KR101553558B1 - 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 매연 저감장치는, 화염을 발생시키는 버너와; 가스유입구를 가지며 상기 버너가 설치되어 있고, 배기가스 연소용 필터에 연결되는 분배기케이스와; 분배기케이스의 안쪽 버너의 전방에 설치되어 버너에서 발생되는 화염이 내측 공간에 채워지도록 되어 있고, 내측의 화염이 분산되어 배출되도록 다수 개의 화염분배구가 형성되어 있는 금속 재질의 화염보호케이스와; 화염보호케이스의 외측에 씌워지는 형태로 설치되어 있으며, 화염보호케이스를 경유한 화염과 열기가 균일하게 배출되도록 등간격으로 화염유출구가 형성되어 있는 화염유출케이스와; 화염유출케이스의 화염유출구에 대응되는 방향에 다수 개의 가스유출구가 형성되어 있고, 가스유입구로 유입된 배기가스가 가스유출구를 경유해야만 연소를 위한 필터로 유입될 수 있도록 격벽이 형성된 형태를 가지는 가스배출몸체;를 포함하여 구성된다.

본 발명의 매연 저감장치는, 배압을 증가시키지 않으면서 배기가스가 고르게 가열된 후 필터에 유입되도록 하여 매연의 배출량을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

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Description

버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치{THE APPARATUS REDUCING SOOT OF DIESEL ENGINE USING BURNER}

본 발명은 디젤엔진에서 발생되는 배기가스가 필터로 유입되어 배기가스 중에 포함되어 있는 매연이 필터에서 연소되도록 함으로써 공기중으로 배출되는 매연을 저감시킬 수 있도록 된 디젤엔진의 매연 저감장치에 관한 것이다.

디젤엔진은 가솔린 엔진보다 큰 힘을 얻을 수 있는 특징과 저렴한 연료비 등의 장점을 가져 승용차, 건설장비, 선박 등에 널리 사용되고 있다.

그러나 디젤엔진은 가솔린 엔진보다 매연 배출량이 많기 때문에 환경오염을 가중시킨다는 단점이 있고, 이러한 매연의 문제는 지구 온난화 등의 환경문제에 대한 인식이 높아지고 있는 현 상황에서 심각한 문제로 인식되고 있는 실정이다.

이러한 디젤엔진의 매연 문제를 해소하기 위하여 각종 매연 저감장치가 안출되었다.

이러한 매연 저감장치의 대부분은 디젤엔진에서 발생되는 배기가스가 촉매를 가지는 필터로 유입되어 매연이 필터에서 연소되도록 함으로써 공기중으로 배출되는 매연을 저감시킬 수 있도록 된 것이다.

그런데 단순히 배기가스가 필터로 유입되도록 할 경우 연소률이 낮기 때문에 필터로 유입되기 전 배기가스의 온도를 상승시켜 연소률이 향상되도록 하는 기술이 안출되었다.

한국 특허출원 제10-1997-007901호(배기가스 정화장치 연소기) 및 한국 등록특허공보 등록 제0548451호(디젤엔진매연 여과장치 재생용 내염버너) 등에는 버너를 통해 배기가스의 온도를 상승시켜 매연의 연소률이 향상되도록 하는 기술이 제시되어 있다.

그러나 상기와 같은 기술은 단지 버너를 통해 배기가스의 온도를 상승시키는 것일 뿐이어서 매연의 연소율이 극대화되지 못하였다.

즉, 필터로 유입되기 전 모든 배기가스가 균일하게 가열되는 것이 아니라 배기가스의 일부는 온도가 크게 상승되지만 일부 배기가스는 온도의 상승이 원활하지 못하여 종래에 비해 매연의 연소율이 크게 상승되지 못하고 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 배기가스가 필터로 유입되기 전 버너에 의해 고르게 가열되도록 함으로써 필터에서의 매연 연소효과가 우수하고, 이로 인하여 매연 배출량을 효율적으로 감소시킬 수 있는 디젤엔진의 매연 저감장치를 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 버너에서 발생되는 화염과 열기가 화염보호케이스와 화염유출케이스에 의해서 고르게 분산되어 화염유출케이스의 외측으로 배출되도록 하고, 배기가스가 가스배출몸체의 가스유출구를 통해 고르게 유출되어 화염 및 열기와 고르게 접촉됨으로써 고르게 가열된 후 필터에 유입되도록 하며, 이러한 기술적 구성은 차량의 출력에 영향을 미치지 않도록 구현한다.

이러한 본 발명의 매연 저감장치는, 화염을 발생시키는 버너를 갖는다.

또, 디젤엔진에서 발생된 배기가스가 유입되는 가스유입구를 가지며, 상기 버너가 설치되어 있고, 배기가스 연소용 필터에 연결되도록 되어 있는 분배기케이스를 갖는다.

또, 분배기케이스의 안쪽 버너의 전방에 설치되어 버너에서 발생되는 화염이 내측 공간에 채워지도록 되어 있고, 내측의 화염이 분산되어 배출되도록 다수 개의 화염분배구가 형성되어 있는 금속 재질의 화염보호케이스를 갖는다.

또, 화염보호케이스의 외측에 씌워지는 형태로 설치되어 있으며, 화염보호케이스를 경유한 화염과 열기가 균일하게 배출되도록 등간격으로 화염유출구가 형성되어 있는 화염유출케이스를 갖는다.

또, 화염유출케이스의 화염유출구에 대응되는 방향에 다수 개의 가스유출구가 형성되어 있고, 가스유입구로 유입된 배기가스가 가스유출구를 경유해야만 연소를 위한 필터로 유입될 수 있도록 격벽이 형성된 형태를 가지는 가스배출몸체를 갖는다.

본 발명의 매연 저감장치는, 버너에서 발생되는 화염과 열기가 화염보호케이스와 화염유출케이스에 의해서 고르게 분산되어 화염유출케이스의 외측으로 배출되도록 되어 있고, 배기가스가 가스배출몸체의 가스유출구를 통해 고르게 유출되어 화염 및 열기와 고르게 접촉됨으로써 고르게 가열된 후 필터에 유입되도록 되어있어 필터에서의 매연 연소 효과가 매우 우수하다.

따라서 대기중으로 배출되는 매연의 배출량을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

또, 배기가스의 고른 가열을 위한 수단으로 인하여 배압이 증가되는 현상 등도 발생되지 않으므로 차량의 출력이 저하되지도 않는다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 구체적으로 설명하 면 다음과 같다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 디젤엔진에서 발생된 배기가스가 필터(1)에 유입되기 전에 배기가스를 버너로 가열함으로써 필터(1)에서의 매연 연소효과가 우수하도록 하는 디젤엔진 매연 저감장치에 관한 것이다.

따라서 본 발명의 매연 저감장치는, 종래와 같이 화염을 발생시키는 버너(10)를 갖는다.

또, 디젤엔진에서 발생된 배기가스가 유입되는 가스유입구(21)를 가지며, 버너(10)가 설치되어 있고, 배기가스 연소용 필터(1)에 연결되도록 되어 있는 분배기케이스(20)를 갖는다.

그런데 본 발명은 종래의 매연 저감장치가 배기가스를 가열함에 있어 고르게 가열하지 못하는 문제점을 해소하려는 목적을 갖는다.

배기가스의 고른 가열을 위한 수단으로 인하여 배압이 증가할 경우 차량의 출력이 저하된다.

따라서 필터(1)로 유입되기 전에 배기가스를 고르게 가열하면서도 배압을 증가시키지 않는 구조를 안출하는 것이 무엇보다 중요하였다.

본 출원의 발명자는 도 1과 같이 화염과 열기가 화염보호케이스(30)와 화염유출케이스(40)에 의해서 고르게 분산되어 화염유출케이스(40)의 외측으로 배출되 고, 배기가스가 가스배출몸체(50)의 가스유출구(51)를 통해 고르게 유출되어 화염 및 열기와 고르게 접촉됨으로써 배기가스가 고르게 가열되면서도 배압이 증가되지 않는 구조를 안출하였다.

즉, 배기가스가 화염유출케이스(40)와 가스배출몸체(50)의 사이를 경유하면서 고르게 가열된 후 필터(1)로 유입되도록 된 것이다.

구체적으로 설명하면, 도 1의 매연 저감장치에는 화염보호케이스(30)가 구비되어 있는데 이러한 화염보호케이스(30)는 분배기케이스(20)의 안쪽 버너(10)의 전방에 설치되어 버너(10)에서 발생되는 화염이 내측 공간에 채워지도록 되어 있다.

또, 내측의 화염이 분산되어 배출되도록 다수 개의 화염분배구(31)가 형성되어 있다.

물론, 화염보호케이스(30)는 화염에 직접 노출되는 것이기 때문에 금속재질로 구현한다.

이러한 화염보호케이스(30)를 구비하는 이유는, 화염 및 화염으로 인한 열기가 고르게 분포됨으로써 특정 부분의 온도가 크게 높아지는 온도의 편차를 방지하기 위해서이다.

화염 및 열기의 고른 분포와 배압의 증가를 방지하는 것을 고려할 때 화염보호케이스(30)의 화염분배구(31)는 등간격으로 많이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 버너(10)에서 멀어질수록 화염분배구(31)의 크기가 크게 형성되는 것이 바람직하다.

그런데 상기와 같이 화염보호케이스(30)가 구비된 구성만으로는 화염 및 열기의 고른 분포와 배압의 증가를 방지하는 것에 한계가 있다.

즉, 배압의 증가를 방지하기 위해서는 많은 화염분배구(31)를 형성해야 하는데 단순히 화염보호케이스(30)만을 가지는 구조에서 화염분배구(31)가 많을 경우 화염 및 열기의 고른 분포에 한계가 발생되는 것이다.

또, 화염이 배기가스 등으로 인한 외압의 영향을 받을 수 있어 화염과 열기의 고른 배출에 장애가 발생되는 것이다.

이러한 이유로 도 1의 매연 저감장치에는 화염보호케이스(30)의 외측에 씌워지는 형태로 설치되어 있는 화염유출케이스(40)가 구비되어 있다.

이러한 화염유출케이스(40)에는 등간격으로 화염유출구(41)가 형성되어 있는데 이는 화염보호케이스(30)를 경유한 화염과 열기가 균일하게 배출되도록 하기 위한 것이다.

상기와 같이 화염보호케이스(30)와 화염유출케이스(40)를 가지는 구조 즉, 이중케이스 구조를 가짐으로써 버너(10)에서 발생되는 화염과 열기가 화염유출구(41)의 외측으로 원활하고 고르게 배출된다.

화염과 열기의 원활한 배출은 빠르게 유출되는 배기가스에 적절히 대응할 수 있어 배압을 증가시키지 않는 결과로 이어진다.

상기와 같이 원활하고 고르게 배출되는 화염 및 열기에 배기가스가 고르게 접촉되어야 배기가스의 고른 가열이 이루어질 수 있다.

따라서 본 발명에서는 도 1과 같이, 화염유출케이스(40)의 화염유출구(41)에 대응되는 방향에 다수 개의 가스유출구(51)가 형성되어 있고, 가스유입구(21)로 유입된 배기가스가 가스유출구(51)를 경유해야만 연소를 위한 필터(1)로 유입될 수 있도록 격벽이 형성된 형태를 가지는 가스배출몸체(50)가 구비된다.

즉, 분배기케이스(20)의 가스유입구(21)로 유입된 배기가스가 가스배출몸체(50)의 가스유출구(51)를 통해 원활하게 배출되어 배압의 증가가 발생되지 않도록 하면서 고르게 배출되도록 하고, 이와 같이 배출된 배기가스는 화염보호케이스(30)와 화염유출케이스(40)에 의해서 원활하고 고르게 배출되는 화염 및 열기에 고르게 접촉되어 가열된 후 필터(1)로 유입되도록 하는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 있어서, 화염유출케이스(40)와 가스배출몸체(50) 사이의 공간은 도 1의 B와 같이 도넛 형태의 단면을 갖도록 하는 것이 배기가스의 고른 가열과 원활한 배출을 고려할 때 가장 바람직하다.

즉, 사각의 링 형태나 다각형의 링 형태로 구현할 수도 있지만 그러한 경우에는 배기가스의 흐름이 원활하지 못하게 되고, 이로 인하여 배기가스의 고른 가열도 어렵게 되는 것이다.

그러나 도 1의 B와 같이 도넛 형태(원형의 링 형태)는 배기가스의 흐름이 원활하면서 고르게 분산되어 배출되고, 이로 인하여 배출가스의 고른 가열이 가능한 것이다.

한편, 배기가스가 필터(1)에서 연소되는 연소효율을 높이기 위해서는 가열된 배기가스가 필터(1)에 고르게 분포되어 유입되도록 하는 것도 매우 중요하다.

더욱이, 전술한 바와 같이 본 발명은 화염유출케이스(40)와 가스배출몸체(50) 사이의 공간이 도 1의 B와 같이 도넛 형태의 단면을 갖는 것이 바람직한데 이러한 구조에서는 필터(1)의 중심부 즉, 화염유출케이스(40)의 중심부에 대응되는 부분으로는 배기가스가 적게 유입되고 가장자리로 갈수록 많이 유입될 수 있다.

따라서 본 발명에 있어서, 화염유출케이스(40)와 가스배출몸체(50)의 사이를 경유한 배기가스가 필터(1)로 유입되는 경로에 가스분산수단을 위치시키고, 이 가스분산수단에 의해서 배기가스가 분산되어 필터(1)에 고르게 유입되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 가스분산수단은 다양한 형태로 구현할 수 있다.

도 2와 같이 다수 개의 분산홀(61)이 천공되어 있는 배기가스분산판(60)을 포함하는 형태로 구현할 수 있다.

즉, 배기가스가 배기가스분산판(60)에 막혀 뒤엉키고 분산홀(61)을 통해 고르게 분산되어 필터(1)로 유입되도록 하는 것이다.

(도 2의 A는 배기가스분산판(60)이 설치된 상태를 도시한 것이고, 도 2의 B의 배기가스분산판(60)을 도시한 것이다.)

가스분산수단은 도 3과 같이 다수 개의 날개(71)를 가지는 팬 형태의 배기가스분산체(70)를 가지는 형태로 구현할 수도 있다.

팬 형태의 배기가스분산체(70)는 회전되도록 구현할 수도 있고 회전이 되지 않도록 구현할 수도 있다.

(도 3의 A는 배기가스분산체(70)가 설치된 상태를 도시한 것이고, 도 2의 B의 배기가스분산체(70)를 도시한 것이다.)

도 1은 본 발명의 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치를 설명하기 위한 개략도

A : 정단면도

B : A-A 부분 단면도

도 2는 배기가스분산판이 구비된 본 발명의 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치를 설명하기 위한 개략도

A : 배기가스분산판이 설치된 상태의 개략도

B : 배기가스분산판의 개략도

도 3은 배기가스분산체가 구비된 본 발명의 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치를 설명하기 위한 개략도

A : 배기가스분산체가 설치된 상태의 개략도

B : 배기가스분산체의 개략도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1. 필터 10. 버너

20. 분배기케이스 21. 가스유입구

30. 화염보호케이스 31. 화염분배구

40. 화염유출케이스 41. 화염유출구

50. 가스배출몸체 51. 가스유출구

60. 배기가스분산판 61. 분산홀

70. 배기가스분산체 71. 날개

Claims (6)

1. 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치에 있어서,

   화염을 발생시키는 버너(10)와;

   디젤엔진에서 발생된 배기가스가 유입되는 가스유입구(21)를 가지며, 상기 버너(10)가 설치되어 있고, 배기가스 연소용 필터(1)에 연결되도록 되어 있는 분배기케이스(20)와;

   상기 분배기케이스(20)의 안쪽 버너(10)의 전방에 설치되며, 일측이 버너(10)와 연통되고 타측은 폐쇄되도록 형성되어, 버너(10)에서 발생되는 화염이 내측 공간에 채워지도록 되어 있고, 내측의 화염이 분산되어 배출되도록 원주면에 다수 개의 화염분배구(31)가 형성되어 있는 금속 재질의 화염보호케이스(30)와;

   상기 화염보호케이스(30)의 외측에 씌워지는 형태로 설치되어 있으며, 일측이 분배기케이스(20)에 결합되고 타측은 폐쇄되도록 형성되어,화염보호케이스(30)를 경유한 화염과 열기가 배출되도록 원주면에 화염유출구(41)가 형성되어 있는 화염유출케이스(40)와;

   상기 화염유출케이스(40)의 화염유출구(41)에 대응되는 방향에 다수 개의 가스유출구(51)가 형성되어 있고, 가스유입구(21)로 유입된 배기가스가 가스유출구(51)를 경유해야만 연소를 위한 필터(1)로 유입될 수 있도록 격벽이 형성된 형태를 가지는 가스배출몸체(50);를 포함하여 구성되어,

   배기가스가 화염유출케이스(40)와 가스배출몸체(50)의 사이를 경유하면서 가열된 후 필터(1)로 유입되는 것을 특징으로 하는, 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 화염유출케이스(40)와 가스배출몸체(50)의 사이를 경유한 배기가스가 필터(1)로 유입되는 경로에는 배기가스가 분산되어 필터에 고르게 유입되도록 하는 가스분산수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 가스분산수단은 다수 개의 분산홀(61)이 천공되어 있는 배기가스분산판(60)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 가스분산수단은 다수 개의 날개(71)를 가지는 팬 형태의 배기가스분산체(70)를 가지는 것을 특징으로 하는, 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 화염유출케이스(40)와 가스배출몸체(50) 사이의 공간은 도넛 형태의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는, 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 화염보호케이스에 형성된 화염분배구는 등간격으로 형성되어 있으며, 버너에서 멀어질수록 화염분배구의 크기가 큰 것을 특징으로 하는, 버너를 사용하여 디젤엔진의 매연을 저감하는 장치.

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