KR20150099893A - 환원제 도징 모듈 및 이를 이용하는 선택적 촉매 환원 시스템 - Google Patents

환원제 도징 모듈 및 이를 이용하는 선택적 촉매 환원 시스템 Download PDF

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Abstract

환원제 도징 모듈은 환원제를 분사하기 위한 노즐 팁을 구비하며 노즐 팁이 설치된 분사면을 갖는 인젝터, 배기 파이프에 연통된 혼합 파이프의 장착 단부 및 인젝터의 분사면 사이에 위치하여 배기가스의 유출을 방지하는 가스켓, 및 가스켓 및 인젝터의 분사면 사이 또는 가스켓 및 혼합 파이프의 장착 단부 사이에 개재되어 가스켓의 일면에 면압력을 제공하고 인젝터의 분사면을 혼합 파이프로부터 기 설정된 거리만큼 이격시키기 위한 어댑터를 포함할 수 있다. 어댑터는 인젝터의 노즐 팁과 배기가스에 의해 뜨거워지는 혼합 파이프를 이격시킴으로, 노즐 팁을 고열에 의한 열해로부터 보호할 수 있다. 또한, 어댑터는 공냉되어 냉각될 수 있는 구조를 가지므로 노즐 팁을 충분히 냉각할 수 있다.

Description

환원제 도징 모듈 및 이를 이용하는 선택적 촉매 환원 시스템 {REDUCING AGENT DOSING MODULE AND SELECTIVE CATALYST REDUCTION SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 환원제 도징 모듈 및 이를 이용하는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 배기가스 후처리를 위한 환원제 도징 모듈 및 이를 이용하는 선택적 촉매 환원 시스템에 관한 것이다.
엔진의 배기 시스템은 배기가스 중에 함유된 공해 물질들을 감소시키기 위한 장치들을 구비할 수 있다. 상기 공해 물질들은 매연(Particulate Matters, PM), 질소산화물(NOx) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디젤 산화 촉매(Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 장치 및 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction, SCR) 장치 등과 같은 배기가스 후처리 장치를 구비할 수 있다.
상기 선택적 촉매 환원 시스템에 있어서, 환원제 도징 모듈에서 환원제를 상기 배기가스의 유동 방향으로 분사할 수 있다. 상기 선택적 촉매 환원 시스템은 상기 배기가스의 열을 이용하여 상기 환원제와 상기 질소산화물을 촉매 반응시켜 상기 질소산화물을 질소 가스와 물로 환원시킨다.
이 경우에 있어서, 상기 배기가스의 열로 인하여 상기 환원제 도징 모듈의 노즐 팁 부분이 열해되어 상기 환원제 도징 모듈의 동작 신뢰성이 크게 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 동작 신뢰성이 높은 환원제 도징 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 동작 신뢰성이 높은 환원제 도징 모듈을 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 환원제 도징 모듈은 환원제를 분사하기 위한 노즐 팁을 구비하며 상기 노즐 팁이 설치된 분사면을 갖는 인젝터, 배기 파이프에 연통된 혼합 파이프의 장착 단부 및 상기 인젝터의 분사면 사이에 위치하여 배기가스의 유출을 방지하는 가스켓, 및 상기 가스켓 및 상기 인젝터의 분사면 사이 또는 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재되어 상기 가스켓의 일면에 면압력을 제공하고, 상기 인젝터의 상기 분사면을 상기 혼합 파이프로부터 기 설정된 거리만큼 이격시키기 위한 어댑터를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터는 5mm 내지 8mm의 범위의 제1 두께를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가스켓은 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터는 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가스켓은 운모를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터는 상기 가스켓과 대응하는 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터가 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재될 때, 상기 가스켓 및 상기 인젝터의 분사면 사이에 플레이트를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터가 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재될 때, 상기 어댑터는 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부로부터 돌출하는 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배기 파이프는 상기 배기가스가 유입되는 유입구, 상기 배기가스가 유출되는 배출구, 및 상기 유입구와 상기 배출구를 연결하고 곡률을 가지는 곡률부를 포함할 수 있다. 상기 혼합 파이프는 상기 곡률부에서 상기 배출구를 향하도록 상기 배기 파이프의 상기 곡률부의 외측에 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 선택적 촉매 환원 시스템은 선택적 환원 촉매가 설치되며 배기가스를 배출하기 위한 배기 파이프, 상기 선택적 환원 촉매의 전방에서 상기 배기 파이프로부터 외부로 연장하는 혼합 파이프, 및 상기 혼합 파이프의 장착 단부에 설치되어 상기 혼합 파이프를 통해 상기 배기 파이프 내로 환원제를 분사하는 환원제 도징 모듈을 포함할 수 있다. 상기 환원제 도징 모듈은 상기 환원제를 분사하기 위한 노즐 팁을 구비하며 상기 노즐 팁이 설치된 분사면을 갖는 인젝터, 상기 배기 파이프에 연통된 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 및 상기 인젝터의 상기 분사면 사이에 위치하여 상기 배기가스의 유출을 방지하는 가스켓, 및 상기 가스켓 및 상기 인젝터의 상기 분사면 사이 또는 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재되어 상기 가스켓의 일면에 면압력을 제공하고, 상기 인젝터의 상기 분사면을 상기 혼합 파이프로부터 기 설정된 거리만큼 이격시키기 위한 어댑터를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터는 5mm 내지 8mm의 범위의 제1 두께를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가스켓은 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터는 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터는 상기 가스켓과 대응하는 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터가 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재될 때, 상기 가스켓 및 상기 인젝터의 분사면 사이에 플레이트를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 어댑터가 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재될 때, 상기 어댑터는 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부로부터 돌출하는 형상을 가질 수 있다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈은 가스켓과 인젝터 사이에 어댑터를 포함할 수 있다. 상기 어댑터는 상기 인젝터의 노즐 팁과 배기가스에 의해 뜨거워지는 혼합 파이프를 이격시킴으로, 상기 노즐 팁을 고열에 의한 열해로부터 보호할 수 있다. 또한, 상기 어댑터는 공냉되어 냉각될 수 있는 구조를 가지므로 노즐 팁을 충분히 냉각할 수 있다.
상기 어댑터는 가스켓의 형상에 대응하는 형상을 가지므로 상기 가스켓의 일면에 충분한 면압력을 형성할 수 있다. 또한, 상기 어댑터가 충분히 냉각되므로 운모가 포함된 가스켓이 고열에 의한 산화 및 경화되는 것을 줄일 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 환원제 도징 모듈의 분해 단면도이다.
도 3은 도 1의 환원제 도징 모듈의 사시도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈의 어댑터의 평면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 환원제 도징 모듈의 분해 단면도이다.
도 7은 도 5의 환원제 도징 모듈의 사시도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 환원제 도징 모듈의 분해 단면도이다. 도 3은 도 1의 환원제 도징 모듈의 사시도이다. 도 4는 예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈의 어댑터의 평면도이다
도 1 내지 도 4를 참조하면, 환원제 도징 모듈(10)은 환원제를 분사하기 위한 인젝터(100), 인젝터(100)와 인젝터(100)가 설치되는 혼합 파이프(210) 사이에 개재되어 배기가스의 유출을 방지하는 가스켓(110), 및 인젝터(100)와 가스켓(110) 사이에 위치하여 인젝터(100)에 포함된 노즐 팁(106)을 냉각하기 위한 어댑터(120)를 포함할 수 있다.
인젝터(100)는 상기 환원제를 혼합 파이프(210) 내로 분사하기 위한 노즐 팁(106)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 노즐 팁(106)은 다수개의 노즐홀들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 또한, 노즐 팁(106)은 후술하는 어댑터(120)의 분사홀(124)을 통해 상기 환원제를 분사할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 인젝터(100)의 분사면(108)에 노즐 팁(106)이 구비될 수 있다. 또한, 인젝터(100)의 분사면(108)에 링(도시되지 않음)이 구비되어 어댑터(120)의 일면에 압력을 형성함으로써 상기 배기가스의 유출을 방지할 수 있다.
인젝터(100)에 구비된 다수개의 인젝터 체결홀들(102)을 통해 다수개의 인젝터 체결 부재들(104)이 혼합 파이프(210)의 장착 단부(216)에 각각 결합하여 인젝터(100)가 혼합 파이프(210)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 인젝터 체결 부재들(104)은 볼트와 같은 고정 부재일 수 있다.
가스켓(110)은 배기 파이프(200)에 연통된 혼합 파이프(210)의 장착 단부(216) 및 인젝터(100)의 분사면(108) 사이에 위치하여 상기 배기가스의 유출을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 가스켓(110)은 혼합 파이프(210)의 장착 단부(216) 및 어댑터(120) 사이에 개재되어, 혼합 파이프(210)의 장착 단부(216)의 일면 및 어댑터(210)의 일면에 각각 형성된 압력에 의하여 상기 배기가스의 유출을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 가스켓(110)은 고열 환경에서 잘 견딜 수 있는 운모 등을 포함할 수 있다. 또한, 인젝터 체결 부재들(104)은 가스켓(100)에 구비된 가스켓 체결홀들(112)에 삽입되어 혼합 파이프(210)의 장착 단부 체결홀들(212)에 체결될 수 있다. 또한, 인젝터(100)로부터 분사된 상기 환원제는 가스켓(110)의 가스켓 분사홀(114)을 통해 혼합 파이프(210) 내로 분사될 수 있다.
배기 파이프(200)는 상기 배기가스의 유동 경로일 수 있다. 예를 들어, 상기 배기 파이프(200)는 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 배기 파이프(200)는 상기 배기가스가 유입되는 유입구(202), 상기 배기가스가 배출되는 배출구(204), 및 유입구(200) 및 배출구(204)를 연결하고 곡률을 가지도록 형성되는 곡률부(206)를 포함할 수 있다.
혼합 파이프(210)는 배기 파이프(200)와 연통되도록 배기 파이프(200)의 외주면에 용접하여 고정될 수 있다. 혼합 파이프(210)는 배기 파이프(200)에 환원제 도징 모듈(10)이 장착될 수 있는 부재로 제공될 수 있다.
혼합 파이프(210)의 장착 단부(210)에는 환원제 도징 모듈(10)을 장착하기 위한 장착 단부 체결홀들(212)이 형성될 수 있다. 또한, 혼합 파이프(210)의 장착 단부(210)에는 환원제 도징 모듈(10)이 분사하는 상기 환원제가 통과하여 배기 파이프(200) 내로 분사되도록 하는 장착 단부 분사홀(214)이 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 혼합 파이프(210)는 배기 파이프(200)의 곡률부(206)에서 배출구(204)를 향하도록 배기 파이프(200)의 곡률부(206)의 외주면에 용접되어 고정될 수 있다. 배기 파이프(200)의 곡률부(206)에서 배출구(204)를 향하여 상기 배기가스의 유동 흐름이 형성된다. 상기 환원제는 상기 배기가스의 유동 방향으로 분사되어 상기 배기가스 내의 질소 산화물과 상기 환원제가 거동을 같은 방향으로 함으로, 선택적 촉매 환원 반응이 더 촉진될 수 있다.
어댑터(120)는 가스켓(110) 및 인젝터(100)의 분사면(108) 사이에 개재되어 가스켓(110)의 일면에 면압력을 제공할 수 있다. 또한, 어댑터(120)는 인젝터(100)의 분사면(108)을 혼합 파이프(210)로부터 기 설정된 거리만큼 이격시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 어댑터(120)는 인젝터(100)의 노즐 팁(106)이 삽입되어 냉각될 수 있는 어댑터 분사홀(124) 및 인젝터 체결 부재들(104)이 삽입될 수 있는 어댑터 체결홀들(122)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(120)의 일면은 가스켓(122)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 어댑터(120)는 단열 효과가 뛰어난 스테인리스 스틸 등을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4에서 도시된 것과 같이, 환원제 도징 모듈(10)은 인젝터(100), 어댑터(120) 및 가스켓(100)이 순차적으로 조립될 수 있다. 인젝터(100)의 노즐 팁(106)의 일부가 어댑터 분사홀(124)에 삽입될 수 있다. 또한, 인젝터 체결 부재들(104)은 어댑터 체결홀들(122), 가스켓 체결홀들(112) 및 혼합 파이프(210)의 장착 단부 체결홀들(212)에 각각 삽입되어 체결될 수 있다.
또한, 인젝터(100)로부터 분사되는 상기 환원제는 노즐 팁(106), 어댑터 분사홀(124), 가스켓 분사홀(114), 장착 단부 분사홀(214), 및 혼합 파이프(210)을 통하여 배기 파이프(200) 내로 분사될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 어댑터(120)는 5mm 내지 8mm의 범위의 제1 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 어댑터(120)의 상기 제1 두께만큼 인젝터(100)의 분사면(106)은 혼합 파이프(210)로부터 이격될 수 있다.
어댑터(120)의 두께가 5mm보다 작은 경우에는 어댑터(120)의 냉각이 제대로 이루어지지 않아 인젝터(100)의 노즐 팁(106)이 열해를 입을 수 있다. 또한, 어댑터(120)의 두께가 8mm보다 큰 경우에는 환원제, 특히 요소수가 제대로 배기 파이프(200) 내로 분사되지 않아서 월 웨팅(wall wetting) 현상, 즉 노즐 팁(106) 주위에 요소수 결정이 형성되어 노즐 팁이 막힐 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 가스켓(110)은 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가질 수 있다. 인젝터(100)의 노즐 팁(106)의 충분한 냉각을 위하여 어댑터(120)의 상기 제1 두께가 가스켓의 상기 제2 두께보다 큰 것이 바람직하다.
예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈(10)은 가스켓(110)과 인젝터(100) 사이에 어댑터(120)를 포함할 수 있다. 어댑터(120)는 인젝터(100)의 노즐 팁(106)과 배기가스에 의해 뜨거워지는 혼합 파이프(210)를 이격시킴으로, 노즐 팁(106)을 열해로부터 보호할 수 있다. 또한, 인젝터(106)를 냉각시키기 위한 도징 모듈 냉각 라인(도시되지 않음)과 더불어, 어댑터(100)는 공냉되는 구조를 가지므로 추가적인 냉각 효과가 있다.
특히, 노즐 팁(106)이 어댑터(120)의 어댑터 분사홀(124) 내에 삽입되므로, 노즐 팁(106)에 인접하여 단열효과가 뛰어난 스테인리스 스틸 재질의 어댑터(120)가 위치하게 된다. 따라서, 노즐 팁(106)에 충분히 냉각될 수 있다.
어댑터(120)는 가스켓(110)의 형상에 대응하는 형상을 가지므로 가스켓(110)의 일면에 충분한 면압력을 형성할 수 있다. 또한, 어댑터(110)가 충분히 냉각되므로 운모가 포함된 가스켓(110)이 고열에 의한 산화 및 경화되는 것을 줄일 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈의 분해 사시도이다. 도 6은 도 5의 환원제 도징 모듈의 분해 단면도이다. 도 7은 도 5의 환원제 도징 모듈의 사시도이다. 예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈은 어댑터가 개재되는 위치를 제외하고는 도 1의 환원제 도징 모듈과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 환원제 도징 모듈(30)은 환원제를 분사하기 위한 인젝터(100), 인젝터(100)와 인젝터(100)가 설치되는 혼합 파이프(210) 사이에 개재되어 배기가스의 유출을 방지하는 가스켓(110), 및 가스켓(110)과 혼합 파이프(210)의 장착 단부(216) 사이에 위치하여 인젝터(100)에 포함된 노즐 팁(106)을 냉각하기 위한 어댑터(120)를 포함할 수 있다.
인젝터(100)는 상기 환원제를 혼합 파이프(210) 내로 분사하기 위한 노즐 팁(106)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 노즐 팁(106)은 다수개의 노즐홀들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 또한, 노즐 팁(106)은 후술하는 어댑터(120)의 분사홀(124)을 통해 상기 환원제를 분사할 수 있다.
인젝터(100)에 구비된 다수개의 인젝터 체결홀들(102)을 통해 다수개의 인젝터 체결 부재들(104)이 혼합 파이프(210)의 장착 단부(216)에 각각 결합하여 인젝터(100)가 혼합 파이프(210)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 인젝터 체결 부재들(104)은 볼트와 같은 고정 부재일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 인젝터(100)의 분사면(108)에 노즐 팁(106)이 구비될 수 있다. 또한, 가스켓(110) 및 인젝터(100)의 분사면(108) 사이에 플레이트(130)를 더 포함할 수 있다. 플레이트(130)는 가스켓(110)의 일면에 면압력을 형성하여 배기가스가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 플레이트(130)는 단열성이 뛰어난 스테인리스 스틸 등을 포함할 수 있다. 또한, 플레이트(130)는 플레이트 분사홀(134) 및 다수개의 플레이트 체결홀들(132)을 포함할 수 있다.
또한, 인젝터(100)의 분사면(108)에 플레이트(130)의 일면에 압력을 형성하여 상기 배기가스의 유출을 방지하는 링(도시되지 않음)을 구비할 수 있다.
가스켓(110)은 배기 파이프(200)에 연통된 혼합 파이프(210)의 장착 단부(216) 및 인젝터(100)의 분사면(108) 사이에 위치하여 상기 배기가스의 유출을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 가스켓(110)은 어댑터(120)와 플레이트(130) 사이에 개재되어, 어댑터(210)의 일면 및 플레이트(130)의 일면에 각각 형성된 압력에 의하여 상기 배기가스의 유출을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 가스켓(110)은 고열 환경에서 잘 견딜 수 있는 운모 등을 포함할 수 있다. 또한, 인젝터 체결 부재들(104)은 가스켓(100)에 구비된 가스켓 체결홀들(112)에 삽입되어 혼합 파이프(210)의 장착 단부 체결홀들(212)에 체결될 수 있다. 또한, 인젝터(100)로부터 분사된 상기 환원제는 가스켓(110)의 가스켓 분사홀(114)을 통해 혼합 파이프(210) 내로 분사될 수 있다.
혼합 파이프(210)는 배기 파이프(200)와 연통되도록 배기 파이프(200)의 외주면에 용접하여 고정될 수 있다. 혼합 파이프(210)는 배기 파이프(200)에 환원제 도징 모듈(10)이 장착될 수 있는 부재로 제공될 수 있다. 또한, 혼합 파이프(210)의 장착 단부(210)에는 환원제 도징 모듈(10)을 장착하기 위한 장착 단부 체결홀들(212)이 형성될 수 있다. 또한, 혼합 파이프(210)의 장착 단부(210)에는 환원제 도징 모듈(10)이 분사하는 상기 환원제가 통과하여 배기 파이프(200) 내로 분사되도록 하는 장착 단부 분사홀(214)이 형성될 수 있다.
어댑터(120)는 인젝터(100)의 노즐 팁(106)이 삽입되어 냉각될 수 있는 어댑터 분사홀(124) 및 인젝터(100)의 인젝터 체결 부재들(104)이 삽입될 수 있는 어댑터 체결홀들(122)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어댑터(120)의 일면은 가스켓(122)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 어댑터(120)는 단열 효과가 뛰어난 스테인리스 스틸 등을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같이, 환원제 도징 모듈(30)은 인젝터(100), 플레이트(130) 및 가스켓(100)이 순차적으로 조립될 수 있다. 또한, 환원제 도징 모듈(30)은 어댑터(120)를 포함하여 조립될 수 있다.
인젝터(100)의 노즐 팁(106)의 일부는 어댑터 분사홀(124)에 삽입될 수 있다. 또한, 인젝터(100)의 인젝터 체결 부재들(104)은 플레이트 체결홀들(132), 가스켓 체결홀들(112), 어댑터 체결홀들(122) 및 혼합 파이프(210)의 장착 단부 체결홀들(212)에 각각 삽입되어 체결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 어댑터(120)는 5mm 내지 8mm의 범위의 제1 두께를 가질 수 있다. 또한, 가스켓(110)은 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 어댑터(120)는 혼합 파이프(210)의 장착 단부(216)로부터 돌출하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 어댑터(120)는 혼합 파이프(210)를 주물 공정에서 제조할 때 같이 제조되어 구비될 수 있다. 이와는 달리, 어댑터(120)는 혼합 파이프(210)에 용접되어 고정될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈(30)은 어댑터(120)에 의해 인젝터(100)의 노즐 팁(106)을 상기 배기가스에 의해 뜨거워진 혼합 파이프(210)로부터 이격시킴으로 노즐 팁(106)의 열해를 막을 수 있다.
또한, 어댑터(120)가 공냉각이 가능한 구조를 가짐으로써 어댑터 분사홀(124)로 삽입되는 노즐 팁(106)을 충분하게 냉각시킬 수 있다.
특히, 어댑터(120)가 혼합 파이프(210)와 함께 주물공정으로 제조될 수 있으므로, 운모를 포함하는 가스켓(110)도 함께 이격될 수 있다. 따라서, 가스켓(110)이 고열에 의해 경화되어 밀폐 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 예시적인 실시예들에 따른 환원제 도징 모듈을 포함하는 선택적 촉매 환원 시스템에 대하여 설명하고자 한다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 선택적 촉매 환원 시스템의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 선택적 촉매 환원 시스템은 선택적 환원 촉매(300)가 설치되며 배기가스를 배출하기 위한 배기 파이프(200), 선택적 환원 촉매(300)의 전방에서 배기 파이프(200)로부터 외부로 연장하는 혼합 파이프(210) 및 환원제 도징 모듈(10)을 포함할 수 있다.
선택적 환원 촉매(300)는 배기 파이프(200) 내로 환원제가 분사되면, 상기 환원제를 이용하여 상기 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환시키고 상기 배기가스에 포함된 질소 산화물과 암모니아가 촉매 반응을 하도록 한다.
디젤 산화 촉매(400)는 배기 파이프(200)를 통하여 선택적 환원 촉매(300)와 연결될 수 있다. 디젤 산화 촉매(400)는 상기 배기가스 내의 환원물질을 산화시켜 매연(particulate matters), 일산화 탄소, 탄화수소 농도 등을 낮출 수 있다.
배기 파이프(200)는 선택적 환원 촉매(300)와 디젤 산화 촉매(400) 사이에 위치하여 디젤 산화 촉매(400)를 통과한 상기 배기가스가 선택적 환원 촉매(300)를 통과할 수 있도록 한다. 예를 들어, 배기 파이프(200)는 스테인리스 스틸 등을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서 배기 파이프(200)는 상기 배기가스가 유입되는 유입구(202), 상기 배기가스가 배출되는 배출구(204), 및 유입구(200) 및 배출구(204)를 연결하고 곡률을 가지도록 형성되는 곡률부(206)를 포함할 수 있다.
혼합 파이프(210)는 선택적 환원 촉매(300)의 전방에서 배기 파이프(200)로부터 외부로 연장될 수 있다. 혼합 파이프(210)는 환원제 도징 모듈(10)이 배기 파이프(200)에 장착될 수 있는 부재로 제공될 수 있고, 배기 파이프(200)와 연통되어 환원제 도징 모듈(10)로부터 분사되는 환원제가 배기 파이프(200) 내로 유입될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 혼합 파이프(210)는 배기 파이프(200)의 곡률부(206)에서 배출구(204)를 향하도록 배기 파이프(200)의 곡률부206)의 외주면에 용접되어 고정될 수 있다. 배기 파이프(200)의 곡률부(206)에서 배출구(204)를 향하여 상기 배기가스의 유동 흐름이 형성된다. 상기 환원제는 상기 배기가스의 유동 방향으로 분사되어 상기 배기가스 내의 질소 산화물과 상기 환원제가 거동을 같은 방향으로 함으로, 선택적 촉매 환원 반응이 더 촉진될 수 있다.
환원제 도징 모듈(10)은 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 환원제 도징 모듈과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호들로 나타내고, 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
환원제 도징 모듈(10)에서 상기 배기가스의 유동방향으로 상기 환원제가 분사되고, 선택적 환원 촉매(300)는 상기 환원제를 이용하여 상기 배기가스 내에 포함된 질소 산화물 등을 환원시켜, EM(emission) 기준 등을 만족 시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 인젝터 106: 노즐 팁
108: 분사면 110: 가스켓
120: 어댑터 130: 플레이트
200: 배기 파이프 210: 혼합 파이프
300: 선택적 환원 촉매 400: 디젤 산화 촉매

Claims (10)

  1. 환원제를 분사하기 위한 노즐 팁을 구비하며, 상기 노즐 팁이 설치된 분사면을 갖는 인젝터;
    배기 파이프에 연통된 혼합 파이프의 장착 단부 및 상기 인젝터의 분사면 사이에 위치하여 배기가스의 유출을 방지하는 가스켓; 및
    상기 가스켓 및 상기 인젝터의 분사면 사이 또는 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재되어 상기 가스켓의 일면에 면압력을 제공하고, 상기 인젝터의 상기 분사면을 상기 혼합 파이프로부터 기 설정된 거리만큼 이격시키기 위한 어댑터를 포함하는 환원제 도징 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 어댑터는 5mm 내지 8mm의 범위의 제1 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 환원제 도징 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가스켓은 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 환원제 도징 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 어댑터는 스테인리스 스틸을 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 도징 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가스켓은 운모를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 도징 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 어댑터는 상기 가스켓과 대응하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 환원제 도징 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 어댑터가 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재될 때, 상기 가스켓 및 상기 인젝터의 분사면 사이에 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환원제 도징 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 어댑터가 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재될 때, 상기 어댑터는 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부로부터 돌출하는 형상을 갖는 특징으로 하는 환원제 도징 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 파이프는
    상기 배기가스가 유입되는 유입구;
    상기 배기가스가 유출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 상기 배출구를 연결하고, 곡률을 가지는 곡률부를 포함하고,
    상기 혼합 파이프는 상기 곡률부에서 상기 배출구를 향하도록 상기 배기 파이프의 상기 곡률부의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 환원제 도징 모듈.
  10. 선택적 환원 촉매가 설치되며 배기가스를 배출하기 위한 배기 파이프;
    상기 선택적 환원 촉매의 전방에서 상기 배기 파이프로부터 외부로 연장하는 혼합 파이프; 및
    상기 혼합 파이프의 장착 단부에 설치되어 상기 혼합 파이프를 통해 상기 배기 파이프 내로 환원제를 분사하는 환원제 도징 모듈을 포함하고,
    상기 환원제 도징 모듈은
    상기 환원제를 분사하기 위한 노즐 팁을 구비하며, 상기 노즐 팁이 설치된 분사면을 갖는 인젝터;
    상기 배기 파이프에 연통된 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 및 상기 인젝터의 상기 분사면 사이에 위치하여 상기 배기가스의 유출을 방지하는 가스켓; 및
    상기 가스켓 및 상기 인젝터의 상기 분사면 사이 또는 상기 가스켓 및 상기 혼합 파이프의 상기 장착 단부 사이에 개재되어 상기 가스켓의 일면에 면압력을 제공하고, 상기 인젝터의 상기 분사면을 상기 혼합 파이프로부터 기 설정된 거리만큼 이격시키기 위한 어댑터를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 촉매 환원 시스템.
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