KR100866329B1

KR100866329B1 - 플라즈마 버너 및 매연여과장치

Info

Publication number: KR100866329B1
Application number: KR1020070096743A
Authority: KR
Inventors: 이대훈; 김관태; 송영훈; 차민석; 이재옥
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2008-10-31

Abstract

본 발명의 플라즈마 버너는 연료가 유입되는 연료 유입구와 상기 연료와 혼합되는 방전가스가 유입되는 방전가스 유입구가 일측에 각각 형성된 베이스와, 상기 베이스에 고정 설치되며 상기 연료 유입구와 연통되고 전압이 인가된 전극관과, 상기 전극관의 외측에 배치되며, 상기 방전가스 유입구와 연통된 반응로, 및 상기 전극관과의 사이에서 플라즈마 방전을 일으킬 수 있도록 상기 전극관의 단부와 마주하여 이격 배치되는 접지전극을 포함한다.

플라즈마 버너, 필터, 베이스, 전극관, 반응로

Description

플라즈마 버너 및 매연여과장치 {PLASMA BURNER AND DIESEL PARTICULATE FILTER TRAP}

본 발명은 플라즈마 버너 및 매연여과장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료를 예열하여 배기가스와 혼합함으로써, 배기가스 내의 입자상 물질(Particulate Material, PM)을 효과적으로 산화시켜 제거하는 플라즈마 버너 및 매연여과장치에 관한 것이다.

본 발명은 배기관 내에 플라즈마 버너를 설치하여 예열함으로써, 배기가스 내의 입자상 물질을 효과적으로 산화시켜 제거하고, 배기관 주위의 공간 배치를 극대화하는 플라즈마 버너 및 매연여과장치에 관한 것이다.

자동차 배기가스 중의 입자상 물질은 디젤엔진에서 주로 배출된다. 디젤엔진은 공기와 연료의 혼합비로써 출력을 조정하며, 순간적으로 고출력을 내고자 할 경우, 일정량의 공기에 연료의 공급량을 증가시킨다. 이때, 연료 중 일부는 공기량의 부족으로 인하여 불완전 연소되어 다량의 매연을 발생시킨다.

또한, 디젤엔진의 연소시, 연료의 고압 분사 기간이 짧기 때문에, 연소실 내에서 국부적으로 농후 영역이 발생되고, 따라서 다량의 매연이 발생된다.

매연여과장치(DPF)는 디젤엔진에서 배출되는 입자상 물질을 필터에 포집하여 입자상 물질을 산화시키는 장치로서, 입자상 물질을 80% 이상 저감시킬 수 있다. 입자상 물질을 포집하여 산화시킴으로써, 입자상 물질을 포집하는 필터 및 매연여과장치를 재생하고 수명을 연장시키는 기술이 중요하다.

매연여과장치는 재생과정에서 포집된 입자상 물질을 강제로 산화시키는 강제재생방식이 있다. 강제재생방식은 전기히터나, 버너 및 스로틀링을 사용하여 강제 가열하는 방식이다. 도심을 주로 운행하는 차량은 배출가스의 온도를 낮게 유지하기 때문에 강제재생방식을 부분적으로 적용한다.

강제재생방식에서, 전기히터는 전력 소비량이 큰 단점을 가진다. 버너는 배기가스 중의 산소를 이용하므로 운전 상태에 따라 달라지는 배기가스 중의 산소 조건에 따라 운전 제어를 어렵게 한다. 스로틀링은 산화촉매에서의 입자상 물질의 산화 온도를 저하시키지만 흡기관 및 배기관에 스로틀링을 위한 장치를 부착해야 하는 단점을 가진다.

본 발명은 연료를 예열하여 배기가스와 혼합함으로써, 배기가스 내의 입자상 물질을 효과적으로 산화시켜 제거하는 플라즈마 버너 및 매연여과장치를 제공한다.

본 발명은 배기관 내에 플라즈마 버너를 설치하여 예열함으로써, 배기가스 내의 입자상 물질을 효과적으로 산화시켜 제거하고, 배기관 주위의 공간 배치를 극대화하는 플라즈마 버너 및 매연여과장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 매연여과장치는, 엔진의 반대측에서 배기관에 연결되는 필터와 상기 엔진과 상기 필터 사이에서 플라즈마 방전을 이용하여 배기가스를 가열시키는 플라즈마 버너, 및 상기 플라즈마 버너와 연료탱크를 서로 연결하는 연료 유입관을 포함하며, 상기 플라즈마 버너는 상기 연료 유입관에 연결되어 연료를 공급하는 연료 유입구와, 상기 연료 유입구와 연결되어 연료가 유동하는 공간을 제공하는 전극관, 및 상기 전극관의 단부에서 이격 설치된 접지전극을 포함할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 버너는 상기 연료와 혼합되는 방전가스를 유입하는 방전가스 유입구 및 상기 연료 유입구를 형성하는 베이스, 및 상기 전극을 내벽으로부터 이격되게 내장하며 상기 방전가스 유입구와 연통된 반응로를 더 포함할 수 있다.

상기 접지전극은 상기 반응로의 선단에 고정 설치될 수 있으며, 상기 접지전 극은 플라즈마로 가열된 연료가 배출되는 화염분출구를 구비할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 버너는 상기 배기관 내에서 상기 배기관과 나란하게 설치될 수 있으며, 상기 베이스는 상기 전극 반대쪽으로 볼록한 곡면으로 이루어질 수 있다.

상기 방전가스 유입구에는 외부 공기를 유입시키는 방전공기 유입관이 연결 설치되고, 상기 방전가스 유입구는 상기 베이스의 둘레 방향으로 이어져 형성된 분배통로와 연결되며, 상기 분배통로는 반응로의 내부와 연통된 분사통로와 연결될 수 있다.

플라즈마 방전으로 발생된 화염을 안정화시키도록 상기 반응로의 전방에 배치되는 카울을 더 포함할 수 있다. 상기 화염에 연료를 분사하도록 상기 카울의 전방에 연료분사노즐이 설치될 수 있다. 또한, 상기 접지전극은 상기 카울에 고정될 수 있다.

상기 매연여과장치는 상기 연료 유입관에 설치되는 열교환기를 더 포함할 수 있으며, 상기 방전가스 유입구에는 외부 공기를 유입시키는 방전공기 유입관이 연결 설치되고, 상기 방전공기 유입관에는 열교환기가 설치될 수 있다. 또한, 상기 매연여과장치는 상기 필터의 전방에 장착되는 산화촉매를 더 포함할 수 있다.

상기 방전가스 유입구에는 상기 방전가스 유입구보다 더 큰 면적을 갖는 가이드 입구와 상기 방전가스 유입구에서 외측으로 퍼지는 가이드면을 구비하여 배기가스를 상기 방전가스 유입구들 쪽으로 유도하는 가이드부재가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 버너는 연료가 유입되는 연료 유입구와 상기 연료와 혼합되는 방전가스가 유입되는 방전가스 유입구가 일측에 각각 형 성된 베이스와, 상기 베이스에 고정 설치되며 상기 연료 유입구와 연통되고 전압이 인가된 전극관과, 상기 전극관의 외측에 배치되며, 상기 방전가스 유입구와 연통된 반응로, 및 상기 전극관과의 사이에서 플라즈마 방전을 일으킬 수 있도록 상기 전극관의 단부와 마주하여 이격 배치되는 접지전극을 포함할 수 있다.

상기 접지 전극은 플라즈마에 의하여 발생된 화염이 배출되는 화염분출구를 구비할 수 있으며, 상기 접지 전극은 상기 반응로의 선단에 고정 설치될 수 있다.

상기 방전가스 유입구에는 외부 공기를 유입시키는 방전공기 유입관이 연결 설치되고, 상기 방전가스 유입구는 상기 베이스의 둘레 방향으로 이어져 형성된 분배통로와 연결되고, 상기 분배통로는 반응로의 내부와 연통된 분사통로와 연결될 수 있다. 플라즈마 방전으로 발생된 화염을 안정화시키도록 상기 반응로의 전방에 카울이 설치될 수 있다.

또한, 상기 화염에 연료를 분사하도록 상기 카울의 전방에 연료분사노즐이 설치될 수 있으며, 상기 접지전극은 상기 카울에 고정될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 연료를 예열하여 배기가스와 혼합하고, 플라즈마 방전으로 화염을 발생시켜, 배기가스 내의 입자상 물질을 효과적으로 산화시켜 제거하는 효과가 있다.

또한 플라즈마 버너는 배기관 내에 설치되어 배기관 주위의 공간 배치를 극대화할 수 있게 한다.

또한, 전극이 관형상으로 이루어지고, 전극관의 내부를 통해서 연료가 분사되므로 연료를 더욱 효과적으로 기화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 반응로의 전방에 카울을 설치함으로써, 화염이 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 반응로 또는 카울에 접지전극을 설치하여 보다 용이하게 플라즈마 방전을 일으킬 수 있으며, 플라즈마 방전 영역으로 분사된 연료를 보다 용이하게 기화시킬 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 카울의 전방에 설치된 연료분사노즐을 이용하여 화염의 전방에 연료를 분사함으로써 화염을 더욱 확대시켜, 입자상 물질을 더욱 효과적으로 산화 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 방전가스로 배기가스를 사용하여 별도의 공기 펌프를 구비할 필요가 없어지며, 이에 따라 제조원가를 절감할 수 있다.

또한, 배기가스를 방전가스로 사용할 경우 방전가스 유입구에 가이드부재를 설치하여 많은 양의 배기가스를 반응로 내부로 유입시킴으로써 화염의 분출속도를 향상시켜서 보다 효율적인 산화작업을 수행할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한 다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매연여과장치의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 매연여과장치는 엔진(2)에 연결되는 배기관(4)을 통하여 배출되는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하여 산화시키는 장치이다.

매연여과장치는 입자상 물질을 일차적으로 산화시키는 산화촉매(6), 산화촉매(6)를 통과한 나머지 입자상 물질을 포집하는 필터(8), 및 필터(8)에 포집된 입자상 물질의 산화를 촉진하는 플라즈마 버너(100)를 포함한다.

산화촉매(6)는 배기관(4) 내에서 필터(8)의 전방에 배치되어 배기관(4)을 경유하는 배기가스에 포함된 입자상 물질을 일차적으로 산화시키고, 배기가스가 산화조건 보다 낮은 온도일 때 플라즈마 버너(100)를 통해 낮은 온도의 배기가스가 가열되면, 추가적으로 필터(8)에 포집된 입자상 물질을 산화시킨다.

필터(8)는 엔진(2)의 반대측에서 배기관(4)에 연결되어, 배기관(4)을 경유하는 배기가스를 통과시키면서 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집한다. 필터(8)는 산화촉매(6)의 후방에 배치되어 산화촉매(6)에 의하여 일차적으로 산화된 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집한다.

플라즈마 버너(100)는 자체 내에서 연료를 분사하여 수소와 일산화탄소가 주성분인 선산화물질로 개질하고, 연료를 연소시켜 화염을 분출하여 배기가스를 가열 시킨다.

플라즈마 버너(100)는 엔진(2)과 필터(8) 사이의 배기관(4) 내에 설치되는 바, 매연여과장치에 적용될 수 있도록 연료 유입구(22), 방전가스 유입구(26)를 포함한다. 연료 유입구(22)에는 연료 유입관(12)가 연결 설치된다. 연료 유입관(12)은 연료 유입구(22)와 연료탱크(30)를 연결하여 플라즈마 버너(100) 내부로 연료를 유입시키는 역할을 한다. 방전가스 유입구(26)에는 방전공기 유입관(16)이 연결 설치된다. 방전공기 유입관(16)은 방전가스 유입구(26)를 배기관(4)의 외부에 연결하여 플라즈마 버너 내부로 외부의 공기를 유입한다. 본 실시예에서는 방전공기 유입관(16)을 통해서 방전가스 유입구(26)에 외부 공기가 유입되는 것을 예시하고 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 방전가스 유입구(26)로는 배기가스 등 다양한 방전기체가 유입될 수 있다.

방전가스 유입구(26)로 유입되는 방전공기는 연료와 공기의 혼합기체에서 발생되는 플라즈마 방전으로 형성되는 화염을 화염분출구로 분출시킨다.

배기가스의 온도가 충분히 올라가도록 플라즈마 버너(100)의 운전조건을 설정하면 산화촉매(6)의 양을 줄이거나 산화촉매(6)를 제거하더라도 배기가스에 포함된 입자상 물질을 안정적으로 산화시킬 수 있다.

도 2는 도 1에 적용되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 버너의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 부재들이 결합된 상태에서 잘라 본 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 플라즈마 버너(100)는 연료 및 방전가스가 유입되는 베이스(40)와 베이스(40)의 중앙에 삽입 설치된 전극관(50) 및 전극관(50)을 끼 움하면서 이격되어 설치된 반응로(60), 및 반응로(60)의 일측 단부에 끼워져 설치된 접지전극(70)을 포함한다.

연료 유입구(22)와 방전가스 유입구(26)는 베이스(40) 바닥 부분에 형성되는데, 연료 유입구(22)는 베이스(40)의 중앙에 형성되어 베이스(40)의 바닥에서 반응로(60)가 설치되는 베이스(40)의 상면을 향하여 이어져 형성된 연료 통로(45)와 연통된다. 상기한 전극관(50)은 원통형의 관구조로 이루어지며, 연료 통로(45)에 삽입 설치된다. 이에 따라, 연료 통로(45)로 유입된 연료는 전극관(50)의 내부를 따라 이동할 수 있다.

방전가스 유입구(26)는 베이스(40)의 내부에 형성된 방전공기 통로(47)와 연통되는데, 방전공기 통로(47)는 연료 통로(45)와 나란하게 배치되어 반응로(60)의 내부로 방전공기를 공급한다.

방전공기 통로(47)의 앞쪽(방전공기의 진행방향을 기준)에는 베이스(40)의 둘레방향으로 이어져 형성된 분배 통로(43)가 배치되고, 분배 통로(43)의 앞쪽에는 베이스(40)의 상면과 연통된 배출 통로(42)가 형성된다. 배출 통로(42)도 분배 통로(43)와 동일하게 분배 통로(43)의 둘레를 따라 환형으로 이어져 형성된다. 이에 따라 방전공기는 반응로(60)의 내부로 균일하게 공급될 수 있다.

한편, 플라즈마 버너(100) 내에 연료를 공급하는 연료 유입관(12) 및 방전공기 유입관(16)은 전극관(50)의 내부에 직접 연료를 분사하는 인젝터(미도시)로 대치될 수 있다.

플라즈마 버너(100)는 배기관(4) 내에 설치되므로 배기가스의 흐름 방해를 최소화 하기 위하여, 배기가스 흐름에 대한 저항을 최소화하는 구조로 형성된다.

예를 들면, 플라즈마 버너(100)는 배기관(4)과 나란하게 배치되고 베이스(40)는 엔진(2) 측(전극의 반대 측)을 향하여 볼록한 곡면 형상을 가진다. 엔진(2) 측에서 필터(8) 측으로 유동되는 배기가스는 베이스(40)의 볼록 곡면에 의하여 최소의 저항을 받으면서 필터(8) 측으로 안내될 수 있다.

전극관(50)은 도전체로 이루어지며 설정된 전압(V)이 인가된다. 한편, 베이스(40), 및 반응로(60)는 절연물질로 이루어져, 전극관(50)과 외부를 절연시킨다.

접지전극(70)은 반응로(60)의 선단에 끼워져 설치되며, 접지전극(70)의 중앙에는 화염분출구(72)가 형성된다.

이러한 구조로 높은 전압을 유지하는 전극관(50)과 접지된 접지전극(70) 사이에는 전압차로 인하여 플라즈마 방전이 일어나고, 전극관(50) 내부에서 분사된 연료는 플라즈마의 열로 인하여 연소 및 기화된다. 그리고 기화된 연료는 화염분출구(72)를 통해서 배기관 내로 분출된다. 또한, 접지전극(70)에서 전극관(50)을 향하는 안내면(74)은 화염분출구(72)를 향하는 방향으로 경사지게 형성된다. 이러한 안내면(74)은 연료 및 플라즈마를 안내하여 화염분출구(72)를 통해서 용이하게 배출되도록 하는 역할을 한다.

이와 같이 전극관(50)을 관형상으로 형성하고, 이 전극관(50)의 내부를 통해서 연료를 분사하면, 플라즈마 방전영역의 중심으로 모든 연료를 공급할 수 있으므로 보다 용이하게 연료를 기화시킬 수 있다. 즉, 전극의 외측에서 플라즈마 방전 영역으로 연료를 분사할 경우에는 일부 연료가 방전영역으로 진입하지 못하여 연료가 완전히 기화되지 못하는 경우가 발생하게 되지만, 본 실시예에 따르면 이러한 문제를 예방할 수 있다. 플라즈마 방전영역에서 연료 및 방전가스의 혼합기체는 연소되거나 수소와 일산화탄소를 포함하는 선산화물질로 일부 개질되어, 배기가스를 가열하여 산화촉매(6)에서 용이하게 산화되도록 한다.

이하 도 4 내지 도 8에 예시된 제2 실시예 내지 제6 실시예는 제1 실시예의 구성에 부가적인 구성을 추가한 것으로서, 제1 실시예와 비교하여 서로 유사 내지 동일한 부분에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 버너의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 버너는 카울(cowl)(81)을 더 포함한다. 카울(81)은 반응로(60)의 전방(배기가스의 유동방향을 기준)에 배치되어 반응로(60)의 앞부분을 덮도록 설치되며, 후단에는 배기가스가 유입될 수 있도록 개방된 개구(86)가 형성되고, 전단에는 화염과 혼합된 배기가스가 배출되는 관통구(87)가 형성된다. 카울(81)은 화염분출구(72)에서 분출되는 화염의 분출을 안내하여, 분출되는 화염과 반응로(60) 외부의 배기가스와의 급작스런 혼합으로 인해 화염이 불안정해지는 것을 방지하는 역할을 한다. 카울(81)은 연결부재(82)를 통하여 반응로(60)의 외벽에 설치될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 버너의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 제3 실시예에 따른 플라즈마 버너는 카울(81)에 설치된 접지전극(83)을 포함한다. 즉, 상기 제2 실시예와 동일하게 전극관(50)의 내부로 연료가 분사되지만, 접지전극(83)은 카울(81)의 제일 앞쪽(배기가스의 진행방향을 기준)에 설치되고, 이 접지전극(83)에 화염분출구(84)가 형성된다.

전극관(50)은 접지전극(83)과 일정한 간격을 유지하기 위해서 반응로(60)보다 더 앞쪽으로 돌출되도록 설치되고, 전극관(50)과 접지전극(83) 사이에서 플라즈마 방전이 일어난다. 이러한 구조에 따르면, 연료의 기화 시에 카울(81)로 유도된 배기가스가 혼합되므로 급작스런 혼합에 의하여 화염이 불안정해지는 것을 방지할 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 버너의 단면도이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 플라즈마 버너(100)는 카울(81)의 전방에 설치된 연료분사노즐(85)을 더 포함한다. 연료분사노즐(85)은 연료탱크(30)에 연결되어 연료를 공급받고, 카울(81)의 전방에 배치되어 카울(81)을 통하여 안내되는 화염에 연료를 분사한다. 연료분사노즐(85)은 두 개가 한 쌍을 이루도록 설치될 수 있으며, 하나의 연료분사노즐만 설치될 수도 있다.

화염에 분사된 연료는 화염의 열로 인하여 증발되고 상당 부분 연소되면서 배기가스의 추가적인 가열을 가능하게 한다.

도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 버너의 단면도이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 연료 유입관(12) 및 방전공기 유입관(16)은 각각 열교환기(32, 36)를 포함한다.

예를 들면, 연료 유입관(12)의 열교환기(32)는 코일 형상으로 형성되어 배기관(4) 내에서의 배기가스로부터의 흡열 면적을 증대시켜 연료 유입관(12)로 공급되는 연료를 가열시킨다.

방전공기 유입관(16)의 열교환기(36)는 코일 형상으로 형성되어 배기관(4) 내에서의 배기가스로부터의 흡열 면적을 증대시켜 방전공기 유입관(16)로 공급되는 연료를 가열시킨다.

열교환기(32, 36)는 연료 유입관(12), 및 방전공기 유입관(16) 모두에 설치될 수 있고, 어느 하나에 형성될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 버너의 단면도이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 방전가스 유입구(22)는 분배통로(43)와 같이 베이스(40)의 둘레방향으로 이어져 형성된다. 그리고 방전가스 유입구(22)에는 배기가스의 유입을 유도하는 가이드부재(53)가 설치되는데, 가이드부재(53)는 방전가스 유입구(22)보다 큰 면적을 갖는 가이드 입구(53b)와 방전가스 유입구(22)에서 외측으로 넓게 퍼지는 가이드면(53a)을 갖는다. 이에 따라 방전가스 유입구(22)로는 배기가스가 유입되며, 가이드 부재(53)에 의하여 보다 많은 양의 배기가스가 방전가스 유입구(22)로 유도될 수 있다.

가이드부재(53)를 통해서 안내되는 배기가스는 방전가스 유입구(22)를 통하여 반응로(60) 내부로 유입되며, 반응로(60) 내에서 전극관을 통해서 유입된 연료와 혼합되어 강한 흐름을 갖는 아크를 발생시킨다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 별도의 반응공기 공급관을 구비하지 아니하고, 배기가스를 반응가스로 사용함으로써 플라즈마 버너의 구성을 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매연여과장치의 블록도이다.

도 2는 도 1에 적용되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 버너의 분해 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 부재들이 결합된 상태에서 잘라 본 종단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 플라즈마 버너 12 : 연료 유입관

16 : 방전공기 유입관 22 : 연료 유입구

26 : 방전가스 유입구 30 : 연료탱크

32 : 열교환기 32, 36 : 열교환기

40 : 베이스 42 : 배출 통로

43 : 분배 통로 45 : 연료 통로

47 : 방전공기 통로 50 : 전극관

60 : 반응로 70 : 접지전극

74 : 화염분출구 81 : 카울

Claims

엔진의 반대측에서 배기관에 연결되는 필터;

상기 엔진과 상기 필터 사이에서 플라즈마 방전을 이용하여 배기가스를 가열시키는 플라즈마 버너; 및

상기 플라즈마 버너와 연료탱크를 서로 연결하는 연료 유입관을 포함하며,

상기 플라즈마 버너는,

상기 연료 유입관에 연결되어 연료를 공급하는 연료 유입구,

상기 연료 유입구와 연결되어 연료가 유동하는 공간을 제공하는 전극관, 및

상기 전극관의 단부에서 이격 설치된 접지전극을 포함하는 매연여과장치.
제1 항에 있어서,

상기 플라즈마 버너는

상기 연료와 혼합되는 방전가스를 유입하는 방전가스 유입구 및 상기 연료 유입구를 형성하는 베이스; 및

상기 전극관을 내벽으로부터 이격되게 내장하며 상기 방전가스 유입구와 연통된 반응로를 더 포함하는 매연여과장치.
제2 항에 있어서,

상기 접지전극은 상기 반응로의 선단에 고정 설치된 매연여과장치.
제2 항에 있어서,

상기 접지전극은 플라즈마로 가열된 연료가 배출되는 화염분출구를 갖는 매연여과장치.
제2 항에 있어서,

상기 플라즈마 버너는 상기 배기관 내에서 상기 배기관과 나란하게 설치된 매연여과장치.
제5 항에 있어서,

상기 베이스는 상기 전극관의 반대쪽으로 볼록한 곡면을 가지는 매연여과장치.
제2 항에 있어서,

상기 방전가스 유입구에는 외부 공기를 유입시키는 방전공기 유입관이 연결 설치되고,

상기 방전가스 유입구는 상기 베이스의 둘레 방향으로 이어져 형성된 분배통로와 연결되며, 상기 분배통로는 반응로의 내부와 연통된 분사통로와 연결된 매연여과장치.
제2 항에 있어서,

플라즈마 방전으로 발생된 화염을 안정화시키도록 상기 반응로의 전방에 배치되는 카울(cowl)을 더 포함하는 매연여과장치.
제8 항에 있어서,

상기 화염에 연료를 분사하도록 상기 카울의 전방에 배치되는 연료분사노즐을 더 포함하는 매연여과장치.
제8 항에 있어서,

상기 접지전극은 상기 카울에 고정된 매연여과장치.
제1 항에 있어서,

상기 연료 유입관에 설치되는 열교환기를 더 포함하는 매연여과장치.
제2 항에 있어서,

상기 방전가스 유입구에는 외부 공기를 유입시키는 방전공기 유입관이 연결 설치되고, 상기 방전공기 유입관에는 열교환기가 설치되는 매연여과장치.
제1 항에 있어서,

상기 필터의 전방에 장착되는 산화촉매를 더 포함하는 매연여과장치.
제2 항에 있어서,

상기 방전가스 유입구에는 상기 방전가스 유입구보다 더 큰 면적을 갖는 가이드 입구와 상기 방전가스 유입구에서 외측으로 퍼지는 가이드면을 구비하여 배기가스를 상기 방전가스 유입구들 쪽으로 유도하는 가이드부재가 설치된 매연여과장치.
연료가 유입되는 연료 유입구와 상기 연료와 혼합되는 방전가스가 유입되는 방전가스 유입구가 일측에 각각 형성된 베이스;

상기 베이스에 고정 설치되며 상기 연료 유입구와 연통되고 전압이 인가된 전극관;

상기 전극관의 외측에 배치되며, 상기 방전가스 유입구와 연통된 반응로; 및

상기 전극관과의 사이에서 플라즈마 방전을 일으킬 수 있도록 상기 전극관의 단부와 마주하여 이격 배치되는 접지전극;

을 포함하는 플라즈마 버너.
제15 항에 있어서,

상기 접지 전극은 플라즈마에 의하여 발생된 화염이 배출되는 화염분출구를 갖는 플라즈마 버너.
제15 항에 있어서,

상기 접지 전극은 상기 반응로의 선단에 고정 설치된 플라즈마 버너.
제15 항에 있어서,

상기 방전가스 유입구에는 외부 공기를 유입시키는 방전공기 유입관이 연결 설치되고,

상기 방전가스 유입구는 상기 베이스의 둘레 방향으로 이어져 형성된 분배통로와 연결되고, 상기 분배통로는 반응로의 내부와 연통된 분사통로와 연결된 플라즈마 버너.
제15 항에 있어서,

플라즈마 방전으로 발생된 화염을 안정화시키도록 상기 반응로의 전방에 배치되는 카울(cowl)을 더 포함하는 플라즈마 버너.
제19 항에 있어서,

상기 화염에 연료를 분사하도록 상기 카울의 전방에 배치되는 연료분사노즐을 더 포함하는 플라즈마 버너.
제19 항에 있어서,

상기 접지전극은 상기 카울에 고정된 플라즈마 버너.
제15 항에 있어서,

상기 방전가스 유입구에는 상기 방전가스 유입구보다 더 큰 면적을 갖는 가이드 입구와 상기 방전가스 유입구에서 외측으로 퍼지는 가이드면을 구비하여 배기가스를 상기 방전가스 유입구들 쪽으로 유도하는 가이드부재가 설치된 플라즈마 버너.