KR101832603B1 - 배기 가스 정화 장치, 이러한 장치를 포함하는 배기 라인 - Google Patents

배기 가스 정화 장치, 이러한 장치를 포함하는 배기 라인 Download PDF

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KR101832603B1
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장 폴 브루넬
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포르시아 쥐스뗌 데샤피망
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Abstract

본 정화 장치는,
- 제1 둘레를 갖는 제1 기판(22)을 포함하는 제1 정화 부재(20)
- 제2 둘레를 갖는 제2 기판(26)을 포함하는 제2 정화 부재(24)
를 포함하고
- 상기 제1 기판(22)의 제1 면(42) 및 제2 기판(22, 26)의 제2 면(44)이 마주보게 배치되도록, 상기 제1 정화 부재(20) 및 제2 정화 부재(24)가 나란히 배치된다.
상기 제1 면(42)은 상기 제1 둘레의 7%를 초과하는 제1 폭을 갖고, 상기 제2 면(44)은 상기 제2 둘레의 7%를 초과하는 제2 폭을 가지며, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)은, 적어도 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 하나가 모든 지점에서 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 다른 하나로부터 30 mm 미만, 바람직하게는 25 mm 미만의 거리만큼 분리되어 있도록 같이 적응된 각각의 형태를 가진다.

Description

배기 가스 정화 장치, 이러한 장치를 포함하는 배기 라인{EXHAUST GAS PURIFICATION DEVICE, EXHAUST LINE COMPRISING SUCH DEVICE}
본 발명은 일반적으로 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 차량의 배기 가스 정화 장치에 관한 것으로서,
- 제1 배기 가스 정화 기판을 포함하는 제1 정화 부재[상기 배기 가스는 제1 방향을 따라 상기 제1 기판에서 순환하고, 상기 제1 기판은 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 제1 둘레를 갖는 제1 단면(section)을 가짐];
- 제2 배기 가스 정화 기판을 포함하는 제2 정화 부재[상기 배기 가스는 상기 제1 방향에 실질적으로 반대되는 제2 방향을 따라 상기 제2 기판에서 순환하고, 상기 제2 기판은 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 제2 둘레를 갖는 제2 단면을 가짐]
를 포함하고,
- 상기 제1 기판 및 제2 기판의 각각의 제1 면 및 제2 면이 마주보게 배치되도록, 상기 제1 정화 부재 및 제2 정화 부재가 서로 나란히 실질적으로 평행하게 배치되어 있는 것인 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
U자형 아키텍쳐(architecture)를 갖는 이러한 정화 장치는 후방을 향한 배출구를 갖는 엔진이 장착된 차량의 가장자리에 종종 이용된다. 이것은 엔진 격실에 배치된다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 U자형 정화 장치를 도시한다. 제1 기판(2) 및 제2 기판(4)은 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 수직으로 원형 단면을 갖는 원통형 블록이다. 상기 제1 정화 부재의 출구는 루넷(lunette)(8) 및 커버(10)로 형성된 체적(6)에 의하여 상기 제2 정화 부재의 입구에 연결된다. 상기 루넷(8)은 원형 단면의 2개의 오리피스(12, 14)를 포함하는 플레이트이며, 여기에 제1 정화 부재 및 제2 정화 부재가 고정된다. 상기 오리피스(12, 14)는 도 1에 도시된 컬러에 의해 한정된다.
상기 제1 정화 부재의 입구는 도 1에 도시된 입구 커버(15)에 의해 정해진다.
엔진 블록 근처에 배치되는 요소들의 점유 체적에 대한 제약이 점점 더 심해지고 있다. 이러한 상황에서, 본 발명은 더 콤팩트한 정화 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 상기 제1 면이 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 상기 제1 둘레의 7%를 초과하는 제1 폭을 갖고, 상기 제2 면이 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 상기 제2 둘레의 7%를 초과하는 제2 폭을 가지며, 상기 제1 면 및 제2 면은, 적어도 상기 제1 면 및 제2 면 중 하나가 모든 지점에서 상기 제1 면 및 제2 면 중 다른 하나로부터 30 mm 미만, 바람직하게는 25 mm 미만의 거리만큼 분리되어 있도록 같이 적응된 각각의 형태를 갖는, 전술한 유형의 정화 장치를 대상으로 한다.
제1 기판 및 제2 기판이 같이 적응되므로 제1 면 및 제2 면을 서로 근접시킬 수 있다. 이로써 정화 장치의 콤팩트성이 증가될 수 있다. 여기서, 같이 적응되는 형태란 제1 면 및 제2 면의 형태가 이러한 근접을 허용하고 이것이 제1 기판의 둘레의 7% 이상 및 제2 기판의 둘레의 7% 이상에 걸침을 의미한다.
따라서, 이것은 서로 나란히 배치될 수 있는 두 기판의 실제적으로 선형인 구역만은 아니다. 반대로, 상기 제1 기판 및 제2 기판의 형태는 두 기판이 그 각각의 둘레의 상당한 지점들에서 서로 인접할 수 있도록 선택된다.
도 1 및 도 2에 도시된 종래 기술에서, 제1 기판 및 제2 기판의 원형 단면은 이들을 서로 상당히 근접시킬 수 없다. 상기 제1 기판 및 제2 기판의 매우 작은 둘레 폭의 밴드(band)만이 서로 직접 근접하여 배치될 수 있다.
본 정화 장치는 또한 개별적으로 또는 모든 가능한 기술적 조합에 따라 고려되는 이하의 특징들 중 하나 또는 복수를 가질 수 있다.
- 각각 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 수직으로 취한 제1 면 및 제2 면이, 모든 지점에서 상기 제1 둘레의 25%를 초과하는 곡률 반경을 가진다.
- 상기 제1 면 및 제2 면은 서로를 향해 휘어져 있다.
- 각각 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 수직으로 취한 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나가 0.5*(P1/2π) 내지 2*(P1/2π)(여기서, P1은 제1 둘레임)의 곡률 반경을 가진다.
- 상기 제1 면 및 제2 면 중 하나는 오목형이고 상기 제1 면 및 제2 면 중 다른 하나는 볼록형이다.
- 상기 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나는 평면형이다.
- 상기 제1 정화 부재는, 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제1 기판을 완전히 둘러싸는 제1 둘레벽을 갖는 제1 외부 엔벨로프(outer envelope)를 포함한다.
- 상기 제2 정화 부재는, 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제2 기판을 완전히 둘러싸는 제2 둘레벽을 갖는 제2 외부 엔벨로프를 포함한다.
- 상기 제1 둘레벽 및 제2 둘레벽은 서로 별체이다.
- 상기 제1 둘레벽 및 제2 둘레벽은, 각각 상기 제1 방향 및 제2 방향을 따라 취한 상기 제1 둘레벽 또는 제2 둘레벽의 길이의 75% 이상에서 서로 완전히 분리되어 있다.
- 상기 정화 장치가, 상기 제1 둘레벽 및 제2 둘레벽 사이에 삽입되는 스페이서(spacer)를 포함한다.
- 상기 정화 장치는, 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제1 기판 및 제2 기판을 완전히 둘러싸는 닫힌 외형을 갖는 단일 둘레벽을 포함한다.
- 상기 제1 배기 가스 정화 부재는, 상기 제1 기판과 상기 단일 둘레벽 사이에 삽입되는 섬유재 제1 직물(cloth)을 포함하고, 상기 제1 직물은 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제1 기판을 완전히 둘러싼다.
- 상기 제2 배기 가스 정화 부재는, 상기 제2 기판과 상기 단일 둘레벽 사이에 삽입되는 섬유재 제2 직물을 포함하고, 상기 제2 직물은 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제2 기판을 완전히 둘러싼다.
- 상기 장치는 상기 섬유재 제1 직물, 상기 섬유재 제2 직물 및 상기 단일 둘레벽과 동시에 접촉하는 적어도 하나의 밀봉 조인트를 포함한다.
- 상기 정화 장치는,
- 상기 제1 기판 및 제2 기판과 상기 단일 둘레벽 사이에 삽입되는 섬유재 둘레 직물[상기 둘레 직물은 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제1 기판 및 제2 기판을 완전히 둘러쌈];
- 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 삽입되는 섬유재 중간 직물
을 포함한다.
- 상기 제1 정화 부재는 제1 배기 가스 입구 및 제1 배기 가스 출구를 한정하는 제1 외부 엔벨로프를 포함한다.
- 상기 제2 정화 부재는 제2 배기 가스 입구 및 제2 배기 가스 출구를 한정하는 제2 외부 엔벨로프를 포함한다.
- 상기 배기 가스 정화 장치는 상기 제1 출구를 상기 제2 입구에 유체 연결하거나 또는 상기 제2 출구를 상기 제1 입구에 유체 연결하는 체적을 추가로 포함하고 상기 체적은 상기 제1 외부 엔벨로프 및 제2 외부 엔벨로프에 직접 결합되는 커버에 의해 한정된다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 특징들을 갖는 정화 장치를 포함하는 배기 라인에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 비제한적으로만 후술되는 이하의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
- 도 1은 종래 기술에 따른 정화 장치의 개략적인 단면도이다.
- 도 2는 도 1의 정화 장치의 정면도로서, 루넷이 보이도록 커버가 도시되어 있지 않은 도면이다.
- 도 3은 본 발명의 제1 실시양태에 따른 장치의 사시도이다.
- 도 4는 도 3의 장치의 부분 단면도이다.
- 도 5는 도 3의 장치의 부분 사시도로서, 커버가 도시되어 있지 않은 도면이다.
- 도 6은 도 3의 장치의 뒷쪽 정면도로서, 장치의 입구 및 출구를 규정하는 커버가 도시되어 있지 않은 도면이다.
- 도 7은, 본 발명의 제2 실시양태에 따른 정화 장치의, 도 6과 유사한 정면도이다.
- 도 8은 제2 실시양태의 변형예에 따른 정화 장치의 일 구역의 확대도이다.
- 도 9는 본 발명의 제2 실시양태의 다른 실시 변형예에 관한, 도 8의 도면과 유사한 도면이다.
- 도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 양태를 도시하는 정면도이다.
- 도 12는 본 발명의 또 다른 양태를 도시하는 정화 장치의 사시도이다.
- 도 13은 도 12의 정화 장치의 부분 단면도이다.
- 도 14는 도 12와 유사한 사시도로서, 내부의 콘(cone)이 보이도록 외부 커버가 도시되어 있지 않은 도면이다.
- 도 15는 부분적인 단면을 포함하는 도 12의 정화 장치의 측면도이다.
- 도 16은 본 발명의 실시 변형예를 도시하는 도 13의 상세 확대도이다.
도 3에 도시된 정화 장치(1)는, 차량, 일반적으로 승용차 또는 트럭과 같이 열 엔진을 장착한 자동차의 배기 가스를 정화하기 위한 것이다. 상기 정화 장치(1)는 배기 라인에 통합되도록 설계된다. 이것은 상류 방향으로는 열 엔진의 연소 챔버로부터 배출되는 배기 가스를 포집하는 포집기에 연결되고 하류 방향으로는 정화된 배기 가스를 대기 중으로 방출할 수 있는 채널에 연결된다. 상기 포집기 및 채널은 도시되어 있지 않다. 예컨대 터보 압축기와 같은 다른 장비들이 일반적으로 정화 장치와 포집기 사이에 삽입된다. 소음기와 같은 또 다른 장비들이 정화 장치와 채널 사이에 삽입된다.
상기 정화 장치(1)는, 배기 라인의 상류 부분과 유체 연통하는 배기 가스 입구(16), 및 배기 라인의 하류 부분과 유체 연통하는 배기 가스의 출구(18)를 포함한다.
여기서 상류 및 하류는 상대적으로 배기 가스의 정상적인 순환 방향과 관련하여 이해된다.
상기 정화 장치는,
- 제1 배기 가스 정화 기판(22)(도 4)을 포함하는 제1 정화 부재(20)[상기 배기 가스는 도 4에 도시된 제1 방향(D1)을 따라 상기 제1 기판(22)에서 순환함];
- 제2 배기 가스 정화 기판(26)을 포함하는 제2 정화 부재(24)[상기 배기 가스는 상기 제1 방향에 실질적으로 반대되는 제2 방향(D2)(도 4)을 따라 상기 제2 기판(26)에서 순환함]
를 포함한다.
상기 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)은 서로 평행하고 반대된다. 변형예에서, 이들 방향은 서로에 대하여 약간 경사져 있다.
이하의 설명에서는, 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 평행한 방향 또는 실질적으로 평행한 방향을 종방향이라 부른다.
상기 제1 정화 부재(20)는, 제1 정화 부재 내로의 제1 배기 가스 입구(30)를 한정하고 제1 정화 부재로부터의 제1 배기 가스 출구(32)를 한정하는 제1 외부 엔벨로프(28)를 포함한다.
마찬가지로, 상기 제2 정화 부재(24)는, 제2 정화 부재의 내로의 제2 배기 가스 입구(36)를 한정하고 제2 정화 부재로부터의 제2 배기 가스 출구(38)를 한정하는 제2 외부 엔벨로프(34)를 포함한다.
상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)은 각각 상기 제1 엔벨로프(28) 및 제2 엔벨로프(34)의 내부에 수용된다.
상기 정화 장치(1)는 또한 상기 제1 출구(32)를 상기 제2 입구(36)에 유체 연결하는 체적(40)을 포함한다.
도면에 도시된 바와 같이, 제1 정화 부재(20) 및 제2 정화 부재(24)는 서로 나란히 실질적으로 평행하게 배치된다. 따라서, 상기 제1 정화 부재 및 제2 정화 부재는 서로 평행한 각각의 중심축을 가지며, 이들 중심축은 전형적으로 종방향이고, 즉 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 평행하다.
상기 제1 정화 부재의 중심축은 이 제1 정화 부재의 모든 직선 단면의 중심을 통과하는 축으로서 정의되며, 이들 직선 단면은 제1 방향에 대하여 수직으로 취한 것이다. 마찬가지로, 상기 제2 정화 부재의 중심축은 이 제2 정화 부재의 모든 직선 단면의 중심을 통과하는 축에 해당하며 이들 직선 단면은 제2 방향에 대하여 수직으로 취해진다.
상기 제1 정화 부재 및 제2 정화 부재는, 상기 제1 기판(22)의 제1 면(42)과 제2 기판(26)의 제2 면(44)이 서로 대향하도록, 즉 서로 마주보고 배치되는 방향으로, 나란히 배치된다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 상기 제1 기판(22)은, 상기 제1 방향에 대하여 수직으로, 제1 둘레를 갖는 제1 단면을 갖고, 상기 제1 면(42)은, 상기 제1 방향에 대하여 수직으로, 상기 제1 둘레의 7% 내지 50%의 제1 폭을 가진다.
한편, 상기 제2 기판(26)은 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 제2 둘레를 갖는 제2 단면을 갖고, 상기 제2 면(44)은, 상기 제2 방향에 대하여 수직으로, 상기 제2 둘레의 7% 내지 50%의 제2 폭을 가진다.
상기 제1 기판(22)이 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 일정한 직선 단면을 갖는 경우, 제1 둘레는 상기 단면의 둘레에 상응한다.
마찬가지로, 상기 제2 기판은 전형적으로 상기 제2 방향을 따라 일정한 직선 단면을 가진다. 이 경우, 상기 제2 둘레는 이 직선 단면의 둘레에 상응한다.
상기 제2 기판이 제2 방향을 따라 약간 변화하는 직선 단면을 갖는 것도 가능하다. 이 경우, 제2 기판의 모든 직선 단면의 둘레의 평균을 제2 둘레로서 간주한다.
상기 제1 폭은 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 취한 제1 면(42)의 폭에 상응한다.
상기 제1 폭은 상기 제1 기판(22)의 둘레를 따라 구해진다.
마찬가지로, 상기 제2 폭은 상기 제2 기판(26)의 둘레를 따라 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 취한 제2 면(44)의 폭에 상응한다.
상기 제1 폭은 상기 제1 둘레의 7% 초과, 바람직하게는 상기 제1 둘레의 10% 초과, 더 바람직하게는 상기 제1 둘레의 15% 초과이다. 상기 제1 폭은 상기 제1 둘레의 50% 미만인데 이것은 제1 기판(22)이 제2 기판(26) 안에 완전히 수용되지 않고 상기 제2 기판의 옆에 배치됨을 의미한다.
마찬가지로, 상기 제2 폭은 상기 제2 둘레의 7% 초과, 바람직하게는 상기 제2 둘레의 10% 초과, 더 바람직하게는 상기 제2 둘레의 15% 초과이다. 상기 제2 폭은 상기 제2 둘레의 50% 미만인데, 이것은 제2 기판(26)이 제1 기판(22) 안에 완전히 수용되지 않음을 의미한다.
상기 제1 방향을 따라 상기 제1 면(42)을 따라가면 상기 제1 면(42)은 예컨대 일정한 폭을 가진다. 상기 제1 폭은 상기 폭에 상응한다. 변형예에서, 상기 제1 방향에 대하여 평행하게 상기 제1 면을 따라가면 상기 제1 면은 가변적인 폭을 가진다. 따라서, 상기 제1 방향에 대하여 수직의 단면으로 고려된 제1 면의 폭들의 평균을 제1 폭으로서 선택한다.
마찬가지로, 상기 제2 방향을 따라 상기 제2 면을 따라가면 상기 제2 면(44)은 일정한 폭을 가지며, 상기 폭은 상기 제2 폭에 상응한다. 변형예에서, 상기 제2 방향을 따라 상기 제2 면을 따라가면 상기 제2 면은 가변적인 폭을 가진다. 따라서, 상기 제2 방향에 대하여 수직의 단면으로 고려된 제2 면의 폭들의 평균을 제2 폭으로 간주한다.
상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)은, 적어도 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 하나가 모든 지점에서 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 다른 하나로부터 30 mm 미만, 바람직하게는 25 mm 미만의 거리만큼 분리되어 있도록 또는 상기 엔벨로프들(28 및 34) 사이의 거리가 10 mm 미만, 바람직하게는 5 mm 미만이도록, 같이 적응된 각각의 형태를 가진다.
상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)은 각각 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 종방향으로 연장된다.
이렇게, 도 3 및 4에 도시된 실시예에서, 제1 면(42)의 각각의 지점은 제2 면(44)의 한 지점으로부터 대향 배치되지만, 반대는 성립하지 않는데, 그 이유는 제1 기판(22)이 제2 기판(26)보다 짧기 때문이다.
변형예에서는, 제2 기판(26)이 제1 기판(22)보다 짧으므로, 제1 면의 각각의 지점이 제2 면의 한 지점으로부터 대향 배치된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 기판 및 제2 기판이 동일한 길이를 가지므로, 상기 제1 기판의 각 지점이 상기 제2 기판의 한 지점으로부터 마주보고 배치된다.
제1 면(42)의 한 지점으로부터 제2 면까지의 거리는 각 지점을 통과하고 상기 제1 면에 대하여 수직인 방향을 고려하여 취한다.
도 3 내지 도 8에 도시된 한 실시예에서, 각각 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 수직으로 취한 제1 면(42) 및 제2 면(44)이, 모든 지점에서 전형적으로 상기 제1 둘레의 25%를 초과하는 곡률 반경을 가진다. 다시 말해서, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)은 각각 모든 지점에서 서로 가까이 배치될 수 있기에 충분히 작은 곡률을 가진다.
이 경우, 상기 제1 면(42)은 바람직하게는 상기 제2 면(44)을 향해 볼록하게 휘어져 있고, 역으로 상기 제2 면(44)은 바람직하게는 상기 제1 면(42)을 향해 볼록하게 휘어져 있다. 그러나, 상기 제1 면(42)이 상기 제2 면(44)을 향해 오목한 것 그리고 그 반대의 것도 생각할 수 있다.
도시되어 있지 않은 다른 변형예에 따르면, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 적어도 하나가 평면형이고, 바람직하게는 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 모두가 평면형이다.
도 9에 도시된 일 실시양태에 따르면, 각각 상기 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 대하여 수직으로 취한 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 적어도 하나가 0.5×(P1/2π) 내지 2×(P1/2π)(여기서, P1은 제1 둘레임), 바람직하게는 0.75×(P1/2π) 내지 1.25×(P1/2π)의 곡률 반경을 가진다.
다시 말해서, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 적어도 하나는 두드러진 곡률을 가진다.
전형적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)은 둘다 서로 두드러진, 근접한 또는 실질적으로 동일한 곡률 반경을 가진다.
이 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 두 면(42, 44) 중 하나는 오목형이다. 두 면 중 다른 하나는 볼록형이고 상기 오목형인 면에 맞물린다. 상기 오목형인 면 및 볼록형인 면은 서로 실질적으로 상보적이다.
도 5에 도시된 실시예에서, 상기 제1 외부 엔벨로프(28)는, 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제1 기판(22)을 완전히 둘러싸는 제1 둘레벽(46)을 포함한다. 마찬가지로, 상기 제2 외부 엔벨로프(34)는, 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제2 기판(26)을 완전히 둘러싸는 제2 둘레벽(48)을 포함한다. 상기 제1 둘레벽 및 제2 둘레벽은 서로 별체이다. 이들은 서로 일체형이 아니다. 이들은 관형이다.
더 구체적으로, 상기 제1 둘레벽(46)은, 상기 제1 기판(22)이 수용되는 제1 중심 세그먼트(50), 및 제1 배기 가스 출구(32)를 규정하는 하류의 제1 단부(52)를 포함한다. 상기 하류의 제1 단부(52)는 상기 제1 중심 세그먼트(50)와 일체형이고 상기 제1 방향을 따라 상기 체적(40)을 향해 연장된다.
마찬가지로, 상기 제2 둘레벽(48)은, 상기 제2 기판(26)이 수용되는 제2 중심 세그먼트(54), 및 제2 배기 가스 입구(36)를 규정하는 상류의 제2 단부(56)를 포함한다.
특히 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)은 상기 제1 둘레벽 및 제2 둘레벽의 종방향 길이의 75% 이상에 걸쳐 서로 완전히 분리되어 있다.
도시된 실시예에서, 상기 제1 둘레벽은 종방향으로 상기 제2 둘레벽보다 짧으므로, 상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)은 상기 제1 둘레벽의 종방향 길이의 80% 이상에 걸쳐 완전히 분리되어 있다.
더 구체적으로, 상기 제1 둘레벽의 하류의 제1 단부(52)는 상기 제2 둘레벽의 상류의 제2 단부(56)와 접촉하지만, 상기 제1 중심 세그먼트(50) 및 제2 중심 세그먼트(54)는 서로 완전히 분리되어 있다. 이들은 결코 서로 직접 접촉하지 않는다.
상기 중심 세그먼트들(50, 54) 사이의 간극(58)은 둘레벽이 고온에서 자유롭게 팽창할 수 있게 한다.
도 3에 도시된 일 실시 변형예에서, 정화 장치는 상기 제1 중심 세그먼트(50)와 제2 중심 세그먼트(54) 사이의 이격을 유지하기 위하여 상기 제1 둘레벽 및 제2 둘레벽 사이에 삽입되는 스페이서(60)를 포함한다.
상기 스페이서(60)는 금속 레그, 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 평행하게 연장되는 막대 등의 모든 적합한 형태를 가질 수 있다.
서로 별체이고 독립적인 2개의 둘레벽(46, 48)을 갖는 도 3 내지 도 6의 실시 변형예는, 마주보는 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)이 증가된 곡률 반경을 갖는 경우, 특히 적합하다.
도면에 도시된 바와 같이, 제1 중심 세그먼트(50)는, 상기 제1 방향에 대한 수직 단면에서, 제1 정화 부재(22)의 단면의 형태에 실질적으로 상응하는 형태를 가진다. 실질적으로 일정한 두께의 간극(62)이 상기 제1 기판(22)을 상기 제1 중심 세그먼트(50)로부터 분리한다. 섬유재 매트리스(64)가 상기 제1 기판(22)과 상기 제1 중심 세그먼트(50) 사이에 삽입된다. 이 매트리스는 제1 케이싱에 대하여 상기 제1 기판(22)을 방사 방향으로 그리고 축 방향으로 위치에 유지할 수 있게 한다. 마찬가지로, 제2 중심 세그먼트(54)는, 상기 제2 방향에 대하여 수직 단면에서, 상기 제2 기판(26)의 형태에 실질적으로 상응하는 형태를 가진다. 매트리스(66)가 상기 제2 기판(26)과 상기 제2 중심 세그먼트(54) 사이에 삽입된다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 중심 세그먼트(50) 및 제2 중심 세그먼트(54)도 역시, 서로 대향하고 간극(58)에 의해 서로 분리되어 있는 각각의 면(68, 70)을 가진다. 상기 면들(68, 70) 중 하나는 10 mm 미만, 바람직하게는 5 mm 미만의 거리를 두고 모든 지점에서 다른 하나로부터 분리되어 있다.
도 7 내지 도 9에 도시된 제2 실시양태에 따르면, 정화 장치(1)는 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)을 완전히 둘러싸는 닫힌 외형을 갖는 단일 둘레벽(72)을 포함한다.
상기 단일 둘레벽(72)은 상기 제1 기판(22)을 부분적으로 둘러싸는 제1 구역(74) 및 상기 제2 기판(26)을 부분적으로 둘러싸는 제2 구역(76)을 포함한다. 상기 제1 구역 및 제2 구역은 상기 제1 외부 엔벨로프(28) 및 제2 외부 엔벨로프(34)의 상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)을 구성한다.
도 8의 실시 변형예에서, 상기 제1 배기 가스 정화 부재(20)는, 상기 제1 기판(22)과 상기 단일 둘레벽(72) 사이에 삽입되는 섬유재 제1 직물(78)을 포함한다. 상기 제1 직물(78)은 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제1 기판(22)을 완전히 둘러싼다. 이 직물의 구역(80)은 상기 제1 기판(22)과 상기 제2 기판(26) 사이에 삽입된다. 상기 제1 직물(78)은 상기 제1 기판(22)을 상기 단일 둘레벽(72)에 대하여 제 위치에 유지하기 위하여 마련된다.
한편, 상기 제2 배기 가스 정화 부재(24)는, 상기 제2 기판(26)과 상기 단일 둘레벽(72) 사이에 삽입되는 섬유재 제2 직물(82)을 포함한다. 상기 제2 직물(82)은 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제2 기판(26)을 완전히 둘러싼다. 상기 제2 직물의 구역(84)은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 삽입된다. 따라서, 제1 기판 및 제2 기판은 상기 제1 직물의 구역(80) 및 상기 제2 직물의 구역(84)에 의하여 서로 분리되어 있고, 이 두 구역은 서로 적층된다. 상기 제2 직물(82)은 상기 제2 기판(26)을 상기 단일 둘레벽(72)에 대하여 제 위치에 유지하기 위하여 마련된다.
적어도 하나의 밀봉 조인트(86)가 바람직하게는 상기 섬유재 제1 직물(78), 상기 섬유재 제2 직물(82) 및 상기 단일 둘레벽(72)과 동시에 접촉하도록 배치된다. 전형적으로, 2개의 밀봉 조인트(86)가 상기 구역들(80 및 84)과 동일 평면에서 두 기판의 양측에 배치된다. 이들 조인트는 상기 섬유재 직물들과 상기 단일 둘레벽 사이에서 배기 가스의 누출을 방지할 수 있다. 이들은 또한 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)에 대하여 이들 기판의 에지를 따라 상기 제1 직물(78) 및 제2 직물(82)을 부착시킬 수 있다.
상기 조인트(86)는 전형적으로 섬유재로 구현되는 긴 막대이다.
별법으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 정화 장치는 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)과 상기 단일 둘레벽(72) 사이에 삽입되는 섬유재 둘레 직물(88)을 포함한다. 상기 둘레 직물(88)은 종방향에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)을 완전히 둘러싼다.
또한, 상기 정화 장치(1)는 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)과 상기 단일 둘레벽(72) 사이에 삽입되는 섬유재 중간 직물(90)을 또한 포함한다. 더 구체적으로, 상기 중간 직물(90)은 상기 제1 면(42)과 제2 면(44) 사이에 삽입된다. 이들은 상기 면(42 및 44)의 전체 폭에 걸쳐 연장된다. 상기 중간 직물(90)은 상기 둘레 직물(88)에 의하여 내부적으로 한정되는 체적을, 배기 가스를 위하여 서로 대향하는 두 밀봉부로 나눈다.
제1 기판(22)은 상기 두 부분 중 하나에 수용되고, 제2 기판(26)은 다른 부분에 수용된다.
단일 둘레벽(72)을 갖는 도 7 내지 도 9의 실시양태는 제1 면(42) 및 제2 면(44)이 도 9에 도시된 바와 같이 큰 곡률을 갖는 본 발명의 실시양태에 특히 잘 적응된다.
제1 양태와 독립적으로 본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 체적(40)은 상기 제1 외부 엔벨로프(28) 및 제2 외부 엔벨로프(34)에 직접 부착되는 도가니형 커버(92)에 의해 한정된다.
더 구체적으로, 상기 커버(92)는 바닥부(94) 및 상기 바닥부(94)에 대하여 돌출된 닫힌 외형을 갖는 둘레 에지(96)를 포함하고, 상기 둘레 에지(96)는 상기 제1 외부 엔벨로프(28) 및 제2 외부 엔벨로프(34)에 직접 고정된다.
여기서 직접 고정 또는 직접 부착이란 상기 커버가 도 1에 도시된 피스(8)와 같은 루넷형 피스에 고정되지 않음을 의미하고, 즉 상기 제1 엔벨로프(28) 및 제2 엔벨로프(34)에 고정된다는 것을 의미한다. 루넷형 피스가 없으므로, 상기 제1 정화 부재(20) 및 제2 정화 부재(24)를 서로 근접시킬 수 있고 이에 따라 정화 장치를 훨씬 더 콤팩트하게 할 수 있게 된다. 상기 커버는 더 작다. 루넷이 없고 상기 커버가 더 작기 때문에 정화 장치를 경량으로 할 수 있고 이 장치의 열관성을 감소시킬 수 있다. 또한, 링크 개수가 감소되므로 용접 시임의 개수를 감소시킬 수 있다.
상기 루넷형 피스의 치수, 특히 입구와 출구 사이의 이격은, 입구 및 출구를 둘러싸는 칼라를 형성하기 위한 재료를 충분히 마련하여야 하기 때문에, 도 1 및 도 2의 종래 기술에서는 필수적이다.
전형적으로, 상기 커버의 바닥부(94)은 평면형이다. 상기 둘레 에지(96)는 관형이다. 변형예에서, 예컨대 암모니아 분사 장치 또는 암모니아 전구체 분사 장치가 커버 상에 설치되는 경우, 상기 바닥부(94)는 더 복잡한 형태이다.
더 구체적으로, 제1 정화 부재(20) 및 제2 정화 부재(24)는 상기 체적(40)을 향한 단부, 닫힌 외형을 갖는 연속적인 외부 단부면(98)을 동시에 규정하며, 상기 커버의 둘레 에지(96)도 역시 닫힌 외형을 갖는 연속형이다. 상기 둘레 에지(96)는 상기 외부 단부면(98)에 직접 고정된다.
상기 외부 단부면(98)은 관형이다. 상기 외부 단부면(98)은 상기 제1 엔벨로프의 하류의 제1 단부(52) 및 상기 제2 엔벨로프의 상류의 제2 단부(56)에 의하여 정해지며 이들이 서로 부착되는 구역을 실질적으로 포함하지 않는다.
따라서, 도 3 내지 도 6의 실시예에서, 상기 하류의 제1 단부(52) 및 상기 상류의 제2 단부(56)는 서로 별체인 두 벽의 일부를 구성하며, 상기 하류의 제1 단부(52) 및 상기 상류의 제2 단부(56)는 닫힌 외형을 갖는 연속적인 면을 형성하도록 서로 연결된다.
도 7 내지 도 9의 실시양태에서, 상기 외부 단부면(98)은 상기 체적(40)을 향한 단일 둘레벽(72)의 단부에 상응한다.
상기 둘레 에지(96)는 상기 바닥부(94)의 반대쪽에서 상기 외부 단부면(98)의 형태에 결합되는 형태의 닫힌 외형을 갖는 연속적인 자유 에지(100)에서 끝난다. 상기 자유 에지(100)는 상기 외부 단부면(98)에 대하여 부착되고 외부 단부면에 강고히 고정되고, 예컨대 용접된다.
상기 외부 단부면(98)은 상기 자유 에지(100)의 내부에 맞물린다.
따라서, 상기 둘레 에지(96), 더 구체적으로 이것의 자유 에지(100)는 내부적으로 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 소정의 면적을 갖는 개구부를 한정한다. 상기 제1 출구(32)는 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 제1 면적을 가진다. 상기 제2 입구(36)는 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 제2 면적을 가진다.
상기 제1 면적 및 제2 면적의 합은 상기 소정의 면적과 실질적으로 동일하다.
전형적으로, 상기 자유 에지(100)는 종방향에 대하여 실질적으로 수직인 평면에서 연장되는 닫힌 외형을 갖는 방향 곡선을 따라 소정 형태의 모선(母線)을 회전시킴으로써 얻어지는 형태를 갖는다. 상기 모선은 예컨대 종방향 배향의 직선 세그먼트의 형태를 가진다. 변형예에서, 이것은 종방향에 대하여 약간 기울어진 직선 세그먼트의 형태를 가진다.
닫힌 외형을 갖는 방향 곡선은 모든 종류의 형태를 가질 수 있다. 이것은 예컨대 중심부에 구부러짐을 갖거나 갖지 않는 난형, 타원형 또는 모든 다른 형태일 수 있다.
상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)이 서로 별체인 도 3 내지 도 6의 실시양태에서, 상기 하류의 제1 단부(52) 및 상기 상류의 제2 단부(56)가, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 서로 부착된 각각의 제1 구간(102) 및 제2 구간(104)을 구비하는 것이 유리하다.
상기 제1 구간(102) 및 제2 구간(104)은 유리하게는 곧은 형태, 즉 직선형이다. 이들은 전형적으로 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)에 대하여 평행하게 연장된다. 상기 하류의 제1 단부의 둘레 길이를 제1 둘레 길이라 하고 상기 상류의 제2 단부의 둘레 길이를 제2 둘레 길이라 하면, 상기 제1 구간(102) 및 제2 구간(104)은 각각 상기 제1 둘레 길이의 15% 이상에 걸쳐 그리고 상기 제2 둘레 길이의 10% 이상에 걸쳐 각각 연장된다.
바람직하게는, 상기 제1 구간(102) 및 제2 구간(104)은 각각 상기 제1 둘레 길이의 20% 이상에 걸쳐 그리고 상기 제2 둘레 길이의 15% 이상에 걸쳐 각각 연장된다.
상기 제1 구간(102) 및 제2 구간(104)은 상기 제1 둘레벽(46) 및/또는 제2 둘레벽(48)의 종방향 길이의 25% 이상에 걸쳐 종방향으로 연장된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하류의 제1 단부(52) 및 상기 상류의 제2 단부(56)는, 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 수직으로, 상기 제1 중심 세그먼트(50) 및 제2 중심 세그먼트(54)의 단면보다 큰 제1 단면 및 제2 단면을 가진다.
다시 말해서, 상기 하류의 제1 단부(52)는 전체 둘레 또는 실질적으로 전체 둘레에 걸쳐 상기 제1 중심 세그먼트(50)에 대하여 상기 제1 정화 부재의 외부를 향해 약간 돌출해 있다. 마찬가지로, 상기 상류의 제2 단부(56)는 전체 둘레 또는 실질적으로 전체 둘레에 걸쳐 상기 제2 중심 세그먼트(54)에 대하여 상기 제2 정화 부재의 외부를 향해 돌출해 있다.
상기 하류의 제1 구간은 외향 숄더부(106)에 의하여 상기 제1 중심 세그먼트로부터 분리되어 있다. 상기 상류의 제2 단부(56)는 외향 숄더부(108)에 의하여 상기 제2 중심 세그먼트(54)로부터 분리되어 있다.
이러한 배치에 의해 상기 중심 세그먼트들(50, 54) 사이에 간극(58)이 생성될 수 있다.
이러한 단면의 확장으로 인하여, 상기 하류의 제1 단부(52) 및 상기 상류의 제2 단부(56)는 섬유재 직물(64 및 66)을 매개로 하여 상기 제1 기판 및 제2 기판의 위치에서의 블록킹(blocking)에 관여하지 않는다. 이러한 유지는 상기 중심 세그먼트(50, 54)에서만 구현된다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)의 형태가 어떠하든지 상기 하류의 제1 단부(52) 및 상기 상류의 제2 단부(56)에서 상기 제1 구간(102) 및 제2 구간(104)을 형성할 수 있다.
도 10 및 도 11의 실시예에서, 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)은 각각 상기 제1 방향 및 제2 방향에 대하여 수직으로 고려하여 원형 단면을 가진다. 변형예에서, 상기 제1 기판 및 제2 기판은, 더 작은 곡률 반경의 원호에 의해 연결되는, 실질적으로 평평하거나 또는 큰 곡률 반경을 갖는 실질적으로 서로 평행한 두 측부를 갖는, 난형 또는 "레이스 트랙(race-track)" 유형의 형태를 가진다.
상기 제1 중심 세그먼트(50)는 원형 단면을 갖는 원통 형태이다. 상기 하류의 제1 단부(52)는 상기 직선 구간(102) 외에 상기 하류의 제1 단부의 60% 이상에 걸쳐 연장되는 원호형 부분(110)을 포함한다. 상기 직선 구간(102)은 상기 제1 기판(22)에 실질적으로 접하는 평면에서 연장된다. 이것은 상기 직선 구간(102)에 대한 수선 및 상기 부분(110)에 대한 접선 사이에 포함되는 방향을 따라 상기 직선 구간(102)에 연결되는 측면(112)에 의하여 상기 원호형 부분(110)에 연결된다.
상기 직선 구간(102)은 전형적으로 캐닝(canning)의 단부에서만 형성된다.
마찬가지로, 상기 제2 중심 세그먼트(54)는 상기 제2 기판(26)을 수용하기 위하여 적합하게 된 원형 단면을 갖는 원통 형태이다. 상기 상류의 제2 단부(56)는 상기 직선 구간(104) 외에 상기 상류의 제2 단부의 60% 이상에 걸쳐 연장되는 원호형 부분(114)을 포함한다. 상기 직선 구간(104)은 상기 제2 기판(26)에 접하는 평면에서 연장된다. 상기 직선 구간(104)은 상기 직선 구간(104)에 대한 수선 및 상기 원호형 부분(114)에 대한 접선 사이에 포함되는 방향을 따라 상기 직선 구간(104)에 연결되는 측면(116)에 의하여 상기 부분(114)에 연결된다.
도 12 내지 도 16에 도시된 다른 양태에 따르면, 상기 정화 장치(1)는 외부 커버(118) 및 상기 외부 커버(118)에 수용되는 내부 콘(120)을 포함한다.
상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)은 각각 상기 제1 배기 가스 입구(30)를 한정하는 상류의 제1 단부(122) 및 상기 제2 배기 가스 출구(38)를 한정하는 하류의 제2 단부(124)를 구비한다. 상기 외부 커버(118)는 상기 제1 입구(30) 및 상기 제2 출구(38)를 동시에 커버하도록 선택되는 형태 및 치수를 가진다. 따라서, 상기 상류의 제1 단부(122) 및 상기 하류의 제2 단부(124)는 상기 외부 커버(118)에 완전히 수용된다. 도시되어 있지 않은 변형예에서, 상기 외부 커버(118)는 상기 상류의 제1 단부(122) 및 상기 하류의 제2 단부(124) 안에 수용된다.
배기 가스의 입구(16) 및 출구(18)는 상기 외부 커버(118) 안에 마련된다.
상기 내부 콘(120)은, 상기 제1 입구(30)만을 커버하는 출구 단부(126), 및 상기 입구(16)에 밀봉 방식으로 연결되는 입구 단부(128)를 구비한다.
더 구체적으로, 상기 출구 단부(126)가 상기 상류의 제1 단부(122)에 수용되거나 또는 역으로 상기 상류의 제1 단부(122)가 상기 출구 단부(126)에 수용된다.
상기 외부 커버(118)는 상기 입구(16) 및 출구(18)가 마련되는 바닥부(130) 및 상기 바닥부(130)의 측부에서 돌출하여 상기 바닥부(130)의 전체 둘레에서 연장되는 측벽(132)을 갖는 도가니의 일반 형태를 가진다. 상기 측벽(132)은 닫힌 외형을 갖고 종방향으로 상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)을 향해 돌출한다.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)은 종방향으로 실질적으로 동일한 길이를 가진다. 따라서, 상기 상류의 제1 단부(122) 및 상기 하류의 제2 단부(124)는, 상기 측벽(132)이 직접 고정되는, 닫힌 외형을 갖는 연속적인 다른 외면(134)을 동시에 규정한다.
상기 입구(16) 및 출구(18)는 정화 장치의 외부를 향해 돌출된 칼라(136 및 138)에 의하여 한정된다. 상기 칼라(136 및 138)는 종방향으로 상기 측벽(132)의 반대측에서 상기 바닥부(130)에 대하여 돌출한다.
상기 입구(16)는 상류의 장비(140)에 직접 기계적으로 연결된다(도 13).
더 구체적으로, 상기 상류의 장비(140)는 실질적으로 배기 가스 순환 도관에 의하여 연장되는 배기 가스 출구(142)를 구비한다. 상기 입구(16)는 상기 배기 가스 출구(142)에 직접 기계적으로 연결되거나 또는 상기 도관에 직접 기계적으로 연결된다. 상기 칼라(136)는 상기 상류의 장비(140)에 강고하게 고정된다. 예컨대, 이것은 전형적으로 V자 클램프에 의해 상기 상류의 장비(140)에 연결되는 도 16에 도시된 유형의 바이콘(bicone)(143)에 용접된다. 변형예에서, 상기 칼라(136)는 전형적으로 V자 클램프에 의해 상기 상류의 장비(140)의 콘-브라켓에 직접 연결된다. 도 13에 도시된 변형예에서, 상기 입구(16)는 브라켓(144)에 의해 상기 상류의 장비(140)에 고정된다.
이렇게, 적어도 외부 커버(118)가 상기 상류 장비(140)에 직접 기계적으로 연결된다.
제1 실시 변형예에 따르면, 상기 내부 콘(120)은 전형적으로 그 입구 단부(128)에 의하여 오직 상기 외부 커버(118)를 매개로 하여 상기 상류의 장비(140)에 기계적으로 연결된다. 이 상태가 도 12 내지 도 15에 도시되어 있다.
다시 말해서, 정화 장치와 상류의 장비(140) 사이에 전달되는 하중 및 응력은 주로 상기 외부 커버(118)를 통해 전달된다. 이 하중은 특히, 또는 배타적으로, 상기 외부 커버(118)와 상기 상류의 장비(140) 사이의 링크를 통과한다.
결과적으로, 상기 외부 커버(118)는 예컨대 1 mm 내지 2 mm 두께의 상대적으로 더 두꺼운 재료로 구현된다. 상기 외부 커버(118)는 예컨대 스테인레스 스틸, 예컨대 스테인레스 스틸 1.4509, 스테인레스 스틸 1.4510, 스테인레스 스틸 1.4512 또는 스테인레스 스틸 1.4301로 구현된다.
상기 내부 콘(120)은 하중을 받지 않기 때문에, 예컨대 0.5 mm 내지 1 mm 두께의, 상기 외부 커버(118)보다 상대적으로 덜 두꺼운 재료로 구현된다. 예컨대, 상기 내부 콘(120)은 스테인레스 스틸, 예컨대 스테인레스 스틸 1.4509, 스테인레스 스틸 1.4510 또는 스테인레스 스틸 1.4301로 구현된다.
도 16에 도시된 제2 실시 변형예에서, 상기 내부 콘(120)은 상기 외부 커버(118)와 함께 상기 상류의 장비(140)에 연결된다. 다시 말해서, 단일 링크(145)가 상기 상류의 장비(140)에 대한 상기 내부 콘(120)과 상기 외부 커버(118)의 연결을 겸한다.
이 단일 링크(145)는 예컨대 용접이다. 도시된 실시예에서, 이것은 상류의 장비(140)에 연결된 바이콘(143)에 내부 콘(120) 및 외부 커버(118)를 연결한다.
이상 개시한 바와 같이, 상기 외부 커버(118)는 상대적으로 더 두꺼운 재료로 구현되므로, 하중의 대부분은 상기 외부 커버(118)를 통해 상기 정화 장치와 상기 상류의 장비(140) 사이에서 전달된다. 따라서, 내부 콘(120)을 상대적으로 덜 두꺼운 재료로 구현하는 것이 가능하다. 외부 커버(118) 및 내부 콘(120)의 재료 및 두께는 일반적으로 제1 실시 변형예에 의해 개시된 재료 및 두께이다.
특히 도 13에 도시된 바와 같이, 내부 콘(120)은 입구 단부(128)로부터 출구 단부(126)까지 확장되어 가는 단면을 가진다. 출구 단부(126)는 상류의 제1 단부(122)에 밀봉식으로 강고히 고정된다. 이것은 예컨대 상류의 제1 단부(122)의 외측 단면과 상보적인 내측 단면을 가지며, 상기 상류의 제1 단부(122)는 내부 콘의 출구 단부(126)에 맞물린다.
상기 내부 콘의 입구 단부(128)는 상기 칼라(136)에 맞물린다. 이것은 적합한 모든 수단에 의하여 상기 칼라(136)에 강고히 고정된다. 전형적으로, 상기 입구 단부(128)는 상기 칼라(136)의 내측 단면과 상보적인 형태의 외측 단면을 가진다. 입구 단부는 예컨대 용접 라인(도시되어 있지 않음)에 의하여 상기 칼라(136)의 내면에 고정된다. 변형예에서, 이는 간격 없이 맞물리며, 이것은 상기 내부 콘을 통과하는 하중 전달이 없어지게 한다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 내부 콘(120) 및 상기 외부 커버(118)는 이들 사이에서 상기 내부 콘(120)의 전체 둘레에 걸쳐 연장되고 상기 출구(18)와 유체 연통하는 공간(146)을 한정한다. 따라서, 제2 출구(38)에 의해 제2 정화 부재(24)에서 나온 배기 가스는, 상기 출구(18)에 의해 배출되기 전에, 상기 공간(146)에서 상기 내부 콘(120) 주위를 순환한다.
이상 개시한 구성은 다수의 이점을 가진다. 내부 콘(120)을 얇은 재료로 구현함으로써 정화 장치의 중량 및 열관성을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 공간(146)은 제2 정화 부재에서 나온 배기 가스가 상기 내부 콘(120) 주위에서 순환할 수 있게 함으로써 상기 내부 콘(120)의 빠른 온도 증가가 가능하게 하고, 이어서 이 콘이 동시에 그 내면 및 그 외면에 의해 배기 가스에 노출된다. 따라서, 제1 기판 및/또는 제2 기판이 배기 가스의 정화에 효율적이게 되기 위한 최소 온도에 도달하여야 하는 경우에, 이 온도에 보다 빨리 도달된다.
상기 제1 기판 및 제2 기판은 배기 가스의 정화를 위해 적합한 모든 유형일 수 있다. 예컨대, 가솔린 엔진용으로, 상기 제1 기판은 3원 촉매이고 상기 제2 기판은 다른 3원 촉매 또는 입자 필터이다. 디젤 엔진용으로, 상기 제1 기판은 예컨대 산화 촉매이고 상기 제2 기판은 예컨대 입자 필터이다. 별법으로, 상기 제1 기판은 PNA(Passive NOx Absorber) 또는 NOx 트랩(LNT; Lean Nox Trap)이고 상기 제2 기판은 입자 필터이거나 또는 SCR형(Selective Catalytic Reduction) 촉매 또는 SCRF형(Selective Catalytic Reduction Filter) 촉매 필터 또는 SCR형 촉매가 후속되는 SCRF형 촉매 필터이다. 상기 제2 기판이 SCRF형 촉매 또는 SCR형 촉매를 포함하는 경우에, 바람직하게는 상기 체적(40) 내에 혼합 장치가 마련된다. 이 경우, 상기 정화 장치는, 혼합 장치의 상류에서 분사를 실시하기 위해 마련되는, 암모니아 또는 암모니아 전구체와 같은 질소 산화물의 환원 생성물의 분사 장치를 포함한다. 분사는 전형적으로 상기 체적(40) 내에서 실시된다. 분사물은 예컨대 Adblue라는 상표명으로 시판되는 제품 또는 우레아 수용액 또는 기체상 암모니아(ASDS 테크놀로지)이다.
상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)은 반드시 내부적으로 상기 제1 엔벨로프 및 제2 엔벨로프에 의해 한정되는 부피 전체를 차지하는 것은 아니다. 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 기판들 중 하나 및/또는 다른 하나는 상기 제1 엔벨로프 및/또는 제2 엔벨로프의 종방향 길이의 일부만을 차지할 수 있다. 따라서, 자유 부피는 질소 산화물의 환원 생성물의 분사 장치 또는 혼합기 또는 적합화된 다른 모든 장치의 설치에 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 차량의 배기 가스 정화 장치로서,
    - 배기 가스 정화를 위한 제1 기판(22)을 포함하는 제1 정화 부재(20)로서, 상기 배기 가스는 제1 방향(D1)을 따라 상기 제1 기판(22)에서 순환하고, 상기 제1 기판(22)은 상기 제1 방향에 대하여 수직으로 제1 둘레를 갖는 제1 단면을 갖는 것인 제1 정화 부재;
    - 배기 가스 정화를 위한 제2 기판(26)을 포함하는 제2 정화 부재(24)로서, 상기 배기 가스는 상기 제1 방향(D1)에 반대되는 제2 방향(D2)을 따라 상기 제2 기판(26)에서 순환하고, 상기 제2 기판(26)은 상기 제2 방향에 대하여 수직으로 제2 둘레를 갖는 제2 단면을 갖는 것인 제2 정화 부재
    를 포함하고,
    - 상기 제1 기판(22)의 제1 면(42) 및 제2 기판(26)의 제2 면(44)이 마주보게 배치되도록, 상기 제1 정화 부재(20) 및 제2 정화 부재(24)가 서로 나란히 평행하게 배치되어 있는 것인 상기 배기 가스 정화 장치에 있어서,
    상기 제1 면(42)은 상기 제1 방향(D1)에 대하여 수직으로 상기 제1 둘레의 7%를 초과하는 제1 폭을 갖고, 상기 제2 면(44)은 상기 제2 방향(D2)에 대하여 수직으로 상기 제2 둘레의 7%를 초과하는 제2 폭을 가지며, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)은, 적어도 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 하나가 모든 지점에서 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 다른 하나로부터 30 mm 미만의 거리만큼 분리되어 있도록, 같이 적응된 각각의 형태를 갖고,
    각각 상기 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 대하여 수직으로 취한 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 적어도 하나가 0.5*(P1/2π) 내지 2*(P1/2π)(여기서, P1은 제1 둘레임)의 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각각 상기 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 대하여 수직으로 취한 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)이, 모든 지점에서 상기 제1 둘레의 25%를 초과하는 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44)은 서로를 향해 휘어져 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 하나는 오목형이고 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 다른 하나는 볼록형인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 면(42) 및 제2 면(44) 중 적어도 하나는 평면형인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 제1 정화 부재(20)는, 상기 제1 방향(D1)에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제1 기판(22)을 완전히 둘러싸는 제1 둘레벽(46)을 갖는 제1 외부 엔벨로프(outer envelope; 28)를 포함하고,
    - 상기 제2 정화 부재(24)는, 상기 제2 방향(D2)에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제2 기판(26)을 완전히 둘러싸는 제2 둘레벽(48)을 갖는 제2 외부 엔벨로프(34)를 포함하며,
    - 상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)이 서로 별체인 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 둘레벽(46) 및 제2 둘레벽(48)은, 각각 상기 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따라 취한 상기 제1 둘레벽(46) 또는 제2 둘레벽(48)의 길이의 적어도 75%에서 서로 완전히 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 배기 가스 정화 장치(1)는, 상기 제1 둘레벽(46)과 제2 둘레벽(48) 사이에 삽입되는 스페이서(spacer; 60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기 가스 정화 장치(1)는, 상기 제1 방향(D1)에 대하여 수직으로 고려하여, 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)을 완전히 둘러싸는 닫힌 외형을 갖는 단일 둘레벽(72)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    - 배기 가스 정화를 위한 상기 제1 정화 부재(20)는, 상기 제1 기판(22)과 상기 단일 둘레벽(72) 사이에 삽입되는 섬유재 제1 직물(78)을 포함하고, 상기 제1 직물(78)은 상기 제1 방향(D1)에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제1 기판(22)을 완전히 둘러싸며,
    - 배기 가스 정화를 위한 상기 제2 정화 부재(24)는, 상기 제2 기판(26)과 상기 단일 둘레벽(72) 사이에 삽입되는 섬유재 제2 직물(82)을 포함하고, 상기 제2 직물(82)은 상기 제2 방향(D2)에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제2 기판(26)을 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 섬유재 제1 직물(78), 상기 섬유재 제2 직물(82) 및 상기 단일 둘레벽(72)과 동시에 접촉하는 적어도 하나의 밀봉 조인트(86)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    - 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)과 상기 단일 둘레벽(72) 사이에 삽입되는 섬유재 둘레 직물(88)로서, 상기 섬유재 둘레 직물(88)은 상기 제1 방향(D1)에 대하여 수직으로 고려하여 상기 제1 기판(22) 및 제2 기판(26)을 완전히 둘러싸는 것인 섬유재 둘레 직물;
    - 상기 제1 기판(22)과 제2 기판(26) 사이에 삽입되는 섬유재 중간 직물(90)
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 제1 정화 부재(20)는 제1 배기 가스 입구(30) 및 제1 배기 가스 출구(32)를 한정하는 제1 외부 엔벨로프(28)를 포함하고,
    - 상기 제2 정화 부재(24)는 제2 배기 가스 입구(36) 및 제2 배기 가스 출구(38)를 한정하는 제2 외부 엔벨로프(34)를 포함하며,
    - 상기 배기 가스 정화 장치(1)는 상기 제1 배기 가스 출구(32)를 상기 제2 배기 가스 입구(36)에 또는 상기 제2 배기 가스 출구(38)를 상기 제1 배기 가스 입구(30)에 유체 연결하는 체적(40)을 추가로 포함하고, 상기 체적(40)은 상기 제1 외부 엔벨로프(28) 및 제2 외부 엔벨로프(34)에 직접 결합되는 커버(92)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  15. 제1항에 따른 배기 가스 정화 장치를 포함하는 차량의 배기 라인.
KR1020160048052A 2015-04-22 2016-04-20 배기 가스 정화 장치, 이러한 장치를 포함하는 배기 라인 KR101832603B1 (ko)

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