KR101988603B1 - 요소수 인젝터모듈 - Google Patents

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KR101988603B1
KR101988603B1 KR1020170181172A KR20170181172A KR101988603B1 KR 101988603 B1 KR101988603 B1 KR 101988603B1 KR 1020170181172 A KR1020170181172 A KR 1020170181172A KR 20170181172 A KR20170181172 A KR 20170181172A KR 101988603 B1 KR101988603 B1 KR 101988603B1
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urea water
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KR1020170181172A
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김세훈
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주식회사 현대케피코
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Abstract

본 발명은 배기 파이프에 고정되어 배기 파이프로부터 전달되는 배기가스의 고온을 외부로 방출할 수 있는 요소수 인젝터모듈에 관한 것으로서, 배기가스가 흐르는 배기 파이프를 관통하여 설치되고, 배기 파이프 내부로 요소수를 분사하는 인젝터; 원통형상으로 형성되어 내부에 상기 인젝터가 수용되는 본체; 다수개의 관통홀이 형성되고, 다수개가 상기 본체의 외주면에 상호 거리를 두고 이격되어 적층된 냉각휜; 상기 본체의 외주면 둘레에서 상기 냉각휜의 하부에 배치된 플랜지부; 및 상기 플랜지부의 하부에 배치되어 배기 파이프에 고정되는 고정부;를 포함하되, 상기 냉각휜은, 제1판부재 및 상기 제1판부재의 하면에 면접촉되며, 열 팽창계수가 상기 제1판부재에 비해 높은 제2판부재로 이루어진다.

Description

요소수 인젝터모듈{UREA WATER INJECTOR MODULE}
본 발명은 요소수 인젝터모듈어셈블리에 관한 것으로서, 배기 파이프에 고정되어 배기 파이프로부터 전달되는 배기가스의 고온을 외부로 방출할 수 있는 요소수 인젝터모듈에 관한 것이다.
일반적으로 가솔린이나 디젤과 같은 화석연료를 사용하는 내연기관은 배기가스에 의한 환경오염을 유발하게 된다.
특히 버스나 트럭과 같이 디젤엔진을 탑재한 경우에는 배기가스 중에 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 입자상 물질(Particulate Matter), 및 질소산화물(NOx) 등과 같은 유해물질이 포함된다.
이에 따라 디젤 엔진의 배기 시스템에는 유해물질의 감소를 위해 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF(Diesel Particulate matter Filter), SCR(Selective Catalyst Reduction) 및 LNT(Lean NOx Trap) 등과 같은 배기가스 후처리장치가 구비된다.
그 중에서 SCR(이하, '선택적 촉매 환원시스템'이라 함)을 적용한 배기가스 후처리장치에서는 배기 파이프의 내부로 요소수 인젝터모듈을 통해 요소수와 같은 환원제를 분사하여 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물이 질소가스(N2)와 물(H2O)로 환원 처리된다.
한편, 이러한 요소수 인젝터모듈은 일반적으로 배기 파이프에 장착되어 배기가스에 분사되는데 상기 요소수 인젝터모듈은 높은 온도의 배기가스에 쉽게 노출되고 열에 의해 파손이나 고장이 발생하게 된다.
특히, 종래에는 요소수 인젝터모듈을 구성하는 냉각휜의 구조는 특정영역, 즉 배기가스 고온 영역에서 열을 방출하지 못하고 내부로 열을 이동시킴으로써, 요소수 인젝터모듈의 냉각효율이 저하되었다.
이로 인해 요소수 인젝터모듈의 분사구가 막히고, STUCK현상이 발생되어 요소수 인젝터모듈이 비정상적으로 작동하여 배기가스의 환원이 제대로 이루어지지 않은 문제가 발생하였다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 고온의 배기가스가 흐르는 배기 파이프에 고정되어 냉각효율을 최대화 할 수 있는 요소수 인젝터모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 요소수 인젝터모듈은 배기가스가 흐르는 배기 파이프를 관통하여 설치되고, 배기 파이프 내부로 요소수를 분사하는 인젝터; 원통형상으로 형성되어 내부에 상기 인젝터가 수용되는 본체; 다수개의 관통홀이 형성되고, 다수개가 상기 본체의 외주면에 상호 거리를 두고 이격되어 적층된 냉각휜; 상기 본체의 외주면 둘레에서 상기 냉각휜의 하부에 배치된 플랜지부; 및 상기 플랜지부의 하부에 배치되어 배기 파이프에 고정되는 고정부;를 포함하되, 상기 냉각휜은, 제1판부재 및 상기 제1판부재의 하면에 면접촉되며, 열 팽창계수가 상기 제1판부재에 비해 높은 제2판부재로 이루어진다.
상기 제1판부재는 상기 제2판부재에 비해 낮은 열 팽창계수를 갖는 재질로 이루어지고, 상기 제2판부재는 상기 제1판부재에 비해 높은 열 팽창계수를 갖는 재질로 이루어진다.
상기 냉각휜의 둘레는, 온도가 상승하면 상방향으로 휘어진다.
상기 냉각휜은, 원판형상으로 형성된 제1냉각휜; 및 제1냉각휜과 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 제1냉각휜으로부터 하방향으로 거리를 두고 이격 배치된 제2냉각휜;을 포함한다.
상기 제1냉각휜에는 원주방향을 따라 다수개가 상호 거리를 두고 이격된 제1절개홈이 형성되고, 상기 제2냉각휜에는 평면상 상기 제1절개홈과 겹치지 않는 영역에 각각 배치되도록 다수개의 제2절개홈이 형성된다.
다수개의 상기 제1절개홈 및 제2절개홈은, 각각 거리를 두고 이격된다.
상기 제1냉각휜과 제2냉각휜은 제1절개홈과 제2절개홈이 상호 겹쳐지지 않고 어긋나도록 배치된다.
상기 본체는, 둘레를 따라 냉각홀이 관통된다.
본 발명에 따른 요소수 인젝터모듈은, 본체의 둘레를 따라 다수개가 상호 거리를 두고 이격되어 본체의 둘레를 관통하는 냉각홀이 공기와의 접촉량을 늘려 고온의 배기가스에 의해 온도가 상승된 요소수 인젝터모듈의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
냉각휜은 온도가 상승하는 경우 제1판부재에 비해 열 팽창계수가 높은 제2판부재가 늘어남에 따라 냉각휜의 둘레가 상방향으로 휘어지게 되어 냉각휜의 둘레가 휘어지기 전 냉각휜의 주변온도보다 비교적으로 온도가 낮은 상방향으로 이동함으로써, 냉각휜의 냉각효율을 높일 수 있다.
냉각휜의 둘레가 휘어질 때, 제1절개홈 및 제2절개홈은 제1냉각휜 및 제2냉각휜의 내부에 응력이 집중되는 현상에 의해 제1냉각휜 및 제2냉각휜에 물리적인 간섭이 발생되는 것을 완화시켜 제1냉각휜 및 제2냉각휜의 둘레가 원활하게 휘어질 수 있다.
제1절개홈과 제2절개홈 사이의 간격이 서로 겹쳐지지 않고 어긋나도록 배치됨으로써, 차량 운행시 냉각휜 주변의 공기 흐름을 활성화 하여 열 교환이 원활하게 이루어질 수 있고, 냉각휜의 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 요소수 인젝터모듈을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 요소수 인젝터모듈의 정면을 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각휜의 작동상태를 나타낸 작동도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각휜의 둘레가 휘어진 상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각휜의 평면을 나타낸 평면도.
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 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 요소수 인젝터모듈을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 요소수 인젝터모듈의 정면을 나타낸 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각휜의 작동상태를 나타낸 작동도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각휜의 둘레가 휘어진 상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각휜의 평면을 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 요소수 인젝터모듈은 인젝터(100)와 본체(200)와 냉각휜(300)과 플랜지부(400) 및 고정부(500)를 포함한다.
인젝터(100)는 배기가스가 흐르는 배기 파이프를 관통하여 설치되고, 배기 파이프 내부로 요소수를 분사한다.
본체(200)는 원통형상으로 형성되고, 내부에 인젝터(100)가 수용되어 인젝터(100)와 결합된다.
이러한 본체(200)에는 냉각홀(210)이 형성된다.
냉각홀(210)은 본체(200)의 둘레를 따라 다수개가 상호 거리를 두고 이격되어 본체(200)의 둘레를 관통하는 것으로서, 냉각홀(210)을 통해 공기와의 접촉량을 늘려 고온의 배기가스에 의해 온도가 상승된 요소수 인젝터모듈의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
냉각휜(300)은 고온의 배기가스에 의해 온도가 상승된 요소수 인젝터모듈의 열을 용이하게 냉각시킬 수 있는 것으로서, 다수개의 관통홀(310)이 현성되고, 다수개가 본체(200)의 외주면에 상호 상하방향으로 거리를 두고 이격되어 적층된다.
관통홀(310)은 냉각휜(300)의 표면적을 증가시켜 공기와의 접촉을 늘리고 냉각능력을 증가시킬 수 있다.
한편, 고온의 배기가스에 의해 요소수 인젝터모듈의 온도가 상승한 경우, 냉각휜(300) 둘레의 주변온도도 냉각휜(300)과 유사한 온도로 상승됨으로써, 냉각휜(300)의 냉각효율이 저하된다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 냉각휜(300)은 바이메탈(BIMETAL) 현상을 적용하여 냉각효율을 높일 수 있다.
더욱 상세하게는, 냉각휜(300)은 열 팽창계수가 매우 다른 제1판부재(320)와 제2판부재(330)로 이루어진다.
제1판부재(320)는 제2판부재(330)에 비해 낮은 열 팽창계수를 갖는 재질로 이루어진다.
예컨대, 제1판부재(320)는 철(Fe) 등과 같은 재질로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 제2판부재(330)는 제1판부재(320)의 하부에 배치되어 상면이 제1판부재(320)의 하면에 상호 면접촉되어 결합되고, 바람직하게는 제1판부재(320)에 비해 높은 열 팽창계수를 갖는 재질로 이루어진다.
예컨대, 제2판부재(330)는 알루미늄(Al) 등과 같이 제1판부재(320)에 비해 높은 열 팽창계수를 갖는 재질로 이루어짐이 바람직하다.
즉, 냉각휜(300)은 도 3에 도시된 바와 같이 온도가 상승하는 경우 제1판부재(320)에 비해 열 팽창계수가 높은 제2판부재(330)가 늘어남에 따라 냉각휜(300)의 둘레가 상방향으로 휘어지게 된다.
이로 인해, 냉각휜(300)의 둘레가 휘어지기 전 냉각휜(300)의 주변온도보다 비교적으로 온도가 낮은 상방향으로 이동함으로써, 냉각휜(300)의 냉각효율을 높일 수 있다.
이러한 냉각휜(300)은 제1냉각휜(340) 및 제2냉각휜(350)을 포함한다.
제1냉각휜(340) 및 제2냉각휜(350)은 원판형상으로 형성된 것으로서, 제2냉각휜(350)이 제1냉각휜(340)으로부터 하방향으로 거리를 두고 이격 배치되고, 요소수 인젝터모듈의 열이 용이하게 배출되도록 한다.
이러한 제1냉각휜(340)에는 제1절개홈(341)이 형성되고, 제2냉각휜(350)에는 제2절개홈(351)이 형성된다.
제1절개홈(341)은 제1냉각휜(340)의 원주방향을 따라 다수개가 상호 거리를 두고 이격되어 형성된다.
예컨대, 제1절개홈(341)은 4개로 이루어지고, 상호 등간격을 유지하여 형성된다.
제2절개홈(351)은 제2냉각휜(350)의 원주방향을 따라 다수개가 상호 거리를 두고 이격되어 형성된다.
예컨대, 제2절개홈(351)은 4개로 이루어지고, 상호 등간격을 유지하여 형성된다.(바로 윗 문장에 제2절개홈은 다수개로 이루어진 것으로 설명하였음)
이로 인해, 제1절개홈(341) 및 제2절개홈(351)은 도 4에 도시된 바와 같이 제1냉각휜(340) 및 제2냉각휜(350)의 내부에 응력이 집중되는 현상에 의해 제1냉각휜(340) 및 제2냉각휜(350)에 물리적인 간섭이 발생되는 것을 완화시켜 제1냉각휜(340) 및 제2냉각휜(350)의 둘레가 원활하게 휘어질 수 있다.
이때, 제1절개홈(341)과 제2절개홈(351)은 평면상 상호 겹치지 않은 영역에 배치되도록 조립된다.
더욱 상세하게는, 제1냉각휜(340)이 조립된 후, 제2냉각휜(350)이 조립될 때, 제1냉각휜(340)의 제1절개홈(341)과 제2냉각휜(350)의 제2절개홈(351) 사이가 도 5에 도시된 바와 같이 45도 간격으로 이격되도록 배치된다.
즉, 제1절개홈(341) 및 제2절개홈(351)은 각각 4개가 90도 간격으로 배치됨으로써, 제1절개홈(341)과 제2절개홈(351) 사이의 간격이 45도 간격으로 배치됨이 바람직하다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서는 본 발명의 제1절개홈(341) 및 제2절개홈(351)이 상호 45도 간격으로 배치되는 것으로 설명 및 도시하였지만, 제1절개홈(341)과 제2절개홈(351)이 서로 겹쳐지지 않고 어긋나도록 배치된다면, 45도 간격 외의 다양한 각도록 배치됨도 가능하다.
이로 인해, 차량 운행시 냉각휜(300) 주변의 공기 흐름을 활성화 하여 열 교환이 원활하게 이루어질 수 있고, 냉각휜(300)의 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
플랜지부(400)는 본체(200)의 외주면 둘레에서 최하단에 배치된 냉각휜(300)의 하부에 배치된다.
한편, 플랜지의 둘레에는 상부로 돌출된 테두리(410)가 형성되어 있고, 도면에는도시되지 않았지만, 플랜지의 내부에 인슐레이터가 배치될 수 있다.
이로 인해, 플랜지부(400) 내부에 배치된 인슐레이터는 인젝터(100)에 전달되는 열을 냉각휜(300)으로 신속하게 전달하고 인젝터(100)가 고온에 노출되더라도 열이 인슐레이터에 의해 냉각휜(300)에 전달됨으로써, 인젝터(100)를 빠르게 냉각시킬 수 있다.
고정부(500)는 플랜지부(400)의 하부에서 하방향으로 오목한 형상으로 형성된 것으로서, 플랜지부(400)의 하부에 배치되어 배기 파이프에 결합 및 고정된다.
이로 인해, 요소수 인젝터모듈은 안정적으로 배기 파이프 내에 요소수를 분사할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명의 요소수 인젝터모듈은 본체(200)의 둘레를 따라 다수개가 상호 거리를 두고 이격되어 본체(200)의 둘레를 관통하는 냉각홀(210)이 공기와의 접촉량을 늘려 고온의 배기가스에 의해 온도가 상승된 요소수 인젝터모듈의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 냉각휜(300)은 온도가 상승하는 경우 제1판부재(320)에 비해 열 팽창계수가 높은 제2판부재(330)가 늘어남에 따라 냉각휜(300)의 둘레가 상방향으로 휘어지게 되어 냉각휜(300)의 둘레가 휘어지기 전 냉각휜(300)의 주변온도보다 비교적으로 온도가 낮은 상방향으로 이동함으로써, 냉각휜(300)의 냉각효율을 높일 수 있다.
아울러, 냉각휜(300)의 둘레가 휘어질 때, 제1절개홈(341) 및 제2절개홈(351)은 제1냉각휜(340) 및 제2냉각휜(350)의 내부에 응력이 집중되는 현상에 의해 제1냉각휜(340) 및 제2냉각휜(350)에 물리적인 간섭이 발생되는 것을 완화시켜 제1냉각휜(340) 및 제2냉각휜(350)의 둘레가 원활하게 휘어질 수 있다.
또한, 제1절개홈(341)과 제2절개홈(351) 사이의 간격이 45도 간격으로 배치됨으로써, 차량 운행시 냉각휜(300) 주변의 공기 흐름을 활성화 하여 열 교환이 원활하게 이루어질 수 있고, 냉각휜(300)의 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
100: 인젝터 200: 본체
210: 냉각홀 300: 냉각휜
310: 관통홀 320: 제1 판부재
330: 제2판부재 340: 제1냉각휜
341: 제1절개홈 350: 제2냉각휜
351: 제2절개홈 400: 플랜지부
410: 테두리 500: 고정부

Claims (8)

  1. 배기가스가 흐르는 배기 파이프를 관통하여 설치되고, 배기 파이프 내부로 요소수를 분사하는 인젝터;
    원통형상으로 형성되어 내부에 상기 인젝터가 수용되는 본체;
    다수개의 관통홀이 형성되고, 다수개가 상기 본체의 외주면에 상호 거리를 두고 이격되어 적층된 냉각휜;
    상기 본체의 외주면 둘레에서 상기 냉각휜의 하부에 배치된 플랜지부; 및
    상기 플랜지부의 하부에 배치되어 배기 파이프에 고정되는 고정부;를 포함하되,
    상기 냉각휜은,
    제1판부재 및 상기 제1판부재의 하면에 면접촉되며, 열 팽창계수가 상기 제1판부재에 비해 높은 제2판부재로 이루어지고,
    상기 냉각휜은,
    원판형상으로 형성된 제1냉각휜; 및
    상기 제1냉각휜과 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 제1냉각휜으로부터 하방향으로 거리를 두고 이격 배치된 제2냉각휜;을 포함하며,
    상기 제1냉각휜에는 원주방향을 따라 다수개가 상호 거리를 두고 이격된 제1절개홈이 형성되고,
    상기 제2냉각휜에는 평면상 상기 제1절개홈과 겹치지 않는 영역에 각각 배치되도록 다수개의 제2절개홈이 형성고,
    상기 제1절개홈과 상기 제2절개홈 사이의 간격은 45도 간격으로 배치된 것
    인 요소수 인젝터모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1판부재는 상기 제2판부재에 비해 낮은 열 팽창계수를 갖는 재질로 이루어지고, 상기 제2판부재는 상기 제1판부재에 비해 높은 열 팽창계수를 갖는 재질로 이루어진 것
    인 요소수 인젝터모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각휜의 둘레는, 온도가 상승하면 상방향으로 휘어지는 것
    인 요소수 인젝터모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    다수개의 상기 제1절개홈 및 제2절개홈은, 각각 거리를 두고 이격된 것
    인 요소수 인젝터모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1냉각휜과 제2냉각휜은 제1절개홈과 제2절개홈이 상호 겹쳐지지 않고 어긋나도록 배치되는 것
    인 요소수 인젝터모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 본체는,
    둘레를 따라 냉각홀이 관통된 것
    인 요소수 인젝터모듈.
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