KR101484406B1 - 차량용 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량의 배기통로에 설치되어 산화제 또는 환원제를 분사하여 배기가스를 정화하는 장치에 관한 것으로서, 상기 배기통로에 산화제 또는 환원제를 분사하는 인젝션바디(110); 상기 인젝션바디(110)를 감싸서 배기가스의 열이 상기 인젝션바디(110)에 전달되는 것을 방지하는 원판 형상의 방열핀(121); 상기 인젝션바디를 내부에 수용하며, 상기 배기통로에 고정장착되는 케이스(130); 및 상기 케이스와 배기통로 사이에 구비되어 배기통로의 열이 상기 케이스로 전달되는 것을 차단하는 단열부재(140); 상기 케이스와 배기통로 사이에 배치되어 배기통로의 열이 인젝션바디로 복사 전달되는 것을 차단하는 차단부재(150);를 포함하고, 상기 방열핀은, 상기 인젝션바디가 관통하도록 중앙에 형성된 관통공(121a); 상기 관통공에서 일정 거리 이격된 지점에서 방사상으로 가장자리까지 형성된 복수개의 방열홈(121b);를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 배기통로에 설치되는 인젝터 장치의 구조가 개선되어 배기가스의 열이 인젝터바디로 전달되는 것이 차단되어 인젝터바디의 냉각성능이 개선되어 내구성이 높아지는 효과가 있다.

Description

차량용 배기가스 정화장치{APPARATUS FOR PURIFYING EXHAUST GAS FROM INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 차량의 배기가스 정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기통로에서 전달되는 열을 차단하여 냉각성능을 개선하고 열 내구성을 높인 차량의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.

자동차 엔진은 엔진내부로 분사된 연료와 공기의 혼합기체를 연소하여 동력을 얻는 기계이며, 이 과정에서 연료와 공기의 불균일성 등으로 불완전 연소가 일어나며, 이때 미연 탄소와 같은 유해 미립자가 발생된다. 이와 같은 매연은 호흡기를 통해 인체로 유입되어 심각한 질병을 유발할 수 있는바 사회적인 문제로 대두되고 있다.

일반적으로, 엔진의 배기 시스템은 배기가스 중에 함유된 질소산화물(NOx)을 감소시키기 위해 SCR, DOC(Diesel Oxidation Catalyst), CPE(Catalyzed Particulate Filter) 등과 같은 배기가스 후처리장치를 구비하고 있다. 이 중에서, SCR을 적용한 배기가스 후처리장치(이하, 'SCR 장치' 라고 한다)는 공개특허 제10-2012-0019957호에 설명되고 있다. 이것을 도 1을 참조하여 간단히 살펴보면, 배기 파이프(1)에 SCR 촉매(도면에 도시하지 않음)가 연결 설치되고, 배기 파이프(1)의 내부로 요소(urea) 수용액과 같은 환원제를 분사하기 위한 도징유닛(3)이 배기 파이프(1)에 장착되도록 구성된다. 여기서, 상기 도징유닛(3)은 배기 파이프(1)에 배기 가스의 스트림 방향으로 경사지게 설치되는 환봉 형태의 도징 보스(5)와, 그 도징 보스(5)에 장착되어 환원제를 배기 파이프(1)의 내부로 분사하는 인젝터(7)를 구비하여 이루어진다.

따라서, 종래 기술에 따른 SCR 장치는 인젝터(7)의 작동으로서 도징 보스(5)를 통해 배기 파이프(1)의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR 촉매(미도시)에 의한 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소 가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킨다.

그런데, 상기 도징유닛은 고온의 배기통로에 설치되기 때문에 방열성이 확보되어야 한다. 그리고, 이를 위해 상기 케이스의 외표면으로 열 방출을 용이하게 하는 방열핀을 설치하기도 한다. 그러나, 종래의 인젝터 장치는 효과적인 열방출을 위해 마련된 방열핀이 오히려 배기통로의 열을 흡수하여 인젝터바디로 열을 전달하는 등 방열 효율이 만족스럽지 못한 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 배기통로에 설치되는 산화제 또는 환원제를 분사하는 인젝터 장치가 열을 흡수하는 것을 방지하기 위하여 궁극적으로 인젝터 장치의 단열성능을 높여 내구성을 강화하는 것이다.

본 발명은, 차량의 배기통로에 설치되어 산화제 또는 환원제를 분사하여 배기가스를 정화하는 장치로서, 상기 배기통로에 산화제 또는 환원제를 분사하는 인젝션바디(110); 상기 인젝션바디(110)를 감싸서 배기가스의 열이 상기 인젝션바디(110)에 전달되는 것을 방지하는 원판 형상의 방열핀(121); 상기 인젝션바디를 내부에 수용하며, 상기 배기통로에 고정장착되는 케이스(130); 및 상기 케이스와 배기통로 사이에 구비되어 배기통로의 열이 상기 케이스로 전달되는 것을 차단하는 단열부재(140); 상기 케이스와 배기통로 사이에 배치되어 배기통로의 열이 인젝션바디로 복사 전달되는 것을 차단하는 차단부재(150);를 포함하고, 상기 방열핀은, 상기 인젝션바디가 관통하도록 중앙에 형성된 관통공(121a); 상기 관통공에서 일정 거리 이격된 지점에서 방사상으로 가장자리까지 형성된 복수개의 방열홈(121b);를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화장치를 제공한다.

상기 방열핀은 상기 인젝션바디의 길이방향을 따라 복수개 장착되되, 인접한 방열핀은 각각의 방열홈이 동일한 각도만큼씩 어긋난 상태로 장착되는 것이 바람직하다.

상기 방열핀의 상면과 하면에는 돌기와 홈이 교대로 형성되어 방열효과를 높이는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 배기통로에 설치되는 인젝터 장치의 구조가 개선되어 배기가스의 열이 인젝터바디로 전달되는 것이 차단되어 인젝터바디의 냉각성능이 개선되어 내구성이 높아지는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 환원제 분사장치의 모습이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 또는 환원제 분사장치의 모습이며,
도 3은 본 발명에 따른 상기 분사장치에 구비되는 방열핀의 모습이며,
도 4는 본 발명에 따른 상기 방열핀이 서로 일정 각도씩 회전하여 장착되는 모습이며,
도 5는 본 발명에 따른 상기 방열핀의 일부 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화제 또는 환원제 분사장치의 모습이며, 도 3은 본 발명에 따른 상기 분사장치에 구비되는 방열핀의 모습이며, 도 4는 본 발명에 따른 상기 방열핀이 서로 일정 각도씩 회전하여 장착되는 모습이다.

도 2를 보면, 본 발명에 따른 산화제 또는 환원제(이하, 간단히 환원제라고 함) 분사장치는, 차량의 배기통로에 설치되어 엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스에 산화제 또는 환원제를 분사하여 배기가스를 정화하는 장치이다.

본 발명에 따른 정화장치는, 환원제 공급장치(미도시)로부터 환원제를 공급받아 배기통로에 환원제를 분사하는 인젝션바디(110)를 갖는다. 상기 인젝션바디(110)의 일측 단부에는 환원제가 분사되는 분사노즐(111)이 구비된다. 그런데, 상기 인젝션바디는 고온의 배기통로에 배치되기 때문에 배기가스의 고온열이 전달되는 것을 차단할 필요가 있고, 또한 인젝션바디로 전달된 열을 조속히 방열할 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정화장치는, 인젝션바디(110)에 장착되어 인젝션의 바디의 열을 방열하기 위해서 원판 형상의 복수개의 방열핀(120)을 구비한다. 상기 복수개의 방열핀(120)은 각각의 최 상측부터 편의상 제1방열핀(121), 제2방열핀(122), 제3방열핀(123) 등의 순서로 인젝션바디의 길이방향을 따라 적절한 간격을 두고 배치된다.

도 3을 참조하여 상기 방열핀(121)의 형상을 보면, 중앙부분에 상기 인젝션바디(110)가 관통하도록 관통공(121a)이 형성되고, 상기 관통공에서 일정 거리 이격된 지점에서 방사상 방향으로 가장자리까지 복수개의 방열홈(121b)이 형성된다. 도면에서는 상기 방열홈(121b)은 편의상 4개를 이루는 모습을 도시하였으나, 이것은 예시적이며 크기와 두께를 고려하여 3개 내지 8개를 구비하도록 할 수도 있을 것이다.

도 4에서는 본 발명에 따른 상기 방열핀(120)이 인젝션바디(110)에 장착되는 모습을 도시하고 있다. 상기 방열핀은 이웃하는 방열핀끼리 상기 방열홈(121b)이 서로 일정 각도씩 어긋나도록 회전하여 장착되는 모습이다. 즉, 상기 방열핀 중 가장 상측에 위치하는 제1방열핀(121)과 그 아래에 위치하는 제2방열핀(122)의 상기 방열홈(121b)은 일정 각도(대략 15도) 정도씩 회전하여 장착된다. 이것은 인젝션바디의 길이방향을 따라 상기 방열홈(121b)이 동일한 위치에서 일직선을 이루는 것 보다는, 그림에서 화살표로 도시한 바와 같이, 공기의 자연스런 흐름방향에 부응하도록 일정각도씩 회전하여 어긋나도록 하는 것이 방열에 보다 유리하기 때문이다.

도 5에 도시된, 본 발명에 따른 상기 방열핀(120)의 일부 확대도를 보면, 상기 방열핀의 상면과 하면에는 돌기(a)와 홈(b)이 교대로 형성되어 있다. 이것은 방열핀 주위를 유동하는 공기와 방열핀의 접촉면적을 넓혀서 방열핀의 방열효과를 높이기 위함이다.

다시 도 2를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 배기가스 정화장치는, 상기 인젝션바디를 내부에 수용하며, 인젝션바디를 상기 배기통로에 고정장착되는 케이스(130)를 더 포함한다. 상기 케이스는 방열기능을 위하여 열전달율이 좋은 금속으로 이루어져서 케이스가 상기 인젝션바디의 열을 방열하는 방열효과를 가지도록 함이 좋다. 그리고, 상기 케이스(130)와 배기통로 사이에는 단열부재(140)가 구비되어서 배기통로의 열이 상기 케이스로 직접적으로 전달되는 것을 차단하도록 한다. 그리고, 상기 케이스와 배기통로 사이에 배치되어 배기통로의 열이 인젝션바디로 복사 전달되는 것을 차단하는 차단부재(150)를 더 포함한다. 상기 차단부재는 배기가스 통로에서 상기 인젝션바디(110)와 방열핀(120) 등으로 복사열이 전달되지 않도록 차단하는 것이며, 이를 위해 얇은 판재 형상이되 비교적 넓게 형성되어 인젝션바디, 케이스, 방열핀을 배기가스 통로로부터 전체적으로 차단할 수 있도록 한다.

Claims (3)

1. 차량의 배기통로에 설치되어 산화제 또는 환원제를 분사하여 배기가스를 정화하는 장치로서,
   상기 배기통로에 산화제 또는 환원제를 분사하는 인젝션바디(110);
   상기 인젝션바디(110)를 감싸서 배기가스의 열이 상기 인젝션바디(110)에 전달되는 것을 방지하는 원판 형상의 방열핀(120);
   상기 인젝션바디를 내부에 수용하며, 상기 배기통로에 고정장착되는 케이스(130); 및
   상기 케이스와 배기통로 사이에 구비되어 배기통로의 열이 상기 케이스로 전달되는 것을 차단하는 단열부재(140);
   상기 케이스와 배기통로 사이에 배치되어 배기통로의 열이 인젝션바디로 복사 전달되는 것을 차단하는 차단부재(150);를 포함하고,
   상기 방열핀(121)은,
   상기 인젝션바디가 관통하도록 중앙에 형성된 관통공(121a);
   상기 관통공에서 일정 거리 이격된 지점에서 방사상으로 가장자리까지 형성된 복수개의 방열홈(121b);를 구비하고,
   상기 방열핀은 상기 인젝션바디의 길이방향을 따라 복수개 장착되되,
   인접한 방열핀은 각각의 방열홈이 동일한 각도만큼씩 어긋난 상태로 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열핀의 상면과 하면에는 돌기(a)와 홈(b)이 교대로 형성되어 방열효과를 높이는 것을 특징으로 하는 차량의 배기가스 정화장치.

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