KR101505455B1 - 차량용 매연저감장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차량용 매연저감장치는 본체 내부로 화염을 발생시키는 버너부를 본체 일측에 클램프를 이용하여 결합시켜, 버너부의 분해정비가 용이하고 매연자감장치의 장착공간에 따른 제약이 적어지는 차량용 매연저감장치에 관한 것이다.
본 발명의 차량용 매연저감장치, 내부가 빈 통형상으로 외주면에 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구가 형성되고, 길이방향 일측 단부에는 버너연결부가, 타측 단부에는 배기가스 유출구가 형성되는 본체; 상기 본체 내부에 구비되어 입자상매연을 포집 재생시키는 촉매필터; 상기 본체의 버너연결부에 결합되어 상기 본체의 내부로 화염을 발생시키는 버너부; 및 상기 본체의 버너연결부에 결합되는 버너부와 버너연결부의 외주면을 감싸 고정시키는 클램프; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 인해 클램프를 이용하여 버너부를 본체에 결합시키면, 매연저감장치의 차량 장착 시 장착 공간에 따라 클램프의 체결력을 약하게 하여 상기 버너부를 회전시킬 수 있으므로 매연저감장치의 장착이 용이해지는 효과가 있다.
아울러 배기가스 내의 입자상매연으로 인해 버너부의 노즐의 오염이나 점화수단의 작동불량 시 상기 버너부의 분해가 용이해지므로 정비가 용이하여 매연저감장치의 수명을 증가시킬 수 있어 비용이 감소되는 효과가 있다.
클램프, 체결, dpf, 매연저감

Description

차량용 매연저감장치 {Exhaust Gas Treatment Apparatus For Vehicle}
본 발명의 차량용 매연저감장치는 본체 내부로 화염을 발생시키는 버너부를 본체 일측에 클램프를 이용하여 결합시켜, 버너부의 분해정비가 용이하고 매연자감장치의 장착공간에 따른 제약이 적어지는 차량용 매연저감장치에 관한 것이다.
디젤자동차는 종래의 가솔린자동차에 비하여 연비를 줄일 수 있으면서도 출력이 우수하여 대형차량에 많이 이용되고 있으며 점차 소형차량에도 적용되고 있는 실정이다. 그러나 상기 디젤엔진은 엔진 내부로 분사된 연료가 피스톤의 압축으로 온도가 상승되도록 하여 자기 착화를 일으켜 연소되므로 상기 과정에서 연료와 공기의 불균일화로 인해 불완전연소가 일어남에 따라 유해 미립자(매연)가 발생된다.
특히, 상기 유해 미립자는 주로 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM, Particulate Matter), 및 수트(Soot, 재)로, 상기 디젤자동차에 의한 유해 미립자가 총 대기오염의 40%를 차지한다는 보고가 있으며, 이에 따라, 여러 나라들은 배기가스의 배출을 규제하고 있으며 이를 만족하기 위해 배기통로에 삽입되어 배기가스를 저감시키는 배기가스 저감장치가 개시된 바 있다.
그러나 종래의 배기가스 저감장치는 매연을 촉매필터에 의해 포집하고, 포집 된 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. 또한, 엔진오일의 소모 및 첨가제 사용에 따라 상기 입자제거 필터부 내부에 수트(Soot, 재)가 축적되어 주기적으로 필터를 청소해주어야 하는 번거로움을 가져오는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 촉매에 의한 자연재생방식에 전기히터, 버너, 스로틀링 등을 사용한 강제재생방식이 복합된 방식이 제안되고 있다.
종래의 버너를 이용한 매연저감장치를 도 1에 도시하였다. 상기 매연저감장치(100)는 엔진에서 발생하는 배기가스가 유동하는 배기유로 상의 소정 위치에 설치되어 몸체(110) 내부에 촉매필터(120)가 구비되고 외주면에 배기가스 유입구(112)가 형성되며 일측단부에는 배기가스 유출구(114)가 타측단부에는 버너부(130)가 형성된다. 상기 매연저감장치(100)는 엔진에서 발생한 배기가스가 배기가스 유입구(112)를 통해 몸체(110)의 내부로 유입되고 버너부(130)에서 발생하는 화염에 의한 온도의 상승 및 입자상매연의 강제재생이 이루어지고, 온도가 증가한 배기가스가 촉매필터(120)를 통과하며 입자상물질이 자연재생되는 구조이다. 상기 에서 버너부(130)가 상기 본체(110)에 용접되어 일체형으로 형성되므로, 상기 버너부(130)에 결합되는 공기 및 연로 공급로(136)의 결합방향으로 인해 차량에 장착 시 공간의 제약이 큰 문제점이 있었다.
아울러, 상기 매연저감장치(100)를 장시간 사용하여 배기가스 내의 입자상매연으로 인해 노즐(132)이 오염되거나, 점화수단(134)의 고장으로 인한 버너부(130)의 작동 불량 시 버너부(130)의 분해정비가 불가능하므로 상기 본체를 교환해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 버너부를 클램프를 이용하여 본체에 결합시켜 장착공간의 제약이 적어지는 차량용 매연저감장치를 제공함에 있다.
본 발명의 차량용 매연저감장치, 내부가 빈 통형상으로 외주면에 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구가 형성되고, 길이방향 일측 단부에는 버너연결부가, 타측 단부에는 배기가스 유출구가 형성되는 본체; 상기 본체 내부에 구비되어 입자상매연을 포집 재생시키는 촉매필터; 상기 본체의 버너연결부에 결합되어 상기 본체의 내부로 화염을 발생시키는 버너부; 및 상기 본체의 버너연결부에 결합되는 버너부와 버너연결부의 외주면을 감싸 고정시키는 클램프; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 클램프는 대략 원형으로, 상기 클램프의 외주면을 따라 적어도 하나 이상의 회전축부가 형성되어 상기 회전축부를 축으로 회전가능한 것을 특징으로 한다.
상기 클램프는 상기 회전축부의 대향측 단부에 상기 클램프를 압착고정시키는 체결수단이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 클램프는 상기 버너부와 버너연결부의 플랜지를 감싸도록 내부가 빈 반원단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 체결수단은 일측의 클램프 끝단에 형성되는 제1지지부에 일단이 회전가능하도록 축고정되고 타단에 나사산이 형성되는 축부재와, 타측의 클램프 끝단에 형성되는 제2지지부에 끼움되는 상기 축부재의 나사산에 나사결합되어 상기 양측의 클램프를 압착고정시키는 고정부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 클램프는 상기 버너부와 버너연결부의 기밀성능을 향상시키기 위한 실링부재가 내주면에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 인해 클램프를 이용하여 버너부를 본체에 결합시키면, 매연저감장치의 차량 장착 시 장착 공간에 따라 클램프의 체결력을 약하게 하여 상기 버너부를 회전시킬 수 있으므로 매연저감장치의 장착이 용이해지는 효과가 있다.
아울러 배기가스 내의 입자상매연으로 인해 버너부의 노즐의 오염이나 점화수단의 작동불량 시 상기 버너부의 분해가 용이해지므로 정비가 용이하여 매연저감장치의 수명을 증가시킬 수 있어 비용이 감소되는 효과가 있다.
이하 상기와 같은 본 발명의 차량용 매연저감장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 매연저감장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 클램프의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 클램프의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 매연저감장치의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 클램프의 제2실시예 정면도이다.
본 발명의 차량용 매연저감장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부가 빈 통형상으로 외주면에 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구(12)가 형성되고, 길이방향 일측 단부에는 버너연결부(16)가, 타측 단부에는 배기가스 유출구(14)가 형성되는 본체(10); 상기 본체(10) 내부에 구비되어 입자상매연을 포집 재생시키는 촉매필터(20); 상기 본체(10)의 버너연결부(16)에 결합되어 상기 본체(10)의 내부로 화염을 발생시키는 버너부(30); 및 상기 본체(10)의 버너연결부(16)에 결합되는 버너부(30)와 버너연결부(16)의 외주면을 감싸 고정시키는 클램프(40); 를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 매연저감장치의 작동에 대해 설명한다. 차량의 시동 후 엔진에서는 지속적으로 배기가스가 발생하게 되고 발생된 배기가스가 배기라인을 통하여 본 발명의 매연저감 시스템의 배기가스 유입구(12)를 통해 본체(10) 내부로 유입된다. 유입된 배기가스는 상기 본체(10)의 일측에 구비된 버너부(30)에 의해 발생한 화염과 혼합된다. 배기가스와 혼합된 화염에 의해 배기가스 내의 입자상매연의 강제재생이 이루어지고, 배기가스의 온도를 상승시키게 된다. 버너부(30)의 화염에 의해 1차적으로 입자상매연의 강제재생이 이루어진 배기가스는 촉매필터(20)를 통과하게 된다. 1차적인 강제재생에 의해 재생되지 않은 입자상매연은 촉매필터(20) 내에 포집되며, 배기가스의 열로 인해 촉매필터(20)에 코팅된 촉매에 의해 자연적으로 재생이 이루어진다. 촉매필터(20)에서 2차적인 자연재생이 끝난 배기가스는 최종적으로 배기가스 유출구(14)를 통해 유출되어 차량의 머플러(미도시)를 지나 대기중으로 배출된다.
상기 본체(10)의 일측 단부에 형성되는 버너연결부(16)는 플랜지형상으로 형성된다. 상기 버너연결부(160)에 결합되는 버너부(30)의 단부 또한 상기 버너연결부(16)에 부합하는 플랜지형상으로 형성된다. 상기 버너부(30)의 내부에는 상기 버너부(30)의 길이방향으로 노즐(32)이 형성되어 외측의 공기공급로 및 연료공급로(36a, 36b)를 통해 공급된 연료혼합물을 상기 본체(10) 내부를 향하여 분사시킨다. 상기 버너부(30)의 외주면에는 점화수단(34)이 형성되어 상기 노즐(32)을 통해 분사되는 연료혼합물을 가열시켜 화염을 발생시키게 된다. 상기 버너부(30)와 버너연결부(16)의 플랜지가 맞닿는 면에는 실링부재(50)를 삽입시켜 기밀성능을 향상시키는 것이 좋다. 상기 버너부(30)에서 발생하는 화염으로 인해 상기 실링부재(50)로 고온의 열이 가해지므로 상기 실링부재(16a)는 금속제로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 버너부(30)와 버너연결부(16)의 플랜지 사이에 금속제의 실링부재(50)가 삽입된 후 버너부(30)와 버너연결부(16)가 서로 맞닿은 상태에서 상기 플랜지의 외주면을 상기 클램프(40)가 감싸게 된다. 상기 클램프(40)는 대략 원형으로 형성되며, 상기 클램프(40)가 벌어져 상기 버너부(30)와 버너연결부(16)의 플랜지를 감쌀 수 있도록 상기 클램프(40)의 외주면에 적어도 하나 이상의 회전축부(42)가 형성된다. 본 발명에서는 회전축부(42)에 가해지는 압력을 감소시키기 위하여 두 개의 회전축부가 형성된 클램프로 도시하였다. 이하 두 개의 회전축부가 형성된 클램프를 일실시예로 설명한다. 상기 회전축부(42)를 기준으로 양측의 클램프(40b, 40c)가 서로 멀어지는 방향으로 회전한 상태에서, 중앙부의 클램프(40a)가 상기 버너부(30)와 버너연결부(16)의 플랜지 외주면에 안착된 후 양측의 클램프(40b, 40c)가 회전축부(42)를 기준으로 서로 가까워지는 방향으로 회전하여 플랜지의 남은 부분을 감싸게 된다. 상기에서 중앙부의 클램프(40a)의 호의 길이는, 중앙부의 클램프(40a)의 변형 없이 상기 플랜지를 감싸도록 전체 클램프(40)의 호의 길이의 1/2이하로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 클램프(40)의 단면은 대략 반원단면으로 형성하여 상기 플랜지의 외주면 뿐만 아니라 플랜지의 측면까지 감싸도록 하여 상기 버너부(30)와 버너연결부(16) 사이의 거리가 멀어지는 것을 방지하도록 하는 것이 좋다.
아울러 상기 클램프(40)의 내측에는 실링부재(50)가 삽입되어 상기 클램프(40)의 체결 시 기밀성능을 보다 향상시켜 배기가스가 누출되는 것을 방지하게 된다. 상기 실링부재(50) 또한 고온에도 변형이 없는 금속제로 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 클램프(40)가 상기 버너부(30)와 버너연결부(16)의 플랜지를 감싸 압착고정시키도록 상기 양측의 클램프(40b, 40c) 단부에 체결수단(44)이 형성된다. 상기 체결수단(44)은 일측의 클램프(40b) 끝단에 형성되는 제1지지부(44a)에 일단이 회전가능하도록 축고정되고 타단에 나사산(44d)이 형성되는 축부재(44c)와, 타측의 클램프(40c) 끝단에 형성되는 제2지지부(44b)에 끼움된 상기 축부재(44c)의 나사산(44d)에 나사결합되어 상기 양측의 클램프(40b, 40c)를 압착고정시키는 고정부재(46)로 이루어진다. 상기 제1지지부(44a)는 상기 일측의 클램프(40b) 외측으로 돌출 형성되며 그 사이에 축부재(44c)의 일단이 회전가능하도록 축고정된다. 상기 축부재(44c)의 타단 외주면에는 고정부재(46)가 나사결합 가능하도록 나사산(44d)이 형성된다. 상기 제2지지부(44b)는 타측의 클램프(40c) 외측으로 돌출 형성되며, 상기 축부재(44c)의 타단이 끼움되도록 삽입홀(44e)이 형성된다. 상기 축부재(44c)의 타단이 상기 제2지지부(44b) 삽입홀(44e)에 끼움된 후 고정부재(46)가 나사결합되어 상기 클램프(40)가 상기 버너부(30)와 버너연결부(16)를 압착고정시키게 된다. 상기에서 고정부재(46)는 일반적인 너트를 사용하여 도구를 통해 체결가능하도록 하여도 좋으며, 또는 손으로도 체결 가능하도록 나비너트로 형성하여도 좋다. 아울러 상기 고정부재(46)가 체결 후 차량의 진동에 의해 풀리는 것을 방지하기 위하여 고정부재의 결합 전 풀림방지용 와셔(washer)(46a)를 삽입하는 것이 바람직하다.
상기에서 회전축부(42)가 두 개 형성된 클램프(40)를 일예로 설명하였으나 꼭 이에 국한되는 것은 아니며, 클램프(40)가 상기 버너부(30)와 버너연결부(16)를 용이하게 체결시키는 구조라면, 도 6(a)와 같이 회전축부(42)가 하나만 형성된 클램프(40)나, 도 6(b)와 같이 회전축부(42)가 세 개 형성된 클램프(40)를 사용하여도 좋다.
상기와 같이 클램프(40)를 이용하여 버너부(30)를 본체에 결합시키면, 매연저감장치의 차량 장착 시 장착 공간에 따라 클램프(40)의 체결력을 약하게 하여 상기 버너부(30)를 회전시킬 수 있으므로 매연저감장치의 장착이 용이해지는 효과가 있다. 아울러 배기가스 내의 입자상매연으로 인해 버너부(30)의 노즐(32)의 오염이 나 점화수단(34)의 작동불량 시 상기 버너부(30)의 분해가 용이해지므로 정비가 용이하여 매연저감장치의 수명을 증가시킬 수 있어 비용이 감소되는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 종래의 매연저감장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 매연저감장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 클램프의 정면도.
도 4는 본 발명의 클램프의 사시도.
도 5는 본 발명의 매연저감장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 클램프의 제2실시예 정면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 본체 12: 배기가스 유입구
14: 배기가스 유출구 16: 버너연결부
20: 촉매필터
30: 버너부 32: 노즐
34: 점화수단 36: 공기 및 연로공급로(36a, 36b)
40: 클램프 42: 회전축부
44: 체결수단 44a, 44b: 제1 및 2지지부
44c: 축부재 46: 고정부재

Claims (6)

  1. 엔진 배기관의 일정 위치에 설치되어 입자상매연을 저감시키는 차량용 매연저감장치에 있어서,
    내부가 빈 통형상으로 외주면에 배기가스가 유입되는 배기가스 유입구(12)가 형성되고, 길이방향 일측 단부에는 버너연결부(16)가, 타측 단부에는 배기가스 유출구(14)가 형성되는 본체(10);
    상기 본체(10) 내부에 구비되어 입자상매연을 포집 재생시키는 촉매필터(20);
    상기 본체(10)의 버너연결부(16)에 결합되어 상기 본체(10)의 내부로 화염을 발생시키는 버너부(30); 및
    상기 본체(10)의 버너연결부에 결합되는 버너부(30)와 버너연결부(16)의 외주면을 감싸 고정시키는 클램프(40);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 클램프(40)는 원형으로 형성되고, 상기 클램프(40)의 외주면을 따라 적어도 하나 이상의 회전축부(42)가 형성되어 상기 회전축부(42)를 축으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 차량용 매연저감장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프(40)는 상기 회전축부(42)의 대향측 단부에 상기 클램프(40)를 압착고정시키는 체결수단(44)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 매연저감장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 클램프(40)는 상기 버너부(30)와 버너연결부(16)의 플랜지를 감싸도록 내부가 빈 반원단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 매연저감장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 체결수단(44)은 일측의 클램프(40b) 끝단에 형성되는 제1지지부(44a)에 일단이 회전가능하도록 축고정되고 타단에 나사산(44d)이 형성되는 축부재(44c)와, 타측의 클램프(40c) 끝단에 형성되는 제2지지부(44b)에 끼움되는 상기 축부재(44c)의 나사산(44d)에 나사결합되어 상기 양측의 클램프(40b, 40c)를 압착고정시키는 고정부재(46)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 매연저감장치.
  6. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프(40)는 상기 버너부(30)와 버너연결부(16)의 기밀성능을 향상시키기 위한 실링부재(50)가 내주면에 삽입되는 것을 특징으로 하는 차량용 매연저감장치.
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