KR101849502B1 - 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치 - Google Patents

Abstract

배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치는 엔진에서 생성된 배기가스가 이동하는 경로인 배기가스 공급관, 내부공간이 형성되고 상기 배기가스 공급관을 통해 상기 내부공간으로 배기가스가 유입되는 메인하우징, 상기 배기가스 공급관으로부터 분기되어 상기 배기가스 공급관을 통해 이동하는 배기가스 중 일부가 이동하는 경로가 되는 배기가스 분기관, 상기 배기가스 분기관 상에 배치되어 상기 배기가스 분기관으로 유입된 배기가스의 이동을 유도하는 배기가스 이송부, 상기 배기가스 분기관과 연결되며, 상기 메인하우징의 내측에 마련되는 보조하우징, 상기 보조하우징의 내부로 화염을 발생시키는 가열부를 포함한다.

Description

배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING SMOK HAVING BLOWER}

본 발명은 매연 저감 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스가 배출되는 경로 상에 배치되어 배기가스가 필터로 유입되기 전 배기가스를 연소시킴으로써 배기가스에 포함된 유해성분을 감소시키는 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치에 관한 것이다.

최근, 자동차수가 급격하게 증대됨과 동시에 자동차의 엔진으로부터 배출되는 배기가스는 대기 및 환경오염의 주요 원인이 되고 있다.

특히 디젤을 연료로 사용하는 자동차의 경우 배기가스 중에 함유된 산화질소, 아황산가스는 대기중의 수분과 결합하여 산성비를 내리게 하거나 교량 및 도로 구조물에 침투하여 구조물을 부식시킴으로써 수명을 단축시키고, 토양 및 하 천에 유입되어 생태계전체를 오염시키는 주요 원인이 되고 있다.

이에 따라 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스에 함유된 산화질소, 아황산가스 등의 성분을 제거하기 위한 여러 가지 기술이 제안되고 있다.

기존의 디젤엔진의 배기가스를 정화시키는 방법으로는 여러 중류의 연료를 섞어 사용하거나, 또는 배기가스의 일부를 다시 연소실로 유입시켜 오염물질을 감소시키고자 하는 방법이 제안되었다.

특히, 코로나 방전을 이용한 정화방법은 코로나 방전에서 나오는 저온 플라즈마를 이용하는 것으로, 매연, 산화질소, 아황산가스를 제거하는 효율이 다른 기술에 비하여 월등히 우수하다는 효과는 있으나, 현재 사용되고 있는 코로나 방전연구에 의하면 높은 전압을 필요로 하는 펄스전력시스템을 쓰기 때문에 플라즈마 발생효율이 아주 낮을 뿐 아니라 엄청난 크기의 전력시스템 때문에 경제성과 실용성이 없다는 문제가 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0345137호

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 화염을 효과적으로 발생시킬 수 있는 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 제공하고자 한다.

둘째, 본 발명은 메인 하우징 내에서 배기가스가 충분히 연소될 수 있는 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 제공하고자 한다.

셋째, 본 발명은 구성요소의 이상 여부 또는 내구성 등을 육안으로 보고 판단할 수 있는 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 제공하고자 한다.

넷째, 본 발명은 배기가스가 고르게 분산되어 필터부로 유입될 수 있는 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진에서 생성된 배기가스가 이동하는 경로인 배기가스 공급관; 내부공간이 형성되고, 상기 배기가스 공급관을 통해 상기 내부공간으로 배기가스가 유입되는 메인하우징; 상기 배기가스 공급관으로부터 분기되어 상기 배기가스 공급관을 통해 이동하는 배기가스 중 일부가 이동하는 경로가 되는 배기가스 분기관; 상기 배기가스 분기관 상에 배치되어 상기 배기가스 분기관으로 유입된 배기가스의 이동을 유도하는 배기가스 이송부; 상기 배기가스 분기관과 연결되며, 상기 메인하우징의 내측에 마련되는 보조하우징; 상기 보조하우징의 내부로 화염을 발생시키는 가열부; 상기 메인하우징에 연결된 상태로 구비되어 상기 배기가스 공급관을 통하여 공급된 배기가스가 상기 메인하우징과 상기 보조하우징 사이 공간을 통하여 유동하여 공급되는 배기가스 필터부; 상기 메인하우징과 상기 보조하우징 사이로 상기 배기가스 공급관을 통하여 공급된 배기가스가 상기 배기가스 필터부까지 유동 가능하도록 하는 복수 개의 관통홀이 구비되며 설치되는 플레이트;를 포함하며, 상기 배기가스 공급관은 상기 메인하우징의 접선 방향으로 배기가스를 공급하도록 연결되며, 상기 관통홀은 일측이 뾰족한 각을 가지고 반대측이 둥근 곡선으로 형성되는 물방울 형상으로 이루어짐과 동시에 상기 관통홀 내측을 향하여 돌출되는 복수의 와류형성돌기가 구비되되, 접선 방향으로 공급된 배기가스가 선회류를 형성하여 상기 메인하우징 내에서 이동 시 상기 관통홀의 뾰족한 각을 가지는 측으로부터 둥근 곡선 측으로 배기가스가 유동하며 통과되도록 상기 관통홀이 상기 플레이트에 각각 배치되는 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 제공한다.

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상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치에 의하면 배기가스 분기관 및 배기가스 이송부에 의하여 배기가스 중 일부가 보조하우징으로 유입되며, 보조하우징의 중앙부가 절구형으로 형성되어 배기가스의 유속을 증가시킴으로써 연료의 공급을 빠르게 하여 효과적으로 화염을 발생시킬 수 있다.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치에 의하면 배기가스가 메인 하우징의 접선 방향으로 유입됨으로써 배기가스가 선회류를 형성하며 이동하므로 메인 하우징 내에 체류하는 시간이 증가하며, 이에 따라 배기가스가 충분히 연소될 수 있다.

셋째, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치에 의하면 메인 하우징이 시온안료로 코팅되거나, 시온안료로 코팅된 볼트가 설치되어 메인 하우징의 온도가 비정상적으로 상승된 적이 있는지를 육안으로 확인할 수 있다. 이에 따라 구성요소의 이상 여부 또는 메인 하우징의 내구성을 판단할 수 있다.

넷째, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치에 의하면 플레이트에 의해 배기가스의 이동이 지연되어 메인 하우징 내에 체류하는 시간이 증가하며, 이에 따라 배기가스가 충분히 연소될 수 있다. 또한, 관통홀의 배치 및 형상에 의해 관통홀을 통과하는 배기가스가 와류를 형성하므로 고르게 분산되어 필터부로 유입될 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 나타내는 정면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 나타내는 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 나타내는 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 나타내는 측면도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치 중 플레이트에 형성되는 관통홀을 나타내는 확대도면; 및
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치 중 플레이트에 형성되는 관통홀의 다른 예를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치를 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 매연 저감 장치(100)는 배기가스 공급관(110), 메인 하우징(120), 배기가스 분기관(130), 배기가스 이송부(140), 가열부(154) 및 보조 하우징(150)을 포함한다.

배기가스 공급관(110)은 엔진에서 생성된 배기가스가 이동하는 경로이다. 배기가스 공급관(110)을 통해 이동하는 배기가스는 후술한 메인 하우징(120)으로 유입될 수 있다.

메인 하우징(120)은 원통형으로, 메인 하우징(120)에는 내부공간이 형성되고 배기가스 공급관(110)을 통해 내부공간으로 배기가스가 유입된다. 그리고, 메인 하우징(120)은 배기가스 필터부(102)와 연결될 수 있다. 즉, 메인 하우징(120)은 배기가스 공급관(110)과 배기가스 필터부(102) 사이에 배치되며, 배기가스는 배기가스 공급관(110)으로부터 메인 하우징(120)을 통해 필터부(102)로 유입될 수 있다. 여기서, 필터부(102)는 산화촉진부(DOC), 매연저감부(DPF) 등으로 구성될 수 있다.

그리고, 본 실시예에서 배기가스 공급관(110)은 배기가스가 메인 하우징(120)의 접선 방향으로 유입되도록 메인 하우징(120)에 연결될 수 있다. 따라서, 배기가스는 메인 하우징(120) 내에서 선회류를 형성하며 이동할 수 있다. 이로써, 배기가스가 메인 하우징(120) 내에 체류하는 시간이 연장되어 화염에 의해 충분히 연소될 수 있다.

배기가스 분기관(130)은 배기가스 공급관(110)으로부터 분기되어 배기가스 공급관(110)을 통해 이동하는 배기가스 중 일부가 배기가스 분기관(130)으로 유입될 수 있다. 배기가스 분기관(130)은 후술할 보조 하우징(150)과 연결되어 배기가스 중 일부를 보조 하우징(150)으로 이동시킬 수 있다.

배기가스 분기관(130) 상에는 보조 하우징(150) 측으로 배기가스의 이동을 유도하는 배기가스 이송부(140)가 배치될 수 있다. 배기가스 이송부(140)는 정량, 정압으로 배기가스를 이송하는 송풍장치로서, 배기가스 분기관(130)으로 일정 량, 압력 이상으로 배기가스가 유입되면, 일정량, 압력만큼의 배기가스만 보조 하우징(150)으로 유입되도록 하고, 그 이상 유입된 배기가스를 보조 하우징(150)으로 유입되지 않도록 막으면서 그 배기가스를 다시 배기가스 공급관(110)으로 보내 배기가스 공급관(110)에서 매인 하우징으로 유입되도록 할 수 있다.

가열부(154)는 보조 하우징(150)에 설치되어 화염을 발생시켜 배기가스를 가열한다.

보조 하우징(150)은 가열부(154)에서 발생한 화염이 직접적으로 배기가스와 접촉하는 것을 일부 차단하고 일부 허용하는 것으로서, 보조 하우징(150)은 메인 하우징(120) 내에 메인 하우징(120)과 이격되어 배치된다. 보조 하우징(150)에는 가열부(154)에서 발생된 화염이 수용되되, 측면에 다수의 화염 분출구(152)가 형성되어 화염의 일부가 메인 하우징(120)의 내부공간으로 분출된다. 이로써, 메인 하우징(120) 내에 위치하는 배기가스가 화염에 의해 가열될 수 있다.

보조 하우징(150)의 내측에는 배기가스 분기관(130)을 통해 보조 하우징(150)으로 유입되는 배기가스를 이용하여 화염을 발생시킬 수 있도록 연료분사부(156)가 마련될 수 있다. 연료분사부(156)는 보조 하우징(150)의 외측으로부터 내측으로 내입되도록 배치될 수 있다.

본 실시예에서 보조 하우징(150)은 중앙부의 직경이 나머지 부분보다 작은 절구 형상을 가질 수 있다. 보조 하우징(150)이 절구형으로 형성됨으로써 보조 하우징(150)으로 유입된 배기가스가 보조 하우징(150)의 중앙부를 통과하면서 유속이 증가하게 된다. 이로써, 연료분사부(156)에서 분사되는 연료를 더 빠르게 이동시킬 수 있다.

이로써, 연료가 빠르게 이동하면서 가열부(154)에 도달하면 화염이 원활하게 발생될 수 있다. 화염은 보조 하우징(150)에 형성된 화염 분출구(152)를 통해 메인 하우징(120)과 보조 하우징(150) 사이로 일부가 분출되어 배기가스 공급관(110)을 통해 유입된 배기가스를 연소시킬 수 있다.

한편, 도면에 나타나지는 않았지만 본 실시예의 메인 하우징(120)의 외주면은 시온안료로 코팅될 수 있다. 시온안료는 일정 이상의 온도에서 색이 변하는 도료로서, 메인 하우징(120)의 외주면이 시온안료로 코팅됨으로써 메인 하우징(120)의 온도를 가늠할 수 있다. 또한, 비가역성을 가지는 시온안료를 이용하여 검사 시 메인 하우징(120)의 컬러로 메인 하우징(120)의 온도가 비정상적으로 상승한 적이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 메인 하우징(120)의 온도가 비정상적으로 상승하였다면, 가열부(154)나 연료분사부(156)에 이상이 있거나, 메인 하우징(120)의 내구성이 저하된 것으로 판단하고 해당 구성요소를 교체 또는 보수할 수 있다.

또는, 메인 하우징(120)의 과거 비정상 온도 상승 여부를 확인하기 위하여 비가역성을 가지는 시온안료로 코팅된 볼트(122)가 메인 하우징(120)에 설치될 수도 있다. 즉, 볼트(122)의 컬러로 메인 하우징(120)의 온도가 비정상적으로 상승한 적이 있는지 판단할 수 있다. 그리고, 비가역성을 가지는 시온안료를 사용하기 때문에 볼트(122)의 색이 변하면 이를 재사용할 수 없으므로, 볼트(122)의 색이 한 번 변한 후에는 시온안료로 코팅된 볼트(122)를 교체할 수 있다.

이와 같이, 메인 하우징(120)의 온도를 측정함으로써 간편하게 구성요소들의 이상 여부 또는 메인 하우징(120)의 내구성을 체크할 수 있다.

한편, 화염에 의해 연소된 배기가스는 메인 하우징(120)과 보조 하우징(150) 사이의 공간을 통하여 필터부(102)로 이동할 수 있다. 본 실시예에서는 메인 하우징(120)과 보조 하우징(150) 사이에는 배기가스의 이동을 가로막는 형태의 플레이트(160)가 마련되며, 플레이트(160)에는 배기가스가 이동하는 복수의 관통홀(162)이 형성될 수 있다. 배기가스는 플레이트(160)에 의해 이동이 지연되어 메인 하우징(120) 내에 체류하는 시간이 길어지면서 화염에 의해 충분히 연소된 후 관통홀(162)을 통해 필터부(102)로 이동할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치 중 플레이트에 형성되는 관통홀을 나타내는 확대도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 관통홀(162)은 일측이 뾰족한 각을 가지고 반대측이 둥근 곡선으로 형성되는 물방울 형상일 수 있다. 여기서, 뾰족한 각을 가지는 부분을 배기가스 도입부(162a), 둥근 곡선으로 형성되는 부분을 유량집중부(162b)라 부르기로 한다. 그리고, 물방울 형상의 관통홀(162)은 배기가스의 유동 방향을 따라 배치될 수 있다.

관통홀(162)은 메인 하우징(120)의 접선 방향으로 유입되는 배기가스의 회전 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 배기가스는 플레이트(160)에 수직 방향으로 이동하는 것이 아니라, 플레이트(160)에 대하여 사선 방향으로부터 관통홀(162)로 유입되므로, 배기가스의 이동 방향을 기준으로 배기가스 도입부(162a)가 상류 측에, 유량집중부(162b)가 하류 측에 위치하도록 배치될 수 있다. 이로써, 배기가스 도입부(162a)에 비하여 유량집중부(162b)에 유량이 집중되어 배기가스의 배출이 원활하게 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치 중 플레이트에 형성되는 관통홀의 다른 예를 나타내는 도면이다.

관통홀(162)의 단면에는 관통홀(162)의 내측을 향하여 돌출되는 복수의 와류형성돌기(164)가 마련될 수 있다. 특히, 본 실시예에서 와류형성돌기(164)는 관통홀(162)의 유량집중부(162b)에 형성될 수 있다. 이로써, 이 부분에 집중되는 배기가스가 와류를 일으키면서 필터부(102)로 원활하게 유입될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 매연 저감 장치 102: 필터부
110: 배기가스 공급관 120: 메인 하우징
130: 배기가스 분기관 140: 배기가스 이송부
150: 보조 하우징 160: 플레이트

Claims (4)

1. 엔진에서 생성된 배기가스가 이동하는 경로인 배기가스 공급관;
   내부공간이 형성되고, 상기 배기가스 공급관을 통해 상기 내부공간으로 배기가스가 유입되는 메인하우징;
   상기 배기가스 공급관으로부터 분기되어 상기 배기가스 공급관을 통해 이동하는 배기가스 중 일부가 이동하는 경로가 되는 배기가스 분기관;
   상기 배기가스 분기관 상에 배치되어 상기 배기가스 분기관으로 유입된 배기가스의 이동을 유도하는 배기가스 이송부;
   상기 배기가스 분기관과 연결되며, 상기 메인하우징의 내측에 마련되는 보조하우징;
   상기 보조하우징의 내부로 화염을 발생시키는 가열부;
   상기 메인하우징에 연결된 상태로 구비되어 상기 배기가스 공급관을 통하여 공급된 배기가스가 상기 메인하우징과 상기 보조하우징 사이 공간을 통하여 유동하여 공급되는 배기가스 필터부;
   상기 메인하우징과 상기 보조하우징 사이로 상기 배기가스 공급관을 통하여 공급된 배기가스가 상기 배기가스 필터부까지 유동 가능하도록 하는 복수 개의 관통홀이 구비되며 설치되는 플레이트;
   를 포함하며,
   상기 배기가스 공급관은 상기 메인하우징의 접선 방향으로 배기가스를 공급하도록 연결되며,
   상기 관통홀은 일측이 뾰족한 각을 가지고 반대측이 둥근 곡선으로 형성되는 물방울 형상으로 이루어짐과 동시에 상기 관통홀 내측을 향하여 돌출되는 복수의 와류형성돌기가 구비되되, 접선 방향으로 공급된 배기가스가 선회류를 형성하여 상기 메인하우징 내에서 이동 시 상기 관통홀의 뾰족한 각을 가지는 측으로부터 둥근 곡선 측으로 배기가스가 유동하며 통과되도록 상기 관통홀이 상기 플레이트에 각각 배치되는,
   배기가스 이송부가 구비된 매연 저감 장치.
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