KR101999739B1 - Urea mixing apparatus having built-in mixer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스에 우레아 수용액을 효과적으로 혼합시키기 위한 우레아 믹싱장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 배기가스의 흐름 경로를 다양화시키는 믹서가 내장되어 우레아 수용액 입자가 균일하게 배기가스에 혼합될 수 있도록 구성되는 믹서 내장형 우레아 믹싱장치에 관한 것이다. The present invention relates to a urea mixing device for effectively mixing the urea aqueous solution to the exhaust gas discharged from the engine of the vehicle, and more particularly, a built-in mixer for diversifying the flow path of the exhaust gas is uniform urea aqueous particles exhaust gas It relates to a mixer built-in urea mixing device is configured to be mixed in.
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.In general, the exhaust gas emitted from the engine is guided to a catalytic converter disposed in the middle of the exhaust pipe, purified, passed through a muffler, noise is attenuated, and discharged to the atmosphere through the tail exhaust pipe.
디젤 엔진에서 촉매장치는 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 catalyst device is a device for treating pollutants contained in exhaust gas, and a catalyst carrier for collecting particulate matter (PM) included in exhaust gas is disposed therein to collect various exhaust gases emitted from the engine. Purification through chemical conversion
상기와 같은 역할을 하는 촉매장치에 적용되는 촉매형식 중의 하나로 선택적 촉매장치(Selective Catalytic Reduction ; SCR)가 있다. 선택적 촉매장치는 NOx를 정화하기 위한 환원제로 암모니아(NH3)를 사용하는 것으로 NOx에 대한 선택도가 매우 우수할 뿐만 아니라, 산소가 존재하는 경우에도 NOx와 암모니아 사이의 반응이 촉진되는 장점이 있어 디젤 엔진에 적용되고 있다.One of the types of catalysts applied to the catalyst device which plays such a role is Selective Catalytic Reduction (SCR). The selective catalytic device uses ammonia (NH3) as a reductant to purify NOx, which not only has excellent selectivity to NOx, but also promotes the reaction between NOx and ammonia even in the presence of oxygen. It is applied to the engine.
그에 대한 반응식은 다음과 같다.The reaction scheme is as follows.
NOx + NH3(암모니아) → N2 + H2ONOx + NH3 (ammonia) → N2 + H2O
선택적 촉매장치에서 암모니아를 획득하기 위해서는 우레아(Urea) 수용액을 SCR 촉매장치의 상류측에 주입하고, 우레아 수용액의 증발 및 분해에 따라 생성되는 암모니아를 취득하여 NOx를 선택적으로 환원시키도록 한다. 통상적으로 우레아 수용액의 주입량을 증가시키게 되면 NOx 정화율도 증가하는 경향을 보이나, 일정량 이상의 우레아 수용액을 주입하게 되면 생성된 암모니아가 분해되지 않거나 반응하지 않고 남게 되어 대기중으로 배출되어 더 심각한 환경오염을 유발시키게 되는 문제점이 발생한다. 특히, 과도한 암모니아의 생성으로 인하여 배기관을 통해 배출되는 경우 악취를 유발시키게 되어 차량의 품질을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.In order to obtain ammonia in the selective catalytic apparatus, an urea aqueous solution is injected upstream of the SCR catalytic apparatus, and ammonia generated by evaporation and decomposition of the urea aqueous solution is obtained to selectively reduce NOx. In general, increasing the injection amount of urea solution tends to increase the NOx purification rate, but when a certain amount of urea solution is injected, ammonia produced is not decomposed or left unreacted and is released into the atmosphere, causing more serious environmental pollution. Problem occurs. In particular, when discharged through the exhaust pipe due to the generation of excessive ammonia, it causes a bad smell, causing a problem of deteriorating the quality of the vehicle.
따라서 우레아 수용액의 주입량을 적정하게 유지시키면서 NOx의 정화율을 높이는 것이 매우 중요하다. 현재에는 선택적 촉매장치의 NOx 정화율을 높이기 위한 방법으로 엔진 회전수와 배기가스의 온도로부터 배기가스에 포함되는 NOx 량을 산출한 다음 우레아 수용액의 주입량을 결정하여 분사하는 방식이 제공되고 있다.Therefore, it is very important to increase the NOx purification rate while maintaining an appropriate injection amount of the urea solution. Currently, a method of increasing the NOx purification rate of a selective catalytic device is provided by calculating the amount of NOx contained in the exhaust gas from the engine speed and the temperature of the exhaust gas, and then determining the injection amount of the urea aqueous solution.
또한, 최근 들어서는 DPF(Diesel Particular Filter)에 SCR촉매를 코팅한 SDPF 사용이 증가하고 있는데, 이와 같이 SDPF에 우레아 수용액을 분사하여 NOx를 정화하고자 하는 경우 NOx 정화효율을 높이기 위해서는 우레아 수용액 입자와 배기가스가 고르게 혼합되어야 한다. 우레아 수용액 입자와 배기가스가 고르게 혼합되기 위해서는 우레아 수용액 입자와 배기가스가 혼합되는 시간이 충분히 확보되어야 하는바, 우레아 분사노즐로부터 SDPF까지의 거리가 기준치 이상으로 길게 제공되어야 한다. 그러나 우레아 분사노즐과 SDPF 사이의 거리가 길어지면 우레아 믹싱장치가 대형화된다는 문제점이 있다. In addition, recently, the use of SDPF coated with SCR catalyst on DPF (Diesel Particular Filter) has been increasing.In the case of purifying NOx by spraying urea solution onto SDPF, in order to increase NOx purification efficiency, particles of urea solution and exhaust gas Should be mixed evenly. In order to uniformly mix the urea aqueous solution particles and the exhaust gas, a sufficient time for mixing the urea aqueous solution particles and the exhaust gas should be ensured, and the distance from the urea injection nozzle to the SDPF should be provided longer than the reference value. However, when the distance between the urea injection nozzle and the SDPF becomes long, there is a problem that the urea mixing device becomes larger.
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 배출가스에 혼합시키는 장치는 제안된 바 없으므로, 우레아 수용액의 분무 균일도 향상에는 한계가 있다는 문제점이 있다.In addition, in order to uniformly mix the urea solution particles and the exhaust gas, the spray uniformity of the urea solution particles should be improved. Until now, only the method of simply spraying the urea solution with a spray method has been commercialized. Since a device for uniformly mixing the exhaust gas has not been proposed, there is a problem in that the spray uniformity of the urea aqueous solution is limited.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스의 흐름에 와류를 발생시켜 우레아 수용액을 보다 고르게 혼합시킬 수 있고, 우레아 분사노즐과 SDPF 간의 거리를 길게 확보하지 아니하고서도 배기가스와 우레아 수용액의 혼합시간을 길게 확보할 수 있어 제품의 소형화가 가능한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by generating a vortex in the flow of exhaust gas discharged from the engine of the vehicle can be more evenly mixed with the urea aqueous solution, ensuring a long distance between the urea injection nozzle and the SDPF It is an object of the present invention to provide a mixer-equipped urea mixing device capable of miniaturizing a product because the mixing time of the exhaust gas and the urea aqueous solution can be secured even without it.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치는, 배기가스가 유입되는 측에 위치하여 LNT가 내측에 장착되는 LNT 장착부와, 배기가스가 유출되는 측에 위치하여 SDPF가 내측에 장착되는 SDPF 장착부와, 상기 LNT 장착부를 통과한 배기가스를 상기 SDPF 장착부로 전달하는 우레아 믹싱부를 구비하는 하우징; 상기 우레아 믹싱부의 입구측에 설치되며, 상기 우레아 믹싱부 출구측을 향해 우레아 수용액을 분사하는 우레아 분사노즐; 및 상기 우레아 믹싱부의 내측 중 상기 우레아 분사노즐로부터 분사된 우레아 수용액 분사영역에 장착되며, 상기 우레아 믹싱부로 유입된 배기가스의 유동방향을 상기 우레아 수용액 분사방향과 교차하는 방향으로 가이드하는 믹서;를 포함한다.Mixer built-in urea mixing device according to the present invention for achieving the above object, the LNT mounting portion is located on the side where the exhaust gas flows and the LNT is mounted inside, and the SDPF is located on the side where the exhaust gas flows out A housing having an SDPF mounting unit mounted on the PF and an urea mixing unit configured to transfer the exhaust gas passing through the LNT mounting unit to the SDPF mounting unit; A urea injection nozzle which is installed at the inlet side of the urea mixing unit and injects an aqueous urea solution toward the outlet side of the urea mixing unit; And a mixer mounted to the urea aqueous solution injection zone injected from the urea injection nozzle among the insides of the urea mixing unit and guiding a flow direction of the exhaust gas introduced into the urea mixing unit in a direction crossing the urea aqueous solution injection direction. do.
상기 믹서는, 상기 우레아 믹싱부의 내부유로를 가로지르도록 배열되되 다수 개의 제1 관통홀이 형성된 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트와 상기 SDPF 장착부 사이에 장착되되 상기 제1 플레이트와 경사지게 배열되며 다수 개의 제2 관통홀이 형성된 제2 플레이트와, 상기 제2 플레이트와 상기 SDPF 장착부 사이에 장착되되 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트와 경사지게 배열되며 다수 개의 제3 관통홀이 형성된 제3 플레이트로 구성된다.The mixer may be arranged to cross the internal flow path of the urea mixing unit, the first plate having a plurality of first through holes formed therebetween, and mounted between the first plate and the SDPF mounting unit, the mixer being inclined with the first plate. A second plate having two second through holes, and a third plate mounted between the second plate and the SDPF mounting portion, the third plate being inclined with the first plate and the second plate, and having a plurality of third through holes formed therein. .
상기 제2 플레이트는 길이방향 일측이 상기 제1 플레이트의 길이방향 일측과 대응되는 지점에 위치되되, 길이방향 타측으로 갈수록 상기 제1 플레이트와 멀어지는 방향으로 경사지게 배열되고,The second plate is positioned at one point in the longitudinal direction corresponding to the one side in the longitudinal direction of the first plate, is arranged inclined in a direction away from the first plate toward the other side in the longitudinal direction,
상기 제3 플레이트는 길이방향 일측이 상기 제2 플레이트의 길이방향 타측과 대응되는 지점에 위치되되, 길이방향 타측으로 갈수록 상기 제1 플레이트와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열된다.The third plate is positioned at one point in the longitudinal direction corresponding to the other side in the longitudinal direction of the second plate, it is arranged to be inclined in a direction closer to the first plate toward the other side in the longitudinal direction.
상기 제2 플레이트의 길이방향 타측과 상기 제3 플레이트의 길이방향 일측은 상기 제1 플레이트의 길이방향 중단과 대응되는 지점에 위치하도록 배열된다.The other longitudinal side of the second plate and the longitudinal one side of the third plate are arranged to be located at a point corresponding to the longitudinal interruption of the first plate.
상기 제2 플레이트의 길이방향 일단과 상기 제3 플레이트의 길이방향 타단은 상기 우레아 믹싱부의 내벽과 이격된다.The longitudinal end of the second plate and the other end of the third plate in the longitudinal direction are spaced apart from an inner wall of the urea mixing portion.
상기 제1 관통홀의 입구 일측에는 상기 제1 플레이트 상면과 교차하는 방향으로 배열된 제1 가이드판이 구비되고, 상기 제2 관통홀의 입구 일측에는 상기 제2 플레이트 상면과 교차하는 방향으로 배열된 제2 가이드판이 구비되며, 상기 제3 관통홀의 입구 일측에는 상기 제3 플레이트 상면과 교차하는 방향으로 배열된 제3 가이드판이 구비된다.One side of the inlet of the first through-hole is provided with a first guide plate arranged in a direction intersecting with the upper surface of the first plate, the second side of the inlet of the second through-hole is arranged in a direction crossing the upper surface of the second plate A plate is provided, and a third guide plate arranged in a direction crossing the upper surface of the third plate is provided at one side of the inlet of the third through hole.
상기 다수 개의 제1 가이드판 중 일부는 상기 제1 관통홀을 지난 배기가스가 상기 제2 플레이트의 길이방향 일측을 향하도록 경사지게 배열되되, 상기 다수 개의 제1 가이드판 중 나머지 일부는 상기 제1 관통홀을 지난 배기가스가 상기 제1 플레이트의 가운데 부위를 향하도록 경사지게 배열되고, 상기 제2 가이드판은 상기 제2 관통홀을 지난 배기가스가 상기 제2 플레이트의 길이방향 타단을 향하도록 경사지게 배열되며, 상기 제3 가이드판은 상기 제3 관통홀을 지난 배기가스가 상기 제3 플레이트의 길이방향 일단을 향하도록 경사지게 배열된다.Some of the plurality of first guide plates are arranged to be inclined such that the exhaust gas passing through the first through hole faces one side in the longitudinal direction of the second plate, and the remaining part of the plurality of first guide plates is the first through plate. The exhaust gas passing through the hole is inclined toward the center portion of the first plate, and the second guide plate is arranged inclined such that the exhaust gas passing through the second through hole is toward the other end in the longitudinal direction of the second plate. The third guide plate is arranged to be inclined such that the exhaust gas passing through the third through hole faces one end in the longitudinal direction of the third plate.
상기 제1 플레이트의 상면은 가운데 부위가 오목하도록 다수 개의 경사면으로 구성된다.The upper surface of the first plate is composed of a plurality of inclined surfaces so that the center portion is concave.
상기 제1 플레이트의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향으로 연장되는 복수 개의 제1 날개가 구비되고, 상기 제2 플레이트의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향과 반대방향으로 연장되는 복수 개의 제2 날개가 구비되며, 상기 제3 플레이트의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향과 반대방향으로 연장되는 복수 개의 제3 날개가 구비된다.The edge of the first plate is provided with a plurality of first wings extending in the spraying direction of the urea aqueous solution, the edge of the second plate is a plurality of second wings extending in the opposite direction to the spraying direction of the urea aqueous solution It is provided, the edge of the third plate is provided with a plurality of third wings extending in the direction opposite to the injection direction of the urea aqueous solution.
본 발명에 의한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치를 이용하면, 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스의 흐름에 와류를 발생시켜 우레아 수용액을 보다 고르게 혼합시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 발명에 의한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치는, 우레아 분사노즐과 SDPF 간의 거리를 길게 확보하지 아니하고서도 배기가스와 우레아 수용액의 혼합시간을 충분히 확보할 수 있어 제품의 소형화가 가능하다는 장점이 있다.Using the mixer-equipped urea mixing device according to the present invention, there is an advantage that the urea aqueous solution can be mixed more evenly by generating a vortex in the flow of exhaust gas discharged from the engine of the vehicle. In addition, the mixer-equipped urea mixing apparatus according to the present invention has an advantage that the product can be miniaturized by sufficiently securing the mixing time of the exhaust gas and the urea solution without securing a long distance between the urea injection nozzle and the SDPF.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치의 사시도 및 수직단면도이다.
도 3은 믹서의 장착구조를 도시하는 우레아 믹싱부의 후면사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치에 포함되는 믹서의 사시도이다.
도 5는 제1 플레이트의 사시도이다.
도 6은 제2 플레이트의 사시도이다.
도 7은 제3 플레이트의 사시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치를 통과하는 배기가스의 유동경로를 도시한다.1 and 2 are a perspective view and a vertical sectional view of a mixer-equipped urea mixing device according to the present invention.
3 is a rear perspective view of the urea mixing unit showing the mounting structure of the mixer.
4 is a perspective view of a mixer included in the mixer-containing urea mixing device according to the present invention.
5 is a perspective view of the first plate.
6 is a perspective view of the second plate.
7 is a perspective view of the third plate.
8 and 9 show the flow path of the exhaust gas passing through the mixer-equipped urea mixing apparatus according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a mixer-equipped urea mixing device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 믹서 내장형 우레아 믹싱장치의 사시도 및 수직단면도이고, 도 3은 믹서의 장착구조를 도시하는 우레아 믹싱부의 후면사시도이다.1 and 2 are a perspective view and a vertical sectional view of the mixer-equipped urea mixing device according to the present invention, Figure 3 is a rear perspective view of the urea mixing unit showing the mounting structure of the mixer.
본 발명에 의한 믹서(500) 내장형 우레아 믹싱장치는 SCR(Selective Catalytic Reduction)이나 SCR이 코팅된 DPF(Diesel Particular Filter) 즉, SDPF(300)에 우레아 수용액을 분사시켜 배기가스에 포함된 NOx를 수소와 물로 환원시키기 위한 장치로서, 분사된 우레아 수용액이 어느 일부의 배기가스에만 혼합되지 아니하고 모든 배기가스에 고르게 혼합될 수 있으면서, 장치의 소형화가 가능하도록 구성된다는 점에 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 믹서(500) 내장형 우레아 믹싱장치는, 엔진에서 배출된 배기가스가 내부를 흐르는 하우징(100)과, 상기 하우징(100) 내부로 우레아 수용액을 분사하는 우레아 분사노즐(400)과, 우레아 분사노즐(400)에서 분사된 우레아 수용액이 배기가스에 보다 효과적으로 혼합될 수 있도록 상기 배기가스의 유동경로에 와류를 발생시키는 믹서(500)를 포함하여 구성된다.That is, in the
상기 하우징(100)은, 배기가스가 유입되는 측에 위치하여 LNT(200)가 내측에 장착되는 LNT 장착부(110)와, 배기가스가 유출되는 측에 위치하여 SDPF(300)가 내측에 장착되는 SDPF 장착부(120)와, 상기 LNT 장착부(110)를 통과한 배기가스를 상기 SDPF 장착부(120)로 전달하는 우레아 믹싱부(130)를 포함하여 구성된다. 따라서 하우징(100)의 입구 즉, LNT 장착부(110)로 유입된 배출가스는 LNT(200)를 지나면서 질소산화물(NOx)이 일정 수준 저감된 후 우레아 믹싱부(130)를 통해 SDPF 장착부(120)로 유입된다. 또한, 우레아 믹싱부(130)의 입구측(본 실시예에서는 상측)에 설치된 우레아 분사노즐(400)은 우레아 믹싱부(130)의 출구측(본 실시예에서는 하측)을 향해 우레아 수용액을 분사하도록 장착된다.The
이때, 우레아 믹싱부(130)를 지나는 배기가스의 유동방향과 우레아 분사노즐(400)을 통해 분사되는 우레아 수용액의 유동방향이 나란하게 배열되면, 우레아 수용액이 배기가스 전체에 걸쳐 고르게 혼합되지 못하고 일부 배기가스와만 혼합되는 문제가 발생될 수 있다.At this time, if the flow direction of the exhaust gas passing through the
상기 믹서(500)는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 구성요소로서, 우레아 믹싱부(130)의 내측 중 상기 우레아 분사노즐(400)로부터 분사된 우레아 수용액 분사영역에 장착되어, 상기 우레아 믹싱부(130)로 유입된 배기가스의 유동방향을 상기 우레아 수용액 분사방향과 교차하는 방향(본 실시예에서는 좌우 측방향)으로 변경시키는 역할을 하게 된다. 이와 같이 배기가스의 유동방향이 우레아 수용액 분사방향과 교차하도록 변경되면, 우레아 수용액과 배기가스가 보다 효과적으로 혼합되고, 이에 따라 SDPF(300)의 표면 전체에 걸쳐 우레아 수용액 입자가 고르게 접촉되어 NOx 환원효율이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.The
도 4는 본 발명에 의한 믹서(500) 내장형 우레아 믹싱장치에 포함되는 믹서(500)의 사시도이고, 도 5는 제1 플레이트(510)의 사시도이며, 도 6은 제2 플레이트(520)의 사시도이고, 도 7은 제3 플레이트(530)의 사시도이다.4 is a perspective view of the
상기 배기가스의 유동방향이 여러 회에 걸쳐 변경될 때 우레아 수용액 혼합효율이 향상되는바, 상기 믹서(500)는 배기가스의 유동방향을 지그재그 패턴으로 변경시킬 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 상기 믹서(500)는, 상기 우레아 믹싱부(130)의 내부유로를 가로지르도록 배열되되 다수 개의 제1 관통홀(512)이 형성된 제1 플레이트(510)와, 상기 제1 플레이트(510)와 상기 SDPF 장착부(120) 사이에 장착되되 상기 제1 플레이트(510)와 경사지게 배열되며 다수 개의 제2 관통홀(522)이 형성된 제2 플레이트(520)와, 상기 제2 플레이트(520)와 상기 SDPF 장착부(120) 사이에 장착되되 상기 제1 플레이트(510) 및 제2 플레이트(520)와 경사지게 배열되며 다수 개의 제3 관통홀(532)이 형성된 제3 플레이트(530)로 구성됨이 바람직하다.The mixing efficiency of the urea solution is improved when the flow direction of the exhaust gas is changed several times. The
상기 제1 플레이트(510)는 배기가스가 1차적으로 통과하는 구성요소로서, 하우징(100)으로 유입된 배기가스가 우레아 믹싱부(130) 전체에 걸쳐 고르게 흐를 수 있도록, 상면 전체에 걸쳐 다수 개의 제1 관통홀(512)이 등간격으로 배열된다. 즉, 상기 제1 플레이트(510)의 상면으로 공급된 배기가스는 모든 제1 관통홀(512)을 통해 하측으로 흐르게 되는바, 우레아 믹싱부(130) 전체에 걸쳐 고르게 유동하게 된다.The
상기 제2 플레이트(520)는 상기 제1 플레이트(510)를 통과한 배기가스를 횡방향(도 4에서는 우하향 방향)으로 유동시키기 위한 구성요소로서, 길이방향 일측(도 4에서는 좌측)이 상기 제1 플레이트(510)의 길이방향 일측(도 4에서는 좌측)과 대응되는 지점에 위치되되, 길이방향 타측(도 4에서는 우측)으로 갈수록 상기 제1 플레이트(510)와 멀어지는 방향으로 경사지게 배열된다. 따라서 제1 플레이트(510)를 통과하여 제2 플레이트(520)로 유동하던 배기가스는 제2 플레이트(520)의 상면을 타고 우하향 방향으로 유동하게 된다. 이때, 제2 플레이트(520)로 제공된 배기가스 중 일부는 제2 플레이트(520)의 상면을 타고 우하향 방향으로 유동하고, 나머지 일부는 제2 관통홀(522)을 통해 제2 플레이트(520)의 하측으로 유동하게 된다.The
상기 제3 플레이트(530)는 제2 플레이트(520)의 상면을 타고 흐르던 배기가스를 반대방향(도 4에서는 좌하향 방향)으로 유동시키기 위한 구성요소로서, 길이방향 일측(도 4에서는 좌측)이 상기 제2 플레이트(520)의 길이방향 타측(도 4에서는 우측)과 대응되는 지점(더 명확하게는 제2 플레이트(520)의 길이방향 타측 하방)에 위치되되, 길이방향 타측으로 갈수록 상기 제1 플레이트(510)와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열된다. 따라서 제2 플레이트(520)의 상면을 타고 제3 플레이트(530)로 제공된 배기가스는 제3 플레이트(530)의 상면을 타고 좌하방으로 유동하게 된다.The
이때 상기 제2 플레이트(520)와 제3 플레이트(530)가 제1 플레이트(510)와 동일한 길이로 제작되면, 제2 플레이트(520)의 상면을 타고 흐르던 배기가스가 제3 플레이트(530)의 상면으로 유동하는 것이 아니라 우레아 믹싱부(130)의 우측 내벽에 강하게 부딪히게 되고, 제3 플레이트(530)의 상면을 타고 흐르던 배기가스는 우레아 믹싱부(130)의 좌측 내벽에 강하게 부딪히게 되는바, 배기가스가 원활하게 유동하지 못하는 경우가 발생된다. 따라서 제2 플레이트(520)와 제3 플레이트(530)는 제1 플레이트(510)의 절반 길이로 제작되어, 제2 플레이트(520) 길이방향 타측과 상기 제3 플레이트(530)의 길이방향 일측이 상기 제1 플레이트(510)의 길이방향 중단과 대응되는 지점에 위치하도록 배열됨이 바람직하다. 이와 같이 제2 플레이트(520)와 제3 플레이트(530)가 제1 플레이트(510)에 비해 짧게 제작되면, 제2 플레이트(520)의 상면을 타고 유동하던 배기가스가 우레아 믹싱부(130)의 내벽에 강하게 충돌하지 아니하고 제3 플레이트(530)의 상면으로 전달될 수 있고, 제3 플레이트(530)의 상면을 타고 유동하던 배기가스가 우레아 믹싱부(130)의 내벽에 강하게 충돌하지 아니하고 SDPF 장착부(120)로 전달될 수 있다는 장점 즉, 배기가스의 유동이 원활하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.In this case, when the
또한, 상기 언급한 바와 같이 제1 플레이트(510)와 제2 플레이트(520)와 제3 플레이트(530)로 구성되는 믹서(500)를 우레아 믹싱부(130)에 장착시키면, 하우징(100)으로 유입된 배기가스가 믹서(500)를 지나면서 지그재그 패턴으로 유동하게 되고, 이 과정에서 우레아 수용액이 보다 효과적으로 배기가스에 혼합되어 NOx 환원율을 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.In addition, as described above, when the
한편, 배기가스가 제1 관통홀(512)과 제2 관통홀(522)과 제3 관통홀(532)을 통과하는 과정에서 유동경로가 특정 방향으로 가이드될 수 있도록, 제1 관통홀(512)과 제2 관통홀(522)과 제3 관통홀(532)의 입구 일측에는 제1 가이드판(514)과 제2 가이드판(524)과 제3 가이드판(534)이 각각 구비될 수 있다. Meanwhile, the first through
제1 가이드판(514)은 제1 플레이트(510)의 상면과 교차하는 방향으로 배열되고, 제2 가이드판(524)은 제2 플레이트(520)의 상면과 교차하는 방향으로 배열되며, 제3 가이드판(534)은 제3 플레이트(530)의 상면과 교차하는 방향으로 배열되는바, 제1 관통홀(512)과 제2 관통홀(522)과 제3 관통홀(532)을 통과하는 배기가스는 제1 가이드판(514)과 제2 가이드판(524)과 제3 가이드판(534)의 연장방향을 따라 유동방향이 변동된다.The
이와 같이 각 관통홀(512, 522, 532)에 가이드판(514, 524, 534)이 각각 구비되면, 믹서(500)로 전달된 배기가스 중 일부는 각 플레이트(510, 520, 530)의 상면을 타고 흐르고, 상기 배기가스의 또 다른 일부는 가이드판(514, 524, 534)을 타고 흐르게 되는바, 배기가스의 유동경로가 보다 다양하게 분산되어 우레아 수용액의 혼합효율이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있게 된다.As such, when the
한편, 상기 제1 플레이트(510)의 상면이 하나의 평면으로 형성되면, 상기 제1 플레이트(510)로 인가된 배기가스의 대부분이 제1 플레이트(510)의 가장자리로 분산되므로, 제1 플레이트(510)의 가운데 부위를 통과하는 배기가스의 유량이 과도하게 감소하는 문제가 발생될 수 있다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트(510)의 상면은 가운데 부위가 오목하도록 다수 개의 경사면으로 구성됨이 바람직하다. 이때, 제1 플레이트(510)로 인가된 배기가스가 모두 제1 플레이트(510)의 가운데 부위로 모아지면 제2 가이드판(524)으로 전달되는 배기가스 유량이 과도하게 줄어드는 문제가 발생한다. 따라서 상기 다수 개의 제1 가이드판(514) 중 일부는 상기 제1 관통홀(512)을 지난 배기가스가 상기 제2 플레이트(520)의 길이방향 일측을 향하도록 경사지게 배열되고, 상기 다수 개의 제1 가이드판(514) 중 나머지 일부는 상기 제1 관통홀(512)을 지난 배기가스가 상기 제1 플레이트(510)의 가운데 부위를 향하도록 경사지게 배열됨이 바람직하다.On the other hand, if the upper surface of the
또한, 제2 관통홀(522)을 지난 배기가스 대부분이 제3 플레이트(530)의 상면으로 전달되도록 상기 제2 가이드판(524)은 제2 플레이트(520)의 길이방향 타단을 향해 경사지게 배열되며, 제2 관통홀(522)을 지난 배기가스 대부분이 우레아 믹싱부(130)의 내벽에 부딪힌 후 SDPL로 전달될 수 있도록 상기 제3 가이드판(534)은 제3 플레이트(530)의 길이방향 일단을 향해 경사지게 배열됨이 바람직하다.In addition, the
한편, 각 플레이트(510, 520, 530)의 상면을 타고 흐르던 배기가스가 각 플레이트(510, 520, 530)의 폭방향 양단으로 흘러 내려가지 아니하도록 즉, 배기가스 대부분이 각 플레이트(510, 520, 530)의 길이방향으로 흐를 수 있도록, 상기 제1 플레이트(510)의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향으로 연장되는 복수 개의 제1 날개(516)가 구비되고, 상기 제2 플레이트(520)의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향과 반대방향으로 연장되는 복수 개의 제2 날개(526)가 구비되며, 상기 제3 플레이트(530)의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향과 반대방향으로 연장되는 복수 개의 제3 날개(536)가 구비됨이 바람직하다.On the other hand, the exhaust gas flowing through the upper surface of each plate (510, 520, 530) does not flow to both ends of the width direction of each plate (510, 520, 530), that is, most of the exhaust gas is each plate (510, 520) In order to flow in the longitudinal direction of the 530, the edge of the
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 믹서(500) 내장형 우레아 믹싱장치를 통과하는 배기가스의 유동경로를 도시한다.8 and 9 show the flow path of the exhaust gas passing through the
본 발명에 의한 믹서(500) 내장형 우레아 믹싱장치는 하우징(100)의 우레아 믹싱부(130) 중단에 믹서(500)가 장착되어 배기가스의 유동경로를 다양하게 변동시킴으로써, 우레아 수용액 혼합효율을 극대화시킨다는 점에 있어 가장 큰 특징이 있다.
이때 상기 믹서(500)는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 3개의 플레이트(510, 520, 530)로 구성될 수도 있고, 하나의 플레이트만으로 구성될 수도 있다.In this case, the
예를 들어 상기 믹서(500)가 제1 플레이트(510)만으로 구성되는 경우, 하우징(100)으로 유입된 배기가스는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 플레이트(510)의 제1 관통홀(512)들을 통해 분산되어 흐르게 된다. 그러나 이와 같이 상기 믹서(500)가 제1 플레이트(510)만으로 이루어지는 경우, 배기가스의 유동방향이 크게 변경되거나 큰 와류가 발생하지 아니하는바, 우레아 수용액 혼합 효율을 증대시키는데 한계가 발생하게 된다.For example, when the
따라서 상기 믹서(500)는 도 9에 도시된 바와 같이 3개의 플레이트(510, 520, 530)로 구성됨이 바람직하다. 이와 같이 상기 믹서(500)가 3개의 플레이트(510, 520, 530)로 구성되면, 배기가스가 각 플레이트(510, 520, 530)들을 지나면서 유동방향이 크게 변경되므로, 우레아 수용액 혼합 효율이 증대되고 이에 따라 이에 따라 SDPF(300)의 표면 전체에 걸쳐 우레아 수용액 입자가 고르게 접촉되어 NOx 환원효율이 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the
한편, 플레이트(510, 520, 530)들이 우레아 믹싱부(130)의 내벽에 밀착되어 있으면 우레아 믹싱부(130)의 내벽을 타고 유동하는 배기가스가 거의 발생하지 아니하므로, 우레아 믹싱부(130)의 가운데 부위로만 배기가스가 유동하는 현상이 발생될 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 믹서(500) 내장형 우레아 믹싱장치는 우레아 믹싱부(130) 전체에 걸쳐 배기가스가 유동하도록, 상기 제2 플레이트(520)의 길이방향 일단과 상기 제3 플레이트(530)의 길이방향 타단은 상기 우레아 믹싱부(130)의 내벽과 이격됨이 바람직하다.On the other hand, if the
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.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable Example, the scope of the present invention is not limited to a specific Example and should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
100 : 하우징 110 : LNT 장착부
120 : SDPF 장착부 130 : 우레아 믹싱부
200 : LNT 300 : SDPF
400 : 우레아 분사노즐 500 : 믹서
510 : 제1 플레이트 512 : 제1 관통홀
514 : 제1 가이드판 516 : 제1 날개
520 : 제2 플레이트 522 : 제2 관통홀
524 : 제2 가이드판 526 : 제2 날개
530 : 제3 플레이트 532 : 제3 관통홀
534 : 제3 가이드판 536 : 제3 날개100: housing 110: LNT mounting portion
120: SDPF mounting portion 130: urea mixing portion
200: LNT 300: SDPF
400: urea injection nozzle 500: mixer
510: first plate 512: first through hole
514: first guide plate 516: first wing
520: second plate 522: second through hole
524: second guide plate 526: second wing
530: third plate 532: third through hole
534: third guide plate 536: third wing
Claims (9)
상기 우레아 믹싱부의 입구측에 설치되며, 상기 우레아 믹싱부 출구측을 향해 우레아 수용액을 분사하는 우레아 분사노즐; 및
상기 우레아 믹싱부의 내측 중 상기 우레아 분사노즐로부터 분사된 우레아 수용액 분사영역에 장착되며, 상기 우레아 믹싱부로 유입된 배기가스의 유동방향을 상기 우레아 수용액 분사방향과 교차하는 방향으로 가이드하는 믹서;를 포함하여 구성되고,
상기 믹서는,
상기 우레아 믹싱부의 내부유로를 가로지르도록 배열되되 다수 개의 제1 관통홀이 형성된 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트와 상기 SDPF 장착부 사이에 장착되되 상기 제1 플레이트와 경사지게 배열되며 다수 개의 제2 관통홀이 형성된 제2 플레이트와, 상기 제2 플레이트와 상기 SDPF 장착부 사이에 장착되되 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트와 경사지게 배열되며 다수 개의 제3 관통홀이 형성된 제3 플레이트로 구성되고,
상기 제2 플레이트는 길이방향 일측이 상기 제1 플레이트의 길이방향 일측과 대응되는 지점에 위치되되, 길이방향 타측으로 갈수록 상기 제1 플레이트와 멀어지는 방향으로 경사지게 배열되고,
상기 제3 플레이트는 길이방향 일측이 상기 제2 플레이트의 길이방향 타측과 대응되는 지점에 위치되되, 길이방향 타측으로 갈수록 상기 제1 플레이트와 가까워지는 방향으로 경사지게 배열되는 것을 특징으로 하는 믹서 내장형 우레아 믹싱장치.The LPF mounting part is located on the side where the exhaust gas flows and the LNT mounting part is mounted inside, the SDPF mounting part is located on the side where the exhaust gas flows out and the SDPF is mounted inside, and the exhaust gas passing through the LNT mounting part is the SDPF mounting part. A housing having a urea mixing unit configured to transfer the pressure to the housing;
A urea injection nozzle which is installed at the inlet side of the urea mixing unit and injects an aqueous urea solution toward the outlet side of the urea mixing unit; And
A mixer installed in the urea aqueous solution injection zone injected from the urea injection nozzle among the insides of the urea mixing unit and guiding the flow direction of the exhaust gas introduced into the urea mixing unit in a direction crossing the urea aqueous solution injection direction; Composed,
The mixer,
A first plate arranged to cross the internal flow path of the urea mixing unit, the first plate having a plurality of first through holes formed therebetween, and mounted between the first plate and the SDPF mounting unit, arranged to be inclined with the first plate, and having a plurality of second through holes. A second plate having a hole, and a third plate mounted between the second plate and the SDPF mounting portion, the third plate being inclined with the first plate and the second plate, and having a plurality of third through holes,
The second plate is positioned at one point in the longitudinal direction corresponding to the one side in the longitudinal direction of the first plate, is arranged inclined in a direction away from the first plate toward the other side in the longitudinal direction,
Wherein the third plate is located at a point corresponding to the other side in the longitudinal direction of the second plate in the longitudinal direction, the mixer built-in urea mixing, characterized in that arranged inclined in a direction closer to the first plate toward the other side in the longitudinal direction Device.
상기 제2 플레이트의 길이방향 타측과 상기 제3 플레이트의 길이방향 일측은 상기 제1 플레이트의 길이방향 중단과 대응되는 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 믹서 내장형 우레아 믹싱장치.The method according to claim 1,
The other lengthwise side of the second plate and the lengthwise side of the third plate are located at a point corresponding to the longitudinal stop of the first plate.
상기 제2 플레이트의 길이방향 일단과 상기 제3 플레이트의 길이방향 타단은 상기 우레아 믹싱부의 내벽과 이격되는 것을 특징으로 하는 믹서 내장형 우레아 믹싱장치.The method according to claim 4,
The lengthwise end of the second plate and the lengthwise other end of the third plate are spaced apart from an inner wall of the urea mixing unit.
상기 제1 관통홀의 입구 일측에는 상기 제1 플레이트 상면과 교차하는 방향으로 배열된 제1 가이드판이 구비되고,
상기 제2 관통홀의 입구 일측에는 상기 제2 플레이트 상면과 교차하는 방향으로 배열된 제2 가이드판이 구비되며,
상기 제3 관통홀의 입구 일측에는 상기 제3 플레이트 상면과 교차하는 방향으로 배열된 제3 가이드판이 구비되는 것을 특징으로 하는 믹서 내장형 우레아 믹싱장치.The method according to claim 1,
One side of the inlet of the first through hole is provided with a first guide plate arranged in a direction intersecting the upper surface of the first plate,
One side of the inlet of the second through hole is provided with a second guide plate arranged in a direction crossing the upper surface of the second plate,
The urea mixing device with a mixer, characterized in that the third guide plate is arranged on one side of the inlet of the third through hole in a direction crossing the upper surface of the third plate.
상기 다수 개의 제1 가이드판 중 일부는 상기 제1 관통홀을 지난 배기가스가 상기 제2 플레이트의 길이방향 일측을 향하도록 경사지게 배열되되, 상기 다수 개의 제1 가이드판 중 나머지 일부는 상기 제1 관통홀을 지난 배기가스가 상기 제1 플레이트의 가운데 부위를 향하도록 경사지게 배열되고,
상기 제2 가이드판은 상기 제2 관통홀을 지난 배기가스가 상기 제2 플레이트의 길이방향 타단을 향하도록 경사지게 배열되며,
상기 제3 가이드판은 상기 제3 관통홀을 지난 배기가스가 상기 제3 플레이트의 길이방향 일단을 향하도록 경사지게 배열되는 것을 특징으로 하는 믹서 내장형 우레아 믹싱장치.The method according to claim 6,
Some of the plurality of first guide plates are arranged to be inclined such that the exhaust gas passing through the first through hole faces one side in the longitudinal direction of the second plate, and the remaining part of the plurality of first guide plates is the first through plate. The exhaust gas passing through the hole is inclined toward the center portion of the first plate,
The second guide plate is arranged to be inclined so that the exhaust gas passing through the second through hole faces the other end in the longitudinal direction of the second plate.
And the third guide plate is inclinedly arranged such that the exhaust gas passing through the third through hole faces one end in the longitudinal direction of the third plate.
상기 제1 플레이트의 상면은 가운데 부위가 오목하도록 다수 개의 경사면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 믹서 내장형 우레아 믹싱장치.The method according to claim 1,
The upper surface of the first plate is a mixer built-in urea mixing device, characterized in that composed of a plurality of inclined surface so that the center portion is concave.
상기 제1 플레이트의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향으로 연장되는 복수 개의 제1 날개가 구비되고,
상기 제2 플레이트의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향과 반대방향으로 연장되는 복수 개의 제2 날개가 구비되며,
상기 제3 플레이트의 가장자리에는 상기 우레아 수용액의 분사방향과 반대방향으로 연장되는 복수 개의 제3 날개가 구비되는 것을 특징으로 하는 믹서 내장형 우레아 믹싱장치.The method according to claim 1,
The edge of the first plate is provided with a plurality of first wings extending in the spraying direction of the urea aqueous solution,
At the edge of the second plate is provided with a plurality of second wings extending in a direction opposite to the spraying direction of the urea aqueous solution,
The urea mixing device with a mixer, characterized in that the plurality of third wings are provided at the edge of the third plate extending in a direction opposite to the spraying direction of the urea aqueous solution.
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