KR101498182B1 - Exhaust gas purification apparatus - Google Patents

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박인범
손경곤
장명환
정연욱
정대진
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세종공업 주식회사
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Abstract

According to the present invention, a urea mixing device having a double injection nozzle comprises: a housing including an LNT mounting unit having an inner oil passage where exhaust gas discharged from an engine passes through, where an LNT is mounted on the inner side thereof; an exhaust gas flow unit wherein the exhaust gas passed the LNT flows as one side thereof is connected to an exit side of the LNT mounting unit; a mixing unit connected to an exit side of the exhaust gas flow unit; an SDPF mounting unit connected to an exit side of the mixing unit where an SDPF is mounted on the inner side thereof; and a urea injection nozzle injecting a urea aqueous solution toward the mixing unit by being installed in the exhaust gas flow.

Description

배기가스 정화장치{Exhaust gas purification apparatus}[0001] Exhaust gas purification apparatus [0002]

본 발명은 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 정화장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 배기가스 유동경로를 따라 LNT와 SDPF를 연속적으로 설치하되, LNT와 SDPF 사이에 우레아 분사노즐 및 우레아 스월유닛을 설치하여 입자상 물질(PM) 및 NOx 저감효율을 현저히 향상시킬 수 있는 배기가스 정화장치에 관한 것이다. The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for purifying an exhaust gas discharged from an engine of a vehicle, and more particularly, to an exhaust gas purifying apparatus for purifying an exhaust gas discharged from an engine of a vehicle. More particularly, the present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for continuously installing LNTs and SDPFs along an exhaust gas flow path, And a urea swirl unit to significantly improve particulate matter (PM) and NOx reduction efficiency.

일반적으로 엔진에서 배출되는 배기가스는 배기 파이프의 중간에 배치되는 촉매장치(Catalytic Converter)로 유도되어 정화되고 머플러를 통과하면서 소음이 감쇄된 후 테일 배기 파이프를 통해 대기로 방출된다.Generally, the exhaust gas discharged from the engine is guided to a catalytic converter disposed in the middle of the exhaust pipe, is purified, passed through the muffler, attenuates noise, and then is discharged to the atmosphere through a tail exhaust pipe.

디젤 엔진에서 여과장치는 배기가스에 포함되어 있는 오염물질을 처리하기 위한 장치로서, 배기가스에 포함된 입자상 물질(PM)을 포집하기 위한 촉매 담체가 내부에 배치되어 엔진에서 배출되는 각종 배기가스를 화학적 변환과정을 통하여 정화한다.In a diesel engine, a filter device is a device for treating contaminants contained in exhaust gas. A catalyst carrier for trapping particulate matter (PM) contained in exhaust gas is disposed inside, and various kinds of exhaust gas It is purified through a chemical conversion process.

상기와 같은 역할을 하는 여과장치로는, 다기공 필터를 내장하여 배기가스 내의 입자상 물질을 걸러내는 DPF(Diesel Particular Filter), 귀금속 촉매가 내장되어 NOx를 흡착하는 LNT(Lean NOx Trap), 암모니아를 환원제로 사용하여 NOx와 암모니아를 질소와 물로 반응시키는 SCR(Selective Catalytic Reduction), 다기공 DPF에 SCR촉매 (일반적으로, Cu-zeolite, Fe-zeolite)를 코팅하여 SDPF 전단에서 공급되는 NH3 및 배기가스 중의 NOx를 SCR 촉매 상에서 반응시켜 NOx를 물과 N2로 정화시키는 SDPF 등이 있다.Examples of the filtration apparatuses include a DPF (Diesel Particulate Filter) for trapping particulate matter in the exhaust gas by incorporating a multi-pore filter, an LNT (Lean NOx Trap) for adsorbing NOx by incorporating a noble metal catalyst, SCR (Selective Catalytic Reduction) in which NOx and ammonia are reacted with NOx and ammonia as a reducing agent, SCR catalyst (generally Cu-zeolite, Fe-zeolite) is coated on a multi-pore DPF, NH3 supplied from the SDPF shear stage and exhaust gas And SDPF which reacts NOx in SCR catalyst to purify NOx with water and N2.

이와 같은 여과장치는 종류 별로 특징이 있어 복수 개의 여과장치를 하나의 시스템으로 구성하는데 어려움이 있다. 예를 들어 LNT와 SDPF를 단순 결합시키는 경우, LNT에 포집된 NOx를 DeNOx시키기 위하여 후분사를 할 때에는 암모니아가 부산물로 생성되므로 SDPF의 NOx 환원이 가능해지지만, LNT를 후분사하지 아니하는 평상시에는 SDPF가 NOx를 환원시킬 수 없으므로 배기가스 정화성능 향상에 한계가 있다는 단점이 있다.Such a filtration apparatus is characterized by types, and it is difficult to configure a plurality of filtration apparatuses as a single system. For example, when LNT and SDPF are simply combined, NOx reduction of SDPF is possible because ammonia is generated as a byproduct when post-injection is performed to deNOx the NOx trapped in the LNT. However, in the case where LNT is not post- Can not reduce NOx, there is a disadvantage in that there is a limit to improvement in exhaust gas purification performance.

또한, SDPF에 우레아 수용액을 분사하여 NOx를 정화하고자 하는 경우 NOx 정화효율을 높이기 위해서는 우레아 수용액 입자와 배기가스가 고르게 혼합되어야 하는데, 우레아 수용액 입자와 배기가스를 고르게 혼합시키기가 어렵다는 단점이 있다. 이외에도, 우레아 수용액 입자와 배기가스가 고르게 혼합될 수 있도록 하기 위해서는 우레아 수용액 입자와 배기가스의 접촉 시간이 충분히 확보되는 구조 즉, 우레아 분사노즐로부터 SDPF까지의 거리가 기준치 이상으로 길게 확보되는 구조를 가져야 하는데, 우레아 분사노즐과 SDPF가 일렬로 배열되면 우레아 믹싱장치가 대형화된다는 문제점이 있다. In addition, when the urea aqueous solution is injected into the SDPF to purify NOx, the urea aqueous solution particles and the exhaust gas must be mixed evenly in order to improve the NOx purification efficiency. However, it is difficult to uniformly mix the urea aqueous solution particles and the exhaust gas. In order to ensure that the urea aqueous solution particles and the exhaust gas can be mixed evenly, the structure in which the contact time between the urea aqueous solution particles and the exhaust gas is sufficiently secured, that is, the distance from the urea injection nozzle to the SDPF is ensured to be longer than the reference value However, if the urea injection nozzle and the SDPF are arranged in a line, there is a problem that the urea mixing device becomes large.

또한, 우레아 수용액 입자와 배기가스가 고르게 혼합되기 위해서는 우레아 수용액 입자의 분무 균일도가 향상되어야 하는데, 현재까지는 단순히 우레아 수용액을 스프레이 방식으로 분사하는 방법만이 상용화되어 있을 뿐, 분사된 우레아 수용액 입자를 보다 균일하게 배출가수에 혼합시키는 장치는 제안된 바 없으므로, 우레아 수용액의 분무 균일도 향상에는 한계가 있다는 문제점이 있다.In order to uniformly mix the urea aqueous solution particles and the exhaust gas, the spray uniformity of the urea aqueous solution particles should be improved. However, until now, only the method of spraying the urea aqueous solution by the spray method has been commercialized. There is a problem in that there is a limit in improving the spray uniformity of the urea aqueous solution.

KR 10-0999615 B1KR 10-0999615 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, LNT와 SDPF가 순차적으로 장착되되 LNT와 SDPF 사이에 우레아 분사노즐이 장착되어 SDPF의 NOx 저감률을 높일 수 있고, 우레아 분사노즐에서 분사되는 우레아 수용액이 배기가스와 혼합되는 지점에서 발생되는 나선형 와류에 의해 배기가스에 균일하게 혼합됨으로써 NOx 환원효율을 극대화시킬 수 있는 배기가스 정화장치를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an LNT and an SDPF, which are sequentially mounted, and a urea injection nozzle is installed between the LNT and the SDPF to increase the NOx reduction rate of the SDPF, And an exhaust gas purifying apparatus capable of maximizing NOx reduction efficiency by uniformly mixing the exhaust gas with a spiral vortex generated at a point where the urea aqueous solution is mixed with the exhaust gas.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이중 분사형 우레아 믹싱장치는, 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 지날 수 있는 내부유로를 갖되, LNT가 내측에 장착되는 LNT 장착부와, 일측이 상기 LNT 장착부 출구측에 연결되어 상기 LNT를 지난 배기가스가 유동되는 배기가스 유동부와, 상기 배기가스 유동부의 출구측에 연결되는 믹싱부와, 상기 믹싱부의 출구측에 연결되고 내측에 SDPF가 장착되는 SDPF 장착부를 구비하는 하우징; 및 상기 배기가스 유동부에 설치되어 상기 믹싱부를 향해 우레아 수용액을 분사하는 우레아 분사노즐;을 포함한다.In order to achieve the above object, there is provided a dual injection type urea mixing apparatus, comprising: an LNT mounting part having an internal passage through which an exhaust gas discharged from an engine can pass, wherein the LNT is mounted on an inner side; A mixing portion connected to an outlet side of the exhaust gas flow portion, and an SDPF mounting portion connected to an outlet side of the mixing portion and having an SDPF mounted on the inside thereof, A housing; And a urea injection nozzle installed in the exhaust gas flow portion and injecting a urea aqueous solution toward the mixing portion.

상기 배기가스 유동부와 상기 믹싱부 사이에 설치되어, 배기가스와 우레아 수용액 입자가 혼합된 유체에 나선형 와류를 발생시키는 우레아 스월유닛을 더 포함한다.And a urea swirl unit provided between the exhaust gas flow portion and the mixing portion to generate a spiral vortex in the fluid in which the exhaust gas and the urea aqueous solution particles are mixed.

상기 LNT 장착부는 배기가스 유동방향이 수평을 향하도록 배열되고, 상기 배기가스 유동부 및 믹싱부는 배기가스 유동방향이 하측을 향하도록 배열되며, 상기 SDPF 장착부는 상기 우레아 스월유닛이 장착된 부위보다 낮게 위치되고, 상기 우레아 분사노즐은 수평방향으로 우레아 수용액을 분사하도록 상기 배기가스 유동부의 하측에 결합된다.Wherein the LNT mounting portion is arranged so that the exhaust gas flow direction is horizontal and the exhaust gas flow portion and the mixing portion are arranged such that an exhaust gas flow direction is directed downwardly, and the SDPF mounting portion is lower than the portion where the urea swirl unit is mounted And the urea injection nozzle is coupled to a lower side of the exhaust gas flow portion to inject a urea aqueous solution in a horizontal direction.

상기 우레아 스월유닛은, 상기 하우징의 내측면에 장착되는 외측관과, 상기 외측관의 중심점을 기준으로 방사형으로 배열되어 상기 외측관과 일체로 결합되는 다수 개의 방사형 분할판과, 상기 방사형 분할판 중 상기 SDPF를 향하는 측 끝단으로부터 상기 SDPF를 향해 연장되되 상기 방사형 분할판의 배열방향을 따라 만곡된 다수 개의 블레이드판을 포함하여 구성된다.Wherein the urea swirl unit includes an outer tube mounted on an inner surface of the housing, a plurality of radial partition plates arranged radially with respect to a center point of the outer tube and integrally coupled with the outer tube, And a plurality of blade plates extending from the side end toward the SDPF toward the SDPF and curved along the array direction of the radial dividing plate.

상기 우레아 스월유닛은, 상기 외측관과 동심원을 이루도록 상기 외측관의 내측에 배치되어 상기 방사형 분할판과 일체로 결합되는 하나 이상의 내측관을 더 포함한다.The urea swirl unit further includes at least one inner tube disposed inside the outer tube so as to be concentric with the outer tube and integrally coupled to the radial partition plate.

상기 하우징과 상기 우레아 스월유닛은 금속으로 제작되며, 상기 외측관의 외측면을 감싸도록 결합되어 상기 하우징의 내측면에 밀착되도록 장착되고, 기준치 이상의 방진성 및 흡음성을 갖도록 합성수지로 제작되는 장착브라켓을 더 포함한다.Wherein the housing and the urea swirl unit are made of metal and are mounted so as to close the outer surface of the outer tube so as to be in close contact with the inner surface of the housing and include a mounting bracket made of synthetic resin so as to have a dust- .

상기 하우징의 외측면에는 단열복합재가 구비된다.On the outer surface of the housing, a heat insulating composite material is provided.

본 발명에 의한 배기가스 정화장치는, LNT와 SDPF가 순차적으로 장착되되 LNT와 SDPF 사이에 우레아 분사노즐이 장착되어 SDPF의 NOx 저감률을 높일 수 있고, 우레아 분사노즐에서 분사되는 우레아 수용액이 나선형 와류에 의해 배기가스에 균일하게 혼합되므로 NOx 환원효율이 극대화되며, 전체 장치의 소형화가 가능하여 제품 적용성이 우수하다는 장점이 있다.The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is characterized in that the LNT and the SDPF are sequentially mounted and the urea injection nozzle is mounted between the LNT and the SDPF to increase the NOx reduction rate of the SDPF and the urea aqueous solution injected from the urea injection nozzle The NOx reduction efficiency is maximized, and the entire apparatus can be miniaturized, which is advantageous in that the product can be applied to the exhaust gas.

도 1은 본 발명에 의한 배기가스 정화장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 배기가스 정화장치의 수직단면도이다.
도 4 및 도 5는 우레아 스월유닛에 장착브라켓이 체결되는 구조를 도시하는 사시도 및 분해사시도이다.
도 6 및 도 7은 우레아 스월유닛의 후면사시도 및 수직단면도이다.1 is a block diagram of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention.
2 and 3 are vertical sectional views of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention.
4 and 5 are a perspective view and an exploded perspective view showing a structure in which the mounting bracket is fastened to the urea swirl unit.
6 and 7 are a rear perspective view and a vertical sectional view of the urea swirl unit.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 이중 분사형 우레아 믹싱장치의 실시예를 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of a dual injection type urea mixing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 배기가스 정화장치의 블록도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 배기가스 정화장치의 수직단면도이다.FIG. 1 is a block diagram of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are vertical sectional views of an exhaust gas purifying apparatus according to the present invention.

본 발명에 의한 배기가스 정화장치는 엔진(10)에서 발생된 배기가스를 배기계(20)로 보내기 이전에 배기가스를 정화시키기 위한 장치로서, 하나의 하우징(100) 내에 LNT(200)와 SDPF(400)가 배기가스 유동방향을 따라 순차적으로 설치되되, 상기 SDPF(400)가 LNT(200)의 후분사 여부에 관계없이 독립적으로 NOx를 환원시킬 수 있도록 SDPF(400) 선단측에 우레아 분사노즐(500)이 설치된다는 점에 구성상의 특징이 있다.The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is an apparatus for purifying exhaust gas before sending the exhaust gas generated from the engine 10 to the exhaust system 20. The LNT 200 and the SDPF 400 are sequentially disposed along the exhaust gas flow direction so that the SDPF 400 can independently reduce NOx irrespective of whether the LNT 200 is post-injected or not. The urea injection nozzle 500) is installed.

즉, 본 발명에 의한 배기가스 정화장치는, 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 지날 수 있는 내부유로를 갖되 LNT 장착부(110)와 배기가스 유동부(120)와 믹싱부(130)와 SDPF 장착부(140)가 순차적으로 마련되는 하우징(100)과, 상기 배기가스 유동부(120)에 설치되어 상기 믹싱부(130)를 향해 우레아 수용액을 분사하는 우레아 분사노즐(500)을 포함하여 구성된다. 상기 배기가스 유동부(120)는 일측(본 실시예에서는 상측)이 상기 LNT 장착부(110) 출구측에 연결되어 상기 LNT(200)를 지난 배기가스를 하향으로 안내하고, 상기 믹싱부(130)는 우레아 분사노즐(500)로부터 분사된 우레아 수용액 입자가 배기가스와 균일하게 혼합되는 공간을 제공하도록 구성된다.That is, the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention includes an LNT mounting portion 110, an exhaust gas flow portion 120, a mixing portion 130, and an SDPF mounting portion 140 And a urea injection nozzle 500 installed in the exhaust gas flow field 120 and injecting a urea aqueous solution toward the mixing unit 130. The housing 100 is provided with a plurality of nozzles, One side of the exhaust gas flow portion 120 is connected to the outlet side of the LNT mounting portion 110 to guide the exhaust gas passing through the LNT 200 downward and the mixing portion 130, Is configured to provide a space in which the urea aqueous solution particles injected from the urea injection nozzle 500 are uniformly mixed with the exhaust gas.

이와 같이 우레아 분사노즐(500)이 LNT 장착부(110)와 SDPF 장착부(140) 사이에 설치되면, LNT(200)로부터 암모니아 부산물이 발생되지 아니하더라도 상기 SDPF(400)는 우레아 분사노즐(500)로부터 분사된 우레아 수용액 입자가 SCR로 코팅된 표면에 접촉됨으로써 NOx를 환원시킬 수 있으므로, 상기 SDPF(400)의 능동적 NOx 저감이 가능해진다는 장점이 있다.When the urea injection nozzle 500 is installed between the LNT mounting part 110 and the SDPF mounting part 140 so that the ammonia byproduct is not generated from the LNT 200, the SDPF 400 can be supplied from the urea injection nozzle 500 The sprayed urea aqueous solution particles are brought into contact with the surface coated with the SCR, so that NOx can be reduced. Therefore, there is an advantage in that the active NOx reduction of the SDPF 400 becomes possible.

이때, 우레아 분사노즐(500)로부터 분사되는 우레아 수용액 입자는 일정 수준 이상의 크기를 갖는 액적상태를 유지하므로 믹싱부(130)의 유로 전체에 걸쳐 고르게 분포되지 못하고 어느 일부 영역에 집중되는 현상이 발생되는데, 이와 같이 우레아 수용액 입자가 어느 일부 영역으로 집중 분사되면 SDPF(400)의 표면 전체에 걸쳐 고르게 접촉되지 못하고 어느 일부에만 접촉되는바, SDPF(400)의 NOx 저감 성능이 현저히 떨어지게 된다. At this time, since the urea aqueous solution particles injected from the urea injection nozzle 500 maintain a droplet state having a size equal to or greater than a predetermined level, they are not uniformly distributed over the entire flow path of the mixing unit 130, When the urea aqueous solution particles are concentratedly injected into a certain region, the entire surface of the SDPF 400 can not be uniformly contacted with the urea aqueous solution particles, and only a part of the urea aqueous solution particles are contacted to the SDPF 400, thereby significantly reducing the NOx reduction performance of the SDPF 400.

본 발명에 의한 배기가스 정화장치는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 우레아 수용액 입자와 배기가스에 나선형의 와류를 발생시키는 우레아 스월유닛(300)이 추가로 구비됨이 바람직하다. 상기 우레아 스월유닛(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 배기가스 유동부(120)와 믹싱부(130) 사이에 설치되어, 배기가스와 우레아 수용액 입자가 혼합된 유체에 나선형 와류를 발생시킴으로써 우레아 수용액 입자와 배기가스가 보다 균일하게 혼합될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 이와 같이 우레아 수용액 입자가 배기가스에 균일하게 혼합되면 그만큼 우레아 수용액 입자와 SDPF(400) 간의 접촉면적이 증대되므로 NOx 저감율이 현저히 상승한다는 효과를 얻을 수 있다. 상기 우레아 스월유닛(300)의 내부구조 및 작동원리에 대해서는 이하 별도의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention may further include a urea swirl unit 300 for generating a spiral vortex in the urea aqueous solution particles and the exhaust gas so as to solve the above problems. 2, the urea swirl unit 300 is provided between the exhaust gas flow portion 120 and the mixing portion 130 to generate a spiral vortex in the fluid mixed with the exhaust gas and the urea aqueous solution particles, When the urea aqueous solution particles are uniformly mixed with the exhaust gas as described above, the contact area between the urea aqueous solution particles and the SDPF 400 is increased so that the NOx reduction rate is remarkably increased It is possible to obtain an effect of rising. The internal structure and operation principle of the urea swirl unit 300 will be described in detail below with reference to other drawings.

한편, NOx 저감을 위한 상기 각 부품들은 배기가스의 열에너지가 충분하여야 정상적인 화학반응이 이루어지는바, 상기 하우징(100)의 외측면에는 배기가스의 열에너지를 보호하기 위한 단열복합재(102)가 부착된다. 이때 상기 단열복합재(102)는 단열성이 우수하면서 하우징(100)의 외측면에 밀착될 수 있도록 연성을 갖는 재료라면 어떠한 재료로도 제작될 수 있으며, 두께 역시 기준치 이상의 단열성능을 발휘할 수 있다면 박판 또는 초박판으로도 제작될 수 있다. 즉, 상기 단열복합재(102)는 하우징(100) 내부를 지나는 배기가스의 열에너지가 하우징(100) 외부로 발산되는 현상을 방지할 수만 있다면, 어떠한 재료 및 형상으로도 제작될 수 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, each of the parts for NOx reduction has a sufficient thermal energy of the exhaust gas so that a normal chemical reaction is performed. On the outer side of the housing 100, a heat insulating composite material 102 for protecting thermal energy of the exhaust gas is attached. In this case, the heat-insulating composite material 102 may be made of any material having ductility so as to be adhered to the outer surface of the housing 100 with excellent heat insulation property. If the heat-insulating composite material can exhibit a heat insulation performance of more than a reference value, It can also be manufactured as ultra thin plate. That is, the heat-insulating composite material 102 can be formed into any material and shape as long as it can prevent the heat energy of the exhaust gas passing through the inside of the housing 100 from being diverted to the outside of the housing 100. A detailed description thereof will be omitted.

한편, 하우징(100)의 LNT 장착부(110)와 배기가스 유동부(120)와 믹싱부(130)와 SDPF 장착부(140)가 일렬로 배열되면, 전체 장치의 길이가 길어져 차량 장착에 어려움이 있을 수 있고, 상기 배기가스가 우레아 스월유닛(300)을 지나기 이전까지는 정상상태(steady state)를 유지하므로 우레아 수용액 입자와의 믹싱이 거의 이루어지지 아니할 수 있다.Meanwhile, if the LNT mounting portion 110, the exhaust gas moving portion 120, the mixing portion 130, and the SDPF mounting portion 140 of the housing 100 are arranged in a line, the overall length of the housing 100 becomes long, And remains in a steady state until the exhaust gas passes through the urea swirl unit 300, so that mixing with the urea aqueous solution particles may be hardly achieved.

따라서 상기 LNT 장착부(110)는 배기가스 유동방향이 수평을 향하도록 배열되고, 상기 배기가스 유동부(120) 및 믹싱부(130)는 배기가스 유동방향이 하측을 향하도록 배열되며, 상기 SDPF 장착부(140)는 상기 우레아 스월유닛(300)이 장착된 부위보다 낮게 위치되고, 상기 우레아 분사노즐(500)은 수평방향으로 우레아 수용액을 분사하도록 상기 배기가스 유동부(120)의 하측에 결합됨이 바람직하다. 이와 같이 하우징(100)이 수 회에 걸쳐 절곡되는 형상으로 형성되면, 배기가스가 하우징(100)의 절곡 지점을 지나면서 비정상상태(unsteady state)가 되므로, 상기 우레아 분사노즐(500)에서 분사된 우레아 수용액 입자가 배기가스와 어느 정도 섞인 후 우레아 스월유닛(300)으로 공급될 수 있고, 이에 따라 배기가스와 우레아 수용액 입자가 더욱 고르게 혼합될 수 있게 된다.
Therefore, the LNT mounting portion 110 is arranged such that the exhaust gas flow direction is horizontal, the exhaust gas flow portion 120 and the mixing portion 130 are arranged such that the exhaust gas flow direction is directed downward, The urea injection nozzle 140 is positioned lower than the portion where the urea swirl unit 300 is mounted and the urea injection nozzle 500 is coupled to the lower side of the exhaust gas flow portion 120 to inject urea aqueous solution in a horizontal direction desirable. When the housing 100 is formed to be folded over several times, the exhaust gas is in an unsteady state as it passes over the bending point of the housing 100. Therefore, The urea aqueous solution particles may be mixed with the exhaust gas to some extent and then be supplied to the urea swirl unit 300 so that the exhaust gas and the urea aqueous solution particles can be mixed more evenly.

도 4 및 도 5는 우레아 스월유닛(300)에 장착브라켓(600)이 체결되는 구조를 도시하는 사시도 및 분해사시도이고, 도 6 및 도 7은 우레아 스월유닛(300)의 후면사시도 및 수직단면도이다.4 and 5 are a perspective view and an exploded perspective view showing a structure in which the mounting bracket 600 is fastened to the urea swirl unit 300, and FIGS. 6 and 7 are a rear perspective view and a vertical sectional view of the urea swirl unit 300 .

상기 우레아 스월유닛(300)은, 우레아 분사노즐(500)을 통해 제공된 우레아 수용액 입자가 배기가스에 고르게 혼합되도록 하기 위하여 믹싱부(130)를 지나는 유체에 나선형 와류를 발생시키기 위한 구성요소로서, 상기 하우징(100)의 내측면(더 명확하게는 배기가스 유동부(120)와 믹싱부(130)가 연결되는 지점의 내측면)에 장착되는 외측관(310)과, 상기 외측관(310)의 중심점을 기준으로 방사형으로 배열되어 상기 외측관(310)과 일체로 결합되는 다수 개의 방사형 분할판(330)과, 상기 방사형 분할판(330) 중 상기 SDPF(400)를 향하는 측 끝단으로부터 상기 SDPF(400)를 향해 연장되되 상기 방사형 분할판(330)의 배열방향을 따라 만곡된 다수 개의 블레이드판(340)을 포함하여 구성된다.The urea swirl unit 300 is a component for generating a spiral vortex in the fluid passing through the mixing unit 130 so that the urea aqueous solution particles supplied through the urea injection nozzle 500 are uniformly mixed with the exhaust gas, An outer tube 310 mounted on an inner surface of the housing 100 (more specifically, an inner surface of a portion where the exhaust gas flow portion 120 and the mixing portion 130 are connected to each other) A plurality of radial partitioning plates 330 radially arranged radially with respect to a center point and integrally coupled to the outer tube 310 and a plurality of radial partitioning plates 330 extending from the side end of the radial partitioning plate 330 toward the SDPF 400, And a plurality of blade plates 340 extending toward the radial partition plate 330 and curved along the array direction of the radial partition plate 330.

상기 외측관(310)과 방사형 분할판(330)은 배기가스의 유동방향과 평행한 방향으로 연장되는 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 블레이드판(340)은 배기가스의 유동방향과 교차하는 방향으로 비스듬히 경사지게 배치된다. 따라서 배기가스는 상기 외측관(310)과 방사형 분할판(330) 사이를 지나는 동안에는 유동방향이 변경되지 아니하고 그대로 유지되다가, 상기 블레이드판(340)을 지날 때 상기 블레이드판(340)의 표면을 따라 만곡된 패턴으로 흐르게 된다.The outer tube 310 and the radial partition plate 330 are formed in a plate shape extending in a direction parallel to the flow direction of the exhaust gas, and the blade plate 340 is inclined in a direction crossing the flow direction of the exhaust gas And is disposed obliquely. The exhaust gas flows along the surface of the blade plate 340 when passing through the blade plate 340 while the flow direction of the exhaust gas passes between the outer tube 310 and the radial partition plate 330 without being changed, And flows in a curved pattern.

이때 상기 다수 개의 블레이드판(340)들은 외측관(310)의 원주방향을 따라 굽어지게 형성되는바, 상기 블레이드판(340)을 타고 흐르는 배기가스는 외측관(310)의 센터축을 중심으로 나선형 패턴으로 흐르게 된다. 이와 같이 배기가스가 블레이드판(340)을 지나면서 나선형 와류 유동을 일으키면, 상기 배기가스에 함유되어 있던 우레아 수용액 입자는 보다 고르게 분산 및 혼합되어 SDPF(400)의 표면에 접촉된다. 즉, 우레아 분사노즐(500)에서 분사된 우레아 수용액 입자가 우레아 믹싱부(130)의 내부유로 중 어느 일측으로 치우치더라도, 우레아 스월유닛(300)의 후단에 형성되는 배기가스 와류지역을 지나면서 배기가스와 고르게 혼합되는바, NOx 환원효율이 극대화될 수 있다는 장점이 있다.The plurality of blade plates 340 are formed to be bent along the circumferential direction of the outer tube 310. The exhaust gas flowing through the blade plate 340 is formed in a spiral pattern around the center axis of the outer tube 310, Lt; / RTI > If the exhaust gas causes the spiral vortex flow to pass through the blade plate 340, the urea aqueous solution particles contained in the exhaust gas are more uniformly dispersed and mixed and contacted with the surface of the SDPF 400. That is, even if the urea aqueous solution particles injected from the urea injection nozzle 500 are shifted to any one side of the inner flow path of the urea mixing unit 130, the exhaust gas swirling region formed at the rear end of the urea swirling unit 300 It is advantageous that NOx reduction efficiency can be maximized.

또한, 우레아 수용액 입자가 외측관(310) 내부를 지나는 동안 외측관(310)의 지름방향으로 유동하여 한쪽으로 몰리는 현상 즉, 우레아 수용액 입자가 외측관(310)의 가장자리 측으로 몰리거나 외측관(310)의 가운데로 몰리는 현상을 방지할 수 있도록, 상기 외측관(310) 내에는 하나 이상의 내측관(320)이 추가로 구비될 수 있다. 상기 내측관(320)은 외측관(310)과 동심원을 이루도록 배치되고, 연장방향이 외측관(310)과 평행하도록 형성되며, 방사형 분할판(330)과 일체로 결합된다. 이와 같이 외측관(310) 내에 내측관(320)이 구비되면, 외측관(310) 내부를 지나는 우레아 수용액 입자가 외측관(310)의 가장자리나 가운데로 몰리는 현상이 방지되는바, 배기가스와 보다 균일하게 혼합될 수 있고, 이에 따라 SDPF(400)와의 접촉면적이 최대화될 수 있다는 장점이 있다.The urea aqueous solution particles flow in the radial direction of the outer tube 310 while passing through the inside of the outer tube 310 so that the urea aqueous solution particles are pushed to the edge side of the outer tube 310, The inner tube 320 may further include at least one inner tube 320 to prevent the outer tube 310 from being pushed to the center of the outer tube 310. The inner tube 320 is disposed concentrically with the outer tube 310 and extends in parallel with the outer tube 310 and is integrally coupled to the radial partition plate 330. When the inner tube 320 is provided in the outer tube 310, the urea aqueous solution particles passing through the outer tube 310 are prevented from being pushed to the edge or the center of the outer tube 310, So that the contact area with the SDPF 400 can be maximized.

한편, 우레아 스월유닛(300)이 하우징(100) 내측에 고정되어야 하는데, 상기 우레아 스월유닛(300)의 외측관(310)은 표면이 매끄럽게 제작되는바 하우징(100) 내측면에 고정되기 어려울 수 있다 따라서 본 발명에 의한 배기가스 정화장치는, 상기 외측관(310)의 외측면을 감싸도록 결합되어 상기 하우징(100)의 내측면에 밀착되도록 장착되는 장착브라켓(600)이 추가로 구비될 수 있다.On the other hand, the urea swirl unit 300 must be fixed to the inside of the housing 100, and the outer tube 310 of the urea swirl unit 300 may be difficult to be fixed to the inner surface of the bar housing 100, Therefore, the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention may further include a mounting bracket 600 which is coupled to enclose the outer surface of the outer tube 310 and is mounted so as to be in close contact with the inner surface of the housing 100 have.

상기 장착브라켓(600)은, 도 5에 도시된 바와 같이 길이방향으로 연이어 결합되는 제1 브라켓(610)과 제2 브라켓(620)으로 구성되되, 제1 브라켓(610)과 제2 브라켓(620)이 서로 맞닿는 지점에는 각각 제1 플랜지(612)와 제2 플랜지(622)가 형성되고, 상기 제1 플랜지(612)와 제2 플랜지(622)가 하우징(100)의 내측면에 묻히는 구조로 결합된다(도 3 참조). 이와 같이 제1 플랜지(612)와 제2 플랜지(622)가 하우징(100)의 내측면에 묻히는 구조로 결합되면, 상기 우레아 스월유닛(300)에 인가되는 배기가스 압력이 매우 높더라도 상기 우레아 스월유닛(300)은 위치가 고정될 수 있다는 장점이 있다.5, the mounting bracket 600 includes a first bracket 610 and a second bracket 620 that are coupled to each other in the longitudinal direction, and the first bracket 610 and the second bracket 620 A first flange 612 and a second flange 622 are formed at positions where the first flange 612 and the second flange 622 abut against each other and the first flange 612 and the second flange 622 are buried on the inner surface of the housing 100 (See FIG. 3). When the first flange 612 and the second flange 622 are coupled to the inner surface of the housing 100 in this way, even if the exhaust gas pressure applied to the urea swirl unit 300 is very high, The unit 300 has the advantage that the position can be fixed.

이때 상기 하우징(100)과 우레아 스월유닛(300)은 고온의 배출가스가 접촉되더라도 변형되지 아니하도록 금속으로 제작됨이 바람직한데, 이와 같이 금속으로 제작된 우레아 스월유닛(300)이 하우징(100)에 직접 결합되면 배출가스 압력에 의해 우레아 스월유닛(300)이 진동될 때 소음이 매우 크게 발생될 뿐만 아니라, 경우에 따라 하우징(100)이나 우레아 스월유닛(300)이 손상되는 현상도 발생될 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 상기 장착브라켓(600)은 기준치 이상의 방진성 및 흡음성을 갖도록 합성수지로 제작되어, 상기 우레아 스월유닛(300)에 진동이 발생되더라도 상기 진동을 일부 흡수할 수 있도록 제작됨이 바람직하다.The housing 100 and the urea swirl unit 300 are preferably made of a metal so as not to be deformed even when hot exhaust gas comes into contact with the housing 100. The urea swirl unit 300, When the urea swirling unit 300 is vibrated by the exhaust gas pressure, the noise is greatly generated and the housing 100 or the urea swirl unit 300 may be damaged in some cases . Therefore, it is preferable that the mounting bracket 600 is made of a synthetic resin so as to have a dustproof property and a sound absorbing property of more than a reference value, and is designed to absorb a part of the vibration even if vibration is generated in the urea swirl unit 300.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 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 scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

100 : 하우징 102 : 단열복합재
110 : LNT 장착부 120 : 배기가스 유동부
130 : 믹싱부 140 : SDPF 장착부
200 : LNT 300 : 우레아 스월유닛
310 : 외측관 320 : 내측관
330 : 방사형 분할판 340 : 블레이드판
400 : SDPF 500 : 우레아 분사노즐
600 : 장착브라켓 610 : 제1 브라켓
612 : 제1 플랜지 620 : 제2 브라켓
622 : 제2 플랜지100: housing 102:
110: LNT mounting portion 120: exhaust gas flow-
130: mixing section 140: SDPF mounting section
200: LNT 300: Urea Swirl Unit
310: outer tube 320: inner tube
330: Radial partition plate 340: Blade plate
400: SDPF 500: urea injection nozzle
600: mounting bracket 610: first bracket
612: first flange 620: second bracket
622: second flange

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 지날 수 있는 내부유로를 갖되, LNT가 내측에 장착되는 LNT 장착부와, 일측이 상기 LNT 장착부 출구측에 연결되어 상기 LNT를 지난 배기가스가 유동되는 배기가스 유동부와, 상기 배기가스 유동부의 출구측에 연결되는 믹싱부와, 상기 믹싱부의 출구측에 연결되고 내측에 SDPF가 장착되는 SDPF 장착부를 구비하는 하우징;
상기 배기가스 유동부에 설치되어 상기 믹싱부를 향해 우레아 수용액을 분사하는 우레아 분사노즐; 및
상기 배기가스 유동부와 상기 믹싱부 사이에 설치되어, 배기가스와 우레아 수용액 입자가 혼합된 유체에 나선형 와류를 발생시키는 우레아 스월유닛;
을 포함하되,
상기 LNT 장착부는 배기가스 유동방향이 수평을 향하도록 배열되고,
상기 배기가스 유동부 및 믹싱부는 배기가스 유동방향이 하측을 향하도록 배열되며,
상기 SDPF 장착부는 상기 우레아 스월유닛이 장착된 부위보다 낮게 위치되고,
상기 우레아 분사노즐은 수평방향으로 우레아 수용액을 분사하도록 상기 배기가스 유동부의 하측에 결합되는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.An LNT mounting portion having an internal passage through which exhaust gas discharged from the engine can pass, an LNT mounting portion having an LNT mounted on the inside thereof, an exhaust gas flow portion connected to an outlet side of the LNT mounting portion, A housing connected to an outlet side of the exhaust gas flow portion and connected to an outlet side of the mixing portion and having an SDPF mounting portion on which an SDPF is mounted;
A urea injection nozzle installed in the exhaust gas flow portion and injecting a urea aqueous solution toward the mixing portion; And
A urea swirl unit provided between the exhaust gas flow portion and the mixing portion to generate a spiral vortex in a fluid in which exhaust gas and urea aqueous solution particles are mixed;
≪ / RTI >
Wherein the LNT mounting portion is arranged so that an exhaust gas flow direction is horizontal,
Wherein the exhaust gas flow portion and the mixing portion are arranged such that an exhaust gas flow direction is directed downward,
The SDPF mounting portion is positioned lower than the portion where the urea swirl unit is mounted,
Wherein the urea injection nozzle is coupled to a lower side of the exhaust gas flow portion so as to inject a urea aqueous solution in a horizontal direction. 청구항 3에 있어서,
상기 우레아 스월유닛은, 상기 하우징의 내측면에 장착되는 외측관과, 상기 외측관의 중심점을 기준으로 방사형으로 배열되어 상기 외측관과 일체로 결합되는 다수 개의 방사형 분할판과, 상기 방사형 분할판 중 상기 SDPF를 향하는 측 끝단으로부터 상기 SDPF를 향해 연장되되 상기 방사형 분할판의 배열방향을 따라 만곡된 다수 개의 블레이드판을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.The method of claim 3,
Wherein the urea swirl unit includes an outer tube mounted on an inner surface of the housing, a plurality of radial partition plates arranged radially with respect to a center point of the outer tube and integrally coupled with the outer tube, And a plurality of blade plates extending from the side end toward the SDPF toward the SDPF and curved along the arrangement direction of the radial partitioning plate. 청구항 4에 있어서,
상기 우레아 스월유닛은, 상기 외측관과 동심원을 이루도록 상기 외측관의 내측에 배치되어 상기 방사형 분할판과 일체로 결합되는 하나 이상의 내측관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.The method of claim 4,
Wherein the urea swirl unit further includes at least one inner pipe disposed inside the outer pipe so as to be concentric with the outer pipe and integrally coupled to the radial partition plate. 청구항 4에 있어서,
상기 하우징과 상기 우레아 스월유닛은 금속으로 제작되며, 상기 외측관의 외측면을 감싸도록 결합되어 상기 하우징의 내측면에 밀착되도록 장착되고, 기준치 이상의 방진성 및 흡음성을 갖도록 합성수지로 제작되는 장착브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.The method of claim 4,
Wherein the housing and the urea swirl unit are made of metal and are mounted so as to close the outer surface of the outer tube so as to be in close contact with the inner surface of the housing and include a mounting bracket made of synthetic resin so as to have a dust- And the exhaust gas purifying apparatus. 청구항 3에 있어서,
상기 하우징의 외측면에는 단열복합재가 구비되는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.The method of claim 3,
And a heat insulating composite material is provided on an outer surface of the housing.
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