KR102557412B1 - 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치 - Google Patents

개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102557412B1
KR102557412B1 KR1020210128883A KR20210128883A KR102557412B1 KR 102557412 B1 KR102557412 B1 KR 102557412B1 KR 1020210128883 A KR1020210128883 A KR 1020210128883A KR 20210128883 A KR20210128883 A KR 20210128883A KR 102557412 B1 KR102557412 B1 KR 102557412B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
exhaust gas
housing
diesel
flange
Prior art date
Application number
KR1020210128883A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230045971A (ko
Inventor
이석길
김남일
황인복
Original Assignee
(주)세움
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)세움 filed Critical (주)세움
Priority to KR1020210128883A priority Critical patent/KR102557412B1/ko
Publication of KR20230045971A publication Critical patent/KR20230045971A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102557412B1 publication Critical patent/KR102557412B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892—Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1838—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly characterised by the type of connection between parts of exhaust or silencing apparatus, e.g. between housing and tubes, between tubes and baffles
    • F01N13/1844—Mechanical joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명은 농기계 작동시 배출되는 배기가스를 정화할 수 있는 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치에 관한 것으로서, 일단에서 유입되는 배기가스에 함유된 입자상물질(PM)에 함유된 탄화수소(HC)를 주성분으로 하는 용해성 유기물질(SOF)을 산화시켜 물과 이산화탄소로 변환시키는 디젤산화촉매부(100); 디젤산화촉매부의 상측에 배치되는 믹서부(200); 믹서부의 상측에 배치되며, 입자상물질이 포집되었을 때에, 배출가스의 온도를 높여 입자상물질을 연소시키는 디젤필터트랩부(300); 및 디젤필터트랩부의 상측에 적층배치되며, 배기중에 요소수를 주입하여 암모니아를 생성시키고기 암모니아와 질소산화물(NOX)을 반응시켜 물과 질소로 변환시키는 선택적환원촉매부(400);를 포함하며, 디젤산화촉매부, 믹서부, 디젤필터트랩부 및 선택적환원촉매부는 서로 맞닿는 부분의 외경이 확폭되도록 플랜지 쉘이 각각 결합되고, 서로 맞닿는 플랜지 쉘을 탈부착 가능하도록 결합시켜, 디젤산화촉매부, 믹서부, 디젤필터트랩부 및 선택적환원촉매부를 수직방향으로 적층배치시키는 클램프(500);를 더 포함한다.

Description

개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치{Vertical exhaust gas after treatment apparatus with improved mixing part for agricultural machine}
본 발명은 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치에 관한 것으로서, 기존 엔진룸 공간 안에 수평방향으로 배치되는 후처리 장치를 장착하는 데에 한계가 있어 공간 활용도가 높아지도록 배기 장치를 수직방향으로 배치하고, 믹서부를 개선하여 배기가스의 배출효율과 유동성능을 확보할 수 있는 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치에 관한 것이다.
배기 후처리 시스템은 자동차 및 건설기계, 농기계, 선박원동기 등 디젤엔진 사용 환경조건에 적용되는 시스템으로 디젤에서 배출되는 CO, HC 및 NOx를 엔진 이후의 촉매와 필터를 통하여 유해물질을 저감시키는 중요 시스템으로서, 디젤산화촉매, 디젤필터트랩장치 및 선택적 환원 촉매 등의 부품이 있다.
디젤산화촉매는 필터에 백금, 팔라듐 등을 코팅하여 이들에 의한 촉매작용으로 배기가스 중 산소를 사용하여 PM에 함유된 탄화수소(HC)를 주성분으로 하는 미연소물질(SOP)를 산화하여 물과 이산화탄소로 바꿔준다.
디젤필터트랩장는 기공 DPF에 SCR 촉매(일반적으로, Cu-zeolite, Fe-zeolite)를 코팅하여 SDPF 전단에서 공급되는 NH3 및 배기가스 중의 NOx를 SCR 촉매 상에서 반응시켜, NOx를 물과 N2로 정화시키는 기능을 한다. 또한, SDPF는 필터의 기능을 하므로 DPF의 기능인 배기가스 중의 SOOT를 포집하여, 엔진에서 후 분사를 통하여 배기온도를 상승시키고 이를 통해 SDPF에 포집된 SOOT를 산화/제거시킨다.
선택적 환원 촉매는 요소수를 배기 중에 주입하여 암모니아를 생성시키고 암모니아와 NOx를 반응시켜 물과 질소로 무해화한다.
한편, 디젤엔진에 있어서 배기가스를 저감하는 방법에는 크게 두 가지 방법이 있다. 우선 엔진의 연소 특성을 최적화하여 유해물질의 배출을 원칙적으로 저감하는 방법과 엔진 이후 촉매 및 필터를 통해 제거하는 방법이 있다.
DOC 및 DFP가 장착된 후처리 시스템의 경우 디젤 배기물에 대하여 백금(Pt), 파라듐(Pd) 등을 활용한 산화촉매 방법으로 1차적인 저감 후 매연 및 입자상 물질을 물리적으로 포집/제거하도록 하는 2차 저감 방식으로 배기가스의 유해물질을 최소화시킬 수 있다.
이에, 점차 엄격해지고 있는 환경규제에 대응하기 위하여 점차 복잡한 형태로 변화하고 있는 배기가스 후처리 시스템의 공간 활용도를 높이기 위한 새로운 방식의 배기 후처리 시스템을 제공하는 것이다.
(한국공개특허 제10-1993-0005166호 (1994.10.17.))
본 발명의 목적은 기존 엔진룸 공간 안에 수평방향으로 배치되는 후처리 장치를 장착하는 데에 한계가 있어 공간 활용도가 높도록 배기 장치를 수직방향으로 배치하고, 믹서부를 개선하여 배기가스의 배출효율과 유동성능을 확보할 수 있는 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 농기계 작동시 배출되는 배기가스를 정화할 수 있는 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치는 일단에서 유입되는 배기가스에 함유된 입자상물질(PM)에 함유된 탄화수소(HC)를 주성분으로 하는 용해성 유기물질(SOF)을 산화시켜 물과 이산화탄소로 변환시키는 디젤산화촉매부(100); 디젤산화촉매부의 상측에 배치되는 믹서부(200); 믹서부의 상측에 배치되며, 입자상물질이 포집되었을 때에, 배출가스의 온도를 높여 입자상물질을 연소시키는 디젤필터트랩부(300); 및 디젤필터트랩부의 상측에 적층배치되며, 배기중에 요소수를 주입하여 암모니아를 생성시키고기 암모니아와 질소산화물(NOX)을 반응시켜 물과 질소로 변환시키는 선택적환원촉매부(400);를 포함하며, 디젤산화촉매부, 믹서부, 디젤필터트랩부 및 선택적환원촉매부는 서로 맞닿는 부분의 외경이 확폭되도록 플랜지 쉘이 각각 결합되고, 서로 맞닿는 플랜지 쉘을 탈부착 가능하도록 결합시켜, 디젤산화촉매부, 믹서부, 디젤필터트랩부 및 선택적환원촉매부를 수직방향으로 적층배치시키는 클램프(500);를 더 포함한다.
여기서, 믹서부(200)는 제2 하우징(210); 제2 하우징의 내측에 배치되는 중공의 파이프(220); 띠 형상으로 형상되며, 파이프의 외주면을 감싸면서 배치되는 헬리컬 플레이트(230); 파이프의 상측에 배치되는 플러그(240); 및 제2 하우징(210)의 상단에 결합되며, 상측 방향을 따라 관경이 작아지도록 형성되어 플러그의 상면보다 상측으로 돌출되어 디젤필터트랩부(300)의 외곽에 집중되는 배기가스의 유동을 억제하는 콘(250);을 구비하며, 파이프(220)는, 파이프에서 제2 하우징으로 연통되어 디젤필터트랩부(300)의 유동성을 증대시키도록 적어도 하나 이상의 슬롯홀(221)이 형성될 수 있다.
여기서, 믹서부(200)는 제2 하우징(210); 제2 하우징의 내측에 배치되는 중공의 파이프(220);띠 형상으로 형상되며, 파이프의 외주면을 감싸면서 배치되는 헬리컬 플레이트(230); 및 파이프의 상측에 배치되는 플러그(240);를 구비하며, 플러그(240)는 복수의 플러그홀(241)이 형성되어 유동분포를 균일하게 할 수 있다.
여기서, 헬리컬 플레이트는 길이방향을 따라 적어도 복수의 홀(231)이 연속해서 형성될 수 있다.
여기서, 제2 하우징(210)은 제2 하우징(210)의 일측면에 형성되어 제2 하우징(210)의 내측으로 관통되도록 형성되는 도징 플랜지(270)를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 의한 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치는 기존 엔진룸에 장착되던 방식을 벗어나 측면에 수직으로 장착됨으로써 강화된 배출가스 규제에 효과적인 대응을 통해 배출가스를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 건설기계 및 소형선박에 활용이 가능하여, 현재 지속적으로 감소하고 있는 상용차 시장을 대체할 신시장 개척에 중요한 교두보 역할을 할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명을 통하여 국내 농기계, 건설기계에서 발생하는 PM에 대하여 90% 이상 필터링이 가능하여, 국내 미세먼지 문제에 대응할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치의 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤산화촉매부의 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 믹서부의 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 믹서부의 제1 실시예에 따른 도면이다.
도 3c는 본 발명의 믹서부의 제2 실시예에 따른 도면이다.
도 3d는 본 발명의 믹서부의 도징 플레이트의 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디젤필터트랩부의 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선택적환원촉매부의 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치에 센서가 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치가 농기계에 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치의 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치가 농기계에 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 7을 참조하여 설명하면, 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치(10)는 농기계(A)에 장착되어 농기계의 작동시 배출되는 배기가스를 정화하는 것으로서, 디젤산화촉매부(DOC, 100), 믹서부(200), 디젤필터트랩부(SDPF, 300) 및 선택적환원촉매부(SCR, 400)를 포함한다.
디젤산화촉매부(DOC, 100)는 일단에서 유입되는 배기가스에 함유된 입자상물질(PM)에 함유된 탄화수소(HC)를 주성분으로 하는 용해성 유기물질(SOF)을 산화시켜 물과 이산화탄소로 변환시킨다.
믹서부(200)는 디젤산화촉매부(100)의 상측에 배치된다.
디젤필터트랩부(SDPF, 300)는 믹서부(200)의 상측에 배치되며, 입자상물질이 포집되었을 때에, 배출가스의 온도를 높여 입자상물질을 연소시킨다.
선택적환원촉매부(SCR, 400)는 디젤필터트랩부(300)의 상측에 적층배치되며, 배기중에 요소수를 주입하여 암모니아를 생성시키고 암모니아와 질소산화물(NOX)을 반응시켜 물과 질소로 변환시킨다.
이때, 디젤산화촉매부(100), 믹서부(200), 디젤필터트랩부(300) 및 선택적환원촉매부(400)는 하측에서 부터 상측으로 차례로 결합된다. 이를 위하여, 디젤산화촉매부(100), 믹서부(200), 디젤필터트랩부(300) 및 선택적환원촉매부(400)는 각각 캔 형상의 모듈로 형성되고, 서로 맞닿는 부분의 외경이 확폭되도록 플랜지 쉘이 각각 결합된다. 서로 맞닿은 플랜지 쉘은 클램프(500)를 통하여 디젤산화촉매부(100), 믹서부(200), 디젤필터트랩부(300) 및 선택적환원촉매부(400)가 수직방향으로 적층배치되어 탈부착 결합되도록 유도할 수 있다. 또한, 디젤산화촉매부(100), 믹서부(200), 디젤필터트랩부(300) 및 선택적환원촉매부(400)은 각각이 모듈로 형성되고 탈착 및 결합이 편리하기 때문에 교체가 필요한 모듈만 간단하게 교체시킴으로써 전체적인 장치의 유지관리성을 증대시킬 수 있다. 이를 통하여, 농기계 배기가스의 배출효과를 증대시킬 수 있다.
이하에서, 상기 설명한 디젤산화촉매부(DOC, 100), 믹서부(200), 디젤필터트랩부(SDPF, 300) 및 선택적환원촉매부(SCR, 400)의 각각에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤산화촉매부의 도면이다.
도 2를 참고하여 설명하면, 디젤산화촉매부(100)는 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치(10)의 하측에 위치하는 것으로서, 캔 형상의 모듈로 형성되며 제1 하우징(110), 제1 촉매(120), 플레이트(130), 단열재(140) 및 제1 외측커버(150)를 구비할 수 있다.
제1 하우징(110)은 중공의 원통형상으로 형성되어 내부에 수용공간이 형성되며, 일측면에 유입구(111)가 형성된다. 유입구(111)는 유입구(111)와 연통되는 보스템퍼유입구(113)와 보스녹스 유입구(114)를 구비할 수 있다. 보스템퍼유입구(113)는 온도 센서를 장착하는 보스로 온도 센서를 장착하여 유입되는 배기가스 온도를 측정한다. 보스녹스 유입구(114)는 NOX 센서를 장착하는 보스로 Nox센서를 장착하여 유입되는 NOX 가스 양을 측정하고, 측정 값에 따라 우레아액체 분사량을 조절할 수 있다.
제1 촉매(120)는 제1 하우징(110)의 내측 외경에 대응되도록 형성되어 제1 하우징(110)의 내측공간에 배치되며, L형 링(112)을 통해 제1 하우징(110)의 내부에 고정된다. 이때, L형 링(112)과 맞닿는 제1 하우징(110)의 내측은 L형 링(112)에 대응되는 단차홈이 형성되어 L형 링(112)의 견고한 결합상태가 유지되도록 함과 동시에 L형 링(112)을 통하여 배기가스가 바깥으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
베플(baffle) 플레이트(130)는 복수의 홀(131)이 형성되며, 제1 촉매(120)의 하측에 배치되어 제1 촉매(120)를 따라 유입되는 배기가스의 유로가 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
단열재(140)는 제1 하우징(110)의 외측을 감싸도록 형성된다.
제1 외측커버(150)는 단열재(140)를 감싸서 단열재(140)의 단열 성능을 향상시킨다. 제1 외측커버(150)는 한 쌍으로 형성되며, 단열재(140)의 외측을 감쌀 때에 내주면이 단열재(140)의 외측면과 완전히 맞닿지 않고 소정의 간극을 형성하도록 결합됨으로써, 그 사이에 공기층이 형성되도록 하여 단열성능을 증대시킬 수 있다.
플랜지 쉘(160)은 링 형상으로 형성되어 제1 하우징(110)의 상단에 압입방식으로 견고하게 결합될 수 있다. 그리고, 플랜지 쉘(160)은 클램프(500)를 통해 믹서부(200)와 견고하게 결합될 수 있다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 실시예에 따른 믹서부의 도면이다.
도 3a 내지 3d를 참고하여 설명하면, 믹서부(200)는 캔 형상의 모듈로 형성되며 디젤산화촉매부(100)와 연통되도록 디젤산화촉매부(100)의 상측에 배치되는 것으로서, 제2 하우징(210), 파이프(220), 헬리컬 플레이트(230), 플러그(240), 콘(250), 플랜지 쉘(260), 도징 플랜지(270), 단열재(280) 및 제2 외측커버(290)를 포함한다.
제2 하우징(210)은 중공의 원통형상으로 형성되어 내부에 수용공간이 형성된다. 이때, 제2 하우징(210)의 내측에 제2 내측하우징(211)이 구비될 수 있다. 후술하는 헬리컬 플레이트(230)를 통해 제2 내측하우징(211)과 파이프(220)는 안정적인 결합상태가 유지되도록 할 수 있다.
파이프(220)는 중공으로 형성되어 제2 내측하우징(211)의 내측에 배치된다. 이를 통하여 제2 내측하우징(211)으로 이중관 구조를 형성하여 유동단면적을 축소시켜 유속을 증대시킬 수 있다.
이때, 파이프(220)는 도 3b와 같이 일측면에 사선방향으로 길쭉하게 형성되는 슬롯홀(221)이 형성될 수 있다. 슬롯홀(221)과 헬리켓 플레이트(230)를 통하여, 믹싱공간의 온도강하를 최소화시키고, 유동성능을 확보할 수 있다.
헬리컬 플레이트(230)는 띠 형상으로 형상되며, 파이프(220)의 외주면을 따라 하측에서 상측을 따라 나선구조로 형성된다. 이때, 헬리컬 플레이트(230)의 상단에는 복수의 홀(231)이 형성된다. 복수의 홀(231)은 헬리컬 플레이트(230)를 따라 순차적으로 복수로 형성되는 것이 바람직하다. 헬리컬 플레이트(230)는 유동 단면적을 축소하여 유속을 증대시켜 배기가스의 정화성능을 증대시킬 수 있다.
플러그(240)는 파이프(220)의 상측에 배치되며 복수의 플러그홀(241)이 형성되어 유동분포를 균일하게 할 수 있다.
콘(250)은 제2 내측 하우징(211)의 상측에 결합되며, 상측 방향을 따라 관경이 작아지도록 형성된다. 이러한 콘(250)은 믹서부(200)의 상단에 위치하는 디젤필터트랩부(300)의 외곽에 집중되는 배기가스의 유동을 억제할 수 있으며, 배기가스와 우레아의 믹싱효과를 증대시킬 수 있다. 이때, 콘(250)에는 적어도 하나 이상의 홀(251)이 형성될 수 있다. 홀(251)을 통하여 헬리컬 플레이트(230)의 입구측에서 바운싱된 유동 흐름 위치 이동을 유도할 수 있으며, 헬리컬 플레이트(230)의 하단으로 분포된 액적의 상방향 확산유도를 제공할 수 있다.
플랜지 쉘(260)은 제2 하우징(210)의 상단 및 하단에 압입방식으로 견고하게 결합될 수 있다. 그리고, 플랜지 쉘(260)은 클램프(500)를 통하여 디젤필터트랩부(300)와 견고하게 고정될 수 있다.
도징 플랜지(270)는 제2 하우징(210)의 일측면에 형성되어 제2 하우징(210)의 내측으로 관통되어 제2 내측하우징(211)을 연결하도록 구비될 수 있다. 도징 플랜지(270)의 내측 분사각도는 대략 60 ∼ 80도로 형성될 수 있으며, 도징 플랜지(270)를 통하여 우레아가 분무되는 방향을 향하여 분사폭이 좁아지도록 형성될 수 있다.
만약, 분사각도가 60도 미만으로 형성되면, 우레아가 집중되도록 분사되어 효과적인 혼합이 어렵게 되고, 75도를 초과하여 형성되면 유속이 감소되면서 온도강화영역이 증대되는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 바람직하게는 75도로 형성되는 것이 바람직하다. 도징 플랜지(270)의 내측 각도가 75도로 형성될 경우, 분사 거리 축소로 내측 정체된 유속 및 온도강하 영역이 최소화되도록 할 수 있다. 이를 통하여 우레아 수용액(NH2CO)을 분사하게 되면 우레아의 믹싱효과를 증대시켜 유동 균일도를 향상시킴으로써 배기가스에 포함되어 있는 NOX를 질소, 수증기로 효과적으로 환원시킬 수 있다.
이때, 도징 플랜지(270)와 연결되는 제2 하우징(210)의 일측면에도 도징 플랜지(270)와 연결되는 어댑터구(271)가 형성될 수 있다. 이때, 형성된 어댑터구(271)는 입구측에서 도징 플랜지(270)에 형성된 홀을 향하여 관경이 넓어지도록 형성되며, 넓어진 종단 홀의 크기가 도징 플랜지(270)에 형성된 홀의 크기보다 크게 형성될 수 있다. 이를 통하여 분사되는 노즐이 도징 플랜지(270)에 안정적으로 결합되도록 유도할 수 있다.
단열재(280)는 제2 하우징(210)의 외측을 감싸도록 형성될 수 있다.
제2 외측커버(290)는 제2 외측커버(290)는 한 쌍으로 형성되며, 단열재(280)를 감싸 단열재(280)의 단열 성능을 향상시킨다. 제2 외측커버(290)는 단열재(280)의 외측을 감쌀 때에 내주면이 단열재(280)의 외측면과 완전히 맞닿지 않고 소정의 간극을 형성하도록 결합됨으로써, 그 사이에 공기층을 형성하여 단열성능을 증대시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디젤필터트랩부의 도면이다.
도 4를 참고하여 설명하면, 디젤필터트랩부(300)는 캔 형상의 모듈로 형성되는 것으로서, 제3 하우징(310), 제2 촉매(320), 플랜지 쉘(330), 단열재(340) 및 제3 외측커버(350)를 구비한다.
제3 하우징(310)은 중공의 원통형상으로 형성되어 내부에 수용공간이 형성된다.
제2 촉매(320)는 제3 하우징의 내경에 대응되도록 형성되어 제3 하우징(310)의 내측에 배치된다. 이때, 제2 촉매(320)는 L형 링(311)을 통해 제3 하우징(310)의 내부에 고정된다. 이때, L형 링(311)과 맞닿는 제3 하우징(310)의 내측은 L형 링(311)에 대응되는 단차홈이 형성되어 L형 링(311)의 견고한 결합상태가 유지되도록 할 수 있다.
플랜지 쉘(330), 단열재(340) 및 제3 외측커버(350)는 앞서 설명한 바와 그 구조 및 특징이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선택적환원촉매부의 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치에 센서가 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 6을 참고하여 설명하면, 선택적환원촉매부(400)는 제4 하우징(410), 제3 촉매(420), 콘연결부(430), 플랜지 쉘(440), 단열재(450), 제4 외측커버(470) 및 차압센서(460)를 구비할 수 있다.
제4 하우징(410)은 중공의 원통형상으로 형성되어 내부에 수용공간이 형성된다. 그리고, 제4 하우징(410)의 타측에는 콘연결부(430)가 형성되고, 콘연결부(430)에 유출구(411)를 연결되어 정화된 배기가스가 토출되게 된다. 유출구(411)에는 NOX주입구(413)가 형성될 수 있다. NOX주입구(413)는 후단에 장착되는 NOX 센서를 장착하는 보스로 배출되는 배기가스 중의 NOX 양을 측정하여 배기기준에 만족/불만족을 확인하여 NOX 배출 양 불만족 시 우레아분사량을 조절할 수 있다.
이때, 콘연결부(430)의 상단에는 브라켓핀(412)이 형성될 수 있다. 브라켓핀(412)은 한 쌍으로 구비되어 유출구(411)를 중심으로 서로 대칭으로 형성될 수 있다. 브라켓핀(412)은 배기 후처리 장치 상단부에 장착된 보스로 차량에 장착 시 볼트 조립을 통해 후처리 장치를 차량에 고정하는 역할을 하며 샹단부 고정을 통해 후처리 장치 진동을 최소화시킬 수 있다.
제3 촉매(420)는 제4 하우징의 내경에 대응되도록 형성된다.
플랜지 쉘(440), 단열재(450) 및 제4 외측커버(470)는 앞서 설명한 바와 그 구조 및 특징이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
차압센서(460)는 제4 하우징(410)의 일측면에 결합될 수 있다. 차압센서(460)는 단열재(450)의 일측면에 결합되는 센서고정구(461)를 통하여 견고하게 고정될 수 있다.
본 발명에 의한 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치는 기존 엔진룸에 장착되던 방식을 벗어나 측면에 수직으로 장착됨으로써 강화된 배출가스 규제에 효과적인 대응을 통해 배출가스를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 건설기계 및 소형선박에 활용이 가능하여, 현재 지속적으로 감소하고 있는 상용차 시장을 대체할 신시장 개척에 중요한 교두보 역할을 할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명을 통하여 국내 농기계, 건설기계에서 발생하는 PM에 대하여 90% 이상 필터링이 가능하여, 국내 미세먼지 문제에 대응할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 디젤산화촉매부 110 : 제1 하우징
120 : 제1 촉매 130 : 플레이트
140 : 단열재 150 : 제1 외측커버
200 : 믹서부 210 : 제2 하우징
220 : 파이프 230 : 헬리컬 플레이트
240 : 플러그 250 : 콘
260 : 플랜지 쉘 270 : 도징 플랜지
280 : 단열재 300 : 디젤필터트랩부
310 : 제3 하우징 320 : 제2 촉매
330 : 플랜지 쉘 340 : 단열재
400 : 선택적환원촉매부 410 : 제4 하우징
420 : 제3 촉매 430 : 콘연결부
440 : 플랜지 쉘 450 : 단열재
460 : 차압센서 500 : 클램프

Claims (5)

  1. 농기계 작동시 배출되는 배기가스를 정화할 수 있는 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치에 있어서,
    일단에서 유입되는 배기가스에 함유된 입자상물질(PM)에 함유된 탄화수소(HC)를 주성분으로 하는 용해성 유기물질(SOF)을 산화시켜 물과 이산화탄소로 변환시키는 디젤산화촉매부(100);
    상기 디젤산화촉매부의 상측에 배치되는 믹서부(200);
    상기 믹서부의 상측에 배치되며, 상기 입자상물질이 포집되었을 때에, 배출가스의 온도를 높여 상기 입자상물질을 연소시키는 디젤필터트랩부(300); 및
    상기 디젤필터트랩부의 상측에 적층배치되며, 배기중에 요소수를 주입하여 암모니아를 생성시키고 상기 암모니아와 질소산화물(NOX)을 반응시켜 물과 질소로 변환시키는 선택적환원촉매부(400);를 포함하며,
    상기 디젤산화촉매부, 믹서부, 디젤필터트랩부 및 선택적환원촉매부는 서로 맞닿는 부분의 외경이 확폭되도록 플랜지 쉘이 각각 결합되고,
    서로 맞닿는 상기 플랜지 쉘을 탈부착되도록 결합시켜, 상기 디젤산화촉매부, 믹서부, 디젤필터트랩부 및 선택적환원촉매부를 수직방향으로 적층배치시키는 클램프(500);를 더 포함하고,
    “상기 믹서부(200)는,
    제2 내측하우징(211)이 내측에 구비된 제2 하우징(210);
    상기 제2 하우징의 내측에 배치되며, 일측면에 사선방향으로 길쭉하게 형성되는 슬롯홀(221)이 형성되는 중공의 파이프(220);
    띠 형상으로 형성되며, 상기 파이프의 외주면을 감싸면서 배치되는 헬리컬 플레이트(230);
    상기 파이프의 상측에 배치되는 플러그(240);
    상기 제2 하우징(210)의 상단에 결합되며, 상측 방향을 따라 관경이 작아지도록 형성되어 상기 플러그의 상면보다 상측으로 돌출되어 상기 디젤필터트랩부(300)의 외곽에 집중되는 배기가스의 유동을 억제하는 콘(250); 및
    상기 제2 하우징(210)의 내측으로 관통되도록 형성되는 도징 플랜지(270);를 구비하며,
    상기 헬리컬 플레이트(230)를 통해 제2 내측하우징(211)과 파이프(220)는 안정적인 결합상태가 유지되고,
    상기 플러그(240)는, 복수의 플러그홀(241)이 형성되어 유동분포를 균일하게 하고,
    콘(250)에 형성된 복수의 홀(251)을 통하여 헬리컬 플레이트(230)의 입구측에서 바운싱된 유동 흐름 위치 이동을 유도하며,
    도징 플랜지(270)의 내측 분사각도는 75도로 형성되어져, 도징 플랜지(270)를 통하여 우레아가 분무되는 방향을 향하여 분사폭이 좁아지도록 형성되고,
    상기 도징 플랜지(270)와 연결되는 제2 하우징(210)의 일측면에 도징 플랜지(270)와 연결되는 어댑터구(271)가 형성되며, 상기 어댑터구(271)는 입구측에서 도징 플랜지(270)에 형성된 홀을 향하여 관경이 넓어지도록 형성되며, 넓어진 종단 홀의 크기가 도징 플랜지(270)에 형성된 홀의 크기보다 크게 형성되어지고,
    상기 파이프(220)는,
    상기 파이프에서 상기 제2 하우징으로 연통되어 상기 디젤필터트랩부(300)의 유동성을 증대시키도록 적어도 하나 이상의 슬롯홀(221)이 형성되는 것을 특징으로 하는 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬 플레이트는,
    길이방향을 따라 적어도 복수의 홀(231)이 연속해서 형성되는 것을 특징으로 하는 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치..
  5. 삭제
KR1020210128883A 2021-09-29 2021-09-29 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치 KR102557412B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210128883A KR102557412B1 (ko) 2021-09-29 2021-09-29 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210128883A KR102557412B1 (ko) 2021-09-29 2021-09-29 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230045971A KR20230045971A (ko) 2023-04-05
KR102557412B1 true KR102557412B1 (ko) 2023-07-20

Family

ID=85884589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210128883A KR102557412B1 (ko) 2021-09-29 2021-09-29 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102557412B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101518959B1 (ko) 2013-12-18 2015-05-11 현대자동차 주식회사 배기가스 처리장치
KR102268479B1 (ko) 2020-01-22 2021-06-24 세종공업 주식회사 환원제 고형화 방지기능을 구비하는 환원제 믹서

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940009181B1 (ko) 1991-08-14 1994-10-01 금성일렉트론 주식회사 Ic 마킹기의 빈슬리이브 드롭장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101518959B1 (ko) 2013-12-18 2015-05-11 현대자동차 주식회사 배기가스 처리장치
KR102268479B1 (ko) 2020-01-22 2021-06-24 세종공업 주식회사 환원제 고형화 방지기능을 구비하는 환원제 믹서

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230045971A (ko) 2023-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9810126B2 (en) Flow device for exhaust treatment system
US8621846B2 (en) Gas/liquid mixing device for diesel exhaust aftertreatment
US9062589B2 (en) Reductant aqueous solution mixing device and exhaust aftertreatment device provided with the same
CN111691960A (zh) 内燃机的排气系统
US20110146252A1 (en) Canister aftertreatment module
CN109653849B (zh) 一种用于柴油机尾气后处理的尿素喷射双层管混合器
KR20140024082A (ko) 디젤 엔진의 배기가스 후처리 시스템용 믹싱 모듈
CN107461250B (zh) 发动机排气后处理系统
US20160326937A1 (en) Plenum chamber for exhaust system
CN110080861B (zh) 排气后处理装置
GB2512896A (en) A mixer module and an emissions cleaning module
US8443595B2 (en) Additive-agent diffusion plate in exhaust passage, structure of additive-agent diffusion plate, and exhaust system including additive-agent diffusion plate
CN111188675A (zh) 柴油机尾气后处理装置
CN107514305B (zh) 尾气后处理装置
JP6826058B2 (ja) 排気ガス浄化装置
CN208900168U (zh) 一种doc-dpf-scr后处理装置
JP2018105248A (ja) 排気ガス浄化装置
CN210217875U (zh) 一种尾气后处理装置及汽车
KR102317359B1 (ko) 배기가스 후처리 장치
KR101837555B1 (ko) Scr 믹서 및 이를 포함하는 scr 장치
KR102557412B1 (ko) 개선된 믹서부를 구비하는 수직형 배기가스 후처리 장치
KR102316701B1 (ko) 배기가스 후처리 장치 및 이를 포함하는 콤바인
KR20170035683A (ko) 상용차량의 배기가스 저감용 후처리장치
KR102542331B1 (ko) 농기계용 수직형 배기가스 후처리 장치
KR101427950B1 (ko) 차량 배기 시스템의 선택적 촉매 환원 장치용 믹서

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right