KR101430630B1 - 디젤 버너 - Google Patents

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김헌중
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Abstract

본 발명은 디젤 버너를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 구성은 내부의 중공부가 양단의 유입구와 배출구에 연통되며 상기 유입구는 디젤 엔진(2)에 연결되는 아웃터 파이프(10); 내부에 연소실이 형성되어 상기 아웃터 파이프(10)의 내부의 상기 중공부에 구비되며 상기 아웃터 파이프(10) 내주면과의 사이에 순환 스페이스(CS)를 형성하는 이너 파이프(20); 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실로 연료를 분사하는 연료분사 노즐(40); 상기 연료분사 노즐(40)에서 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실로 공급되는 연료를 점화하는 점화기(46); 상기 이너 파이프(20)의 둘레부에 구비되어 상기 순환 스페이스(CS)로부터 배기 가스가 유입 순환홀(25)을 통해서 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실로 유입되도록 하는 유입 순환 가이드부(24); 상기 이너 파이프(20)의 둘레부에 구비되어 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실에서 혼합된 배기 가스와 공기의 혼합 가스가 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실로부터 상기 순환 스페이스(CS)로 유출시키는 유출 순환 가이드부(28)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디젤 버너{Diesel burner}
본 발명은 디젤 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디젤 엔진에서부터 유입되는 배기 가스의 연소 효율을 향상시켜서 매연 저감 효율을 높일 수 있으며, 연소용 연료가 분사되는 연료분사 노즐이 매연 물질에 의해 막히는 것을 방지하여 신뢰성 등을 높일 수 있는 새로운 디젤 버너에 관한 것이다.
열차, 선박, 산업용 차량 등에서는 디젤 엔진을 사용하는 것이 보편적이며, 최근에 디젤 승용차의 출시가 본격화되면서 디젤 엔진의 사용은 점차 증가하고 있는 추세이다. 이와 같은 디젤 엔진의 사용량 증가 경향은 디젤 엔진으로부터 배출되는 배출 가스에 포함된 매연(Soot), SOF(Soluble Organic Fraction) 등의 입자상 물질(Particulate Matter ; PM)의 배출량을 증가시키고 있으며, 이러한 배출물들은 환경 오염, 특히 대기오염의 주원인이 되어 점차 그 규제가 강화되고 있다.
상기와 같은 환경오염의 문제를 해결하기 위하여 디젤 차량 등에서 발생되는 매연입자가 대기 중으로 방출되는 것을 방지하도록 매연을 포집하고 처리하는 디젤 엔진매연여과장치(DPF: Diesel Particulate Filter)에 대한 다양한 방안이 연구되고 있다.
디젤차량에서 화석연료의 연소과정에서 완전히 연소되지 못하여 배출되는 입자상물질(PM ; Particulate Matter), 하이드로카본(Hydrocarbon), 질소산화물(NOx), 황화합물, 이산화탄소, 일산화탄소 등의 미연소물질은 대기 중으로 배출되어 오존층 파괴, 호흡기질환등 심각한 대기오염의 주요원인으로 알려져 있는데, 최근에 이러한 대기오염을 줄여 지구환경을 살리기 위하여 세계 각국에서 기술을 개발하고 환경규제를 강화하여 내연기관의 배출가스를 줄이기 위한 연구가 진행 중이다.
대기오염은 주로 그 배기가스 중에 함유된 질소산화물과 미립자인 입자상물질에 의하는 것으로, 그 중 입자상 물질을 저감시키는 방법으로는 디젤입자필터를 이용하여 입자상물질을 포집하고 그 포집되어진 입자상 물질은 일반적으로 배기가스의 온도와 필터에 코팅되어진 촉매작용에 의하여 연소시키고 있다.
여기서 촉매는 배기가스가 보다 낮은 온도에서 연소반응이 이루어지도록 도와주거나 연소반응을 보다 빨리 진행되도록 도와주는 역할을 한다. 그리고 배기가스는 내연기관에 사용되어지는 연료에 따라 그 성분과 성상의 차이가 발생한다. 특히, 디젤입자필터를 이용함에 있어 가장 문제되는 것은 해당 필터에 점차적으로 부착 누적되는 입자상 물질에 의해 결국 해당 필터의 기공이 막히게 되어 더 이상 배기가스가 통과하지 못하게 되므로 정기적으로 누적된 입자상물질을 제거해 주는, 이른바 디젤입자필터의 정화에 관한 문제이다.
상기의 입자상물질은 촉매반응으로 연소하기에는 반응온도가 높은데 경유를 연료로 사용하는 디젤 엔진은 출력을 증가하기 위하여 냉각, 압축되어진 공기를 연소실로 밀어 넣어 압축, 폭발력은 증가시키므로 출력은 증가하나 엔진으로 유입되어진 과량의 공기로 배기가스의 온도가 낮아져 내연기관의 배기가스의 열로 촉매반응에 적합한 반응온도에 도달하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 디젤 엔진에서 배기 가스의 연소 효율을 향상시켜서 매연 저감 효율을 높일 수 있는 적절한 수단으로서 디젤버너가 요구되는 한편, 디젤버너에서도 연소용 연료가 분사되는 연료분사 노즐이 매연 물질에 의해 막히는 것을 방지하여 신뢰성 등을 높이는 수단도 요구된다.
국내등록특허 제10-0622135호(2006.09.01 등록) 국내공개특허 제10-2012-0038603호(2012.04.24 공개) 국내공개특허 제10-2012-0063478호(2012.06.15 공개) 국내공개실용신안 실1998-013038호(1998.06.05 공개)
본 발명의 목적은 내연기관의 배기가스의 열로 촉매반응에 적합한 반응온도에 도달하지 못하여 배기 가스 연소 효율이 저하되고 매연 저감이 만족스럽지 못한 기존의 실정을 감안하여 디젤 엔진에서부터 유입되는 배기 가스의 연소 효율을 향상시켜서 매연 저감 효율을 높일 수 있으며, 연소용 연료가 분사되는 연료분사 노즐이 매연 물질(매연 입자 등)에 의해 막히는 것을 방지하여 신뢰성 등을 높일 수 있는 새로운 디젤 버너를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 내부의 중공부가 양단의 유입구와 배출구에 연통되며 상기 유입구는 디젤 엔진에 연결되는 아웃터 파이프; 내부에 연소실이 형성되어 상기 아웃터 파이프의 내부의 상기 중공부에 구비되며 상기 아웃터 파이프 내주면과의 사이에 순환 스페이스를 형성하는 이너 파이프; 상기 이너 파이프의 상기 연소실로 연료를 분사하는 연료분사 노즐; 상기 연료분사 노즐에서 상기 이너 파이프의 상기 연소실로 공급되는 연료를 점화하는 점화기; 상기 이너 파이프의 둘레부에 구비되어 상기 순환 스페이스로부터 배기 가스가 유입 순환홀을 통해서 상기 이너 파이프의 상기 연소실로 유입되도록 하는 유입 순환 가이드부; 상기 이너 파이프의 둘레부에 구비되어 상기 이너 파이프의 상기 연소실에서 혼합된 배기 가스와 공기의 혼합 가스가 상기 이너 파이프의 상기 연소실로부터 상기 순환 스페이스로 유출되도록 하는 유출 순환 가이드부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디젤 버너가 제공된다.
상기 유입 순환 가이드부는, 상기 이너 파이프의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출된 제1유입 가이드편; 상기 제1유입 가이드편과 마주하는 위치에 구비되며 상기 이너 파이프의 외주면보다 더 바깥으로 돌출된 제2유입 가이드편; 상기 제1유입 가이드편과 상기 제2유입 가이드편 사이에서 상기 이너 파이프의 내외주면으로 연통된 상기 유입 순환홀을 포함하여 구성되고, 상기 유출 순환 가이드부는, 상기 이너 파이프의 외주면보다 더 바깥으로 돌출된 제1유출 가이드편; 상기 제1유출 가이드편과 마주하는 위치에 구비되며 상기 이너 파이프의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출된 제2유출 가이드편; 상기 제1유출 가이드편과 상기 제2유출 가이드편 사이에서 상기 이너 파이프의 내외주면으로 연통된 상기 유출 순환홀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 유입 순환홀을 기준으로 양쪽 마주하는 위치에 상기 제1유입 가이드편과 상기 제2유입 가이드편이 구비되고, 상기 유출 순환홀을 기준으로 양쪽 마주하는 위치에 상기 제1유출 가이드편과 상기 제2유출 가이드편이 구비되며, 상기 제2유입 가이드편과 상기 제1유입 가이드편이 상기 유입 순환홀을 기준으로 각각 좌측과 우측에 배치된 경우, 상기 제2유출 가이드편과 상기 제1유출 가이드편이 상기 유출 순환홀을 기준으로 각각 좌측과 우측에 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 제1유입 가이드편과 상기 제2유입 가이드편, 상기 제1유출 가이드편과 상기 제2유출 가이드편은 상기 이너 파이프에 연결되어 있는 연결부와, 상기 연결부를 제외하고 상기 이너 파이프의 둘레면(외주면과 내주면)에서 일정 거리 떨어져 있는 이격 단부를 포함하며, 상기 제1유입 가이드편과 상기 제2유입 가이드편의 상기 이격 단부는 상기 유입 순환홀을 기준으로 좌우 양쪽 위치에 배치되고, 상기 제1유출 가이드편과 상기 제2유출 가이드편의 상기 이격 단부는 상기 유출 순환홀을 기준으로 좌우 양쪽 위치에 배치된다.
상기 이너 파이프에 형성된 절개선을 기준으로 한쪽 섹터가 상기 이너 파이프의 중심부와 가까워지는 안쪽 방향으로 돌출되어 상기 제1유입 가이드편을 형성하고 상기 절개선을 기준으로 다른 쪽 섹터가 상기 이너 파이프의 중심부에서 멀어지는 바깥 방향으로 돌출되어 상기 제2유입 가이드편을 형성하여, 상기 제1유입 가이드편의 상기 이격 단부가 상기 이너 파이프의 내주면보다 안쪽 방향으로 더 돌출된 위치에 배치되고 상기 제2유입 가이드편의 상기 이격 단부는 상기 이너 파이프의 외주면보다 바깥 방향으로 더 돌출된 위치에 배치되도록 구성되고, 상기 이너 파이프에 형성된 절개선을 기준으로 한쪽 섹터가 상기 이너 파이프의 중심부에서 멀어지는 바깥 방향으로 돌출되어 상기 제1유출 가이드편을 형성하고 상기 절개선을 기준으로 다른 쪽 섹터가 상기 이너 파이프의 중심부에 가까워지는 안쪽 방향으로 돌출되어 상기 제2유출 가이드편을 형성하여, 상기 제1유출 가이드편의 상기 이격 단부가 상기 이너 파이프의 외주면보다 바깥 방향으로 더 돌출된 위치에 배치되고 상기 제2유출 가이드편의 상기 이격 단부는 상기 이너 파이프의 내주면보다 안쪽 방향으로 더 돌출된 위치에 배치되도록 구성된다.
상기 제1유입 가이드편 및 상기 제2유입 가이드편과 상기 제1유출 가이드편 및 상기 제2유출 가이드편이 상기 이너 파이프의 둘레면에서 벌어진 각도는 예각 범위 이내로 구성되며, 상기 가이드편들의 안쪽면은 상기 이너 파이프의 둘레면에서 직선형으로 이어진 경사면으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 제1유입 가이드편과 상기 제2유입 가이드편은 상기 이너 파이프의 길이 방향에 대해 경사지게 교차되는 경사 라인 경로를 따라 일정 간격으로 복수 개소에 배치되며, 상기 제1유출 가이드편과 상기 제2유출 가이드편은 상기 제1유입 가이드편과 상기 제2유입 가이드편의 경사 라인 경로를 벗어난 위치에서 상기 이너 파이프의 길이 방향에 대해 경사지게 교차되는 경사 라인 경로를 따라 일정 간격으로 복수 개소에 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 제1유입 가이드편과 상기 제2유입 가이드편이 상기 이너 파이프의 길이 방향에 대해 경사지게 복수 개소로 배치된 유입 가이드부 그룹과 상기 제1유출 가이드편과 상기 제2유출 가이드편이 상기 이너 파이프의 길이 방향에 대해 경사지게 복수 개소로 배치된 유출 가이드부 그룹은 상기 이너 파이프의 원주 방향을 따라 교대로 배치된다.
상기 이너 파이프는 상단부에 점화기 지지 파이프가 구비되고, 상기 점화기 지지 파이프에 상기 연료분사 노즐이 구비되며, 상기 연료분사 노즐의 분사홀은 상기 점화기 지지 파이프에 구비된 연료 분사홀에 연통되며, 상기 점화기 지지 파이프에는 상기 연료분사 노즐의 주위에 에어를 공급하는 에어 공급관이 구비된다.
상기 점화기 지지 파이프의 상단부에는 점화기 바디 커버(38)가 구비되고, 상기 점화기 바디 커버(38)에 상기 연료분사 노즐이 결합되며, 상기 연료분사 노즐의 선단부는 상기 점화기 지지 파이프 내부에 형성된 상기 연료 분사홀 주위에 배치되어 상기 연료분사 노즐 내부의 상기 분사홀이 상기 연료 분사홀에 정렬되며, 상기 에어 공급관은 상기 점화기 바디 커버(38)의 내부에 구비된 에어 공급 챔버를 통해 상기 연료분사 노즐의 선단부측 외주면과 상기 점화기 지지 파이프의 상기 연료 분사홀 사이에 에어를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 이너 파이프의 상단부에는 원주 방향을 따라 복수개의 홀이 배치된 윙플레이트가 구비되고, 상기 윙플레이트에는 점화기 지지 파이프가 연결되고, 상기 점화기 지지 파이프의 상단부에는 연료 분사를 위한 상기 연료분사 노즐과 에어 공급을 위한 에어 공급관이 연통되도록 구비되고, 상기 점화기 지지 파이프의 측면에는 상기 점화기 지지 파이프 내부의 점화실에 배치되도록 점화기가 구비된다.
본 발명에서는 디젤 엔진에서 배기가스가 아웃터 파이프와 이너 파이프 사이의 순환 스페이스로 들어오면, 배기가스가 유입 순환 가이드부를 구성하는 제1유입 가이드편의 바깥면과 제2유입 순환 가이드편의 안쪽면을 타고 이너 파이프의 연소실로 들어오고, 상기 연소실에서 연료를 연소시킬 때의 열기와 유입된 배기 가스가 혼합된 혼합가스는 상기 유출 순환 가이드부를 구성하는 제1유출 가이드편의 안쪽면과 제2유출 가이드편의 바깥면을 타고 이너 파이프의 연소실에서 순환 스페이스로 나오는 과정을 통해서 연소실과 배기가스 유입 공간 사이의 순환 작용이 원활하게 이루어지므로, 배기가스에서 매연 등의 오염물질을 연소시키는 효율이 상당히 높아지는 효과가 있다.
또한, 주요부인 이너 파이프와 아웃터 파이프 사이의 순환 스페이스로 들어온 배기가스가 나선형 라인을 따라 돌면서 이너 파이프의 연소실로 들어가고 이너 파이프의 연소실에서는 상기 혼합 가스와 화염의 열기(연료 연소에 의한 화염의 열기)도 나선형 라인을 따라 돌면서 배출되므로, 연소실 내외부로의 순환 작용이 보다 효율적으로 이루어지는 효과가 있다.
그리고, 연료분사 노즐의 분사홀에서 연료가 분사되어 이너 파이프 내부에서 점화가 되면서 배기가스가 연소되는데, 이러한 배기가스 연소시의 매연 물질이 연료분사 노즐의 분사홀에 달라붙어서 분사홀을 막으려 할 때에 상기 연료분사 노즐홀 부분으로 공급되는 에어가 이러한 매연 물질을 불어내므로, 상기 연료분사 노즐의 분사홀이 매연 물질에 의해 막히는 일이 방지된다.
도 1은 본 발명에 의한 디젤 버너를 채용한 매연저감 시스템의 구성을 보여주는 사시도
도 2는 본 발명의 주요부인 아웃터 파이프의 이너 파이프의 구조를 보여주는 사시도
도 3은 본 발명의 주요부인 이너 파이프의 구조를 보여주는 사시도
도 4는 도 3의 일측면도
도 5는 본 발명의 주요부의 구성을 보여주는 종단면도
도 6은 도 5에 도시된 점화기 커버의 구조를 확대하여 보여주는 종단면도
도 7은 도 5에 도시된 연료분사 노즐의 노즈팁 부분을 확대하여 보여주는 종단면도
도 8은 본 발명의 주요부인 이너 파이프의 변형된 실시예를 보여주는 사시도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 아웃터 파이프(10)에 이너 파이프(20)가 내장되고 연료 분사를 위한 연료분사 노즐(40)과 점화기(46)가 구비되며, 상기 이너 파이프(20)에는 복수개의 유입 순환 가이드부(24)와 유출 순환 가이드부(28)가 구비되어 이너 파이프(20)의 내부 연소실과 아웃터 파이프(10)와 이너 파이프(20) 사이의 순환 스페이스(CS) 사이로 배기 가스와 연소시의 화염 열기의 순환이 원활하게 이루어지면서 배기 가스 연소 효율을 향상과 매연 발생을 저감시키는 등의 특징이 있는 발명이다.
상기 아웃터 파이프(10)는 내부에 중공의 공간부를 구비한 관 형태로 이루어진다. 아웃터 파이프(10)가 원통형 관 형태로 이루어진다. 상기 아웃터 파이프(10)의 일단부에는 디젤 엔진(2)으로부터 배출되는 배기가스가 유입되기 위한 유입구가 형성되고 아웃터 파이프(10)의 타단부에는 배기가스가 배출되기 위한 배출구가 형성된다. 아웃터 파이프(10)의 타단부측 배출구에는 필터(4)가 연결된다. 배기가스 내의 유기물이나 입자상 물질을 연소시키기 위한 촉매필터(4)가 아웃터 파이프(10)의 배출구에 연결될 수 있다. 또한, 아웃터 파이프(10)에는 연료 공급관(42) 결합홀과 에어 공급관 결합홀이 형성된다.
상기 아웃터 파이프(10) 내부에는 이너 파이프(20)가 내장된다. 이너 파이프(20)는 상단부에 점화기 지지 파이프(30)가 구비되고, 이너 파이프(20)의 하단부는 개방되어 아웃터 파이프(10)의 유출구와 마주하는 방향에 배치되어 있다. 이너 파이프(20)의 외주면과 아웃터 파이프(10)의 내주면 사이에 일정 간격 이격된 순환 스페이스(CS)가 확보되어 있다.
상기 이너 파이프(20)의 상단부에는 점화기 지지 파이프(30)가 구비된다. 점화기 지지 파이프(30)는 점화기 바디 파이프(32)와 점화기 이너 바디 파이프(34) 및 점화기 이너 바디 커버(36), 점화기 바디 커버(38)를 포함한다.
상기 점화기 바디 파이프(32)는 하단부에 구비된 윙플레이트(32a)가 이너 파이프(20)의 상단부에 고정됨으로써 이너 파이프(20)의 상단부 위치에 배치된다. 윙플레이트(32a)의 내주면은 점화기 바디 파이프(32)의 외주면에 용접 등의 방식으로 고정되고 윙플레이트(32a)의 내주면은 이너 파이프(20)의 상단부측 내주면에 용접 등의 방식으로 고정될 수 있다. 상기 윙플레이트(32a)에는 원주 방향을 따라 일정 간격으로 복수개의 배기가스 유입홀이 구비되고, 배기가스 유입홀의 아래로는 유입 가이드판(32b)이 구비된다. 유입 가이드판(32b)은 기단부가 윙플레이트(32a)에 고정되어 아래로 하향 경사지게 배치되어 있다. 배기가스 유입홀로 들어오는 배기가스가 유입 가이드판(32b)을 타고 내려가 이너 파이프(20) 내부로 들어간다. 또한, 점화기 바디 파이프(32)의 둘레부에는 내외주면으로 관통된 배기가스 순환홀이 구비된다. 배기가스 순환홀은 점화기 바디 파이프(32)의 원주 방향을 따라 일정 간격 이격되어 복수개로 구비된다. 상기 점화기 바디 파이프(32)에는 중간 점화기 결합홀이 구비된다. 중간 점화기 결합홀은 점화기 바디 파이프(32)의 측면으로 연통되어 있다. 상기 아웃터 파이프(10)의 외부 점화기 결합홀과 점화기 바디 파이프(32)의 중간 점화기 결합홀이 마주하도록 정렬된다.
상기 점화기 이너 바디 파이프(34)는 하단부에 플랜지부가 구비된다. 플랜지부의 외주면이 점화기 바디 파이프(32)의 내주면에 접촉된다. 또한, 상기 점화기 이너 바디 파이프(34)의 일측에는 내부 점화기 결합홀이 구비된다. 점화기 이너 바디 파이프(34)의 내부 점화기 결합홀은 바깥에 배치되어 있는 점화기 바디 파이프(32)의 중간 점화기 결합홀과 마주하도록 정렬된다.
상기 점화기 이너 바디 파이프(34)의 상단부에는 점화기 이너 바디 커버(36)가 결합된다. 점화기 이너 바디 커버(36)가 점화기 이너 바디 파이프(34)의 상단부에 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다. 점화기 이너 바디 커버(36)는 원통형 점화기 이너 바디 파이프(34) 상단부를 덮어서 결합되도록 원판 형상으로 구성된다. 점화기 이너 바디 커버(36)의 중앙부에는 연료 분사홀(36H)이 구비된다. 점화기 이너 바디 커버(36)의 연료 분사홀(36H)이 이너 파이프(20)의 내부로 연료를 분사하기 위한 홀을 구성한다. 또한, 상기 점화기 이너 바디 커버(36)의 상면에는 연료 분사홀(36H)을 주위에서 감싸도록 상향 연장된 에어 챔버 포밍월(36AW)이 구비된다. 본 발명에서 에어 챔버 포밍월(36AW)은 단면 원형의 폐루프 벽체 형상으로 구성된다.
상기 점화기 이너 바디 커버(36) 상부에는 점화기 바디 커버(38)가 구비된다. 점화기 바디 커버(38)는 내부에 에어 통과 챔버가 구비되고, 에어 통과 챔버는 점화기 바디 커버(38)의 상면에 구비된 에어 공급관 접속홀과 연통된다. 또한, 점화기 바디 커버(38)의 중앙부에는 상면에서 저면으로 연통된 연료분사 노즐(40) 장착홀이 구비된다.
본 발명에서 점화기 바디 커버(38)는 에어 공급 커버(38A)와 에어 공급관 연결 커버(38B)를 포함한다.
상기 에어 공급 커버(38A)는 내부에 에어 통과 슬리브(38C)가 구비되며, 에어 통과 슬리브(38C)의 양단부는 각각 에어 공급 커버(38A)의 상면과 저면으로 연통된다. 에어 공급 커버(38A)의 중앙부에는 상면에서 저면으로 연통된 하부 연료분사 노즐 결합홀이 구비된다.
상기 에어 공급관 연결 커버(38B)는 에어 공급 커버(38A)의 상면에 하단부가 고정된다. 에어 공급 커버(38A)의 상면에 에어 공급관 연결 커버(38B)의 하단부가 용접 등의 방식으로 고정될 수 있다. 에어 공급관 커버의 중앙부에는 상부 연료분사 노즐 결합홀이 구비된다. 상부 연료분사 노즐 결합홀은 에어 공급 커버(38A) 중앙부의 하부 연료분사 노즐 결합홀과 만나도록 정렬된다. 즉, 상기 하부 연료분사 노즐 결합홀과 상부 연료분사 노즐 결합홀이 점화기 바디 커버(38) 중앙부의 연료분사 노즐 결합홀을 구성한다. 또한, 에어 공급관 연결 커버(38B)의 내부에는 에어 통과 챔버가 구비되는데, 에어 통과 챔버는 에어 공급 커버(38A)에 구비된 에어 통과 슬리브(38C)의 상단부와 연통된다. 그리고, 상기 에어 공급관 연결 커버(38B)의 상면에는 에어 통과 챔버와 연통된 에어 공급관 접속홀이 구비된다. 상기 에어 공급돤 연결 커버의 에어 공급관 접속홀에 에어 공급관(44)의 선단부가 용접 등의 방식으로 연결 접속되고, 상기 에어 공급관(44)의 기단부측 외주면은 상기 아웃터 커버에 형성된 에어 공급관 결합홀에 삽입 결합된다. 따라서, 상기 에어 공급관(44)으로부터 에어(산소)가 유입되면 에어 공급관 연결 커버(38B)의 내부 에어 통과 챔버로 에어가 들어오고, 에어 통과 챔버로 들어온 에어는 상기 에어 공급관 커버의 에어 통과 챔버와 상단부가 연통되어 있는 에어 통과 슬리브(38C)를 통해 토출된다. 이때, 상기 에어 통과 슬리브(38C)는 아래의 점화기 이너 바디 커버(36)에 구비된 에어 챔버 포밍월(36AW)과 상기 연료 분사홀(36H) 사이의 영역에 배치되므로, 상기 에어 공급 커버(38A)와 이너 바디 커버 사이의 에어 챔버로 들어온 에어(산소)가 상기 연료 분사홀(36H)로 공급될 수 있게 된다.
상기 점화기 바디 커버(38)가 이너 파이프(20)의 상단부에 고정됨으로써 점화기 이너 바디 파이프(34)가 점화기 바디 파이프(32)에 내장된 구조를 가질 수 있다. 점화기 바디 커버(38)를 구성하는 점화기 이너 바디 커버(36)는 점화기 바디 파이프(32) 상단부에 용접 등의 방식으로 고정되는 한편 상기 점화기 이너 바디 커버(36)는 상면의 에어 챔버 포밍월(36AW)의 상단부가 위쪽의 점화기 바디 커버(38) 저면에 용접 등의 방식으로 고정되고, 상기 점화기 바디 커버(38)는 둘레부가 점화기 바디 파이프(32)의 상단부에 용접 등의 방식으로 고정되므로, 상기 점화기 이너 바디 파이프(34)가 점화기 바디 파이프(32)에 내장된 구조를 가질 수 있다. 이때, 점화기 이너 바디 파이프(34)의 하단부에는 플랜지부가 구비되어, 이 플랜지부의 외주면이 점화기 바디 파이프(32) 내주면에 접촉된다.
결과적으로, 본 발명은 점화기 바디 파이프(32)와 점화기 이너 바디 파이프(34) 및 점화기 이너 바디 커버(36), 점화기 바디 커버(38)를 포함하는 점화기 지지 파이프(30)가 이너 파이프(20)의 상단부에 장착된 구조를 취하고 있다.
상기 점화기 지지 파이프(30)에는 점화기(46)가 장착된다. 점화기 지지 파이프(30)를 구성하는 점화기 바디 파이프(32)의 중간 점화기 결합홀과 점화기 이너 바디 파이프(34)의 내부 점화기 결합홀은 점화기 지지 파이프(30)의 측면으로 연통되어 있고, 상기 점화기 지지 파이프(30)를 외부에서 감싸는 아웃터 파이프(10)에 측면으로 연통된 외부 점화기 결합홀이 구비되고, 상기 내부 점화기 결합홀과 중간 점화기 결합홀 및 외부 점화기 결합홀이 동축선상에 정렬되어 점화기 결합홀을 형성하므로, 상기 점화기 결합홀에 점화기(46)(igniter)를 삽입하여 결합할 수 있게 된다. 따라서, 점화기(46)의 불꽃이 나오는 점화기팁이 가장 안쪽에 배치된 점화기 이너 바디 파이프(34) 내부의 점화 공간에 투입되어 있다.
상기 점화기 지지 파이프(30)의 상단부를 덮어주는 점화기 바디 커버(38)에 연료분사 노즐(40)이 장착된다. 상기 점화기 바디 커버(38)를 구성하는 에어 공급 커버(38A)의 중앙부와 에어 공급관 연결 커버(38B)의 중앙부에 각각 하부 연료분사 노즐 결합홀과 상부 연료분사 노즐 결합홀이 각각 구비되어 있어서, 상기 하부 연료분사 노즐 결합홀과 상부 연료분사 노즐 결합홀로 이루어진 점화기 바디 커버(38)의 연료분사 노즐 결합홀에 연료분사 노즐(40)을 결합함으로써 상기 점화기 바디 커버(38)에 연료분사 노즐(40)이 장착되도록 할 수 있다. 연료분사 노즐(40)에는 연료분사 노즐(40) 홀더가 구비되어, 연료분사 노즐(40) 홀더를 상기 점화기 바디 커버(38)의 연료분사 노즐 결합홀에 끼워서 고정하면 된다. 점화기 바디 커버(38)의 연료분사 노즐 결합홀에 연료분사 노즐(40)이 장착된 상태에서는 연료분사 노즐(40)의 연료가 뿜어져 나오는 노즐팁이 상기 연료 분사홀(36H)과 마주하는 위치에 정렬된다. 연료분사 노즐(40)로부터 상기 점화기 지지 파이프(30)의 연료 분사홀(36H)로 연료가 분사될 수 있다. 이때, 연료분사 노즐(40)의 노즐팁은 점화기 바디 커버(38)를 구성하는 아래쪽의 점화기 이너 바디 커버(36)의 에어 챔버 포밍월(36AW)과 에어 공급 커버(38A)의 저면 사이의 에어 챔버 내에 배치된다. 한편, 상기 연료분사 노즐(40)에 연료 공급관(42)의 선단부가 연결되고, 연료 공급관(42)의 기단부측 외주면은 상기 아웃터 파이프(10)에 형성된 연료 공급관(42) 결합홀에 끼워져 결합된다.
상기 점화기 지지 파이프(30) 상단부에 점화기 바디 커버(38)가 고정되고, 점화기 바디 커버(38)에 고정된 연료 공급관(42)과 에어 공급관(44)은 상기 아웃터 파이프(10)에 고정되는 한편, 상기 점화기 지지 파이프(30)의 하단부에는 이너 파이프(20)가 연결되어 있으므로, 상기 이너 파이프(20)가 아웃터 파이프(10)에 내장된 상태에서 이너 파이프(20)의 외주면이 아웃터 파이프(10)의 내주면과 일정 간격 이격된 상태를 유지한다. 따라서, 상기 이너 파이프(20) 외주면과 아웃터 파이프(10) 내주면 사이에 순환 스페이스(CS)가 확보되어 있다. 필요시, 상기 이너 파이프(20)의 외주면과 아웃터 파이프(10) 사이에 간살 형태의 스페이서를 연결하여 상기 순환 스페이스(CS)가 확보된 상태로 유지되도록 할 수 있다.
상기 이너 파이프(20)에는 본 발명의 특징적인 구성인 유입 순환 가이드부(24)와 유출 순환 가이드부(28)가 구비된다. 유입 순환 가이드부(24)는 이너 파이프(20)의 둘레부에 구비되어 순환 스페이스(CS)로부터 배기 가스가 유입 순환홀(25)을 통해서 이너 파이프(20)의 연소실로 유입되도록 하는 기능을 가지며, 유출 순환 가이드부(28)는 이너 파이프(20)의 둘레부에 구비되어 이너 파이프(20)의 연소실에서 혼합된 배기 가스와 공기의 혼합 가스 및 연료 연소시의 화염 열이 이너 파이프(20)의 연소실로부터 순환 스페이스(CS)로 유출시키는 기능을 가진다.
상기 유입 순환 가이드부(24)는 이너 파이프(20)의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출된 제1유입 가이드편(24A)과, 이 제1유입 가이드편(24A)과 마주하는 위치에 구비되며 이너 파이프(20)의 외주면보다 더 바깥으로 돌출된 제2유입 가이드편(24B)을 포함한다. 본 발명에서 제1유입 가이드편(24A)과 제2유입 가이드편(24B)은 중간의 절개선을 기준으로 하는 양쪽 섹터를 이너 파이프(20)의 안쪽과 바깥으로 각각 눌러주는 가공을 통하여 형성될 수 있다.
상기 이너 파이프(20)의 둘레부에 외주면에서 내주면으로 연통되도록 일자 라인형 절개선을 따내는 방식으로 가공한다. 그러면, 상기 절개선을 기준으로 양쪽에 한쪽 섹터와 다른 쪽 섹터로 구분되는데, 절개선을 기준으로 한쪽 섹터(일정 면적 부분)를 상기 이너 파이프(20)의 외주면에서 이너 파이프(20)의 중심부 방향으로 눌러주는 가공을 하게 되면 상기 절개선의 한쪽 섹터가 이너 파이프(20) 안으로 눌려지면서 제1유입 가이드편(24A)이 이너 파이프(20)의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출되도록 형성된다. 또한, 상기 절개선을 기준으로 다른 쪽 섹터(일정 면적 부분)를 상기 이너 파이프(20)의 내주면에서 이너 파이프(20)의 중심부에서 멀어지는 바깥 방향으로 눌러주는 가공을 하게 되면 상기 절개선의 다른 쪽 섹터가 이너 파이프(20) 밖으로 눌려지면서 제2유입 가이드편(24B)이 이너 파이프(20)의 외주면보다 더 바깥쪽으로 돌출되도록 형성된다.
상기 제1유입 가이드편(24A)이 이너 파이프(20)의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출된 상태에서는 제1유입 가이드편(24A)이 이너 파이프(20)에 연결되어 있는 연결부와, 상기 연결부를 제외하고 이너 파이프(20)의 둘레면(내주면)에서 일정 거리 떨어져 있는 이격 단부(EA1)를 포함하며, 제2유입 가이드편(24B) 역시 이너 파이프(20)의 외주면보다 더 바깥쪽으로 돌출된 상태에서는 제2유입 가이드편(24B)이 이너 파이프(20)에 연결되어 있는 연결부와, 상기 연결부를 제외하고 이너 파이프(20)의 둘레면(외주면)에서 일정 거리 떨어져 있는 이격 단부(EA2)를 포함한다.
상기 제1유입 가이드편(24A)의 이격 단부(EA1)와 제2유입 가이드편(24B)의 이격 단부(EA2) 사이에 유입 순환홀(25)이 확보되어 있다. 즉, 상기 제1유입 가이드편(24A)과 제2유입 가이드편(24B)의 각각의 이격 단부(EA1 및 EA2)는 유입 순환홀(25)을 기준으로 좌우 양쪽 위치에 배치되고, 상기 제1유입 가이드편(24A)과 제2유입 가이드편(24B)의 이격 단부(EA1 및 EA2)들 사이에 상기 유입 순환홀(25)이 일정 면적 벌어져 있는 구조를 가진다.
상기 제1유입 가이드편(24A)의 이격 단부(EA1)는 배기가스가 진행하는 방향(전진하는 방향)과 반대되는 방향으로 배치되어 있는 구조이고, 제2유입 가이드편(24B)의 이격 단부(EA2)는 배기가스가 진행하는 방향과 마주하는 방향으로 배치되어 있는 구조이다. 상기 아웃터 파이프(10)와 이너 파이프(20) 사이의 순환 스페이스(CS)로 유입된 디젤 엔진(2)의 배기가스가 우측에서 좌측으로 전진한다고 가정하면 상기 제2유입 가이드편(24B)의 이격 단부(EA2)가 배기가스가 전진하는 방향으로 마주하고 제2유입 가이드편(24B)의 안쪽면은 배기가스가 타고 들어올 수 있도록 배치되어 있고 상기 제1유입 가이드편(24A)의 바깥면이 배기가스가 타고 들어오도록 배치되어 있으므로, 상기 제1유입 가이드편(24A)의 바깥면과 제2유입 가이드편(24B)의 안쪽면을 타고 배기가스가 이너 파이프(20) 내부의 연소실로 들어오게 된다.
이때, 본 발명에서는 유입 순환홀(25)이 이너 파이프(20)의 길이 방향과 나란하게 형성되기보다는 이너 파이프(20)의 상하단 길이 방향에 대해 일정 각도 경사지게 배치되도록 구성된다. 상기 이너 파이프(20)의 일측에서 볼 때에 유입 순환홀(25)이 좌측에서 우측으로 하향 경사지게 형성될 수도 있고, 유입 순환홀(25)이 우측에서 좌측으로 하향 경사지게 형성될 수도 있다. 본 발명에서는 이너 파이프(20)의 일측에서 볼 때에 제1유입 가이드편(24A)의 이격 단부(EA1)와 제2유입 가이드편(24B)의 이격 단부(EA2)가 좌측에서 우측으로 하향 경사지게 배치되어, 상기 이격 단부(EA1 및 EA2)들 사이에 확보된 유입 순환홀(25)이 좌측에서 우측으로 하향 경사지게 배치된 구조가 도시되어 있다.
상기 유출 순환 가이드부(28)는 이너 파이프(20)의 외주면보다 더 바깥으로 돌출된 제1유출 가이드편(28A)과, 이 제1유출 가이드편(28A)과 마주하는 위치에 구비되며 이너 파이프(20)의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출된 제2유출 가이드편(28B)을 포함한다. 본 발명에서 제1유출 가이드편(28A)과 제2유출 가이드편(28B) 역시 중간의 절개선을 기준으로 하는 양쪽 섹터를 이너 파이프(20)의 안쪽과 바깥으로 각각 눌러주는 가공을 통하여 형성될 수 있다.
상기 이너 파이프(20)의 둘레부에 외주면에서 내주면으로 연통되도록 일자 라인형 절개선을 따내는 방식으로 가공한다. 그러면, 상기 절개선을 기준으로 양쪽에 한쪽 섹터와 다른 쪽 섹터로 구분되는데, 절개선을 기준으로 한쪽 섹터(일정 면적 부분)를 상기 이너 파이프(20)의 내주면에서 이너 파이프(20)의 중심부에서 멀어지는 방향으로 눌러주는 가공을 하게 되면 상기 절개선의 한쪽 섹터가 이너 파이프(20) 바깥으로 눌려지면서 제1유출 가이드편(28A)이 이너 파이프(20)의 외주면보다 더 바깥쪽으로 돌출되도록 형성된다. 또한, 상기 절개선을 기준으로 다른 쪽 섹터(일정 면적 부분)를 상기 이너 파이프(20)의 외주면에서 이너 파이프(20)의 중심부와 가까워지는 안쪽 방향으로 눌러주는 가공을 하게 되면 상기 절개선의 다른 쪽 섹터가 이너 파이프(20) 안쪽으로 눌려지면서 제2유출 가이드편(28B)이 이너 파이프(20)의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출되도록 형성된다.
상기 제1유출 가이드편(28A)이 이너 파이프(20)의 외주면보다 더 바깥쪽으로 돌출된 상태에서는 제1유출 가이드편(28A)이 이너 파이프(20)에 연결되어 있는 연결부와, 상기 연결부를 제외하고 이너 파이프(20)의 둘레면(내주면)에서 일정 거리 떨어져 있는 이격 단부(EB1)를 포함하며, 제2유출 가이드편(28B) 역시 이너 파이프(20)의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출된 상태에서는 제2유출 가이드편(28B)도 이너 파이프(20)에 연결되어 있는 연결부와, 상기 연결부를 제외하고 이너 파이프(20)의 둘레면(외주면)에서 일정 거리 떨어져 있는 이격 단부(EB2)를 포함한다.
상기 제1유출 가이드편(28A)의 이격 단부(EB1)와 제2유출 가이드편(28B) 이격 단부(EB2) 사이에 유출 순환홀(29)이 확보되어 있다. 즉, 상기 제1유출 가이드편(28A)과 제2유출 가이드편(28B)의 각각의 이격 단부(EB1 및 EB2)는 유입 순환홀(25)을 기준으로 좌우 양쪽 위치에 배치되고, 상기 제1유출 가이드편(28A)과 제2유출 가이드편(28B)의 이격 단부(EB1 및 EB2)들 사이에 상기 유출 순환홀(29)이 일정 면적 벌어져 있는 구조를 가진다.
상기 제1유출 가이드편(28A)의 이격 단부(EB1)는 배기가스가 진행하는 방향(전진하는 방향)과 반대되는 방향으로 배치되어 있는 구조이고, 제2유출 가이드편(24B)의 이격 단부(EB2)는 이너 파이프(20) 내부의 가스(화염의 열과 배기가스가 섞인 혼합 가스)가 진행하는 방향과 마주하는 방향으로 배치되어 있는 구조이다. 상기 아웃터 파이프(10)와 이너 파이프(20) 사이의 순환 스페이스(CS)로 유입된 디젤 엔진(2)의 배기가스가 우측에서 좌측으로 전진한다고 가정하면 상기 제2유출 가이드편(28B)의 이격 단부(EB2)가 이너 파이프(20) 내부의 혼합 가스(즉, 화염의 열기와 배기 가스가 혼합된 가스)가 전진하는 방향으로 마주함과 동시에 제2유출 가이드편(28B)의 바깥면은 혼합 가스가 타고 나올 수 있도록 배치되어 있고 상기 제1유출 가이드편(28A)의 안쪽면이 상기 혼합 가스가 타고 나올 수 있도록 배치되어 있으므로, 상기 제1유출 가이드편(28A)의 안쪽면과 제2유출 가이드편(28B)의 바깥면을 이너 파이프(20) 내부의 혼합 가스가 타고 흘러 나와서 상기 유출 순환홀(29)을 통해 이너 파이프(20) 내부의 연소실에서 상기 아웃터 파이프(10) 내주면과 이너 파이프(20) 외주면 사이의 순환 스페이스(CS)로 나오게 된다.
이때, 본 발명에서는 유출 순환 가이드홀 역시 이너 파이프(20)의 길이 방향과 나란하게 형성되기보다는 이너 파이프(20)의 상하단 길이 방향에 대해 일정 각도 경사지게 배치되도록 구성된다. 상기 이너 파이프(20)의 일측에서 볼 때에 유출 순환 가이드홀이 좌측에서 우측으로 하향 경사지게 형성될 수도 있고, 유출 순환 가이드홀이 우측에서 좌측으로 하향 경사지게 형성될 수도 있다. 본 발명에서는 이너 파이프(20)의 일측에서 볼 때에 제1유출 가이드편(28A)의 이격 단부(EB1)와 제2유출 가이드편(28B)의 이격 단부(EB2)가 좌측에서 우측으로 하향 경사지게 배치되어, 상기 이격 단부(EB1 및 EB2)들 사이에 확보된 유출 순환 가이드홀이 역시 좌측에서 우측으로 하향 경사지게 배치된 구조가 도시되어 있다.
또한, 본 발명에서는 상기한 구성을 가진 유입 순환 가이드부(24)와 유출 순환 가이드부(28)가 이너 파이프(20)의 둘레부에 경사지게 배치되어 각각 유입 순환 가이드부(24) 그룹과 유출 순환 가이드부(28) 그룹을 형성한다. 이너 파이프(20)에 경사지게 배치된 복수개의 유입 순환 가이드부(24) 그룹과 복수개의 유출 순환 가이드부(28) 그룹은 이너 파이프(20)에 각각 다른 열로 배치된다. 다시 말해, 상기 제1유입 가이드편(24A)과 제2유입 가이드편(24B)은 이너 파이프(20)의 길이 방향에 대해 경사지게 교차되는 경사 라인 경로를 따라 일정 간격으로 복수 개소에 배치되며, 상기 제1유출 가이드편(28A)과 제2유출 가이드편(28B)은 제1유입 가이드편(24A)과 제2유입 가이드편(24B)의 경사 라인 경로를 벗어난 위치에서 상기 이너 파이프(20)의 길이 방향에 대해 경사지게 교차되는 경사 라인 경로를 따라 일정 간격으로 복수 개소에 배치된다. 상기 이너 파이프(20)의 일측에서 볼 때에 L1, L2, L3, L4를 각각 제1열 경사 라인, 제2열 경사 라인, 제3열 경사 라인, 제4열 경사 라인이라고 하면, 상기 제1열 경사 라인과, 제3열 경사 라인에 유출 순환 가이드부(28)가 일정 간격 이격되어 복수개로 배치되고, 제2열 경사 라인과, 제4열 경사 라인에 유입 순환 가이드부(24)가 일정 간격 이격되어 복수개로 배치된다. 즉, 상기 유입 순환 가이드부(24)와 유출 순환 가이드부(28)는 이너 파이프(20)에 교대로 경사지게 배치된 구조이다.
바람직하게, 제1유입 가이드편(24A) 및 제2유입 가이드편(24B)과 제1유출 가이드편(28A) 및 제2유출 가이드편(28B)이 이너 파이프(20)의 둘레면에서 벌어진 각도는 예각 범위 이내로 구성되며, 상기 가이드편들의 안쪽면은 이너 파이프(20)의 둘레면에서 직선형으로 이어진 경사면으로 이루어진다. 제1유입 가이드편(24A)의 바깥면이 이너 파이프(20)의 외주면에서 안쪽으로 벌어진 각도가 예각 범위 이내이고, 제2유입 가이드편(24B)의 안쪽면이 이너 파이프(20)의 내주면에서 바깥으로 벌어진 각도가 예각 범위 이내이다. 또한, 제1유출 가이드편(28A)의 안쪽면이 이너 파이프(20)의 내주면에서 바깥 방향으로 벌어진 각도가 예각 범위 이내이고, 제2유출 가이드편(28B)의 바깥면이 이너 파이프(20)의 외주면에서 안쪽 방향으로 벌어진 각도가 예각 범위 이내이다. 이러한 경우 제1유입 가이드편(24A)과 제2유입 가이드편(24B)을 타고 흘러들어가는 배기가스가 와류가 생기지 않아서 순환 흐름성이 보다 높아지고, 제1유출 가이드편(28A)과 제2유출 가이드편(28B)을 타고 흘러나오는 혼합 가스도 와류가 생기지 않아서 순환 흐름성이 보다 높아지게 된다. 상기 가이드편들에서 기류(배기가스이든 혼합 가스이든 모든 순환 기류를 의미함)가 타고 흐르는 면들이 플로우 가이드면이 되는데, 이러한 플로우 가이드면이 이너 가이드편 둘레부 표면에서 벌어진 각도가 예각 범위이면서 중간에 굴곡이 없이 직선형으로 이어진 경사면으로 구성된 경우에는 기류가 타고 흘러가면서 와류가 생기는 일이 방지되므로 흐름성이 보다 좋으며 결과적으로 배기가스와 화염의 열기의 순환 효율이 그만큼 더 좋아지게 된다.
상기한 구성의 본 발명은 연료분사 노즐(40)에서 분사되는 연료를 점화기(46)에 의해 이너 파이프(20) 내부의 연소실에서 연소시키고, 디젤 엔진(2)에서 유입되는 배기가스는 이너 파이프(20)의 외주면과 아웃터 파이프(10)의 내주면 사이에 형성된 순환 스페이스(CS)로 들어와서 배기가스에 함유된 매연을 연소시키되, 상기 순환 스페이스(CS)로 들어온 배기가스는 이너 파이프(20)에 구비된 유입 순환 가이드부(24)에 의해 이너 파이프(20) 내부의 연소실로 들어오도록 구성하고, 이너 파이프(20) 내부의 연소실에서는 화염의 열기가 유출 순환 가이드부(28)에 의해 배기가스가 들어오는 순환 스프레이로 배출하여 기류(배기가스, 배기가스와 화염의 열기가 혼합된 혼합 가스 등)가 연소실 내외부로 순환되도록 함으로써 배기가스의 매연과 같은 불순물을 완전 연소시키는 것에 주요 특징이 있는 발명으로서, 이러한 본 발명의 기능 및 효과는 다음과 같다.
1. 디젤 엔진(2)에서 배기가스가 아웃터 파이프(10)와 이너 파이프(20) 사이의 순환 스페이스(CS)로 들어오면, 배기가스가 유입 순환 가이드부(24)를 구성하는 제1유입 가이드편(24A)의 바깥면과 제2유입 순환 가이드편의 안쪽면을 타고 이너 파이프(20)의 연소실로 들어오고, 상기 연소실에서 연료를 연소시킬 때의 열기와 유입된 배기 가스가 혼합된 혼합가스는 상기 유출 순환 가이드부(28)를 구성하는 제1유출 가이드편(28A)의 안쪽면과 제2유출 가이드편(28B)의 바깥면을 타고 이너 파이프(20)의 연소실에서 순환 스페이스(CS)로 나오는 과정을 통해서 연소실과 배기가스 유입 공간 사이의 순환 작용이 원활하게 이루어지므로, 배기가스에서 매연 등의 오염물질을 연소시키는 효율이 상당히 높아지는 효과가 있다. 상기 아웃터 파이프(10)와 이너 파이프(20) 사이의 순환 스페이스(CS)로 배기가스가 들어오면 상기 유입 순환 가이드부(24)의 제2유입 가이드편(24B)에 배기가스가 걸려서 이너 파이프(20) 내부의 연소실로 원활하게 유입되고, 이너 파이프(20)의 연소실에서는 화염의 열기와 배기가스의 혼합가스가 유출 순환 가이드부(28)의 제2유출 가이드편(28B)에 걸려서 상기 순환 스페이스(CS)로 원활하게 배출되며, 이처럼 이너 파이프(20)의 연소실 내외부로의 배기가스와 연소 열기 등의 순환이 원활하게 이루어짐으로 인하여 배기가스의 매연 연소 효율을 상당히 높여주게 되며, 매연 연소 효율을 높이는 만큼 매연을 저감시키는 데에 상당한 효과를 발휘하게 된다. 또한, 상기 유입 순환 가이드부(24)의 제2가이드편에 배기가스가 걸리면서 이너 파이프(20) 내부 연소실로 들어가기 때문에 이너 파이프(20) 외부에서 내부 연소실로 배기가스가 너무 세게 들어오는 현상으로 인해 연소실 내부에서 불이 꺼지는 경우도 방지하므로 배기가스 연소에 있어서 신뢰성이 보다 높아진다.
2. 상기 유입 순환 가이드부(24)의 제1유입 가이드편(24A)과 제2유입 가이드편(24B), 유출 순환 가이드부(28)의 제1유출 가이드편(28A)과 제2유출 가이드편(28B)은 이너 파이프(20)의 상하 길이 방향에 대해 경사 라인을 따라 일정 간격으로 복수개로 배치되어 이너 파이프(20)의 둘레부에 상기 유입 순환 가이드부(24)와 유출 순환 가이드부(28)가 나선 라인 형태로 배치어 있어서, 상기 이너 파이프(20)와 아웃터 파이프(10) 사이의 순환 스페이스(CS)로 들어온 배기가스가 나선형 라인을 따라 돌면서 이너 파이프(20)의 연소실로 들어가고 이너 파이프(20)의 연소실에서는 상기 혼합 가스와 화염의 열기(연료 연소에 의한 화염의 열기)도 나선형 라인을 따라 돌면서 배출되므로, 연소실 내외부로의 순환 작용이 보다 효율적으로 이루어지는 효과가 있다. 연소실 내외부로의 기류 순환 작용이 보다 효율적으로 이루진다는 것은 배기가스의 매연 물질의 완전 연소 효율을 그만큼 더 높인다는 것을 의미하며 이로 인하여 매연 저감 등의 측면에서 보다 유리하다.
3. 본 발명에서는 유입 순환 가이드부(24)에 구비된 유입 순환홀(25)과 유출 순환 가이드부(28)에 구비된 유출 순환 가이드홀이 이너 파이프(20)의 상하단 길이 방향에 대해 일정 각도 경사지게 배치되도록 구성되어 있어서, 배기가스가 이너 파이프(20)의 연소실로 보다 원활하게 돌아서 들어가도록 유도하는 한편 이너 파이프(20) 내부의 연소실에서도 외부의 순환 스페이스(CS)로 기류(화염의 열기와 이 열기와 배기가스가 섞인 혼합 가스 등을 의미함)가 보다 원활하게 돌아서 나오도록 하므로, 배기가스 연소 효율을 더욱 높일 수 있다. 배기가스가 상기 순환 스페이스(CS)로 들어와서 바로 이너 파이프(20)의 하단부로 내려가지 않고 상기 유입 순환 가이드부(24)에 의해 나선형 라인을 따라 돌면서 이너 파이프(20)의 연소실 내외부로 순환됨으로써 배기가스의 체류 시간이 보다 길어지고 이너 파이프(20) 내부의 연소실에서 나오는 기류도 유출 순환 가이드부(28)에 의해 나선형 라인을 따라 돌면서 순환됨으로써 상기 기류의 체류 시간도 길어지므로, 배기가스의 연소 효율을 상당히 높이게 되는데, 상기 유입 순환홀(25)과 유출 순환 가이드홀이 이너 파이프(20)의 상하단 길이 방향에 대해 일정 각도 경사지게 배치되도록 구성됨으로써 배기가스와 기류가 이너 파이프(20) 내부의 연소실과 순환 스페이스(CS) 사이에서 체류되는 시간을 늘리는 기능에 있어서 보다 확실한 기능을 하게 되며, 이로 인하여 배기가스의 연소 효율을 상당히 높이는 기능이 보다 확실하게 발휘될 수 있다. 이를테면, 유입 순환 가이드부(24)에 구비된 유입 순환홀(25)과 유출 순환 가이드부(28)에 구비된 유출 순환 가이드홀이 이너 파이프(20)의 상하단 길이 방향에 대해 일정 각도 경사지게 배치되도록 구성됨으로써 이너 파이프(20)의 내외부로의 순환 작용을 원활하게 하는 기능이 보다 확실해지는 것이다.
4. 본 발명에서는 이너 파이프(20) 위에 구비된 연료분사 노즐(40)을 통해 연료를 분사하여 연소실에서 점화가 이루어지도록 하는데, 연료분사 노즐(40)에서 연료가 분사되어 나오는 부분에 일정 압력의 에어를 불어주는 구조를 가지고 있어서, 연료분사 노즐(40)의 분사홀(40H)이 매연 물질에 의해 막히는 현상을 방지하는 효과가 있다. 본 발명에서는 이너 파이프(20) 상단부에 연결된 점화기 지지 파이프(30)의 상단부에 점화기 바디 커버(38)가 구비되고, 상기 점화기 바디 커버(38)에 연료분사 노즐(40)이 결합되고, 연료분사 노즐(40)의 선단부는 점화기 지지 파이프(30) 내부에 형성된 연료 분사홀(36H) 주위에 배치되며, 상기 에어 공급관(44)은 점화기 바디 커버(38)의 내부에 구비된 에어 공급 챔버를 통해 연료분사 노즐(40)의 선단부측 외주면(노즐팁의 외주면)과 상기 점화기 지지 파이프(30)의 연료 분사홀(36H) 사이에 에어를 공급한다. 즉, 상기 이너 파이프(20)는 상단부에 점화기 지지 파이프(30)가 구비되고, 상기 점화기 지지 파이프(30)에 연료분사 노즐(40)이 구비되며, 상기 연료분사 노즐(40)의 분사홀(40H)은 점화기 지지 파이프(30)에 구비된 연료 분사홀(36H)에 연통되며, 상기 점화기 지지 파이프(30)에는 연료분사 노즐(40)의 주위에 에어를 공급하는 에어 공급관(44)이 구비된다.
따라서, 연료분사 노즐(40)의 분사홀(40H)에서 연료가 분사되어 이너 파이프(20) 내부에서 점화가 되면서 배기가스가 연소되는데, 이러한 배기가스 연소시의 매연 물질(매연 그을음 등)이 연료분사 노즐(40)의 분사홀(40H)에 달라붙어서 분사홀(40H)을 막으려 할 때에 상기 연료분사 노즐(40)홀 부분으로 공급되는 에어가 이러한 매연 물질을 불어내므로, 상기 연료분사 노즐(40)의 분사홀(40H)이 매연 물질에 의해 막히는 일이 방지된다. 연료분사 노즐(40)의 분사홀(40H)이 매연 물질에 의해 막히는 현상을 방지함으로 인하여 배기가스 연소 효율이 저하되는 경우 등을 방지하여 신뢰성이 보다 높아지게 된다. 연료분사 노즐(40)의 분사홀(40H)이 매연 물질 등으로 막히면 점화가 제대로 이루어지지 않는 등의 신뢰성이 저하되지만 본 발명은 그러한 일이 생기지 않기 때문에 신뢰성이 높아지는 것이다. 그리고, 상기 연료분사 노즐(40)이 매연 물질 등에 막히는 것을 방지하는 구성은 에어를 불어주는 비교적 간단한 구조를 채용할 수 있어서 구조적으로도 바람직하다.
5. 상기 제1유입 가이드편(24A)과 제2유입 가이드편(24B)이 상기 이너 파이프(20)의 길이 방향에 대해 경사지게 복수 개소로 배치된 유입 가이드부 그룹과 제1유출 가이드편(28A)과 제2유출 가이드편(28B)이 이너 파이프(20)의 길이 방향에 대해 경사지게 복수 개소로 배치된 유출 가이드부 그룹은 이너 파이프(20)의 원주 방향을 따라 교대로 배치되는데, 이로 인하여 이너 파이프(20)의 내부 연소실로 들어가는 배기가스와 이너 파이프(20)의 연소실에서 순환 스페이스(CS)로 나오는 상기 기류가 바로 인접하여 접촉 순환되는 과정이 일어나기 때문에 배기가스 연소 효율을 높이는데 더욱 효과적이다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
2. 디젤 엔진 4. 필터
10. 아웃터 파이프 20. 이너 파이프
24. 유입 순환 가이드부 24A. 제1유입 가이드편
24B. 제2유입 가이드편 EA1. 이격 단부
EA2. 이격 단부 25. 유입 순환홀
28. 유출 순환 가이드부 28A. 제1유출 가이드편
28B. 제2유출 가이드편 EB1. 이격 단부
EB2. 이격 단부 29. 유출 순환홀
30. 점화기 지지 파이프 32. 점화기 바디 파이프
32a. 윙플레이트 32b. 유입 가이드판
34. 점화기 이너 바디 파이프 36. 점화기 이너 바디 커버
38. 점화기 바디 커버 38A. 에어 공급 커버
38B. 에어 공급관 연결 커버 38C. 에어 통과 슬리브
40. 연료분사 노즐 42. 연료 공급관
44. 에어 공급관 46. 점화기

Claims (10)

  1. 내부의 중공부가 양단의 유입구와 배출구에 연통되며 상기 유입구는 디젤 엔진(2)에 연결되는 아웃터 파이프(10);
    내부에 연소실이 형성되어 상기 아웃터 파이프(10)의 내부의 상기 중공부에 구비되며 상기 아웃터 파이프(10) 내주면과의 사이에 순환 스페이스(CS)를 형성하는 이너 파이프(20);
    상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실로 연료를 분사하는 연료분사 노즐(40);
    상기 연료분사 노즐(40)에서 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실로 공급되는 연료를 점화하는 점화기(46);
    상기 이너 파이프(20)의 둘레부에 구비되어 상기 순환 스페이스(CS)로부터 배기 가스가 유입 순환홀(25)을 통해서 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실로 유입되도록 하는 유입 순환 가이드부(24);
    상기 이너 파이프(20)의 둘레부에 구비되어 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실에서 혼합된 배기 가스와 공기의 혼합 가스가 상기 이너 파이프(20)의 상기 연소실로부터 상기 순환 스페이스(CS)로 유출되도록 하는 유출 순환 가이드부(28);를 포함하여 구성되며,
    상기 유입 순환 가이드부(24)는,
    상기 이너 파이프(20)의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출된 제1유입 가이드편(24A);
    상기 제1유입 가이드편(24A)과 마주하는 위치에 구비되며 상기 이너 파이프(20)의 외주면보다 더 바깥으로 돌출된 제2유입 가이드편(24B);
    상기 제1유입 가이드편(24A)과 상기 제2유입 가이드편(24B) 사이에서 상기 이너 파이프(20)의 내외주면으로 연통된 상기 유입 순환홀(25)을 포함하고,
    상기 유출 순환 가이드부(28)는,
    상기 이너 파이프(20)의 외주면보다 더 바깥으로 돌출된 제1유출 가이드편(28A);
    상기 제1유출 가이드편(28A)과 마주하는 위치에 구비되며 상기 이너 파이프(20)의 내주면보다 더 안쪽으로 돌출된 제2유출 가이드편(28B);
    상기 제1유출 가이드편(28A)과 상기 제2유출 가이드편(28B) 사이에서 상기 이너 파이프(20)의 내외주면으로 연통된 상기 유출 순환홀(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유입 순환홀(25)을 기준으로 양쪽 마주하는 위치에 상기 제1유입 가이드편(24A)과 상기 제2유입 가이드편(24B)이 구비되고,
    상기 유출 순환홀(29)을 기준으로 양쪽 마주하는 위치에 상기 제1유출 가이드편(28A)과 상기 제2유출 가이드편(28B)이 구비되며,
    상기 제2유입 가이드편(24B)과 상기 제1유입 가이드편(24A)이 상기 유입 순환홀(25)을 기준으로 각각 좌측과 우측에 배치된 경우, 상기 제2유출 가이드편(28B)과 상기 제1유출 가이드편(28A)이 상기 유출 순환홀(29)을 기준으로 각각 좌측과 우측에 배치된 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1유입 가이드편(24A)과 상기 제2유입 가이드편(24B), 상기 제1유출 가이드편(28A)과 상기 제2유출 가이드편(28B)은 상기 이너 파이프(20)에 연결되어 있는 연결부와, 상기 연결부를 제외하고 상기 이너 파이프(20)의 둘레면에서 일정 거리 떨어져 있는 이격 단부(EB1 및 EB2)를 포함하며, 상기 제1유입 가이드편(24A)과 상기 제2유입 가이드편(24B)의 상기 이격 단부(EB1 및 EB2)는 상기 유입 순환홀(25)을 기준으로 좌우 양쪽 위치에 배치되고, 상기 제1유출 가이드편(28A)과 상기 제2유출 가이드편(28B)의 상기 이격 단부(EB1 및 EB2)는 상기 유출 순환홀(29)을 기준으로 좌우 양쪽 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이너 파이프(20)에 형성된 절개선을 기준으로 한쪽 섹터가 상기 이너 파이프(20)의 중심부와 가까워지는 안쪽 방향으로 돌출되어 상기 제1유입 가이드편(24A)을 형성하고 상기 절개선을 기준으로 다른 쪽 섹터가 상기 이너 파이프(20)의 중심부에서 멀어지는 바깥 방향으로 돌출되어 상기 제2유입 가이드편(24B)을 형성하여, 상기 제1유입 가이드편(24A)의 상기 이격 단부(EA1)가 상기 이너 파이프(20)의 내주면보다 안쪽 방향으로 더 돌출된 위치에 배치되고 상기 제2유입 가이드편(24B)의 상기 이격 단부(EA2)는 상기 이너 파이프(20)의 외주면보다 바깥 방향으로 더 돌출된 위치에 배치되도록 구성되고,
    상기 이너 파이프(20)에 형성된 절개선을 기준으로 한쪽 섹터가 상기 이너 파이프(20)의 중심부에서 멀어지는 바깥 방향으로 돌출되어 상기 제1유출 가이드편(28A)을 형성하고 상기 절개선을 기준으로 다른 쪽 섹터가 상기 이너 파이프(20)의 중심부에 가까워지는 안쪽 방향으로 돌출되어 상기 제2유출 가이드편(28B)을 형성하여, 상기 제1유출 가이드편(28A)의 상기 이격 단부(EB1)가 상기 이너 파이프(20)의 외주면보다 바깥 방향으로 더 돌출된 위치에 배치되고 상기 제2유출 가이드편(28B)의 상기 이격 단부(EB2)는 상기 이너 파이프(20)의 내주면보다 안쪽 방향으로 더 돌출된 위치에 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1유입 가이드편(24A) 및 상기 제2유입 가이드편(24B)과 상기 제1유출 가이드편(28A) 및 상기 제2유출 가이드편(28B)이 상기 이너 파이프(20)의 둘레면에서 벌어진 각도는 예각 범위 이내로 구성되며, 상기 가이드편들의 안쪽면은 상기 이너 파이프(20)의 둘레면에서 직선형으로 이어진 경사면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1유입 가이드편(24A)과 상기 제2유입 가이드편(24B)은 상기 이너 파이프(20)의 길이 방향에 대해 경사지게 교차되는 경사 라인 경로를 따라 일정 간격으로 복수 개소에 배치되며, 상기 제1유출 가이드편(28A)과 상기 제2유출 가이드편(28B)은 상기 제1유입 가이드편(24A)과 상기 제2유입 가이드편(24B)의 경사 라인 경로를 벗어난 위치에서 상기 이너 파이프(20)의 길이 방향에 대해 경사지게 교차되는 경사 라인 경로를 따라 일정 간격으로 복수 개소에 배치된 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1유입 가이드편(24A)과 상기 제2유입 가이드편(24B)이 상기 이너 파이프(20)의 길이 방향에 대해 경사지게 복수 개소로 배치된 유입 가이드부 그룹과 상기 제1유출 가이드편(28A)과 상기 제2유출 가이드편(28B)이 상기 이너 파이프(20)의 길이 방향에 대해 경사지게 복수 개소로 배치된 유출 가이드부 그룹은 상기 이너 파이프(20)의 원주 방향을 따라 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이너 파이프(20)는 상단부에 점화기 지지 파이프(30)가 구비되고, 상기 점화기 지지 파이프(30)에 상기 연료분사 노즐(40)이 구비되며, 상기 연료분사 노즐(40)의 분사홀(40H)은 상기 점화기 지지 파이프(30)에 구비된 연료 분사홀(36H)에 연통되며, 상기 점화기 지지 파이프(30)에는 상기 연료분사 노즐(40)의 주위에 에어를 공급하는 에어 공급관(44)이 구비된 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 점화기 지지 파이프(30)의 상단부에는 점화기 바디 커버(38)가 구비되고, 상기 점화기 바디 커버(38)에 상기 연료분사 노즐(40)이 결합되며, 상기 연료분사 노즐(40)의 선단부는 상기 점화기 지지 파이프(30) 내부에 형성된 상기 연료 분사홀(36H) 주위에 배치되어 상기 연료분사 노즐(40) 내부의 상기 분사홀(40H)이 상기 연료 분사홀(36H)에 정렬되며, 상기 에어 공급관(44)은 상기 점화기 바디 커버(38)의 내부에 구비된 에어 공급 챔버를 통해 상기 연료분사 노즐(40)의 선단부측 외주면과 상기 점화기 지지 파이프(30)의 상기 연료 분사홀(36H) 사이에 에어를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 디젤 버너.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101138251B1 (ko) * 2012-01-10 2012-04-25 주식회사 정안 배기가스를 버너의 에어 공급원으로 사용하는 차량용 매연저감장치

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