KR101587217B1 - 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치 - Google Patents

배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 일측 단부가 폐쇄된 화염보호관을 이용하는 간단한 구성으로 배압 손실이 유발되지 않으면서, 화염형성의 안정도를 높이며, 배기가스 전체의 온도가 고르게 승온될 수 있는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치에 관한 것이다.
배기가스, 승온, 버너, 디피에프, 디젤엔진

Description

배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치{BURNER AND AFTERTREATING DEVICE OF EXHAUST GAS}
본 발명은 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 본 발명은 일측 단부가 폐쇄된 화염보호관을 이용하는 간단한 구성으로 배압 손실이 유발되지 않으면서, 화염형성의 안정도를 높이며, 배기가스 전체의 온도가 고르게 승온될 수 있는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치에 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, 포집된 매연을 촉매에 의해 산화시키는 방식이 적용되고 있으나 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.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 촉매에 의한 자연재생방식에 전기히터, 버너, 스로틀링 등을 사용한 강제재생방식이 복합된 방식이 제안되고 있다.
종래의 점화수단을 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 점화수단(130)이 형성된다. 상기 매연저감장치(100)는 엔진에서 발생한 배기가스가 배기가스 유입구(112)를 통해 몸체(110)의 내부로 유입되고 점화수단(130)에서 발생하는 화염에 의한 온도의 상승 및 입자상매연의 강제재생이 이루어지고, 온도가 증가 한 배기가스가 촉매필터(120)를 통과하며 입자상물질이 자연재생되는 구조이다. 상기에서 배기가스 유입구(112)를 통해 유입되는 배기가스의 유입경로가 매연저감장치 내부에서 수직으로 꺽여 촉매필터(120)를 통과하는 구조로 배기가스가 촉매필터(120)의 전 영역을 통과하지 못하고 중앙부분만 집중적으로 통과하여 촉매필터의 외곽부(A)가 촉매필터로서의 역할을 하지 못하므로 촉매필터의 부담이 커지고 매연저감효율이 저하되며, 또한 촉매필터의 수명이 줄어드는 문제점이 있었다.
특히, 배기가스의 승온 정도가 불균일한 것은 매연 저감 효율에 악영향을 끼치게 된다.
상기한 바와 같은 문제점을 하기 위해 몸체 내부에 연료와 배기가스가 적절히 혼합되어 고른 온도 분포를 가질 수 있도록 다양한 구조물이 형성된 바 있으나, 상기 구조물에 의해 내부 배압이 증가될 수 있으며 이에 따라 차량의 출력에 영향을 줄 수 있다.
또한, 화염 형성의 방해물로 작용될 수 있어 화염형성을 방해하지 않으며 내부 배기가스를 균일하게 승온할 수 있는 버너가 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부 배압의 상승없이 화염을 안정적으로 형성하여 배기가스를 적절하게 승온할 수 있으며, 배기가스와 화염의 혼합도를 높여 배기가스의 온도를 균일하게 승온할 수 있으며, 촉매필터의 연소 효율을 높임으로써 배기가스를 효율적으로 저감할 수 있는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)에 있어서, 배기관(400)의 일정영역을 형성하며, 내부가 중공되어 일측에 배기가스가 유입되는 유입부(111) 및 타측에 배기가스가 배출되는 배출부(112)가 형성되는 몸체(110); 상기 몸체(110) 내부에 상기 유입부(111)에 인접합 단부가 폐쇄된 관형태로 구비되는 화염보호관(120); 상기 화염보호관(120) 내부에 연료를 분사하는 연료분사수단(130); 및 상기 화염보호관(120) 내부에 상기 연료분사수단(130)으로부터 분사된 연료를 점화하는 점화수단(140); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 연료분사수단(130)은 상기 배기가스의 유동방향으로 화염이 형성되도록 연료가 분사되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 화염보호관(120)은 상기 연료분사수단(130) 및 점화수단(140)에 의해 몸체(110)에 고정되는 것을 특징으로 하며, 상기 몸체(110)는 배출부(112)측에 분산판(150)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 디젤엔진(300)으로부터 발생되는 배기가스를 저감시키는 배기가스 유해물질 저감장치(1000)에 있어서, 상기 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 상기 디젤엔진(300)으로부터 발생되는 배기관(400)에 구비되되, 제1항 내지 제5항 중 한 항에 의한 버너(100); 및 상기 버너(100)의 후단에 형성되어 배기가스 내의 유기물 또는 입자상 물질(PM, Particulate Matters)을 연소시키는 촉매필터(200)(DPF, Disel Particulate Filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치는 내부 배압의 상승없이 화염을 안정적으로 형성하고, 배기가스와 화염의 혼합도를 높여 배기가스의 온도를 균일하게 승온할 수 있으며, 촉매필터의 연소 효율을 높임으로써 배기가스를 효율적으로 저감할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치는 일측 단부가 폐쇄된 화염보호관을 이용하는 간단한 구성 으로 화염형성의 안정도를 높이며, 배기가스 전체의 온도가 고르게 승온될 수 있는 장점이 있다.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100) 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)의 사시도, 분해사시도, 및 단면도이고, 도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)의 다른 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)의 배분판 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치(1000)를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 몸체(110), 화염보호관(120), 연료분사수단(130), 및 점화수단(140)을 포함하여 구성된다.
상기 몸체(110)는 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)를 형성하는 기본 구성품으로서, 배기관(400)의 일정 영역을 형성하도록 형성되며, 양측에 배기관(400)과의 고정을 위한 체결부(113)가 형성된다.
이 때, 상기 몸체(110)는 내부가 중공되어 배기관(400)을 통해 유동되는 배기가스가 연속되게 유동되며, 더욱 상세하게, 일측에 배기가스가 유입되는 유입 부(111) 및 타측에 배기가스가 배출되는 배출부(112)가 형성된다.
상기 몸체(110)에는 내부 압력 또는 온도 등을 측정할 수 있는 센서가 구비될 수 있는 안착부(미도시)가 형성될 수 있다.
상기 화염보호관(120)은 상기 몸체(110) 내부에 구비되어 화염을 보호하는 수단으로서, 배기가스의 유량에 의해 화염 형성이 방해되는 것을 방지한다.
상기 화염보호관(120)은 원통형태로 동일한 직경을 갖도록 형성되며, 상기 유입부(111)와 인접한 단부가 폐쇄되도록 형성되어 안정적으로 화염이 형성되도록 한다.
즉, 상기 화염보호관(120)은 일측 단부가 폐쇄되어 배기가스와 화염을 형성하기 위한 연료분사수단(130) 및 점화수단(140)이 위치되는 영역에서 바로 배기가스와 접촉되지 않아 안정적으로 화염을 형성하며, 이 때, 상기 배기가스는 상기 화염보호관(120)과 몸체(110)의 사이를 유동하면서 예열된 후, 상기 화염보호관(120)의 후측에서 다시 혼합되어 배기가스 전체의 온도가 고르게 승온될 수 있다.
상기 화염보호관(120) 내부에는 화염을 형성하기 위한 연료분사수단(130) 및 점화수단(140)이 순차적으로 구비되며, 상기 연료분사수단(130)은 화염을 형성하기 위해 연료를 분사하는 수단으로서, 연료가 이송되는 연료이송부(131) 및 연료를 분사하는 노즐(132)을 포함하여 형성될 수 있으며, 필요에 따라 상기 노즐(132)은 공기를 함께 분사하는 수단이 이용될 수 있다.
또한, 상기 연료분사수단(130)은 상기 배기가스의 유동방향으로 화염이 형성되도록 연료가 분사되며, 더욱 바람직하게는 상기 화염보호관(120)의 중심축(O)에 연료가 분사되어 화염이 안정적으로 형성되도록 할 수 있다.
도 3에서 상기 연료분사수단(130)의 전체 구성이 상기 몸체(110)의 길이방향으로 상기 화염보호관(120)이 형성되는 위치에 구비된 예를 도시하였고, 상기 도 4에서 상기 연료분사수단(130)의 연료가 분사되는 부분만이 상기 몸체(110)의 길이방향으로 상기 화염보호관(120) 내측에 위치되도록 구비된 예를 도시하였다.
상기 연료분사수단(130)은 상기 몸체(110) 내측으로 연료를 분사할 수 있는 구성이라면 이 외에도 다양하게 형성될 수 있다.
상기 점화수단(140)은 상기 분사된 연료를 점화하는 수단이다.
상기 화염보호관(120)은 상기 몸체(110)의 내부에 형성되므로, 상기 몸체(110)와 일정거리 이격되게 위치되는데, 이를 고정하기 위한 별도의 구성이 이용되는 것이 아니라, 상기 연료분사수단(130) 및 점화수단(140)의 단부가 상기 화염보호관(120) 내측에 위치되어야 하므로, 상기 연료분사수단(130) 및 점화수단(140)에 의해 몸체(110)에 고정되도록 한다.
즉, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 간단한 구성으로서, 배기가스의 흐름을 원활히 하여 배압손실이 유발되지 않으며, 상기 화염보호관(120)이 구비되어 상기 연료분사수단(130) 및 점화수단(140)에 의한 화염형성이 안정적으로 이루어질 수 있으며, 간단한 구조로서 용이하게 배기가스를 승온할 수 있는 장점이 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버 너(100)는 상기 몸체(110)의 배출부(112)측에 분산판(150)이 더 구비될 수 있다.
상기 분산판(150)은 배기가스 내부에 함유된 공기가 상기 분산판(150)에 충돌되어 화염이 보다 원활하게 형성되도록 하여 승온 효과를 더욱 높일 수 있도록 하는 것으로서, 충돌을 위한 판부(151), 상기 판부(151)를 고정하기 위한 고정부(152)를 포함하여 형성될 수 있다.
도 6은 상기 분산판(150)의 다양한 종류를 나타낸 것으로서, 도 6 (a)는 상기 판부(151)가 원형태로 형성된 예를, 상기 도 6 (b)는 상기 판부(151)가 복수개의 중공된 영역이 포함된 메쉬형태로 형성된 예를 도시하였으며, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 이 외에도 더욱 다양한 분산판(150)이 이용될 수 있다.
본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 디젤엔진(300)으로부터 발생되는 배기가스를 저감시키는 배기가스 유해물질 저감장치(1000)에 있어서, 상기 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 상기 디젤엔진(300)으로부터 발생되는 배기관(400)에 구비되되, 상술한 바와 같은 버너(100) 및 상기 버너(100)의 후단에 형성되어 배기가스 내의 유기물 또는 입자상 물질(PM, Particulate Matters)을 연소시키는 촉매필터(200)DPF, Disel Particulate Filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 상술한 바와 같이 배기가스와 화염의 혼합도를 높여 배기가스를 균일하게 승온할 수 있는 버너(100)를 이용함 으로써 촉매필터(200)의 연소 효율을 높일 수 있고, 전체적으로 효율적으로 저감할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 종래의 매연저감장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너의 사시도, 분해사시도, 및 단면도.
도 4 및 도 5은 각각 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너의 다른 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너의 배분판 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치를 나타낸 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1000 : 배기가스 유해물질 저감장치
100 : 버너
110 : 몸체 111 : 유입부
112 : 배출부 113 : 체결부
120 : 화염보호관
130 : 연료분사수단 131 : 연료이송부
132 : 노즐
140 : 점화수단
150 : 분산판 151 : 판부
152 : 고정부
200 : 촉매필터
300 : 디젤엔진
400 : 배기관
O : 중심축

Claims (5)

  1. 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)에 있어서,
    배기관(400)의 일정영역을 형성하며, 내부가 중공되어 일측에 배기가스가 유입되는 유입부(111) 및 타측에 배기가스가 배출되는 배출부(112)가 형성되는 몸체(110);
    상기 몸체(110) 내부에 상기 유입부(111)에 인접한 단부가 폐쇄된 관형태로 구비되는 화염보호관(120);
    상기 화염보호관(120) 내부에 연료를 분사하되 상기 배기가스의 유동방향으로 화염이 형성되도록 연료를 분사하는 연료분사수단(130);
    상기 화염보호관(120) 내부에 상기 연료분사수단(130)으로부터 분사된 연료를 점화하는 점화수단(140); 및
    상기 몸체(110)의 배출부(112)측에 구비되는 분산판(150); 을 포함하며,
    상기 분산판(150)은 판부(151) 및 상기 판부(151)가 몸체(110)에 고정되도록 하는 고정부(152)를 포함하되,
    상기 판부(151)는 배기가스의 유동방향으로 화염보호관(120)의 배출부측 단부와 이격되고, 상기 판부(151)는 몸체(110)와 이격되어 중심축(O)에 수직으로 배치되며, 상기 판부(151)는 화염보호관(120)의 직경보다 작게 형성되어 반경방향으로 상기 화염보호관(120)의 내측에 판부(151)가 배치되며, 상기 판부(151)는 막혀있는 원판형태 또는 복수개의 중공된 영역이 포함된 원형의 메쉬형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화염보호관(120)은 상기 연료분사수단(130) 및 점화수단(140)에 의해 몸체(110)에 고정되는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
  4. 삭제
  5. 디젤엔진(300)으로부터 발생되는 배기가스를 저감시키는 배기가스 유해물질 저감장치(1000)에 있어서,
    상기 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는
    상기 디젤엔진(300)으로부터 발생되는 배기관(400)에 구비되되, 제1항 또는 제3항의 버너(100); 및
    상기 버너(100)의 후단에 형성되어 배기가스 내의 유기물 또는 입자상 물질(PM, Particulate Matters)을 연소시키는 촉매필터(200)(DPF, Disel Particulate Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치.
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