KR100929611B1 - A burner for diesel particulate filter regeneration - Google Patents
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- 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
- F01N2240/28—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 plasma reactor
Abstract
Description
본 발명은 유동을 따라 회전하는 ARC 또는 플라즈마 등 전기 방전을 착화 원으로 사용하는 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방전이 발생되는 원추형 양전극 표면에 금속볼을 구비하며, 상기 금속볼을 통해 정확한 방전을 유도하고, 상기 금속볼을 향하여 연료공기 혼합기(混合氣)를 공급함으로써 버너의 착화 성능을 향상시키게 되는 DPF 재생용 버너에 관한 것이다.The present invention relates to a burner using an electric discharge such as ARC or plasma rotating along a flow as an ignition source, and more particularly, having a metal ball on the surface of a conical positive electrode where a discharge is generated, and precisely discharging through the metal ball. The present invention relates to a burner for regenerating a DPF which improves the ignition performance of the burner by inducing and supplying a fuel air mixer toward the metal ball.
디젤자동차는 가솔린자동차에 비하여 연비 및 출력이 우수하여 대형차량에 많이 이용되고 있으며, 연소 기술의 발달로 점차 소형차량에도 적용되고 있는 실정이다. 그러나 상기 디젤엔진은 가솔린엔진과는 다르게 엔진 내부로 분사된 연료가 피스톤의 압축으로 온도가 상승되도록 하여 자기 착화를 일으켜 연소되므로 상기 과정에서 연료와 공기의 불 균일화로 인해 불완전연소가 일어남에 따라 매연이 발생한다.Diesel cars are used in large vehicles because they have better fuel economy and output than gasoline vehicles, and are being applied to small vehicles gradually due to the development of combustion technology. However, unlike the gasoline engine, the fuel injected into the engine causes the temperature to rise due to the compression of the piston, causing combustion to cause self ignition, so that incomplete combustion occurs due to the incomplete combustion of the fuel and air in the process. This happens.
상기 매연은 크기가 작은 유해 미립자로 구성되어 인체에 해로우며, 상기 디 젤자동차에 의한 유해 미립자가 총 대기오염의 40%를 차지한다는 보고가 있다. 이에 따라, 여러 나라들은 배기가스의 배출을 규제하고 있으며 이를 만족하기 위해 배기통로에 삽입되어 매연을 저감시키는 매연여과장치가 사용되고 있다.The soot is composed of small harmful particles, which are harmful to the human body, and it has been reported that the harmful particles caused by the diesel vehicle account for 40% of the total air pollution. Accordingly, various countries regulate the emission of exhaust gas, and in order to satisfy this, a soot filtration device is inserted into the exhaust passage to reduce the smoke.
그러나 종래의 매연여과장치는 상기 매연을 촉매필터에 의해 포집하고, 포집된 매연을 촉매에 의해 산화시키는 방식이 적용되고 있으나, 액체 연료가 미립화 및 기화가 이루어지지 않은 경우 엔진출력이 저하되고, 연료가 연소실에 고압으로 분사되는 기간이 매우 짧기 때문에 다량의 유해 미립자가 대량 발생되며, 교통체증이 심한 구간과 같이 저속운행구간이 많은 경우에는 배기가스의 온도가 낮아져 촉매에 의해 자연재생이 어려운 문제점이 있다. 상기 촉매가 제 기능을 하지 못하게 되면 배기배압의 증가로 인해 출력이 저하되며 연료의 소비량이 증가되고, 이와 같은 현상이 지속되는 경우에는 상기 필터가 파손될 뿐만 아니라 엔진까지 손상되게 된다.However, the conventional soot filtration apparatus collects the soot by the catalytic filter and oxidizes the collected soot by the catalyst. However, when the liquid fuel is not atomized and vaporized, the engine output is reduced, and the fuel is reduced. Due to the very short period of high pressure injection in the combustion chamber, a large amount of harmful particulates are generated, and when there are many low-speed driving sections such as a heavy traffic section, the temperature of the exhaust gas is lowered, making it difficult to regenerate by the catalyst. have. If the catalyst is not functioning properly, the output is lowered due to the increase in exhaust back pressure, the fuel consumption is increased, and if such a phenomenon persists, not only the filter is damaged but also the engine is damaged.
또한, 엔진오일의 소모 및 첨가제 사용에 따라 상기 입자제거 필터 내부에 수트(Soot, 재)가 축적되어 주기적으로 필터를 청소해주어야 하는 번거로움을 가져오는 문제점이 있다.In addition, according to the consumption of the engine oil and the use of additives there is a problem that the soot (soot, ash) is accumulated in the particle removal filter to bring about the hassle to clean the filter periodically.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 촉매에 의한 자연재생방식에 전기히터, 버너, 스로틀링 등을 사용한 강제재생방식이 복합된 방식이 제안되고 있다.In order to solve the above problems, a method of combining a natural regeneration method using a catalyst with a forced regeneration method using an electric heater, a burner, and a throttling has been proposed.
그 예로 우리나라 특허공개공보 2004-68792호에 디젤엔진 매연 저감장치가 개시된 바 있다. 상기 디젤엔진 매연 저감장치는 전기히터가 구비되어 촉매의 반응 을 활성화시키도록 하여 자연재생이 원활히 일어나도록 하는 장점이 있으나, 배기가스의 온도를 높이기 위해서는 상당히 큰 용량의 배터리가 필요하게 되어 현실적으로 적용이 어렵고 별도의 장치가 구비되어야하므로 대형화되고 복잡하여 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.As an example, a diesel engine soot reduction device has been disclosed in Korean Patent Publication No. 2004-68792. The diesel engine smoke abatement device is equipped with an electric heater to activate the reaction of the catalyst to facilitate the natural regeneration occurs, but to increase the temperature of the exhaust gas, a large capacity of the battery is required to be practically applied. Since it is difficult and a separate device must be provided, there is a problem in that it is large in size and complicated and inferior in economic efficiency.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 우리나라 등록특허공보 10-0828157호(발명의 명칭 : 연료미립화 성능을 향상시킨 플라즈마 반응기 및 상기 플라즈마 반응기가 구비된 배기가스 저감장치)가 개시된 바 있으며, 이를 도 1에 도시하였다.In order to solve the above problems, Korean Patent Publication No. 10-0828157 (name of the invention: a plasma reactor with improved fuel atomization performance and an exhaust gas reducing device equipped with the plasma reactor) has been disclosed. Shown.
도 1은 종래의 플라즈마 반응기를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional plasma reactor.
상기 도 1에 도시한 플라즈마 반응기는 엔진으로부터 발생되는 입자상 물질을 여과하는 매연여과장치와 상기 엔진을 연통하는 배기관의 일정 부분을 형성하도록 내부가 중공된 관 형태로 형성되고, 양측의 배기관과 체결 가능하도록 고정부(111)가 형성된 외관(110); 상기 외관(110) 내부에 상기 외관(110)과 평행하게 구비되며 내부가 중공되어 반응부(121)가 형성되는 몸체(120); 상기 몸체(120)의 상기 배기가스의 진행방향에 수직으로 형성되어 전극(130)을 지지하는 전극지지부(122); 및 연료저장부와 상기 몸체(120) 외측과 연결되어 연료가 공급되는 연료공급부(141)와, 상기 몸체(120) 외측에 상기 연료공급부(141)에 이웃하게 형성되어 공기가 공급되는 공기공급부(142)와, 상기 몸체(120)의 벽면 내부에 상기 공기공급부(142)와 연통되어 공기가 이송되는 주이송공(143), 상기 연료공급부(141)와 주이 송공(143)이 연통되어 상기 연료공급부(141)를 통해 이송된 연료가 이송되되 목 부분을 형성하는 보조이송공(144), 및 상기 주이송공(143)과 반응부(121)가 연통되어 미립화된 연료 및 공기가 분사되는 분사구(145)가 형성된 연료 및 공기공급수단(140); 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The plasma reactor shown in FIG. 1 is formed in the form of a hollow tube so as to form a portion of an exhaust filtration device for filtering particulate matter generated from an engine and an exhaust pipe communicating with the engine, and can be fastened with exhaust pipes on both sides. Exterior 110 is formed so that the
상기 도 1에 도시한 플라즈마 반응기와 이를 이용한 매연여과장치는 플라즈마 반응기를 통해 연료를 연소시켜 매연여과장치를 고온에서 재생할 수 있는 장점이 있다. 그러나 원추 형상으로 이루어진 전극(130)을 사용하는 상기 플라즈마 반응기는 전극(130)과 몸체(120)의 간격이 가장 좁은 부분에서 방전이 시작되는 특징이 있는데, 제조되는 버너마다 가공 오차로 인해 방전이 발생되는 위치가 동일하지 않으며, 이에 따라 방전위치에 연료공기를 정확히 공급하지 못해 착화성이 저하되는 문제점이 있었다.The plasma reactor shown in FIG. 1 and the soot filtration device using the same have the advantage of regenerating the soot filtration device at high temperature by burning fuel through the plasma reactor. However, the plasma reactor using the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 회전하는 ARC 또는 플라즈마 등 전기 방전을 착화 원으로 사용하는 버너의 전극부에 금속볼을 구비하여 방전 시작 위치를 정확히 제어하며, 상기 방전부에 연료공기 혼합기를 정확히 공급하고, 상기 혼합기를 착화시키기 전에 배기열 및 추가 설치되는 전기히터를 통해 효과적으로 증발시켜 기화된 연료를 공급함으로써 버너의 착화성능을 향상시키게 되는 DPF 재생용 버너를 제공함에 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, an object of the present invention, by providing a metal ball in the electrode portion of the burner using an electric discharge, such as rotating ARC or plasma as the ignition source to precisely control the discharge start position The DPF regeneration burner improves the ignition performance of the burner by supplying a fuel air mixer accurately to the discharge part and supplying vaporized fuel by effectively evaporating it through exhaust heat and an additionally installed electric heater before igniting the mixer. In providing.
본 발명의 DPF 재생용 버너는 엔진(200)으로부터 발생되는 입자상 물질을 여과하는 매연여과장치(400)와 상기 엔진(200)을 연통시키는 배기관(300)의 일정 부분을 형성하도록 내부가 중공된 관 형태로 형성되고, 양측이 배기관(300)과 체결 가능하도록 고정부(111)가 형성된 외관(110); 상기 외관(110) 내부에 구비되며 내부가 중공되어 반응부(121)가 형성되는 몸체(120); 상기 몸체(120)의 내부에 구비되는 전극지지부(122); 일측단이 상기 전극지지부(122)에 고정되어 상기 몸체(120)의 반응부(121)에 설치되는 양전극(130); 및 상기 양전극(130)에 전원을 공급하기 위한 전극봉(123); 을 포함하는 DPF(Diesel Particulate Filter) 재생용 버너에 있어서, 상기 반응부(121)에 연료공기 혼합기(混合氣)를 공급하기 위해 분사구(144)가 상기 반응부(121)에 연통하도록 형성되는 연료공기 혼합기공급부(140); 상기 분 사구(144)를 통하여 분사되는 연료공기 혼합기를 착화시키기 위하여 상기 양전극(130)의 외주면 상에 구비되는 금속볼(150); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The burner for regeneration of the DPF of the present invention is a pipe having an internal hollow to form a portion of a
또한, 상기 양전극(130)은 상기 금속볼(150)이 구비된 지점으로부터 배기가스가 진행되는 방향으로 갈수록 횡 단면적이 감소하는 것을 특징으로 한다. In addition, the
또한, 상기 연료공기 혼합기공급부(140)는 공기가 공급되는 공기공급부(141), 연료가 공급되는 연료공급부(142), 상기 몸체(120)의 외벽과 내벽 사이에 상기 몸체(120)의 둘레 방향을 따라 형성되는 회전형통로(143) 및 상기 회전형통로(143)를 통과한 공기와 혼합된 연료를 상기 몸체(120) 내부로 분사시키는 분사구(144); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel air
또한, 상기 몸체(120) 외측과 연결되며 상기 반응부(121)에 공기를 공급하기 위해 유출단(161)이 상기 반응부(121)에 연통하도록 형성되는 2차 공기공급부(160); 를 포함하되, 상기 2차 공기공급부(160)는 상기 2차 공기공급부(160)를 통하여 공급되는 공기가 상기 양전극(130) 외주면을 따라 회전하며 배기가스가 진행되는 방향으로 유동하도록 상기 유출단(161)이 상기 양전극(130)에 대하여 일정각도 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary
또한, 상기 버너(100)는 상기 연료공기 혼합기공급부(140)에 설치되는 전기히터(170); 를 포함하되, 상기 전기히터(170)는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어방식에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 몸체(120)는 후단에 형성되는 확대관(180); 을 포함하되, 상기 확대관(180)에는 유입공(181)이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 확대관(180)은 일측이 배기가스가 유입되는 방향으로 상기 양전극(130)의 끝단보다 앞쪽에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 DPF 재생용 버너는 금속볼이 위치하는 전극 표면에서 방전이 안정적으로 발생되며, 방전이 발생되는 위치에 연료공기 혼합기가 정확히 공급됨으로써 버너의 착화성능이 향상되는 효과가 있다.DPF regeneration burner of the present invention by the configuration as described above is stable discharge occurs on the electrode surface where the metal ball is located, the fuel air mixture is accurately supplied to the position where the discharge occurs the effect that the ignition performance of the burner is improved There is.
또한, 공기와 혼합된 연료는 배기열을 받아 가열된 버너 몸체 내부에 존재하는 회전형통로를 통과하면서 기화됨으로써 액체 상태의 연료로 공급되었을 때보다 착화성능이 향상되는 효과가 있다.In addition, the fuel mixed with air is vaporized while passing through the rotary passage existing in the burner body heated by the exhaust heat, thereby improving the ignition performance than when the fuel is supplied as a liquid fuel.
또한, 공기와 혼합된 연료가 버너 몸체 내부로 이송되기 전에 전기히터로 1차 가열시켜 냉간 시 또는 엔진공회전 시와 같이 배기열을 사용하여 연료를 충분히 기화시킬 수 없는 조건에서도 연료를 기화시켜 착화성능이 향상되는 효과가 있다.In addition, before the fuel mixed with air is transferred into the burner body, the fuel is first heated by an electric heater to ignite the fuel even under conditions in which the fuel cannot be sufficiently vaporized using exhaust heat such as during cold or engine idling. There is an effect to be improved.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 버너가 장착된 배기가스저감장치 개략도이다. 도 3은 본 발명의 버너 사시도이며, 도 4는 도 3의 AA' 단면도이고, 도 5는 도 3의 BB' 단면 도이다. 도 6은 도 4의 작동상태도이고, 도 7은 본 발명의 확대관 정면도이다.2 is a schematic view of the exhaust gas reducing device equipped with the burner of the present invention. 3 is a perspective view of a burner of the present invention, FIG. 4 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. 3. Figure 6 is an operating state of Figure 4, Figure 7 is an enlarged front view of the present invention.
먼저 도 2를 참조하여 본 발명의 버너(100)가 구비된 배기가스 저감장치에 대해 먼저 설명하면, 상기 배기가스 저감장치는 엔진(200)으로부터 발생된 배기가스가 이동되는 배기관(300) 상에 설치되어 배기가스를 가열시키는 버너(100) 및 상기 버너(100)의 후단에 형성되고, 전단에 산화촉매(410)가 형성되어 배기가스의 입자상물질을 여과하는 매연여과장치(400)를 포함하여 형성된다.First, referring to FIG. 2, an exhaust gas reducing device equipped with a
상기 도 3 내지 도 7에 도시한 버너(100)는 상기 버너(100)의 한 형태를 도시하였으나, 상기 버너(100)는 다양하게 형성될 수 있으며, 아래에서 도면을 참조로 상세히 설명한다.Although the
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 버너(100)는 상기 배기관(300)의 일정부분을 형성하는 외관(110), 내부에 화염이 형성되는 반응부(121)를 형성하는 몸체(120), 상기 몸체(120)의 내부에 구비되는 양전극(130), 상기 몸체(120)내부로 연료공기 혼합기를 공급하는 연료공기 혼합기공급부(140), 상기 양전극(130)의 표면에 구비되는 금속볼(150) 및 상기 연료공기 혼합기의 역류를 방지하는 2차 공기공급부(160)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIGS. 3 and 4, the
상기 버너(100)는 상기 연료공기 혼합기공급부(140)와 2차 공기공급부(160) 및 상기 양전극(130)에 전압을 인가하는 전극봉(123)을 제외하고는 상기 배기관(300) 외측으로 돌출되는 부분이 형성되지 않도록 대부분의 구성이 외관(110) 내부에 구비된다. 이때, 상기 외관(110)은 상기 배기관(300)의 일정 부분을 형성하도록 내부가 중공된 관 형태로 형성되고, 양 단부에는 양측 배기관(300)과의 연결을 위한 고정부(111)가 형성된다. The
즉, 상기 외관(110)은 몸체(120) 등의 구성이 내장되고 배기관(300)의 일정 부분을 형성하도록 함으로써 상기 외관(110)의 고정부(111)를 통해 배기관(300)과 고정되어 배기가스가 유동되며, 본 발명의 버너(100)는 상기 배기관(300)의 내부에 구비되는 몸체(120) 등의 구성을 삽입하고 고정하는 번거로운 과정 없이 상기 버너(100)가 장착되는 공간만큼 상기 배기관(300)을 삭제하고, 상기 고정부(111)를 이용하여 상기 배기관(300) 상에 용이하게 장착가능한 장점이 있다.That is, the
상기 몸체(120)는 상기 외관(110) 내부에 구비되고, 내부가 중공되어 화염이 형성하는 공간을 형성하는 부분으로 반응부(121), 전극지지부(122), 전극봉(123) 및 양전극(130)을 포함하여 이루어진다. The
상기 몸체(120)의 일측 단부는 상기 배기가스의 진행방향에 수직방향으로 형성되어 상기 양전극(130)을 지지하는 전극지지부(122)가 형성된다. 상기 몸체(120)는 상기 외관(110)의 중심부에 구비되어 상기 몸체(120)와 외관(110) 사이에 배기가스가 유동되는 배기가스 유동부(112)가 형성되도록 구비되며, 상기 몸체(120)는 별도의 지지수단을 통해 지지될 수도 있고, 후술되는 연료공기 혼합기공급부(140) 또는 전극봉(123)에 의해 지지될 수도 있다. 상기 몸체(120)는 내부가 중공되어 연료공기 혼합기에 의해 착화된 화염이 형성되는 반응부(121)를 포함한다. 상기 몸체(120)의 내부 즉 상기 반응부(121)는 화염이 형성될 수 있는 형태면 어느 형상이든 가능하나, 본 실시예에서는 상기 몸체(120)를 원통형상으로 기재하였다.One end portion of the
본 발명의 버너(100)는 상기 엔진(200)으로부터 발생된 배기가스가 외관(110)으로 유입되고 상기 배기가스 유동부(112)(몸체(120)와 외관(110) 사이)를 통과하여 상기 매연여과장치(400)와 연결된 배기가스로 이동되므로, 상기 몸체(120)의 일측은 중심이 배기가스 상류 측으로 돌출되도록 형성됨으로써 도 6에 도시된 바와 같이 상기 외관(110)의 일측으로 유입된 배기가스(화살표로 도시)가 상기 몸체(120)의 일측을 따라 상기 배기가스 유동부(112)로 안내되도록 하는 것이 바람직하다.In the
상기 몸체(120)의 일측은 중심이 볼록하게 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 원뿔 또는 원추 형상 등 배기가스의 흐름을 큰 유동저항 없이 상기 몸체(120)와 외관(110) 사이 즉 배기가스 유동부(112)로 유도할 수 있는 형태라면 제한됨이 없이 형성될 수 있다.One side of the
상기 전극지지부(122)는 상기 양전극(130)을 지지하고, 양전극(130)에 전압을 인가하는 전극봉(123)의 구성이 고정되는 부분으로, 상기 전극지지부(122)는 상기 몸체(120)의 배기가스 흐름 상류 측에 형성되어 상기 양전극(130)에 의한 화염이 배기가스의 흐름 방향과 동일하게 형성되도록 한다. 상기 전극지지부(122)가 반대측(배기가스 흐름 하류측)에 형성되어 상기 배기가스의 흐름과 양전극(130)의 화 염이 반대로 형성되는 경우에는 배기가스의 흐름이 원활하게 이루어지지 못하며, 배기가스의 진행에 의해 화염형성이 어려워지게 되어 배기가스가 적절히 가열되기 어려워지게 되므로, 본 발명의 버너(100)는 상기 양전극(130)의 화염 방향이 배기가스의 흐름 방향과 동일하게 형성되도록 한다. 상기 전극지지부(122)는 상기 몸체(120)와 상기 양전극(130)과의 절연을 위해 세라믹과 같은 절연물질로 형성될 수 있다. 상기 전극봉(123)은 스틱 형상으로 별도의 배선 처리 없이 상기 양전극(130)과 나사결합 된다. 이는 진동과 마찰로 인한 단선을 예방할 수 있는 효과가 있다. 이때, 상기 전극봉(123)은 상기 몸체(120)와의 절연을 위해 세라믹과 같은 물질로 외주면을 감싸는 전극봉커버(124)가 형성되는 것이 바람직하다.The
상기 양전극(130)은 상기 몸체(120)내부에 길이방향으로 형성된다. 상기 양전극(130)은 스틸(Steel)재질이 사용될 수 있으나, 전기적 전도율이 우수하고 내열성이 강한 재질이면 어떠한 재질도 사용이 가능하다. 상기 양전극(130)의 일측은 상기 전극지지부(122)에 고정되며 상기 전극봉(123)과 연결되어 상기 전극봉(123)으로부터 전원을 공급받는다. 상기 양전극(130)의 타측은 상기 반응부(121)에 노출되어 형성된다. 상기 양전극(130)은 배기가스가 진행되는 방향으로 갈수록 횡단면적이 감소될 수 있다. 이는 상기 양전극(130)에 전원 인가 시 상기 양전극(130)의 표면과 가장 가까운 몸체(120)에서 방전이 발생하는데 상기 양전극(130)의 목부에서 방전이 시작되어, 소용돌이(Swirl) 형태를 가지며 이동될 수 있도록 하기 위함이다. 여기서 상기 양전극(130)의 목부는 상기 양전극(130)상에서 직경이 가장 두 꺼운 부분이며, 상기 양전극(130)의 외주면에서 상기 몸체(120)와의 거리가 가장 가까운 지점이라고도 할 수 있다. The
이때, 상기 방전이 시작되는 포인트를 더욱 정확하게 제어하기 위해 상기 양전극(130) 표면에 금속볼(150)이 구비될 수 있다. 더욱 상세하게는 상기 양전극(130)의 목부 외주연 상에 구비될 수 있다. 이는 제조상의 오차로 인해 상기 양전극(130)의 목부 중 방전 발생지점을 정확하게 제어할 수 없기 때문에 상기 금속볼(150)을 상기 양전극(130)의 목부 외주연 중 어느 한 곳에 구비하여 상기 금속볼(150)에서 방전을 유도하기 위함이다. 또한, 상기 금속볼(150)은 상기 양전극(130)의 표면상에서 상기 몸체(120)와 가장 가까운 곳에 위치하기 때문에 상기 금속볼(150)이 위치하는 상기 양전극(130) 표면에서 방전이 안정적이고 정확하게 발생되는 것이다. 상기 금속볼(150)은 상기 양전극(130)의 목부 외주연 중에서도 연료가 분사되는 지점과 가깝게 구비되는 것이 바람직하다. 이는 분사되는 연료를 방전지점에 정확하게 분사하기 위해서는 거리가 가까울수록 유리하고, 연료가 분사되는 지점과 방전지점이 멀수록 착화 성능이 저하되기 때문이다. 상기 금속볼(150)은 반구 형상을 이룬다. 상기 금속볼(150)은 상기 양전극과 마찬가지로 스틸(Steel)재질이 사용될 수 있으나, 전기적 전도율이 우수하고 내열성이 강한 재질이면 어떠한 재질도 사용이 가능하다. 상기 금속볼(150)은 반구형상뿐 아니라, 원뿔 또는 다각뿔 등 방전을 유도할 수 있는 효과가 발생되는 형상이면 어떠한 형상도 가능함은 자명하다. At this time, the
상기 양전극(130)은 상기 금속볼(150)이 구비된 지점으로부터 타측 즉 배기가스가 진행되는 방향 쪽으로 갈수록 횡단면적이 감소하는 것이 바람직하다. 즉 상기 양전극(130) 타측은 길이방향으로 단면을 잘랐을때 포물선을 이루는 것이 바람직하다. 이는 상기 금속볼(150)에서 시작된 방전이 도 6에 도시된 상기 금속볼(150)에서 시작된 나선형 화살표와 같이 스월(Swirl) 형태를 가지며 이동될 수 있도록 하기 위함이다. The
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 연료공기 혼합기공급부(140)는 상기 몸체(120)의 일측에 형성되어 상기 반응부(121) 내부로 연료 및 공기를 공급하는 수단으로써, 공기를 공급하는 공기공급부(141), 연료를 공급하는 연료공급부(142), 몸체(120) 벽면 내부에 형성되는 회전형통로(143), 상기 회전형통로(143)와 반응부(121)를 연결하여 연료 및 공기를 분사하는 분사구(144) 및 상기 회전형통로(143)내에 형성되는 블록(145)을 포함하여 형성된다.4 and 5, the fuel air
상기 연료공급부(142)는 연료저장부(미도시)와 상기 몸체(120) 외측을 연결하여 연료를 공급하며, 상기 공기공급부(141)는 상기 몸체(120) 외측에 상기 연료공급부(142)에 이웃하여 형성되어 공기를 공급하는 구성으로, 상기 연료공급부(142) 및 공기공급부(141)에서 공급되는 연료 및 공기의 공급량은 제어부(미도시)를 통해 제어되며 상기 제어부에 의해서 조절된 공기와 혼합된 연료를 상기 회전형통로(143)로 공급하게 된다. 상기 공기공급부(141)를 통해 공급되는 공기는 상기 연료를 산화시키는 산소 또는 상기 산소를 포함하는 공기일 수 있다. 상기 연료 공급부(142) 및 공기공급부(141)를 통해 공급되는 공기와 혼합된 연료는 상기 회전형통로(143)를 지나면서 기화되어 상기 분사구(144)를 통해 배출되게 된다.The
상기 회전형통로(143)는 상기 몸체(120)를 형성하는 벽면 내부에 연료공기 혼합기가 이송되는 공간으로써, 더욱 상세하게는 상기 몸체(120)의 외벽과 내벽 사이에 상기 몸체(120)의 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다. 이는 공기와 혼합된 연료가 배기가스를 통해 가열된 상기 몸체(120)의 벽면을 통과하게 함으로써, 공기와 혼합된 연료를 기화시켜 액체상태의 연료로 공급되었을 때보다 착화성능을 높이고, 상기 몸체(120)의 단면이 원을 이루고 있기 때문에 상기 연료에 회전력을 발생시켜 상기 분사구(144)를 통해 분사시키기 위함이다. The
상기 회전형통로(143)는 상기 연료공기 혼합기를 상기 분사구(144)로 이송함에 있어서 일방향으로 유도하도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 상기 몸체(120)내에 회전형통로(143)를 일방향으로 성형 제작하는 데는 시간과 비용이 많이 들기 때문에, 상기 몸체(120)의 외주면을 둘레를 따라 절삭하여 공간 즉 홈을 형성하고, 그 위에 링형상의 커버(125)를 감싸 용접 하여 회전형통로(143)를 형성하게 된다. 위와 같은 방법으로 형성되는 회전형통로(143)는 상기 몸체(120)내부에 원을 이루며 형성되기 때문에 유입된 공기와 혼합된 연료가 양분되어 분사구(144)로 이송될 수 있다. 이럴 경우 연료의 이동 속도가 줄어들고 연료가 유동이 상대적으로 빠른 경로 쪽으로만 흐르게 되어 연료가 잔류하는 구간도 발생될 수 있기 때문이다. 상기와 같은 구성에서는 공기와 혼합된 연료를 일방향으로 유도시키기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 상기 회전형통로(143)의 유입구측에서 분사구(144)사 이 중 어느 한곳에 블록(145)을 형성하여 상기 연료를 일방향으로 유도할 수 있다. 다만, 회전형통로(143)의 경로를 최대한 길게 하는 것이 공기와 혼합된 연료를 기화시키는데 유리하기 때문에 유입구측과 분사구(144)를 최대한 가깝게 형성하고 가까운 구간에 상기 블록(145)을 형성하게 함으로써, 상대적으로 길게 형성되는 다른 구간으로 연료공기 혼합기를 유도하는 것이 바람직하다.The
이때, 상기 분사구(144)는 상기 금속볼(150)을 향하도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 상기 연료공기 혼합기공급부(140)로부터 공급되는 연료의 착화성능 향상을 위해 방전이 시작되는 상기 금속볼(150)을 향하여 기화된 연료를 분사시키기 위함이다.At this time, the
도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 버너(100)는 상기 몸체(120) 외측과 연결되어 공기가 공급되는 2차 공기공급부(160)가 추가 형성될 수 있다. 상기 2차 공기공급부(160)는 외부로부터 공기를 유입시켜 상기 몸체 내부로 분사하는 유출단(161)을 포함하여 이루어진다. 상기 2차 공기공급부(160)는 상기 금속볼(150)에서 착화된 화염이 배기가스 유동방향으로 형성되도록 유도하는 역할을 하고, 착화에 필요한 산소를 공급한다. 이를 위해 상기 2차 공기공급부(160)는 상기 양전극(130)의 목부 즉 금속볼(150)이 형성된 지점과 상기 전극지지부(122)사이에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 유출단(161)은 유입되는 공기가 상기 양전극을 향하여 이동될 수 있도록 상기 몸체(120)의 수직방향으로 일정각도 경사지게 형성될 수 있다. 상기 유출단(161)을 통해 배출되는 공기는 도 6에 화살표로 도시하였 다.4 and 6, the
상기에서 몸체(120)의 수직방향으로란 의미는 상기 배기가스의 흐름방향에 수직인 면을 바라보았을 때를 의미하는 것으로, 상기 유출단(161)이 상기 몸체(120)의 중심축 방향이 아니라 일정각도 경사지게 형성되도록 함으로써 상기 유출단(161)을 통해 분사되는 연료 및 공기가 상기 양전극(130) 주변을 회전하면서 유동되도록 한다.In the vertical direction of the
도 4를 참조하면, 상기 연료공기 혼합기공급부(140)에는 전기히터(170)가 구비될 수 있다. 상기 전기히터(170)는 상기 연료공기 혼합기공급부(140) 상의 내부에 구비되며 전원을 공급받아 상기 연료공기 혼합기공급부(140) 내에 유동되는 공기 및 연료를 가열할 수 있는 것이면 어떠한 방식이든 가능하다. 상기 전기히터(170)는 상기 연료공기 혼합기공급부(140)상의 상류측에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 전기히터(170)는 유입되는 공기 및 연료를 가열하여 연료를 기화시키는 역할을 한다. 이는 초기 시동시에나 공회전 시에는 배기가스의 온도가 낮아 상기 회전형통로(143)를 이용하여 연료를 기화시키기 힘들 경우에 사용하기 위함이다. 이를 위해 상기 전기히터(170)는 배기가스의 온도를 감지하고 그 수치에 따라 작동을 제어하기 위해 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 4, the fuel air
도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면 상기 몸체(120)의 배기가스 하류 측 끝단에는 확대관(180)이 형성된다. 상기 확대관(180)은 끝단으로 갈수록 상기 몸체(120) 의 횡단면 직경보다 커지게 형성된다. 즉 상기 확대관의 횡단면은 테이퍼 진 형상을 이룰 수 있다. 이는 외관 내로 유입된 배기가스가 상기 몸체(120) 내부 다시 말해 반응부(121)로 유입되지 않게 함으로써, 상기 반응부(121) 내부에 배기가스에 포함되어 있는 입자상물질(PM)이 축적되지 않으므로 절연의 효과가 우수하고, 버너(100)의 오작동을 줄일 수 있는 효과가 있다.4, 6, and 7, an
이때, 상기 확대관(180)의 경사면에는 중심축을 중심으로 일정거리 이격되어 방사형으로 유입공(181)이 형성될 수 있다. 이는 상기 연료공기 혼합기공급부(140)와 2차 공기공급부(160)를 통해 공급되는 산소만으로는 상기 반응부(121)내 착화 및 연소를 위한 산소량이 부족하기 때문에 배기가스의 일부를 상기 유입공(181)을 통해 반응부(121)내로 유입시키기 위함이다. 상기 반응부(121)내에서 연소를 통해 발생한 화염은 배기가스 내부에 포함되어 있는 산소와 결합하여 더욱 활발하게 형성된다. 추가적으로 상기 유입공(181)을 통해 산소가 소비되어 배기가스가 줄어들게 되는 장점도 발생한다.At this time, the
또한, 상기 확대관(180)의 일측이 상기 몸체(120)상에 형성되는 시점)은 상기 양전극(130)의 끝단보다 배기가스가 유입되는 방향으로 앞쪽에 형성되게 함으로써 상기 유입공(181)을 통한 연소성능 향상을 극대화 할 수 있다.In addition, the one side of the
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등 물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configuration shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not satisfy all of the technical idea of the present invention, and various equivalents may be substituted for them at the time of the present application. It should be understood that there may be water and variations.
도 1은 종래의 플라즈마 반응기를 나타낸 단면도1 is a cross-sectional view showing a conventional plasma reactor
도 2는 본 발명의 버너가 장착된 배기가스저감장치 개략도Figure 2 is a schematic diagram of the exhaust gas reducing device equipped with a burner of the present invention
도 3은 본 발명의 버너 사시도3 is a burner perspective view of the present invention
도 4는 도 3의 AA' 단면도4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3.
도 5는 도 3의 BB' 단면도5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 3.
도 6은 도 4의 작동상태도6 is an operating state of FIG.
도 7은 본 발명의 확대관 정면도7 is an enlarged front view of the present invention
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 버너100: burner
110 : 외관 111 : 고정부110: appearance 111: fixing part
112 : 배기가스 유동부112: exhaust gas flow section
120 : 몸체 121 : 반응부120: body 121: reaction part
122 : 전극지지부 123 : 전극봉122: electrode support 123: electrode
124 : 전극봉커버124: electrode cover
130 : 양전극130: positive electrode
140 : 연료공기 혼합기공급부 141 : 공기공급부140: fuel air mixer supply unit 141: air supply unit
142 : 연료공급부 143 : 회전형통로142: fuel supply unit 143: rotary passage
144 : 분사구 145 : 블록144: injection hole 145: block
150 : 금속볼150: metal ball
160 : 2차 공기공급부160: secondary air supply unit
170 : 전기히터170: electric heater
180 : 확대관 181 : 유입공180: enlarged tube 181: inlet hole
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