KR101427950B1 - Mixer of selective catalyst reduction device for exhaust system - Google Patents

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Abstract

차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서가 개시된다. 개시된 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서는 SCR 촉매의 전단과 도징유닛 후방 사이의 배기 파이프에 설치되는 것으로서, ⅰ)동심원 형태로 배치되며, 배기 파이프를 따라 흐르는 배기 가스와 도징유닛으로부터 분사되는 환원제의 유동 영역을 분할하는 다수 개의 원통부재들과, ⅱ)원통부재들에 방사 상으로 결합되며, 배기 가스와 환원제의 유동 유체에 난류를 형성하는 다수 개의 날개부재들을 포함할 수 있다.A mixer for a selective catalytic reduction device of a vehicle exhaust system is disclosed. A mixer for a selective catalytic reduction device of the disclosed vehicle exhaust system is installed in an exhaust pipe between the front end of the SCR catalyst and the rear of the dosing unit, comprising: i) concentrically arranged exhaust gas discharged from the dosing unit A plurality of cylindrical members for dividing the flow region of the reducing agent, and ii) a plurality of wing members radially coupled to the cylindrical members and forming turbulence in the flow fluid of the exhaust gas and the reducing agent.

Description

차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서 {MIXER OF SELECTIVE CATALYST REDUCTION DEVICE FOR EXHAUST SYSTEM}Technical Field [0001] The present invention relates to a mixer for a selective catalytic reduction device of a vehicle exhaust system,

본 발명의 실시예는 차량의 배기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 가스의 후처리를 위한 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction: 이하 'SCR' 이라고 한다) 장치에 적용되는 믹서에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust system of a vehicle, and more particularly to a mixer applied to selective catalytic reduction (hereinafter referred to as 'SCR') apparatus for post-treatment of exhaust gas.

일반적으로, 엔진의 배기 시스템은 배기 가스 중에 함유된 공해 물질인 질소산화물(NOx) 등을 감소시키기 위해 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF((Diesel Particulate matter Filter), 및 SCR(Selective Catalyst Reduction) 등과 같은 배기가스 후처리장치를 구비하고 있다.Generally, the exhaust system of an engine is divided into DOC (Diesel Oxidation Catalyst), DPF (Diesel Particulate matter Filter), SCR (Selective Catalyst Reduction) and the like to reduce nitrogen oxide (NOx) And the same exhaust gas post-treatment device.

이 중에서, SCR을 적용한 배기가스 후처리장치(이하, 'SCR 장치' 라고 한다)는 배기 파이프에 SCR 촉매가 연결 설치되고, 배기 파이프의 내부로 요소(urea) 수용액과 같은 환원제를 분사하기 위한 도징유닛이 배기 파이프에 장착되도록 구성된다.Among them, an exhaust gas post-treatment apparatus (hereinafter referred to as "SCR apparatus") to which an SCR is applied is provided with an SCR catalyst connected to an exhaust pipe, a dosing unit for injecting a reducing agent such as an urea aqueous solution into the exhaust pipe The unit is configured to be mounted on the exhaust pipe.

그리고, SCR 촉매의 전단 및 도징유닛의 후단에 위치하는 배기 파이프의 내부에는 환원제와 배기 가스를 혼합하여 환원제의 기화(증발)을 촉진시키기 위한 믹서를 구비하고 있다.A mixer for mixing the reducing agent and the exhaust gas in the exhaust pipe located at the front end of the SCR catalyst and at the rear end of the dosing unit to promote the vaporization (evaporation) of the reducing agent is provided.

여기서, 도징유닛은 직관형 배기 파이프 또는 곡관형 배기 파이프에 구성될 수 있는데, 최근에는 배기 가스와 환원제의 균일한 혼합을 위해 곡관형 배기 파이프의 곡관 부위에 도징유닛을 장착하고 있다.Here, the dosing unit can be constituted of an intruded exhaust pipe or a curved exhaust pipe. Recently, a dosing unit is mounted on a curved portion of a curved exhaust pipe for uniform mixing of exhaust gas and reducing agent.

따라서, SCR 장치는 도징유닛을 통해 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기 가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킨다.Therefore, when the reducing agent is injected into the exhaust pipe through the dosing unit, the reducing agent is converted into ammonia (NH 3 ) by the heat of the exhaust gas, and the catalytic reaction of nitrogen oxide and ammonia in the exhaust gas by the SCR catalyst The nitrogen oxide is reduced to nitrogen gas (N 2 ) and water (H 2 O).

한편, 상기한 바와 같은 믹서는 도징유닛에서 분사된 환원제의 유동 경로 상에 설치되며, 그 환원제의 균일한 유동 분포를 도모하는데, 당 업계에서는 이러한 환원제의 유동 균일도를 더욱더 향상시키기 위한 믹서의 개발에 몰두하고 있는 실정이다.On the other hand, the mixer as described above is installed on the flow path of the reducing agent injected from the dosing unit and achieves a uniform flow distribution of the reducing agent. In the art, in the development of a mixer for further improving the flow uniformity of the reducing agent It is a fact that it is absorbed.

본 발명의 실시예들은 배기 파이프를 따라 흐르는 배기 가스와 환원제 분사 입자의 유동 균일도를 간단한 구성으로 향상시킬 수 있도록 한 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a mixer for a selective catalytic reduction apparatus of a vehicle exhaust system capable of improving flow uniformity of exhaust gas flowing through an exhaust pipe and reducing agent injection particles with a simple configuration.

본 발명의 실시예에 따른 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서는, SCR 촉매의 전단과 도징유닛 후방 사이의 배기 파이프에 설치되는 것으로서, ⅰ)동심원 형태로 배치되며, 배기 파이프를 따라 흐르는 배기 가스와 도징유닛으로부터 분사되는 환원제의 유동 영역을 분할하는 다수 개의 원통부재들과, ⅱ)상기 원통부재들에 방사 상으로 결합되며, 배기 가스와 환원제의 유동 유체에 난류를 형성하는 다수 개의 날개부재들을 포함할 수 있다.A mixer for a selective catalytic reduction device of a vehicle exhaust system according to an embodiment of the present invention is installed in an exhaust pipe between a front end of an SCR catalyst and a rear portion of a dosing unit, and includes i) a concentrically arranged exhaust pipe A plurality of cylindrical members dividing the flow region of the reducing agent injected from the gas and the dosing unit, ii) a plurality of vane members coupled radially to the cylindrical members and forming turbulence in the flow of exhaust gas and reducing agent, Lt; / RTI >

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 원통부재들은 상기 유동 유체의 유동 영역을 배기 파이프의 관로 중심에서 내벽면 측으로 다수 분할할 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction apparatus of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the cylindrical members may divide a flow region of the flow fluid into a plurality of portions toward the inner wall surface from the center of the pipe of the exhaust pipe.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 원통부재들은 상기 배기 파이프의 내부 중심에서 내주면 측으로 갈수록 직경이 점차 커지며 일정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다.Further, in the mixer for a selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to an embodiment of the present invention, the cylindrical members may be arranged such that their diameters gradually increase toward the inner circumferential surface side from the inner center of the exhaust pipe, .

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 날개부재들은 상기 원통부재들에 방사 상으로 결합되며, 상기 유동 영역을 원통부재들의 원주 방향으로 다수 구획할 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the wing members are radially coupled to the cylindrical members, and the flow area is divided into a plurality of sections in the circumferential direction of the cylindrical members can do.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 날개부재들은 길이가 서로 다른 한 쌍이 상기 원통부재들의 원주 방향을 따라 방사 상으로 배치될 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the pair of wing members may be arranged in a radial direction along the circumferential direction of the cylindrical members.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 날개부재들은 상기 원통부재들 중 최 외측의 원통부재 내주면에서 최 내측의 원통부재 외주면으로 결합되는 복수 개의 제1 날개부재들과, 상기 제1 날개부재들 사이에 배치되며 상기 최 외측의 원통부재 내주면에서 최 내측의 원통부재 내부 중심으로 결합되는 복수 개의 제2 날개부재들을 포함할 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the vane members may include a plurality of vane members joined from the inner circumferential surface of the outermost cylinder member to the outer circumferential surface of the innermost cylinder member And a plurality of second wing members disposed between the first wing members and coupled to the innermost cylindrical member at an inner circumferential surface of the outermost cylindrical member.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 날개부재는 상기 원통부재들에 결합되는 결합부와, 상기 결합부에 일체로 연결되며 상기 원통부재의 한 쪽 원주 방향으로 절곡된 절곡부를 포함할 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the vane member includes a coupling portion coupled to the cylindrical members, and a coupling portion integrally connected to the coupling portion, And a bent portion bent in one circumferential direction.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 결합부는 상기 유동 영역을 원주 방향으로 다수 구획하는 격벽으로 이루어질 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction apparatus of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the coupling portion may include a partition wall partitioning a plurality of the flow regions in the circumferential direction.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 절곡부는 배기 파이프의 내부에서 상기 SCR 촉매 측으로 배치될 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the bent portion may be disposed inside the exhaust pipe toward the SCR catalyst side.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 절곡부는 상기 원통부재들의 가장자리 단으로부터 상기 SCR 촉매 측으로 돌출되게 배치될 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the bending portion may be arranged to protrude from the edge of the cylindrical members to the SCR catalyst side.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 절곡부는 상기 결합부에 대해 65도 각도로 절곡되게 형성될 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the bent portion may be formed to be bent at an angle of 65 degrees with respect to the engaging portion.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 제2 날개부재들은 상기 최 내측의 원통부재를 지나는 유동 유체를 일정한 방향으로 회전시킬 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction apparatus of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the second wing members may rotate the flowing fluid passing through the innermost cylinder member in a predetermined direction.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서에 있어서, 상기 제1 및 제2 날개부재들은 각각 4개의 개수로 구비될 수 있다.Further, in the mixer for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention, the first and second wing members may be provided in four numbers, respectively.

본 발명의 실시예들은 원통부재들과 날개부재들을 포함하므로, 배기 파이프를 따라 흐르는 배기 가스와 환원제 분사 입자의 유동 유체에 대한 유동 균일도를 향상시킬 수 있고, 이로 인해 SCR 촉매의 질소산화물 정화 효율을 극대화시킬 수 있다.Since the embodiments of the present invention include the cylindrical members and the wing members, the flow uniformity of the exhaust gas flowing along the exhaust pipe and the reducing agent injection particles to the flow fluid can be improved, and thereby the nitrogen oxide purification efficiency of the SCR catalyst can be improved Can be maximized.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 원통부재들과 날개부재들을 통해 유동 유체에 대하여 일정한 방향으로 소용돌이 난류를 형성시킬 수 있으므로, 유동 유체의 충돌 효율을 극대화할 수 있고, 배기 가스와 환원제 분사 입자의 혼합을 극대화함으로써 환원제의 월 웨팅(wall wetting) 현상을 방지할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the swirling turbulence can be formed in a certain direction with respect to the flow fluid through the cylindrical members and the wing members, so that the impact efficiency of the flow fluid can be maximized and the exhaust gas and the reducing agent particles By maximizing the mixing, it is possible to prevent the wall wetting phenomenon of the reducing agent.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 차량 배기 계통의 배기 가스 후처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 전단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 후단면을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 측면을 도시한 도면이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a schematic view of an exhaust gas after-treatment system of a vehicle exhaust system applied to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a mixer for a selective catalytic reduction device of a vehicle exhaust system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a front cross-sectional view of Fig. 2. Fig.
Fig. 4 is a rear cross-sectional view of Fig. 2. Fig.
Fig. 5 is a view showing a side view of Fig. 2. Fig.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of components are categorized into the first, second, and so on in order to distinguish them from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.It should be noted that terms such as " ... unit ", "unit of means "," part of item ", "absence of member ", and the like denote a unit of a comprehensive constitution having at least one function or operation it means.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 차량 배기 계통의 배기 가스 후처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of an exhaust gas after-treatment system of a vehicle exhaust system applied to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서(100)는 상용 디젤 차량의 배기 계통에서 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하기 위한 배기가스 후처리 시스템(1)에 적용될 수 있다.1, a mixer 100 for a selective catalytic reduction device of a vehicle exhaust system according to an embodiment of the present invention includes an exhaust gas after-treatment system (hereinafter, referred to as " exhaust system ") for purifying exhaust gas from an engine in an exhaust system of a commercial diesel vehicle 1).

예를 들면, 상기 배기가스 후처리 시스템(1)은 배기 파이프(10)의 도중에 구성되는 DOC 촉매(11)와, DOC 촉매(11)의 후단에 설치되는 DPF 촉매(13)와, DPF 촉매(13)의 후단에 설치되는 SCR 촉매(15)를 포함한다.For example, the exhaust gas after-treatment system 1 includes a DOC catalyst 11, a DPF catalyst 13 disposed at the rear stage of the DOC catalyst 11, a DPF catalyst 13 And an SCR catalyst 15 installed at the downstream end of the SCR catalyst 13.

DOC 촉매(11)는 배기 가스 중의 총 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키고, 일산화질소를 이산화질소로 산화시키는 기능을 한다. DPF 촉매(13)는 배기 가스에 포함된 입자상 물질을 포집하기 위한 촉매 담체가 형성되어 입자상 물질을 화학적 변환 과정을 통하여 정화시키는 기능을 한다. 그리고 SCR 촉매(15)는 DOC 촉매(11)와 DPF 촉매(13)를 거치며 발생된 질소산화물을 요소(urea) 수용액과 같은 환원제를 이용하여 질소 기체로 환원시키는 기능을 한다.The DOC catalyst 11 oxidizes total hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas and oxidizes nitrogen monoxide to nitrogen dioxide. The DPF catalyst 13 functions to purify the particulate matter through a chemical conversion process by forming a catalyst carrier for trapping the particulate matter contained in the exhaust gas. The SCR catalyst 15 functions to reduce nitrogen oxides generated through the DOC catalyst 11 and the DPF catalyst 13 to a nitrogen gas using a reducing agent such as urea aqueous solution.

여기서, 배기가스 후처리 시스템(1)은 SCR 촉매(15)의 전단에서 배기 가스의 스트림 방향으로 환원제를 분사하는 선택적 촉매 환원 장치(3)(이하에서는 편의 상 "SCR 장치" 라고 한다)를 포함하고 있다.Here, the exhaust gas aftertreatment system 1 includes a selective catalytic reduction device 3 (hereinafter referred to as "SCR device" for convenience) that injects a reducing agent in a stream direction of the exhaust gas at the front end of the SCR catalyst 15 .

이러한 SCR 장치(3)는 배기 가스의 스트림을 형성하는 배기 파이프(10)에 SCR 촉매(15)가 연결 설치되고, 인젝터를 포함하는 도징유닛(17)을 통해서 배기 파이프(10)의 내부로 요소(urea) 수용액과 같은 환원제를 분사할 수 있는 구성으로 이루어진다.This SCR apparatus 3 is connected to an exhaust pipe 10 which forms a stream of exhaust gas and to which an SCR catalyst 15 is connected and which is connected to the inside of the exhaust pipe 10 through a dosing unit 17 including an injector. and a reducing agent such as an aqueous solution of urea can be injected.

따라서, SCR 장치(3)는 도징유닛(17)을 통해 배기 파이프(10)의 내부로 환원제가 분사하게 되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매(15)에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킬 수 있다.Accordingly, when the reducing agent is injected into the exhaust pipe 10 through the dosing unit 17, the SCR device 3 converts the reducing agent into ammonia (NH 3 ) by the heat of the exhaust gas, and the SCR catalyst 15 The nitrogen oxide can be reduced to nitrogen gas (N 2 ) and water (H 2 O) as a catalytic reaction of nitrogen oxide and ammonia in the exhaust gas.

한편, SCR 장치(3)는 SCR 촉매(15)의 전단과 도징유닛(17) 후방 사이의 배기 파이프(10)의 내부에서 환원제의 분사 입자와 배기 가스를 혼합하여 환원제의 기화(증발)를 촉진시키기 위한 본 발명의 실시예에 따른 믹서(100)를 포함하고 있다.On the other hand, the SCR apparatus 3 promotes the vaporization (evaporation) of the reducing agent by mixing the exhaust gas of the reducing agent with the exhaust gas in the exhaust pipe 10 between the front end of the SCR catalyst 15 and the rear of the dosing unit 17 And a mixer 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서(100)는 배기 파이프(10)를 따라 흐르는 배기 가스와 환원제 분사 입자의 혼합물(이하에서는 편의 상 "유동 유체" 라고 한다)의 유동 균일도를 간단한 구성으로 더욱 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.The mixer 100 for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention may mix a mixture of the exhaust gas flowing along the exhaust pipe 10 and the reducing agent injection particles The flow uniformity can be further improved by a simple structure.

즉, 본 발명의 실시예에서는 유동 유체에 대한 충돌 효율을 극대화할 수 있고, 배기 가스와 환원제 분사 입자의 혼합을 극대화함으로써 환원제의 월 웨팅(wall wetting) 현상을 방지할 수 있는 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서(100)를 제공한다.That is, in the embodiment of the present invention, it is possible to maximize the collision efficiency with respect to the flowing fluid, maximize the mixing of the exhaust gas and the reducing agent injection particles, and thereby prevent the wall wetting phenomenon of the reducing agent. A mixer (100) for a catalytic reduction device is provided.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 전단면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 후단면을 도시한 도면이고, 도 5는 도 2의 측면을 도시한 도면이다. FIG. 2 is a perspective view showing a mixer for a selective catalytic reduction device of a vehicle exhaust system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a front cross-sectional view of FIG. 2, Fig. 5 is a view showing a side view of Fig. 2. Fig.

도 1을 기준으로 도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서(100)는 기본적으로, 원통부재들(30)과 날개부재들(50)을 포함하고 있다.2 to 5, the mixer 100 for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention basically includes cylindrical members 30 and wing members (not shown) 50).

본 발명의 실시예에서, 상기 원통부재들(30)은 배기 파이프(10)를 따라 흐르는 배기 가스와 도징유닛(17)으로부터 분사되는 환원제의 유동 영역을 균등하게 분할하기 위한 것이다.In the embodiment of the present invention, the cylindrical members 30 are for evenly dividing the flow area of the reducing agent injected from the dosing unit 17 and the exhaust gas flowing along the exhaust pipe 10. [

상기 원통부재들(30)은 다수 개로서 배기 파이프(10)의 관로에 동심원 형태로 배치되는 바, 배기 파이프(10)를 따라 흐르는 배기 가스와 도징유닛(17)으로부터 분사되는 환원제의 유동 영역을 배기 파이프(10)의 관로 중심에서 내벽면 측으로 다수 분할한다.A plurality of the cylindrical members 30 are concentrically arranged in the duct of the exhaust pipe 10 so that the flow area of the exhaust gas flowing along the exhaust pipe 10 and the reducing agent injected from the dosing unit 17 The exhaust pipe 10 is divided into a plurality of portions from the pipe center to the inner wall surface side.

상기 원통부재들(30)은 소정 폭으로 양단이 개방된 원통 형상으로 이루어지고, 배기 파이프(10)의 내부 중심에서 내주면 측으로 갈수록 직경이 점차 커지며 일정 간격으로 이격되게 배치된다.The cylindrical members 30 have a cylindrical shape with both ends open at a predetermined width. The cylindrical members 30 are gradually increased in diameter from the inner center to the inner peripheral side of the exhaust pipe 10 and spaced apart from each other by a predetermined distance.

즉, 원통부재들(30) 중 최 내측에 위치하는 원통부재(30)의 직경이 제일 작고, 최 외측에 위치하는 원통부재(30)의 직경이 가장 크며, 그 원통부재들(30)은 뒤에서 더욱 설명될 날개부재들(50)에 의해 일정한 간격을 두고 동심원 형태로 결합될 수 있다.That is, the diameter of the cylindrical member 30 located at the innermost position among the cylindrical members 30 is the smallest, the diameter of the cylindrical member 30 positioned at the outermost position is the largest, and the cylindrical members 30 are located at the back And may be concentrically joined at regular intervals by the wing members 50 to be described further.

도면에서는 원통부재들(30)이 배기 파이프(10)의 내부에 5개 구비된 것으로 도시되어 있으나, 배기 파이프(10)의 직경에 따라 개수가 달라질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 특정한 개수로 한정하지 않는다.Although the number of the cylindrical members 30 is shown as five inside the exhaust pipe 10, the number of the cylindrical members 30 may vary depending on the diameter of the exhaust pipe 10. Therefore, in the embodiment of the present invention, .

본 발명의 실시예에서, 상기 날개부재들(50)은 배기 파이프(10)를 따라 흐르는 언급한 바 있는 유동 유체에 난류를 형성하기 위한 것이다. In an embodiment of the present invention, the wing members 50 are for forming a turbulent flow in the aforementioned flowing fluid flowing along the exhaust pipe 10. [

상기 날개부재들(50)은 다수 개로서 원통부재들(30)에 방사 상으로 결합되는 바, 배기 파이프(10)를 따라 흐르는 배기 가스와 도징유닛(17)으로부터 분사되는 환원제의 유동 영역을 원통부재들(30)의 원주 방향으로 다수 구획할 수 있다.The wing members 50 are radially coupled to the cylindrical members 30 as a plurality of the wing members 50 so that the flow area of the exhaust gas flowing along the exhaust pipe 10 and the reducing agent injected from the dosing unit 17 It is possible to divide a plurality of members 30 in the circumferential direction.

여기서, 상기 날개부재들(50)은 길이가 서로 다른 한 쌍이 원통부재들(30)의 원주 방향을 따라 방사 상으로 배치될 수 있다.Here, the pair of wing members 50 may be radially arranged along the circumferential direction of the cylindrical members 30 having different lengths.

구체적으로, 상기 날개부재들(50)은 서로 길이가 다른 한 쌍의 제1 및 제2 날개부재들(51, 52)을 포함한다. 제1 날개부재들(51)은 원통부재들(30) 중 최 외측의 원통부재(30) 내주면에서 최 내측의 원통부재(30) 외주면으로 결합된다.Specifically, the wing members 50 include a pair of first and second wing members 51, 52 having different lengths from each other. The first wing members 51 are coupled to the outer circumferential surface of the innermost cylindrical member 30 from the inner circumferential surface of the outermost cylindrical member 30 among the cylindrical members 30.

그리고, 제2 날개부재들(52)은 제1 날개부재들(51) 사이에 배치되며, 최 외측의 원통부재(30) 내주면에서 최 내측의 원통부재(30) 내부 중심으로 결합된다. 여기서, 제2 날개부재들(52)은 제1 날개부재들(51) 보다 더 긴 길이로서 구비될 수 있다. 또한 제2 날개부재들(52)은 최 내측의 원통부재(30)를 지나는 유동 유체를 일정한 방향으로 회전시키는 기능을 하게 된다.The second wing members 52 are disposed between the first wing members 51 and are coupled to the inner center of the innermost cylindrical member 30 from the inner peripheral surface of the outermost cylindrical member 30. [ Here, the second wing members 52 may have a longer length than the first wing members 51. In addition, the second wing members 52 function to rotate the fluid flowing through the innermost cylindrical member 30 in a predetermined direction.

이 경우, 상기 제1 및 제2 날개부재들(51, 52)은 최 내측의 원통부재(30)를 향하여 방사 상으로 배치되며 원통부재들(30)에 결합되는 바, 그 원통부재들(30)의 원주 방향을 따라 교번적으로 배치된다.In this case, the first and second wing members 51 and 52 are disposed radially toward the innermost cylindrical member 30 and are coupled to the cylindrical members 30, and the cylindrical members 30 In the circumferential direction.

도면에서는 제1 및 제2 날개부재들(51, 52)이 각각 4개의 개수로서 구비되는 바, 배기 파이프(10)의 직경 및 원형부재들(30)의 크기, 유동 유체의 유량 등에 따라 개수가 달라질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 특정한 개수로 한정하지 않는다.The number of the first and second wing members 51 and 52 is four as shown in the drawing. The number of the first and second wing members 51 and 52 is determined depending on the diameter of the exhaust pipe 10, the size of the circular members 30, Therefore, the present invention is not limited to any specific number.

상기와 같은 날개부재들(50)은 원통부재들(30)에 결합되는 결합부(61)와, 그 결합부(61)에 일체로 연결되며 원통부재들(30)의 한 쪽 원주 방향으로 절곡된 절곡부(62)를 포함하고 있다.The wing members 50 are integrally connected to the coupling members 61 coupled to the cylindrical members 30 and are integrally connected to the coupling members 61. The wing members 50 are bent in one circumferential direction of the cylindrical members 30, And the bent portion 62 is formed.

상기 결합부(61)는 배기 파이프(10)의 유동 영역을 원주 방향으로 다수 구획하는 격벽으로 이루어지며, 절곡부(62)는 배기 파이프(10)의 내부에서 SCR 촉매(15) 측으로 배치된다. 즉, 상기 절곡부(62)는 원통부재들(30)의 가장자리 단으로부터 SCR 촉매(15) 측으로 돌출되게 배치될 수 있다.The coupling portion 61 is composed of a partition wall partitioning the flow region of the exhaust pipe 10 in the circumferential direction and the bent portion 62 is disposed inside the exhaust pipe 10 toward the SCR catalyst 15. That is, the bending portion 62 may be disposed so as to protrude from the edge of the cylindrical members 30 toward the SCR catalyst 15 side.

예를 들면, 상기 절곡부(62)는 원통부재들(30)의 가장자리 단으로부터 SCR 촉매(15) 측으로 돌출되며, 결합부(61)에 대해 65도 각도로 절곡되게 형성될 수 있다.For example, the bent portion 62 may protrude from the edge of the cylindrical members 30 toward the SCR catalyst 15, and may be bent at an angle of 65 degrees with respect to the engaging portion 61.

한편, 위에서 언급한 바 있는 제1 날개부재들(51)의 절곡부(62)는 원통부재들(30) 중 최 외측의 원통부재(30) 내주면에서 최 내측의 원통부재(30) 외주면으로 결합될 수 있다.The bending portion 62 of the first wing members 51 mentioned above is engaged with the outer peripheral surface of the innermost cylindrical member 30 from the inner peripheral surface of the outermost cylindrical member 30 among the cylindrical members 30 .

그리고, 제2 날개부재들(52)의 절곡부(62)는 최 외측의 원통부재(30) 내주면에서 최 내측의 원통부재(30) 내부 중심으로 결합될 수 있다. 이에 제2 날개부재들(52)은 위에서 언급한 바 있듯이 최 내측의 원통부재(30)를 지나는 유동 유체를 일정한 방향으로 회전시키는 기능을 하게 된다.The bent portions 62 of the second wing members 52 can be coupled to the inner center of the innermost cylindrical member 30 from the inner peripheral surface of the outermost cylindrical member 30. [ The second wing members 52 function to rotate the flowing fluid passing through the innermost cylindrical member 30 in a predetermined direction as described above.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서(100)에 의하면, 배기 파이프(10)에 원통부재들(30)을 배치하여 그 배기 파이프(10)를 따라 흐르는 배기 가스와 도징유닛(17)으로부터 분사되는 환원제의 유동 영역을 균일하게 분할할 수 있다.Thus, according to the mixer 100 for the selective catalytic reduction device of the vehicle exhaust system constructed as described above, the cylindrical members 30 are disposed in the exhaust pipe 10 and the exhaust pipe 10 And the flow region of the reducing agent injected from the dosing unit 17 can be uniformly divided.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 상기 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서(100)는 원통부재들(30)에 날개부재들(50)을 결합하여 배기 가스와 환원제의 유동 유체에 난류를 형성시킬 수 있다.In addition, the mixer 100 for the selective catalytic reduction apparatus of the vehicle exhaust system according to the embodiment of the present invention combines the wing members 50 with the cylindrical members 30 to generate turbulence in the exhaust gas and the flowing fluid of the reducing agent .

여기서, 본 발명의 실시예에서는 상기 날개부재들(50) 중 제2 날개부재들(52)의 절곡부(62)가 최 외측의 원통부재(30) 내주면에서 최 내측의 원통부재(30) 내부 중심으로 결합됨에 따라, 원통부재들(30) 중 최 내측의 원통부재(30)를 지나는 유동 유체를 일정한 방향으로 회전시킬 수 있다.In the embodiment of the present invention, the bent portion 62 of the second wing members 52 of the wing members 50 is located at the inner side of the outermost cylindrical member 30, The fluid flowing through the innermost cylindrical member 30 among the cylindrical members 30 can be rotated in a certain direction.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 원통부재들(30)과 날개부재들(50)을 구비하므로, 배기 파이프(10)를 따라 흐르는 배기 가스와 환원제 분사 입자의 유동 유체에 대한 유동 균일도를 향상시킬 수 있고, 이로 인해 SCR 촉매(15)의 질소산화물(NOx) 정화 효율을 극대화시킬 수 있다.Accordingly, since the cylindrical members 30 and the wing members 50 are provided in the embodiment of the present invention, the flow uniformity of the exhaust gas flowing along the exhaust pipe 10 and the reducing agent injection particles can be improved Therefore, it is possible to maximize the nitrogen oxide (NOx) purification efficiency of the SCR catalyst 15.

즉, 본 발명의 실시예에서는 도징유닛(17)에서 믹서(100)까지의 환원제와 배기 가스를 균일하게 혼합할 수 있는 정도를 나타내는 균일도(UI: Uniformity Index)를 향상시킬 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, the uniformity index (UI) indicating the degree to which the reducing agent and the exhaust gas from the dosing unit 17 to the mixer 100 can be uniformly mixed can be improved.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 원통부재들(30)과 날개부재들(50)을 통해 유동 유체에 대하여 일정한 방향으로 소용돌이 난류를 형성시키므로, 유동 유체의 충돌 효율을 극대화할 수 있고, 배기 가스와 환원제 분사 입자의 혼합을 극대화함으로써 환원제의 월 웨팅(wall wetting) 현상을 방지할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, the vortex turbulence is formed in a certain direction with respect to the flowing fluid through the cylindrical members 30 and the wing members 50, so that the impact efficiency of the flowing fluid can be maximized, And reducing agent spray particles can be maximized to prevent the wall wetting phenomenon of the reducing agent.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Other embodiments may easily be suggested by adding, changing, deleting, adding, or the like of elements, but this also falls within the scope of the present invention.

1... 배기가스 후처리 시스템 3... SCR 장치
10... 배기 파이프 11... DOC 촉매
13... DPF 촉매 15... SCR 촉매
17... 도징유닛 30... 원통부재들
50... 날개부재들 51... 제1 날개부재
52... 제2 날개부재 61... 결합부
62... 절곡부1 ... exhaust gas post-treatment system 3 ... SCR device
10 ... exhaust pipe 11 ... DOC catalyst
13 ... DPF catalyst 15 ... SCR catalyst
17 ... dosing unit 30 ... cylindrical members
50 ... wing members 51 ... first wing member
52 ... second wing member 61 ... engaging portion
62 ... bent portion

Claims (13)

SCR 촉매의 전단과 도징유닛 후방 사이의 배기 파이프에 설치되는 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서로서,
동심원 형태로 배치되며, 배기 파이프를 따라 흐르는 배기 가스와 도징유닛으로부터 분사되는 환원제의 유동 영역을 분할하되, 상기 배기 파이프의 내부 중심에서 내주면 측으로 갈수록 직경이 점차 커지며 일정 간격으로 이격되게 배치되는 다수 개의 원통부재들; 및
상기 원통부재들에 방사 상으로 결합되며, 배기 가스와 환원제의 유동 유체에 난류를 형성하되, 상기 원통부재들에 방사 상으로 결합되며, 상기 유동 영역을 원통부재들의 원주 방향으로 다수 구획하는 다수 개의 날개부재들;을 포함하며,
상기 날개부재들은 길이가 서로 다른 한 쌍이 상기 원통부재들의 원주 방향을 따라 방사 상으로 각각 배치되는 제1 및 제2 날개부재들을 포함하되, 상기 제2 날개부재들이 제1 날개부재들 보다 더 긴 길이로 구비되고, 상기 원통부재들에 결합되는 결합부와, 상기 결합부에 일체로 연결되며 상기 원통부재의 한쪽 원주 방향으로 절곡된 절곡부를 포함하며,
상기 제1 날개부재들의 절곡부는 상기 원통부재들 중 최 외측의 원통부재 내주면에서 최 내측의 원통부재 외주면으로 결합되고, 상기 제2 날개부재들의 절곡부는 상기 최 외측의 원통부재 내주면에서 최 내측의 원통부재 내부 중심으로 결합되며,
상기 날개부재들의 절곡부는 상기 배기 파이프의 내부에서 상기 SCR 촉매 측으로 배치되되, 상기 원통부재들의 가장자리 단으로부터 상기 SCR 촉매 측으로 돌출되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서.A mixer for a selective catalytic reduction device of a vehicle exhaust system installed in an exhaust pipe between a front end of an SCR catalyst and a rear portion of a dosing unit,
A plurality of exhaust pipes arranged in a concentric circle shape and dividing a flow region of exhaust gas flowing along an exhaust pipe and a reducing agent injected from the dosing unit so as to gradually increase in diameter toward the inner peripheral side from the inner center of the exhaust pipe, Cylindrical members; And
A plurality of circumferentially dividing said flow regions in a circumferential direction of said cylindrical members, said plurality of cylindrical members being radially coupled to said cylindrical members and forming a turbulent flow in the flow fluid of exhaust gas and reducing agent, Wing members,
Wherein the wing members comprise first and second wing members, each of which is radially disposed along a circumferential direction of the cylindrical members, the second wing members having a longer length than the first wing members And a bending portion integrally connected to the coupling portion and bent in one circumferential direction of the cylindrical member,
Wherein the bent portion of the first wing members is coupled to the outer circumferential surface of the innermost cylindrical member from the outermost cylindrical member inner circumferential surface of the cylindrical members and the bent portion of the second wing members extends from the innermost cylindrical member inner circumferential surface of the outermost cylindrical member, And is coupled to the inside of the member,
Wherein the bent portions of the wing members are disposed to the SCR catalyst side inside the exhaust pipe and are disposed so as to protrude from the edge ends of the cylindrical members toward the SCR catalyst side. 제1 항에 있어서,
상기 원통부재들은,
상기 유동 유체의 유동 영역을 배기 파이프의 관로 중심에서 내벽면 측으로 다수 분할하는 것을 특징으로 하는 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서.The method according to claim 1,
The cylindrical members
Wherein the flow region of the flow fluid is divided into a plurality of portions from the center of the pipe of the exhaust pipe toward the inner wall surface side. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 결합부는 상기 유동 영역을 원주 방향으로 다수 구획하는 격벽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서.The method according to claim 1,
Wherein the coupling portion comprises a partition wall partitioning a plurality of the flow regions in the circumferential direction. ≪ RTI ID = 0.0 > 15. < / RTI > 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 절곡부는 상기 결합부에 대해 65도 각도로 절곡되게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서.The method according to claim 1,
Wherein the bent portion is formed to be bent at an angle of 65 degrees with respect to the engaging portion. 제1 항에 있어서,
상기 제2 날개부재들은,
상기 최 내측의 원통부재를 지나는 유동 유체를 일정한 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서.The method according to claim 1,
The second wing members
And the flow fluid passing through the innermost cylindrical member is rotated in a predetermined direction. 제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 날개부재들은 각각 4개의 개수로 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서.The method according to claim 1,
Wherein the first and second wing members are respectively provided in four numbers. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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