KR102252340B1 - Exhaust gas cleaning device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배기 가스 정화 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 DOC 유닛과 믹싱 유닛을 일체로 형성하여 배기 가스 정화 장치의 콤팩트화 및 소형화를 실현할 수 있는 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus, and more particularly, to an exhaust gas purifying apparatus capable of achieving compactness and miniaturization of an exhaust gas purifying apparatus by integrally forming a DOC unit and a mixing unit.
일반적으로, 배기 가스 정화 장치는 내연 기관에서 발생되는 배기 가스를 처리하여 배기 가스에 포함된 해로운 성분을 제거하는 장치이다.In general, an exhaust gas purification device is a device that removes harmful components contained in exhaust gas by treating exhaust gas generated from an internal combustion engine.
최근에는 지구 온난화 및 대기 오염 등의 심화로 인하여 배기 가스의 배출 규제가 강화되는 추세이다. 특히, 디젤 엔진의 경우에는 연료의 불완전 연소에 따라 일산화탄소나 탄화수소, 질소산화물 등의 유해 미립자가 배기가스에 다량 함유되어 있다.In recent years, regulations on exhaust gas emission have been strengthened due to deepening of global warming and air pollution. In particular, in the case of a diesel engine, a large amount of harmful particulates such as carbon monoxide, hydrocarbons, and nitrogen oxides are contained in exhaust gas due to incomplete combustion of fuel.
따라서, 디젤 엔진 등과 같은 내연 기관을 탑재한 기계에는 배기 가스 정화 장치를 설치하여 배기 가스의 유해 미립자 및 유해 물질이 대기로 배출되는 것을 방지하고 있다.Accordingly, an exhaust gas purification device is installed in a machine equipped with an internal combustion engine such as a diesel engine to prevent harmful particulates and harmful substances of exhaust gas from being discharged to the atmosphere.
상기와 같은 배기 가스 정화 장치는 엔진의 연료 주성분, 연소 효율, 엔진 형상 등에 따라 다양한 방식이 사용될 수 있다. 예를 들면, 우레아(urea)와 같은 환원제를 이용한 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR) 방식, 디젤 산화 촉매(Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 방식, 또는 배기가스 후처리(Diesel Particulate Filter, DPF) 방식, NOx 흡장 촉매(Lean NOx Trap, LNT) 방식 등이 다양하게 사용되고 있는 실정이다.The exhaust gas purification apparatus as described above may be used in various ways depending on the fuel main component of the engine, combustion efficiency, engine shape, and the like. For example, a selective catalytic reduction (SCR) method using a reducing agent such as urea, a diesel oxidation catalyst (DOC) method, or an exhaust gas post-treatment (Diesel Particulate Filter (DPF) method) , NOx storage catalyst (Lean NOx Trap, LNT) method, etc. are used in various ways.
특히, 디젤 엔진이 사용되는 자동차, 건설 기계 또는 농기계 등에서는 여러 방식의 배기 가스 정화 장치를 복합적으로 조합하여 배기 가스의 정화 성능을 더욱 높이고 있는 추세이다.In particular, in automobiles, construction machinery, agricultural machinery, etc., in which diesel engines are used, there is a trend to further improve exhaust gas purification performance by combining various types of exhaust gas purification devices.
예를 들면, 복합 방식의 배기 가스 정화 장치로는, DOC(또는 DPF)와 SCR를 믹싱 파이프로 연결하여 배기 가스를 연속적으로 정화시키는 장치가 대표적이다. 여기서, DOC(또는 DPF)와 SCR 사이에는 환원제를 배기 가스에 공급한 후 혼합하기 위한 믹싱 파이프가 연결될 수 있다.For example, as an exhaust gas purifying apparatus of a complex type, a typical apparatus for continuously purifying exhaust gas by connecting DOC (or DPF) and SCR with a mixing pipe is typical. Here, a mixing pipe for mixing after supplying a reducing agent to the exhaust gas may be connected between the DOC (or DPF) and the SCR.
하지만, 기존에 사용되는 복합 방식의 배기 가스 정화 장치는, 2개 이상의 정화 장치를 단순하게 연결시킨 구조이므로, 배기 가스 정화 장치의 전체 사이즈가 매우 커지고, 배기 가스 정화 장치의 대형화로 인해서 설치 공간의 확보가 어렵다는 단점이 있었다.However, in the conventional exhaust gas purification device of the complex type, since two or more purification devices are simply connected, the overall size of the exhaust gas purification device is very large, and the installation space is reduced due to the enlargement of the exhaust gas purification device. There was a disadvantage that it was difficult to secure.
특히, 굴삭기 등과 같은 건설 기계는, 엔진이나 배기 가스 정화 장치를 설치하기 위한 공간을 확보하는 것이 구조적으로 매우 어렵기 때문에 부품의 간소화 및 부품의 성능 향상을 위한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다.In particular, in a construction machine such as an excavator, since it is structurally very difficult to secure a space for installing an engine or an exhaust gas purification device, research and development for simplification of components and improvement of performance of components are being actively conducted.
최근에는 배기가스의 정화 장치를 콤팩트한 작은 사이즈로 형성하기 위하여, DOC와 SCR 및 우레아 믹싱 파이프의 연결 구조나 배치 구조를 다양하게 개선하기 위한 기술의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.In recent years, in order to form an exhaust gas purifying apparatus in a compact and small size, the development of technologies for variously improving the connection structure or arrangement structure between DOC and SCR and urea mixing pipes has been actively made.
예를 들면, 한국등록특허 제10-1251518호(발명의 명칭: 차량의 배기가스 후처리 시스템용 도징 모듈, 등록일: 2013.04.01)에는, SCR의 전방에서 배기가스의 유동 방향을 따라 환원제를 분사하기 위한 차량의 배기가스 후처리 시스템용 도징 모듈이 개시되어 있다. 즉, 도징 모듈의 도징 본체가 DPF의 선단부에 일체로 형성된 후 SCR의 선단부에 연결되는 구조이다.For example, in Korean Patent Registration No. 10-1251518 (name of the invention: dosing module for a vehicle exhaust gas post-treatment system, registration date: 2013.04.01), a reducing agent is injected from the front of the SCR along the flow direction of the exhaust gas. A dosing module for a vehicle exhaust gas aftertreatment system is disclosed. That is, after the dosing body of the dosing module is integrally formed at the tip of the DPF, it is connected to the tip of the SCR.
또한, 한국등록특허 제10-1669657호(발명의 명칭: SDPF용 믹싱 장치, 등록일: 2016.10.20)에는, 산화 촉매기와 SDPF가 나란하면서도 상하로 배치되는 타입의 배기시스템에 적용이 가능한 SDPF용 믹싱 장치가 개시되어 있다. 즉, 산화 촉매기와 SDPF가 나란하게 배치된 상태에서 믹싱 장치가 산화 촉매기와 SDPF의 서로 마주보는 단부를 연결하는 구조이다.In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1669657 (name of the invention: mixing device for SDPF, registration date: October 20, 2016), the mixing device for SDPF can be applied to an exhaust system in which the oxidation catalyst and the SDPF are arranged side by side while being arranged up and down. The device is disclosed. That is, in a state in which the oxidation catalyst and the SDPF are arranged side by side, the mixing device connects the opposite ends of the oxidation catalyst and the SDPF.
본 발명의 실시예는, DOC 유닛과 믹싱 유닛을 하나의 모듈로 형성한 후 SCR 모듈에 연결하여 배기 가스 정화 장치의 콤팩트화 및 소형화를 실현할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention provides an exhaust gas purifying apparatus capable of achieving compactness and miniaturization of an exhaust gas purifying apparatus by forming a DOC unit and a mixing unit into one module and then connecting to an SCR module.
또한, 본 발명의 실시예는, 배기 가스와 우레아의 혼합 성능을 대폭 향상시키면서도 전체 사이즈를 작게 제작할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention provides an exhaust gas purification apparatus capable of making the overall size small while significantly improving the mixing performance of exhaust gas and urea.
또한, 본 발명의 실시예는, 배기 가스와 환원제의 혼합시 가스의 유속 저하에 따라 환원제가 퇴적 및 고착되는 현상을 방지할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention provides an exhaust gas purification apparatus capable of preventing a phenomenon in which a reducing agent is deposited and fixed according to a decrease in gas flow rate when the exhaust gas and the reducing agent are mixed.
본 발명의 일실시예에 따르면, 차량의 엔진에 연결되고 상기 엔진의 배기 가스를 디젤 산화 촉매로 정화한 후 상기 정화된 정화 가스에 환원제를 혼합하여 혼합 가스를 만드는 DOC 믹싱 모듈, 상기 DOC 믹싱 모듈과 인접한 위치에 나란하게 배치되고 상기 혼합 가스를 선택적 환원촉매로 2차 정화하는 SCR 모듈, 및 상기 DOC 믹싱 모듈과 상기 SCR 모듈의 일단부를 연결하도록 마련되고 상기 혼합 가스를 상기 DOC 믹싱 모듈에서 상기 SCR 모듈로 안내하는 모듈 연결관을 포함하는 배기 가스 정화 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a DOC mixing module that is connected to an engine of a vehicle and purifies the exhaust gas of the engine with a diesel oxidation catalyst and mixes a reducing agent with the purified purified gas to produce a mixed gas, and the DOC mixing module An SCR module disposed in a position adjacent to and secondary purification of the mixed gas with a selective reduction catalyst, and provided to connect one end of the DOC mixing module and the SCR module, and the mixed gas is transferred to the SCR in the DOC mixing module. It provides an exhaust gas purification apparatus including a module connection pipe for guiding the module.
상기 DOC 믹싱 모듈의 내부에는, 상기 정화 가스와 상기 환원제를 혼합하기 위한 믹싱 파이프가 상기 DOC 믹싱 모듈보다 작은 단면적으로 길게 마련될 수 있다.In the interior of the DOC mixing module, a mixing pipe for mixing the purifying gas and the reducing agent may be provided with a smaller cross-sectional area than the DOC mixing module.
상기 DOC 믹싱 모듈의 일단부에는 상기 믹싱 파이프에서 혼합된 상기 혼합 가스를 수용 및 믹싱하기 위한 제1 믹싱 챔버가 형성될 수 있고, 상기 SCR 모듈의 일단부에는 상기 모듈 연결관을 통해 유입된 상기 혼합 가스를 수용 및 믹싱하기 위한 제2 믹싱 챔버가 형성될 수 있다.A first mixing chamber for receiving and mixing the mixed gas mixed in the mixing pipe may be formed at one end of the DOC mixing module, and the mixing introduced through the module connection pipe at one end of the SCR module A second mixing chamber for receiving and mixing gas may be formed.
바람직하게, 상기 모듈 연결관은, 상기 제1 믹싱 챔버와 상기 제2 믹싱 챔버를 최단 거리로 연결하도록 상기 제1 믹싱 챔버와 상기 제2 믹싱 챔버 사이에 직선 형상으로 마련될 수 있다.Preferably, the module connection pipe may be provided in a linear shape between the first mixing chamber and the second mixing chamber so as to connect the first mixing chamber and the second mixing chamber with the shortest distance.
상기 모듈 연결관의 입구부는 상기 제1 믹싱 챔버의 외주부 중 상기 SCR 모듈의 일단부와 마주보는 부위에 연통되게 연결될 수 있고, 상기 모듈 연결관의 출구부는 상기 제2 믹싱 챔버의 외주부 중 상기 DOC 믹싱 모듈의 일단부와 마주보는 부위에 관통되게 배치될 수 있다.The inlet part of the module connection pipe may be connected in communication with a part facing one end of the SCR module among the outer circumferential parts of the first mixing chamber, and the outlet part of the module connection pipe is the DOC mixing part among the outer circumferential parts of the second mixing chamber. It may be disposed to penetrate through a portion facing one end of the module.
여기서, 상기 제1 믹싱 챔버의 내부에는 상기 믹싱 파이프에서 배출된 상기 혼합 가스를 상기 제1 믹싱 챔버의 내주부를 따라 스월(swirl)시킨 후 상기 모듈 연결관의 입구부로 안내하는 스월 부재가 마련될 수 있다.Here, a swirl member is provided inside the first mixing chamber to guide the mixed gas discharged from the mixing pipe to the inlet of the module connection pipe after swirling along the inner periphery of the first mixing chamber. I can.
그리고, 상기 모듈 연결관의 출구부에는 복수개의 배출공이 외주부에 형성된 타공관 부재가 연결될 수 있다. 상기 타공관 부재의 일단부는 상기 모듈 연결관의 출구부에 연통되게 연결될 수 있고, 상기 타공관 부재의 타단부는 막힌 구조로 형성될 수 있다. 상기 타공관 부재에는 상기 선택적 환원촉매를 향해 상기 혼합 가스가 바로 배출되지 않도록 상기 선택적 환원촉매와 마주보지 않은 부위에 상기 배출공들이 배치될 수 있다.In addition, a perforated pipe member having a plurality of discharge holes formed at an outer circumference thereof may be connected to the outlet portion of the module connection pipe. One end of the perforated pipe member may be connected in communication with the outlet of the module connection pipe, and the other end of the perforated pipe member may be formed in a closed structure. In the perforated pipe member, the discharge holes may be disposed in a portion not facing the selective reduction catalyst so that the mixed gas is not immediately discharged toward the selective reduction catalyst.
바람직하게, 상기 DOC 믹싱 모듈의 타단부에는 상기 엔진의 배기 가스가 유입 및 저장되기 위한 유입 챔버가 형성될 수 있고, 상기 SCR 모듈의 타단부에는 상기 SCR 모듈에서 정화된 정화 가스가 저장 및 배출되기 위한 배출 챔버가 형성될 수 있다.Preferably, an inlet chamber for introducing and storing the exhaust gas of the engine may be formed at the other end of the DOC mixing module, and the purified gas purified by the SCR module is stored and discharged at the other end of the SCR module. A discharge chamber for can be formed.
상기 유입 챔버의 외주부에는 상기 엔진의 배기 가스를 상기 유입 챔버의 내부로 안내하기 위한 제1 배기관이 관통되게 배치될 수 있고, 상기 배출 챔버의 외주부에는 상기 배출 챔버의 내부에 저장된 정화 가스를 외부로 안내하기 위한 제2 배기관이 관통되게 배치될 수 있다.A first exhaust pipe for guiding the exhaust gas of the engine to the inside of the inlet chamber may be disposed at an outer periphery of the inlet chamber, and a purification gas stored in the exhaust chamber may be externally provided at an outer periphery of the exhaust chamber. A second exhaust pipe for guiding may be disposed to pass therethrough.
여기서, 상기 제1 배기관의 출구부 및 상기 제2 배기관의 입구부에는 복수개의 배출공이 외주부에 형성된 타공관 부재가 각각 연결될 수 있다. 상기 타공관 부재의 일단부는 상기 제1 배기관의 출구부 또는 상기 제2 배기관의 입구부에 연통되게 연결될 수 있고, 상기 타공관 부재의 타단부는 막힌 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1 배기관의 출구부에 연결된 상기 타공관 부재에는 상기 디젤 산화 촉매를 향해 상기 엔진의 배기 가스가 바로 배출되지 않도록 상기 디젤 산화 촉매와 마주보지 않은 부위에 상기 배출공들이 배치될 수 있다. 상기 제2 배기관의 입구부에 연결된 상기 타공관 부재에는 상기 제2 배기관의 내부를 향해 상기 SCR 모듈에서 정화된 정화 가스가 바로 유입되도록 상기 선택적 환원촉매와 마주보는 부위에 상기 배출공들이 배치될 수 있다.Here, a perforated pipe member having a plurality of discharge holes formed on an outer circumference thereof may be connected to an outlet portion of the first exhaust pipe and an inlet portion of the second exhaust pipe, respectively. One end of the perforated pipe member may be connected in communication with an outlet portion of the first exhaust pipe or an inlet portion of the second exhaust pipe, and the other end of the perforated pipe member may be formed in a closed structure. In the perforated pipe member connected to the outlet of the first exhaust pipe, the exhaust holes may be disposed at a portion not facing the diesel oxidation catalyst so that the exhaust gas of the engine is not immediately discharged toward the diesel oxidation catalyst. In the perforated pipe member connected to the inlet of the second exhaust pipe, the discharge holes may be disposed at a portion facing the selective reduction catalyst so that the purified gas purified by the SCR module directly flows toward the inside of the second exhaust pipe. have.
그리고, 상기 제1 배기관과 상기 제2 배기관은, 상기 DOC 믹싱 모듈 또는 상기 SCR 모듈과의 간섭을 회피하도록 상기 모듈 연결관을 기준으로 상기 DOC 믹싱 모듈과 상기 SCR 모듈의 타단부 둘레를 따라 서로 다른 방향으로 회전된 위치에 경사지게 마련될 수 있다.In addition, the first exhaust pipe and the second exhaust pipe are different from each other along the circumference of the other end of the DOC mixing module and the SCR module based on the module connection pipe to avoid interference with the DOC mixing module or the SCR module. It may be provided to be inclined at a position rotated in the direction.
바람직하게, 상기 믹싱 파이프는, 상기 정화 가스와 상기 환원제의 믹싱 거리를 증가시킴과 아울러 상기 DOC 믹싱 모듈의 전체 크기를 감소시키도록 상기 DOC 믹싱 모듈의 내부 공간에 굴곡 형상으로 마련될 수 있다.Preferably, the mixing pipe may be provided in a curved shape in the inner space of the DOC mixing module so as to increase the mixing distance between the purification gas and the reducing agent and reduce the overall size of the DOC mixing module.
상기 DOC 믹싱 모듈은, 상기 제1 믹싱 챔버와 상기 유입 챔버가 양단부에 형성된 믹싱 모듈 케이스, 상기 믹싱 모듈 케이스의 일측 내부에 배치되고 상기 배기 가스를 상기 디젤 산화 촉매로 정화하는 DOC 유닛, 및 상기 믹싱 모듈 케이스의 타측 내부에 배치되고 상기 정화 가스에 상기 환원제를 혼합하여 상기 혼합 가스를 만드는 상기 믹싱 파이프를 포함하는 믹싱 유닛을 포함할 수 있다.The DOC mixing module includes a mixing module case in which the first mixing chamber and the inlet chamber are formed at both ends, a DOC unit disposed inside one side of the mixing module case and purifying the exhaust gas with the diesel oxidation catalyst, and the mixing It may include a mixing unit disposed inside the other side of the module case and including the mixing pipe for mixing the reducing agent with the purification gas to produce the mixed gas.
상기 믹싱 유닛은, 상기 DOC 유닛과 상기 제1 믹싱 챔버의 사이에 형성된 상기 믹싱 모듈 케이스의 공간부에 배치되고 상기 제1 믹싱 챔버에 출구부가 연통되게 연결된 상기 믹싱 파이프, 상기 DOC 유닛의 출구부에서 배출되는 정화 가스를 상기 믹싱 파이프의 입구부로 안내하도록 상기 믹싱 파이프의 입구부와 상기 DOC 유닛의 출구부에 연결된 가스 유입부, 상기 믹싱 파이프의 내부에 상기 환원제를 분사하도록 상기 믹싱 파이프에 마련된 환원제 공급기, 및 상기 정화 가스의 유동 방향을 기준으로 상기 환원제 공급기의 후방에 위치되도록 상기 믹싱 파이프의 내부에 장착되고, 상기 정화 가스와 상기 환원제를 혼합시켜 상기 혼합 가스를 만드는 가스 믹서를 포함할 수 있다.The mixing unit, the mixing pipe disposed in the space of the mixing module case formed between the DOC unit and the first mixing chamber and connected to the outlet in communication with the first mixing chamber, at the outlet of the DOC unit A gas inlet connected to the inlet of the mixing pipe and the outlet of the DOC unit to guide the discharged purified gas to the inlet of the mixing pipe, and a reducing agent supplier provided in the mixing pipe to inject the reducing agent into the mixing pipe And a gas mixer mounted inside the mixing pipe so as to be located behind the reducing agent supplier based on the flow direction of the purifying gas, and mixing the purifying gas and the reducing agent to produce the mixed gas.
여기서, 상기 믹싱 파이프의 입구부는 상기 믹싱 모듈 케이스의 중심축에서 일방향으로 편심된 위치에 배치될 수 있고, 상기 믹싱 파이프의 출구부는 상기 믹싱 모듈 케이스의 중심축에서 타방향으로 편심된 위치에 배치될 수 있다. 상기 믹싱 파이프의 중간부는 상기 믹싱 파이프의 입구부에서 상기 믹싱 파이프의 출구부를 향해 경사지게 굴곡될 수 있다.Here, the inlet portion of the mixing pipe may be disposed at a position eccentric in one direction from the central axis of the mixing module case, and the outlet portion of the mixing pipe may be disposed at a position eccentric in the other direction from the central axis of the mixing module case. I can. The middle portion of the mixing pipe may be bent obliquely from an inlet portion of the mixing pipe toward an outlet portion of the mixing pipe.
바람직하게, 상기 환원제 공급기는, 상기 믹싱 파이프의 내부를 따라 유동되는 상기 정화 가스에 상기 환원제를 분사하는 분사 노즐, 상기 분사 노즐을 설치하도록 상기 믹싱 파이프의 중간부와 상기 믹싱 모듈 케이스에 관통되게 형성된 노즐 서포터, 및 상기 노즐 서포터를 안정적으로 지지하도록 상기 믹싱 모듈 케이스에 마련된 서포터 프레임을 포함할 수 있다.Preferably, the reducing agent supply unit, a spray nozzle for injecting the reducing agent to the purification gas flowing along the interior of the mixing pipe, and formed to penetrate the middle portion of the mixing pipe and the mixing module case to install the spray nozzle. It may include a nozzle supporter, and a supporter frame provided in the mixing module case to stably support the nozzle supporter.
상기 분사 노즐은 상기 환원제를 상기 가스 믹서에 분사하는 방향으로 배치되되, 상기 분사 노즐의 분사 방향은 상기 정화 가스의 유동에 의한 변경을 보상하도록 상기 정화 가스의 유동 방향과 반대 방향으로 설정 각도 기울어지게 설정될 수 있다.The injection nozzle is disposed in a direction in which the reducing agent is injected into the gas mixer, and the injection direction of the injection nozzle is inclined at a set angle in a direction opposite to the flow direction of the purification gas to compensate for a change due to the flow of the purification gas. Can be set.
상기 믹싱 모듈 케이스 중 상기 분사 노즐과 상기 노즐 서포터에 대응되는 부위에는 관통홀부가 형성될 수 있다.A through hole may be formed in a portion of the mixing module case corresponding to the spray nozzle and the nozzle supporter.
상기 서포터 프레임은, 상기 관통홀부를 덮을 수 있는 형상으로 마련되어 상기 믹싱 모듈 케이스에 장착되는 장착 커버부, 및 상기 노즐 서포터를 감싸서 지지하도록 상기 장착 커버부에 마련된 서포터 지지부를 포함할 수 있다. 상기와 같은 장착 커버부는 상기 관통홀부를 통해 상기 분사 노즐과 상기 노즐 서포터의 교체 및 유지보수가 가능하도록 상기 관통홀부에 착탈 가능하게 마련될 수 있다.The supporter frame may include a mounting cover part provided in a shape to cover the through-hole part and mounted on the mixing module case, and a supporter support part provided in the mounting cover part to surround and support the nozzle supporter. The mounting cover portion as described above may be detachably provided in the through hole to enable replacement and maintenance of the spray nozzle and the nozzle supporter through the through hole.
바람직하게, 상기 가스 믹서는, 상기 믹싱 파이프의 중간부의 내부에 배치되고 상기 믹싱 파이프의 내측면과의 사이에 간극이 형성되도록 상기 믹싱 파이프보다 작은 직경의 원통 형상으로 형성된 믹서 하우징, 상기 믹서 하우징의 내부에 격자 형상으로 배치되고 상기 믹싱 파이프의 길이 방향을 따라 평행하게 형성된 격자 날개, 및 상기 혼합 가스의 유동 방향을 기준으로 상기 격자 날개의 후방부에 배치되고 상기 믹싱 파이프의 길이 방향과 교차되는 방향으로 상기 격자 날개의 후방부로부터 복수개가 엇갈리게 돌출된 믹서 날개를 포함할 수 있다.Preferably, the gas mixer is disposed in the middle portion of the mixing pipe and formed in a cylindrical shape having a diameter smaller than that of the mixing pipe so that a gap is formed between the inner surface of the mixing pipe, and the mixer housing A lattice blade disposed inside in a lattice shape and formed in parallel along the longitudinal direction of the mixing pipe, and a direction disposed at the rear of the lattice blade based on the flow direction of the mixed gas and crossing the longitudinal direction of the mixing pipe As a result, a plurality of mixer blades protruding alternately from the rear portion of the grid blade may be included.
상기 믹서 날개들은, 상기 격자 날개의 중앙부에서 상기 격자 날개의 가장자리부로 갈수록 적게 형성되거나, 또는 상기 격자 날개의 중앙부에만 형성될 수 있다. The mixer blades may be formed to decrease from a central portion of the lattice blade to an edge of the lattice blade, or may be formed only at a central portion of the lattice blade.
본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, DOC 믹싱 모듈과 SCR 모듈 및 양자를 연결하는 모듈 연결관을 포함하되, DOC 믹싱 모듈의 내부에 DOC 유닛과 믹싱 유닛을 마련하여 DOC 유닛과 믹싱 유닛을 하나의 모듈로 일체화시킬 수 있고, 배기 가스 정화 장치의 콤팩트화 및 소형화를 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 배기 가스 정화 장치의 설치 공간을 대폭 감소시킬 수 있으며, 그로 인하여 배기 가스 정화 장치의 설계 자유도와 상품성을 향상시킬 수 있다. An exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention includes a DOC mixing module and an SCR module, and a module connection pipe connecting both, and a DOC unit and a mixing unit are provided in the DOC mixing module to provide a DOC unit and a mixing unit. Can be integrated into a single module, and compactness and miniaturization of the exhaust gas purification device can be realized. Accordingly, in this embodiment, the installation space of the exhaust gas purification device can be significantly reduced, thereby improving design freedom and marketability of the exhaust gas purification device.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, DOC 유닛과 믹싱 유닛을 믹싱 모듈 케이스의 내부에 일렬로 직결시킨 구조이기 때문에 DOC 믹싱 모듈을 SCR 모듈과 유사한 크기로 매우 콤팩트하게 형성할 수 있다.In addition, since the exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention has a structure in which the DOC unit and the mixing unit are directly connected in a line to the interior of the mixing module case, the DOC mixing module can be formed very compactly with a size similar to that of the SCR module. have.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, 모듈 연결관과 연결되는 DOC 믹싱 모듈과 SCR 모듈의 일단부에 믹싱 챔버를 각각 마련한 구조이므로, 모듈 연결관에 유입되는 혼합 가스 및 모듈 연결관에서 배출된 혼합 가스가 DOC 믹싱 모듈과 SCR 모듈의 믹싱 챔버에서 추가적으로 믹싱이 이루어지기 때문에 SCR 모듈의 선택적 환원촉매로 전달되는 환원제와 정화 가스의 혼합 효율을 극대화시킬 수 있고, 환원제가 혼합 가스로부터 분리되어 배기 가스 정화 장치의 내부에 고착되는 현상도 미연에 방지할 수 있다. In addition, the exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention has a structure in which a DOC mixing module connected to the module connection pipe and a mixing chamber are provided at one end of the SCR module, so that the mixed gas flowing into the module connection pipe and the module connection Since the mixed gas discharged from the pipe is additionally mixed in the mixing chamber of the DOC mixing module and the SCR module, the mixing efficiency of the reducing agent and the purification gas delivered to the selective reduction catalyst of the SCR module can be maximized. Separation and adhering to the interior of the exhaust gas purification device can also be prevented in advance.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, 모듈 연결관에 환원제 공급기를 배치하지 않을 뿐만 아니라 믹싱 챔버와 믹싱 파이프에서 혼합 가스의 혼합 효율을 충분히 확보하는 구조이므로, 모듈 연결관의 길이를 최대한 짧게 형성할 수 있고, 그로 인해서 DOC 믹싱 모듈과 SCR 모듈을 서로 인접한 위치에서 나란하게 배치시킨 후 모듈 연결관으로 연결시켜 배기 가스 정화 장치의 전체 크기를 더욱 감소시킬 수 있다.In addition, the exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention not only does not arrange a reducing agent supply unit in the module connection pipe, but also sufficiently secures the mixing efficiency of the mixed gas in the mixing chamber and the mixing pipe, the length of the module connection pipe As short as possible, the DOC mixing module and the SCR module are arranged side by side at adjacent positions and then connected with a module connector, thereby further reducing the overall size of the exhaust gas purification device.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, DOC 믹싱 모듈의 일단부에 형성된 제1 믹싱 챔버의 내부에 믹싱 파이프에서 배출된 혼합 가스를 스월시키기 위한 스월 부재가 마련된 구조이므로, 혼합 가스가 스월 부재에 의해 제1 믹싱 챔버의 내주부를 따라 소용돌이 형상으로 와류를 형성할 수 있고, 그에 따라 믹싱 파이프에서 배출된 혼합 가스의 정화 가스와 환원제에 대한 혼합 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, the exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention has a structure in which a swirl member for swirling the mixed gas discharged from the mixing pipe is provided inside the first mixing chamber formed at one end of the DOC mixing module. By the gas swirl member, a vortex can be formed in a vortex shape along the inner circumference of the first mixing chamber, and accordingly, the mixing efficiency of the mixed gas discharged from the mixing pipe with the purifying gas and the reducing agent can be further improved.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, 믹싱 파이프의 출구부에 대향되는 스월 부재의 일측부에 복수개의 가스홀부를 형성한 구조이므로, 믹싱 파이프의 출구부에서 제1 믹싱 챔버로 유출된 혼합 가스가 스월 부재의 일측부에 충돌됨에 따라 환원제의 일부가 혼합 가스로부터 분리될 수 있지만, 혼합 가스의 유동 압력에 의해서 환원제가 가스홀부로 배출되기 때문에 환원제가 스월 부재의 일측부에 지속적으로 퇴적 및 고착되는 문제가 미연에 방지될 수 있다. In addition, since the exhaust gas purification apparatus according to the embodiment of the present invention has a structure in which a plurality of gas holes are formed on one side of the swirl member facing the outlet of the mixing pipe, the outlet of the mixing pipe is transferred to the first mixing chamber. As the leaked mixed gas collides with one side of the swirl member, a part of the reducing agent may be separated from the mixed gas, but the reducing agent is continuously discharged to the gas hole due to the flow pressure of the mixed gas. As a result, the problem of depositing and sticking can be prevented in advance.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, 환원제 공급기를 믹싱 파이프에 설치 및 유지 보수하기 위한 관통홀부를 믹싱 모듈 케이스에 형성하되, 서포터 프레임을 관통홀부에 덮는 구조로 착탈 가능하게 배치한 구조이므로, 분사 노즐이 설치 및 지지되기 위한 노즐 서포터를 서포터 프레임에 의해 믹싱 모듈 케이스에 안정적으로 견고하게 배치할 수 있고, 그에 따라 노즐 서포터의 진동과 파손을 방지하여 분사 노즐의 분사 불량과 공급 오류도 미연에 방지할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 서포터 프레임을 착탈시킬 수 있기 때문에 믹싱 모듈 케이스를 분해하지 않더라도 관통홀부를 통해 분사 노즐의 설치 작업 및 유지 보수 작업 등을 원활하게 실시할 수 있다.In addition, the exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention is provided in a mixing module case with a through hole for installing and maintaining a reducing agent supply in a mixing pipe, and the supporter frame is detachably disposed in a structure covering the through hole. Since it is a single structure, the nozzle supporter for installing and supporting the spray nozzle can be stably and firmly arranged in the mixing module case by the supporter frame, and accordingly, vibration and damage of the nozzle supporter can be prevented, resulting in poor spraying and supply of the spray nozzle. Errors can also be prevented in advance. In particular, in the present embodiment, since the supporter frame can be attached and detached, the installation work and maintenance work of the spray nozzle can be smoothly performed through the through hole even without disassembling the mixing module case.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, DOC 믹싱 모듈의 내부 공간에 상대적으로 작은 직경의 믹싱 파이프가 마련된 구조이므로, 정화 가스와 환원제의 혼합시 믹싱 파이프의 내부에서 유속 저하를 방지할 수 있고, 믹싱 파이프가 DOC 믹싱 모듈의 내부에 배치된 구조이기 때문에 믹싱 파이프가 외기에 직접적으로 접촉되지 않아 믹싱 파이프의 온도 저하를 원활하게 방지할 수 있다. In addition, the exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention has a structure in which a mixing pipe having a relatively small diameter is provided in the internal space of the DOC mixing module, so that a decrease in flow rate inside the mixing pipe is prevented when the purifying gas and the reducing agent are mixed. In addition, since the mixing pipe is arranged inside the DOC mixing module, the mixing pipe does not directly contact the outside air, so it is possible to smoothly prevent the temperature drop of the mixing pipe.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, DOC 믹싱 모듈의 내부 공간에 믹싱 파이프를 굴곡 형상으로 마련한 구조이므로, 정화 가스와 환원제의 믹싱 거리를 증가시켜 정화 가스와 환원제의 혼합 효율을 높일 수 있고, 믹싱 파이프의 굴곡 구조로 인해서 DOC 믹싱 모듈의 크기를 작게 형성하는 것이 가능하여 DOC 믹싱 모듈의 전체 크기를 줄일 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 믹싱 파이프를 통해 정화 가스와 환원제의 혼합 성능을 극대화시킬 수 있고, 뿐만 아니라 믹싱 유닛의 내부 구조를 매우 콤팩트하게 마련할 수 있다.In addition, the exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention has a structure in which a mixing pipe is provided in a curved shape in the internal space of the DOC mixing module, so that the mixing distance between the purifying gas and the reducing agent is increased to increase the mixing efficiency of the purifying gas and the reducing agent. It can be increased, and the size of the DOC mixing module can be made small due to the curved structure of the mixing pipe, so that the overall size of the DOC mixing module can be reduced. Accordingly, in this embodiment, the mixing performance of the purification gas and the reducing agent can be maximized through the mixing pipe, and the internal structure of the mixing unit can be provided very compactly.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, 믹싱 파이프의 중간부의 내부에 가스 믹서를 배치하되, 가스 믹서 및 믹싱 파이프의 내측면 사이에 소정 크기의 간극을 형성시킨 구조이므로, 혼합 가스가 가스 믹서를 통과하는 과정에서 믹싱 파이프의 내측면과 가스 믹서의 가장자리부 사이에 형성된 간극을 통해 혼합 가스가 원활하게 유동할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 믹싱 파이프의 내측면과 가스 믹서의 가장자리부에서 혼합 가스의 유속이 현저하게 저하되는 현상을 미연에 방지할 수 있고, 그 때문에 환원제가 혼합 가스에서 분리되어 믹싱 파이프와 가스 믹서에 퇴적 및 고착되는 문제도 미연에 방지할 수 있다. In addition, the exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention has a structure in which a gas mixer is disposed inside the middle portion of the mixing pipe, and a gap of a predetermined size is formed between the gas mixer and the inner surface of the mixing pipe. In the process of passing through the gas mixer, the mixed gas may flow smoothly through a gap formed between the inner surface of the mixing pipe and the edge of the gas mixer. That is, in this embodiment, a phenomenon in which the flow velocity of the mixed gas is significantly lowered at the inner side of the mixing pipe and at the edge of the gas mixer can be prevented in advance, so that the reducing agent is separated from the mixed gas and the mixing pipe and the gas The problem of depositing and sticking to the mixer can also be prevented in advance.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 정화 장치는, 가스 믹서의 믹서 날개들이 격자 날개의 가장자리부로 갈수록 적게 형성된 구조이거나 또는 격자 날개의 중앙부에만 형성된 구조이므로, 혼합 가스가 가스 믹서를 통과하는 과정에서 혼합 가스의 유속을 가스 믹서의 전체에서 균일하게 시킬 수 있고, 특히 환원제의 유속 저하로 인하여 믹싱 파이프의 내측면에 인접한 가스 믹서의 가장자리부에 환원제가 퇴적 및 고착되는 현상을 방지할 수 있다.In addition, in the exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention, since the mixer blades of the gas mixer are formed less toward the edges of the lattice blades or are formed only at the center of the lattice blades, the process in which the mixed gas passes through the gas mixer. The flow rate of the mixed gas can be made uniform throughout the gas mixer, and in particular, it is possible to prevent the phenomenon that the reducing agent is deposited and adhered to the edge of the gas mixer adjacent to the inner side of the mixing pipe due to the decrease in the flow rate of the reducing agent.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배기 가스 정화 장치가 도시된 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배기 가스 정화 장치에서 일부의 내부 모습을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 배기 가스 정화 장치를 다른 방향에서 바라본 모습을 각각 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 DOC 믹싱 모듈의 제1 믹싱 챔버를 나타낸 측면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 배기 가스 정화 장치의 DOC 믹싱 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 DOC 믹싱 모듈의 믹싱 유닛을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 7 내지 도 9에 도시된 믹싱 유닛의 주요부를 나타낸 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 A-A선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 10에 도시된 가스 믹서를 후방에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.1 is a front view showing an exhaust gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a partial internal view of the exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 1.
3 to 5 are views each showing a state of the exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 2 as viewed from different directions.
6 is a side view showing a first mixing chamber of the DOC mixing module shown in FIG. 2.
7 is a cross-sectional view showing a DOC mixing module of the exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 1.
8 and 9 are views showing a mixing unit of the DOC mixing module shown in FIG. 7.
10 is a cross-sectional view showing a main part of the mixing unit shown in FIGS. 7 to 9.
11 is a view showing a cross section taken along line AA shown in FIG. 10.
FIG. 12 is a view showing the gas mixer shown in FIG. 10 viewed from the rear.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. The same reference numerals shown in each drawing indicate the same members.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배기 가스 정화 장치(100)가 도시된 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배기 가스 정화 장치(100)에서 일부의 내부 모습을 나타낸 도면이다. 도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 배기 가스 정화 장치(100)를 다른 방향에서 바라본 모습을 각각 나타낸 도면이고, 도 6은 도 2에 도시된 DOC 믹싱 모듈(110)의 제1 믹싱 챔버(20)를 나타낸 측면도이다.1 is a front view showing an exhaust
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배기 가스 정화 장치(100)는 DOC 믹싱 모듈(110), SCR 모듈(120), 및 모듈 연결관(130)을 포함한다. 1 to 6, the exhaust
DOC 믹싱 모듈(110)과 SCR 모듈(120)은, 길게 형성된 원통 구조로 형성될 수 있고, 서로 최대한 인접하도록 나란하게 배치될 수 있다. 상기와 같은 DOC 믹싱 모듈(110)과 SCR 모듈(120)은 모듈 연결관(130)에 의해 서로 연결될 수 있다. 모듈 연결관(130)은 서로 마주보게 배치된 DOC 믹싱 모듈(110)과 SCR 모듈(120)의 일단부를 연통 가능하게 연결하도록 마련될 수 있다.The
일례로, 본 실시예에서는 모듈 연결관(130)이 직관 구조로 형성되므로, DOC 믹싱 모듈(110)과 SCR 모듈(120) 및 모듈 연결관(130)은 전체적으로 'ㄷ' 형상으로 서로 연결될 수 있다. 그로 인해서, 배기 가스 정화 장치(100)의 전체 구조는 더 작은 크기로 콤팩트하게 마련될 수 있고, 배기 가스 정화 장치(100)의 설계 자유도가 향상될 뿐만 아니라 배기 가스 정화 장치(100)의 설치 공간도 용이하게 확보될 수 있다.For example, in this embodiment, since the
엔진에서 배출되는 배기 가스(G)는 배기 라인을 따라 차량의 외부로 배출될 수 있다. 이때, 배기 가스 정화 장치(100)는 배기 라인 상에 연통되게 배치될 수 있다. 상기와 같은 차량의 배기 라인은 배기 가스(G)를 안내하는 배관으로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 배기 라인이 배기 가스 정화 장치(100)를 중심으로 제1 배기관(140)과 제2 배기관(150)으로 나누어지는 것으로 설명한다. 즉, 제1 배기관(140)은 엔진에서 배기 가스 정화 장치(100)로 배기 가스(G)를 안내하도록 마련될 수 있고, 제2 배기관(150)은 배기 가스 정화 장치(100)에서 외부로 배기 가스(G)를 배출하도록 마련될 수 있다. The exhaust gas G discharged from the engine may be discharged to the outside of the vehicle along the exhaust line. In this case, the exhaust
따라서, 엔진의 배기 가스(G)는 DOC 믹싱 모듈(110)에 의해 제1 정화 가스(G1)로 1차 정화될 수 있고, 제1 정화 가스(G1)는 SCR 모듈(120)에 의해 제2 정화 가스(G2)로 2차 정화될 수 있다. 상기와 같은 제2 정화 가스(G2)는 배기 가스 정화 장치(100)에 의해 엔진의 배기 가스(G)가 최종적으로 정화된 결과물로서, 환경 오염을 일으키는 오염 물질이 제거된 상태이기 때문에 세계 각국의 환경 규제에 효과적으로 대처할 수 있다.Accordingly, the exhaust gas G of the engine may be first purified with the first purification gas G1 by the
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 DOC 믹싱 모듈(110)은, 엔진의 배기 가스(G)를 디젤 산화 촉매로 정화한 후 상기 디젤 산화 촉매에 의해 정화된 제1 정화 가스(G1)에 환원제(U)를 혼합하여 혼합 가스(G1+U)를 만드는 장치이다. DOC 믹싱 모듈(110)의 일단부는 모듈 연결관(130)에 의해서 SCR 모듈(120)의 일단부에 연통되게 연결될 수 있고, DOC 믹싱 모듈(110)의 타단부는 제1 배기관(140)에 의해서 차량의 엔진과 연결될 수 있다. 1 to 6, the
DOC 믹싱 모듈(110)의 내부에는 DOC 유닛(114) 및 믹싱 유닛(116)이 배치될 수 있다. 믹싱 유닛(116)은 DOC 믹싱 모듈(110)의 일단부에 근접하도록 DOC 믹싱 모듈(110)의 내부에 배치될 수 있고, DOC 유닛(114)은 DOC 믹싱 모듈(110)의 타단부에 근접하도록 DOC 믹싱 모듈(110)의 내부에 배치될 수 있다. The
일례로, DOC 유닛(114) 및 믹싱 유닛(116)은 DOC 믹싱 모듈(110)의 내부에 일렬로 직결된 구조로 배치될 수 있다. 여기서, 믹싱 유닛(116)에는, 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)를 혼합하기 위한 후술하는 믹싱 파이프(200)가 마련될 수 있다. 믹싱 파이프(200)는 DOC 믹싱 모듈(110)보다 작은 단면적으로 길게 마련될 수 있다. 상기와 같은 믹싱 파이프(200)는, 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)의 믹싱 거리를 증가시킴과 아울러 DOC 믹싱 모듈(110)의 전체 크기를 감소시키도록 DOC 믹싱 모듈(110)의 내부 공간에 굴곡 형상으로 마련될 수 있다. 믹싱 파이프(200)의 믹싱 거리는 믹싱 파이프(200)의 내부에서 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)의 혼합 작용이 일어나는 길이에 해당한다. 한편, 본 실시예의 DOC 믹싱 모듈(110)에 대한 상세 구성은 아래에서 다시 구체적으로 설명하기로 한다.For example, the
DOC 믹싱 모듈(110)의 일단부에는 믹싱 파이프(200)에서 혼합된 혼합 가스(G1+U)를 수용 및 믹싱하기 위한 제1 믹싱 챔버(20)가 형성될 수 있고, DOC 믹싱 모듈(110)의 타단부에는 엔진의 배기 가스(G)가 유입 및 저장되기 위한 유입 챔버(10)가 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 제1 믹싱 챔버(20)와 유입 챔버(10)가 DOC 유닛(114) 및 믹싱 유닛(116)을 중간에 두고 DOC 믹싱 모듈(110)의 양단부에 배치된 구조이다.At one end of the
여기서, 유입 챔버(10)는 제1 배기관(140)을 통해 엔진(미도시)의 배기 가스(G)가 유입되도록 제1 배기관(140)과 연통되게 연결될 수 있다. 즉, 유입 챔버(10)의 외주부에는 엔진의 배기 가스(G)를 유입 챔버(10)의 내부로 안내하기 위한 제1 배기관(140)이 관통되게 배치될 수 있다.Here, the
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 배기관(140)은 SCR 모듈(120)과의 간섭을 회피하도록 모듈 연결관(130)을 기준으로 DOC 믹싱 모듈(110)의 타단부 둘레를 따라 소정 각도(R1)로 회전된 위치에 경사지게 마련될 수 있다. 도 5를 기준으로 설명하면, 본 실시예에서는 제1 배기관(140)이 DOC 믹싱 모듈(110)의 타단부 둘레를 따라 반시계 방향으로 소정 각도(R1)로 회전된 위치에 연결되되, 모듈 연결관(130)에 대하여 소정 각도(R1)의 경사각으로 경사지게 배치될 수 있다.As shown in FIG. 5, the
상기와 같은 제1 배기관(140)의 출구부에는 복수개의 배출공(162)이 외주부에 형성된 타공관 부재(160)가 연결될 수 있다. 타공관 부재(160)의 일단부는 제1 배기관(140)의 출구부에 연통되게 연결될 수 있고, 타공관 부재(160)의 타단부는 막힌 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 배기관(140)을 따라 유동된 배기 가스(G)는, 타공관 부재(160)의 배출공(162)들을 통해 유입 챔버(10)의 내부에 다양한 방향으로 배출될 수 있고, 그 과정에서 배기 가스(G)가 유입 챔버(10)의 내부에서 혼합되어 DOC 유닛(114)에 균일하게 전달될 수 있다.A
도 2와 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배출공(162)들은 타공관 부재(160)의 외주부 중 DOC 유닛(114)과 마주보지 않은 부위에만 배치될 수 있다. 반면에, 타공관 부재(160)의 외주부 중 DOC 유닛(114)과 마주보는 부위에는 배출공(162)들이 형성되지 않은 배출 차단부(164)가 형성될 수 있다. 상기와 같은 배출 차단부(164)와 배출공(162)의 배치 위치를 적절하게 조절하면, 타공관 부재(160)의 배출공(162)들에서 토출되는 가스의 토출 방향을 적절하게 변경할 수 있다. 일례로, 제1 배기관(140)에 배치된 타공관 부재(160)에서는, 배기 가스(G)가 배출 차단부(164)에 의해 배출공(162)에서 DOC 유닛(114)으로 바로 토출되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 배기 가스(G)가 타공관 부재(160)에서 토출되는 불균일한 상태로 DOC 유닛(114)에 그대로 유입되지 않으며, 유입 챔버(10)의 내부에 토출된 후 균일하게 혼합된 상태에서 DOC 유닛(114)에 유입될 수 있다.2, 3, and 5, the discharge holes 162 may be disposed only in a portion of the outer peripheral portion of the
또한, 제1 믹싱 챔버(20)는 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)에서 배출되는 혼합 가스(G1+U)를 수용하도록 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)와 연통되게 연결될 수 있다. 제1 믹싱 챔버(20)의 외주부에는 제1 믹싱 챔버(20)에 수용된 혼합 가스(G1+U)를 SCR 모듈(120)의 제2 믹싱 챔버(30)로 전달하도록 모듈 연결관(130)의 입구부(132)와 연통되게 연결될 수 있다. 즉, 제1 믹싱 챔버(20)는 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)에서 배출되는 혼합 가스(G1+U)를 모듈 연결관(130)의 입구부(132)로 안내하는 구성으로서, 외주부의 일측에 모듈 연결관(130)의 입구부(132)가 연결될 수 있다.In addition, the
상기와 같은 제1 믹싱 챔버(20)는 DOC 믹싱 모듈(110)의 일단부의 내부에 배치된 구획 부재(113)에 의해 믹싱 유닛(116)과 독립적으로 구획될 수 있다. 구획 부재(113)에는 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)가 관통되게 배치되기 위한 파이프홀(미도시)이 형성될 수 있다. 일례로, 구획 부재(113)는, 제1 믹싱 챔버(20)를 구획하는 구획 패널부(113a), 및 구획 패널부(113a)에서 믹싱 모듈 케이스(112)의 내측면을 따라 원통 형상으로 길게 연장된 지지 패널부(113b)를 포함할 수 있다. 구획 패널부(113a)는 믹싱 모듈 케이스(112)의 내부 공간을 구획하는 원판 형상으로 형성될 수 있고, 지지 패널부(113b)는 구획 패널부(113a)의 가장자리부에서 믹싱 모듈 케이스(112)의 내측면을 따라 길게 연장된 원통 형상으로 형성될 수 있다. The
도 2 내지 도 4, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 믹싱 챔버(20)의 내부에는 믹싱 파이프(200)에서 배출된 혼합 가스(G1+U)를 스월(swirl)시키기 위한 스월 부재(600)가 마련될 수 있다. 스월 부재(600)는 믹싱 파이프(200)에서 배출된 혼합 가스(G1+U)를 제1 믹싱 챔버(20)의 내주부를 따라 스월(swirl)시킨 후 모듈 연결관(130)의 입구부(132)로 안내할 수 있다.2 to 4, 6 and 8, a swirl for swirling the mixed gas G1+U discharged from the mixing
즉, 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)에서 배출되는 혼합 가스(G1+U)는, 스월 부재(600)에 의해 제1 믹싱 챔버(20)의 내주면을 따라 소용돌이 형상으로 스월(swirl)된 후 모듈 연결관(130)으로 유동될 수 있다. 따라서, 제1 믹싱 챔버(20)에서는 혼합 가스(G1+U)의 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)를 다시 충분히 섞어준 후에 모듈 연결관(130)을 통해 SCR 모듈(120)로 전달되기 때문에 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)의 혼합 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.That is, the mixed gas G1+U discharged from the
스월 부재(600)는 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)에서 배출되는 혼합 가스(G1+U)를 제1 믹싱 챔버(20)의 내부에서 스월(swirl)시킨 후 배출구(112b)로 안내하기 위한 부재로서, 구획 부재(113)의 파이프홀을 덮는 형상으로 구획 부재(113)의 표면에 배치될 수 있다. 상기와 같은 스월 부재(600)는 구획 부재(113)의 표면 사이에 원호 형상의 스월 가이드 통로(P)가 형성될 수 있다. 즉, 혼합 가스(G1+U)는 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)에서 배출된 후 스월 가이드 통로(P)를 따라 소용돌이 형상으로 선회될 수 있고, 그 상태로 스월 부재(600)에서 배출되어 제1 믹싱 챔버(20)의 내주부를 따라 선회되는 와류가 발생될 수 있다. 뿐만 아니라, 스월 가이드 통로(P)는 원호 형상으로 형성되되, 구획 부재(113)에서 멀어지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 그로 인해서, 혼합 가스(G1+U)는 스월 가이드 통로(P)를 따라 소용돌이 형상으로 선회하면서 모듈 연결관(130)의 입구부(132)를 향해 DOC 믹싱 모듈(110)의 길이 방향으로 유동할 수 있다.The
한편, 스월 부재(600)는 구획 부재(113)의 구획 패널부(113a)에 장착되되, 스월 가이드 통로(P)의 입구가 형성된 부분이 파이프홀을 덮도록 배치될 수 있다. 상기와 같은 스월 부재(600)의 스월 가이드 통로(P)의 입구 부위에는 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)와 마주보는 부위에 복수개의 가스홀부(610)가 형성될 수 있다. 따라서, 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)에서 배출되는 혼합 가스(G1+U)는, 가스홀부(610)들을 통해 일부가 그대로 통과된 후 모듈 연결관(130)의 입구부(132)로 유동될 수 있다.Meanwhile, the
이때, 본 실시예에서는 혼합 가스(G1+U)가 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)에서 배출된 후 스월 부재(600)에 바로 접촉되는 구조이므로, 혼합 가스(G1+U)에서 환원제(U)의 일부가 분리될 가능성이 높아 스월 가이드 통로(P)의 입구 부위에 환원제(U)가 퇴적 및 고착될 수 있다. 하지만, 가스홀부(610)들이 스월 가이드 통로(P)의 입구 부위에 형성되면, 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)에서 유출되는 혼합 가스(G1+U)의 압력에 의해서 스월 가이드 통로(P)의 입구 부위에 퇴적된 환원제(U)가 혼합 가스(G1+U)와 함께 가스홀부(610)들을 통해 배출될 수 있다.At this time, in this embodiment, since the mixed gas (G1+U) is discharged from the
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 SCR 모듈(120)은, DOC 믹싱 모듈(110)에서 배출되는 혼합 가스(G1+U)를 선택적 환원촉매로 정화한 후 상기 선택적 환원 촉매에 의해 정화된 제2 정화 가스(G2)를 외부로 배출하는 장치이다. SCR 모듈(120)의 일단부는 모듈 연결관(130)에 의해서 DOC 믹싱 모듈(110)의 일단부에 연통 가능하게 연결될 수 있고, SCR 모듈(120)의 타단부는 제2 배기관(150)과 연결될 수 있다.1 to 5, the
상기와 같은 SCR 모듈(120)의 내부에는 선택적 환원촉매가 담지된 환원촉매 유닛(122)이 배치될 수 있다. 환원촉매 유닛(122)은 SCR 모듈(120)의 일단부에서 타단부까지 복수개가 연속적으로 배치될 수 있다. 환원촉매 유닛(122)은 선택적 환원촉매(Selective Catalytic Reduction, SCR) 방식으로 배기 가스를 정화하는 부재로서, 우레아를 이용한 촉매 반응에 의해서 배기 가스 중의 NOX(질소산화물)을 인체에 무해한 질소와 물로 바꿔줄 수 있다.A
SCR 모듈(120)의 일단부에는 모듈 연결관(130)을 통해 유입된 혼합 가스(G1+U)를 수용 및 믹싱하기 위한 제2 믹싱 챔버(30)가 형성될 수 있고, SCR 모듈(120)의 타단부에는 SCR 모듈(120)에서 정화된 제2 정화 가스(G2)가 저장 및 배출되기 위한 배출 챔버(40)가 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 제2 믹싱 챔버(30)와 배출 챔버(40)가 환원촉매 유닛(122)을 중간에 두고 SCR 모듈(120)의 양단부에 배치된 구조이다.At one end of the
여기서, 제2 믹싱 챔버(30)는 모듈 연결관(130)의 출구부(134)에서 배출되는 혼합 가스(G1+U)를 수용하도록 모듈 연결관(130)의 출구부(134)와 연결될 수 있다. 제2 믹싱 챔버(30)의 외주부에는 모듈 연결관(130)을 따라 유동된 혼합 가스(G1+U)를 전달 받도록 모듈 연결관(130)의 출구부(134)가 관통되게 배치될 수 있다. 즉, 제2 믹싱 챔버(30)는 모듈 연결관(130)의 출구부(134)에서 배출되는 혼합 가스(G1+U)를 수용하여 다시 섞어준 후 환원촉매 유닛(122)으로 균일하게 공급하는 구성으로서, 외주부의 일측에 모듈 연결관(130)의 출구부(134)가 연결될 수 있다. 따라서, 모듈 연결관(130)을 통해 제2 믹싱 챔버(30)의 내부로 배출된 혼합 가스(G1+U)는, 제2 믹싱 챔버(30)의 내부에 균일하게 혼합된 후 환원촉매 유닛(122)에 고르게 유입될 수 있다.Here, the
또한, 배출 챔버(40)는 제2 배기관(150)을 통해 DOC 믹싱 모듈(110)과 SCR 모듈(120)에 의해 정화된 제2 정화 가스(G2)를 외부로 배출하도록 제2 배기관(150)과 연통되게 연결될 수 있다. 즉, 배출 챔버(40)의 외주부에는 배출 챔버(40)의 내부에 저장된 제2 정화 가스(G2)를 외부로 안내하기 위한 제2 배기관(150)이 관통되게 배치될 수 있다.In addition, the
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 배기관(150)은 DOC 믹싱 모듈(110)과의 간섭을 회피하도록 모듈 연결관(130)을 기준으로 SCR 모듈(120)의 타단부 둘레를 따라 소정 각도(R2)로 회전된 위치에 경사지게 마련될 수 있다. 도 5를 기준으로 설명하면, 본 실시예에서는 제2 배기관(150)이 SCR 모듈(120)의 타단부 둘레를 따라 시계 방향으로 소정 각도(R2)로 회전된 위치에 연결되되, 모듈 연결관(130)에 대하여 소정 각도(R2)의 경사각으로 경사지게 배치될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 제1 배기관(140)과 제2 배기관(150)이 모듈 연결관(130)을 기준으로 서로 반대 방향으로 동일한 각도로 경사지게 마련된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 배기 가스 정화 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양한 각도로 마련될 수도 있다.As shown in FIG. 5, the
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 배기관(150)의 입구부에는 복수개의 배출공(162)이 외주부에 형성된 타공관 부재(160)가 연결될 수 있다. 타공관 부재(160)는 전술한 제1 배기관(140)의 출구부에 연결된 타공관 부재(160)와 동일하게 형성되므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 제2 배기관(150)의 입구부에 연결된 타공관 부재(160)는, 제1 배기관(140)의 출구부에 연결된 타공관 부재(160)와 비교하여 배출공(162)들의 배치 위치에 차이점이 있다. As shown in FIGS. 2 to 5, a
구체적으로, 제2 배기관(150)의 입구부에 연결된 타공관 부재(160)에서는, 배출공(162)들이 타공관 부재(160)의 외주부 중 환원촉매 유닛(122)과 마주보는 부위에 배치될 수 있고, 그에 반하여 배출 차단부(164)는 타공관 부재(160)의 외주부 중 환원촉매 유닛(122)과 마주보지 않는 반대편 부위에 형성될 수 있다. 즉, 제2 배기관(150)의 입구부에 연결된 타공관 부재(160)는, 제1 배기관(140)의 출구부에 연결된 타공관 부재(160)에 대해 배출공(162)들의 배치 위치가 서로 반대 방향을 향하도록 마련될 수 있다.Specifically, in the
따라서, 환원촉매 유닛(122)을 통과한 제2 정화 가스(G2)는, 환원촉매 유닛(122)에서 배출 챔버(40)로 유동되는 압력에 의해서 배출공(162)들을 통해 타공관 부재(160)의 내부로 용이하게 유입될 수 있다. 뿐만 아니라, 타공관 부재(160)의 내부로 유입된 제2 정화 가스(G2)가, 제2 정화 가스(G2)의 유동 압력에 의해서 타공관 부재(160)를 통과해서 배출 챔버(40)로 다시 빠져나오는 문제도 배출 차단부(164)에 의해 차단될 수 있다. Therefore, the second purification gas G2 that has passed through the
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 모듈 연결관(130)은 혼합 가스(G1+U)를 DOC 믹싱 모듈(110)에서 SCR 모듈(120)로 안내하는 부재이다. 모듈 연결관(130)은 DOC 믹싱 모듈(110)과 SCR 모듈(120)의 일단부를 연결하도록 마련될 수 있다. 상기와 같은 모듈 연결관(130)은 DOC 믹싱 모듈(110)에서 SCR 모듈(120)로 가스를 안내하기 위한 관 형상의 부재로서, DOC 믹싱 모듈(110)의 제1 믹싱 챔버(20)와 SCR 모듈(120)의 제2 믹싱 챔버(30)를 최단 거리로 연결하도록 제1 믹싱 챔버(20)와 제2 믹싱 챔버(30) 사이에 직선 형상으로 마련될 수 있다.1 to 5, the
모듈 연결관(130)의 입구부(132)는 제1 믹싱 챔버(20)의 외주부 중 SCR 모듈(120)의 일단부와 마주보는 부위에 연통되게 연결될 수 있고, 모듈 연결관(130)의 출구부(134)는 제2 믹싱 챔버(30)의 외주부 중 DOC 믹싱 모듈(110)의 일단부와 마주보는 부위에 관통되게 배치될 수 있다. 상기와 같은 모듈 연결관(130)의 출구부(134)에는 복수개의 배출공(162)이 외주부에 형성된 타공관 부재(160)가 연결될 수 있다. 타공관 부재(160)는 전술한 제1 배기관(140)의 출구부 또는 제2 배기관(150)의 입구부에 연결된 타공관 부재(160)와 동일하게 형성되므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 모듈 연결관(130)의 출구부(134)에 연결된 타공관 부재(160)는, 제1 배기관(140)의 출구부에 연결된 타공관 부재(160)와 동일하게 배출공(162)들의 배치 위치를 배치하도록 마련될 수 있다.The
구체적으로, 모듈 연결관(130)의 출구부(134)에 연결된 타공관 부재(160)에서는, 배출공(162)들이 타공관 부재(160)의 외주부 중 환원촉매 유닛(122)과 마주보지 않는 부위에 배치될 수 있고, 그에 반하여 배출 차단부(164)는 타공관 부재(160)의 외주부 중 환원촉매 유닛(122)과 마주보는 반대편 부위에 형성될 수 있다. Specifically, in the
즉, 제2 배기관(150)의 입구부에 연결된 타공관 부재(160)는, 제1 배기관(140)의 출구부에 연결된 타공관 부재(160)에 대해 배출공(162)들의 배치 위치가 서로 반대 방향을 향하도록 마련될 수 있다. 따라서, 모듈 연결관(130)을 따라 유동된 혼합 가스(G1+U)는, 타공관 부재(160)의 배출공(162)들을 통해 제2 믹싱 챔버(30)의 내부에 다양한 방향으로 배출될 수 있고, 그 과정에서 혼합 가스(G1+U)가 제2 믹싱 챔버(30)의 내부에서 혼합되어 환원촉매 유닛(122)에 균일하게 전달될 수 있다. 상기와 같이 모듈 연결관(130)의 출구부(134)에 타공관 부재(160)를 배치하면, 혼합 가스(G1+U)가 배출 차단부(164)에 의해 배출공(162)에서 환원촉매 유닛(122)으로 바로 토출되는 것이 방지될 수 있고, 혼합 가스(G1+U)가 제2 믹싱 챔버(30)에서 충분히 혼합된 후 환원촉매 유닛(122)으로 균일하게 유입될 수 있다.That is, the
도 7은 도 1에 도시된 배기 가스 정화 장치(100)의 DOC 믹싱 모듈(110)을 나타낸 단면도이고, 도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 DOC 믹싱 모듈(110)의 믹싱 유닛(116)을 나타낸 도면이다. 도 10은 도 7 내지 도 9에 도시된 믹싱 유닛(116)의 주요부를 나타낸 단면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 A-A선에 따른 단면을 나타낸 도면이며, 도 12는 도 10에 도시된 가스 믹서(500)를 후방에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.7 is a cross-sectional view showing the
도 1, 도 2, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 DOC 믹싱 모듈(110)은, 믹싱 모듈 케이스(112), DOC 유닛(114), 및 믹싱 유닛(116)을 포함할 수 있다.1, 2, 7 to 10, the
믹싱 모듈 케이스(112)는 DOC 유닛(114)과 믹싱 유닛(116)을 수용하기 위한 원통 형상으로 형성될 수 있다. 믹싱 모듈 케이스(112)의 일단부에는 믹싱 유닛(116)과 인접하도록 제1 믹싱 챔버(20)가 형성될 수 있고, 믹싱 모듈 케이스(112)의 타단부에는 DOC 유닛(114)과 인접하도록 유입 챔버(10)가 형성될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 믹싱 챔버(20)의 외주부에는 모듈 연결관(130)의 입구부(132)와 연결되는 배출구(112b)가 마련될 수 있고, 유입 챔버(10)의 외주부에는 제1 배기관(140)과 관통되게 연결되는 흡입구(112a)가 마련될 수 있다.The
DOC 유닛(114)은 제1 배기관(140)을 통해 흡입된 엔진의 배기 가스(G)를 디젤 산화 촉매로 정화하는 장치로서, 유입 챔버(10)와 믹싱 유닛(116) 사이에 연속적으로 배치될 수 있다. DOC 유닛(114)의 입구부(114a)는 유입 챔버(10)를 향해 배치될 수 있고, DOC 유닛(114)의 출구부(114b)는 믹싱 유닛(116)을 향해 배치될 수 있다. 따라서, 엔진의 배기 가스(G)는 유입 챔버(10)에서 DOC 유닛(114)의 입구부(114a)로 유입된 후 DOC 유닛(114)의 내부에 배치된 디젤 산화 촉매에 의해 1차 정화될 수 있고, 디젤 산화 촉매에 의해 1차 정화된 제1 정화 가스(G1)는 DOC 유닛(114)의 출구부(114b)를 통해 믹싱 유닛(116)으로 배출될 수 있다.The
여기서, DOC 유닛(114)은 디젤 산화 촉매(Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 방식으로 배기 가스(G)를 정화하는 것으로 설명한다. 즉, DOC 유닛(114)은, 디젤 산화 촉매 와의 촉매반응 및 고열을 이용하여 일산화탄소와 탄화수소를 줄이고 입자성 물질을 태워주며, 배기 가스 중의 NO2의 비율을 높여줄 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, DOC 유닛(114) 대신에 배기가스 후처리(Diesel Particulate Filter, DPF) 방식의 DPF 유닛으로 대체할 수도 있다.Here, the
믹싱 유닛(116)은 제1 정화 가스(G1)에 환원제(U)를 혼합하여 혼합 가스(G1+U)를 만드는 장치로서, DOC 유닛(114)과 제1 믹싱 챔버(20) 사이에 연속적으로 배치될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 환원제(U)가 우레아(urea)인 것으로 설명하지만, 배기 가스 정화 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 다른 종류의 환원제가 사용될 수도 있다.The
여기서, 믹싱 유닛(116)은 믹싱 모듈 케이스(112)의 내부에 형성된 공간부(S)에 배치될 수 있다. 즉, 믹싱 모듈 케이스(112)의 공간부(S)는 구획 부재(113) 및 DOC 유닛(114)의 출구부(114b) 사이에 마련될 수 있다. 상기와 같은 믹싱 유닛(116)은 믹싱 모듈 케이스(112)의 공간부(S)의 내부에 수용된 구조로서, 믹싱 모듈 케이스(112)와의 사이에 존재하는 공간부(S)의 공기로 인하여 단열 성능을 확보할 수 있다. Here, the
이하에서는, 본 실시예에 따른 믹싱 유닛(116)의 상세 구성을 더 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, a detailed configuration of the
도 1, 도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 실시예의 믹싱 유닛(116)은, 믹싱 파이프(200), 가스 유입부(300), 환원제 공급기(400), 및 가스 믹서(500)를 포함할 수 있다.1, 7 to 12, the
여기서, 믹싱 파이프(200)와 가스 믹서(500)는 믹싱 모듈 케이스(112)의 공간부(S)에 수용된 구조로 배치될 수 있고, 환원제 공급기(400)는 믹싱 모듈 케이스(112)와 믹싱 파이프(200)를 관통하는 구조로 믹싱 모듈 케이스(112)와 믹싱 파이프(200)에 배치될 수 있다. Here, the mixing
특히, 본 실시예에서는 믹싱 파이프(200)와 가스 믹서(500)가 믹싱 모듈 케이스(112)의 공간부(S)에 수용된 구조로 배치되므로, 믹싱 파이프(200)와 가스 믹서(500)의 온도가 원하는 설정 온도로 안정적으로 유지될 수 있다. 따라서, 제1 정화 가스(G1)는 믹싱 파이프(200)와 가스 믹서(500)를 통과하는 과정에서 온도가 비정상적으로 저하되는 현상을 방지할 수 있으며, 제1 정화 가스(G1)의 온도 저하에 따른 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)의 혼합 효율 저하 및 SCR 모듈(120)의 반응 효율 저하도 미연에 방지할 수 있다. In particular, in this embodiment, since the mixing
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 믹싱 파이프(200)는 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)를 혼합하기 위한 구성으로서, 믹싱 모듈 케이스(112)의 공간부(S)에 수용되는 구조로 배치될 수 있다. 상기와 같은 믹싱 파이프(200)는 믹싱 모듈 케이스(112)의 공간부(S)보다 작은 단면적으로 길게 연장된 관 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 믹싱 파이프(200)는 공간부(S)의 내부에서 한번 이상 굴곡된 구조로 형성될 수 있다.7 to 10, the mixing
상기와 같이 믹싱 파이프(200)가 공간부(S)의 내부에 수용된 상태에서 굴곡지게 형성되면, 믹싱 파이프(200)의 길이가 늘어나기 때문에 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)가 혼합되기 위한 믹싱 거리를 증가시킬 수 있고, 뿐만 아니라 믹싱 파이프(200)가 직선 형상으로 길게 형성된 구조와 비교하여 DOC 믹싱 모듈(110)의 전체 크기를 감소시킬 수 있다.As described above, when the mixing
한편, 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)는 가스 유입부(300)와 연결되는 부분으로서, DOC 유닛(114)의 출구부(114b)에 인접하게 배치될 수 있고, 가스 유입부(300)에 연통되게 연결될 수 있다. 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)는 믹싱 모듈 케이스(112)의 중심축에서 일방향으로 편심된 위치에 배치될 수 있다.Meanwhile, the
또한, 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)는 제1 믹싱 챔버(20)와 연결되는 부분으로서, 제1 믹싱 챔버(20)에 인접하게 배치될 수 있고, 제1 믹싱 챔버(20)를 구획하는 구획 부재(113)에 관통되게 연결될 수 있다. 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)는 믹싱 모듈 케이스(112)의 중심축에서 타방향으로 편심된 위치에 배치될 수 있다.In addition, the
또한, 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)는 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)에서 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)를 향해 경사지게 굴곡될 수 있다. 예를 들면, 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)와 출구부(220)는 믹싱 모듈 케이스(112)의 중심축과 평행하도록 믹싱 모듈 케이스(112)의 길이 방향을 따라 수평하게 형성될 수 있고, 그에 반하여 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)는 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)와 출구부(220) 사이에서 다양한 형상으로 굴곡지게 형성될 수 있다. In addition, the
상기와 같은 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)는 나선 형상, 사선 형상, 물결 형상, 호 형상, 또는 지그재그 형상 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)가 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)와 출구부(220)는 사이에서 'S'자 형상으로 굴곡지게 형성된 것으로 설명한다. The
도 7 및 도 10의 도면을 기준으로 설명하면, 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)는 가스 유입부(300)의 상부에 연결될 수 있고, 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)는 믹싱 모듈 케이스(112)의 중심축을 기준으로 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)와 대칭되도록 구획 부재(113)의 하부에 연결될 수 있다. 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)는, 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)에서 하측 방향으로 굴곡된 후 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)를 향해 경사지게 연장된 후 믹싱 파이프(200)의 출구부(220)를 향해 상측 방향으로 다시 굴곡된 형상으로 마련될 수 있다.7 and 10, the
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 가스 유입부(300)는 DOC 유닛(114)의 출구부(114b)에서 배출되는 제1 정화 가스(G1)를 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)로 안내하는 구성으로서, DOC 유닛(114)의 출구부(114b)와 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)를 연결하는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 제1 정화 가스(G1)는 가스 유입부(300)를 따라 DOC 유닛(114)의 출구부(114b)에서 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)로 유동되는 과정에서 유동 방향의 변화를 통해 난류 형상으로 섞일 수 있다.7 to 9, the
가스 유입부(300)의 입구는 DOC 유닛의 출구부(114b)에 연통되게 연결될 수 있고, 가스 유입부(300)의 출구는 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)에 연통되게 연결될 수 있다. 예를 들면, DOC 유닛(114)의 출구부(114b)가 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)보다 큰 단면적으로 형성되므로, 가스 유입부(300)는 DOC 유닛(114)의 출구부(114b)에서 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)를 향해 제1 정화 가스(G1)의 유동 통로가 감소되는 콘 형상 또는 깔대기 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)가 일방향으로 편심된 위치에 배치되므로, 콘 형상 또는 깔대기 형상의 가스 유입부(300)는 믹싱 모듈 케이스(112)의 중심축에서 일방향으로 편심된 위치를 향해 뾰족하게 돌출될 수 있다. The inlet of the
도 7 내지 도 10을 참조하면, 환원제 공급기(400)는 믹싱 파이프(200)의 내부에 환원제(U)를 분사하는 구성으로서, 믹싱 파이프(200)의 중간부(230) 및 믹싱 모듈 케이스(112)에 관통되게 배치될 수 있다. 상기와 같은 환원제 공급기(400)는 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)로 유입된 제1 정화 가스(G1)에 환원제(U)를 분사하도록 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)에 근접한 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)에 배치될 수 있다. 7 to 10, the reducing
예를 들면, 본 실시예에 따른 환원제 공급기(400)는 분사 노즐(410), 노즐 서포터(420), 및 서포터 프레임(430)을 포함할 수 있다. For example, the reducing
여기서, 분사 노즐(410)은 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)의 내부를 따라 유동되는 제1 정화 가스(G1)에 환원제(U)를 분사할 수 있다. 환원제(U)는 분사 노즐(410)에 의해 미세한 액적 상태로 믹싱 파이프(200)의 내부를 따라 유동되는 제1 정화 가스(G1)에 분사될 수 있다.Here, the
그리고, 노즐 서포터(420)는 분사 노즐(410)을 설치하여 분사 노즐(410)을 지지할 수 있다. 노즐 서포터(420)는, 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)에 관통되게 형성될 수 있고, 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)에서 돌출되게 형성되어 믹싱 모듈 케이스(112)에 관통되게 배치될 수 있다.In addition, the
상기와 같은 노즐 서포터(420)는, 분사 노즐(410)의 분사 방향(B)이 가스 믹서(500)을 향하도록 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)와 입구부(210)가 연결된 부위에 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 분사 노즐(410)의 분사 방향(B)은, 노즐 서포터(420)에 의해 설정될 수 있으며, 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)의 내부에 배치된 가스 믹서(500)를 향해 환원제(U)를 분사하는 방향으로 형성될 수 있다.The
도 10의 도면을 중심으로 설명하면, 본 실시예에서는, 분사 노즐(410)이 제1 정화 가스(G1)의 유동에 의한 변경을 보상하도록 제1 정화 가스(G1)의 유동 방향과 반대 방향을 향해 설정 각도(θ)로 기울어지게 설정될 수 있다. 즉, 분사 노즐(410)의 분사 방향(B)이 가스 믹서(500)의 중심부에서 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)를 향해 설정 각도(θ)로 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 가스 믹서(500)의 중심부를 지나는 가상의 믹서 중심선(C)은 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)의 중심축에 대응하는 가상의 직선이고, 분사 노즐(410)의 분사 방향(B)은 분사 노즐(410)에서 환원제(U)를 실제로 분사하는 방향에 대응하는 가상의 직선이다. Referring to the drawing of FIG. 10 as the center, in the present embodiment, the
구체적으로 설명하면, 제1 정화 가스(G1)가 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)에서 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)로 유동되므로, 분사 노즐(410)에서 분사된 환원제(U)는 제1 정화 가스(G1)의 유동 압력으로 인하여 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)에서 멀어지는 방향으로 분사 방향이 변형할 수 있다. 따라서, 분사 노즐(410)의 분사 방향(B)을 믹서 중심선(C)에서 믹싱 파이프(200)의 입구부(210)를 향해 설정 각도(θ)로 편심되게 형성함으로써, 제1 정화 가스(G1)의 유동 압력으로 인해서 분사 노즐(410)의 분사 방향이 비정상적으로 변형되는 것을 보상할 수 있으며, 그로 인해서 분사 노즐(410)의 환원제(U)가 믹서 중심선(C)으로 정확하게 분사할 수 있다.Specifically, since the first purification gas G1 flows from the
또한, 서포터 프레임(430)은 노즐 서포터(420)를 안정적으로 지지할 수 있다. 상기와 같은 서포터 프레임(430)은 환원제 공급기(400)의 강성을 보강하기 위한 구성으로서, 노즐 서포터(420)와 믹싱 모듈 케이스(112)에 연결될 수 있다. 따라서, 서포터 프레임(430)은 믹싱 모듈 케이스(112)에 의해 안정적인 구조로 노즐 서포터(420)를 지지할 수 있다. In addition, the
믹싱 모듈 케이스(112)에는 분사 노즐(410)과 노즐 서포터(420)에 대응되는 부위에 관통홀부(미도시)가 형성될 수 있다. 상기와 같이 믹싱 모듈 케이스(112)에 관통홀부가 형성되면, 분사 노즐(410)과 노즐 서포터(420)의 설치 및 유지 보수가 관통홀부를 통해 원활하게 이루어질 수 있다. 이때, 서포터 프레임(430)은, 관통홀부를 덮을 수 있는 형상으로 마련될 수 있고, 관통홀부에 착탈 가능하게 장착될 수 있다.In the
예를 들면, 서포터 프레임(430)은 서포터 지지부(432) 및 장착 커버부(434)를 포함할 수 있다.For example, the
서포터 지지부(432)는 노즐 서포터(420)를 감싸서 지지하도록 원통 구조로 형성될 수 있다. 상기와 같은 서포터 지지부(432)는 장착 커버부(434)에 마련될 수 있다. 따라서, 노즐 서포터(420)는 서포터 지지부(432)에 의해 안정적으로 지지될 수 있고, 그로 인해서 분사 노즐(410)의 분사 방향도 안정적으로 유지될 수 있다.The
장착 커버부(434)는 관통홀부를 덮을 수 있는 형상으로 마련되어 믹싱 모듈 케이스(112)에 장착될 수 있다. 상기와 같은 장착 커버부(434)는 관통홀부를 밀봉시키는 구조로 믹싱 모듈 케이스(112)에 장착될 수도 있지만, 관통홀부를 단순히 덮는 구조로 믹싱 모듈 케이스(112)에 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 믹싱 모듈 케이스(112)의 공간부(S)에는 배기 가스(G), 제1 정화 가스(G1) 또는 혼합 가스(G1+U)가 수용되지 않고 공기만 채워지는 상태이므로, 관통홀부를 밀봉시키기 위한 구조를 적용할 필요성이 없다. 한편, 장착 커버부(434)의 일부는, 구획 부재(113)와 믹싱 모듈 케이스(112)에 용접, 접착, 끼움, 걸림 또는 체결 등의 방식으로 장착될 수 있다. 장착 커버부(434)의 다른 부위는 관통홀부의 가장자리에 안착 결합되기 위한 안착부(436)가 마련될 수 있다. 안착부(436)는 장착 커버부(434)의 가장자리를 따라 일체로 형성될 수 있다. The mounting
도 7, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 가스 믹서(500)는 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)를 혼합시켜 혼합 가스(G1+U)를 만드는 구성으로서, 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)의 내부에 장착될 수 있다. 상기와 같은 가스 믹서(500)는 제1 정화 가스(G1)에 환원제(U)가 미리 공급되어야 하므로, 제1 정화 가스(G1)의 유동 방향을 기준으로 환원제 공급기(400)의 후방에 위치되는 것이 바람직하다.7, 10 to 12, the
예를 들면, 본 실시예에 따른 가스 믹서(500)는 믹서 하우징(510), 격자 날개(520), 및 믹서 날개(530)를 포함할 수 있다.For example, the
믹서 하우징(510)은 믹싱 파이프(200)보다 작은 직경의 원통 형상으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 믹서 하우징(510)의 전면과 후면은 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)를 통과시킬 수 있는 개방되게 마련될 수 있다. 여기서, 믹서 하우징(510)은 믹싱 파이프(200)의 내측면과의 사이에 간극(502)이 형성될 수 있다. 믹서 하우징(510)과 믹싱 파이프(200) 사이에 간극(502)이 형성되면, 제1 정화 가스(G1)와 환원제(U)의 혼합 가스(G1+U)로부터 분리된 환원제(U)가 믹싱 파이프(200)와 가스 믹서(500)의 연결 부위에 퇴적 및 고착되는 것을 방지할 수 있다.The
일반적으로, 혼합 가스(G1+U)의 유속과 온도가 낮아지면, SCR 모듈(120)의 환원촉매 유닛(122)에 의한 혼합 가스(G1+U)의 정화 성능이 저하될 수 있고, 환원제(U)가 혼합 가스(G1+U)에서 쉽게 분리되어 퇴적 및 고착될 수 있으며, 환원제(U)의 퇴적 및 고착으로 인해서 혼합 가스(G1+U)의 유로가 막히거나 좁아지는 문제도 발생될 수 있다. 이를 해소하기 위하여, 환원제(U)의 사용량을 증가시켜 SCR 모듈(120)의 정화 성능을 높이면, 환원제(U)의 퇴적 및 고착되는 원인이 그대로 존재하기 때문에 환원제(U)가 퇴적 및 고착되는 현상이 더 심화될 수 있고, 환원제(U)의 사용량 증가에 따른 비용 부담이 현저하게 증대될 수 있다.In general, when the flow rate and temperature of the mixed gas (G1+U) are lowered, the purification performance of the mixed gas (G1+U) by the
그런데, 혼합 가스(G1+U)는 믹싱 파이프(200)를 따라 유동되는 과정에서 믹싱 파이프(200)의 내측면과 접촉되어 믹싱 파이프(200)의 중심보다 믹싱 파이프(200)의 내측면에서 유속과 온도가 낮아질 수 있다. 다만, 가스 믹서(500)가 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)의 내부에 배치된 구조이므로, 가스 믹서(500)가 혼합 가스(G1+U)의 유동을 방해하는 구조물로 작용하여 혼합 가스(G1+U)의 유속과 온도를 더욱 저하시킬 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 간극(502)이 믹싱 파이프(200)의 내측면와 가스 믹서(500)의 믹서 하우징(510) 사이에 형성됨으로써, 혼합 가스(G1+U) 중에서 믹싱 파이프(200)의 내측면을 따라 상대적으로 느리게 유동되는 가스는 가스 믹서(500)와 직접적으로 간섭하지 않고 간극(502)을 통해 가스 믹서(500)를 그대로 지나칠 수 있다.By the way, the mixed gas (G1+U) is in contact with the inner surface of the mixing
격자 날개(520)는 믹서 하우징(510)의 내부에 격자 형상으로 배치될 수 있다. 격자 날개(520)는 믹싱 파이프(200)의 길이 방향을 따라 평행하게 형성될 수 있다. 즉, 격자 날개(520)는 가스 믹서(500)의 믹서 중심선(C)과 평행한 방향으로 혼합 가스(G1+U)의 유동을 안내할 수 있다. 상기와 같은 가스 믹서(500)의 격자 날개(520)는 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)를 통과하는 혼합 가스(G1+U)를 층류로 만들 수 있다.The
예를 들면, 본 실시예에 따른 격자 날개(520)는 수평 격자 날개(522) 및 수직 격자 날개(524)를 포함할 수 있다.For example, the
여기서, 수평 격자 날개(522)는 믹서 하우징(510)의 내부에 수평 방향으로 배치된 판 형상의 부재로서, 믹서 하우징(510)의 내부에 수직 방향으로 복수개가 동일 간격으로 서로 이격되게 배치될 수 있다.Here, the
그리고, 수직 격자 날개(524)는 믹서 하우징(510)의 내부에 수직 방향으로 배치된 판 형상의 부재로서, 믹서 하우징(510)의 내부에 수평 방향으로 복수개가 동일 간격으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. In addition, the
격자 날개(520)의 중앙부에는 수평 격자 날개(522)들과 수직 격자 날개(524)들로 이루어진 사각형의 격자홀들이 형성될 수 있지만, 격자 날개(520)의 가장자리부에는 수평 격자 날개(522)들과 수직 격자 날개(524)들 및 믹서 하우징(510) 등으로 이루어진 비사각형의 격자홀들이 형성될 수 있다.In the central portion of the
특히, 격자 날개(520)의 일부에는 믹서 하우징(510)의 외측으로 길게 돌출된 믹서 고정 부재(540)가 마련될 수 있다. 상기와 같은 믹서 고정 부재(540)는 믹서 하우징(510)에 관통되게 배치된 구조로서, 가스 믹서(500)의 장착시 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)에 장착 고정될 수 있다. 일례로, 믹서 고정 부재(540)는, 수평 격자 날개(522)들 또는 수직 격자 날개(524)들 중 적어도 하나가 길게 연장된 구조로 형성될 수 있으며, 격자 날개(520)의 외주를 따라 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있다.Particularly, a
믹서 날개(530)는 혼합 가스(G1+U)의 유동 방향을 기준으로 격자 날개(520)의 후방부에 배치될 수 있다. 믹서 날개(530)는 믹싱 파이프(200)의 길이 방향과 교차되는 방향으로 격자 날개(520)의 후방부로부터 복수개가 엇갈리게 돌출된 구조로 형성될 수 있다. 상기와 같은 믹서 날개(530)는 격자 날개(520)를 통과한 혼합 가스(G1+U)를 가스 믹서(500)의 믹서 중심선(C)과 교차되는 서로 다른 방향으로 안내할 수 있다. 따라서, 가스 믹서(500)의 믹서 날개(530)는 격자 날개(520)를 통과한 혼합 가스(G1+U)를 난류로 만들어 혼합 가스(G1+U)의 혼합 효율을 더욱 높일 수 있다.The
이하, 본 실시예에서는 믹서 날개(530)가 수평 격자 날개(522)의 후방부에 형성된 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 수직 격자 날개(524)의 후방부에 형성되거나 수평 격자 날개(522)와 수직 격자 날개(524)의 후방부에 모두 형성될 수도 있다.Hereinafter, in the present embodiment, the
예를 들면, 본 실시예에 따른 믹서 날개(530)는 제1 믹서 날개(532) 및 제2 믹서 날개(534)를 포함할 수 있다.For example, the
여기서, 제1 믹서 날개(532)는 수평 격자 날개(522)의 후방부에서 후방을 향해 길게 돌출될 수 있다. 상기와 같은 제1 믹서 날개(532)는 수평 격자 날개(522)의 후방부에서 소정의 각도로 하향 경사지게 형성될 수 있다. 한편, 제1 믹서 날개(532)는 수평 격자 날개(522)의 길이 방향을 따라 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있다. Here, the
그리고, 제2 믹서 날개(534)는 제1 믹서 날개(532)와 서로 이웃하게 배치되도록 수평 격자 날개(522)의 후방부에서 후방을 향해 길게 돌출될 수 있다. 상기와 같은 제2 믹서 날개(534)는 수평 격자 날개(522)의 후방부에서 소정의 각도로 상향 경사지게 형성될 수 있다. 한편, 제2 믹서 날개(534)는 수평 격자 날개(522)의 길이 방향을 따라 복수개가 서로 이격되게 배치되되, 제1 믹서 날개(532)들 사이에 각각 배치될 수 있다. In addition, the
한편, 제1 믹서 날개(532)들과 제2 믹서 날개(534)들은, 격자 날개(520)에 의해 형성된 사각형의 격자홀들 및 격자 날개(520)와 믹서 하우징(510)에 의해 형성된 비사각형의 격자홀들에 대응되게 배치될 수 있다. 즉, 제1 믹서 날개(532) 또는 제2 믹서 날개(534)는 격자홀들의 후방에 하나씩 배치된 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 격자홀들을 통과한 혼합 가스(G1+U)는, 제1 믹서 날개(532)에 의해 하측으로 유동되거나 제2 믹서 날개(534)에 의해 상측으로 유동될 수 있다. Meanwhile, the
도 12에 도시된 바와 같이, 믹서 날개(530)들은 격자 날개(520)의 중앙부에서 격자 날개(520)의 가장자리부로 갈수록 적게 형성되거나, 또는 격자 날개(520)의 가장자리부에 형성되지 않고 격자 날개(520)의 중앙부에만 형성될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 격자 날개(520)의 가장자리부에 믹서 날개(530)가 형성되지 않은 것으로 설명하지만, 배기 가스 정화 장치(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 믹서 날개(530)들의 배치 분포는 다양하게 변경될 수 있다.As shown in FIG. 12, the
여기서, 격자 날개(520)의 가장자리부는, 격자 날개(520)와 믹서 하우징(510)에 의해 비사각형의 격자홀들이 형성된 부위로서, 믹서 날개(530)들이 형성되지 않아 혼합 가스(G1+U)의 유동이 원활하게 이루어질 수 있다. 상기와 같은 유동 원활 구역(D1, D2, D3, D4)은 격자 날개(520)의 상부, 하부, 좌측부, 및 우측부에 각각 형성될 수 있다. 즉, 격자 날개(520)의 상부에는 제1 유동 원활 구역(D1)이 형성될 수 있고, 격자 날개(520)의 우측부에는 제2 유동 원활 구역(D2)이 형성될 수 있으며, 격자 날개(520)의 좌측부에는 제3 유동 원활 구역(D3)이 형성될 수 있고, 격자 날개(520)의 하부에는 제4 유동 원활 구역(D4)이 형성될 수 있다.Here, the edge of the
전술한 바와 같이, 유동 원활 구역(D1, D2, D3, D4)이 가스 믹서(500)의 격자 날개(520)의 가장자리부에 형성되면, 혼합 가스(G1+U)의 유속과 온도가 격자 날개(520)와 믹서 하우징(510)이 연결된 격자 날개(520)의 가장자리부에서 비정상적으로 저하되는 현상이 방지될 수 있고, 그로 인해서 격자 날개(520)의 가장자리부에 환원제(U)가 퇴적 및 고착되는 현상도 방지될 수 있다. 즉, 혼합 가스(G1+U)의 유속과 온도는, 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)를 통과하는 과정에서 가스 믹서(500)의 믹서 중심선(C)에 가까울수록 높아질 수 있고, 믹싱 파이프(200)의 중간부(230)를 통과하는 과정에서 믹싱 파이프(200)의 내측면에 가까울수록 작아질 수 있다.As described above, when the flow smooth zones (D1, D2, D3, D4) are formed at the edge of the
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, the embodiments of the present invention have been described by specific matters such as specific components and limited embodiments and drawings, but these are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above embodiments. It is not, and a person having ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains can make various modifications and variations from this description. Accordingly, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the inventive concept.
100: 배기 가스 정화 장치
10: 유입 챔버
20: 제1 믹싱 챔버
30: 제2 믹싱 챔버
40: 배출 챔버
110: DOC 믹싱 모듈
120: SCR 모듈
130: 모듈 연결관
140: 제1 배기관
150: 제2 배기관
G: 엔진의 배기 가스
G1: 제1 정화 가스
G2: 제2 정화 가스
U: 환원제
G1+U: 혼합 가스
B: 분사 노즐의 분사 방향
C: 믹서 중심선100: exhaust gas purification device
10: inlet chamber
20: first mixing chamber
30: second mixing chamber
40: discharge chamber
110: DOC mixing module
120: SCR module
130: modular connector
140: first exhaust pipe
150: second exhaust pipe
G: engine exhaust
G1: first purge gas
G2: second purge gas
U: reducing agent
G1+U: mixed gas
B: spray direction of the spray nozzle
C: mixer centerline
Claims (15)
상기 DOC 믹싱 모듈과 나란하게 배치되고, 상기 혼합 가스를 선택적 환원촉매로 2차 정화하는 SCR 모듈; 및
상기 DOC 믹싱 모듈과 상기 SCR 모듈의 일단부를 연결하도록 마련되고, 상기 혼합 가스를 상기 DOC 믹싱 모듈에서 상기 SCR 모듈로 안내하는 모듈 연결관;을 포함하고,
상기 DOC 믹싱 모듈의 내부에는, 상기 정화 가스와 상기 환원제를 혼합하기 위한 믹싱 파이프가 상기 DOC 믹싱 모듈보다 작은 단면적으로 길게 마련되며,
상기 DOC 믹싱 모듈의 일단부에는 상기 믹싱 파이프에서 혼합된 상기 혼합 가스를 수용 및 믹싱하기 위한 제1 믹싱 챔버가 형성되고, 상기 SCR 모듈의 일단부에는 상기 모듈 연결관을 통해 유입된 상기 혼합 가스를 수용 및 믹싱하기 위한 제2 믹싱 챔버가 형성되며,
상기 DOC 믹싱 모듈의 타단부에는 상기 엔진의 배기 가스가 유입 및 저장되기 위한 유입 챔버가 형성되고, 상기 SCR 모듈의 타단부에는 상기 SCR 모듈에서 정화된 정화 가스가 저장 및 배출되기 위한 배출 챔버가 형성되며,
상기 유입 챔버의 외주부에는 상기 엔진의 배기 가스를 상기 유입 챔버의 내부로 안내하기 위한 제1 배기관이 관통되게 배치되고, 상기 배출 챔버의 외주부에는 상기 배출 챔버의 내부에 저장된 정화 가스를 외부로 안내하기 위한 제2 배기관이 관통되게 배치되며,
상기 제1 배기관의 출구부 및 상기 제2 배기관의 입구부에는 복수개의 배출공이 외주부에 형성된 타공관 부재가 각각 연결되며,
상기 타공관 부재의 일단부는 상기 제1 배기관의 출구부 또는 상기 제2 배기관의 입구부에 연통되게 연결되고, 상기 타공관 부재의 타단부는 막힌 구조로 형성되며,
상기 제1 배기관의 출구부에 연결된 상기 타공관 부재에는 상기 디젤 산화 촉매를 향해 상기 엔진의 배기 가스가 바로 배출되지 않도록 상기 디젤 산화 촉매와 마주보지 않은 부위에 상기 배출공들이 배치되고,
상기 제2 배기관의 입구부에 연결된 상기 타공관 부재에는 상기 제2 배기관의 내부를 향해 상기 SCR 모듈에서 정화된 정화 가스가 바로 유입되도록 상기 선택적 환원촉매와 마주보는 부위에 상기 배출공들이 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.A DOC mixing module connected to an engine of a vehicle, purifying the exhaust gas of the engine with a diesel oxidation catalyst and mixing a reducing agent with the purified purified gas to produce a mixed gas;
An SCR module disposed in parallel with the DOC mixing module and secondaryly purifying the mixed gas with a selective reduction catalyst; And
Includes; a module connection pipe provided to connect the DOC mixing module and one end of the SCR module, and guide the mixed gas from the DOC mixing module to the SCR module,
In the interior of the DOC mixing module, a mixing pipe for mixing the purification gas and the reducing agent is provided in a longer cross-sectional area than that of the DOC mixing module,
A first mixing chamber for receiving and mixing the mixed gas mixed in the mixing pipe is formed at one end of the DOC mixing module, and the mixed gas introduced through the module connection pipe is supplied at one end of the SCR module. A second mixing chamber for receiving and mixing is formed,
An inlet chamber for introducing and storing the exhaust gas of the engine is formed at the other end of the DOC mixing module, and an exhaust chamber for storing and discharging the purified gas purified by the SCR module is formed at the other end of the SCR module. And
A first exhaust pipe for guiding the exhaust gas of the engine to the inside of the inlet chamber is disposed to pass through the outer periphery of the inlet chamber, and the purged gas stored in the exhaust chamber is guided to the outside at the outer periphery of the exhaust chamber. The second exhaust pipe for is disposed to pass through,
Perforated pipe members having a plurality of discharge holes formed on an outer circumference thereof are connected to the outlet portion of the first exhaust pipe and the inlet portion of the second exhaust pipe, respectively,
One end of the perforated pipe member is connected in communication with an outlet portion of the first exhaust pipe or an inlet portion of the second exhaust pipe, and the other end of the perforated pipe member is formed in a closed structure,
In the perforated pipe member connected to the outlet of the first exhaust pipe, the discharge holes are disposed at a portion not facing the diesel oxidation catalyst so that the exhaust gas of the engine is not immediately discharged toward the diesel oxidation catalyst,
In the perforated pipe member connected to the inlet of the second exhaust pipe, the discharge holes are disposed at a portion facing the selective reduction catalyst so that the purified gas purified by the SCR module directly flows into the inside of the second exhaust pipe. Exhaust gas purification device characterized in that.
상기 모듈 연결관은, 상기 제1 믹싱 챔버와 상기 제2 믹싱 챔버를 최단 거리로 연결하도록 상기 제1 믹싱 챔버와 상기 제2 믹싱 챔버 사이에 직선 형상으로 마련되며,
상기 모듈 연결관의 입구부는 상기 제1 믹싱 챔버의 외주부 중 상기 SCR 모듈의 일단부와 마주보는 부위에 연통되게 연결되고, 상기 모듈 연결관의 출구부는 상기 제2 믹싱 챔버의 외주부 중 상기 DOC 믹싱 모듈의 일단부와 마주보는 부위에 관통되게 배치된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.The method of claim 1,
The module connection pipe is provided in a linear shape between the first mixing chamber and the second mixing chamber so as to connect the first mixing chamber and the second mixing chamber with a shortest distance,
The inlet part of the module connection pipe is connected in communication with a part facing one end of the SCR module among the outer circumferential parts of the first mixing chamber, and the outlet part of the module connection pipe is the DOC mixing module among the outer circumferential parts of the second mixing chamber. Exhaust gas purification apparatus, characterized in that disposed to penetrate through a portion facing the one end of the.
상기 제1 믹싱 챔버의 내부에는 상기 믹싱 파이프에서 배출된 상기 혼합 가스를 상기 제1 믹싱 챔버의 내주부를 따라 스월(swirl)시킨 후 상기 모듈 연결관의 입구부로 안내하는 스월 부재가 마련된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치. The method of claim 2,
A swirl member is provided inside the first mixing chamber to guide the mixed gas discharged from the mixing pipe to the inlet of the module connection pipe after swirling along the inner periphery of the first mixing chamber. Exhaust gas purification device.
상기 모듈 연결관의 출구부에는 복수개의 배출공이 외주부에 형성된 타공관 부재가 연결되며,
상기 타공관 부재의 일단부는 상기 모듈 연결관의 출구부에 연통되게 연결되고, 상기 타공관 부재의 타단부는 막힌 구조로 형성되며,
상기 타공관 부재에는 상기 선택적 환원촉매를 향해 상기 혼합 가스가 바로 배출되지 않도록 상기 선택적 환원촉매와 마주보지 않은 부위에 상기 배출공들이 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.The method of claim 2,
A perforated pipe member having a plurality of discharge holes formed on the outer periphery is connected to the outlet of the module connection pipe,
One end of the perforated pipe member is connected in communication with the outlet of the module connection pipe, and the other end of the perforated pipe member is formed in a closed structure,
The exhaust gas purification apparatus, wherein the discharge holes are disposed in a portion not facing the selective reduction catalyst so that the mixed gas is not immediately discharged toward the selective reduction catalyst in the perforated pipe member.
상기 제1 배기관과 상기 제2 배기관은, 상기 DOC 믹싱 모듈 또는 상기 SCR 모듈과의 간섭을 회피하도록 상기 모듈 연결관을 기준으로 상기 DOC 믹싱 모듈과 상기 SCR 모듈의 타단부 둘레를 따라 서로 다른 방향으로 회전된 위치에 경사지게 마련된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치. The method of claim 1,
The first exhaust pipe and the second exhaust pipe are in different directions along the circumference of the other end of the DOC mixing module and the SCR module based on the module connection pipe to avoid interference with the DOC mixing module or the SCR module. Exhaust gas purification apparatus, characterized in that provided inclined in the rotated position.
상기 믹싱 파이프는, 상기 정화 가스와 상기 환원제의 믹싱 거리를 증가시킴과 아울러 상기 DOC 믹싱 모듈의 전체 크기를 감소시키도록 상기 DOC 믹싱 모듈의 내부 공간에 굴곡 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치. The method according to any one of claims 1 to 4 and 7,
The mixing pipe is provided in a curved shape in the inner space of the DOC mixing module to increase the mixing distance between the purification gas and the reducing agent and to reduce the overall size of the DOC mixing module. .
상기 DOC 믹싱 모듈의 타단부에는 상기 엔진의 배기 가스가 유입 및 저장되기 위한 유입 챔버가 형성되고, 상기 SCR 모듈의 타단부에는 상기 SCR 모듈에서 정화된 정화 가스가 저장 및 배출되기 위한 배출 챔버가 형성되며,
상기 DOC 믹싱 모듈은,
상기 제1 믹싱 챔버와 상기 유입 챔버가 양단부에 형성된 믹싱 모듈 케이스;
상기 믹싱 모듈 케이스의 일측 내부에 배치되고, 상기 배기 가스를 상기 디젤 산화 촉매로 정화하는 DOC 유닛; 및
상기 믹싱 모듈 케이스의 타측 내부에 배치되고, 상기 정화 가스에 상기 환원제를 혼합하여 상기 혼합 가스를 만드는 상기 믹싱 파이프를 포함하는 믹싱 유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치. The method of claim 8,
An inlet chamber for introducing and storing the exhaust gas of the engine is formed at the other end of the DOC mixing module, and an exhaust chamber for storing and discharging the purified gas purified by the SCR module is formed at the other end of the SCR module. And
The DOC mixing module,
A mixing module case in which the first mixing chamber and the inflow chamber are formed at both ends;
A DOC unit disposed inside one side of the mixing module case and purifying the exhaust gas with the diesel oxidation catalyst; And
A mixing unit disposed inside the other side of the mixing module case and including the mixing pipe for mixing the purifying gas with the reducing agent to produce the mixed gas;
Exhaust gas purification apparatus comprising a.
상기 믹싱 유닛은,
상기 DOC 유닛과 상기 제1 믹싱 챔버의 사이에 형성된 상기 믹싱 모듈 케이스의 공간부에 배치되고, 상기 제1 믹싱 챔버에 출구부가 연통되게 연결된 상기 믹싱 파이프;
상기 DOC 유닛의 출구부에서 배출되는 정화 가스를 상기 믹싱 파이프의 입구부로 안내하도록 상기 믹싱 파이프의 입구부와 상기 DOC 유닛의 출구부에 연결된 가스 유입부;
상기 믹싱 파이프의 내부에 상기 환원제를 분사하도록 상기 믹싱 파이프에 마련된 환원제 공급기; 및
상기 정화 가스의 유동 방향을 기준으로 상기 환원제 공급기의 후방에 위치되도록 상기 믹싱 파이프의 내부에 장착되고, 상기 정화 가스와 상기 환원제를 혼합시켜 상기 혼합 가스를 만드는 가스 믹서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.The method of claim 9,
The mixing unit,
The mixing pipe disposed in a space of the mixing module case formed between the DOC unit and the first mixing chamber, and connected to the first mixing chamber to have an outlet in communication;
A gas inlet connected to the inlet of the mixing pipe and the outlet of the DOC unit to guide the purified gas discharged from the outlet of the DOC unit to the inlet of the mixing pipe;
A reducing agent supply unit provided in the mixing pipe to inject the reducing agent into the mixing pipe; And
A gas mixer mounted inside the mixing pipe so as to be located behind the reducing agent supply device based on the flow direction of the purifying gas, and mixing the purifying gas and the reducing agent to produce the mixed gas;
Exhaust gas purification apparatus comprising a.
상기 믹싱 파이프의 입구부는 상기 믹싱 모듈 케이스의 중심축에서 일방향으로 편심된 위치에 배치되고,
상기 믹싱 파이프의 출구부는 상기 믹싱 모듈 케이스의 중심축에서 타방향으로 편심된 위치에 배치되며,
상기 믹싱 파이프의 중간부는 상기 믹싱 파이프의 입구부에서 상기 믹싱 파이프의 출구부를 향해 경사지게 굴곡된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.The method of claim 10,
The inlet portion of the mixing pipe is disposed at a position eccentric in one direction from the central axis of the mixing module case,
The outlet of the mixing pipe is disposed at a position eccentric from the central axis of the mixing module case in the other direction,
An exhaust gas purification apparatus, wherein an intermediate portion of the mixing pipe is bent obliquely from an inlet portion of the mixing pipe toward an outlet portion of the mixing pipe.
상기 환원제 공급기는,
상기 믹싱 파이프의 내부를 따라 유동되는 상기 정화 가스에 상기 환원제를 분사하는 분사 노즐;
상기 분사 노즐을 설치하도록 상기 믹싱 파이프의 중간부와 상기 믹싱 모듈 케이스에 관통되게 형성된 노즐 서포터; 및
상기 노즐 서포터를 안정적으로 지지하도록 상기 믹싱 모듈 케이스에 마련된 서포터 프레임;을 포함하며,
상기 분사 노즐은 상기 환원제를 상기 가스 믹서에 분사하는 방향으로 배치되되, 상기 분사 노즐의 분사 방향은 상기 정화 가스의 유동에 의한 변경을 보상하도록 상기 정화 가스의 유동 방향과 반대 방향으로 설정 각도 기울어지게 설정된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.The method of claim 11,
The reducing agent supplier,
A spray nozzle for injecting the reducing agent into the purification gas flowing along the inside of the mixing pipe;
A nozzle supporter formed to penetrate the middle portion of the mixing pipe and the mixing module case to install the spray nozzle; And
Includes; a supporter frame provided in the mixing module case to stably support the nozzle supporter,
The injection nozzle is disposed in a direction in which the reducing agent is injected into the gas mixer, and the injection direction of the injection nozzle is inclined at a set angle in a direction opposite to the flow direction of the purification gas to compensate for a change due to the flow of the purification gas. Exhaust gas purification device, characterized in that set.
상기 믹싱 모듈 케이스 중 상기 분사 노즐과 상기 노즐 서포터에 대응되는 부위에는 관통홀부가 형성되고,
상기 서포터 프레임은, 상기 관통홀부를 덮을 수 있는 형상으로 마련되어 상기 믹싱 모듈 케이스에 장착되는 장착 커버부; 및 상기 노즐 서포터를 감싸서 지지하도록 상기 장착 커버부에 마련된 서포터 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.The method of claim 12,
A through hole is formed in a portion of the mixing module case corresponding to the spray nozzle and the nozzle supporter,
The supporter frame may include a mounting cover part provided in a shape capable of covering the through hole and mounted on the mixing module case; And a supporter support part provided on the mounting cover to surround and support the nozzle supporter.
상기 장착 커버부는 상기 관통홀부를 통해 상기 분사 노즐과 상기 노즐 서포터의 교체 및 유지보수가 가능하도록 상기 관통홀부에 착탈 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.The method of claim 13,
The exhaust gas purification apparatus, wherein the mounting cover part is detachably provided in the through hole part to enable replacement and maintenance of the spray nozzle and the nozzle supporter through the through hole part.
상기 가스 믹서는,
상기 믹싱 파이프의 중간부의 내부에 배치되고, 상기 믹싱 파이프의 내측면과의 사이에 간극이 형성되도록 상기 믹싱 파이프보다 작은 직경의 원통 형상으로 형성된 믹서 하우징;
상기 믹서 하우징의 내부에 격자 형상으로 배치되고, 상기 믹싱 파이프의 길이 방향을 따라 평행하게 형성된 격자 날개; 및
상기 혼합 가스의 유동 방향을 기준으로 상기 격자 날개의 후방부에 배치되고, 상기 믹싱 파이프의 길이 방향과 교차되는 방향으로 상기 격자 날개의 후방부로부터 복수개가 엇갈리게 돌출된 믹서 날개;를 포함하며,
상기 믹서 날개들은, 상기 격자 날개의 중앙부에서 상기 격자 날개의 가장자리부로 갈수록 적게 형성되거나, 또는 상기 격자 날개의 중앙부에만 형성된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.The method of claim 10,
The gas mixer,
A mixer housing disposed inside an intermediate portion of the mixing pipe and formed in a cylindrical shape having a diameter smaller than that of the mixing pipe so that a gap is formed between the inner surface of the mixing pipe;
A lattice blade disposed in a lattice shape inside the mixer housing and formed in parallel along the length direction of the mixing pipe; And
And a mixer blade disposed at a rear portion of the lattice blade based on the flow direction of the mixed gas, and a plurality of mixer blades protruding alternately from the rear portion of the lattice blade in a direction crossing the longitudinal direction of the mixing pipe; and
The mixer blades, the exhaust gas purifying apparatus, characterized in that the less formed from the central portion of the lattice blade to the edge of the lattice blade, or formed only in the central portion of the lattice blade.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190165692A KR102252340B1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Exhaust gas cleaning device |
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KR1020190165692A KR102252340B1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Exhaust gas cleaning device |
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KR1020190165692A KR102252340B1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Exhaust gas cleaning device |
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2019
- 2019-12-12 KR KR1020190165692A patent/KR102252340B1/en active IP Right Grant
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |