KR101346194B1 - Ｄｐｆ 장치의 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기가스를 연소하여 매연을 제거하는 과정에서 화염의 약화나 꺼짐을 방지할 수 있도록 배기가스의 유로를 개선함으로써 매연 제거 성능이 극대화될 수 있는 DPF 장치의 버너에 관한 것으로, 점화장치 및 연료 분사장치를 포함하고 내부에서 화염을 발생하여 매연을 처리하는 DPF 장치의 버너로서, 중공의 기둥 형상으로 이루어진 하우징, 상기 하우징의 전방측에 결합하고 엔진의 배기가스가 유입되는 배기 유입부, 상기 하우징의 후방측에 결합하고 매연이 처리된 배기가스가 유출되는 배기 유출부 및 상기 하우징 내부에 배치되고 내부에서 화염을 발생하는 원기둥 형상의 가열관을 포함하고, 상기 배기 유출부의 유출구와 상기 가열관의 중심축은 일치하고, 상기 배기 유입부의 유입구의 중심축과 편차지도록 배치되는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 하우징 내부에서 배기가스의 순환에 의한 열전달이 효율적으로 이루어지므로, 매연의 처리 능력이 향상되는 이점이 있다.

Description

ＤＰＦ 장치의 버너{BUNNER FOR DPF APPARATUS}

본 발명은 DPF 장치의 버너에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 배기가스를 연소하여 매연을 제거하는 과정에서 화염의 약화나 꺼짐을 방지할 수 있도록 배기가스의 유로를 개선함으로써 매연 제거 성능이 극대화될 수 있는 DPF 장치의 버너에 관한 것이다.

최근의 내연기관들은 가솔린 연료와 더불어 디젤 연료의 사용 비율이 급격히 증가하고 있다.

디젤엔진은 가솔린엔진에 비해 효율이 높지만, 진동 및 매연의 발생비율이 높은 관계로 과거에는 산업용 장치들에서 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 진동 및 매연의 문제의 해결과 관련한 기술발전에 의하여 승용 자동차의 경우에도 디젤엔진을 사용하는 경우가 급격히 증가하고 있다.

그런데, 특히 디젤엔진의 경우에 배기가스에 포함되는 매연과 같은 입자상 물질은 근본적으로 해소되고 있지 않고 있고, 이러한 디젤엔진의 배기가스는 대기오염의 원인으로 지적받고 있다.

이와 같은 디젤엔진의 매연을 저감하기 위하여, 배기가스의 유로 상에 매연을 포집할 수 있는 매연여과장치(Diesel Particulate Filter, DPF)를 장착하여 사용하는 경우가 증가하고, 법규화되어 규제하는 경우도 늘어나고 있다.

이러한 DPF 장치에서 포집된 매연이 증가하게 되는 경우에는 매연의 포집 능력이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 배기 저항을 증가시켜 출력 저하로 이어지기도 한다.

따라서, 이를 해결하기 위하여 소정 온도로 배기가스의 온도를 상승시켜 매연을 산화하는 방법이 제시된다.

즉, 매연은 고온에서는 산화될 수 있기 때문에, DPF 장치로 유입된 배기가스를 소정 가열수단을 이용하여 승온함으로써 매연이 열에 의하여 산화되도록 하여 DPF 장치 내부에서 매연을 제거할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 가열수단은, 버너나 코일히터 등과 같은 다양한 열 발생 장치를 사용할 수 있다.

등록특허 제10-1008683호는 이와 같은 DPF 장치의 버너를 개시한다.

상기 DPF 장치의 버너는 원통 형상의 몸체 중심부에 발열원을 구비하고, 배기가스가 중심부로 유입될 수 있도록 하면서, 혼합연료를 공급하여 점화시켜 그 열로 매연을 제거하는 장치이다.

그런데, 이와 같은 DPF 장치의 버너는 배기가스의 빠른 유속과 압력으로 인하여 화염이 약화되거나 꺼지는 현상이 발생하였다. 이러한 현상은 대부분의 DPF 장치의 버너의 실제 사용상 겪게 되는 문제점으로, 이러한 현상은 실제 차량에 장착하여 사용함에 있어서 더욱 심화되며 회전수의 증가나 구동축 부하에 따라 배압이 증가되는 경우에는 매연 제거 성능에 현저한 저하로 이어지게 된다.

특히, 배기가스의 빠른 유속과 높은 압력은 버너 내부의 산소를 감소시켜 점화장치의 점화능력을 현저하게 약화시키거나 점화불능의 상태를 만들기도 한다.

최근의 대부분의 DPF 장치의 버너들이 갖는 화염의 꺼짐 현상은 개선되어야할 과제로 지적되고 있으나, 매연의 효율적인 산화를 위해 점화능력의 향상시키기 위해서는 구조가 복잡하여 부피가 증가하거나 생산비용이 증가되는 문제를 발생시키게 되고, 한편 점화능력을 극대호하는 경우에는 화염이 DPF 장치 전체를 관통하여 형성하는 현상이 발생하여 필터 등을 손상시키는 문제를 일으키기도 한다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, DPF 장치의 버너의 내부를 관통하거나 순환하는 배기가스의 유로를 효율적으로 개선하는 구조를 가짐으로써 매연 제거 능력을 극대화할 수 있는 DPF 장치의 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 단순한 구조로서 화염의 발생 및 유지 능력을 최대화할 수 있도록 산소와 연료를 별도로 공급받아 화염을 발생하는 가열 부위의 구조를 개선함으로써 엔진의 성능 저하를 유발하지 않으면서도 배기가스의 처리 능력이 향상될 수 있는 DPF 장치의 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 점화장치 및 연료 분사장치를 포함하고 내부에서 화염을 발생하여 매연을 처리하는 DPF 장치의 버너로서, 중공의 기둥 형상으로 이루어진 하우징, 상기 하우징의 전방측에 결합하고 엔진의 배기가스가 유입되는 배기 유입부, 상기 하우징의 후방측에 결합하고 매연이 처리된 배기가스가 유출되는 배기 유출부 및 상기 하우징 내부에 배치되고 내부에서 화염을 발생하는 원기둥 형상의 가열관을 포함하고, 상기 배기 유출부의 유출구와 상기 가열관의 중심축은 일치하고, 상기 배기 유입부의 유입구의 중심축과 편차지도록 배치되는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 하우징 내부에서 배기가스의 순환에 의한 열전달이 효율적으로 이루어지므로, 매연의 처리 능력이 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 하우징은 상기 배기 유입부와 결합하는 판재인 전면 하우징과, 상기 배기 유출부와 결합하고 개구가 상기 배기 유출부의 유출관과 연통하는 후면 하우징을 포함하고, 상기 전면 하우징과 상기 후면 하우징은 타원 형상으로 이루어지며, 상기 배기 유입부는 상기 전면 하우징의 일측에 결합하고 상기 배기 유출부는 상기 후면 하우징의 타측에 결합하는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 공간적인 활용을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 하우징의 외부와 상기 가열관의 내부를 연통하는 관 형상으로 이루어지고, 하우징 외부의 공기를 상기 가열관 내부의 점화실로 공급하는 외기 유입부를 더 포함하는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 화염의 배기가스의 압력에 의한 약화를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 연료 분사장치와 상기 외기 유입부는 상기 전면 하우징의 상기 가열관이 배치되는 중심부에 결합하는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 공간적인 활용 능력을 극대화하면서 화염의 발생을 효율적으로 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 하우징의 내부 공간과 상기 배기 유출부의 내부를 연통하는 관 형상의 바이패스를 더 포함하고, 상기 바이패스의 상기 하우징과 결합되는 부위의 중심축은 상기 유입구의 중심축과 일치하는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 바이패스를 통하여 내부의 압력을 조정할 수 있으므로, 화염에 의한 매연 처리 능력을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 하우징은 상기 배기 유입부와 결합하는 판재인 전면 하우징과, 상기 배기 유출부와 결합하는 후면 하우징을 포함하고, 상기 전면 하우징과 상기 후면 하우징은 타원 형상으로 이루어지며, 배기 가스의 일부는 상기 가열관의 외주면을 따라 상기 후면 하우징의 개구로 이동하고, 다른 일부는 상기 바이패스로 이동하여 상기 배기 유출부를 통해 함께 배출되는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 내부 압력의 조정을 위한 바이패스 유로가 형성됨으로써 화염의 꺼짐을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 바이패스의 배출구는 상기 배기 유출부의 유출관과 평행하도록 배치되는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 바이패스를 통한 배기가스 유출 효율이 향상되고, 바이패스되는 배기가스에 열전달이 용이해진다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 바이패스의 배출구는 상기 가열관의 후방측 단부에 인접하여 배치되고, 상기 바이패스를 통해 유동하는 배기가스는 상기 가열관의 후방측에 전달되는 열에 의하여 산화되는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 전체적인 배기가스의 열전달이 효율적으로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 가열관의 후방측 단부에 결합하는 판재 형상의 화염 격판을 더 포함하고,

상기 화염 격판은 상기 가열관 내부의 화염이 상기 배기 유출부를 통하여 연장되는 것을 방지하고 상기 바이패스는 상기 화염 격판에 인접하여 배치되는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 화염에 의한 필터나 소음기의 손상을 방지할 수 있고, 바이패스되는 배기가스로의 열전달이 용이해진다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 후면 하우징으로부터 전방으로 연장되고, 상기 가열관의 외주면으로부터 이격되어 형성되는 원기둥 형상의 격벽을 더 포함하고, 상기 배기 유입부로 유입되는 배기가스는 후방측으로 이동하여 상기 후면 하우징에 의해 상기 격벽의 외주면을 따라 전방측으로 이동하고, 상기 가열관의 외주면과 상기 격벽의 내주면 사이의 공간을 따라 이동하여 상기 배기 유출부의 유출관으로 이동하는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 배기가스의 열전달 효율이 극대화된다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 격벽은 상기 배기 유출부의 유출관과 일체로서 형성되는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 가열관의 외주면을 따라 이동한 배기가스가 자연스럽게 배출될 수 있고, 생산성 향상의 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는, 상기 배기 유출부의 유출구의 단면적은 상기 배기 유입부의 유입구의 단면적보다 크게 이루어져서 배출되는 배기의 압력을 저감하는 DPF 장치의 버너를 제공한다. 따라서, 높은 압력의 배기가스를 버너 내부에서 효율적으로 열처리할 수 있다.

전술한 내용과 같이 구성된 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는 하우징이 대략 타원형 기둥 형상으로 이루어지고, 배기 유입부가 가열관 및 배기 유출부를 연장하는 중심부로부터 편차지도록 배치되므로 배기가스의 유동의 열전달이 더욱 효율적으로 이루어지므로, 공간적인 이점을 가지면서도 매연 처리 능력이 극대화될 수 있는 효과가 있다.

또한, 바이패스의 하우징과 결합하는 일단부의 중심선이 배기 유입부의 유입관의 중심선과 일치하도록 배치되므로 배압을 더욱 효율적으로 조정할 수 있으므로 엔진의 효율과 버너 내부의 화염 형성을 저해하지 않으면서도 효율적으로 매연의 처리가 가능한 이점이 있다. 한편, 버너 내부에서 두개의 유로를 별도로 형성함으로써 배기 압력의 조정 능력은 극대화되는 효과가 있다.

또한, 바이패스의 타단부측을 화염 격판에 인접하여 배치시킴으로써 배기가스 전체의 열전달이 고르게 이루어질 수 있고, 하우징 내측에 배기가스가 전방 후방으로 교차하여 유동할 수 있도록 격벽을 배치함으로써 열전달 효율이 극대화되므로 매연의 저감 능력이 형저하게 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 DPF 장치의 하우징을 제거하여 바라본 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 DPF 장치를 후방측에서 바라본 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 DPF 장치의 하우징과 배기 유출부를 제거하여 바라본 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이패스 유로를 가진 DPF 장치의 버너를 더욱 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너를 전방측에서 바라본 사시도이다.

본 발명에 따른 DPF 장치의 버너(100)는 외관상 엔진의 배기가스가 유입되는 배기 유입부(110), 점화장치(160)가 구비되어 내부에서 배기가스가 고온에 의해 산화되는 바디(120) 및 매연과 같은 입자상 물질이 처리된 배기가스가 외부로 유출되는 배기 유출부(130)로 이루어진다.

이하, 버너(100)의 길이방향으로 배기 유입부(110)가 배치되는 측을 전방으로 정의하고, 배기 유출부(130)가 배치되는 측을 후방으로 정의하여 사용하기로 한다.

또한, 본 발명의 버너(100)는 일반적으로 디젤엔진의 배기가스의 매연을 저감하는 장치로서 사용되나, 가솔린 또는 알코올과 같은 다양한 연료를 에너지원으로 사용하는 내연기관의 배기가스의 매연을 처리하는 장치로 사용될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이며, 본 발명의 권리범위에 포함된다.

바디(120)는 내부에 배기가스가 유동하면서 화염이 형성될 수 있는 공간이 형성되고, 하우징(121)에 의해 외주면이 밀폐된다. 상기 바디(120)의 전방측에는 배기 유입부(110)가 결합한다.

상기 배기 유입부(110)는 대략 원통 형상으로 이루어진 중공의 관인 유입관(113)의 후방측 단부가 상기 바디(120)의 전방측과 결합하고, 전방측 단부에는 배기가스가 유동하는 배기관(미도시)와 결합할 수 있도록 외주상 돌출되는 판재 형상의 유입 플랜지(112)가 형성된다.

상기 배기 유입부(110)은 전방측에서 바라볼 때, 유입 플런저(112)와 유입관(113)의 중심부측에 배기가 유입될 수 있는 유입구(111)가 형성된다.

또한, 상기 바디(120)의 후방측에는 배기 유출부(130)가 형성되는데, 대략 원통 형상으로 이루어진 중공의 관인 유출관(133)은 전방측 단부에서 바디(120)와 결합하고, 후방측 단부에서는 외주방향으로 돌출되는 판재 형상의 유출 플랜지(132)가 형성된다.

상기 유입 플랜지(112)와 유출 플랜지(132)는 배기관의 사이를 이어주는 역할을 하는 것으로, 이에 따라 버너(100)가 배기라인의 일부를 형성하게 된다.

상기 버너(100)의 배기라인의 일부를 형성하면서 필터나 소음기와 같은 장비의 전에 배치되어 매연을 선처리하게 된다.

한편, 상기 플랜지(112, 132)는 배기라인과 용접 결합되는 경우에는 생략될 수도 있고, 상기와 같이 판재 형상으로 이루어지는 경우 배기관과의 결합부위에 각각 대응되는 위치에 볼팅홀(미도시)이 형성되어 볼트결합하도록 할 수 있다.

본 발명의 개념에 따라, 상기 배기 유입부(110)의 중심축과 배기 유출부(130)의 중심축은 서로 편차지도록 배치된다. 더욱 구체적으로는 바디(120)의 내부에는 점화실(미도시)가 형성되는데, 상기 배기 유출부(130)와 점화실은 중심축이 동축으로 배치되고, 배기 유입부(110)의 중심축은 배기 유출부(130)와 점화실의 중심축으로부터 편차지도록 배치되는 것이다.

이러한 개념에 따라, 버너(100)의 내부로 유입되는 배기가스의 압력에 의한 화염의 약화현상은 최소화될 수 있으며, 화염에 의한 매연의 산화효율은 더욱 증가할 수 있는데, 이와 관련하여 도 2 이하에서 후술하도록 한다.

한편, 상기 유입구(111)의 단면적은 유출구(도 3의 131)의 단면적보다 작게 형성되는 것이 바람직한데, 유속-단면적의 관계에 따라 유출되는 배기의 유속이 저하되므로 바디(120) 내부의 부압이 감소하여 산화 효율이 향상될 수 있다.

상기 바디(120)는 일측에 점화장치(160)가 내외부를 관통할 수 있도록 결합한다. 상기 점화장치(160)는 점화실의 내부에서 발화를 일으킬 수 있는 장치로서 코일에 의한 가열 또는 점화에 의한 착화 등 다양한 점화수단을 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 점화장치(160)의 일단부는 외부에서 제어전력을 입력으로 하여, 바디(120) 내부의 점화실에 적절한 온도를 형성하게 된다.

또한, 상기 바디(120)는 내부에서 화염을 일으킬 수 있도록 연료 분사장치(140)를 더 포함하게 되는데, 상기 연료 분사장치(140)는 상기 점화장치(160)의 가열 또는 점화에 의해 화염을 형성할 수 있도록 한다. 상기 연료 분사장치(140)는 버너(100) 내외부의 압력 차이에 의하여 연료를 자연분사할 수 있는 장치로서 이루어질 수도 있지만, 외부 제어전력에 의하여 정밀하게 분사량을 조절할 수 있는 인젝터(injector)로서 이루어지는 것이 바람직하다.

다만, 종래기술에서는 상기 연료 분사장치(140)에 의해 내부에 분출되는 연료가 내부의 산소와 배기가스의 유동에 의하여만 화염을 형성하기 때문에 화염에 필요한 산소가 부족한 현상이 발생하고 배기가스의 압력에 의하여 화염이 약화되는 문제점이 있기 때문에, 별도의 외기 공급라인을 더 배치하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 바디(120)는 내부와 외부를 연통하는 외기 유입부(150)와 결합하게 된다.

상기 외기 유입부(150)는 중공의 관으로서 배기라인의 외부의 공기를 바디(120) 내부에 형성된 점화실까지 유입하도록 한다. 이 때, 바디(120) 내부는 배기가스의 압력으로 인하여 유속이 외부보다 빠르기 때문에 외기의 유입은 자연스럽게 이루어질 수 있다.

한편, 상기 연료 분사장치(140)와 외기 유입부(150)는 바디(120)의 내부에서 배기 유입부(110) 측에 인접하여 형성되는 것이 바람직하다. 점화실은 바디(120)의 내부에서 길이방향으로 길게 형성되고, 화염은 배기 유출부(130)까지 인접하여 형성되기 때문에, 효율적인 매연의 처리를 위하여 공기와 연료의 분사는 배기 유입부(110)에 인접하여 형성되는 것이다.

따라서, 상기 연료 분사장치(140)와 외기 유입부(150)는 바디(120)의 전방측에 결합하게 된다.

또한, 점화장치(160)는 결합관계 및 유지보수의 편의를 위하여 바디(120)의 외주상 일측에 형성되는데, 상기 연료 분사장치(140), 외기 유입부(150) 및 점화장치(160)의 배치는 버너(100)의 형상 및 배치 공간을 고려하여 선택적으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너에서 하우징이 제거된 모습을 전방측에서 바라본 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 DPF 장치의 버너에서 바디(120)의 내부 구조를 더욱 상세하게 살펴본다.

상기 바디(120)는 배기 유입부(110)와 배기 유출부(130)과 연통되는 부위 외에는 외부와 격리되도록 형성되는데, 따라서 전방측에 배치되는 판재 형상의 전면 하우징(123)과 후방측에 배치되는 판재 형상의 후면 하우징(124)을 포함한다.

상기 전면 하우징(123)과 후면 하우징(124)의 외주측은 사각 형상의 판재로서 둘러싸이면서 밀봉된다.

도 2는 상기 사각 형상의 판재가 생략된 모습을 나타낸다.

종래기술에서는 상기 바디(120)가 원통 형상으로 이루어지는 것이 일반적이다. 종래기술에서는 배기 유입부와 배기 유출부 및 내부의 점화실이 동축으로 배치되기 때문에 공간적인 이점을 고려하여 원통 형상으로 배치되는 것이다.

본 발명에서는 상기한 바와 같이 배기 유입부(1110)와 배기 유출부(130)의 중심축이 편차지도록 형성되기 때문에, 상기 바디(120)는 대략 타원형상으로 이루어지게 된다.

더욱 구체적으로 살펴보면, 상기 전면 하우징(123)과 후면 하우징(124)는 타원 형상으로 이루어지는데, 상기 배기 유입부(110)는 전면 하우징의 중심부에서 일측으로 치우쳐 배치된다.

가열관(180)은 상기 바디(120) 내부에 배치되는 원통형의 공간을 이루는 부재로서, 전방측은 전면 하우징(123)에 의하여 폐쇄되고, 후방측은 후면 하우징(124)의 중공 부위에 배치된다.

상기 가열관(180)은 내부에 화염이 점화되는 점화실을 형성한다.

가열관(180)의 전방측은 전면 하우징(123)의 타측으로 치우쳐서 배치되는데, 상기 연료 분사장치(140)와 외기 유입부(150)는 전면 하우징(123)을 관통하여 상기 점화실 내부에 배치된다. 또한, 점화장치(160)는 하우징(도 1의 120)의 외주면을 관통하여 상기 점화실 내부까지 연장된다.

상기 가열관(180)의 중심축은 상기 배기 유출부(130)의 유출관(133)의 중심축과 대략 일치한다.

따라서, 상기 가열관(180)으로부터 유출관(133)으로 이어지는 가상의 중심축 연장선은 유입구(111)의 중심축과 어긋나도록 배치되며, 각각 바디(120)의 중심축으로부터 편차지는 것이다.

바람직하게는 상기 배기 유입부(110)의 유입관(113)의 외주면은 상기 가열관(180)의 외주면과 교차되는 부분이 없도록 다른 위치에 배치된다.

상기와 같은 배치 관계에 따라, 배기가스의 유동을 살펴보면, 유입구(111)로 유입된 매연을 포함하는 배기가스는 상기 가열관(180) 외주측의 하우징(121) 내부의 공간을 따라 유동하고, 후면 하우징(124)의 개구와 가열관(180)의 외주 사이의 공간을 따라 유출관(133)을 따라 이동하게 된다. 이 때, 가열관(180) 내부에 형성되는 점화실에서는 연료 분사장치(140)와 외기 유입부(150)에 의해 혼합된 공기가 연료 점화장치(160)에 의해 발생한 화염이 공간을 차지하게 되고, 이에 따라 발생한 열은 배기가스에 포함된 입자상 물질들을 산화시켜 제거한다.

상기 가열관(180)의 외주면에는 배기가스와 열의 효율적인 유동과 산화를 위하여 복수의 유통홀(181)이 형성될 수 있다.

한편, 상기와 같은 배치를 가지는 경우 배기 유입부(110)로부터 유입된 배기가스는 바디(120) 내부를 순환하여야 하기 때문에 높은 압력을 가지게 되는데, 높은 부압에 의하여 점화실의 화염을 약화하거나 배기가스 배출 능력을 저해할 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 배기가스가 직접적으로 배기유출부(130)로 유출될 수 있도록 바이패스(170)를 구비한다.

상기 바이패스(170)는 하우징(121)의 후면하우징(124)과 배기 유출부(130)의 유출관을 연결하는 중공의 파이프 형상으로 이루어지는데, 배기 유입부(110)로 유입된 높은 앞력의 배기가스의 압력을 직접 배기 유출부(130)로 전달하여 화염의 효율을 극대화할 수 있도록 한다.

따라서, 상기 바이패스(170)의 후면 하우징(124)와 연결된 개구의 중심축은 상기 배기 유입부(110)의 유입관(113)의 중심축과 일치하는 것이 바람직하다.

상기 유입관(113)으로 유입된 배기가스는 따라서 대부분은 바디(120) 내부를 순환하여 가열관(180)의 외주면을 따라 후면 하우징(124)의 개구부를 통해 배기 유출부(130)로 유동하고, 다른 일부는 직접적으로 바이패스(170)를 통하여 배기 유출부(130)로 유동하게 되는 이중의 유로를 형성하는 것이다.

또한, 상기 바디(120) 내부로 유입된 배기가스가 효과적으로 가열관(180)에 의해 가열될 수 있도록, 후면 하우징(124)으로부터 전방으로 돌출된 형상의 기둥 형상인 격벽(125)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 격벽(125)은 대략 원기둥 형상으로 이루어진 중공의 부재로서, 내주면이 가열관(180)의 외주면으로부터 이격되면서 둘러싸도록 배치된다. 상기 격벽(125)의 돌출되는 길이는 선택에 따라 이루어질 수 있지만, 대략 점화장치(160)가 배치되는 부위에 인접한 길이로 배치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 격벽(125)의 배치로 인해, 유입관(113)으로 유입된 배기가스는 후방측을 따라 이동하되 후면 하우징(124)에 의해 이동이 차단되면 상기 격벽(125)의 외주면을 따라 전방측으로 다시 이동하게 되고, 배기 유출부(130)는 상대적으로 낮은 압력으로 이루어지기 때문에 상기 격벽(125)의 내주면과 가열관(180)의 외주면에 형성되는 공간을 따라 다시 후방측으로 이동하여 배기 유출부(130)로 유출되는 것이다.

또한, 상기 격벽(125)은 유출관(133)과 일체로서 형성될 수 있다.

도 3은 도 2에 나타난 DPF 장치의 버너를 후방측에서 바라본 사시도이다.

상기한 바와 같이 바이패스(170)의 후면 하우징(124)과 결합되는 일측의 중심축은 유입관(113)의 중심축과 일치하도록 타원 형상의 후면 하우징(124)의 일측에 배치되기 때문에, 타원 형상의 타측에 배치되는 배기 유출부(130)의 유출관(133)의 외주면에서 내부와 연통될 수 있도록 일부가 절곡된 파이프 형상으로 배치된다.

상기 바이패스(170)의 배기가스가 배출되는 타측은 유출관(133) 내부의 공간까지 연장되도록 배치되는 것이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 상기 바이패스(170)의 타측 단부는 유출관(133)의 중심축에 배치된다.

더욱 구체적으로는, 상기 바이패스(170)의 타측 단부는 배기가스가 길이방향으로 배출될 수 있도록 유출관(133)과 평행하도록 절곡된다.

따라서, 바이패스(170)를 따라 배출되는 배기가스는 상기 격벽(125)의 내주와 가열관(180)의 외주를 따라 유동하는 배기가스와 합류하여 배출구(171)를 통해 배출될 수 있다.

상기와 같은 바이패스(170)를 따라 유동한 배기가스는 배기 유출부(130) 내부에 형성되는 고온과 가열관(180)으로부터 연장되는 화염에 의해 산화가 가능하다.

다만, 가열관(180)의 외면을 따라 연장되는 배기가스에 비해 열전달이 적게 이루어질 우려가 있기 때문에, 상기 바이패스(170)의 타측 단부는 상기 가열관(180)의 후방측 단부에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.

도 4는 이와 같은 바이패스의 구조를 더욱 상세히 살펴볼 수 있도록 배기 유출부를 제거하고 도시한 사시도이다.

상기한 바와 같이 후면 하우징(124)는 개구를 형성하는데, 개구의 중심부에는 가열관(180)의 후방측 단부가 배치된다.

상기 가열관(180)의 외주면과 상기 후면 하우징(124)의 개구의 내주면 사이에는 공간이 형성되고, 이 공간은 배기 유로(134)가 된다.

한편, 상기 가열관(180) 내부에 형성된 점화실의 화염은 배기가스의 유동을 따라 후방측으로 연장될 수 있는데, 이 경우 배기 유출부(도 3의 130)의 후방에 결합되는 필터나 소음기 등의 손상을 가져올 우려가 있다.

따라서, 상기 가열관의 후방측 단부는 판재의 부재로 차단된 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 판재는 화염의 후방측 이동을 제한하는 화염 격판(182)으로서 기능하게 된다.

상기 화염 격판(182)은 가열관(180)의 외주면에 형성된 유통홀(181)을 더 포함할 수 있다.

도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 상기 바이패스(170)는 후면 하우징(124)의 일측에서 시작하여 유출관(133)의 중심부까지 연장되는데, 상기 바이패스(170)의 타단부측은 효율적인 열전달을 위해 상기 화염 격판(182)에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.

더욱 정확하게는, 상기 바이패스(170)의 타단부측의 배출구(171)는 유출관(133)과 평행하게 배치되도록 유출관(133)과의 결합부위로부터 타단부측 사이에 절곡부가 형성되고, 상기 절곡부는 화염 격판(182)의 바로 전방에 인접하도록 배치되어 열전달이 효율적으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기에서는 유출부의 배압을 저감하도록 유출관(133)의 단면적이 유입관(113)의 단면적보다 큰 개념이 설명되었는데, 상기 가열관(180)의 외주면과 후면 하우징(124)의 개구 사이의 공간인 배기 유로(134)의 단면적이 유입관(113)의 단면적 이상인 것이 더욱 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 DPF 장치의 버너는 하우징이 대략 타원형 기둥 형상으로 이루어지고, 배기 유입부가 가열관 및 배기 유출부를 연장하는 중심부로부터 편차지도록 배치되므로 배기가스의 유동의 열전달이 더욱 효율적으로 이루어지게 된다.

또한, 바이패스의 하우징과 결합하는 일단부의 중심선이 배기 유입부의 유입관의 중심선과 일치하도록 배치되므로 배압을 더욱 효율적으로 조정할 수 있으므로 엔진의 효율과 버너 내부의 화염 형성을 저해하지 않으면서도 효율적으로 매연의 처리가 가능한 이점이 있다. 한편, 버너 내부에서 두개의 유로를 별도로 형성함으로써 배기 압력의 조정 능력은 극대화될 수 있다.

또한, 바이패스의 타단부측을 화염 격판에 인접하여 배치시킴으로써 배기가스 전체의 열전달이 고르게 이루어질 수 있고, 하우징 내측에 배기가스가 전방 후방으로 교차하여 유동할 수 있도록 격벽을 배치함으로써 열전달 효율은 극대화될 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...버너 110...배기 유입부
111...유입구 112...유입 플랜지
120...바디 121...하우징
122...공기 흡입구 123...전면 하우징
124...후면 하우징 125...격벽
130...배기 유출부 131...유출구
132...유출 플랜지 133...유출관
140...연료 분사장치 150...외기 유입부
160...점화장치 170...바이패스
171...배출구 180...가열관
181...유통홀 182...화염 격판

Claims (12)

1. 점화장치 및 연료 분사장치를 포함하고 내부에서 화염을 발생하여 매연을 처리하는 DPF 장치의 버너로서,
   중공의 기둥 형상으로 이루어진 하우징;
   상기 하우징의 전방측에 결합하고 엔진의 배기가스가 유입되는 배기 유입부;
   상기 하우징의 후방측에 결합하고 매연이 처리된 배기가스가 유출되는 배기 유출부;
   상기 하우징 내부에 배치되고 내부에서 화염을 발생하는 원기둥 형상의 가열관; 및
   상기 하우징 내부 공간과 상기 배기 유출부의 내부를 연통하는 바이패스;를 포함하고,
   상기 배기 유출부의 유출구 중심축과 상기 배기 유입부의 유입구 중심축은 편차지도록 배치되고,
   상기 하우징은 배기 유출부와 결합되고 상기 가열관이 배치되는 부위에 대응되도록 형성되는 배기유로를 포함하는 후면 하우징을 포함하며,
   배기가스의 일부는 상기 가열관의 외주를 따라 상기 후면하우징의 배기유로로 이동하고, 다른 일부는 상기 바이패스를 통하여 상기 배기 유출부를 통해 함께 배출되고,
   상기 바이패스를 따라 유동한 배기가스는 상기 가열관의 후방측의 열에 의하여 산화되는 DPF 장치의 버너.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 배기 유입부와 결합하는 판재인 전면 하우징과, 상기 배기 유출부와 결합하고 배기유로가 상기 배기 유출부의 유출관과 연통하는 후면 하우징을 포함하고,
   상기 전면 하우징과 상기 후면 하우징은 타원 형상으로 이루어지며, 상기 배기 유입부는 상기 전면 하우징의 일측에 결합하고 상기 배기 유출부는 상기 후면 하우징의 타측에 결합하는 DPF 장치의 버너.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 하우징의 외부와 상기 가열관의 내부를 연통하는 관 형상으로 이루어지고, 하우징 외부의 공기를 상기 가열관 내부의 점화실로 공급하는 외기 유입부;를 더 포함하는 DPF 장치의 버너.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 연료 분사장치와 상기 외기 유입부는 상기 전면 하우징의 상기 가열관이 배치되는 중심부에 결합하는 DPF 장치의 버너.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 바이패스의 상기 하우징과 결합되는 부위의 중심축은 상기 유입구의 중심축과 일치하는 DPF 장치의 버너.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 배기 유입부와 결합하는 판재인 전면 하우징과, 상기 배기 유출부와 결합하는 후면 하우징을 포함하고,
   상기 전면 하우징과 상기 후면 하우징은 타원 형상으로 이루어지며,
   배기 가스의 일부는 상기 가열관의 외주면을 따라 상기 후면 하우징의 개구로 이동하고, 다른 일부는 상기 바이패스로 이동하여 상기 배기 유출부를 통해 함께 배출되는 DPF 장치의 버너.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 바이패스는 유출관과 결합되는 일측에서 타단부측 사이에 하방으로 절곡된 절곡부가 형성되고,
   상기 절곡부는 가열관의 화염격판의 바로 전방에 인접되도록 배치되어 열전달이 이루어지며,
   상기 바이패스의 배출구는 상기 배기 유출부의 유출관과 평행하도록 배치되는 DPF 장치의 버너.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 바이패스의 배출구는 상기 가열관의 후방측 단부에 인접하여 배치되고, 상기 바이패스를 통해 유동하는 배기가스는 상기 가열관의 후방측에 전달되는 열에 의하여 산화되는 DPF 장치의 버너.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 가열관의 후방측 단부에 결합하는 판재 형상의 화염 격판;을 더 포함하고,
   상기 화염 격판은 상기 가열관 내부의 화염이 상기 배기 유출부를 통하여 연장되는 것을 방지하고,
   상기 바이패스의 배출구는 상기 화염 격판에 인접하여 배치되는 DPF 장치의 버너.
   
10. 제2항에 있어서,
    상기 후면 하우징으로부터 전방으로 연장되고, 상기 가열관의 외주면으로부터 이격되어 형성되는 원기둥 형상의 격벽;을 더 포함하고,
    상기 배기 유입부로 유입되는 배기가스는 후방측으로 이동하여 상기 후면 하우징에 의해 상기 격벽의 외주면을 따라 전방측으로 이동하고, 상기 가열관의 외주면과 상기 격벽의 내주면 사이의 공간을 따라 이동하여 상기 배기 유출부의 유출관으로 이동하는 DPF 장치의 버너.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 배기 유출부의 유출관과 일체로서 형성되는 DPF 장치의 버너.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 배기 유출부의 유출구의 단면적은 상기 배기 유입부의 유입구의 단면적보다 크게 이루어져서 배출되는 배기의 압력을 저감하는 DPF 장치의 버너.
    

Images