KR102268479B1 - Reducing agent mixer having function of preventing reducer solidification - Google Patents

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KR102268479B1
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이진훈
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Abstract

In accordance with the present invention, a reducing agent mixer includes: an outer case formed into a cylindrical shape stood vertically, while leading exhaust gas to be introduced into a lower side of its internal space; an inner case formed into a cylindrical shape stood vertically to be mounted in the outer case; a center pipe mounted to be stood on the center axis of the inner case; a helical plate combined in a structure surrounding an outer side of the center pipe in a helical form; and a reducing agent spray pipe combined to sequentially penetrate a side wall of the outer case and a side wall of the inner case to spray a reducing agent to a space between the inner case and the center pipe. In accordance with the present invention, the reducing agent mixer having a reducing agent solidification prevention function is capable of preventing the solidification of a reducing agent by leading exhaust gas to flow fast throughout all sections; and preventing a liquefied reducing agent from being converted into droplets by spraying exhaust gas with high pressure to a section in which the reducing agent is sprayed.

Description

환원제 고형화 방지기능을 구비하는 환원제 믹서 {Reducing agent mixer having function of preventing reducer solidification} Reducing agent mixer having function of preventing reducer solidification

본 발명은 촉매를 향해 유동하는 배기가스에 환원제를 고르게 믹싱하기 위한 환원제 믹서에 관한 것으로, 더 상세하게는 배기가스가 모든 구간에 걸쳐 빠르게 유동하도록 함으로써 환원제가 고형화되는 현상을 방지할 수 있도록 구성되는 환원제 믹서에 관한 것이다.The present invention relates to a reducing agent mixer for evenly mixing a reducing agent with exhaust gas flowing toward a catalyst, and more particularly, to prevent the reducing agent from solidifying by allowing the exhaust gas to flow rapidly over all sections It relates to a reducing agent mixer.

일반적으로 디젤엔진은 우수한 신뢰성을 바탕으로 자동차, 선박, 일반산업용 등 산업 전반에서 사용 용도가 다양하고, 고출력 및 고부하 운전이 가능하여 수요가 계속 증가하고 있다.In general, diesel engines have a wide range of uses throughout industries such as automobiles, ships, and general industries based on their excellent reliability, and their demand continues to increase due to their high output and high load operation.

그러나 선진 각국에서 이러한 디젤자동차가 총 대기오염의 40%를 차지할 정도로 대기오염의 주범으로 인식되고 있기도 하다. 이에 대응하기 위하여 각국에서는 디젤엔진의 배기가스 규제를 강화시키고 있는바 이러한 디젤자동차의 대기오염은 주로 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM)에 의해 발생한다.However, in developed countries, diesel vehicles are recognized as the main culprit of air pollution, accounting for 40% of the total air pollution. In order to respond to this, each country is strengthening regulations on exhaust gas of diesel engines. Air pollution of diesel vehicles is mainly caused by nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM).

엔진의 배기가스 중에 함유된 공해 물질인 디젤 입자상 물질(PM) 및 질소산화물(NOx) 등을 감소시키기 위해 DOC(Diesel Oxidation Catalyst), DPF((Diesel Particulate matter Filter) 및 SCR(Selective Catalyst Reduction) 등과 같은 배기가스 후처리 장치가 차량에 적용되고 있다.Diesel Oxidation Catalyst (DOC), Diesel Particulate Matter Filter (DPF) and Selective Catalyst Reduction (SCR), etc. The same exhaust gas aftertreatment system is being applied to vehicles.

DOC는 배기가스 중의 총 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키고, 일산화질소를 이산화질소로 산화시키는 기능을 하며, DPF는 입자상 물질을 화학적 변환 과정을 통하여 정화시키는 역할을 한다.DOC oxidizes total hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas and oxidizes nitrogen monoxide to nitrogen dioxide, and DPF plays a role in purifying particulate matter through a chemical conversion process.

그리고 SCR은 인젝터를 통해 배기 가스의 유동 방향으로 분사되는 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 가수분해되고, 배기가스 중의 질소산화물과 암모니아의 촉매 반응으로서 질소산화물을 질소가스(N2)와 물(H2O)로 환원시키도록 하고 있다.In SCR, the reducing agent injected in the flow direction of the exhaust gas through the injector is hydrolyzed to ammonia (NH3) by the heat of the exhaust gas, and as a catalytic reaction of nitrogen oxide and ammonia in the exhaust gas, nitrogen oxide is converted into nitrogen gas (N2) and It is reduced to water (H2O).

질소산화물의 효과적인 저감을 위해서는 환원제가 배기가스에 분사되어 골고루 잘 섞이는 것이 중요하며, 그렇지 않을 경우 환원율이 저하되어 질소산화물을 그대로 배기시키게 되며, 또한, 분사된 환원제 중 배기가스와 섞이지 못한 부분은 배기유로의 내벽에 닿아 석출물을 발생시키는 문제를 일으키기도 한다.For effective reduction of nitrogen oxides, it is important that the reducing agent is sprayed into the exhaust gas and mixed well. Otherwise, the reduction rate is lowered and nitrogen oxides are exhausted as they are. Also, the part that is not mixed with the exhaust gas among the sprayed reducing agents is exhausted. It may also cause a problem of generating precipitates by contacting the inner wall of the flow path.

일반적으로 환원제를 배기가스에 골고루 잘 섞이도록 하기 위해 믹싱 모듈이 적용되며, 이러한 믹싱 모듈에서는 EM(emission) 기준 강화에 따라 인젝터를 통한 환원제의 분사압을 증대시켜 그 분사압 증대에 따른 환원제의 분사 속도를 증가시키도록 하고 있다.In general, a mixing module is applied to evenly mix the reducing agent with the exhaust gas. In this mixing module, the injection pressure of the reducing agent through the injector is increased according to the reinforcement of the EM (emission) standard, and the reducing agent is injected according to the injection pressure increase to increase speed.

따라서 이를 위해 종전에는 국내공개특허 제2012-0064345호(차량의 배기가스 후처리 시스템용 도징 모듈)에 의해 알려진 바와 같이 믹싱 모듈의 내부에 복수의 구멍을 형성한 가이드부재를 구비시킴으로써 월 웨팅 현상이 방지되도록 하고 있다.Therefore, as previously known by Korean Patent Publication No. 2012-0064345 (a dosing module for an exhaust gas post-treatment system of a vehicle), the wall wetting phenomenon is prevented by providing a guide member having a plurality of holes formed inside the mixing module for this purpose. to be prevented.

하지만 그러한 가이드부재와 배플부재에도 불구하고 여전히 구조적 한계로 인해 혼합가스의 유동성 저하를 초래하면서 환원제의 고형화 발생과 그로 인해 정화 효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 액상의 환원제를 배기가스에 혼합시킬 때에는 액상의 환원제를 배기가스 유로 상에 분사시키는 방법이 주로 사용되는데, 일반적으로 배기가스의 유동압력보다 환원제의 분사압력이 크므로 분사된 액상의 환원제가 배기유로에 액적화되는 문제가 발생될 수 있다.However, in spite of such a guide member and a baffle member, there is a problem that the reducing agent is solidified and the purification efficiency is reduced thereby, while still causing a decrease in the fluidity of the mixed gas due to a structural limitation. In addition, when the liquid reducing agent is mixed with the exhaust gas, a method of injecting the liquid reducing agent onto the exhaust gas passage is mainly used. In general, since the injection pressure of the reducing agent is greater than the flow pressure of the exhaust gas, the injected liquid reducing agent is There may be a problem that droplets are formed in the exhaust passage.

KR 10-2012-0064345 AKR 10-2012-0064345 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배기가스가 모든 구간에 걸쳐 빠르게 유동하도록 함으로써 환원제가 고형화되는 현상을 방지하고, 액상의 환원제가 분사되는 구간에 배기가스가 고압으로 분사되도록 함으로써 환원제의 액적화를 방지할 수 있는 환원제 믹서를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and prevents the reducing agent from solidifying by allowing the exhaust gas to flow rapidly over all sections, and so that the exhaust gas is injected at a high pressure in the section where the liquid reducing agent is injected. An object of the present invention is to provide a reducing agent mixer capable of preventing dropletization of the reducing agent by doing so.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 환원제 믹서는, 수직으로 세워진 원통형상을 이루되, 내부공간 하측으로 배기가스가 유입되는 외부케이스; 수직으로 세워진 원통형상으로 형성되어 상기 외부케이스의 내부에 장착되는 내부케이스; 상기 내부케이스의 중심축 상에 세워지도록 장착되는 중심관; 상기 중심관의 외측면을 나선형으로 감싸는 구조로 결합되는 헬리컬 플레이트; 상기 외부케이스의 측벽과 상기 내부케이스의 측벽을 순차적으로 관통하도록 결합되어, 상기 내부케이스와 중심관 사이의 공간으로 환원제를 분사하는 환원제 분사관;을 포함하여 구성된다.The reducing agent mixer according to the present invention for achieving the above object is formed of a cylindrical shape erected vertically, an outer case in which exhaust gas is introduced to the lower side of the inner space; an inner case formed in a vertically erected cylindrical shape and mounted inside the outer case; a central tube mounted to stand on the central axis of the inner case; a helical plate coupled to a structure that spirally surrounds the outer surface of the central tube; It is configured to include; a reducing agent injection pipe coupled to sequentially pass through the sidewall of the outer case and the sidewall of the inner case, and spraying the reducing agent into the space between the inner case and the central tube.

상기 외부케이스의 하단과 상기 내부케이스의 하단을 연결하여, 상기 외부케이스의 하측으로 유입되는 배기가스를 모두 상기 내부케이스의 내부로 안내하는 유입콘을 더 포함한다.Connecting the lower end of the outer case and the lower end of the inner case, further comprising an inlet cone for guiding all of the exhaust gas flowing into the lower side of the outer case to the inside of the inner case.

상기 유입콘은 상측으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 원반 형상으로 형성되어, 외경이 상기 외부케이스의 하단에 결합되고 내경이 상기 내부케이스의 하단에 결합된다. The inlet cone is formed in a disc shape inclined so that the inner diameter becomes narrower toward the upper side, the outer diameter is coupled to the lower end of the outer case, and the inner diameter is coupled to the lower end of the inner case.

상측으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 원반 형상으로 형성되어 상기 내부케이스의 상단을 덮도록 결합되는 배출콘을 더 포함한다.It further includes a discharge cone which is formed in a disc shape inclined so that the inner diameter becomes narrower toward the upper side and is coupled to cover the upper end of the inner case.

상기 헬리컬 플레이트 중 상기 환원제 분사관의 끝단 하측에 위치하는 부위에는, 하나 이상의 배기가스 통기공이 형성된다.At least one exhaust gas vent hole is formed in a portion of the helical plate positioned below the end of the reducing agent injection pipe.

상기 배기가스 통기공은 다수 개 형성되되, 상기 다수 개의 배기가스 통기공은 배기가스 유동방향이 방사형을 이루도록 서로 다른 방향으로 경사지게 형성된다.A plurality of exhaust gas vent holes are formed, and the plurality of exhaust gas vent holes are formed to be inclined in different directions so that the exhaust gas flow direction is radial.

상기 중심관은 상측이 캡에 의해 막힌 원통 형상으로 형성되며, 상기 중심관의 측벽에는 하나 이상의 개구홀이 형성된다.The central tube is formed in a cylindrical shape whose upper side is blocked by a cap, and one or more opening holes are formed in the sidewall of the central tube.

본 발명에 의한 환원제 고형화 방지기능을 구비하는 환원제 믹서를 이용하면, 배기가스가 모든 구간에 걸쳐 빠르게 유동하도록 함으로써 환원제가 고형화되는 현상을 방지할 수 있고, 액상의 환원제가 분사되는 구간에 배기가스가 고압으로 분사되도록 함으로써 환원제의 액적화를 방지할 수 있다는 장점이 있다.If the reducing agent mixer having a reducing agent solidification prevention function according to the present invention is used, it is possible to prevent the reducing agent from being solidified by allowing the exhaust gas to flow rapidly over all sections, and the exhaust gas is provided in the section where the liquid reducing agent is injected. There is an advantage in that it is possible to prevent the reducing agent from being sprayed at a high pressure.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 환원제 믹서가 장착된 배기가스 후처리장치의 측면도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 환원제 믹서의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 환원제 믹서의 분해사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 환원제 믹서의 단면사시도이다.1 and 2 are a side view and a cross-sectional view of an exhaust gas post-treatment device equipped with a reducing agent mixer according to the present invention.
3 is a perspective view of a reducing agent mixer according to the present invention.
4 is an exploded perspective view of the reducing agent mixer according to the present invention.
5 and 6 are cross-sectional perspective views of the reducing agent mixer according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 환원제 믹서의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the reducing agent mixer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 환원제 믹서가 장착된 배기가스 후처리장치의 측면도 및 단면도이다.1 and 2 are a side view and a cross-sectional view of an exhaust gas post-treatment device equipped with a reducing agent mixer according to the present invention.

일반적으로 배기가스 후처리장치는 엔진의 배기가스 중에 함유된 공해 물질인 디젤 입자상 물질(PM) 및 질소산화물(NOx) 등을 감소시키기 위해 DOC(100)(Diesel Oxidation Catalyst), 환원제 믹서(200), DPF(300)((Diesel Particulate matter Filter) 및 SCR(400)(Selective Catalyst Reduction) 등을 구비한다.In general, the exhaust gas after-treatment device is a DOC (100) (Diesel Oxidation Catalyst), a reducing agent mixer (200) to reduce diesel particulate matter (PM) and nitrogen oxide (NOx), which are pollutants contained in the exhaust gas of the engine. , DPF (300) (Diesel Particulate matter Filter) and SCR (400) (Selective Catalyst Reduction) and the like.

DOC(100)는 배기가스에 포함되어 있는 탄화수소 및 일산화탄소 등을 산화 반응시켜 물과 이산화탄소로 변환 정화하기 위한 장치이고, 환원제 믹서(200)는 배기가스에 액상의 환원제를 고르게 혼합시키기 위한 장치이며, DPF(300)는 배기가스에 포함되어 있는 입자상 물질을 포집하고 산화 처리하는 과정을 반복함으로써 배기가스를 정화 처리하기 위한 장치이고, SCR(400)은 환원제와 NOX의 환원반응을 촉진시켜 질소, 물, 산소 등의 무해한 가스로 변환 정화 처리하기 위한 장치이다. 이때, DOC(100)나 DPF(300), SCR(400) 은 종래의 배기가스 후처리장치에도 실질적으로 동일하게 적용되고 있는바, DOC(100), DPF(300), SCR(400)에 대한 상세한 설명은 생략한다.The DOC 100 is a device for converting and purifying water and carbon dioxide by oxidizing hydrocarbons and carbon monoxide contained in the exhaust gas, and the reducing agent mixer 200 is a device for evenly mixing a liquid reducing agent with the exhaust gas, The DPF 300 is a device for purifying the exhaust gas by repeating the process of collecting and oxidizing particulate matter contained in the exhaust gas, and the SCR 400 promotes the reduction reaction of the reducing agent and NO X to form nitrogen, It is a device for converting and purifying harmless gases such as water and oxygen. At this time, the DOC 100 , the DPF 300 , and the SCR 400 are substantially the same applied to the conventional exhaust gas post-treatment device, and the DOC 100 , the DPF 300 , and the SCR 400 are Detailed description will be omitted.

본 발명에 의한 환원제 믹서(200)는 DOC(100)와 DPF(300) 사이에 설치되어, DOC(100)를 지난 배기가스에 액상의 환원제를 고르게 혼합시키기 위한 장치로서, 배기가스가 모든 구간에 걸쳐 빠르게 유동하도록 함으로써 환원제가 고형화되는 현상을 방지하고, 액상의 환원제가 분사되는 구간에 배기가스가 고압으로 분사되도록 함으로써 환원제의 액적화를 방지한다는 점에 특징이 있다.The reducing agent mixer 200 according to the present invention is installed between the DOC 100 and the DPF 300 to evenly mix the liquid reducing agent with the exhaust gas that has passed the DOC 100. It is characterized in that it prevents the solidification of the reducing agent by allowing it to flow rapidly throughout, and prevents dropletization of the reducing agent by allowing the exhaust gas to be injected at a high pressure in the section where the liquid reducing agent is injected.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 환원제 믹서(200)에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the reducing agent mixer 200 according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 환원제 믹서(200)의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 환원제 믹서(200)의 분해사시도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 환원제 믹서(200)의 단면사시도이다.3 is a perspective view of the reducing agent mixer 200 according to the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of the reducing agent mixer 200 according to the present invention, and FIGS. 5 and 6 are cross-sections of the reducing agent mixer 200 according to the present invention is a perspective view.

본 발명에 의한 환원제 믹서(200)는, 수직으로 세워진 원통형상을 이루되 내부공간 하측으로 배기가스가 유입되는 외부케이스(210)와, 수직으로 세워진 원통형상으로 형성되어 상기 외부케이스(210)의 내부에 장착되는 내부케이스(220)와, 상기 내부케이스(220)의 중심축 상에 세워지도록 장착되는 중심관(230)과, 상기 중심관(230)의 외측면을 나선형으로 감싸는 구조로 결합되는 헬리컬 플레이트(240)와, 상기 외부케이스(210)의 측벽과 상기 내부케이스(220)의 측벽을 순차적으로 관통하도록 결합되어 상기 내부케이스(220)와 중심관(230) 사이의 공간으로 환원제를 분사하는 환원제 분사관(250)을 포함하여 구성된다. 상기 환원제 분사관(250)은 별도의 체결브라켓(252)에 의해 외부케이스(210)에 장착된다.The reducing agent mixer 200 according to the present invention is formed in a vertically erected cylindrical shape with an outer case 210 into which exhaust gas flows into the lower inner space, and is formed in a vertically erected cylindrical shape of the outer case 210 . The inner case 220 mounted therein, the central tube 230 mounted to stand on the central axis of the inner case 220, and the outer surface of the central tube 230 are coupled in a spirally wrapped structure. The helical plate 240 and the sidewall of the outer case 210 and the sidewall of the inner case 220 are coupled to sequentially pass through, and the reducing agent is sprayed into the space between the inner case 220 and the central tube 230 . It is configured to include a reducing agent injection pipe (250). The reducing agent injection pipe 250 is mounted on the outer case 210 by a separate fastening bracket 252 .

상기 외부케이스(210)와 내부케이스(220)는 모두 원통 형상을 이루되, 이중관 구조를 이루도록 즉, 중심축이 일치하도록 배열된다. 이때 상기 내부케이스(220)는 외측면이 상기 외부케이스(210)의 내측면과 이격되도록 직경이 작게 제작되며, 상하방향 길이도 외부케이스(210)보다 작게 제작된다.Both the outer case 210 and the inner case 220 have a cylindrical shape, and are arranged to form a double tube structure, that is, the central axis coincides with each other. At this time, the inner case 220 is manufactured to have a small diameter so that the outer surface is spaced apart from the inner surface of the outer case 210 , and has a vertical length smaller than that of the outer case 210 .

이와 같이 외부케이스(210)와 내부케이스(220) 사이에 공기층이 형성되면, 내부케이스(220)의 내부를 지나는 배기가스의 온도 강하를 감소시킬 수 있으므로, 내부케이스(220)의 내측으로 분사된 환원제가 냉각으로 인해 고형화되는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.When an air layer is formed between the outer case 210 and the inner case 220 as described above, the temperature drop of the exhaust gas passing through the inner case 220 can be reduced, so that the air injected into the inner case 220 can be reduced. There is an advantage in that the reducing agent can be prevented from being solidified due to cooling.

한편, 상기 헬리컬 플레이트(240)는 내측단이 중심관(230)의 외측면에 밀착되고 외측단이 내부케이스(220)의 내측면에 밀착되는바, 상기 내부케이스(220)의 내부로 유입된 배기가스는 헬리컬 플레이트(240)를 타고 나선형으로 유동하게 된다. 이와 같이 배기가스가 헬리컬 플레이트(240)를 타고 나선형으로 유동하면, 환원제 분사관(250)을 통해 분사되는 액상의 환원제와 배기가스 간의 접촉 시간이 증가하므로, 환원제와 배기가스가 매우 고르게 혼합될 수 있게 된다.On the other hand, the inner end of the helical plate 240 is in close contact with the outer surface of the central tube 230 and the outer end is in close contact with the inner surface of the inner case 220 , and the inner end of the helical plate 240 is in close contact with the inner surface of the inner case 220 . The exhaust gas is flowed spirally along the helical plate 240 . As such, when the exhaust gas flows spirally along the helical plate 240, the contact time between the liquid reducing agent injected through the reducing agent injection pipe 250 and the exhaust gas increases, so the reducing agent and the exhaust gas can be mixed very evenly. there will be

또한 배기가스가 헬리컬 플레이트(240)를 타고 나선형으로 유동하는 경우에는 배기가스가 직선으로 유동하는 경우에 비해 유동거리가 증가하므로, 상기 배기가스의 유속이 증대되는 결과가 발생하게 된다. 이와 같이 배기가스의 유속이 증대되면, 환원제가 고형화되는 현상이 감소하므로 환원제 혼합 효율이 향상된다는 장점도 얻을 수 있게 된다.Also, when the exhaust gas flows spirally on the helical plate 240 , the flow distance increases compared to the case where the exhaust gas flows in a straight line, resulting in an increase in the flow velocity of the exhaust gas. As such, when the flow rate of the exhaust gas is increased, a phenomenon in which the reducing agent is solidified is reduced, and thus, it is also possible to obtain an advantage that the reducing agent mixing efficiency is improved.

내부케이스(220)로 제공되는 환원제는 배기가스와의 혼합 효율이 향상될 수 있도록, 매우 작은 크기의 입자로 분사된다. 이와 같이 상기 환원제가 작은 크기의 입자로 분사된다 하더라도 환원제 분사관(250)의 출구 부위에서는 다수의 환원제 입자들이 서로 뭉쳐 아래로 떨어지는 현상이 발생된다. 즉, 환원제 분사관(250)의 출구 아래에서 환원제가 고형화되는 현상이 발생될 수 있다.The reducing agent provided to the inner case 220 is injected into particles of a very small size so that the mixing efficiency with the exhaust gas can be improved. As such, even if the reducing agent is injected into small-sized particles, a phenomenon occurs in which a plurality of reducing agent particles are aggregated together and fall down at the outlet portion of the reducing agent injection pipe 250 . That is, a phenomenon in which the reducing agent is solidified under the outlet of the reducing agent injection pipe 250 may occur.

본 발명에 의한 환원제 믹서(200)는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상기 헬리컬 플레이트(240) 중 상기 환원제 분사관(250)의 끝단 하측에 위치하는 부위에 하나 이상의 배기가스 통기공(242)이 형성된다는 점에 구성상의 특징이 있다.In order to solve the above problems, the reducing agent mixer 200 according to the present invention is one or more exhaust gas vent holes 242 in a portion located below the end of the reducing agent injection pipe 250 of the helical plate 240 . It is characterized in that it is formed.

이와 같이 헬리컬 플레이트(240)에 다수 개의 배기가스 통기공(242)이 형성되면, 내부케이스(220)의 하측으로 유입된 배기가스 중 대부분의 배기가스는 헬리컬 플레이트(240)를 따라 나선형으로 유동하지만 일부의 배기가스는 배기가스 통기공(242)을 통과하여 상향으로 유동하게 된다. 따라서 환원제 분사관(250)의 출구 아래로 떨어지는 환원제는, 배기가스 통기공(242)을 통과하는 배기가스에 의해 상측으로 확산되는바, 환원제가 고형화되는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 본 실시예에서는 헬리컬 플레이트(240)에 3개의 배기가스 통기공(242)이 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 배기가스 통기공(242)의 개수는 설계자의 선택에 따라 다양하게 변경될 수 있다.As such, when a plurality of exhaust gas vent holes 242 are formed in the helical plate 240, most of the exhaust gas introduced into the lower side of the inner case 220 flows in a spiral along the helical plate 240, but A portion of the exhaust gas flows upward through the exhaust gas vent 242 . Therefore, the reducing agent falling under the outlet of the reducing agent injection pipe 250 is diffused upward by the exhaust gas passing through the exhaust gas vent hole 242, and there is an advantage that the reducing agent can be prevented from solidifying. In this embodiment, only the case in which three exhaust gas vent holes 242 are formed in the helical plate 240 is illustrated, but the number of the exhaust gas vent holes 242 may be variously changed according to a designer's selection. .

한편, 상기 배기가스 통기공(242)은 환원제 분사관(250)의 출구 주변의 환원제를 더욱 효과적으로 확산시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 배기가스 통기공(242)은 다수 개 형성되되, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 다수 개의 배기가스 통기공(242)은 배기가스 유동방향이 방사형을 이루도록 서로 다른 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 이와 같이 다수 개의 배기가스 통기공(242)이 방사형을 이루도록 비스듬히 배열되면, 환원제 분사관(250)에서 분사된 환원제가 상기 배기가스 통기공(242)을 통과하는 배기가스에 의해 다시 한번 확산되는바, 환원제의 고형화가 억제된다는 장점이 있다.On the other hand, the exhaust gas vent hole 242 may be configured to more effectively diffuse the reducing agent around the outlet of the reducing agent injection pipe (250). For example, a plurality of exhaust gas vent holes 242 are formed, and as shown in FIG. 7 , the plurality of exhaust gas vent holes 242 are inclined in different directions so that the exhaust gas flow direction is radial. can As such, when the plurality of exhaust gas vent holes 242 are arranged obliquely to form a radial shape, the reducing agent injected from the reducing agent injection pipe 250 is once again diffused by the exhaust gas passing through the exhaust gas vent hole 242. Bar , there is an advantage that the solidification of the reducing agent is suppressed.

상기 헬리컬 플레이트(240)를 따라 유동하는 유동하는 배기가스는 나선형으로 유동하므로, 내부케이스(220) 내벽 주변의 배기가스는 빠르게 유동하지만 중심관(230) 주변의 배기가스는 느리게 유동하는 특성이 있다. 배기가스의 유속이 느려지면 환원제가 고형화될 우려가 높아지는바, 본 발명에 의한 환원제 믹서(200)는 중심관(230) 주변의 배기가스 유속을 증가되도록 구성될 수 있다.Since the exhaust gas flowing along the helical plate 240 flows in a spiral, the exhaust gas around the inner wall of the inner case 220 flows quickly, but the exhaust gas around the center pipe 230 flows slowly. . When the flow rate of the exhaust gas is slowed, the risk of solidification of the reducing agent increases. The reducing agent mixer 200 according to the present invention may be configured to increase the exhaust gas flow rate around the central pipe 230 .

예를 들어 상기 중심관(230)은 상측이 캡(232)에 의해 막힌 원통 형상으로 형성되고, 상기 중심관(230)의 측벽에는 하나 이상의 개구홀(234)이 형성될 수 있다. 본 실시예에 도시된 바와 같이 중심관(230)의 측벽에 개구홀(234)이 형성되면 상기 중심관(230)의 내부로 유입된 배기가스가 모두 개구홀(234)을 통과하면서 빠르게 유동하므로, 중심관(230) 외측면 주변의 배기가스 유속이 빨라지게 되고 이에 따라 중심관(230) 주변에서 환원제가 고형화되는 현상이 방지된다는 장점이 있다.For example, the central pipe 230 may have a cylindrical shape with an upper side blocked by a cap 232 , and one or more opening holes 234 may be formed in a sidewall of the central pipe 230 . As shown in this embodiment, when the opening hole 234 is formed in the side wall of the central pipe 230, the exhaust gas introduced into the central pipe 230 flows rapidly while passing through the opening hole 234. , there is an advantage that the exhaust gas flow rate around the outer surface of the central pipe 230 is increased, and thus the reducing agent is prevented from solidifying around the central pipe 230 .

본 실시예에서는 상기 개구홀(234)이 중심관(230)의 측벽 중 어느 일측에 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 개구홀(234)의 형성 위치는 설계자의 선택에 따라 다양하게 변경 및 증가될 수 있다.In this embodiment, only the case where the opening hole 234 is formed on either side of the sidewall of the central pipe 230 is illustrated, but the formation position of the opening hole 234 is variously changed and increased according to the designer's choice. can be

외부케이스(210)와 내부케이스(220) 사이에는 단열을 위해 공기층이 확보되어야 하는데, 외부케이스(210)와 내부케이스(220) 사이로 배기가스가 유동하게 되면 공기층이 확보되지 못하는 현상이 발생될 수 있다.An air layer must be secured between the outer case 210 and the inner case 220 for thermal insulation, but when the exhaust gas flows between the outer case 210 and the inner case 220, a phenomenon in which the air layer cannot be secured may occur. have.

따라서 본 발명에 의한 환원제 믹서(200)는 외부케이스(210) 하단과 내부케이스(220) 하단 사이를 밀폐시키는 유입콘(260)을 구비함이 바람직하다. 이와 같이 외부케이스(210)의 하단과 내부케이스(220)의 하단이 유입콘(260)에 의해 막히면, 외부케이스(210) 하측으로 유입된 배기가스가 모두 내부케이스(220) 내측으로 흐르게 되므로, 외부케이스(210)와 내부케이스(220) 사이에 공기층이 확보될 수 있다.Therefore, it is preferable that the reducing agent mixer 200 according to the present invention includes an inlet cone 260 for sealing between the lower end of the outer case 210 and the lower end of the inner case 220 . In this way, when the lower end of the outer case 210 and the lower end of the inner case 220 are blocked by the inlet cone 260, the exhaust gas introduced into the lower side of the outer case 210 flows into the inner case 220, An air layer may be secured between the outer case 210 and the inner case 220 .

이때 상기 유입콘(260)은 외부케이스(210) 하측으로 배기가스가 유입될 때 상기 배기가스와의 충격력을 최소화시킬 수 있도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 유입콘(260)은 상측으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 원반 형상으로 형성되어, 외경이 상기 외부케이스(210)의 하단에 결합되고 내경이 상기 내부케이스(220)의 하단에 결합되도록 구성됨이 바람직하다. 이와 같이 상기 유입콘(260)이 경사지게 배열되면, 외부케이스(210) 하측으로 유입된 배기가스가 큰 충격 없이 원활하게 내부케이스(220) 내측으로 안내될 수 있다는 장점이 있다.In this case, the inlet cone 260 is preferably formed to minimize the impact force with the exhaust gas when the exhaust gas flows into the lower side of the outer case 210 . That is, the inlet cone 260 is formed in a disc shape inclined so that the inner diameter becomes narrower toward the upper side, so that the outer diameter is coupled to the lower end of the outer case 210 and the inner diameter is coupled to the lower end of the inner case 220 . It is preferably configured. As such, when the inlet cone 260 is inclinedly arranged, there is an advantage that the exhaust gas introduced into the lower side of the outer case 210 can be smoothly guided into the inner case 220 without a large impact.

또한, 내부케이스(220)를 통과하여 배출되는 배기가스는 헬리컬 플레이트(240)를 타고 나선형으로 유동하므로, 내부케이스(220) 중심축 부근의 배기가스 유량과 내부케이스(220) 측벽 부근의 배기가스 유량에 큰 편차가 발생하게 된다. 이와 같이 배기가스가 나선형으로 유동하면서 DPF(300)로 유입되면 배기가스의 입자상 물질을 포집하고 산화 처리하는 효율이 떨어지는 문제가 발생된다.In addition, since the exhaust gas discharged through the inner case 220 flows spirally along the helical plate 240 , the exhaust gas flow rate near the central axis of the inner case 220 and the exhaust gas near the inner case 220 sidewall There will be large variations in the flow rate. As such, when the exhaust gas flows into the DPF 300 while spirally flowing, the efficiency of collecting and oxidizing particulate matter in the exhaust gas is reduced.

따라서 본 발명에 의한 환원제 믹서(200)는 헬리컬 플레이트(240)를 타고 내부케이스(220) 외측으로 배출되는 배기가스가 균일한 유동 분포를 가질 수 있도록, 상기 내부케이스(220)의 출구측(본 실시예에서는 상측)에 설치되는 배출콘(270)을 구비함이 바람직하다.Therefore, the reducing agent mixer 200 according to the present invention rides on the helical plate 240 so that the exhaust gas discharged to the outside of the inner case 220 has a uniform flow distribution, the outlet side of the inner case 220 (this In the embodiment, it is preferable to have a discharge cone 270 installed on the upper side).

상기 배출콘(270)은 상측으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 원반 형상으로 형성되어 상기 내부케이스(220)의 상단을 덮도록 결합되는바, 헬리컬 플레이트(240)를 타고 나선으로 유동하던 배기가스는 배출콘(270)의 경사진 측벽에 부딪히면서 내부케이스(220)의 중심축을 향해 모아지고, 배출콘(270)을 통과할 때에는 배기가스의 유동 분포가 균일하게 된다는 장점이 있다.The exhaust cone 270 is formed in a disc shape inclined so that the inner diameter becomes narrower toward the upper side and is coupled to cover the upper end of the inner case 220 , the exhaust gas flowing in a spiral while riding the helical plate 240 is The exhaust cone 270 has an advantage that the flow distribution of the exhaust gas becomes uniform when it collides with the inclined sidewall of the exhaust cone 270 and collects toward the central axis of the inner case 220 , and passes through the exhaust cone 270 .

상기 배출콘(270)의 내경은 헬리컬 플레이트(240)를 타고 나선형으로 유동하는 배기가스의 유동특성 및 DPF(300)의 입구 규격, 요구되는 배압의 크기 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선택됨이 바람직하다.The inner diameter of the exhaust cone 270 is preferably selected according to various conditions, such as the flow characteristics of the exhaust gas that flows spirally on the helical plate 240, the inlet size of the DPF 300, and the size of the required back pressure. .

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 the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those skilled in the art will understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100 : DOC 200 : 환원제 믹서
210 : 외부케이스 220 : 내부케이스
230 : 중심관 232 : 캡
234 : 개구홀 240 : 헬리컬 플레이트
242 : 배기가스 통기공 250 : 환원제 분사관
252 : 체결브라켓 260 : 유입콘
270 : 배출콘 300 : DPF
400 : SCR100: DOC 200: reducing agent mixer
210: outer case 220: inner case
230: central tube 232: cap
234: opening hole 240: helical plate
242: exhaust gas vent hole 250: reducing agent injection pipe
252: fastening bracket 260: inlet cone
270: exhaust cone 300: DPF
400: SCR

Claims (7)

수직으로 세워진 원통형상을 이루되, 내부공간 하측으로 배기가스가 유입되는 외부케이스;
수직으로 세워진 원통형상으로 형성되어 상기 외부케이스의 내부에 장착되는 내부케이스;
상기 내부케이스의 중심축 상에 세워지도록 장착되는 중심관;
상기 중심관의 외측면을 나선형으로 감싸는 구조로 결합되는 헬리컬 플레이트;
상기 외부케이스의 측벽과 상기 내부케이스의 측벽을 순차적으로 관통하도록 결합되어, 상기 내부케이스와 중심관 사이의 공간으로 환원제를 분사하는 환원제 분사관;
을 포함하여 구성되며,
상기 헬리컬 플레이트 중 상기 환원제 분사관의 끝단 하측에 위치하는 부위에는 다수 개의 배기가스 통기공이 형성되되, 상기 다수 개의 배기가스 통기공은 상기 배기가스 통기공을 지나는 배기가스 유동방향이 방사형으로 확산되도록 서로 다른 방향으로 경사지게 형성되고,
상기 중심관은 상측이 캡에 의해 막힌 원통 형상으로 형성되며, 상기 중심관의 측벽에는 하나 이상의 개구홀이 형성되어, 상기 중심관의 내부로 유입된 배기가스가 모두 상기 개구홀을 통과하면서 빠르게 유동하여 상기 중심관 외측면 주변의 배기가스 유속이 증가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 환원제 믹서.Doedoe having a vertically erected cylindrical shape, an outer case in which exhaust gas flows into the lower inner space;
an inner case formed in a vertically erected cylindrical shape and mounted inside the outer case;
a central tube mounted to stand on the central axis of the inner case;
a helical plate coupled to a structure that spirally surrounds the outer surface of the central tube;
a reducing agent injection pipe coupled to sequentially pass through the side wall of the outer case and the side wall of the inner case, and injecting a reducing agent into the space between the inner case and the central pipe;
It consists of
A plurality of exhaust gas vent holes are formed in a portion of the helical plate located below the end of the reducing agent injection pipe so that the exhaust gas flow direction passing through the exhaust gas vent hole is radially diffused. formed to be inclined in different directions,
The central pipe is formed in a cylindrical shape whose upper side is blocked by a cap, and at least one opening hole is formed in the side wall of the central pipe, so that all exhaust gases introduced into the central pipe flow rapidly while passing through the opening hole. to the reducing agent mixer, characterized in that configured to increase the exhaust gas flow rate around the outer surface of the central tube. 청구항 1에 있어서,
상기 외부케이스의 하단과 상기 내부케이스의 하단을 연결하여, 상기 외부케이스의 하측으로 유입되는 배기가스를 모두 상기 내부케이스의 내부로 안내하는 유입콘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 믹서.The method according to claim 1,
By connecting the lower end of the outer case and the lower end of the inner case, reducing agent mixer further comprising an inlet cone for guiding all of the exhaust gas flowing into the lower side of the outer case to the inside of the inner case. 청구항 2에 있어서,
상기 유입콘은 상측으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 원반 형상으로 형성되어, 외경이 상기 외부케이스의 하단에 결합되고 내경이 상기 내부케이스의 하단에 결합되는 것을 특징으로 하는 환원제 믹서.3. The method according to claim 2,
The inflow cone is formed in a disc shape inclined so that the inner diameter becomes narrower toward the upper side, and the outer diameter is coupled to the lower end of the outer case and the inner diameter is coupled to the lower end of the inner case. 청구항 1에 있어서,
상측으로 갈수록 내경이 좁아지도록 경사진 원반 형상으로 형성되어 상기 내부케이스의 상단을 덮도록 결합되는 배출콘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 믹서.The method according to claim 1,
Reducing agent mixer, characterized in that it further comprises a discharge cone that is formed in a disc shape inclined so that the inner diameter becomes narrower toward the upper side is coupled to cover the upper end of the inner case. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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