KR101758218B1 - 직선형 블레이드를 구비하는 환원제 믹싱장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 환원제 믹싱장치는, 엔진으로부터 배출되는 배출가스가 내부를 지나며, 후단측에 촉매가 장착되는 배기관; 상기 배기관의 내부유로 중 상기 촉매가 장착되는 지점으로부터 선단측으로 일정 거리 이격된 지점으로 환원제를 분사하는 인젝터; 및 상기 배기관의 내벽 중 상기 인젝터와 상기 촉매 사이에 장착되는 원통 형상의 몸체프레임과, 상기 몸체프레임의 후단을 덮는 후방플레이트와, 길이방향이 수평을 향하되 상호 이격 배열되는 다수 개의 개방슬롯과, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 상측에 위치하는 개방슬롯의 상단으로부터 후방으로 연장되되 하향으로 경사지게 배열되는 다수 개의 하향블레이드와, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 하측에 위치하는 개방슬롯의 하단으로부터 후방으로 연장되되 상향으로 경사지게 배열되는 다수 개의 상향블레이드를 구비하는 믹싱유닛;을 포함하여 구성된다.

Description

직선형 블레이드를 구비하는 환원제 믹싱장치 {Reducing agent mixing apparatus having linear blade}
본 발명은 촉매를 향해 유동하는 배기가스에 환원제를 고르게 믹싱하기 위한 환원제 믹싱장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 배기가스 및 환원제 유동방향을 가이드하는 블레이드가 직선형으로 형성되어 제조가 간단하고 내구성이 우수한 환원제 믹싱장치에 관한 것이다.
디젤엔진은 엔진 내부로 분사된 연료가 피스톤의 압축으로 인한 온도상승으로 자기 착화를 일으켜 연소된다. 이와 같은 과정에서 연료와 공기의 불균일성 등으로 불완전 연소가 일어나며, 이때 미연 탄소와 같은 입자상물질(PM)이 발생된다. 이와 같은 매연은 호흡을 통하여 인체에 심각한 질병을 유발시킬 수가 있으며, 특히 디젤차량의 증가와 함께 사회적인 문제로 대두되고 있으며, 이러한 디젤 차량은 배기가스 중에 포함된 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 입자상물질(PM), 질소산화물(NOx) 등을 처리하여 배기가스를 정화시키는 다양한 배기가스 후처리 장치가 개발되고 있다.
이러한 배기가스 후처리장치에는 배기가스 중 포함된 탄화수소와 일산화탄소의 성분을 각각 촉매에 의한 산화반응으로 물과 이산화탄소로 변환시켜 주는 DOC(Diesel Oxidation Catalyst: 디젤산화촉매), 배기가스 중 포함된 매연 등과 같은 입자상물질을 포집하였다가 배기가스의 열에 의해 재생 연소시키는 DPF(Diesel Particulate Filter; 입자상물질 필터), 배기가스 중에 포함된 질소산화물을 촉매를 이용하여 물과 질소로 환원시켜 주는 SCR(Selective Catalytic Reduction: 선택적 촉매 환원장치) 등이 개발되고 있다.
특히, 디젤엔진은 가솔린엔진에 비해 열효율이 높고 이산화탄소의 배출량이 적지만, 입자상물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량이 가솔린엔진 보다 많은 단점이 있었다. 최근에는 디젤엔진의 배기가스 내의 질소산화물을 저감시키기 위하여 LNT(Lean NOx Trap) 또는 SCR시스템 등과 같은 배기가스 후처리시스템이 활발하게 연구 개발되고 있다.
SCR시스템은 SCR의 전방단 즉, 상류 측에 요소(UREA)수용액 등과 같은 환원제를 분무하는 인젝터가 설치되고, 이러한 인젝터에 의해 분무되는 환원제가 암모니아로 분해되어 배기가스 내의 질소산화물이 환원반응을 통해 물과 질소로 분해 정화된다.
이때, 인젝터를 통해 분사되는 환원제가 보다 고르게 배기가스에 믹싱될 수 있도록 즉, 배기가스와 환원제 간의 접촉거리를 보다 길게 확보할 수 있도록, 상기 배기가스를 나선형으로 유동시키는 스월유닛이 많이 사용되고 있다. 이와 같이 스월유닛을 사용하면, 배기가스가 직선으로 흐르는 것이 아니라 나선형으로 흐르므로 배기관의 길이를 증대시키지 아니하더라도 환원제와의 접촉거리가 증가되고, 이에 따라 환원제가 보다 고르게 배기가스에 믹싱될 수 있게 된다.
그러나 종래의 환원제 믹싱장치에 포함되는 스월유닛은 다수 개의 블레이드가 배기관의 종방향 중심축을 기준으로 방사형으로 배열되도록 구성되는바, 각 블레이드의 경사각 및 배열각을 일정하게 설정하는데 제조상의 어려움이 있다는 단점이 있다. 또한, 종래의 스월유닛은 배기가스를 나선형으로 회전시키는 기능을 수행하므로, 상기 스월유닛을 지나면서 배기가스에 혼합된 환원제가 배기가스의 원심력에 의해 배기관의 내벽에 액적 형태로 포집되는 현상이 발생된다는 문제점이 있다. 이와 같이 환원제가 배기관의 내벽에 액적 형태로 포집되면, 배기가스에 혼합되는 환원제 양이 감소되고, 이에 따라 배기가스 정화효율이 현저히 떨어진다는 심각한 문제가 발생된다.
KR 10-0999615 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배기관 내부를 흐르는 배기가스의 유동경로와 환원제의 유동경로가 교차하도록 하여 배기가스에 환원제를 고르게 혼합시킬 수 있고, 배기가스 및 환원제의 유동방향을 가이드하는 블레이드가 일자형으로 형성되어 제조가 간단한 환원제 믹싱장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치는, 엔진으로부터 배출되는 배출가스가 내부를 지나며, 후단측에 촉매가 장착되는 배기관; 상기 배기관의 내부유로 중 상기 촉매가 장착되는 지점으로부터 선단측으로 일정 거리 이격된 지점으로 환원제를 분사하는 인젝터; 및 상기 배기관의 내벽 중 상기 인젝터와 상기 촉매 사이에 장착되는 원통 형상의 몸체프레임과, 상기 몸체프레임의 후단을 덮는 후방플레이트와, 길이방향이 수평을 향하되 상호 이격 배열되는 다수 개의 개방슬롯과, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 상측에 위치하는 개방슬롯의 상단으로부터 후방으로 연장되되 하향으로 경사지게 배열되는 다수 개의 하향블레이드와, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 하측에 위치하는 개방슬롯의 하단으로부터 후방으로 연장되되 상향으로 경사지게 배열되는 다수 개의 상향블레이드를 구비하는 믹싱유닛;을 포함하여 구성된다.
상기 인젝터는, 하향블레이드가 구비된 개방슬롯을 향해 환원제를 분사하도록 구성된다.
상기 후방플레이트는, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 상측에 위치하는 상부플레이트와, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 하측에 위치하는 하부플레이트로 구분되고,
상기 상부플레이트는 하측으로 갈수록 촉매와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열되고, 상기 하부플레이트는 상측으로 갈수록 촉매와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열되며,
상기 하향블레이드는 상기 상부플레이트에 구비되고, 상기 상향블레이드는 상기 하부플레이트에 구비된다.
상기 하향블레이드의 경사각과 상향블레이드의 경사각은, 각각 30도로 설정된다.
상기 다수 개의 하향블레이드와 상기 다수 개의 상향블레이드는, 상기 몸체프레임의 종방향 중심에 가까울수록 경사각이 감소하도록 배열된다.
상기 개방슬롯은, 상기 몸체프레임의 종방향 중심에 가까울수록 길게 형성된다.
본 발명에 의한 환원제 믹싱장치를 이용하면, 배기관 내부를 흐르는 배기가스의 유동경로와 환원제의 유동경로가 교차하도록 하여 배기가스에 환원제를 고르게 혼합시킬 수 있고, 배기가스 및 환원제의 유동방향을 가이드하는 블레이드가 일자형으로 형성되어 제조가 간단할 뿐만 아니라 내구성이 우수하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치의 수직단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치에 포함되는 믹싱유닛의 사시도, 정면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치의 사용상태도이다.
도 6은 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치에 포함되는 믹싱유닛 제2 실시예의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치의 수직단면도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치에 포함되는 믹싱유닛의 사시도, 정면도 및 단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치의 사용상태도이다.
본 발명에 의한 환원제 믹싱장치는 배기가스에 우레아 수용액 등과 같은 환원제를 분사시켜 배기가스에 포함된 NOx를 수소와 물로 환원시키기 위한 장치로서, 분사된 환원제가 배기가스의 어느 일측에만 집중되지 아니하고 배기가스 전체에 걸쳐 고르게 혼합될 수 있도록 하되, 배기가스의 유동을 안내하는 블레이드가 프로펠러 날개와 같이 입체적으로 형성되는 것이 아니라 일자형으로 형성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(미도시)으로부터 배출되는 배출가스가 내부를 지나며 후단측에 촉매(200)가 장착되는 배기관(100)과, 상기 배기관(100)의 내부유로 중 상기 촉매(200)가 장착되는 지점으로부터 선단측(도 1에서는 좌측)으로 일정 거리 이격된 지점으로 환원제를 분사하는 인젝터(300)와, 상기 배기관(100)의 내부유로 중 상기 인젝터(300)와 상기 촉매(200) 사이에 장착되어, 배출가스의 유동방향과 환원제 입자의 유동방향이 교차하도록 가이드하는 믹싱유닛(400)을 포함하여 구성된다.
상기 믹싱유닛(400)은, 상기 배기관(100)의 내벽 중 상기 인젝터(300)와 상기 촉매(200) 사이에 장착되는 원통 형상의 몸체프레임(410)과, 상기 몸체프레임(410)의 후단을 덮는 후방플레이트(420)와, 길이방향이 수평을 향하되 상호 이격 배열되는 다수 개의 개방슬롯(430)과, 상기 몸체프레임(410)의 종방향 중심보다 상측에 위치하는 개방슬롯(430)의 상단으로부터 후방으로 연장되는 다수 개의 하향블레이드(440)와, 상기 몸체프레임(410)의 종방향 중심보다 하측에 위치하는 개방슬롯(430)의 하단으로부터 후방으로 연장되는 다수 개의 상향블레이드(450)로 구성된다. 본 실시예에서는 배기관(100)이 원통 형상으로 제작되어 상기 몸체프레임(410) 역시 원통 형상으로 제작되는 경우만을 예로 들어 설명하고 있으나, 상기 몸체프레임(410)은 외측면이 배기관(100)의 내벽에 밀착될 수 있도록 상기 배기관(100)의 형상에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
이때, 상기 하향블레이드(440)는 후단(도 4에서는 좌측단)으로 갈수록 아래로 내려가도록 경사지게 형성되고, 상기 상향블레이드(450)는 후단으로 갈수록 위로 올라가도록 경사지게 형성되는바, 상기 하향블레이드(440)에 의해 유동방향이 안내되는 유체와 상기 상향블레이드(450)에 의해 유동방향이 안내되는 유체는 믹싱유닛(400)의 후방에서 교차하면서 섞이게 된다.
종래의 환원제 믹싱장치에 포함되는 스월유닛은 프로펠러 구조를 갖도록 다수 개의 블레이드가 3차원으로 만곡된 형태로 제작되어 방사형으로 배열되도록 구성되는바, 상기 스월유닛을 제작하는데 많은 어려움이 있었다. 그러나 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치는, 배기가스와 환원제를 혼합시키는 블레이드가 일자로 형성되어 병렬로 배열되는바, 제작이 매우 용이해진다는 장점이 있다.
특히, 하향블레이드(440)와 상향블레이드(450)가 본 실시예에 도시된 바와 같이 개방슬롯(430)의 폭방향 일측에 위치하도록 설정되는 경우, 후방플레이트(420)에 개방슬롯(430) 형상의 펀치로 프레싱하는 한 번의 작업만으로 개방슬롯(430)과 블레이드(440, 450)를 모두 제작할 수 있는바, 상기 믹싱유닛(400)의 제작이 더욱 간편해진다는 장점이 있다.
또한, 종래의 스월유닛과 같이 블레이드가 프로펠러의 날개 형상으로 형성되면 상기 블레이드의 길이방향 일측만이 회전축에 결합되는바, 배기가스의 접촉압력이 증가함에 따라 상기 블레이드가 파손될 우려가 있다. 그러나 본원발명의 믹싱유닛(400)과 같이 블레이드(440, 450)가 일자 형상으로 형성되어 폭방향 일측이 모두 후방플레이트(420)에 연결되면, 상기 블레이드(440, 450)에 매우 큰 배기가스 압력이 인가되더라도 상기 블레이드(440, 450)가 파손될 우려가 매우 낮다는 장점 즉, 내구성이 매우 높아진다는 장점도 얻을 수 있다.
한편, 종래의 스월유닛은 배기가스를 나선형으로 유동시키므로, 상기 스월유닛을 지난 배기가스에 혼합된 환원제 입자는 배기가스를 따라 나선형으로 유동하면서 원심력에 의해 배기관(100) 내벽에 부착되어, 환원제 액적 현상을 유발할 수 있다는 문제점이 있다. 이와 같이 일부 환원제가 배기관(100) 내벽에 액적 상태로 포집되면, 촉매(200) 측으로 유입되는 배기가스에는 환원제가 기준치 미만으로 포함되는바, 배기가스 정화가 정상적으로 이루어지지 못하게 된다는 문제가 발생될 우려가 있다.
그러나 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치는, 하향블레이드(440) 및 상향 블레이드를 지난 배기가스가 몸체프레임(410)의 종방향 중심을 향해 모아지도록 구성되므로, 상기 환원제가 배기관(100)의 내벽에 부착되는 현상이 현저히 감소되고, 이에 따라 촉매(200) 측으로 충분한 양의 환원제가 공급되어 보다 높은 배기가스 정화효율을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
이때, 상기 인젝터가 몸체프레임(410)의 전방 전체에 걸쳐 환원제를 분사하도록 구성되면 즉, 상기 인젝터에서 분사된 환원제가 모든 개방슬롯(430)을 통과하도록 고르게 분산되면, 하향블레이드(440)를 통과한 유체와 상향블레이드(450)를 통과한 유체가 동일한 성질의 유체이므로, 상기 몸체프레임(410) 후방에서 상호 충돌한다 하더라도 높은 믹싱효과를 기대하기 어렵게 된다.
따라서 본 발명에 포함되는 인젝터는, 하향블레이드(440)가 구비된 개방슬롯(430)을 향해서만 환원제를 분사하도록 구성됨이 바람직하다. 이와 같이 인젝터에서 분사된 환원제가 하향블레이드(440)가 구비된 개방슬롯(430)만을 통과하게 되면, 하향블레이드(440)를 통과한 유체는 상향블레이드(450)를 통과한 유체와 상이한 성질을 가지므로, 하향블레이드(440)를 통과한 유체와 상향블레이드(450)를 통과한 유체가 몸체프레임(410) 후방에서 상호 충돌할 때 매우 높은 믹싱효과를 기대할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 환원제 입자는 배기가스 입자에 비해 자중에 의한 하강이 쉽게 발생될 수 있는데, 상기 언급한 바와 같이 환원제 입자가 상측에 위치하는 개방슬롯(430)(하향블레이드(440)가 구비된 개방슬롯(430))으로만 분사되면, 상기 환원제 입자가 자중에 의해 배기관(100) 바닥면으로 떨어지는 현상을 방지한다는 효과도 얻을 수 있게 된다.
한편, 몸체프레임(410)의 후단을 덮는 후방플레이트(420)가 수직으로 세워진 평판 형상으로 형성되면, 몸체프레임(410)을 통과한 배기가스가 후방플레이트(420)에 직각으로 충돌하는바 상기 배기가스의 충격력 및 충격음이 매우 크게 발생된다는 문제점이 있다. 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 즉, 배기가스가 후방플레이트(420)에 비스듬히 충돌하도록 상기 후방플레이트(420)가 경사지게 형성된다는 점에 구성상의 또 다른 특징이 있다.
이때, 상기 하향블레이드(440)의 경사각이 너무 크면 배기가스의 충격력을 감소시키는 효과가 떨어지고, 상기 하향블레이드(440)의 경사각(θ1)과 상향블레이드(450)의 경사각(θ2)이 너무 작으면 배기가스가 정상적으로 가압슬롯을 통과하지 못할 우려가 있는바, 상기 하향블레이드(440)의 경사각(θ1)과 상향블레이드(450)의 경사각(θ2)은 각각 30도로 설정됨이 바람직하다. 또한, 후방플레이트(420)에 접촉된 배기가스 중 일부는 후방플레이트(420)의 경사면을 타고 중심부로 모아지는바, 상기 후방플레이트(420)는 중심부를 통과하는 배기가스의 양이 가장 많도록 설정됨이 바람직하다. 즉, 후방플레이트(420)에 형성된 다수 개의 개방슬롯(430)은, 몸체프레임(410)의 종방향 중심에 가까울수록 길게 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 후방플레이트(420)가 일측으로 경사진 하나의 평판 형상으로 형성되면, 상기 후방플레이트(420)의 경사면을 타고 흐르는 배기가스가 배기관(100)의 내벽 일측으로 모아지므로, 상기 배기가스에 혼합되어 있던 환원제 입자가 배기관(100) 내벽에 부착되는 현상이 발생될 수 있다.
따라서 상기 후방플레이트(420)는 몸체프레임(410)을 통과한 배기가스가 배기관의 종방향 중심을 향해 모아질 수 있도록 중단이 절곡된 형상으로 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 후방플레이트(420)는, 몸체프레임(410)의 종방향 중심보다 상측에 위치하는 상부플레이트(422)와, 몸체프레임(410)의 종방향 중심보다 하측에 위치하는 하부플레이트(424)로 구분되며, 상기 상부플레이트(422)는 하측으로 갈수록 촉매와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열되고, 상기 하부플레이트(424)는 상측으로 갈수록 촉매와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열딤이 바람직하다.
이때, 하향블레이드(440)는 상기 상부플레이트(422)에 형성된 개방슬롯(430)의 상단에 구비되고, 상향블레이드(450)는 상기 하부플레이트(424)에 형성된 개방슬롯(430)의 하단에 구비되는바, 상기 후방플레이트(420)를 통과한 배기가스는 도 5에 도시된 바와 같이 배기관(100)의 종방향 중심축 부위에 모이게 되고, 이에 따라 환원제 입자가 배기관(100) 내벽에 부착되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 의한 환원제 믹싱장치에 포함되는 믹싱유닛(400) 제2 실시예의 단면도이다.
상기 언급한 바와 같이 블레이드(440, 450)의 경사각이 너무 작으면 배기가스를 배기관 중심부로 모으는 효과가 떨어지고, 블레이드(440, 450)의 경사각이 너무 크면 몸체프레임(410)을 통과한 배기가스가 후방플레이트(420)의 중심부로만 과도하게 모아지므로 상기 배기가스가 원활하게 흐르지 못하게 된다는 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 의한 환원제 믹싱장치는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 다수 개의 하향블레이드(440)와 상기 다수 개의 상향블레이드(450)는 도 6에 도시된 바와 같이, 몸체프레임(410)의 종방향 중심에 가까울수록 경사각이 감소하는 구조로 배열될 수 있다.
이와 같은 구조로 블레이드(440, 450)가 배열되면, 배기관(100)의 가장자리로 흐르던 배기가스는 배기관(100)의 중심부를 향해 효과적으로 모아질 수 있으면서, 후방플레이트(420)의 중심부로 모아진 배기가스가 원활하게 후방으로 배출될 수 있다는 장점이 있다.
이때, 각 블레이드(440, 450)의 경사각은 배기가스의 유속 및 개방슬롯(430)의 형상, 후방플레이트(420)의 경사각 등 여러 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
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.
100 : 배기관 200 : 촉매
300 : 인젝터 400 : 믹싱유닛
410 : 몸체프레임 420 : 후방플레이트
422 : 상부플레이트 424 : 하부플레이트
430 : 개방슬롯 440 : 하향블레이드
450 : 상향블레이드

Claims (6)

  1. 엔진으로부터 배출되는 배출가스가 내부를 지나며, 후단측에 촉매가 장착되는 배기관;
    상기 배기관의 내부유로 중 상기 촉매가 장착되는 지점으로부터 선단측으로 일정 거리 이격된 지점으로 환원제를 분사하는 인젝터; 및
    상기 배기관의 내벽 중 상기 인젝터와 상기 촉매 사이에 장착되는 원통 형상의 몸체프레임과, 상기 몸체프레임의 후단을 덮는 후방플레이트와, 길이방향이 수평을 향하되 상호 이격 배열되는 다수 개의 개방슬롯과, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 상측에 위치하는 개방슬롯의 상단으로부터 후방으로 연장되되 하향으로 경사지게 배열되는 다수 개의 하향블레이드와, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 하측에 위치하는 개방슬롯의 하단으로부터 후방으로 연장되되 상향으로 경사지게 배열되는 다수 개의 상향블레이드를 구비하는 믹싱유닛; 을 포함하고,
    상기 후방플레이트는, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 상측에 위치하는 상부플레이트와, 상기 몸체프레임의 종방향 중심보다 하측에 위치하는 하부플레이트로 구분되고,
    상기 상부플레이트는 하측으로 갈수록 촉매와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열되고, 상기 하부플레이트는 상측으로 갈수록 촉매와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열되며,
    상기 하향블레이드는 상기 상부플레이트에 구비되고, 상기 상향블레이드는 상기 하부플레이트에 구비되고,
    상기 다수 개의 하향블레이드와 상기 다수 개의 상향블레이드는, 상기 몸체프레임의 종방향 중심에 가까울수록 경사각이 감소하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 환원제 믹싱장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인젝터는, 하향블레이드가 구비된 개방슬롯을 향해 환원제를 분사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 환원제 믹싱장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 개방슬롯은, 상기 몸체프레임의 종방향 중심에 가까울수록 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 환원제 믹싱장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4626647B2 (ja) * 2007-12-05 2011-02-09 トヨタ自動車株式会社 排気通路の添加剤分散板構造
US20150101311A1 (en) * 2012-04-24 2015-04-16 Perkins Engines Company Limited Exhaust Mixer, Emissions Cleaning Module and Method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4626647B2 (ja) * 2007-12-05 2011-02-09 トヨタ自動車株式会社 排気通路の添加剤分散板構造
US20150101311A1 (en) * 2012-04-24 2015-04-16 Perkins Engines Company Limited Exhaust Mixer, Emissions Cleaning Module and Method

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