 가동시간을 증가시킬 수 있는 요소수 공급장치에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 요소수가 저장되는 요소수 탱크; 상기 요소수 탱크와 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 공급되는 상기 요소수를 차량으로부터 배출되는 배기가스에 분사하는 노즐; 상기 요소수 탱크와 상기 노즐 사이에 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 상기 노즐 측으로 공급되는 상기 요소수의 이동 통로를 제공하는 요소수 공급 호스라인; 상기 요소수 탱크와 상기 노즐 사이에 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 상기 노즐 측으로 공급된 후 분사되지 못한 채 상기 요소수 탱크로 회수되는 상기 요소수의 이동 통로를 제공하는 요소수 회수 호스라인; 및 상기 요소수 회수 호스라인과 연결되어, 상기 요소수 탱크로 회수되는 상기 요소수를 회수 과정에서 냉각시키는 요소수 냉각부를 포함하는 요소수 공급장치를 제공한다.

Description

요소수 공급장치

본 발명은 요소수 공급장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 건설기계 가동 중에도 설정 온도 이상으로 과열된 요소수를 설정 온도 이하로 냉각시킬 수 있고, 이를 통해, 건설기계의 가동시간을 증가시킬 수 있는 요소수 공급장치에 관한 것이다.

최근, 환경오염에 관한 문제가 사회적 이슈로 부각되면서, 화석 연료를 사용하는 내연기관 차량에 대한 배기가스 규제가 강화되고 있다. 특히, 버스, 트럭 및 굴삭기와 같이 디젤 연료를 사용하는 디젤 엔진 차량의 배기가스에는 산성비 및 호흡기 질환의 원인물질로 밝혀진 질소산화물(NO_x)이 포함되어 있어, 각 국에서는 질소산화물 배출 기준을 더욱 엄격하게 규제하고 있다.

현재, 이러한 배출 기준에 대응하기 위하여, 차량에 SCR(Selective Catalytic Reduction; 선택적 촉매 환원법) 시스템을 적용하여, 차량 디젤 엔진의 배기가스 중에 포함되어 있는 질소산화물을 저감하는 방법이 사용되고 있다. SCR 시스템은 촉매제로 요소수를 이용하여 질소산화물을 질소와 물로 환원함으로써 배기가스 중의 질소산화물을 제거한다. 이러한 SCR 시스템은 현재에는 트럭 등의 대형 차량에 주로 사용되고 있으나 최근에는 승용차까지 그 적용 범위가 확장되고 있다. SCR 시스템은 질소산화물 저감을 위해 연료 사용량의 약 4~6%에 이르는 요소수를 사용한다. 따라서, 차량에 연료를 충전하는 것처럼 요소수도 충전되어야 한다. 이를 위해, 디젤 엔진 차량에는 연료 탱크와 함께 요소수 탱크가 구비되어 있다.

한편, 요소수 탱크에 저장되는 요소수의 최대 허용 온도는 85℃이다. 그래서 많은 차량들은 요소수의 온도를 85℃ 이하로 제어하기 위해 자체 허용 온도를 갖는다.

이러한 요소수 탱크는 외기와의 접촉에 의해 냉각된다. 이와 같이, 외기에 의해 요소수 탱크가 냉각되면, 요소수 탱크 내부에 저장되어 있는 요소수 또한 당연히 냉각된다.

예를 들어, 주행 중인 트럭의 경우, 요소수의 온도는 문제가 되지 않는다. 왜냐하면, 주행 중인 트럭의 경우, 요소수 탱크에 차가운 외기가 지속적으로 접촉되므로, 요소수의 온도가 최대 허용 온도 85℃를 넘을 가능성은 거의 없다고 봐도 무방하다. 그러나 굴삭기와 같은 건설기계는 주로 정지된 상태 혹은 매우 느리게 이동하며 작업하기 때문에, 외기에 의한 요소수 탱크의 냉각 효과는 기대할 수 없고, 오히려, 엔진 룸의 열기에 의해 요소수 탱크 및 요소수의 온도는 급속도로 올라간다. 이와 같이, 요소수 탱크에 저장되어 있는 요소수가 과열되면, 결국, 매우 짧은 시간 내에 건설기계의 보호모드가 강제적으로 작동된다. 이 경우, 건설기계 운전자는 요소수의 온도가 최대 허용 온도 이하로 냉각될 때까지 건설기계를 가동시킬 수 없게 된다. 이때, 엔진 정지 후 요소수의 자연 냉각까지는 오랜 시간이 소요되므로, 이로 인한 시간적 금전적 손실이 상당하여, 대책이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 건설기계 가동 중에도 설정 온도 이상으로 과열된 요소수를 설정 온도 이하로 냉각시킬 수 있고, 이를 통해, 건설기계의 가동시간을 증가시킬 수 있는 요소수 공급장치를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 요소수가 저장되는 요소수 탱크; 상기 요소수 탱크와 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 공급되는 상기 요소수를 차량으로부터 배출되는 배기가스에 분사하는 노즐; 상기 요소수 탱크와 상기 노즐 사이에 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 상기 노즐 측으로 공급되는 상기 요소수의 이동 통로를 제공하는 요소수 공급 호스라인; 상기 요소수 탱크와 상기 노즐 사이에 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 상기 노즐 측으로 공급된 후 분사되지 못한 채 상기 요소수 탱크로 회수되는 상기 요소수의 이동 통로를 제공하는 요소수 회수 호스라인; 및 상기 요소수 회수 호스라인과 연결되어, 상기 요소수 탱크로 회수되는 상기 요소수를 회수 과정에서 냉각시키는 요소수 냉각부를 포함하는 요소수 공급장치를 제공한다.

여기서, 상기 요소수 냉각부는, 일단과 타단이 상기 요소수 회수 호스라인의 일측과 타측에 각각 연결되어 상기 요소수 회수 호스라인으로부터 분기된 순환유로를 형성하는 요소수 냉각 호스라인; 상기 요소수 냉각 호스라인의 일단과 상기 요소수 회수 호스라인의 일측에 형성되어, 상기 요소수의 이동 방향을 제어하는 3방 밸브; 상기 요소수 냉각 호스라인의 타단과 상기 요소수 회수 호스라인의 타측에 연결되어, 상기 요소수 냉각 호스라인과 상기 요소수 회수 호스라인을 연통시키는 T 커플링; 및 상기 요소수 냉각 호스라인에 설치되어, 상기 요소수 냉각 호스라인을 통과하는 상기 요소수를 냉각시키는 쿨러를 포함할 수 있다.

이때, 상기 요소수 냉각부는 상기 요소수 탱크 내부에 설치되어, 상기 요소수 탱크 내부에 저장되어 있는 상기 요소수의 온도를 센싱하는 적어도 하나의 온도센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 요소수 냉각부는 상기 온도센서에 의해 센싱된 상기 요소수의 온도에 따라 상기 3방 밸브의 각 출구를 개폐시키는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 온도센서에 의해 센싱된 상기 요소수의 온도가 설정 온도보다 높은 경우, 상기 컨트롤러는, 상기 3방 밸브에서 상기 요소수 회수 호스라인과 연결되는 제1 출구는 폐쇄시키고 상기 요소수 냉각 호스라인과 연결되는 제2 출구는 개방시킬 수 있다.

또한, 상기 온도센서에 의해 센싱된 상기 요소수의 온도가 설정 온도보다 낮은 경우, 상기 컨트롤러는, 상기 3방 밸브에서 상기 요소수 회수 호스라인과 연결되는 제1 출구는 개방시키고 상기 요소수 냉각 호스라인과 연결되는 제2 출구는 폐쇄시킬 수 있다.

한편, 상기 쿨러는 스테인리스 강으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 쿨러는 상기 차량의 메인 쿨러 전방에 배치될 수 있다.

그리고 상기 요소수 공급장치는, 상기 요소수 공급 호스라인 및 상기 요소수 회수 호스라인 각각에 설치되는 히터를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 요소수 공급장치는, 상기 요소수 탱크 내부에 저장되어 있는 상기 요소수를 상기 노즐 측으로 펌핑하는 요소수 펌프를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 요소수 회수 호스라인은 상기 요소수 탱크 측으로 회수되는 상기 요소수의 역류를 방지하기 위해 설치되는 체크밸브를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 요소수 회수 호스라인으로부터 분기되어 순환 유로를 형성하는 요소수 냉각 호스라인을 구비하여, 요소수 탱크로 회수되는 요소수를 회수 과정에서 냉각시킴으로써, 건설기계 가동 중에도 설정 온도 이상으로 과열된 요소수를 설정 온도 이하로 냉각시킬 수 있고, 이를 통해, 요소수 온도 상승에 따른 건설기계의 보호모드 강제 전환을 막을 수 있어, 건설기계의 계속적인 가동을 가능하게 할 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 건설기계가 보호모드로 강제 전환되는 것을 피할 수 있어, 결국, 건설기계의 가동시간을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 요소수 탱크 내부에 적어도 하나의 온도센서를 설치하여, 건설기계 가동 중 요소수 탱크에 저장되어 있는 실제 요소수의 온도를 센싱함으로써, 굴삭기와 같은 건설기계의 배기가스가 배출되는 배기관에 요소수를 공급할지 아니면, 냉각할지를 센싱된 실제 요소수의 온도를 통해 정확하게 혹은 적절하게 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치의 요소수 공급 호스라인 및 요소수 회수 호스라인을 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치의 요소수 냉각 호스라인을 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치에서 컨트롤러의 작동을 나타낸 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치에 대해 상세히 설명한다.

아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치(100)는 예컨대, 버스, 트럭 및 굴삭기와 같이 건설기계를 포함하는 디젤 연료를 사용하는 디젤 엔진 차량으로부터 배출되는 배기가스 중에 포함되어 있는 질소산화물(NO_x)을 질소(N₂)와 물(H₂O)로 환원시켜 제거하기 위해, 배기가스가 배출되는 배기관에 촉매제인 요소수를 공급하는 장치이다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치(100)는 요소수 탱크(110), 노즐(120), 요소수 공급 호스라인(130), 요소수 회수 호스라인(140) 및 요소수 냉각부를 포함하여 형성된다.

요소수 탱크(110)는 요소수의 저장 공간을 제공한다. 이러한 요소수 탱크(110)는 요소수 공급 호스라인(130) 및 요소수 회수 호스라인(140)을 통해 노즐(120)과 연결된다. 이에 따라, 요소수 탱크(110)에 저장되어 있는 요소수 중 요소수 펌프(170)에 의해 펌핑된 요소수의 일부는 요소수 공급 호스라인(130)을 통해 노즐(120)로 공급된 후 배기가스에 분사되고 나머지는 요소수 회수 호스라인(140)을 통해 요소수 탱크(110)로 회수된다. 이때, 요소수 회수 호스라인(140)을 통해 요소수 탱크(110)로 회수되는 요소수는 회수 과정에서 요소수 냉각부에 의해 냉각된 후 요소수 탱크(110)로 회수될 수 있는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

노즐(120)은 요소수 탱크(110)와 연결된다. 보다 상세하게, 노즐(120)은 요소수 공급 호스라인(130) 및 요소수 회수 호스라인(140)을 매개로 요소수 탱크(110)와 연결된다. 이러한 노즐(120)은 요소수 펌프(170)의 펌핑에 의해 요소수 탱크(110)로부터 공급되는 요소수를 디젤 차량으로부터 배출되는 배기가스에 분사한다. 이때, 요소수 펌프(170)에 의해 펌핑된 요소수는 요소수 공급 호스라인(130)을 통해 노즐(120)에 과공급되고, 이에 따라, 일부는 노즐(120)을 통해 배기가스에 분사되고, 분사되고 남은 나머지 요소수는 요소수 회수 호스라인(140)을 통해 요소수 탱크(110)로 회수된다.

요소수 공급 호스라인(130)은 요소수 탱크(110)로부터 노즐(120) 측으로 공급되는 요소수의 이동 통로를 제공한다. 이를 위해, 요소수 공급 호스라인(130)은 요소수 탱크(110)와 노즐(120) 사이에 연결된다. 이러한 요소수 공급 호스라인(130)은 얇은 배관 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 요소수 공급 호스라인(130)에는 요소수 탱크(110) 내부에 저장되어 있는 요소수를 노즐(120) 측으로 펌핑하는 요소수 펌프(170)가 연결된다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 요소수 공급 호스라인(130)에는 히터(160)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 굴삭기는 매우 추운 환경에서 가동될 수 있는데, 이 경우, 요소수는 얼게 된다. 이와 같이, 요소수가 얼면, 배기가스에 요소수를 제대로 분사하지 못하게 되므로, 배기가스 중의 질소산화물이 그대로 대기 중에 배출된다. 이때, 얇은 배관 형태로 형성되는 요소수 공급 호스라인(130)은 추위에 취약하므로, 요소수 공급 호스라인(130)을 통해 흐르는 요소수는 쉽게 동결될 수 밖에 없다. 따라서, 차가운 외기에 의해 동결된 요소수를 녹여, 요소수의 이동을 원활하게 하기 위해서는 히터(160)가 요소수 공급 호스라인(130) 전체를 덮는 혹은 감싸는 형태로 설치되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예에서, 히터(160)는 예컨대, 열선과 같은 전기 히터로 구비될 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

요소수 회수 호스라인(140)은 요소수 펌프(170)에 의한 펌핑에 의해 요소수 탱크(110)로부터 노즐(120) 측으로 공급된 후 분사되지 못한 채 요소수 탱크(110)로 회수되는 요소수의 이동 통로를 제공한다. 이를 위해, 요소수 회수 호스라인(140)은 요소수 탱크(110)와 노즐(120) 사이에 연결된다. 이러한 요소수 회수 호스라인(140)은 얇은 배관 형태로 이루어질 수 있다. 이때, 요소수 회수 호스라인(140)에는 요소수 탱크(110) 측으로 회수되는 요소수의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(141)가 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 회수 호스라인(140)에는 설정 온도 이상으로 과열된 요소수를 설정 온도 이하로 냉각시켜, 예컨대, 요소수의 온도 상승에 따른 굴삭기의 보호모드 강제 전환을 막고 이를 통해 굴삭기의 가동시간을 증가시키기 위한 냉각장치인 요소수 냉각부가 연결되는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

아울러, 도 2에 도시한 바와 같이, 요소수 회수 호스라인(140)에는 요소수 공급 호스라인(130)과 마찬가지로, 굴삭기가 매우 추운 날씨에 가동되는 경우, 차가운 외기에 의해 동결된 요소수를 녹여, 요소수의 이동을 원활하게 하기 위한 히터(160)가 요소수 회수 호스라인(140) 전체를 덮는 혹은 감싸는 형태로 설치될 수 있다.

요소수 냉각부는 요소수 탱크(110)로부터 배출된 후 노즐(120)을 통해 분사되지 못하고 다시 요소수 탱크(110)로 회수되는 설정 온도 이상의 요소수를 요소수 탱크(110)로 유입되기 전 회수되는 과정에서 냉각시키는 요소수 냉각장치이다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 냉각부는 요소수 회수 호스라인(140)에 연결되는 구조로 형성된다.

본 발명의 실시 예에서, 이러한 요소수 냉각부는 요소수 냉각 호스라인(151), 3방 밸브(152), T 커플링(156) 및 쿨러(157)를 포함하여 형성될 수 있다.

요소수 냉각 호스라인(151)은 요소수 공급 호스라인(130) 및 요소수 회수 호스라인(140)과 같이 얇은 배관 형태로 이루어질 수 있다. 하지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 요소수 냉각 호스라인(151)은 요소수 공급 호스라인(130)이나 요소수 회수 호스라인(140)과 달리, 요소수를 냉각시키는 것을 목적으로 하는 부재이므로, 히터(160)를 구비하지 않는다.

이러한 요소수 냉각 호스라인(151)의 일단은 요소수 회수 호스라인(140)의 일측에 연결되고, 요소수 냉각 호스라인(151)의 타단은 요소수 회수 호스라인(140)의 타측에 연결되어, 요소수 회수 호스라인(140)으로부터 분기된 순환 유로를 형성한다. 설정 온도 이상으로 과열된 요소수는 이러한 요소수 냉각 호스라인(151)을 순환하는 과정에서 설정 온도 이하로 냉각된 다음, 요소수 회수 호스라인(140)에 재공급되어 요소수 탱크(110)로 회수된다. 이때, 요소수 냉각 호스라인(151)의 일단 및 타단이 연결되는 요소수 회수 호스라인(140)의 일측 및 타측은 모두, 요소수의 회수 방향을 기준으로, 체크밸브(141) 하류에 위치된다.

3방 밸브(3 way valve)(152)는 요소수 냉각 호스라인(151)과 요소수 회수 호스라인(140)을 연결하는 방향 밸브로, 요소수의 이동 방향을 제어한다. 이를 위해, 3방 밸브(152)는 요소수 냉각 호스라인(151)의 일단과 요소수 회수 호스라인(140)의 일측에 형성되어 이들을 서로 연결시킨다. 구체적으로, 3방 밸브(152)는 입구(153), 제1 출구(154) 및 제2 출구(155)를 포함한다. 여기서, 입구(153)에는 요소수의 이동 방향을 기준으로, 상류측 요소수 회수 호수라인(140)이 연결되고, 제1 출구(154)에는 하류측 요소수 회수 호스라인(140)이 연결된다. 또한, 제2 출구(155)에는 요소수 냉각 호스라인(151)의 일단이 연결된다. 이러한 3방 밸브(152)는 후술될 컨트롤러(159)에 전기적으로 연결되고, 이 컨트롤러(159)에 의해 3방 밸브(152)의 제1 출구(154) 및 제2 출구(155)가 개폐되는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

T 커플링(156)은 요소수 회수 호스라인(140)에 요소수 냉각 호스라인(151)을 연결시키기 위한 부재로, 요소수 냉각 호스라인(151)의 타단과 요소수 회수 호스라인(140)의 타측에 연결되어, 요소수 냉각 호스라인(151)과 요소수 회수 호스라인(140)을 연통시킨다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 냉각 호스라인(151)은 일단과 타단에 각각 연결되는 3방 밸브(152) 및 T 커플링(156)을 통해 요소수 회수 호스라인(140)으로부터 분기된 순환 유로를 형성하게 된다.

한편, 본 발명의 실시 예에서, 요소수 회수 호스라인(140)은 복수 개의 단위 요소수 회수 호스라인(140)으로 이루어지고, 이러한 복수 개의 단위 요소수 회수 호스라인(140)은 3방 밸브(152) 및 T 커플링(156)을 매개로 연결되어 하나의 요소수 회수 호스라인(140)을 이루게 된다.

쿨러(157)는 요소수 냉각 호스라인(151)에 설치되어, 요소수 냉각 호스라인(151)을 통과하는 요소수를 냉각시킨다. 이때, 냉각 효율 향상을 위해, 쿨러(157)는 디젤 차량, 예컨대, 굴삭기의 메인 쿨러(10) 전방에 배치되어 있는 요소수 냉각 호스라인(151)에 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 쿨러(157)는 팬(fan)에 의해 냉각되는 금속재로 이루어질 수 있으며, 이때, 그 재질은 스테인리스 강으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 냉각부는 적어도 하나의 온도센서(158)를 포함한다. 적어도 하나의 온도센서(158)는 요소수 탱크(110) 내부에 설치되어, 요소수 탱크(110) 내부에 저장되어 있는 요소수의 온도를 센싱한다. 본 발명의 실시 예에서는 이와 같이, 요소수 탱크(110) 내부에 적어도 하나의 온도센서(158)를 설치하여, 굴삭기와 같은 건설기계 가동 중 요소수 탱크(110)에 저장되어 있는 요소수의 온도를 센싱함으로써, 배출되는 배기가스에 요소수를 공급할지, 아니면, 회수 과정에서 냉각할지를 센싱된 요소수의 온도를 통해 정확하게 혹은 적절하게 판단하고, 이를 통해, 건설기계의 멈춤 없이 계속적인 가동을 가능하게 한다.

이와 같이, 온도센서(158)에 의해 센싱된 온도에 대한 판단 및 요소수에 대한 냉각 여부를 결정하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 냉각부는 컨트롤러(159)를 포함한다. 즉, 컨트롤러(159)는 요소수 탱크(110)에 적어도 하나 설치되어 있는 온도센서(158)에 의해 센싱된 요소수의 온도에 따라 3방 밸브(152)의 제1 출구(154) 및 제2 출구(155)를 개폐시켜, 요소수의 이동 방향을 제어, 즉, 요소수의 냉각 여부를 결정한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치에서, 컨트롤러에 의한 요소수 냉각 과정을 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 각 구성들의 도면 부호는 도 1 내지 도 3을 참조한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 먼저, 컨트롤러(159)는 요소수의 온도 및 3방 밸브(152)의 방향, 즉, 회수되는 요소수의 이동 경로를 점검한다. 이때, 요소수의 온도에 따른 3방 밸브(152)의 방향이 잘못 설정되어 있는 경우, 운전자가 확인할 수 있도록 에러 메시지를 표시하여, 재설정을 가능하게 한다.

다음으로, 컨트롤러(159)는 요소수 탱크(110)에 설치되어 있는 적어도 하나의 온도센서(158)로부터 센싱되어 전달되는 실제 요소수의 온도와 설정된 요소수의 온도를 비교한다.

온도센서(158)에 의해 센싱된 요소수의 온도가 요소수의 설정 온도보다 높은 경우, 컨트롤러(159)는 요소수의 냉각이 필요하다고 판단하여, 요소수 회수 호스라인(140)과 연결되는 3방 밸브(152)의 제1 출구(154)를 폐쇄시키고, 요소수 냉각 호스라인(151)과 연결되는 3방 밸브(152)의 제2 출구(155)를 개방시킨다. 이에 따라, 요소수 회수 호스라인(140)을 통해 회수되던 요소수는 3방 밸브(152)의 제2 출구(155)를 통해, 요소수 냉각 호스라인(151)으로 유입되고, 요소수 냉각 호스라인(151)을 통해 순환하는 과정에서 쿨러(157)에 의해 냉각, 즉, 설정 온도 이하로 냉각된 후 T 커플링(156)을 통해 다시 요소수 회수 호스라인(140)을 유입된 다음 요소수 탱크(110)로 회수된다.

반면, 온도센서(158)에 의해 센싱된 요소수의 온도가 설정 온도보다 낮은 경우, 컨트롤러(159)는 요소수 회수 호스라인(140)과 연결되는 3방 밸브(152)의 제1 출구(154)를 개방시키고, 요소수 냉각 호스라인(151)과 연결되는 3방 밸브(152)의 제2 출구(155)를 폐쇄시킨다. 이에 따라, 요소수 회수 호스라인(140)을 통해 회수되는 요소수는 그대로 요소수 탱크(110)로 유입된다. 이때, 최초 설정이 요소수의 냉각 방지 모드, 즉, 3방 밸브(152)의 제1 출구(154)는 개방되고, 제2 출구(155)는 폐쇄된 상태인 경우, 컨트롤러(159)는 이 상태가 유지되도록 제어한다.

한편, 온도센서(158)에 의해 센싱된 요소수의 온도가 설정 온도보다 높아, 컨트롤러(159)에 의해 3방 밸브(152)가 제어된 상태에서, 컨트롤러(159)는 요소수 탱크(110)에 설치되어 있는 적어도 하나의 온도센서(158)로부터 센싱되어 전달되는 실제 요소수의 온도, 즉, 회수 과정에서 냉각된 다음 요소수 탱크(110)로 유입된 요소수의 온도와 설정된 요소수의 설정 하한 온도를 비교한다.

온도센서(158)에 의해 센싱된 요소수의 온도가 요소수의 설정 하한 온도보다 높은 경우, 컨트롤러(159)는 더 이상의 요소수 냉각이 불필요하다고 판단하여, 요소수 회수 호스라인(140)과 연결되는 3방 밸브(152)의 제1 출구(154)를 개방시키고, 요소수 냉각 호스라인(151)과 연결되는 3방 밸브(152)의 제2 출구(155)를 폐쇄시킨다. 이에 따라, 요소수 회수 호스라인(140)을 통해 회수되는 요소수는 그대로 요소수 탱크(110)로 유입된다. 이때, 요소수의 온도가 요소수의 설정 하한 온도보다 낮은 경우, 즉, 요소수 냉각부에 의해 요소수가 과냉각된 경우, 컨트롤러(159)는 요소수 공급 호스라인(130)이나 요소수 회수 호스라인(140)에 설치되어 있는 히터(160)를 작동시켜, 요소수의 온도를 올릴 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러(159)는 온도센서(158)에 의해 센싱되어 전달되는 요소수의 온도에 따라 요소수 냉각부 및 히터(160)를 작동시켜, 요소수의 온도가 설정 온도 범위를 벗어나지 않도록 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치(100)는 요소수 탱크(110)로 회수되는 요소수를 회수 과정에서 냉각시킬 수 있는 요소수 냉각부를 구비한다. 이를 통해, 요소수 공급장치(100)는 예컨대, 굴삭기와 같은 건설기계 가동 중에도 과열된 요소수를 설정 온도 이하로 냉각시킬 수 있고, 이를 통해, 요소수의 온도 상승에 따른 굴삭기의 보호모드 강제 전환, 즉, 굴삭기가 강제적으로 멈추는 것을 막을 수 있어, 굴삭기의 계속적인 가동을 가능하게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 요소수 공급장치(100)는 요소수 냉각부를 통해, 이를 장착하는 굴삭기의 가동시간을 증가시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

요소수가 저장되는 요소수 탱크;

상기 요소수 탱크와 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 공급되는 상기 요소수를 차량으로부터 배출되는 배기가스에 분사하는 노즐;

상기 요소수 탱크와 상기 노즐 사이에 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 상기 노즐 측으로 공급되는 상기 요소수의 이동 통로를 제공하는 요소수 공급 호스라인;

상기 요소수 탱크와 상기 노즐 사이에 연결되어, 상기 요소수 탱크로부터 상기 노즐 측으로 공급된 후 분사되지 못한 채 상기 요소수 탱크로 회수되는 상기 요소수의 이동 통로를 제공하는 요소수 회수 호스라인; 및

상기 요소수 회수 호스라인과 연결되어, 상기 요소수 탱크로 회수되는 상기 요소수를 회수 과정에서 냉각시키는 요소수 냉각부;

를 포함하는 요소수 공급장치.
제1항에 있어서,

상기 요소수 냉각부는,

일단과 타단이 상기 요소수 회수 호스라인의 일측과 타측에 각각 연결되어 상기 요소수 회수 호스라인으로부터 분기된 순환유로를 형성하는 요소수 냉각 호스라인;

상기 요소수 냉각 호스라인의 일단과 상기 요소수 회수 호스라인의 일측에 형성되어, 상기 요소수의 이동 방향을 제어하는 3방 밸브;

상기 요소수 냉각 호스라인의 타단과 상기 요소수 회수 호스라인의 타측에 연결되어, 상기 요소수 냉각 호스라인과 상기 요소수 회수 호스라인을 연통시키는 T 커플링; 및

상기 요소수 냉각 호스라인에 설치되어, 상기 요소수 냉각 호스라인을 통과하는 상기 요소수를 냉각시키는 쿨러;

를 포함하는 요소수 공급장치.
제2항에 있어서,

상기 요소수 냉각부는 상기 요소수 탱크 내부에 설치되어, 상기 요소수 탱크 내부에 저장되어 있는 상기 요소수의 온도를 센싱하는 적어도 하나의 온도센서를 더 포함하는 요소수 공급장치.
제3항에 있어서,

상기 요소수 냉각부는 상기 온도센서에 의해 센싱된 상기 요소수의 온도에 따라 상기 3방 밸브의 각 출구를 개폐시키는 컨트롤러를 더 포함하는 요소수 공급장치.
제4항에 있어서,

상기 온도센서에 의해 센싱된 상기 요소수의 온도가 설정 온도보다 높은 경우, 상기 컨트롤러는, 상기 3방 밸브에서 상기 요소수 회수 호스라인과 연결되는 제1 출구는 폐쇄시키고 상기 요소수 냉각 호스라인과 연결되는 제2 출구는 개방시키는 요소수 공급장치.
제4항에 있어서,

상기 온도센서에 의해 센싱된 상기 요소수의 온도가 설정 온도보다 낮은 경우, 상기 컨트롤러는, 상기 3방 밸브에서 상기 요소수 회수 호스라인과 연결되는 제1 출구는 개방시키고 상기 요소수 냉각 호스라인과 연결되는 제2 출구는 폐쇄시키는 요소수 공급장치.
제2항에 있어서,

상기 쿨러는 스테인리스 강으로 이루어지는 요소수 공급장치.
제2항에 있어서,

상기 쿨러는 상기 차량의 메인 쿨러 전방에 배치되는 요소수 공급장치.
제1항에 있어서,

상기 요소수 공급 호스라인 및 상기 요소수 회수 호스라인 각각에 설치되는 히터를 더 포함하는 요소수 공급장치.
제1항에 있어서,

상기 요소수 탱크 내부에 저장되어 있는 상기 요소수를 상기 노즐 측으로 펌핑하는 요소수 펌프를 더 포함하는 요소수 공급장치.
제1항에 있어서,

상기 요소수 회수 호스라인은 상기 요소수 탱크 측으로 회수되는 상기 요소수의 역류를 방지하기 위해 설치되는 체크밸브를 포함하는 요소수 공급장치.