KR20130036980A

KR20130036980A - 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈

Info

Publication number: KR20130036980A
Application number: KR1020110101263A
Authority: KR
Inventors: 류동명; 류부열; 최필선
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2013-04-15
Anticipated expiration: 2031-10-05
Also published as: KR101317415B1

Abstract

차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈이 개시된다. 개시된 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈은 배기 파이프에 구성된 선택적 촉매 환원 장치로 요소 수용액을 공급하기 위한 것으로서, ⅰ)요소 수용액을 저장하는 요소 탱크의 하부에 설치되는 모듈 본체와, ⅱ)요소 탱크의 외부에서 모듈 본체의 하부면에 장착되며, 요소 탱크 내부의 요소 수용액을 선택적 촉매 환원 장치로 공급하는 펌프 어셈블리를 포함할 수 있다.

Description

차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈 {UREA PUMP MODULE FOR SELECTIVE CATALYST REDUCTION DEVICE}

본 발명의 실시예는 차량의 배기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 가스의 후처리를 위한 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction: 이하 'SCR' 이라고 한다) 장치로 요소 수용액을 공급하는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 디젤 엔진의 배기 시스템은 배기 가스 중에 함유된 질소산화물(NOx)을 감소시키기 위해 SCR, DOC(Diesel Oxidation Catalyst), CPE(Catalyzed Particulate Filter) 등과 같은 배기 가스 후처리 장치를 구비하고 있다.

이 중에서, SCR을 적용한 배기가스 후처리장치(이하, 'SCR 장치' 라고 한다)는 배기 파이프의 내부로 요소 수용액과 같은 환원제를 분사하여 배기 가스 중의 질소산화물을 질소와 산소로 환원시키는 기능을 하게 된다.

즉, 상기 SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH₃)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N₂)와 물(H₂O)로 환원시킬 수 있다.

이와 같이 SCR 장치를 통해 요소 수용액을 배기 파이프의 내부로 분사하기 위해서는 요소 수용액을 SCR 장치로 공급하기 위한 요소 수용액 공급 시스템이 필요하다.

상기 요소 수용액 공급 시스템은 기본적으로, 요소 수용액을 저장하는 요소 탱크와, 요소 탱크에 구성되며 요소 수용액을 SCR 장치로 공급하는 펌프 모듈을 구비하고 있다.

종래 기술에서 상기한 펌프 모듈은 요소 탱크의 상부에 구성되는 바, 요소 탱크의 내부로 배치되는 리저버 컵을 구비하고 있으며, 요소 탱크 내부의 요소 수용액을 흡입 및 토출하기 위한 펌프를 설치하고 있다.

그런데, 종래 기술에서는 겨울철 요소 수용액의 비중이 커짐으로 인해 요소 탱크의 하부부터 순차적으로 빙결이 진행되고, 빙결에 의한 요소 수용액의 부피 팽창으로 요소 탱크의 상부에서 변형량이 크게 일어나기 때문에, 이러한 요소 탱크의 상부측 변형으로 인해 펌프 모듈이 파손될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 겨울철 요소 수용액의 빙결로 요소 탱크가 변형됨에 따른 주요 구성 부품의 파손을 방지할 수 있도록 한 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈은, 배기 파이프에 구성된 선택적 촉매 환원 장치로 요소 수용액을 공급하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 요소 수용액을 저장하는 요소 탱크의 하부에 설치되는 모듈 본체와, ⅱ)상기 요소 탱크의 외부에서 상기 모듈 본체의 하부면에 장착되며, 상기 요소 탱크 내부의 요소 수용액을 선택적 촉매 환원 장치로 공급하는 펌프 어셈블리를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 모듈 본체의 하부면에는 상기 펌프 어셈블리를 수평 방향으로 압입 장착하기 위한 장착부가 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈은, ⅰ)요소 수용액을 저장하는 요소 탱크의 하부에 설치되며, 상기 요소 탱크의 내부로 배치되는 리저버 컵으로서의 모듈 본체와, ⅱ)상기 요소 탱크의 외부에서 상기 모듈 본체의 하부면에 장착되며, 상기 요소 탱크 내부의 요소 수용액을 선택적 촉매 환원 장치로 공급하는 펌프 어셈블리와, ⅲ)상기 리저버 컵의 내부에 설치되며, 상기 펌프 어셈블리에서 토출되는 요소 수용액을 필터링 하는 반원형의 필터 어셈블리를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 모듈 본체는 펌프 어셈블리를 수평 방향으로 압입 장착하기 위한 장착부를 지닌 바닥체를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 장착부는 상기 리저버 컵의 내부에서 볼 때 상기 바닥체의 바닥면으로부터 반원의 돔 형태로 돌출되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 장착부에는 상기 리저버 컵의 내부와 상기 펌프 어셈블리의 흡입구를 연결하는 유입 포트와, 상기 펌프 어셈블리의 토출구와 상기 필터 어셈블리를 연결하는 배출 포트가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈은, 상기 바닥체에 상기 필터 어셈블리와 연결되게 장착되며, 상기 리저버 컵 외부의 요소 수용액을 내부로 유입시키는 제트 펌프를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 바닥체에는 상기 제트 펌프를 장착하기 위해 상기 리저버 컵의 내외부를 연결하는 연결부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 제트 펌프는 상기 필터 어셈블리와 연결되며 체크 밸브가 구비된 밸브부와, 상기 밸브부와 일체로 연결되며 요소 수용액을 분사하는 노즐부로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 연결부는 상기 밸브부가 배치되는 제1 부분과, 상기 노즐부가 배치되는 제2 부분으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 제2 부분에는 요소 수용액을 분출하는 디퓨져가 수직 방향으로 길게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 바닥체의 하부면에는 상기 필터 어셈블리와 연결되는 토출 니플이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 토출 니플에는 압력 센서가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 배출 포트는 상기 필터 어셈블리의 유입부와 제1 관로를 통해 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 제트 펌프는 상기 필터 어셈블리의 유출부와 제2 관로를 통해 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 토출 니플은 제3 관로를 통해 상기 필터 어셈블리의 유출부와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 바닥체는 상기 요소 탱크의 하부면에 형성된 장착 구멍의 가장자리 부분에 로킹부재를 통하여 고정되는 플랜지부와, 상기 리저버 컵 내부에서 바닥면의 일부가 돌출되며 상기 플랜지부와의 사이에 통로부를 형성하는 돌출부로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 연결부는 상기 돌출부에 형성되며, 상기 통로부와 상호 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 돌출부에는 상기 통로부와 상호 연결되는 밸브 통로가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 밸브 통로에는 우산 형태의 유입 밸브가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈에 있어서, 상기 플랜지부와 장착 구멍의 가장자리 부분 사이에는 실링부재가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예는 요소 탱크의 하부에 모듈 본체가가 장착되고, 요소 탱크의 외부에서 모듈 본체의 하부면에 펌프 어셈블리가 수평 방향으로 압입 장착되어 있으므로, 겨울철 요소 수용액의 빙결로 요소 탱크가 변형됨에 따른 주요 구성 부품의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 필터 어셈블리가 반달 모양으로 리저버 컵의 내부에서 바닥체의 장착부에 장착되므로, 전체 펌프 모듈의 레이아웃에 유리하고, 성능 및 상품성 향상이 기대된다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제트 펌프에 디퓨져를 구비하므로, 부압을 효과적으로 형성할 수 있으며, 펌프의 미 구동시 리저버 컵 내부의 요소 수용액이 외부로 유출되는 것을 방지하여 그 리저버 컵 내의 요소 수용액 잔류량을 극대화시킬 수 있고, 요소 수용액의 공급 안정성을 유지시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈을 도시한 투영 사시도이다.
도 2는 도 1의 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈을 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 4는 도 3의 평면 구성도이다.
도 5는 도 3의 A-A선에 따른 단면 구성도이다.
도 6은 도 3의 B-B선에 따른 단면 구성도이다.
도 7은 도 3의 C-C선에 따른 단면 구성도이다.
도 8은 도 3의 D-D선에 따른 단면 구성도이다.
도 9는 도 3의 E-E선에 따른 단면 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈을 도시한 투영 사시도이고, 도 2는 도 1의 저면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈을 도시한 부분 절개 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈(100)은 디젤 차량의 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 후처리 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 배기가스 후처리 시스템은 엔진에서 배출되는 배기 가스 중의 질소산화물을 질소와 산소로 환원시켜 주는 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction: 이하 'SCR' 이라고 한다) 장치를 포함하고 있다.

여기서, 상기 SCR 장치는 배기 가스의 스트림을 형성하는 배기 파이프에 SCR 촉매가 연결 설치되고, 배기 파이프의 내부로 요소(urea) 수용액과 같은 환원제를 분사할 수 있는 구성으로 이루어진다.

따라서, 상기 SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH₃)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N₂)와 물(H₂O)로 환원시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈(100)은 요소 탱크(1)에 저장된 환원제(이하에서는 "요소 수용액" 이라고 한다)를 SCR 장치로 공급(펌핑)하기 위한 것이다.

상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈(100)은 겨울철 요소 수용액의 빙결로 요소 탱크(1)가 변형됨에 따른 주요 구성 부품의 파손을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈(100)은 기본적으로, 모듈 본체(10)와, 펌프 어셈블리(50)와, 필터 어셈블리(70)와, 제트 펌프(80)를 포함하고 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 9를 참조하여 상기와 같은 각종 구성 요소들을 더욱 자세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 모듈 본체(10)는 펌프 모듈을 구성하는 본체로서 구비되며, 요소 수용액을 저장하는 요소 탱크(1)의 하부에 설치된다.

상기 모듈 본체(10)는 요소 탱크(1)의 하부면에서 저장 공간으로 삽입되게 장착되며, 요소 탱크(1)의 내부에서 요소 수용액을 일부 저장할 수 있는 리저버 컵(11)으로 이루어진다.

여기서, 상기 요소 탱크(1)는 일정량의 요소 수용액을 저장할 수 있는 저장 공간을 형성하며, 그 저장 공간에 수용된 요소 수용액을 공급하는 공급 라인을 통해 SCR 장치와 연결될 수 있다.

상기에서 모듈 본체(10)는 요소 탱크(1)의 하부면에 형성된 장착 구멍(3)의 가장자리 부분에 로킹부재(5)를 통하여 고정되게 설치된다.

상기 로킹부재(5)는 예를 들어 모듈 본체(10)의 바닥면 가장자리 부분을 지지하는 제1 로커(7)와, 장착 구멍(3)의 가장자리 부분과 제1 로커(7)를 클램핑 하는 제2 로커(9)로 이루어진다.

이러한 로킹부재(5)는 당 업계에서 널리 알려진 캡 로킹 방식의 펌프 마운팅 구조로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구조의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기에서와 같은 모듈 본체(10)는 기본적으로, 로킹부재(5)에 의해 요소 탱크(1)의 하부면으로 지지되는 바닥체(13)와, 바닥체(13)에 일체로 형성되는 벽체(15)로 이루어진다.

즉, 상기 모듈 본체(10)는 바닥체(13)와 벽체(15)로 구성된 리저버 컵(11)으로 이루어지며, 벽체(15)는 요소 탱크(1)의 저장 공간으로 배치되며 요소 수용액의 일부를 수용한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 바닥체(13)는 모듈 본체(10)를 요소 탱크(1)의 하부면에 고정하기 위한 플랜지부(17)와, 뒤에서 더욱 설명될 펌프 어셈블리(50)를 장착하기 위한 장착부(21)와, 제트 펌프(80)를 설치하기 위한 돌출부(31)를 포함하고 있다.

상기에서 플랜지부(17)는 위에서 언급한 바와 있는 로킹부재(5)를 통하여 모듈 본체(10)를 요소 탱크(1)의 장착 구멍(3) 가장자리 부분에 결합시키기 위한 것으로, 로킹부재(5)가 실질적으로 로킹될 수 있는 바닥체(13)의 테두리 부분으로 이루어진다.

여기서, 상기 플랜지부(17)와 장착 구멍(3) 가장자리 부분 사이에는 요소 탱크(1) 내부의 요소 수용액이 외부로 유출되지 않게 실링하는 오-링으로서의 실링부재(19)가 설치된다.

상기 장착부(21)는 언급한 바 있는 펌프 어셈블리(50)를 요소 탱크(1)의 외부에서 모듈 본체(10)의 하부면에 수평 방향으로 압입 장착하기 위한 것으로서, 바닥체(13)의 하부면에서 요소 탱크(1)의 저장 공간 측으로 오목하게 형성될 수 있다.

즉, 상기 장착부(21)는 리저버 컵(11)의 내부에서 볼 때, 바닥체(13)의 바닥면으로부터 반원의 돔 형태로 돌출되게 형성된다.

여기서, 상기 장착부(21)에는 리저버 컵(11)의 내부와 펌프 어셈블리(50)를 연결하는 유입 포트(23)와, 뒤에서 더욱 설명될 필터 어셈블리(70)와 펌프 어셈블리(50)를 연결하는 배출 포트(25)가 형성되어 있다.

그리고 상기 돌출부(31)는 뒤에서 더욱 설명될 제트 펌프(80)를 설치하기 위한 것으로서, 리저버 컵(11)의 내부에서 장착부(21)를 제외한 바닥면의 일부 구간이 돌출되며 형성될 수 있다.

상기 돌출부(31)는 바닥면의 일부 구간이 위로 돌출되며 플랜지부(17)와의 사이에 요소 탱크(1)의 내부 공간 및 리저버 컵(11)의 내부 공간과 상호 연결하는 통로부(33)를 형성한다.

즉, 상기 돌출부(31)는 리저버 컵(11)의 내부에서 바닥체(13)의 바닥면이 일부 들어 올려지며 요소 탱크(1)의 요소 수용액이 리저버 컵(11)의 내부 공간으로 유입될 수 있는 연결 통로로서의 통로부(33)를 형성하게 된다.

이 경우, 상기 돌출부(31)에는 통로부(33)와 상호 연결되는 밸브 통로(35)가 형성되는데, 밸브 통로(35)는 리저버 컵(11)의 내부 공간과 통로부(33)를 상호 연결하며 요소 탱크(1)의 저장 공간에서 통로부(33)로 유입되는 요소 수용액을 리저버 컵(11)의 내부 공간으로 공급하는 기능을 하게 된다.

그리고, 상기 밸브 통로(35)에는 우산 형태의 유입 밸브(37)가 설치될 수 있다.

이러한 유입 밸브(37)는 요소 수용액이 밸브 통로(35)를 통해 통로부(33)에서 리저버 컵(11)의 내부로 유입되는 것을 허용하는 반면, 요소 수용액이 리저버 컵(11)의 내부에서 밸브 통로(35)를 통해 통로부(33)로 유출(역류)되는 것을 막는 체크 밸브로서의 기능을 하게 된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 펌프 어셈블리(50)는 요소 탱크(1)의 내부에 저장된 요소 수용액을 SCR 장치로 공급(펌핑)하기 위한 것으로서, 요소 탱크(1)의 외부에서 모듈 본체(10)의 하부면에 장착된다.

상기 펌프 어셈블리(50)는 요소 탱크(1)의 외부에서 바닥체(13)의 장착부(21)에 압입 장착될 수 있다.

이러한 펌프 어셈블리(50)는 펌프부(51), 모터부(53), 및 전원 연결부(55)로 이루어지는데, 상기와 같은 펌프부(51), 모터부(53), 및 전원 연결부(55)의 결합 구조는 당 업계에 널리 알려진 펌프의 기본적인 구성과 동일하므로 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 펌프 어셈블리(50)의 펌프부(51)에는 리저버 컵(11) 내부의 요소 수용액을 흡입하는 흡입구(61)와, 그 흡입된 요소 수용액을 토출하는 토출구(63)가 형성된다.

상기 흡입구(61)는 위에서 언급한 바 있는 장착부(21)의 유입 포트(23)와 연결되고, 토출구(63)는 장착부(21)의 배출 포트(25)와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 필터 어셈블리(70)는 펌프 어셈블리(50)를 통해 요소 탱크(1)의 내부에서 SCR 장치로 토출되는 요소 수용액을 필터링 하기 위한 것이다.

상기 필터 어셈블리(70)는 리저버 컵(11)의 내부에서 장착부(21)의 상면에 설치되는 바, 그 장착부(21)의 형상에 대응하는 반원 형상으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 필터 어셈블리(70)는 제1 관로(L1)를 통해 장착부(21)의 배출 포트(25)와 연결되는 바, 제1 관로(L1)는 필터 어셈블리(70)의 유입부(71)와 배출 포트(25)를 연결한다.

즉, 상기 펌프 어셈블리(50)에 의해 토출되는 요소 수용액은 제1 관로(L1)를 통해 필터 어셈블리(70)로 공급될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제트 펌프(80)는 요소 탱크(1)에 수용된 리저버 컵(11) 외부의 요소 수용액을 그 리저버 컵(11)의 내부로 유입시키기 위한 것이다.

상기 제트 펌프(80)는 리저버 컵(11)의 내부에서 모듈 본체(10)의 바닥체(13)에 필터 어셈블리(70)와 상호 연결되게 장착될 수 있다.

이러한 제트 펌프(80)는 체크 밸브(82)가 구비된 밸브부(81)와, 그 밸브부(81)와 일체로 연결되며 요소 수용액을 분사하는 노즐부(85)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 바닥체(13)에는 제트 펌프(80)를 장착하기 위해 리저버 컵(11)의 내부 및 외부를 연결하는 연결부(41)가 형성되는 바, 그 연결부(41)는 바닥체(13)의 돌출부(31)에 돌출되게 형성되며, 위에서 언급한 바 있는 통로부(33)와 상호 연결될 수 있다.

이 경우, 상기 연결부(41)는 제트 펌프(80)의 밸브부(81)가 배치되는 제1 부분(43)과, 제1 부분(43)과 일체로 연결되며 노즐부(85)가 배치되는 제2 부분(45)으로 이루어진다.

상기에서 제트 펌프(80)의 밸브부(81)는 연결부(41)의 제1 부분(43)에 배치되며 제2 관로(L2)를 통해 필터 어셈블리(70)의 유출부(73)와 연결될 수 있다.

상기 밸브부(81)는 펌프 어셈블리(50)에 의해 고압으로 가압되며 필터 어셈블리(70)를 거친 요소 수용액을 노즐부(85)로 공급한다.

이 때, 상기 체크 밸브(82)는 고압의 요소 수용액을 노즐부(85)로 공급하며, 그 요소 수용액이 역류되는 것을 방지하는 기능을 하게 된다.

상기에서 노즐부(85)는 밸브부(81)를 통해서 공급되는 고압의 요소 수용액을 노즐을 통해 분사하면서 부압을 형성하고, 이 부압에 의해서 요소 탱크(1) 내부의 요소 수용액을 통로부(33)로 흡입하며 그 요소 수용액을 연결부(41)의 제2 부분(45)을 통해 리저버 컵(11) 내부로 유입시킬 수 있다.

즉, 리저버 컵(11) 외부의 요소 수용액은 상기와 같이 노즐부(85)에 의해 형성된 부압으로서 통로부(33)로 유입되고, 그 통로부(33)로부터 연결부(41)의 제2 부분(45)을 통해 리저버 컵(11) 내부로 배출될 수 있다.

그리고, 상기와 같은 연결부(41)의 제2 부분(45)에는 요소 수용액을 리저버 컵(11)의 내부로 분출하기 위한 디퓨져(47)가 수직 방향으로 길게 형성되어 있다.

상기 디퓨져(47)는 제2 부분(45)과 연결되며 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 통로를 형성하고 있다.

여기서, 상기 디퓨져(47)는 노즐부(85)에 의한 부압을 효과적으로 형성할 수 있게 하며, 펌프 어셈블리(50)의 미 구동시 리저버 컵(11) 내부의 요소 수용액이 외부로 유출되는 것을 방지하여 그 리저버 컵(11) 내의 요소 수용액 잔류량을 극대화시키고, 요소 수용액의 공급 안정성을 유지시키는 기능을 하게 된다.

한편, 요소 탱크(1)의 외부에서 바닥체(13)의 하부면에는 펌프 어셈블리(50)에 의해 고압으로 가압되며 필터 어셈블리(70)를 거친 요소 수용액을 토출하는 토출 니플(91)이 형성될 수 있다.

상기 토출 니플(91)은 필터 어셈블리(70)의 유출부(73)과 제3 관로(L3)를 통해 연결될 수 있다.

또한, 상기 바닥체(13)의 하부면에는 토출 니플(91)을 통해 토출되는 요소 수용액의 압력을 감지하고 그 감지 신호를 제어기(도면에 도시되지 않음)로 출력하는 압력 센서(93)가 설치된다.

상기 압력 센서(93)는 바닥체(13)의 하부면에서 토출 니플(91)과 상호 연결되는 장착 공간에 장착될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시예에서 모듈 본체(10)는 바닥체(13)의 플랜지부(17)가 로킹부재(5)를 통하여 요소 탱크(1)의 장착 구멍(3) 가장자리 부분에 고정된 상태에 있으며, 리저버 컵(11)이 요소 탱크(1)의 저장 공간으로 배치된 상태에 있다.

그리고, 상기 바닥체(13)의 장착부(21)에는 요소 탱크(1)의 외부에서 펌프 어셈블리(50)가 수평 방향으로 압입 장착되고, 필터 어셈블리(70)는 반원 형상으로 이루어지며 리저버 컵(11)의 내부에서 장착부(21)의 상면에 장착된 상태에 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같이 요소 탱크(1)의 하부에 모듈 본체(10)가 장착되고, 그 모듈 본체(10)의 장착부(21)에 펌프 어셈블리(50)가 수평 방향으로 압입 장착되어 있으므로, 겨울철 요소 수용액의 빙결로 요소 탱크(1)가 변형됨에 따른 주요 구성 부품의 파손을 방지할 수 있다.

즉, 겨울철 요소 수용액이 빙결되는 경우, 요소 수용액의 비중이 커짐으로 인해 요소 탱크(1)의 하부부터 순차적으로 빙결이 진행되고, 빙결에 의한 요소 수용액의 부피 팽창으로 요소 탱크(1)의 상부에서 변형량이 크게 일어나기 때문에, 요소 탱크(1)의 하부에 모듈 본체(10)를 장착함으로 요소 탱크(1)의 변형에 따른 모듈 본체(10) 등의 손상을 방지할 수 있다.

이와 같은 상태에서, 펌프 어셈블리(50)의 전원 연결부(55)로 전원이 인가되면, 모터부(53)의 구동으로 펌프부(51)에서는 장착부(21)의 유입 포트(23)를 통해 리저버 컵(11) 내부의 요소 수용액을 흡입한다.

여기서, 상기 리저버 컵(11) 내부의 요소 수용액은 유입 포트(23)를 통과하며 펌프부(51)의 흡입구(61)를 통해 흡입될 수 있다.

그리고 나서, 상기와 같이 펌프부(51)로 흡입된 요소 수용액은 펌프부(51)의 토출구(63)를 통해 고압으로 배출되는데, 장착부(21)의 배출 포트(25)를 통과하며 제1 관로(L1)를 통해 필터 어셈블리(70)로 유입된다.

이 후, 상기 요소 수용액은 필터 어셈블리(70)를 거치며 그 필터 어셈블리(70)에 의해 이물질 등이 걸러지며 필터 어셈블리(70)의 유출부(73)를 통해 배출되고, 제2 및 제3 관로(L2, L3)를 통해 분기된다.

여기서, 상기 요소 수용액의 일부는 제2 관로(L2)를 통해 제트 펌프(80)로 배출되고, 나머지는 제3 관로(L3)를 통해 바닥체(13)의 토출 니플(91)로 배출되며, 그 토출 니플(91)로부터 별도의 공급 라인을 통해 SCR 장치로 공급될 수 있다.

이 과정에서, 상기 요소 수용액의 토출 압력은 압력 센서(93)를 통해서 감지될 수 있다.

한편, 상기 필터 어셈블리(70)에서 배출된 고압의 요소 수용액은 제2 관로(L2)를 통해 제트 펌프(80)의 밸브부(81)로 공급되는데, 그 밸브부(81)에서는 고압의 요소 수용액을 노즐부(85)로 공급하며 체크 밸브(82)에 의해 역류되는 것을 저지한다.

그리고, 상기 노즐부(85)에서는 밸브부(81)를 통해서 공급되는 고압의 요소 수용액을 노즐을 통해 분사하면서 부압을 형성하고, 이 부압에 의해서 요소 탱크(1) 내부의 요소 수용액을 바닥체(13)의 통로부(33)로 흡입하며 그 요소 수용액을 연결부(41)의 제2 부분(45)을 통해 리저버 컵(11) 내부로 유입시킬 수 있다.

즉, 상기 리저버 컵(11) 외부의 요소 수용액은 노즐부(85)에 의해 형성된 부압으로서 통로부(33)로 유입되고, 그 통로부(33)로부터 연결부(41)의 제2 부분(45)을 통해 리저버 컵(11)의 내부로 배출될 수 있다.

여기서, 상기 연결부(41)의 제2 부분(45)에는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 통로를 지니며 요소 수용액을 분출할 수 있는 디퓨져(47)를 형성하고 있기 때문에, 노즐부(85)에 의한 부압을 효과적으로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 디퓨져(47)를 구비하므로, 펌프 어셈블리(50)의 미 구동시 리저버 컵(11) 내부의 요소 수용액이 외부로 유출되는 것을 방지하여 그 리저버 컵(11) 내의 요소 수용액 잔류량을 극대화시키고, 요소 수용액의 공급 안정성을 유지시킬 수 있다.

이러는 과정을 거치는 동안, 상기 제트 펌프(80)에 의해 요소 탱크(1)의 저장 공간에서 통로부(33)로 유입되는 요소 수용액은 돌출부(31)의 밸브 통로(35)를 통해 리저버 컵(11)의 내부로 유입될 수 있다.

여기서, 상기 밸브 통로(35)에 우산 형태의 유입 밸브(37)가 설치되어 있으므로, 유입 밸브(37)는 요소 수용액이 밸브 통로(35)를 통해 통로부(33)에서 리저버 컵(11)의 내부 공간으로 유입되는 것을 허용하고, 요소 수용액이 리저버 컵(11)의 내부 공간에서 밸브 통로(35)를 통해 통로부(33)로 유출(역류)되는 것을 저지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈(100)은 상술한 바와 같은 일련의 과정으로 요소 탱크(1)에 저장된 요소 수용액을 SCR 장치로 공급할 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈(100)에 의하면, 요소 탱크(1)의 하부에 모듈 본체(10)가 장착되고, 요소 탱크(1)의 외부에서 모듈 본체(10)의 하부면에 펌프 어셈블리(50)가 수평 방향으로 압입 장착되어 있으므로, 겨울철 요소 수용액의 빙결로 요소 탱크(1)가 변형됨에 따른 주요 구성 부품의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 필터 어셈블리(70)가 반달 모양으로 리저버 컵(11)의 내부에서 바닥체(13)의 장착부(21)에 장착되므로, 전체 펌프 모듈(100)의 레이아웃에 유리하고, 성능 및 상품성 향상이 기대된다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제트 펌프(80)에 디퓨져(47)를 구비하므로, 부압을 효과적으로 형성할 수 있게 하며, 펌프 어셈블리(50)의 미 구동시 리저버 컵(11) 내부의 요소 수용액이 외부로 유출되는 것을 방지하여 그 리저버 컵(11) 내의 요소 수용액 잔류량을 극대화시키고, 요소 수용액의 공급 안정성을 유지시킬 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1... 요소 탱크 10... 모듈 본체
11... 리저버 컵 13... 바닥체
15... 벽체 17... 플랜지부
19... 실링부재 21... 장착부
23... 유입 포트 25... 배출 포트
31... 돌출부 33... 통로부
35... 밸브 통로 37... 유입 밸브
41... 연결부 43... 제1 부분
45... 제2 부분 47... 디퓨져
50... 펌프 어셈블리 51... 펌프부
53... 모터부 55... 전원 연결부
61... 흡입구 63... 토출구
70... 필터 어셈블리 71... 유입부
73... 유출부 80... 제트 펌프
81... 밸브부 82... 체크 밸브
85... 노즐부 91... 토출 니플
93... 압력 센서 L1, L2, L3... 관로

Claims

배기 파이프에 구성된 선택적 촉매 환원 장치로 요소 수용액을 공급하기 위한 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈로서,
상기 요소 수용액을 저장하는 요소 탱크의 하부에 설치되는 모듈 본체; 및
상기 요소 탱크의 외부에서 상기 모듈 본체의 하부면에 장착되며, 상기 요소 탱크 내부의 요소 수용액을 선택적 촉매 환원 장치로 공급하는 펌프 어셈블리
를 포함하는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제1 항에 있어서,
상기 모듈 본체의 하부면에는 상기 펌프 어셈블리를 수평 방향으로 압입 장착하기 위한 장착부가 형성되는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
요소 수용액을 저장하는 요소 탱크의 하부에 설치되며, 상기 요소 탱크의 내부로 배치되는 리저버 컵으로서의 모듈 본체;
상기 요소 탱크의 외부에서 상기 모듈 본체의 하부면에 장착되며, 상기 요소 탱크 내부의 요소 수용액을 선택적 촉매 환원 장치로 공급하는 펌프 어셈블리; 및
상기 리저버 컵의 내부에 설치되며, 상기 펌프 어셈블리에서 토출되는 요소 수용액을 필터링 하는 반원형의 필터 어셈블리
를 포함하며,
상기 모듈 본체는 펌프 어셈블리를 수평 방향으로 압입 장착하기 위한 장착부를 지닌 바닥체를 포함하는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제3 항에 있어서,
상기 장착부는,
상기 리저버 컵의 내부에서 볼 때 상기 바닥체의 바닥면으로부터 반원의 돔 형태로 돌출되게 형성되는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제3 항에 있어서,
상기 장착부에는,
상기 리저버 컵의 내부와 상기 펌프 어셈블리의 흡입구를 연결하는 유입 포트와,
상기 펌프 어셈블리의 토출구와 상기 필터 어셈블리를 연결하는 배출 포트가 형성되는 차량의 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제3 항에 있어서,
상기 바닥체에 상기 필터 어셈블리와 연결되게 장착되며, 상기 리저버 컵 외부의 요소 수용액을 내부로 유입시키는 제트 펌프
를 더 포함하는 차량의 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제6 항에 있어서,
상기 바닥체에는,
상기 제트 펌프를 장착하기 위해 상기 리저버 컵의 내외부를 연결하는 연결부가 형성되는 차량의 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제7 항에 있어서,
상기 제트 펌프는,
상기 필터 어셈블리와 연결되며 체크 밸브가 구비된 밸브부와,
상기 밸브부와 일체로 연결되며 요소 수용액을 분사하는 노즐부로 이루어지는 차량의 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제8 항에 있어서,
상기 연결부는 상기 밸브부가 배치되는 제1 부분과, 상기 노즐부가 배치되는 제2 부분으로 이루어지며,
상기 제2 부분에는 요소 수용액을 분출하는 디퓨져가 수직 방향으로 길게 형성되는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제5 항에 있어서,
상기 바닥체의 하부면에는 상기 필터 어셈블리와 연결되는 토출 니플이 형성되며,
상기 토출 니플에는 압력 센서가 설치되는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제10 항에 있어서,
상기 바닥체에는 상기 필터 어셈블리와 연결되며, 상기 리저버 컵 외부의 요소 수용액을 내부로 유입시키는 제트 펌프가 구비되고,
상기 배출 포트는 상기 필터 어셈블리의 유입부와 제1 관로를 통해 연결되며, 상기 제트 펌프는 상기 필터 어셈블리의 유출부와 제2 관로를 통해 연결되고,
상기 토출 니플은 제3 관로를 통해 상기 필터 어셈블리의 유출부와 연결되는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제7 항에 있어서,
상기 바닥체는,
상기 요소 탱크의 하부면에 형성된 장착 구멍의 가장자리 부분에 로킹부재를 통하여 고정되는 플랜지부와,
상기 리저버 컵 내부에서 바닥면의 일부가 돌출되며 상기 플랜지부와의 사이에 통로부를 형성하는 돌출부
로 이루어지는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제12 항에 있어서,
상기 연결부는 상기 돌출부에 형성되며, 상기 통로부와 상호 연결되는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제12 항에 있어서,
상기 돌출부에는,
상기 통로부와 상호 연결되는 밸브 통로가 형성되고, 상기 밸브 통로에는 우산 형태의 유입 밸브가 설치되는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.
제7 항에 있어서,
상기 플랜지부와 장착 구멍의 가장자리 부분 사이에는 실링부재가 설치되는 차량의 선택적 촉매 환원 장치용 요소 펌프 모듈.