KR101691486B1 - 배기가스 혼합장치 - Google Patents

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이배균
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Abstract

본 발명은, 배기가스 혼합장치에 관한 것으로서, 구체적으로는, 엔진 배기가스를 정화하는 복합정화 시스템에 적용되어 복합정화 시스템의 정화효율을 상승시킬 수 있도록 구성된 배기가스 혼합장치에 관한 것이며, 제1여과부와 제2여과부를 서로 연통 가능하게 연결하는 배기가스 혼합장치로서, 상기 배기가스 혼합장치는, 상기 제1여과부와 연통 가능하게 연결되는 제1혼합조; 상기 제1혼합조와 연통 가능하게 연결되되 상기 제2여과부와 연통 가능하게 연결되는 제2혼합조; 및 상기 제1혼합조와 상기 제2혼합조를 서로 연통 가능하게 연결하되 상기 제1혼합조로 유입된 배기가스를 확산 또는 분산시켜 상기 제2혼합조로 안내하는 확산유닛;을 포함할 수 있다.

Description

배기가스 혼합장치{Exhaust gas mixing apparatus}
본 발명은 배기가스 혼합장치에 관한 것으로서, 구체적으로는, 엔진 배기가스를 정화하는 복합정화 시스템에 적용되어 복합정화 시스템의 정화효율을 상승시킬 수 있도록 구성된 배기가스 혼합장치에 관한 것이다.
일반적으로 엔진, 특히 디젤 엔진의 경우 연료의 불완전 연소에 따라 일산화탄소나 탄화수소, 질소산화물 등의 유해 미립자가 배기가스에 다량 함유된다.
이러한 배기가스의 유해 미립자가 공기 중으로 배출되지 않도록, 엔진의 배기 경로에는 다양한 후처리 방식의 배기가스 복합정화 시스템이 사용되고 있다.
배기가스 복합정화 시스템은 엔진의 연료 주성분이나 연소효율 등에 따라, 우레아 믹싱 파이프(Urea mixing pipe)를 동반한 선택적 환원촉매(Selective Catalystic Reduction, SCR), 디젤 산화 촉매(Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 등 다양한 방식이 사용되고 있다.
특히 건설기계 또는 건설장비용 엔진의 경우, 어느 한 방식의 정화장치로만 구성되기보다는 우레아 믹싱 파이프를 장착한 선택적 환원촉매, 디젤 산화 촉매 등 적어도 2개가 복합되어 구성된 방식이 많이 사용되고 있다. 최근에는 국제적으로 배기가스 규제가 더 엄격해지고 있기 때문에 강화된 배기가스규제를 만족하기 위해서는 보다 더 복합된 배기가스 정화 시스템이 필요한 상황이다.
그러나, 복합 구성의 정화 시스템의 경우, 여러 유형의 유해 미립자를 모두 정화시킨다는 점에서 대기오염방지에 월등히 효율적인 장점이 있지만, 배기가스 복합정화 시스템의 설계에 있어서 엔진룸의 공간적 제약이 있으며 배기길이에 따른 정화효율 차이, 청소, 정비 등을 위한 접근 용이성 등도 매우 중요하게 고려되어야 할 요소이다. 따라서, 복합 구성의 정화 시스템의 최적 설계에 대한 연구가 절실히 요구된다.
관련 선행기술로는 공개특허공보 제10-2014-0024082호(발명의 명칭; 디젤 엔진의 배기가스 후처리 시스템용 믹싱 모듈, 공개일자; 2014년 02월 28일)가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복합정화 시스템의 전체적인 크기 내지 부피를 줄일 수 있고, 정화효율 또한 상승시킬 수 있도록 구성된 배기가스 혼합장치를 제공할 수 있다.
본 발명은, 제1여과부와 제2여과부를 서로 연통 가능하게 연결하는 배기가스 혼합장치로서, 상기 배기가스 혼합장치는, 상기 제1여과부와 연통 가능하게 연결되는 제1혼합조; 상기 제1혼합조와 연통 가능하게 연결되되 상기 제2여과부와 연통 가능하게 연결되는 제2혼합조; 및 상기 제1혼합조와 상기 제2혼합조 사이에 마련되되 상기 제1혼합조로 유입된 배기가스를 확산 또는 분산시켜 상기 제2혼합조로 안내하는 확산유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1혼합조 및 상기 제2혼합조는 상기 제1여과부의 길이방향 일단과 상기 제2여과부의 길이방향 일단에 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 확산유닛은 상기 제1혼합조로 유입된 배기가스의 확산방향을 2차적으로 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 제1혼합조는, 상기 제1여과부와 연결되는 제1연결부; 상기 제1연결부로 유입된 배기가스가 저장되거나 통과하는 제1공간; 상기 제1공간과 연통 가능하게 연결되는 환원제 주입구; 및 상기 제1공간의 배기가스가 배출되는 제1배출부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2혼합조는, 상기 확산유닛을 매개로 상기 제1배출부와 연통 가능하게 연결되는 제2연결부; 상기 제2연결부를 통해 유입된 배기가스가 저장되거나 통과하는 제2공간; 및 상기 제2여과부와 연결되는 제2배출부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 확산유닛은, 상기 제1배출부와 상기 제2연결부를 서로 연결시키는 제1하우징 및 제2하우징; 상기 제1하우징의 내부에 마련되며, 상기 제1공간의 배기가스를 1차적으로 확산 또는 분산시키는 제1확산부; 및 상기 제2하우징의 내부에 마련되며, 상기 제1확산부에 의해 확산 또는 분산된 배기가스를 2차적으로 확산 또는 분산시키는 제2확산부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1확산부는, 상기 제1하우징의 내부에서 상기 제1하우징의 둘레방향 또는 원주방향을 따라 배치되는 제1프레임; 상기 제1프레임의 내부에서 서로 일정간격을 두고 이격되어 배치되는 다수개의 제1 수평플레이트 및 다수개의 제1 수직플레이트; 상기 제1 수평플레이트의 길이방향을 따라 마련되며, 상기 제1배출부를 통해 유입되는 배기가스를 1차적으로 확산시키는 다수개의 제1경사편;을 포함하며, 상기 다수개의 제1경사편은, 상기 제1 수직플레이트의 길이방향을 따라 상향 또는 하향으로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2확산부는, 상기 제2하우징의 내부에서 상기 제2하우징의 둘레방향 또는 원주방향을 따라 배치되는 제2프레임; 상기 제2프레임의 내부에서 서로 일정간격을 두고 이격되어 배치되는 다수개의 제2 수평플레이트 및 다수개의 제2 수직플레이트; 상기 제2 수직플레이트의 길이방향을 따라 마련되며, 상기 제1확산부를 통해 확산된 배기가스를 2차적으로 확산시키는 다수개의 제2경사편;을 포함하며, 상기 다수개의 제2경사편은, 상기 제2 수평플레이트의 길이방향을 따라 좌향 또는 우향으로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1확산부와 상기 제2확산부 사이에는 배기가스의 유동속도를 늦추거나 배기가스를 혼합 또는 분산시키는 버퍼공간이 마련될 수 있다.
또한, 상기 확산유닛은 실링부재가 마련되는 것을 더 포함하며, 상기 실링부재는 상기 제1하우징 및 상기 제2하우징에 각각 형성된 플랜지 사이에 개재될 수 있다.
또한, 상기 확산유닛은, 상기 제1하우징 및 상기 제2하우징에 각각 형성된 플랜지에 결합되어 상기 제1하우징 및 상기 제2하우징을 결속시키는 결속구를 더 포함하며, 상기 결속구는, 상기 제1하우징 및 상기 제2하우징의 둘레방향을 따라 서로 일정간격 이격된 상태에서 다수개로 마련되어 상기 플랜지의 단부를 수용할 수 있다.
또한, 상기 결속구에 의해 결합된 상기 플랜지의 둘레면은 띠 형의 체결수단에 감싸지는 것을 포함하며, 상기 체결수단의 양단에는 상기 체결수단과 상기 플랜지 간의 결합력을 조절하는 클램프가 마련될 수 있다.
본 발명의 배기가스 혼합장치는, 디젤산화촉매부(DOC)와 디젤입자필터(DPF)를 포함하는 제1여과부와 선택적 환원촉매부(SCR)를 포함하는 제2여과부를 나란히 배치하되 양자를 최단거리로 연결되게 하여 복합정화 시스템의 전체적인 크기 내지 부피를 줄일 수 있으며, 이에 따라, 협소한 엔진룸을 구비한 차량 등에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 배기가스 혼합장치는, 확산유닛에 의해 배기가스와 환원제간의 혼합효율을 상승시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 배기가스 혼합장치는, 배기가스의 유동방향을 확산시켜 선택적 환원촉매부 등 제2여과부에 마련된 촉매와 배기가스가 균일하게 반응하게 하거나 촉매와 배기가스의 접촉 면적을 늘일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 혼합장치가 복합정화 시스템에 장착된 상태를 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 혼합장치가 복합정화 시스템에 장착된 상태를 보여주는 평면도.
도 3은 도 2에 도시된 배기가스 혼합장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산부의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 확산부의 내부를 보여주는 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 확산부를 후방에서 바라본 사시도.
도 7은 도 4에 도시된 확산부에 결속구가 장착된 모습을 보여주는 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 확산부에 클램프가 장착된 모습을 보여주는 정면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 혼합장치가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 혼합장치(100)는, 엔진의 일측에서 나란히 배치된 제1여과부(10)와 제2여과부(20)를 서로 연통 가능하게 연결하여, 상기 제1여과부(10)에서 배출되는 배기가스를 상기 제2여과부(20)로 전달함에 있어서 최단거리로 배기가스를 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 혼합장치(100)는 제1여과부(10)와 제2여과부(20)를 포함하는 배기가스 복합정화 시스템(1)에서 제1여과부(10)와 제2여과부(20)를 연결하는 장치라고 할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 복합정화 시스템(1)은 디젤엔진이 탑재되는 차량, 건설차량, 건설기계, 선박, 발전기 등에 장착되어 디젤엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 유해물질을 저감시키는 정화기이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 복합정화 시스템(1)은 강화되는 배기가스 규제에 대응하기 위해서 제1여과부(10)는 디젤산화촉매(11, Diesel Oxidation Catalyst)와 디젤입자필터(16, Diesel Particulate Filter)를 포함하고, 제2여과부(20)는 선택적 환원촉매(21, Selective Catalyst Reduction)을 포함할 수 있다. 이러한 구성을 가지는 배기가스 복합정화 시스템(1)은 TIER V의 배기가스 규제를 만족시킬 수 있다. 디젤엔진에서 배기되는 가스는 디젤산화촉매(11), 디젤입자필터(16) 및 선택적 환원촉매(21)를 순차적으로 거치면서 유해물질이 정화될 수 있다.
한편, 배기가스의 규제 수준에 따라서 제1여과부(10)와 제2여과부(20)에 사용되는 촉매 또는 필터는 달라질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 제1여과부(10)는 디젤산화촉매(11, Diesel Oxidation Catalyst)와 디젤입자필터(16, Diesel Particulate Filter)를 포함하고, 제2여과부(20)는 선택적 환원촉매(21, Selective Catalyst Reduction)을 포함하는 경우에 대해서 설명한다.
상기 배기가스 혼합장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1여과부(10)의 하우징 쉘(미도시)에 장착되는 제1혼합조(110)와, 상기 제1혼합조(110)와 연통 가능하게 연결되되 상기 제2여과부(20)의 하우징 쉘(미도시)에 장착되는 제2혼합조(130) 및 상기 제1혼합조(110)와 상기 제2혼합조(130) 사이에 마련되되 상기 제1혼합조(110)로 유입된 배기가스를 확산시켜 상기 제2혼합조(130)로 안내하는 확산유닛(150)을 포함할 수 있다.
상기 제1혼합조(110)는 상기 제1여과부(10)의 하우징 쉘의 길이방향 일단에 형성된 개구부(미도시)에 장착되고, 또한, 상기 제2혼합조(130)는 상기 제2여과부(20)의 하우징 쉘의 길이방향 일단에 형성된 개구부(미도시)에 장착되기 때문에, 상기 배기가스 혼합장치(100)는 상기 제1여과부(10) 또는 상기 제2여과부(20)의 길이방향과 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
여기서, 제1혼합조(110)는 제1여과부(10)의 엔드캡(end-cap)이고, 제2혼합조(130)는 제2여과부(20)의 엔드캡이라고 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 혼합장치(100)는 위와 같이, 상기 제1여과부(10)와 상기 제2여과부(20)를 최단거리로 연결하기 때문에 배기가스 복합정화 시스템(1)의 전체적인 크기 내지 부피를 줄일 수 있다.
또한, 상기 제1혼합조(110)는, 상기 제1여과부(10)와 연결되는 제1연결부(111)와, 상기 제1연결부(111)로 유입된 배기가스가 저장되거나 통과하는 제1공간(S1)과, 상기 제1공간(S1)과 연통 가능하게 연결되는 환원제 주입구(113) 및 상기 제1공간(S1)의 배기가스가 배출되는 제1배출부(115)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2혼합조(130)는, 상기 확산유닛(150)을 매개로 상기 제1배출부(115)와 연통 가능하게 연결되는 제2연결부(131)와, 상기 제2연결부(131)를 통해 유입된 배기가스가 저장되거나 통과하는 제2공간(S2); 및 상기 제2여과부(20)와 연결되는 제2배출부(133)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제1여과부(10)에서 배출되는 배기가스는 상기 제1혼합조(110)의 제1공간(S1)에서 환원제와 혼합될 수 있다. 그리고, 상기 제1공간(S1)에서 환원제와 혼합된 배기가스는 상기 제2혼합조(130)의 제2공간(S2)을 경유하여 상기 제2여과부(20)로 유입될 수 있다.
이때, 상기 제1혼합조(110)의 제1공간(S1)에서 환원제와 혼합된 배기가스는 상기 확산유닛(150)에 의해 분산 또는 확산되어 상기 제2혼합조(130)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 제2혼합조(130)에 저장된 배기가스는 확산된 상태로 상기 제2여과부(20)로 유입되어 상기 제2여과부(20)에 내장된 촉매(미도시)와 균일하게 반응할 수 있다.
즉, 상기 확산유닛(150)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1배출부(115)와 상기 제2연결부(131)를 서로 연결시키는 제1하우징(151) 및 제2하우징(153)과, 상기 제1하우징(151)의 내부에 마련되며, 상기 제1공간(S1)에 저장된 배기가스를 1차적으로 확산시키는 제1확산부(155) 및 상기 제2하우징(153)의 내부에 마련되며, 상기 제1확산부(155)에 의해 확산된 배기가스를 2차적으로 확산시키는 제2확산부(157)를 포함할 수 있다.
상기 제1하우징(151)은 원통형 또는 관형의 형상을 가지며, 그 일단은 상기 제1혼합조(110)의 제1배출부(115)와 연통 가능하게 연결될 수 있다. 제1하우징(151)이 제1배출부(115)에 삽입되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2하우징(153) 또한 원통형 또는 관형의 형상을 가지며, 그 일단은 상기 제1하우징(151)의 타단과 연통 가능하게 연결되고 타단은 상기 제2혼합조(130)의 제2연결부(131)와 연통 가능하게 연결될 수 있다. 제2하우징(153)은 제2연결부(131)에 삽입되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1하우징(151)의 타단과 상기 제2하우징(153)의 일단에는 각각 플랜지(P)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1하우징(151) 및 상기 제2하우징(153)은 각각의 플랜지(P)를 서로 맞대어 결합함으로써 서로 연통 가능하게 연결될 수 있다.
상기 제1확산부(155)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1하우징(151)의 내부에서 상기 제1하우징(151)의 둘레방향 또는 원주방향을 따라 배치되는 제1프레임(155a)과, 상기 제1프레임(155a)의 내부에서 서로 일정간격을 두고 이격되어 배치되는 다수개의 제1 수평플레이트(155b) 및 다수개의 제1 수직플레이트(155c)와, 상기 제1 수평플레이트(155b)의 길이방향을 따라 마련되며, 상기 제1배출부(115)를 통해 유입되는 배기가스를 1차적으로 확산시키는 다수개의 제1경사편(155d);을 포함할 수 있다.
상기 제1프레임(155a)은 상기 제1하우징(151)의 내부에 배치되어 상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b) 및 상기 다수개의 제1 수직플레이트(155c)를 지지하는 역할을 하며, 원통형 또는 중공의 다각형 형태를 가지는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 상기 제1프레임(155a)은 상기 제1하우징(151)의 형상과 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 원형의 형상을 가지는 것으로 도면상에 도시되어 있다.
상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b) 및 다수개의 제1 수직플레이트(155c)는 상기 제1프레임(155a)이 형성하는 공간 내에서 수직 및 수평으로 배치됨으로써 제1 프레임(155a) 내에 격자를 형성할 수 있다. 즉, 상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b)는 서로 일정간격을 두고 상하 방향으로 이격배치되고, 상기 다수개의 제1 수직플레이트(155c)는 서로 일정간격을 두고 좌우방향으로 이격배치될 수 있다.
따라서, 상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b) 및 다수개의 제1 수직플레이트(155c)에 의해 형성된 격자를 상기 제1혼합조(110)에 저장된 배기가스가 통과함으로써 배기가스가 제1프레임(155a) 전체에 걸쳐 분산되거나 확산될 수 있다.
상기 다수개의 제1경사편(155d)은, 전술한 바와 같이, 상기 제1 수평플레이트(155b)의 길이방향 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 그리고, 상기 다수개의 제1경사편(155d)은, 상기 제1 수직플레이트(155c)의 길이방향을 따라 상향 또는 하향으로 경사지게 형성되는바, 상기 제1 수평플레이트(155b) 상에서 번갈아 가며 상향 또는 하향으로 경사지게 형성될 수 있다. 이때, 상기 다수개의 제1경사편(155d)은 상기 제1혼합조(110)의 제1공간(S1)을 향해 경사지게 돌출 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제1공간(S1)에서 환원제와 혼합된 배기가스는 상기 다수개의 제1경사편(155d)에 의해 상기 제1 수직플레이트(155c)의 길이방향을 따라 상향 또는 하향으로 확산된 상태에서 상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b) 및 다수개의 제1 수직플레이트(155c)가 서로 협력하여 형성하는 다수개의 통공 또는 격자로 유입될 수 있다.
상기 제2확산부(157)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2하우징(153)의 내부에서 상기 제2하우징(153)의 둘레방향 또는 원주방향을 따라 배치되는 제2프레임(157a)과, 상기 제2프레임(157a)의 내부에서 서로 일정간격을 두고 이격되어 배치되는 다수개의 제2 수평플레이트(157b) 및 다수개의 제2 수직플레이트(157c)와, 상기 제2 수직플레이트(157c)의 길이방향을 따라 마련되며, 상기 제1확산부(155)를 통해 확산된 배기가스를 2차적으로 확산시키는 다수개의 제2경사편(157d)을 포함할 수 있다.
상기 제2프레임(157a)은 상기 제1하우징(153)의 내부에 배치되어 상기 제2 수평플레이트(157b) 및 상기 제2 수직플레이트(157c)를 지지하는 역할을 하며, 원통형 또는 중공의 다각형 형태를 가지는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 상기 제2프레임(157a)은, 상기 제2하우징(153)의 형상과 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 원형의 형상을 가지는 것으로 도면상에 도시되어 있다.
상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b) 및 다수개의 제2 수직플레이트(157c)는 앞에서 설명되었던 상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b) 및 다수개의 제1 수직플레이트(155c)와 마찬가지로 상기 제2프레임(157a)이 형성하는 공간 내에서 격자를 형성하도록 배치될 수 있다.
즉, 상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b) 및 다수개의 제2 수직플레이트(157c)는 상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b)는 서로 일정간격을 두고 상하 방향으로 이격배치되고, 상기 다수개의 제2 수직플레이트(157c)는 서로 일정간격을 두고 좌우방향으로 이격배치될 수 있다.
따라서, 상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b) 및 다수개의 제2 수직플레이트(157c)에 의해 형성되는 격자에 의해서 상기 제1확산부(155)에 의해 확산된 배기가스가 제2혼합조(130)의 제2공간(S2) 내부를 전체적으로 채울 수 있다.
상기 다수개의 제2경사편(157d)은, 전술한 바와 같이, 상기 제2 수직플레이트(157c)의 길이방향 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 그리고, 상기 다수개의 제2경사편(157c)은, 상기 제2 수평플레이트(157b)의 길이방향을 따라 좌향 또는 우향으로 경사지게 형성되는바, 상기 제2 수직플레이트(157c) 상에서 번갈아 가며 좌향 또는 우향을 경사지게 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2경사편(157d)은 상기 제2혼합조(130)의 제2공간(S2)을 향해 경사지게 돌출 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제1확산부(155)에 의해 1차적으로 확산된 배기가스는 상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b) 및 상기 다수개의 제2 수직플레이트(157c)가 서로 협력하여 형성하는 다수개의 통공으로 유입된 뒤, 상기 제2경사편(157d)에 의해 상기 제2 수평플레이트(157b)의 길이방향을 따라 좌향 또는 우향으로 확산된 상태에서 상기 제2혼합조(130)의 제2공간(S2)로 유입될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2혼합조(130)에 저장된 배기가스는 상기 제1확산부(155) 및 상기 제2확산부(157)에 의해 두 번에 걸쳐 분산 또는 확산되었기 때문에, 상기 제2여과부(20)로 유입되어 촉매(미도시)와 균일하게 반응할 수 있다. 즉, 제1확산부(155)와 제2확산부(157)를 통과하면서 배기가스가 제2공간(S2)을 전체적으로 채울 수 있게 되어 제2여과부(20)의 촉매와 만나는 면적을 늘일 수 있다.
한편, 상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b)와 상기 다수개의 제1 수직플레이트(155c)가 상기 제1프레임(155a)과 결합되는 방식, 또는, 상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b)와 상기 다수개의 제2 수직플레이트(157c)가 상기 제2프레임(157)과 결합되는 방식은 용접방식을 포함하여 다양한 공지의 결합방식이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1프레임(155a)의 둘레방향에 상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b) 또는 상기 제2 수직플레이트(155c)의 길이방향 단부가 삽입될 수 있는 결합공을 서로 일정간격을 두고 다수개로 형성시켜 상기 다수개의 제1 수평플레이트(155b) 또는 상기 제2 수직플레이트(155c)의 길이방향 단부가 상기 결합공에 삽입되어 체결되는 방식을 사용하였으며, 상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b)와 상기 다수개의 제2 수직플레이트(157c)가 상기 제2프레임(157)과 결합되는 방식 또한 동일한 방식을 사용하였다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 확산유닛(150)은 상기 제1혼합조(110)의 제1공간(S1)에서 환원제와 혼합된 배기가스의 유동속도를 늦추거나 배기가스의 분산을 촉진하거나 또는 환원제와 배기가스의 혼합을 촉진하기 위한 버퍼공간(S3)이 마련될 수 있다.
상기 버퍼공간(S3)은, 상기 제1확산부(155)와 상기 제2확산부(157) 사이에 마련될 수 있다. 상기 버퍼공간(S3)은, 상기 제1프레임(155a) 또는 제2프레임(157a) 중 어느 하나의 길이를 더 길게 형성함으로써 형성될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2프레임(157a) 길이를 상기 제1프레임(155a) 길이보다 더 길게 형성시켜 상기 제2프레임(157a)이 형성하는 공간 내에서 상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b)와 상기 다수개의 제2 수직플레이트(157c)를 지지함과 동시에 상기 버퍼공간(S3)까지 형성되도록 할 수 있다.
상기 버퍼공간(S3)은, 전술한 바와 같이, 제1공간(S1)에서 환원제와 혼합된 배기가스가 상기 다수개의 제2 수평플레이트(157b)와 상기 다수개의 제2 수직플레이트(157c)가 서로 협력하여 형성하는 다수개의 통공으로 유입되기 전에 분산 또는 확산 또는 혼합될 수 있는 시간 및 공간을 제공하고, 아울러, 상기 제1혼합조(110)의 제1공간(S1)에서 미처 혼합되지 못한 환원제 및 배기가스가 서로 혼합될 수 있는 시간 및 공간을 제공할 수 있다.
다만, 버퍼공간(S3)을 생략하고 제1프레임(155a)과 제2프레임(157a) 내부 전체에 수직플레이트, 수평플레이트, 경사편이 마련될 수도 있다.
한편, 상기 확산유닛(150)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 실링부재(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 실링부재(160)는 상기 제1하우징(151)에 형성된 플랜지(P)와 상기 제2하우징(153)에 형성된 플랜지(P) 사이에 개재되어 상기 확산유닛(150)을 경유하는 배기가스가 상기 제1하우징(151) 및 상기 제2하우징(153)의 외부로 누출되지 않도록 한다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 확산유닛(150)은, 상기 제1하우징(151)과 상기 제2하우징(153) 간의 결합력을 증대시키는 결속구(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 결속구(170)는 상기 제1하우징(151) 및 상기 제2하우징(153)에 각각 형성된 플랜지(P)의 단부를 수용할 수 있는 형상을 가지며, 상기 제1하우징(151) 및 상기 제2하우징(153)의 플랜지(P)의 둘레방향 또는 원주방향을 따라 일정간격을 두고 이격된 상태에서 다수개로 마련될 수도 있다.
그리고, 상기와 같이 결속구(170)에 의해 결속된 상기 제1하우징(151) 및 상기 제2하우징(153)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 최종적으로 띠 형의 체결수단인 체결벨트 또는 체결밴드(B)에 의해 감싸질 수 있다.
즉, 상기 체결벨트 또는 체결밴드(B)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 결속구(170)에 의해 결합된 상기 플랜지(P)의 둘레면 또는 최외측 원주면을 따라 마련될 수 있으며, 상기 체결벨트 또는 체결밴드(B)의 양단에는 상기 체결벨트 또는 체결밴드(B)와 상기 플랜지(P) 간의 결합력을 조절하는 클램프(180)가 마련될 수 있다.
따라서, 상기 확산유닛(150)은 상기 결속구(170)와 상기 체결벨트 또는 체결밴드(B) 및 상기 클램프(180)에 의해 배기가스의 누출을 방지할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 배기가스 혼합장치 10 : 제1여과부
11 : 디젤산화촉매 16: 디젤입자필터
20 : 제2여과부 21: 선택적 환원촉매
110 : 제1혼합조 111 : 제1연결부
113 : 환원제 주입구 115 : 제1배출부
130 : 제2혼합조 131 : 제2연결부
133 : 제2배출부 150 : 확산유닛
151 : 제1하우징 153 : 제2하우징
155 : 제1확산부 157 : 제2확산부
160 : 실링부재 170 : 결속구
180 : 클램프

Claims (12)

  1. 제1여과부와 제2여과부를 서로 연통 가능하게 연결하는 배기가스 혼합장치로서,
    상기 배기가스 혼합장치는, 상기 제1여과부와 연통 가능하게 연결되는 제1혼합조; 상기 제1혼합조와 연통 가능하게 연결되되 상기 제2여과부와 연통 가능하게 연결되는 제2혼합조; 및 상기 제1혼합조와 상기 제2혼합조 사이에 마련되되 상기 제1혼합조로 유입된 배기가스를 확산 또는 분산시켜 상기 제2혼합조로 안내하는 확산유닛;을 포함하며,
    상기 제1혼합조는, 상기 제1여과부와 연결되는 제1연결부; 상기 제1연결부로 유입된 배기가스가 저장되거나 통과하는 제1공간; 상기 제1공간과 연통 가능하게 연결되는 환원제 주입구; 및 상기 제1공간의 배기가스가 배출되는 제1배출부;를 구비하고,
    상기 제2혼합조는, 상기 확산유닛을 매개로 상기 제1배출부와 연통 가능하게 연결되는 제2연결부; 상기 제2연결부를 통해 유입된 배기가스가 저장되거나 통과하는 제2공간; 및 상기 제2여과부와 연결되는 제2배출부;를 구비하고,
    상기 확산유닛은, 상기 제1배출부와 상기 제2연결부를 서로 연결시키는 제1하우징 및 제2하우징; 상기 제1하우징의 내부에 마련되며, 상기 제1공간의 배기가스를 1차로 확산 또는 분산시키는 제1확산부; 상기 제2하우징의 내부에 마련되며, 상기 제1확산부에 의해 확산 또는 분산된 배기가스를 2차로 상기 제1확산부와 상이한 방향으로 확산 또는 분산시키는 제2확산부; 및 상기 제1하우징과 상기 제2하우징에 상호 밀착되도록 각각 형성된 플랜지에 결합되어 상기 제1하우징과 상기 제2하우징을 결속시키는 결속구;를 구비하며,
    상기 결속구는, 상기 플랜지들의 단부를 수용하는 홈을 구비하도록 형성되고, 상기 제1하우징 및 상기 제2하우징의 둘레방향을 따라 서로 일정간격 이격되도록 상기 플랜지들의 단부에 다수개가 배치되며,
    상기 결속구에 의해 결합된 상기 플랜지들의 둘레면에는 띠 형의 체결수단이 감싸는 형상으로 배치되고, 상기 체결수단의 양단에는 상기 체결수단과 상기 플랜지들 간의 결합력을 조절하기 위한 클램프가 마련된 것을 특징으로 하는 배기가스 혼합장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1혼합조 및 상기 제2혼합조는 상기 제1여과부의 길이방향 일단과 상기 제2여과부의 길이방향 일단에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 배기가스 혼합장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1확산부와 상기 제2확산부는 상기 배기가스가 유동되는 통로의 단면 상에서 상기 배기가스의 확산방향이 서로 직교되도록 형성된 것을 특징으로 하는 배기가스 혼합장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1확산부는,
    상기 제1하우징의 내부에서 상기 제1하우징의 둘레방향 또는 원주방향을 따라 배치되는 제1프레임;
    상기 제1프레임의 내부에서 서로 일정간격을 두고 이격되어 배치되는 다수개의 제1 수평플레이트 및 다수개의 제1 수직플레이트;
    상기 제1 수평플레이트의 길이방향을 따라 마련되며, 상기 제1배출부를 통해 유입되는 배기가스를 1차적으로 확산시키는 다수개의 제1경사편;을 포함하며,
    상기 다수개의 제1경사편은, 상기 제1 수직플레이트의 길이방향을 따라 상향 또는 하향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 혼합장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2확산부는,
    상기 제2하우징의 내부에서 상기 제2하우징의 둘레방향 또는 원주방향을 따라 배치되는 제2프레임;
    상기 제2프레임의 내부에서 서로 일정간격을 두고 이격되어 배치되는 다수개의 제2 수평플레이트 및 다수개의 제2 수직플레이트;
    상기 제2 수직플레이트의 길이방향을 따라 마련되며, 상기 제1확산부를 통해 확산된 배기가스를 2차적으로 확산시키는 다수개의 제2경사편;을 포함하며,
    상기 다수개의 제2경사편은, 상기 제2 수평플레이트의 길이방향을 따라 좌향 또는 우향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 혼합장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1확산부와 상기 제2확산부 사이에는 배기가스의 유동속도를 늦추거나 배기가스를 혼합 또는 분산시키는 버퍼공간이 마련되는 것을 특징으로 하는 배기가스 혼합장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산유닛은 실링부재가 마련되는 것을 더 포함하며,
    상기 실링부재는 상기 제1하우징의 플랜지와 상기 제2하우징의 플랜지 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 배기가스 혼합장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
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