KR20200008195A - Mixer for selective catalyst reduction system - Google Patents

Mixer for selective catalyst reduction system Download PDF

Info

Publication number
KR20200008195A
KR20200008195A KR1020180082031A KR20180082031A KR20200008195A KR 20200008195 A KR20200008195 A KR 20200008195A KR 1020180082031 A KR1020180082031 A KR 1020180082031A KR 20180082031 A KR20180082031 A KR 20180082031A KR 20200008195 A KR20200008195 A KR 20200008195A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mixer
wing
exhaust gas
catalytic reduction
exhaust pipe
Prior art date
Application number
KR1020180082031A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102507015B1 (en
Inventor
박기호
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180082031A priority Critical patent/KR102507015B1/en
Publication of KR20200008195A publication Critical patent/KR20200008195A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102507015B1 publication Critical patent/KR102507015B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/18Exhaust 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
    • F01N3/20Exhaust 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
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust 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
    • F01N3/24Exhaust 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
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807Metal other than sintered metal
    • F01N3/281Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • F01N3/2821Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates the support being provided with means to enhance the mixing process inside the converter, e.g. sheets, plates or foils with protrusions or projections to create turbulence
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination 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
    • F01N2240/20Combination 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

The present invention relates to a mixer for a selective catalytic reduction system. The purpose of the present invention is to provide a mixer which can spread and distribute a mixed gas uniformly on a pipe cross-section regardless of the shape or route of an exhaust pipe, the confluence direction of exhaust gas, and the injection direction or installed position of an injector, thereby distributing the mixed gas uniformly over the entire area of a carrier of an SCR catalyst. To this end, the mixer for a selective catalytic reduction system which is provided on the exhaust pipe to mix a reducing agent and the exhaust gas comprises: a vane portion which guides the reducing agent and the exhaust gas in a mixed state to induce a primary swirl for the mixed gas of the reducing agent and the exhaust gas; a housing portion which is provided to have a shape, in which the cross-sectional area of a flow path through which the mixed gas passes is gradually reduced toward the rear of the flow path, and guides the mixed gas having passed through the vane portion to the rear while collecting the same to a central portion through an inner side so that the mixed gas passes through a rear hole; and a secondary swirl induction diffuser portion for the mixed gas, which is provided in the rear of the housing portion, and diffuses the mixed gas, introduced into the inside through the hole, to the outside through a slit to discharge the same to a rear space in the exhaust pipe.

Description

선택적 촉매 환원 시스템용 믹서{Mixer for selective catalyst reduction system} Mixer for selective catalyst reduction system

본 발명은 차량의 배기가스 정화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스 정화 장치 중 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템에서 인젝터를 통해 배기 파이프에 분사된 요소수와 배기가스를 혼합하는 믹서에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus of a vehicle, and more particularly, to a mixer for mixing urea water and exhaust gas injected into an exhaust pipe through an injector in a selective catalytic reduction (SCR) system of the exhaust gas purification apparatus. .

일반적으로 배기가스 정화 장치는 차량의 배기 시스템에서 엔진의 배기가스 중에 함유된 공해물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 입자상 물질(Particulate Matter, PM), 질소산화물(NOx) 등을 감소시키기 위한 것이다.In general, the exhaust gas purification device reduces the carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), particulate matter (PM), nitrogen oxides (NOx), and the like contained in the exhaust gas of the engine in a vehicle exhaust system. It is for.

이러한 차량의 배기가스 정화 장치로는 디젤 산화 촉매(Diesel Oxidation Catalyst, DOC), 디젤 입자상 물질 필터(Diesel Particulate Filter, DPF), 가솔린 입자상 물질 필터(Gasoline Particulate Filter, GPF), 선택적 환원 촉매(SCR 촉매), 질소산화물 흡장 촉매(Lean NOx Trap, LNT) 등이 알려져 있다.Exhaust gas purification devices for such vehicles include diesel oxidation catalyst (DOE), diesel particulate filter (DPF), gasoline particulate filter (GPF), and selective reduction catalyst (SCR catalyst). ), Nitrogen oxide storage catalysts (Lean NOx Trap, LNT) and the like are known.

상기한 차량의 배기가스 정화 장치 중 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction, 이하 'SCR'이라 함) 시스템은 배기가스 중 질소산화물을 제거한다.The selective catalyst reduction (SCR) system of the exhaust gas purification apparatus of the vehicle removes nitrogen oxides from the exhaust gas.

즉, SCR 시스템은 배기 파이프에 설치된 SCR 촉매 앞의 배기가스에 환원제인 요소수(urea solution)를 인젝터를 통해 가스 흐름 방향으로 분사하고, 이때 배기가스의 열에 의해 열분해 반응과 가수분해 반응이 일어나면서 암모니아가 발생하면, 암모니아가 촉매 내의 산화질소와 반응을 일으키면서 질소산화물을 인체에 무해한 질소와 물로 환원시키도록 되어 있다.That is, the SCR system injects urea solution, which is a reducing agent, into the gas flow direction through an injector in the exhaust gas in front of the SCR catalyst installed in the exhaust pipe. At this time, the pyrolysis reaction and the hydrolysis reaction occur by heat of the exhaust gas. When ammonia is generated, ammonia reacts with nitric oxide in the catalyst to reduce nitrogen oxides to nitrogen and water, which are harmless to humans.

도 6은 공지의 배기가스 정화 장치를 도시한 것으로, DOC, DPF, SCR 촉매를 채용한 배기가스 정화 장치는 일 예를 나타내고 있다.FIG. 6 shows a known exhaust gas purification device, and an exhaust gas purification device employing a DOC, DPF, and SCR catalyst is shown as an example.

도시된 바와 같이, 배기 파이프(5)에 엔진(1)으로부터 배출된 배기가스의 흐름 방향을 따라 DOC(2)와 DPF(3)가 장착될 수 있고, DPF(3)의 후단으로는 SCR 촉매(4)가 장착될 수 있다.As shown, the exhaust pipe 5 may be equipped with a DOC 2 and a DPF 3 along the flow direction of the exhaust gas discharged from the engine 1, and an SCR catalyst at the rear end of the DPF 3. (4) can be mounted.

또한, DPF(3)의 후단에서 SCR 촉매(4)의 전단 사이는 환원제와 배기가스의 혼합 영역으로서, 이 혼합 영역에는 환원제인 요소수를 공급하기 위한 인젝터(6)가 설치된다.In addition, between the front end of the SCR catalyst 4 at the rear end of the DPF 3 as a mixing zone of the reducing agent and the exhaust gas, an injector 6 for supplying urea water as a reducing agent is provided.

이때, DPF(3)의 후단에서부터 SCR 촉매(4)의 전단까지 긴 분무 및 혼합 영역을 필요로 하며, 이 혼합 영역에서의 환원제의 무화 및 증발 성능 개선을 위해 환원제와 배기가스를 혼합하는 혼합 촉진 장치로서 믹서(mixer)가 설치된다.At this time, a long spraying and mixing zone is required from the rear end of the DPF 3 to the front end of the SCR catalyst 4, and the mixing promotion of mixing the reducing agent and the exhaust gas in order to improve the atomization and evaporation performance of the reducing agent in the mixing zone. A mixer is installed as the device.

또한, SCR 시스템은 도면에 나타내지는 않았으나 환원제인 요소수가 저장되는 요소수 탱크, 및 요소수 탱크 내에 위치한 펌프 등을 구비하고, 상기 펌프를 구동하여 요소수 탱크 내 요소수가 인젝터(6)를 통해 분사되도록 한다.In addition, the SCR system includes a urea tank for storing urea water, which is a reducing agent, and a pump located in the urea tank, although not shown in the drawing, and drives the pump to spray urea water in the urea tank through the injector 6. Be sure to

이로써 SCR 시스템에서는 환원제인 요소수를 인젝터(6)를 통해 배기 파이프(5) 내 배기가스에 분사하여 요소수와 배기가스의 혼합기를 형성하고, 이 혼합기가 SCR 촉매(4)를 경유하면서 화학반응을 일으켜 배기가스 중 질소산화물이 물과 질소로 변화 및 제거되도록 한다.Thus, in the SCR system, urea water, which is a reducing agent, is injected into the exhaust gas in the exhaust pipe 5 through the injector 6 to form a mixture of urea water and the exhaust gas, and the chemical reaction is performed while the mixer passes through the SCR catalyst 4. It causes nitrogen oxides in the exhaust gas to be changed and removed by water and nitrogen.

한편, SCR 시스템은 환원제인 요소수와 배기가스의 혼합 상태가 균일할수록 질소산화물의 제거 성능이 보다 향상될 수 있고, 따라서 SCR 시스템에서 요소수와 배기가스의 혼합 성능을 향상시키는 것은 질소산화물을 저감시키기 위한 배기가스 정화 장치의 성능 향상에 있어서 중요한 과제가 된다.On the other hand, in the SCR system, the more uniform the mixing state of the urea water and the exhaust gas as the reducing agent, the more the nitrogen oxide removal performance can be improved. Therefore, improving the mixing performance of the urea water and the exhaust gas in the SCR system reduces the nitrogen oxides. It becomes an important subject in improving the performance of the exhaust-gas purification apparatus.

도 7은 공지의 SCR 시스템에서 인젝터가 설치된 상태를 예시한 것으로, SCR 촉매(4)의 전단 위치인 배기 파이프(5)의 곡관 부위에 인젝터(7)이 설치됨을 나타내고 있다.FIG. 7 illustrates a state in which an injector is installed in a known SCR system, and shows that the injector 7 is installed at a curved portion of the exhaust pipe 5, which is a front end position of the SCR catalyst 4.

도시된 바와 같이, 최근에는 환원제와 배기가스의 균일한 혼합을 위해 복수의 위치에서 벤딩을 가한 곡관형 배기 파이프(도 7 및 도 9 참조)가 널리 사용되고 있고, 이때 배기 파이프(5)의 벤딩된 부위, 즉 곡관 부위에 인젝터(6)가 설치될 수 있다.As shown, recently, a curved exhaust pipe (see FIGS. 7 and 9) which has been bent at a plurality of positions for uniform mixing of the reducing agent and the exhaust gas is widely used, wherein the bent pipe 5 is The injector 6 may be installed at the site, that is, the curved pipe.

인젝터(6)는 환원제인 요소수를 배기 파이프(5) 내 배기가스 흐름 방향으로 분사하도록 설치되는데, 이 인젝터(6)의 후단에는 믹서(7)가 설치되고, 이로써 믹서(7) 후단의 배기 파이프 부분이 믹싱 챔버를 형성하게 된다.The injector 6 is installed to inject urea water, which is a reducing agent, in the exhaust gas flow direction in the exhaust pipe 5, and a mixer 7 is installed at the rear end of the injector 6, thereby exhausting the rear end of the mixer 7. The pipe portion forms the mixing chamber.

상기 믹서(7)는 요소수가 배기가스와 균일하게 혼합되도록 혼합기의 스월(swirl)을 유도하게 되며, 질소산화물 저감 성능은 SCR 촉매(4)의 담체에 요소수가 얼마나 균일하게 분포되느냐로 결정되고, 이때의 분포 균일도를 UI(Uniformity Index)라 칭한다.The mixer 7 induces a swirl of the mixer so that the urea water is uniformly mixed with the exhaust gas, and the nitrogen oxide reduction performance is determined by how uniformly the urea water is distributed in the carrier of the SCR catalyst 4, The uniformity of the distribution at this time is called a uniformity index (UI).

종래의 SCR 시스템에서는 혼합기(요소수 + 배기가스)가 믹서(7)를 통과하면서 균일하게 퍼져 SCR 촉매(4)에 유입되어야 하지만, 배기 파이프(5)의 형상이나 루트, 인젝터의 분사 방향, 인젝터의 설치 위치 등이 차량 패키지에 따라 다르기 때문에 동일한 믹서를 사용하더라도 요소수의 치우침이 다양한 형태로 발생할 수 있고, 따라서 UI 성능도 달라진다. In the conventional SCR system, the mixer (urea water + exhaust gas) must be uniformly spread through the mixer 7 and flow into the SCR catalyst 4, but the shape or route of the exhaust pipe 5, the injection direction of the injector, the injector Since the installation location of the device is different depending on the vehicle package, even if the same mixer is used, the bias of the number of elements may occur in various forms, and thus the UI performance is also different.

도 8은 종래의 믹서에서 날개 형상을 보여주는 도면이다.8 is a view showing a wing shape in a conventional mixer.

종래의 믹서(7)는 도시된 바와 같이 날개(8)의 형상에 따라 두 가지 타입이 있으며, 날개(8)를 통해 혼합에 유리한 혼합기의 스월을 유도하기는 하지만, 믹서를 통과한 혼합기의 진행 방향을 규제하지는 않는다.Conventional mixer 7 is of two types depending on the shape of the blade (8) as shown, and induces the swirl of the mixer for mixing is advantageous through the blade (8), but the progress of the mixer through the mixer It does not regulate direction.

즉, 종래의 믹서(7)에서는 날개(8) 등에 있어서 통과한 혼합기가 파이프 단면을 기준으로 고르게 퍼질 수 있도록 혼합기의 진행 방향을 규제하기 위한 구조나 형상이 고려되어 있지 않으며, 따라서 믹스(7) 이후 혼합기의 유동이 믹서 전단(배기가스 흐름 방향 기준으로 믹서의 상류측임)의 배기 파이프 형상이나 루트에 따른 배기가스 합류 방향, 인젝터의 분사 방향 등에 의해 좌우된다. That is, the conventional mixer 7 does not consider the structure or shape for regulating the advancing direction of the mixer so that the mixer passed through the blades 8 and the like can be spread evenly on the basis of the pipe cross section, and therefore the mix 7 The flow of the mixer then depends on the shape of the exhaust pipe at the front end of the mixer (upstream of the mixer relative to the exhaust gas flow direction), the exhaust gas confluence direction along the route, the injection direction of the injector, and the like.

따라서, 동일한 믹서를 사용하더라도 배기 파이프의 형상이나 루트, 인젝터의 분사 방향이나 설치 위치 등에 따라 파이프 단면상 혼합기의 치우침이 작게 발생할 수도 있고, 또는 어느 한쪽으로 심하게 발생할 수도 있다.Therefore, even if the same mixer is used, the deviation of the mixer on the pipe cross-section may be small or may occur severely on either side depending on the shape and the route of the exhaust pipe, the injection direction and the installation position of the injector.

이와 같이 종래의 믹서(7)에서는 날개(8)가 요소수와 배기가스를 고르게 혼합하는 역할과 함께, 파이프 단면상에서 혼합기가 고르게 확산 및 분포되도록 혼합기를 퍼트리는 역할을 해야 하지만, 도 8 및 도 9와 같이 종래의 믹서(7)에 의하면, 요소수의 주입 방향(인젝터의 분사 방향)과 합류되기 전 배기가스의 유동 방향(또는 배기가스의 합류 방향)에 따라서 믹서(7)를 거친 혼합기(믹서 후단, 즉 배기가스 흐름 방향을 기준으로 믹서의 하류측임)의 유동이 한쪽으로 치우칠 수 있다.Thus, in the conventional mixer 7, the blade 8 serves to evenly mix the urea water and the exhaust gas, and to spread the mixer so that the mixer is evenly distributed and distributed on the pipe cross section, FIGS. 8 and FIG. According to the conventional mixer 7 as shown in Fig. 9, the mixer having passed through the mixer 7 in accordance with the flow direction of the exhaust gas (or the confluence direction of the exhaust gas) before joining with the injection direction of the urea water (the injection direction of the injector) ( The flow downstream of the mixer, i.e. downstream of the mixer with respect to the exhaust gas flow direction, may be biased to one side.

이렇게 혼합기가 고르게 확산하지 못하고 한쪽으로 치우친 편향된 상태로 SCR 촉매(4)에 들어가게 되면, SCR 촉매(4)의 담체 전체 면적에 혼합기가 고르게 분포되지 않게 되면서 담체 일부만을 집중적으로 활용하게 되고, 결국 질소산화물(NOx) 저감 성능의 저하 및 촉매 수명 단축과 같은 문제가 발생하게 된다. When the mixer enters the SCR catalyst 4 in a state in which the mixer does not diffuse evenly and is biased to one side, the mixture is not evenly distributed over the entire area of the carrier of the SCR catalyst 4, and only a part of the carrier is concentrated, and eventually nitrogen is used. Problems such as deterioration of oxide (NOx) reduction performance and shortening of catalyst life occur.

도 9는 종래의 믹서(7)가 설치된 배기 파이프(5) 내 가스 유동 상태를 나타내는 도면이고, 도 10은 종래의 믹서가 설치된 배기 파이프의 각 위치별 단면상 요소수의 치우침 상태를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a view showing a gas flow state in the exhaust pipe 5 in which the conventional mixer 7 is installed, and FIG. 10 is a diagram showing a bias state of the urea water in each section of the exhaust pipe in which the conventional mixer is installed.

도시된 바와 같이, 차량 패키지에 따라 변경되는 인젝터 분사 방향이나 파이프 루트로 인해 믹서 후단의 파이프에서 혼합기(요소수+배기가스)가 한쪽으로 치우쳐 흐르는 것을 보여주고 있다.As shown, it is shown that the mixer (urea water + exhaust gas) flows to one side in the pipe at the rear end of the mixer due to the injector injection direction or the pipe route changed according to the vehicle package.

종래에는 상기와 같이 믹서(7)를 통과한 혼합기가 파이프(5)에서 한쪽으로 치우쳐 흐르게 되면서 SCR 촉매(4)로도 혼합기가 한쪽으로 치우쳐 유입되고, 결국 SCR 촉매의 담체에 혼합기가 고르게 분포될 수 없다. In the related art, as the mixer passed through the mixer 7 flows to one side from the pipe 5, the mixer flows to the SCR catalyst 4 to one side, and the mixer may be evenly distributed on the carrier of the SCR catalyst. none.

도 11은 종래의 믹서 설치시 SCR 촉매 담체의 단면상에서 혼합기가 한쪽으로 치우쳐 분포되는 상태를 나타내는 도면으로, 붉은 색이 SCR 촉매 담체의 단면상에서 요소수가 집중적으로 분포되는 부분이다.11 is a view showing a state in which the mixer is distributed to one side on the cross-section of the SCR catalyst carrier when the conventional mixer is installed, the red color is a portion in which urea water is intensively distributed on the cross-section of the SCR catalyst carrier.

이와 같이 종래에는 혼합기가 담체의 단면상에서 한쪽으로 치우쳐 분포됨으로써 담체의 전체 면적을 활용하는 것이 불가능해지고, 담체의 일부분만을 많이 사용하게 되면서 촉매 수명이 감소하게 된다.As such, the mixer is conventionally distributed to one side on the cross section of the carrier, making it impossible to utilize the entire area of the carrier, and the catalyst life is reduced while using only a part of the carrier.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 인젝터를 통해 배기 파이프에 분사된 요소수와 배기가스의 진행 방향을 파이프 내 혼합기의 균일 분포에 유리한 방향으로 제어할 수 있는 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템용 믹서를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the selective catalyst that can control the direction of the urea water and the exhaust gas injected into the exhaust pipe through the injector in a direction advantageous to the uniform distribution of the mixer in the pipe Its purpose is to provide a mixer for a reduction (SCR) system.

특히, 본 발명은 배기 파이프의 형상이나 루트, 배기가스 합류 방향, 인젝터의 분사 방향이나 설치 위치 등에 상관없이 혼합기를 파이프 단면상 균일하게 확산 및 분포시킬 수 있고, 이를 통해 SCR 촉매의 담체 전체 면적에 혼합기를 균일하게 분포시킬 수 있는 믹서를 제공하는데 그 목적이 있다.In particular, the present invention can uniformly diffuse and distribute the mixer on the pipe cross-section irrespective of the shape or route of the exhaust pipe, the direction of combining the exhaust gas, the injection direction or the installation position of the injector, and thus, the mixer in the entire area of the carrier of the SCR catalyst. It is an object of the present invention to provide a mixer capable of uniformly distributing.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 배기 파이프에 설치되어 환원제와 배기가스를 혼합하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서에 있어서, 환원제와 배기가스를 혼합된 상태로 안내하여 환원제와 배기가스의 혼합기에 대한 1차 스월을 유도하는 날개부; 혼합기가 통과하는 유로의 단면적이 유로 후방으로 가면서 점차 축소되는 형상을 가지도록 구비되고, 상기 날개부를 통과한 혼합기를 내측면을 통해 중앙부로 모아주면서 후방으로 안내하여 후측의 홀을 통해 통과시키는 하우징부; 및 상기 하우징부의 후방에 설치되어 상기 홀을 통해 내부로 유입된 혼합기를 슬릿을 통해 바깥쪽으로 확산시켜 배기 파이프 내 후방의 공간으로 배출하는 혼합기에 대한 2차 스월 유도용 확산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서를 제공한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, in the mixer for selective catalytic reduction system is installed in the exhaust pipe to mix the reducing agent and the exhaust gas, the reducing agent and the exhaust gas to guide the mixed state and the reducing agent and A wing for inducing a primary swirl to the mixer of exhaust gas; It is provided to have a cross-sectional area of the flow path that the mixer passes through the flow path is gradually reduced, the housing portion for guiding the mixer passing through the wing to the center portion through the inner side to pass through the rear hole. ; And a second swirl induction diffusion part installed at the rear of the housing part to diffuse the mixer introduced into the interior through the hole to the outside through the slit and to discharge the mixture into the space in the rear side of the exhaust pipe. A mixer for a selective catalytic reduction system is provided.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 날개부는, 제1 날개와 제2 날개가 서로 교차하는 격자 형상을 가지도록 구비되고, 혼합기가 상기 격자 형상을 이루고 있는 날개들 사이를 통과하도록 하우징부의 전방 입구측에 설치될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the wing portion, the first wing and the second wing is provided with a grid shape intersecting with each other, the front inlet side of the housing portion so that the mixer passes between the blades forming the grid shape Can be installed on

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 격자 형상을 이루고 있는 제1 날개와 제2 날개들은 후측 끝 부분이 날개 길이 방향을 따라 날개 중앙으로 가면서 후방으로 볼록한 곡선을 이루고 있는 형상으로 구비될 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the first wing and the second wing forming the lattice shape may be provided in a shape in which the rear end portion forms a convex curve rearward while going toward the wing center along the wing length direction. .

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 하우징부는 유로 후방으로 가면서 상기 홀까지 내경이 점차 축소되는 축소관 구조를 가지도록 구비되고, 상기 날개들의 양단부가 하우징부의 내측면에 고정될 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the housing portion is provided to have a reduction tube structure in which the inner diameter is gradually reduced to the hole while going to the rear of the flow path, both ends of the wings can be fixed to the inner surface of the housing portion.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 확산부는, 콘(cone) 형상으로 구비되고, 전단의 둘레 부분이 상기 하우징부의 홀 둘레 부분에 고정되어 상기 홀을 덮는 구조가 되도록 설치될 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the diffusion portion is provided in a cone shape (cone), it can be installed so that the circumferential portion of the front end is fixed to the circumferential portion of the housing portion to cover the hole.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 확산부는, 중앙의 뾰족한 부분인 첨단부를 중심으로 하는 원형의 가늘고 긴 제1 슬릿; 및 상기 첨단부에서 전단의 둘레 부분을 향해 방사상으로 길게 형성된 제2 슬릿들을 가질 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the diffusion portion comprises: a circular elongated first slit centered on the tip, which is a pointed portion in the center; And second slits radially elongated toward the circumferential portion of the front end at the tip portion.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 확산부는 상기 첨단부를 중심으로 동심원의 형태로 배치되는 복수 개의 제1 슬릿을 가질 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the diffusion portion may have a plurality of first slits arranged in the form of concentric circles around the tip portion.

또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 확산부는 중앙의 뾰족한 부분인 첨단부를 중심으로 동심원 형태로 배치되는 복수 개의 슬릿을 가질 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the diffusion portion may have a plurality of slits arranged in a concentric shape around the tip portion, which is a pointed portion of the center.

이로써, 본 발명의 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서에 의하면, 날개부에 의한 1차 스월 유도 후 확산부에 의한 2차 스월 유도가 이루어질 수 있도록 구성됨으로써, 믹서 통과 후의 혼합기(요소수와 배기가스) 진행 방향을 파이프 내 혼합기의 균일 분포에 유리한 방향으로 제어할 수 있게 된다.Thus, according to the mixer for the selective catalytic reduction system of the present invention, the second swirl induction by the diffusion portion after the first swirl induction by the wing portion can be configured, the progress of the mixer (urea water and exhaust gas) after passing through the mixer It is possible to control the direction in a direction advantageous to the uniform distribution of the mixer in the pipe.

특히, 본 발명의 믹서에 의하면, 배기 파이프의 형상이나 루트, 배기가스 합류 방향, 인젝터 분사 방향이나 설치 위치 등에 상관없이 혼합기를 파이프 단면상 균일하게 확산 및 분포시킬 수 있게 된다.In particular, according to the mixer of the present invention, the mixer can be uniformly diffused and distributed on the pipe cross section irrespective of the shape and route of the exhaust pipe, the exhaust gas confluence direction, the injector injection direction or the installation position.

또한, 본 발명의 믹서에 의하면, SCR 촉매의 담체 전체 면적에 혼합기를 균일하게 분포시킬 수 있고, 차량 패키지 및 시스템 설계에 따라 UI 성능이 크게 차이가 나지 않도록 할 수 있으며, 질소산화물(NOx) 저감 성능 향상 및 촉매 수명 증대의 효과를 기대할 수 있다.In addition, according to the mixer of the present invention, the mixer can be uniformly distributed over the entire area of the carrier of the SCR catalyst, the UI performance can not be significantly different according to the vehicle package and system design, and the NOx reduction The effect of improving performance and increasing catalyst life can be expected.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 믹서의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 믹서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 믹서가 설치된 배기 파이프 내 가스 유동 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 공지의 배기가스 정화 장치를 도시한 것으로, DOC, DPF, SCR 촉매를 채용한 배기가스 정화 장치는 일 예를 나타내고 있다.
도 7은 공지의 SCR 시스템에서 인젝터가 설치된 상태를 예시한 도면이다.
도 8은 종래의 믹서에서 날개 형상을 보여주는 도면이다.
도 9는 종래의 믹서가 설치된 배기 파이프 내 가스 유동 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 종래의 믹서가 설치된 배기 파이프의 각 위치별 단면상 요소수의 치우침 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 종래의 믹서 설치시 SCR 촉매 담체의 단면상 혼합기 분포 상태를 나타내는 도면이다.
1 is a perspective view of a mixer for an SCR system according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view of a mixer for an SCR system according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of a mixer according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a mixer according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a gas flow state in the exhaust pipe is installed mixer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a known exhaust gas purification device, and an exhaust gas purification device employing a DOC, DPF, and SCR catalyst is shown as an example.
7 is a diagram illustrating a state in which the injector is installed in a known SCR system.
8 is a view showing a wing shape in a conventional mixer.
9 is a view illustrating a gas flow state in an exhaust pipe in which a conventional mixer is installed.
It is a figure which shows the biased state of the number of urea on the cross section of each position of the exhaust pipe provided with the conventional mixer.
FIG. 11 is a diagram illustrating a mixer distribution state on a cross section of an SCR catalyst carrier when a conventional mixer is installed. FIG.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SCR 시스템용 믹서의 사시도와 정면도로서, 도 1은 믹서를 확산부가 위치한 쪽인 후방에서 본 사시도이고, 도 2는 날개부가 위치한 쪽인 믹서 전방에서 본 정면도이다.1 and 2 are a perspective view and a front view of the mixer for the SCR system according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is a perspective view of the mixer from the rear side where the diffusion is located, Figure 2 is a front view from the front of the mixer, the wing side is located to be.

또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 믹서의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 믹서의 단면도로서, 혼합기의 유동 상태를 보여주는 도면이다.In addition, Figure 3 is an exploded perspective view of the mixer according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view of the mixer according to an embodiment of the present invention, a view showing a flow state of the mixer.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 믹서가 설치된 배기 파이프 내 가스 유동 상태를 보여주는 도면이다.5 is a view showing a gas flow state in the exhaust pipe is installed mixer according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 도면인 도 1 내지 도 5에서는 믹서가 도면부호 100으로 지시되고 있다. 1 to 5, which is a diagram of the present invention, a mixer is indicated at 100.

또한, 이하의 설명에서 전후의 방향은 가스 흐름 방향을 기준으로 설명한 것으로, 전방으로 갈수록 가스 흐름 방향을 기준으로 상류측이 되며, 후방으로 갈수록 하류측이 된다.In addition, in the following description, the directions before and after are described on the basis of the gas flow direction, and become the upstream side based on the gas flow direction toward the front side, and the downstream side toward the rear side.

또한, 이하의 설명에서 혼합기는 배기 파이프(5) 내에서 SCR 환원제인 요소수와 배기가스가 혼합된 가스를 의미하고, 여기서 요소수는 SCR 시스템의 인젝터(6)에서 배기 파이프(5) 내로 분사된 것이다.In addition, in the following description, a mixer means a gas in which urea water, which is an SCR reducing agent, and exhaust gas are mixed in the exhaust pipe 5, where urea water is injected into the exhaust pipe 5 from the injector 6 of the SCR system. It is.

이러한 요소수가 차량 엔진의 연소실에서 배출된 뒤 배기 파이프(5)를 따라 흐르는 배기가스와 혼합되어 혼합기가 된다. This urea water is discharged from the combustion chamber of the vehicle engine and then mixed with the exhaust gas flowing along the exhaust pipe 5 to form a mixer.

차량 배기 시스템에 설치된 배기가스 정화 장치 중 하나인 SCR 시스템에서는 믹서(100) 전방에 위치된 인젝터(6)를 통해 배기 파이프(5) 내 배기가스로 요소수가 분사되면, 인젝터(6)에서 분사된 요소수가 배기 파이프(5)를 따라 흐르는 배기가스와 혼합된 상태로 믹서(100)를 통과하게 된다.In the SCR system, which is one of the exhaust gas purification devices installed in the vehicle exhaust system, when urea water is injected into the exhaust gas in the exhaust pipe 5 through the injector 6 located in front of the mixer 100, the injector 6 is injected. Urea water is passed through the mixer 100 in a state of being mixed with the exhaust gas flowing along the exhaust pipe (5).

이때, 믹서(100)는 혼합기를 통과시키는 동안 혼합기의 스월을 유도하여 혼합기를 구성하고 있는 요소수와 배기가스가 잘 혼합될 수 있도록 한다.At this time, the mixer 100 induces swirl of the mixer while passing the mixer so that the urea water and the exhaust gas constituting the mixer can be mixed well.

그리고, 본 발명에 따른 믹서(100)는 배기 파이프(5) 내 전방에서 유입된 혼합기를 배기 파이프(5) 내 후방에서 파이프 단면상으로 고르게 분포될 수 있게 확산시키는 역할을 한다.In addition, the mixer 100 according to the present invention serves to diffuse the mixer introduced from the front in the exhaust pipe 5 to be evenly distributed on the pipe cross section at the rear in the exhaust pipe 5.

구성을 살펴보면, 먼저 본 발명의 실시예에 따른 믹서(100)는 날개부(110), 하우징부(120) 및 확산부(130)를 포함하여 구성되고, 혼합기가 흐르는 방향을 기준으로 전측(상류측)으로부터 후측(하류측)으로 가면서 상기 날개부(110), 하우징부(120), 확산부(130)가 순차적으로 위치되도록 배치된다.Looking at the configuration, first, the mixer 100 according to the embodiment of the present invention is configured to include a wing portion 110, the housing portion 120 and the diffusion portion 130, the front side (upstream) based on the direction in which the mixer flows From the side) to the rear side (downstream side) is disposed so that the wing portion 110, the housing portion 120, the diffusion portion 130 are sequentially located.

상기 날개부(110)는 믹서(100) 전방의 배기 파이프(5) 내 공간으로부터 유입되는 혼합기를 후방으로 안내하는데, 하우징부(120)의 전방 입구측에 혼합기가 통과하도록 설치되어 혼합기의 스월(swirl)을 유도하는 역할을 하고, 이를 위해 복수 개의 날개(111,112)들이 교차하여 배치된 구성을 가진다. The wing unit 110 guides the mixer introduced from the space in the exhaust pipe 5 in front of the mixer 100 to the rear, and is installed to pass through the mixer at the front inlet side of the housing unit 120 so that the swirl of the mixer ( It serves to induce a swirl, and for this purpose a plurality of wings (111, 112) is arranged to cross.

더욱 상세하게는, 상기 날개부(110)는 복수 개의 제1 날개(111)와 복수 개의 제2 날개(112)가 서로 교차하여 격자 형상을 이루고 있는 격자형 구조를 가지며, 하우징부(120)의 전방 입구측에 혼합기가 상기 격자형 구조를 통과하도록 설치된다.In more detail, the wing 110 has a lattice structure in which a plurality of first wings 111 and a plurality of second wings 112 cross each other to form a lattice shape, A mixer is installed at the front inlet side to pass through the lattice structure.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 날개(111)들은 격자형 구조에서 종 방향(도 2에서 세로 방향)으로 길게 배치되면서 서로 나란하게 배치되는 복수 개의 종 방향 날개이고, 상기 제2 날개(112)들은 격자형 구조에서 횡 방향(도 2에서 가로 방향)으로 길게 배치되면서 서로 나란하게 배치되는 복수 개의 횡 방향 날개이다.In the embodiment of the present invention, the first wings 111 are a plurality of longitudinal wings arranged side by side while being arranged in the longitudinal direction (vertical direction in Figure 2) in a lattice structure, the second wings 112 ) Are a plurality of transverse vanes arranged side by side in the lattice structure in a longitudinal direction (horizontal direction in FIG. 2).

상기 날개부(110)에서 각 날개(111,112)들의 전측 끝 부분은 각 날개의 길이 방향인 종 방향과 횡 방향으로 가면서 직선을 이루고 있는 형상으로 형성될 수 있다.The front end portion of each of the wings (111, 112) in the wing 110 may be formed in a shape forming a straight line going in the longitudinal direction and the transverse direction of each of the wings.

반면, 상기 날개부(110)에서 각 날개(111,112)들의 후측 끝 부분은 각 날개의 길이 방향을 따라 날개 중앙으로 가면서 후방으로 볼록한 완만한 곡선을 이루고 있는 형상으로 형성될 수 있다.On the other hand, the rear end portion of each of the wings (111, 112) in the wing portion 110 may be formed in a shape that forms a gentle curved back convex to the center of the wing in the longitudinal direction of each wing.

즉, 각 날개(111,112)들이 상하, 좌우 양 단부에서 중앙으로 가면서 후방을 향해 볼록하게 튀어나온 형상을 가질 수 있는 것이다.That is, each of the wings 111 and 112 may have a shape that protrudes convexly toward the rear while going from the upper and lower sides and the left and right ends to the center.

이하의 설명에서 전과 후의 방향은 배기가스(또는 혼합기) 흐름 방향을 기준으로 하여 정한 것으로서, 배기가스 흐름 방향을 기준으로 상류측을 전, 하류측을 후라 칭하기로 한다.In the following description, the directions before and after are determined on the basis of the exhaust gas (or mixer) flow direction, and the upstream side is referred to as the front and the downstream side based on the exhaust gas flow direction.

상기 각 날개에서 전측 끝 부분은 혼합기가 들어오는 쪽의 날개 테두리 부분이고, 후측 끝 부분은 하우징부의 내측면에 인접한 쪽의 날개 테두리 부분이다.In each of the wings, the front end portion is the wing edge portion at the side where the mixer enters, and the rear end portion is the wing edge portion at the side adjacent to the inner side of the housing portion.

그리고, 하우징부(120)는 날개부(110)에 의해 안내되어 유입되는 혼합기가 중앙으로 모이면서 혼합될 수 있도록 날개부(110)를 통과한 혼합기를 중앙부로 모아주면서 후방으로 안내하여 통과시키는 역할을 한다.And, the housing portion 120 guides and passes through the rear portion while gathering the mixer passed through the wing portion 110 to the center portion so that the mixer introduced and guided by the wing portion 110 can be gathered to the center. Do it.

상기 하우징부(120)는 전체적인 형상에 있어서 중앙부에 홀(121)이 형성된 링 형상이나 원통 형상으로 구비될 수 있으며, 이때 내경이 후방으로 가면서 점차 축소되는 형상을 가질 수 있고, 후방의 중앙부에 최소 직경 부분이 되는 상기 홀(121)이 형성된 형상으로 구비될 수 있다.The housing part 120 may be provided in a ring shape or a cylindrical shape in which the hole 121 is formed in the center of the overall shape. In this case, the housing part 120 may have a shape that gradually decreases as the inner diameter goes backwards, and at least in the center of the rear part. The hole 121 to be a diameter portion may be provided in a shape formed.

이에 하우징부(120)는 혼합기가 통과하도록 되어 있는 내부 유로의 단면적이 후측의 상기 홀(121)까지 후방으로 가면서 점차 축소되는 축소관 구조, 즉 혼합기 통로의 내경이 후방으로 가면서 점차 축소되는 축소관의 구조를 가진다 할 수 있고, 이때 하우징부(120)의 내측면은 날개부(110)를 통과한 혼합기를 중앙으로 모이도록 안내할 수 있는 경사면으로 이루어진다.Accordingly, the housing 120 has a reduction tube structure in which the cross-sectional area of the internal flow path through which the mixer passes through is gradually reduced to the rear of the hole 121, that is, the reduction tube gradually decreases as the inner diameter of the mixer passage passes to the rear. It may have a structure, wherein the inner surface of the housing portion 120 is made of an inclined surface that can guide the mixer to pass through the wing 110 to the center.

또한, 이때 하우징부(120)의 외경은 일정한 크기를 가질 수 있다.In addition, the outer diameter of the housing 120 may have a certain size.

결국, 날개부(110)를 통과한 뒤 후방으로 흐르는 혼합기가 점차 축소되는 내경을 가지는 하우징부(120)의 내측 표면에 접촉하여 안내됨에 따라 중앙부로 모아져 집중되고, 중앙부로 모여지는 혼합기가 하우징부(120)의 중앙에 위치한 상기 홀(121)을 통과한 뒤 확산부(130)로 흐르게 된다.As a result, the mixer flowing through the wing unit 110 and then flowing backward is brought into contact with the inner surface of the housing unit 120 having an inner diameter which gradually decreases, whereby the mixer is collected and concentrated at the central portion, and the mixer is collected at the central portion. After passing through the hole 121 located at the center of the 120, it flows to the diffusion part 130.

상기 하우징부(120)는 외주면이 배기 파이프(5)의 내주면에 밀착된 상태로 설치되고, 이때 하우징부(120)의 외주면과 배기 파이프(5)의 내주면이 밀착된 상태에서 하우징부(120)와 배기 파이프(5)가 용접으로 고정될 수 있다.The housing part 120 is installed with the outer circumferential surface in close contact with the inner circumferential surface of the exhaust pipe 5, and in this case, the housing part 120 with the outer circumferential surface of the housing part 120 in close contact with the inner circumferential surface of the exhaust pipe 5. And the exhaust pipe 5 can be fixed by welding.

또한, 날개부(110)에서 각 날개(111,112)의 양단부(날개들의 상하, 좌우의 단부)가 하우징부(120)의 내측면 전단 둘레 부분에 일체로 고정되며, 이때 날개(111,112)들의 후측 끝 부분 중 상기 각 날개의 양단부를 제외한 나머지 부분은 하우징부(120)의 내측면과 이격되도록 배치된다.In addition, both ends (up, down, left and right ends of the wings) of each wing (111, 112) in the wing 110 is fixed integrally to the inner peripheral edge of the housing portion 120, wherein the rear ends of the wings (111, 112) The remaining portions except for both ends of each of the wings are disposed to be spaced apart from the inner surface of the housing 120.

상기 날개부(110)와 하우징부(120) 사이, 보다 상세히는 상기 각 날개(111,112)의 양단부와 하우징부(120)의 내측면 전단 둘레 부분은 용접에 의해 서로 고정될 수 있다.Between the wing unit 110 and the housing unit 120, more specifically, both ends of each of the blades (111, 112) and the inner peripheral edge portion of the housing portion 120 may be fixed to each other by welding.

위에서 날개부(110)와 하우징부(120)가 전후로 배치되는 것으로 기재하였으나, 이는 가스(혼합기) 흐름 방향을 기준으로 설명한 것으로, 날개부(110)와 하우징부(120)의 결합된 상태를 나타내고 있는 도 1의 사시도와 도 4의 단면도를 참조하면, 상기 날개부(110)가 하우징부(120)의 내측으로 위치됨을 알 수 있다. Although the wing part 110 and the housing part 120 have been described as being disposed back and forth, this has been described based on the gas (mixer) flow direction, and shows the combined state of the wing part 110 and the housing part 120. Referring to the perspective view of FIG. 1 and the cross-sectional view of FIG. 4, it can be seen that the wing 110 is positioned inside the housing 120.

한편, 상기 확산부(130)는 하우징부(120)의 중앙부에 형성된 홀(121)의 후방에 고정 설치되며, 홀(121)을 덮도록 설치되는바, 하우징부(120)의 내측면을 따라 안내된 혼합기가 중앙부로 모인 뒤 홀(121)을 통과하게 되면, 확산부(130)의 슬릿(131,132)을 통과하여 배기 파이프(5) 내 후방으로 배출될 수 있게 된다. On the other hand, the diffusion portion 130 is fixed to the rear of the hole 121 formed in the center portion of the housing portion 120, is installed to cover the hole 121, along the inner surface of the housing portion 120 When the guided mixer is collected in the center portion and passes through the hole 121, the guided mixer may pass through the slits 131 and 132 of the diffusion portion 130 and may be discharged backward in the exhaust pipe 5.

상기 확산부(130)는 하우징부(120)의 홀(121)을 통과한 혼합기를 중앙부에서 바깥쪽을 향해 흐르도록 안내하여 배기 파이프(5) 내 후방 공간으로 고르게 확산시켜 배출하는 역할을 한다.The diffusion unit 130 serves to guide the mixer passing through the hole 121 of the housing unit 120 to flow outward from the center to evenly diffuse into the rear space in the exhaust pipe 5.

본 발명의 실시예에서 확산부(130)는 콘(cone) 형상을 가지도록 구비될 수 있고, 확산부(130)의 전단 둘레 부분이 하우징부(120)의 후방에서 하우징의 홀(121) 둘레 부분에 결합된다.In an embodiment of the present invention, the diffusion portion 130 may be provided to have a cone shape, and the front circumference portion of the diffusion portion 130 is around the hole 121 of the housing at the rear of the housing portion 120. Is coupled to the part.

이에 확산부(130)가 하우징부(120)의 홀(121)을 후방에서 커버하는 구조가 될 수 있으며, 이때 하우징부(120)와 확산부(130), 보다 상세히는 상기 하우징부(120)의 홀(121) 둘레 부분과 확산부(130)의 전단 둘레 부분은 용접에 의해 서로 고정될 수 있다.In this case, the diffusion unit 130 may have a structure for covering the hole 121 of the housing unit 120 from the rear side. In this case, the housing unit 120 and the diffusion unit 130, and more specifically, the housing unit 120. The periphery of the hole 121 and the periphery of the front end of the diffusion portion 130 may be fixed to each other by welding.

상기 확산부(130)는 중앙의 뾰족한 부분인 첨단부를 중심으로 동심원 형태로 배치 및 형성되는 홀인 가늘고 긴 복수 개의 원형 슬릿(131)과, 상기 첨단부를 중심으로 전단의 둘레 부분을 향해 방사상으로 길게 배치 및 형성되는 홀인 가늘고 긴 복수 개의 직선 슬릿(132)을 가진다.The diffusion portion 130 is a plurality of elongated circular slits 131 which are holes arranged and formed concentrically around a tip portion, which is a pointed portion in the center, and radially long toward the circumferential portion of the front end portion of the tip portion. And a plurality of thin and long straight slits 132 which are holes to be formed.

이하의 설명에서는 상기 원형 슬릿(131)을 제1 슬릿이라 칭하기로 하고, 상기 직선 슬릿(132)을 제2 슬릿이라 칭하기로 한다.In the following description, the circular slit 131 will be referred to as a first slit, and the straight slit 132 will be referred to as a second slit.

상기 제1 슬릿(131)은 콘 형상의 확산부(130)에서 중앙의 첨단부를 중심으로 하여 원형으로 형성되는 슬릿이며, 직경을 달리하는 복수 개의 제1 슬릿(131)이 콘 형상의 확산부(130)에 동심상에 배치되도록 형성될 수 있다.The first slit 131 is a slit formed in a circular shape around a central tip of the cone-shaped diffuser 130, and a plurality of first slits 131 having a different diameter are cone-shaped diffused parts ( 130 may be arranged concentrically.

이때, 원형의 제1 슬릿(131)들은 서로 일정 간격을 가지도록 형성되고, 실시예에서 복수 개의 제1 슬릿(131)들이 모두 확산부(130)의 첨단부를 중심으로 등 간격을 두고 나란한 동심원 배치 구조를 이루도록 형성될 수 있다.At this time, the circular first slits 131 are formed to have a predetermined interval from each other, and in the embodiment, the plurality of first slits 131 are all arranged in parallel concentric circles at equal intervals around the tip of the diffusion unit 130. It may be formed to form a structure.

상기 제2 슬릿(132)은 콘 형상의 확산부(130)에서 중앙의 첨단부를 중심으로 방사상으로 배치되도록 직선형으로 길게 형성되는 슬릿이며, 복수 개의 제2 슬릿(132)이 첨단부를 중심으로 방사상으로 배치되도록 형성된다.The second slit 132 is a slit that is formed to be elongated in a linear shape so as to be disposed radially about a central tip in the cone-shaped diffuser 130, and the plurality of second slits 132 are radially around the tip. It is formed to be disposed.

이때, 직선형의 제2 슬릿(132)들은 원주 방향으로 등 간격을 두고 위치하도록 형성될 수 있다.In this case, the straight second slits 132 may be formed to be positioned at equal intervals in the circumferential direction.

또한, 도면상 상세히 나타내지는 않았으나, 원형의 제1 슬릿(131)들은 각각 원주방향 전 구간이 모두 홀로써 뚫려 있는 것은 아니며, 상기 콘 형상의 확산부(130)에서 상기 첨단부를 포함하여 제1 슬릿(131)들을 경계로 나누어지는 부분들이, 상기 제1 슬릿(131)들의 길이방향 구간 중 적어도 일부에서 서로 연결되어 있는 구조로 되어 있다. In addition, although not shown in detail in the drawing, the circular first slits 131 are not all circumferentially sectioned through the holes, but each of the first slits including the tip portion in the cone-shaped diffusion portion 130. The portions divided by the boundaries 131 are connected to each other in at least some of the longitudinal sections of the first slits 131.

또한, 상기 첨단부의 가장 끝 부분에도 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이 혼합기가 통과할 수 있는 홀이 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 1 and 4, a hole through which the mixer can pass may be formed at the extreme end of the tip portion.

또한, 상기 제1 슬릿(131)과 제2 슬릿(132) 중 제2 슬릿(132)이 삭제되어 제1 슬릿(131)만이 형성될 수도 있다. In addition, only the first slit 131 may be formed by removing the second slit 132 of the first slit 131 and the second slit 132.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 믹서(100)의 구성에 대해 설명하였는바, 전술한 바와 같이 날개부(110)와 하우징부(120), 확산부(130)가 일체로 결합된 믹서(100)에서, 날개부(110)가 스월을 유도하는 점은 종래 믹서에서의 날개 역할과 차이가 없다.As described above, the configuration of the mixer 100 according to the embodiment of the present invention has been described. As described above, the wing unit 110, the housing unit 120, and the diffusion unit 130 are integrally coupled to the mixer. In (100), the point that the wing unit 110 induces swirl does not differ from the role of the wing in the conventional mixer.

그러나, 혼합기가 날개부(110)를 통과한 뒤 하우징부(120)의 경사진 내측면을 따라 중앙부로 모이면서 혼합되고, 중앙부로 모인 혼합기가 하우징부(120)의 홀(121)을 통과한 다음 확산부(130) 내측으로 이동하게 된다.However, after the mixer passes through the wing unit 110, the mixer is gathered to the center along the inclined inner surface of the housing 120, and the mixer gathered to the center passes through the hole 121 of the housing unit 120. Next, the diffusion portion 130 moves inside.

상기 확산부(130)는 중앙부로 집중된 혼합기의 추가적인 스월을 유도하면서 중앙부로 모인 혼합기를 중앙부에서 바깥쪽 방향으로 확산시키고, 이로써 중앙부에서 바깥쪽 방향으로 확산 이동하는 혼합기가 배기 파이프(5) 내 후방 공간으로 배출될 수 있게 된다.The diffusion unit 130 diffuses the mixer gathered in the center from the center to the outward direction while inducing additional swirl of the mixer concentrated in the center, whereby the mixer, which diffuses and moves from the center to the outward direction, is rearward in the exhaust pipe 5. It can be discharged into the space.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 믹서(100)에서는 날개부(110)(1차 스월 유도)와 확산부(130)(2차 스월 유도)에서 요소수와 배기가스의 스월(즉 혼합기의 스월)을 이중으로 유도하므로 종래의 믹서에 비해 요소수와 배기가스의 혼합이 더 잘 이루어질 수 있다.Thus, in the mixer 100 according to the embodiment of the present invention, swirl of urea water and exhaust gas (ie, mixing of the mixer) in the wing unit 110 (primary swirl induction) and the diffusion unit 130 (secondary swirl induction). By doubling the), the mixing of urea water and exhaust gas can be made better than that of the conventional mixer.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 믹서(100)에서는 요소수와 배기가스가 고르게 혼합된 상태의 혼합기가 믹서(100)로부터 상기의 확산부(130)를 통해 후방의 배기 파이프(5) 내부로 고르게 확산되어 배출됨으로써, 요소수를 포함하고 있는 혼합기가 배기 파이프(5)의 단면상에서 어느 한쪽으로 치우침 없이 균일하게 분포될 수 있게 된다.In addition, as shown in FIG. 5, in the mixer 100 according to the embodiment of the present invention, a mixer in which urea water and exhaust gas are evenly mixed is introduced from the mixer 100 through the diffusion unit 130. By evenly spreading and discharging into the exhaust pipe 5, the mixer containing urea water can be uniformly distributed without any bias on the cross section of the exhaust pipe 5.

특히, 차량 패키지에 따라 변경되는 인젝터(6)의 분사 방향이나 설치 위치, 배기 파이프(5)의 형상이나 루트, 배기가스의 합류 방향 등이 달라지더라도 혼합기가 배기 파이프(5)의 단면상에서 한쪽으로 치우치지 않고 고르게 분포되어 흐를 수 있게 된다.In particular, even if the injection direction or installation position of the injector 6 changed according to the vehicle package, the shape and route of the exhaust pipe 5, and the joining direction of the exhaust gas are different, the mixer is one side on the cross section of the exhaust pipe 5. It can flow evenly distributed without bias.

그리고, 요소수와 배기가스가 균일하게 혼합된 상태의 혼합기가 배기 파이프(5)를 통해 SCR 촉매(4)로 유입될 때 SCR 촉매의 담체에서도 혼합기가 전체적으로 고르게 유입 및 분포될 수 있고, 결국 담체의 일부분만을 집중적으로 사용하는 것이 방지될 수 있다.In addition, when the mixer in which the urea water and the exhaust gas are uniformly mixed is introduced into the SCR catalyst 4 through the exhaust pipe 5, the mixture of the SCR catalyst may be evenly introduced and distributed throughout the carrier of the SCR catalyst, and eventually the carrier Intensive use of only a portion of the can be avoided.

무엇보다 SCR 촉매 전체에 요소수가 고르게 분포될 수 있게 됨에 따라 귀금속이 함유된 고가의 SCR 촉매를 전체적으로 고르게 사용할 수 있고, 결국 SCR 촉매의 수명을 증대시킬 수 있게 된다.First of all, as the urea water can be evenly distributed throughout the SCR catalyst, the expensive SCR catalyst containing the noble metal can be used evenly as a whole, thereby increasing the life of the SCR catalyst.

또한, 종래의 믹서는 배기 파이프(5) 내에 용접하여 고정할 수 있는 정도의 적정 길이로 제작하는 것에 반해, 본 발명에 따른 믹서(100)에서는 하우징부(120)의 길이를 증대시킬수록 내측면의 경사 구간 길이가 충분히 확보될 수 있어 요소수와 배기가스를 충분히 잘 혼합시키면서 중앙부로 모을 수 있다.In addition, while the conventional mixer is manufactured to a suitable length such that it can be welded and fixed in the exhaust pipe 5, in the mixer 100 according to the present invention, the inner side of the mixer 120 increases as the length increases. The length of the inclined section can be secured sufficiently, so that the urea water and the exhaust gas can be sufficiently mixed to the center part.

물론, 2차로 혼합기의 스월을 유도하는 확산부(130)가 적용될 수 있는 한 하우징부(120)의 길이 증대가 가능하다. Of course, the length of the housing 120 may be increased as long as the diffusion 130 that induces swirl of the mixer may be applied.

아울러, 종래의 믹서를 사용할 경우 요소수와 배기가스가 충분히 잘 혼합되도록 하면서 UI 성능을 좋게 하기 위해 도 9에 나타낸 바와 같이 믹서(7) 후방의 배기 파이프(5)를 벤딩한 형상으로 만들어주어야 하지만, 본 발명에 따른 믹서(100)를 사용할 경우 요소수와 배기가스의 충분한 혼합이 가능하고 UI 성능을 향상시킬 수 있으므로 종래와 같은 믹서 후방 배기 파이프의 벤딩 구조를 삭제 내지 축소할 수 있고, 이를 통해 원가 절감이 가능해진다. In addition, in the case of using a conventional mixer, the exhaust pipe 5 behind the mixer 7 should be bent in a shape as shown in FIG. 9 in order to improve UI performance while mixing urea water and exhaust gas sufficiently well. In the case of using the mixer 100 according to the present invention, sufficient mixing of urea water and exhaust gas is possible, and the UI performance can be improved. Thus, the bending structure of the exhaust pipe behind the mixer can be eliminated or reduced as in the related art. Cost reduction is possible.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are provided. It is also included in the scope of the present invention.

1 : 엔진 2 : DOC
3 : DPF 4 : SCR 촉매
5 : 배기 파이프 6 : 인젝터
7 : 믹서(종래) 100 : 믹서(본 발명)
110 : 날개부 111 : 제1 날개
112 : 제2 날개 120 : 하우징부
121 : 홀 130 : 확산부
131 : 제1 슬릿 132 : 제2 슬릿
1: engine 2: DOC
3: DPF 4: SCR Catalyst
5: exhaust pipe 6: injector
7: mixer (conventional) 100: mixer (invention)
110: wing portion 111: first wing
112: second blade 120: housing portion
121: hole 130: diffuser
131: first slit 132: second slit

Claims (8)

배기 파이프에 설치되어 환원제와 배기가스를 혼합하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서에 있어서,
환원제와 배기가스를 혼합된 상태로 안내하여 환원제와 배기가스의 혼합기에 대한 1차 스월을 유도하는 날개부;
혼합기가 통과하는 유로의 단면적이 유로 후방으로 가면서 점차 축소되는 형상을 가지도록 구비되고, 상기 날개부를 통과한 혼합기를 내측면을 통해 중앙부로 모아주면서 후방으로 안내하여 후측의 홀을 통해 통과시키는 하우징부; 및
상기 하우징부의 후방에 설치되어 상기 홀을 통해 내부로 유입된 혼합기를 슬릿을 통해 바깥쪽으로 확산시켜 배기 파이프 내 후방의 공간으로 배출하는 혼합기에 대한 2차 스월 유도용 확산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서.
A mixer for a selective catalytic reduction system installed in an exhaust pipe and mixing a reducing agent and exhaust gas,
A wing which guides the reducing agent and the exhaust gas in a mixed state to induce a primary swirl for the mixer of the reducing agent and the exhaust gas;
It is provided to have a cross-sectional area of the flow path that the mixer passes through gradually to the rear of the flow path, the housing portion for guiding the mixer passing through the wing to the center through the inner side to the rear to pass through the rear hole ; And
And a second swirl induction diffusion unit for a mixer installed at the rear of the housing part and diffused into the space behind the inside of the exhaust pipe by spreading the mixer introduced into the interior through the hole to the outside in the exhaust pipe. Mixer for Catalytic Reduction Systems.
청구항 1에 있어서,
상기 날개부는,
제1 날개와 제2 날개가 서로 교차하는 격자 형상을 가지도록 구비되고,
혼합기가 상기 격자 형상을 이루고 있는 날개들 사이를 통과하도록 하우징부의 전방 입구측에 설치되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서.
The method according to claim 1,
The wing portion,
The first wing and the second wing is provided to have a grid shape that cross each other,
A mixer for selective catalytic reduction system, characterized in that a mixer is installed at the front inlet side of the housing portion to pass between the lattice-shaped wings.
청구항 2에 있어서,
상기 격자 형상을 이루고 있는 제1 날개와 제2 날개들은 후측 끝 부분이 날개 길이 방향을 따라 날개 중앙으로 가면서 후방으로 볼록한 곡선을 이루고 있는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서.
The method according to claim 2,
The first wing and the second wing forming the lattice shape is a mixer for a selective catalytic reduction system, characterized in that the rear end portion is formed in a convex curve to the rear convex rearward toward the wing center along the wing length direction.
청구항 2에 있어서,
상기 하우징부는 유로 후방으로 가면서 상기 홀까지 내경이 점차 축소되는 축소관 구조를 가지도록 구비되고, 상기 날개들의 양단부가 하우징부의 내측면에 고정되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서.
The method according to claim 2,
The housing part is provided to have a reduction tube structure in which the inner diameter is gradually reduced to the hole while going to the rear of the flow path, and both ends of the wings are fixed to the inner surface of the housing portion mixer for selective catalytic reduction system.
청구항 1에 있어서,
상기 확산부는,
콘(cone) 형상으로 구비되고,
전단의 둘레 부분이 상기 하우징부의 홀 둘레 부분에 고정되어 상기 홀을 덮는 구조가 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서.
The method according to claim 1,
The diffusion unit,
It is provided in a cone shape,
Mixer for the selective catalytic reduction system characterized in that the circumferential portion of the front end is fixed to the circumferential portion of the housing portion to cover the hole.
청구항 5에 있어서,
상기 확산부는,
중앙의 뾰족한 부분인 첨단부를 중심으로 하는 원형의 가늘고 긴 제1 슬릿; 및
상기 첨단부에서 전단의 둘레 부분을 향해 방사상으로 길게 형성된 제2 슬릿들을 가지는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서.
The method according to claim 5,
The diffusion unit,
A circular elongated first slit centered on the tip, which is a sharp point in the center; And
And a second slit radially elongated toward the peripheral portion of the front end at the tip.
청구항 6에 있어서,
상기 확산부는 상기 첨단부를 중심으로 동심원의 형태로 배치되는 복수 개의 제1 슬릿을 가지는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서.
The method according to claim 6,
The diffusion unit has a plurality of first slits disposed in the form of concentric circles around the tip portion, characterized in that the mixer for selective catalytic reduction system.
청구항 5에 있어서,
상기 확산부는 중앙의 뾰족한 부분인 첨단부를 중심으로 동심원 형태로 배치되는 복수 개의 슬릿을 가지는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서.
The method according to claim 5,
The diffusion unit is a mixer for selective catalytic reduction system, characterized in that having a plurality of slits arranged in a concentric shape around the tip portion of the center pointed portion.
KR1020180082031A 2018-07-16 2018-07-16 Mixer for selective catalyst reduction system KR102507015B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180082031A KR102507015B1 (en) 2018-07-16 2018-07-16 Mixer for selective catalyst reduction system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180082031A KR102507015B1 (en) 2018-07-16 2018-07-16 Mixer for selective catalyst reduction system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200008195A true KR20200008195A (en) 2020-01-28
KR102507015B1 KR102507015B1 (en) 2023-03-06

Family

ID=69370539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180082031A KR102507015B1 (en) 2018-07-16 2018-07-16 Mixer for selective catalyst reduction system

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102507015B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101599838B1 (en) * 2014-04-30 2016-03-04 우신공업(주) Mixing apparatus for an exhaust after-treatment system of a vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101599838B1 (en) * 2014-04-30 2016-03-04 우신공업(주) Mixing apparatus for an exhaust after-treatment system of a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
KR102507015B1 (en) 2023-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10603642B2 (en) Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
US20210213401A1 (en) Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
US10711677B2 (en) Exhaust aftertreatment system having mixer assembly
US8499548B2 (en) Flow device for an exhaust system
US20110219745A1 (en) Method and apparatus for gaseous mixing in a diesel exhaust system
US11193412B2 (en) Automotive exhaust aftertreatment system
US11767783B2 (en) System for mixing a liquid spray into a gaseous flow and exhaust aftertreatment device comprising same
US11428139B2 (en) Internal swirler tube for exhaust catalyst
KR101981483B1 (en) Exhaust gas cleaning device
US10920635B2 (en) Exhaust gas aftertreatment system with a reducing agent mixer having an injector tip protector
US20160245142A1 (en) Reductant injector mount
US11761365B2 (en) Exhaust gas and reductant mixer for an aftertreatment system
JP2019127879A (en) Exhaust emission control system
JP2020513503A (en) Pipe mixer for aftertreatment system
JP2017214884A (en) Exhaust emission control system
KR101427950B1 (en) Mixer of selective catalyst reduction device for exhaust system
KR20200008195A (en) Mixer for selective catalyst reduction system
GB2569339A (en) Exhaust treatment system for an engine

Legal Events

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