KR101850045B1 - 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치 - Google Patents

유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치에 관한 것으로, 배기가스의 일부는 연소챔버로 공급되도록 하고, 다른 일부는 그대로 배출되도록 하여 화염을 형성하기 위한 연료의 양을 줄일 수 있도록 하여, 유지 비용이 적게 들도록 하는 효과가 있다.

Description

유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치{Exhaust Gas Reduction Apparatus of Ship for Reducing Cost}
본 발명은 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화염을 형성하기 위한 연료의 양을 줄일 수 있도록 하여, 유지 비용이 적게 들도록 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 출항, 입항을 제외하고 엔진이 대부분 가동하고 있으므로, 선박은 해상 대기에 존재하는 매연 입자를 포함하는 미세먼지의 주 원인이 된다고 할 수 있다. 또한, 해상 대기로의 미세먼지의 배출은 대기의 이동과 확산에 의해 연안의 육상 대기의 미세먼지 농도에 영향을 미치게 되어, 육상 공기를 오염시키게 된다. 이에 따라, 정부는 유해물질로 인한 대기환경오염 및 기후변화 등의 문제점 해결을 위해 선박 등의 해상운송수단에 의해 배출되는 오염물질에 대한 법적 규제방안을 도입하여 실시하고 있고, 단속 또한 지속적으로 강화하고 있어, 항해중인 선박에 대한 배기가스 규제는 점차 엄격해지고 있어, 선박용 엔진 제작사들은 앞다투어 선박용 엔진의 미세 먼지 저감에 대한 기술을 도입하고 있다.
한편, 선박의 운행으로 인한 배기가스는 유기물과 무기물의 혼합물로 이루어진 기상，액상, 고상의 물질로 이루어져 있다. 디젤 배기의 대표적인 유기화합물로는 탄화수소(HC)가 있으며 주로 연소되지 못한 연료나 윤활유로부터 발생된다. 이들은 기체상으로 존재하기도 하지만 고상의 탄소 입자에 흡착된 형태로 존재하기도 하고, 응축되어 액상이 되기도 한다. 이처럼 선박에서 발생되는 배기가스에는 여러 성분과 각기 상이 다른 유해한 물질들이 섞여 있기 때문에 단일 방법으로는 제거하기 어려우므로 유해물질에 따른 적합한 처리가 필요하다. 따라서 후처리장치는 엔진에서 어떤 유해물질이 배출되느냐에 따라 다른 특성이 요구된다. 기존의 엔진에서 배출되는 미세먼지 즉, 입자상물질은 육안으로 확인이 가능하고 인간의 폐에 직접적인 영향을 주는 것으로 알려져 일찍부터 관심의 대상이 되어왔다.
디젤 후처리장치에는 디젤산화촉매(DOC: Diesel Oxidation Catalyst), 매연여과장치 (DPF: Diesel Particulate Filter),SCR(SeIective Catalytic Reduction)，LNT(Lean NOx Trap) 등이 있다. 그중 DPF는 매연입자를 여과시키는 필터와, 이 필터에 일정량 이상의 매연이 포집되었을 때, 포집된 매연을 산화시키는 시스템이다. 이러한 DPF 시스템의 안정적 사용을 위한 재생방식으로는 자연 재생(Passive DPF) 방식과 강제재생(Active DPF) 방식으로 구분할 수 있다.
자연재생 방식은 매연여과 필터 내에 첨가된 산화촉매에 의하여 배기가스의 온도를 높이고, 상기 배기가스 내의 산소 및 이산화질소를 이용하여 매연을 연속적으로 산화시키는 방식이다. 그러나 이러한 자연재생 방식은 배기가스의 온도가 자연재생에 필요한 촉매 활성화 가능 온도에 크게 미치지 못하는 경우, 원활한 매연여과 필터의 재생 효과를 기대하기 어려운 문제점이 있다.
이에 반하여, 강제재생 방식은 일정량의 매연이 필터에 포집되었을 때, 강제적인 가열수단을 이용하여 배기가스의 온도를 매연의 산화 가능한 온도까지 상승시켜, 적절한 시기마다 매연여과 필터를 재생시킴으로써 지속적으로 DPF 시스템의 성능 및 엔진의 성능을 유지시킬 수 있는 수단이다.
도 1은 DPF 시스템이 적용된 종래의 매연저감장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 매연저감장치(10)는 엔진(미도시)에서 발생하는 배기가스가 유동하는 배기유로상의 소정 위치에 설치되어 몸체(11) 내부에 DPF 필터부(12) 등이 구비되고, 외주면에 배기가스유입구(11a)가 형성된다. 그리고 몸체(11)의 일측단부에는 배기가스유출구(11b)가 형성되고, 몸체(11)의 타측단부에는 버너(13)가 형성된다.
그리고 엔진에서 발생한 배기가스가 배기가스유입구(11a)를 통해 몸체(11)의 내부로 유입되고, 상기 버너(13)에서 발생하는 화염에 의한 온도의 상승 및 입자상 매연의 강제재생이 이루어지며, 온도가 증가한 배기가스가 DPF 필터부(12)를 통과하며 입자상 물질(PM)이 자연재생되는 구조이다. 즉, DPF 필터부(12)에 포집된 매연은 일정한 압력 손실이 발생하면 주기적으로 DPF 필터부(12)로부터 제거를 하여 주어야 하는데, 이때 DPF 필터부(12)로부터 매연 입자를 제거하기 위한 방안으로 매연의 산화온도(일반적으로 600℃) 이상으로 배기가스의 온도를 상승시켜 DPF 필터부(12)에 포집된 매연 입자들을 산화(연소)시켜 DPF 필터부(12)로부터 제거하는 방법을 사용한다.
이때, 상기 DPF 필터부(12)에 포집된 매연입자의 산화 온도 이상으로 배기가스의 온도를 상승시켜기 위한 열 공급장치의 수단으로, 버너(13)에 의한 화염을 사용하게 된다. 즉, 상기 DPF 필터부(12)에 카본과 같은 매연입자가 어느 정도 포집되면 압력센서(미도시)에 감지되는 내부 압력이 상승하게 되며, 이 신호를 받은 제어수단(미도시)은 DPF 필터부(12)에 포집된 매연입자를 연소시키기 위해 버너(13)를 가동시키게 된다.
그러면, 버너(13)의 노즐(13a)을 통해 연소실(14)쪽으로 분사되는 연료에 점화수단(13b)이 착화되어, 화염을 형성하게 되고, 이 화염이 몸체(11)의 연소실(14) 쪽으로 전달되면서 연소실(14)의 내부온도를 급상승시킨다. 이에 따라 DPF 필터부(12)에 포집된 매연입자가 연소되어 사라지게 되며, 그 DPF 필터부(12)는 다시 새롭게 배출되는 매연입자를 포집하는데 사용될 수 있게 된다.
그리고 노즐을 통하여 화염이 형성될 때, 화염이 안정적인 상태를 유지하기 위하여 적당량의 산소가 지속적으로 공급되어야 한다. 이를 위하여, 상기 버너(13)에 컴프레서(13c)를 연결하고, 컴프레서(13c)를 통하여 외부 공기를 버너(13)에 공급하여, 노즐(13a)에서 분사되는 연료가 안정적으로 연소되도록 하였다.
한편, 화염을 형성하기 위해서는 상술한 바와 같이 연료가 필요한데, 종래 매연저감장치(10)는 배기가스 전체가 연소실(14)로 공급되므로 많은 양의 배기가스가 연소실로 지속적으로 공급되는 구조이다. 이에 따라, 연소실(14) 내부에 화염을 생성하기 위해서는 배기가스가 공급되는 양에 비례하여 많은 양의 연료 또한 추가로 요구되어, 유지 비용이 상승되는 문제점이 있다.
국내등록특허공보 제10-1587217호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 배기가스의 일부는 연소챔버로 공급되도록 하고, 다른 일부는 그대로 배출되도록 하여 화염을 형성하기 위한 연료의 양을 줄일 수 있도록 하여, 유지 비용이 적게 들도록 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 빈 공간이 구비되되, 일측에 디젤엔진으로부터 발생되는 배기가스가 유입되도록 유입부가 형성되고, 타측에 배기가스가 유출되도록 유출부가 형성되는 점화하우징; 상기 점화하우징 내부에 관 형상으로 형성되되, 상기 유출부를 향하도록 위치되는 그 길이방향 일측은 개방부가 개방되도록 형성되고 그 길이방향 타측은 장착부가 개방되도록 형성되며, 외주연 일측에 배출공이 형성되고 외주연 타측에 유입공이 형성되되 상기 배출공은 상기 유입공보다 상기 개방부와 가까이 위치되고, 상기 유입공은 상기 배출공보다 상기 장착부와 가까이 위치되는 연소챔버; 상기 장착부를 통하여 상기 연소챔버 내부로 연료를 분사하는 노즐과, 상기 노즐의 측방에 위치되어 불꽃을 발생시키는 점화부를 포함하는 점화부재; 상기 유출부에 장착되는 분산부재; 및 상기 분산부재에 장착되며 DPF 기능을 갖는 필터부를 포함하고, 상기 유입부를 통하여 상기 점화하우징으로 유입된 배기가스는 상기 유입공과 상기 유출부 방향으로 이동되고, 상기 유입공을 통하여 상기 연소챔버로 유입된 배기가스는 상기 불꽃과 상기 연료에 의하여 화염으로 형성되고, 상기 화염은 상기 배출공을 지나 상기 유출부 방향으로 이동되고, 상기 점화하부징 내부의 상기 유입부와 상기 유출부 사이에는 차단막이 형성되어, 상기 연소챔버의 상기 개방부는 상기 차단막에 결합되고, 상기 차단막의 상기 개방부와 마주보는 위치에는 상기 개방부의 내주연을 따라 복수 개의 제 1 분사공이 형성되고, 상기 차단막의 상기 개방부와 마주보지 않는 위치에는 상기 개방부의 외주연을 따라 복수 개의 제 2 분사공이 형성되고, 상기 점화하우징 내부에는 상기 연소챔버보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 유도챔버를 더 포함하고, 상기 유도챔버의 길이방향 일측은 상기 유출부 방향으로 연장되되 개방되도록 형성되고, 상기 유도챔버의 길이방향 타측은 폐쇄되되 관통홀이 형성되며, 상기 유도챔버의 일측이 상기 유출부 방향으로 연장될 때, 상기 유도챔버는 상기 차단막을 지나 상기 유출부 방향으로 연장되고, 상기 연소챔버는 상기 관통홀에 삽입되어, 상기 연소챔버의 상기 개방부는 상기 유도챔버 내부에 위치되고, 상기 차단막의 테두리를 따라 복수 개의 안내홀이 상기 유도챔버의 바깥쪽에 위치되는 것을 특징으로 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치를 제공한다.
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또한, 상기 제 1 분사공의 개수는 상기 제 2 분사공의 개수보다 적도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치를 제공한다.
삭제
삭제
또한, 상기 차단막을 기준으로 하여, 상기 유도챔버의 일측은 상기 유출부 방향으로 연장되고, 상기 유도챔버의 타측은 상기 유출부의 반대 방향으로 연장될 때, 상기 유도챔버의 타측에는 하나 이상의 유도삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치를 제공한다.
또한, 상기 제 1 분사공과 상기 제 2 분사공은 상기 유도챔버 내부에 위치되고, 상기 안내홀의 전체 면적은 상기 제 1 분사공과 상기 제 2 분사공 전체 면적을 합친 것보다 크도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치를 제공한다.
본 발명은 배기가스의 일부는 연소챔버로 공급되고, 다른 일부는 안내홀을 통하여 그대로 배출되므로, 화염을 형성하기 위한 연료의 양을 줄일 수 있도록 하여, 유지 비용이 적게 드는 효과가 있다.
도 1은 DPF 시스템이 적용된 종래의 매연저감장치를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 점화하우징 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치에 구비되는 점화하우징의 유출부 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 분산본체에 가이드판이 결합되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 분산본체에 분산판과 분산부가 결합되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 분산날개를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 점화하우징으로 공급되는 배기가스가 분산부재를 지나면서 사방으로 분사되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치를 더욱 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치(1000)는 점화하우징(100), 연소챔버(110), 점화부재(120), 차단막(140), 유도챔버(130), 분산부재(200) 및 필터부(미도시)를 포함한다.
점화하우징(100)은 원통형 형상 등으로 형성되어, 그 내부는 연소챔버(110)가 위치되도록 빈 공간이 구비된다. 이러한 점화하우징(100)은 강도 보강 등을 위하여 이중으로 형성될 수 있다. 그리고 점화하우징(100)의 일측에 선박의 디젤엔진으로부터 발생되는 배기가스가 배기되는 배기관(미도시)과 연결되도록 유입부(102)가 형성되고, 점화하우징(100)의 타측에 점화하우징(100)으로 유입된 배기가스가 유출되도록 유출부(104)가 형성된다. 그리고 유출부(104)의 외주연을 따라 점화플렌지(104a)가 형성되어, 후술하는 분산본체(210)가 점화플렌지(104a)를 통하여 용이하게 결합되도록 구성된다.
연소챔버(110)는 점화하우징(100)보다 작은 직경을 갖는 관 형상으로 형성되며 점화하우징(100) 내부에 수용되도록 구성된다. 이때, 유출부(104)를 향하도록 위치되는 연소챔버(110)의 길이방향 일측은 개방부(112)가 개방되도록 형성되고, 연소챔버(110)의 길이방향 타측은 장착부(114)가 개방되도록 형성된다. 그리고 개방부(112)와 인접한 연소챔버(110)의 외주연 일측에 복수 개의 배출공(113)이 형성되고, 장착부(114)와 인접한 연소챔버(110)의 외주연 타측에 복수 개의 유입공(115)이 형성된다. 여기서 배출공(113)의 개수는 유입공(115)의 개수보다 많도록 구성될 수 있다. 이는, 후술하는 공기공급부(126)를 통하여 연소챔버(110) 내부로 유입된 외부공기가 배출공(113)을 통하여 배출되어야 하므로, 배출공(113)의 개수는 유입공(115)의 개수보다 많도록 구성되는 것이다. 그리고 유입부(102)를 통하여 점화하우징(100)으로 유입된 배기가스는 유입공(115)과 상기 유출부(104) 방향으로 이동된다.
점화부재(120)는 점화하우징(100) 내부에 구비되어 상기 유출부(104) 방향으로 화염을 형성하는 것으로, 장착부(114)에 장착되며 내부에 공간이 형성되는 점화본체(121)와, 점화본체(121)에 장착된 상태로 연소챔버(110) 내부로 가스 등의 연료를 분사하는 노즐(122)과, 노즐(122)의 측방에 위치되도록 점화본체(121) 내부에 설치되며 불꽃을 발생시키는 점화부(124)를 포함하고, 점화본체(121) 내부로 산소를 공급하도록 외부 공기를 공급하는 하나 이상의 공기공급부(126)를 더 포함할 수 있다. 그리고 유입부(102)를 통하여 점화하우징(100)으로 유입된 배기가스는 유입공(115)과 유출부(104) 방향으로 이동된다. 이때, 유입공(115)을 통하여 연소챔버(110)로 유입된 배기가스는 점화부(124)에 의한 불꽃과 노즐(122)에 의한 연료에 의하여 화염으로 형성되고, 상기 화염은 배출공(113)을 지나 유출부(104) 방향으로 이동된다.
차단막(140)은 점화하우징(100) 내부의 유입부(102)와 유출부(104) 사이에 이들 사이를 차단하도록 막 형상으로 형성된다. 그리고 연소챔버(110)의 개방부(112)는 차단막(140)에 결합된다. 이때, 차단막(140)의 개방부(112)와 마주보는 위치에는 개방부(112)의 내주연을 따라 복수 개의 제 1 분사공(142)이 형성되고, 차단막(140)의 개방부(112)와 마주보지 않는 위치에는 개방부(112)의 외주연을 따라 복수 개의 제 2 분사공(144)이 형성된다. 여기서 제 1 분사공(142)의 개수는 제 2 분사공(144)의 개수보다 적도록 구성될 수 있다. 그리고 차단막(140)의 테두리를 따라 복수 개의 안내홀(146)이 후술하는 유도챔버(130)의 바깥쪽에 위치된다.
유도챔버(130)는 점화하우징(100) 내부에 상기 연소챔버(110)보다 큰 직경을 갖도록 관 형상으로 형성된다. 이러한 유도챔버(130)의 길이방향 일측은 유출부(104) 방향으로 연장되되 개방되도록 형성되고, 유도챔버(130)의 길이방향 타측은 폐쇄되되 관통홀(132)이 형성된다. 그리고 유도챔버(130)의 일측이 유출부(104) 방향으로 연장될 때, 유도챔버(130)는 차단막(140)을 관통한 후 유출부(104) 방향으로 연장되도록 구성된다. 그리고 연소챔버(110)는 관통홀(132)에 삽입되어, 연소챔버(110)의 개방부(112)는 유도챔버(130) 내부에 위치된 상태로 차단막(140)에 밀착된다. 이때, 제 1 분사공(142)과 제 2 분사공(144)은 유도챔버(130) 내부에 위치되고, 안내홀(146)의 전체 면적은 복수 개의 제 1, 2 분사공(142, 144) 전체 면적을 합친 것보다 크도록 구성되어, 제 1, 2 분사공(142, 144)을 통하여 배출되는 화염의 양보다 안내홀(146)을 통하여 배출되는 배기가스의 양이 더 많도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 점화하우징(100)의 유출부(104)를 통하여 배출되는 유체 중 제 1, 2 분사공(142, 144)을 통하여 배출되는 화염의 양이 15%이면, 안내홀(146)을 통하여 배출되는 배기가스의 양은 85%로 구성될 수 있다. 이처럼 배기가스의 일부는 연소챔버(110)로 공급되고, 다른 일부는 안내홀(146)을 통하여 그대로 배출되므로, 화염을 형성하기 위한 연료의 양을 줄일 수 있도록 하여, 유지 비용이 적게 드는 효과가 있다.
한편, 차단막(140)을 기준으로 하여, 유도챔버(130)의 일측은 유출부(104) 방향으로 연장되고, 유도챔버(130)의 타측은 유출부(104)의 반대 방향으로 연장될 때, 유도챔버(130)의 타측에는 하나 이상의 유도삽입홀(134)이 형성될 수 있다. 이러한 유도삽입홀(134)은 유도챔버(130) 내부가 기 설정된 기압 이상으로 상승될 때, 유도챔버(130) 내부의 화염이 제 2 분사공(144) 대신에 유도삽입홀(134)로 분사될 수 있도록 구성된다. 또는 유도챔버(130)와 점화하우징(100) 사이의 기압이 기 설정된 기압 이상으로 상승될 때, 점화하우징(100)의 배기가스가 안내홀(146) 대신에 유도삽입홀(134)로 분사될 수 있도록 구성된다. 이처럼 유도챔버(130)에는 유도삽입홀(134)이 구비되므로, 유도챔버(130) 내부 또는 점화하우징(100) 내부가 위험 기압 수준으로 상승되지 않게 되는 효과가 있다.
분산부재(200)는 유출부(104)에 장착되는 것으로 후술하기로 한다. 상기 필터부는 배기가스에 포함되어 배출되는 입자성물질을 포집하는 매연여과필터(DPF; Diesel Particulate Filter)이다. 이러한 상기 필터부는 통상적인 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고 필터부에 포집된 입자성 물질은 점화부재(120)에 의하여 점화된 화염에 의하여 제거되어, 필터부는 다시 입자성 물질을 포집하여 계속 사용할 수 있게 된다.
도 5는 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 내부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 분산본체에 가이드판이 결합되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 분산부재(200)는 분산본체(210), 분산판(230) 및 분산부(240)를 포함하며, 가이드판(250)을 더 포함할 수 있다.
분산본체(210)는 내부에 빈 공간이 형성되되 일측은 상기 유출부(104)에 구비된 점화플렌지(104a)에 결합되고 타측은 상기 필터부가 연결된다. 그리고 분산본체(210)는 그 내부가 폐쇄부(212)에 의하여 제 1 공간부(210a)와 제 2 공간부(210b)로 구분된다. 그리고 제 1 공간부(210a)의 폐쇄부(212)의 반대 방향 측부는 유출부(104)와 연결되고, 제 2 공간부(210b)에는 후술하는 가이드판(250), 분산판(230) 및 분산부(240)가 위치된다. 그리고 폐쇄부(212)의 유도챔버(130)와 대향되는 위치에는 점화하우징(100)의 유출부(104)를 통하여 분산본체(210) 방향으로 돌출된 유도챔버(130)가 안내되도록 챔버안내홀(212a)이 관통 형성되고, 폐쇄부(212)의 후술하는 분산공(232)과 대향되는 위치에는 배관안내홀(212b)이 형성된다. 그리고 제 1 공간부(210a)에는 유도배관(220)이 형성될 수 있다. 유도배관(220)은 그 일측은 제 1 공간부(210a)에 위치된 상태로 유출부(104)와 마주보도록 위치되고 그 타측은 배관안내홀(212b)을 지나 후술하는 분산공(232) 방향으로 연장된다. 그리고 점화하우징(100)으로 유입된 배기가스가 유출부(104) 방향으로 이동될 때, 상기 배기가스는 안내홀(146: 도 4 도시)을 지나 유출부(104)로 이동된 후, 유도배관(220)에 가이드된 상태로 분산공(232)으로 공급된다.
가이드판(250)은 판형으로 형성되며, 분산본체(210) 내부의 폐쇄부(212)와 후술하는 분산판(230) 사이에 상기 분산본체(210) 내부를 차단하도록 구성된다. 그리고 가이드판(250)의 후술하는 중앙차단부(244: 도 8 도시)와 대향되는 위치에는 유도배관(220)이 관통되도록 관통공(252)이 형성된다. 그리고 가이드판(250)의 관통공(252)과 유도관(242)의 내주연 사이에는 유도관(242)보다 작은 직경을 갖는 가이드관(251)이 돌출 형성되고, 가이드판의 관통공(252)과 가이드관(251) 사이에는 복수 개의 가이드홀(254)이 형성된다.
그리고 가이드판(250)의 중앙에는 연소챔버(110) 방향으로 테이퍼부(260)가 더 구비될 수 있다. 테이퍼부(260)는 가이드판(250)의 중앙에 연결된 상태로 챔버안내홀(212a)을 지나 차단막(140)에 접촉되도록 연장 형성되는 것으로, 이러한 테이퍼부(260)는 차단막(140) 방향으로 갈수록 폭이 좁아지고 가이드홀(254) 방향으로 갈수록 폭이 넓어지는 깔때기 형상으로 형성된다. 그리고 차단막(140)에 접촉되는 테이퍼부(260)의 일측 외주연부의 외측에 제 1 분사공(142)이 위치되고, 가이드판(250)에 접촉되는 테이퍼부(260)의 타측 외주연부의 외측에 가이드홀(254)이 위치되어, 제 1 분사공(142) 및 제 2 분사공(144)을 통하여 챔버안내홀(212a) 방향으로 이동되는 유체는 테이퍼부(260)의 외측에 가이드된 상태로 가이드홀(254) 방향으로 용이하게 안내되는 효과가 있다.
그리고 테이퍼부(260)의 외측에 위치되는 가이드판(250)에는 하나 이상의 기압조절홀(256)과, 상기 기압조절홀(256)을 개폐하는 개폐부(257)가 구비될 수 있다. 개폐부(257)는 상기 분산본체(210) 내부가 기 설정된 압력 이상이 되면 상기 기압조절홀(256)을 개방하도록 구성된다. 개폐부(257)는 예를 들면 기압조절홀(256)을 폐쇄하되 기압조절홀(256)에 회전되도록 설치되어, 개폐부(257)가 회전됨에 따라 기압조절홀(256)이 개방되도록 구성될 수 있다. 그리고 폐쇄부(212)의 기압조절홀(256)과 대향되는 위치에도 본체기압조절홀(212c)이 형성되어 제 1 공간부(210a)로 공급되는 유체가 본체기압조절홀(212c)을 통하여 기압조절홀(256) 방향으로 이동될 수 있다.
이처럼 본 발명은 분산본체(210) 내부 압력이 기 설정된 기압 이상으로 상승되면, 개폐부(257)가 개방되어 분산본체(210) 내부 압력이 다운되도록 구성되므로, 분산본체(210)가 폭발하는 등의 위험 상황이 발생되지 않게 되는 효과가 있다.
분산판(230) 및 분산부(240)는 도 8에서 설명하기로 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 분산본체에 분산판과 분산부가 결합되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 분산판(230)은 분산본체(210) 내부의 제 2 공간부(210b)에 구비되어 분산본체(210) 내부를 차단하는 것으로, 예를 들면 판형으로 형성될 수 있으며, 가이드판(250)의 외측에 구비될 수 있다. 이러한 분산판(230)에는 하나 이상의 분산공(232)이 형성될 수 있으며, 예를 들면 분산판(230)의 테두리를 따라 복수 개의 분산공(232)이 관통 형성될 수 있다.
분산부(240)는 분산공(232)으로 공급되는 유체를 사방으로 분산시키는 것으로, 유도관(242), 중앙차단부(244) 및 분산날개(246)를 포함한다. 유도관(242)은 분산공(232)에 장착되는 것으로 관 형상으로 형성된다. 중앙차단부(244)는 유도관(242)의 내부에 수용되도록 위치되되 유도관(242)보다 작은 직경으로 형성되어 유도관(242)의 중앙을 차단하도록 구성된다. 이러한 중앙차단부(244)는 원형으로 형성되며 그 중앙으로 갈수록 상기 필터부 방향으로 볼록해지도록 형성될 수 있다. 그리고 중앙차단부(244)의 외주연을 따라 상기 필터부 방향으로 보조유도관(245)이 돌출 형성될 수 있다. 분산날개(246)는 복수 개로 구성되며 중앙차단부(244)의 외주연을 따라 상기 유도관(242)의 내주연 방향으로 돌출 형성되거나 또는 상기 유도관(242)의 내주연을 따라 상기 중앙차단부(244)의 외주연 방향으로 돌출 형성된다. 그리고 상호 인접한 한 쌍의 상기 분산날개(246) 사이의 공간에 분산홀(248)이 구비된다. 그리고 분산공(232)을 통과하는 유체는 유도관(242)과 보조유도관(245) 사이로 안내된 후 복수 개의 분산홀(248)을 통하여 사방으로 분산된 후 상기 필터부로 이동된다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 분산날개를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 상호 인접한 한 쌍의 분산날개(246) 중 제 1 분산날개(246a)의 일측부는 제 2 분산날개(246b)의 일측부와 이격된 상태로 겹쳐지도록 위치되어, 제 1 분산날개(246a)와 제 2 분산날개(246b)의 상호 겹쳐진 부분 사이의 이격된 공간에 분산홀(248)이 구비된다.
그리고 복수 개의 분산날개(246)의 길이방향 일측부는 필터부 방향을 향하도록 경사지도록 형성되어 유출부(104)에서 분산부재(200)로 유출되는 유체는 제 1 분산날개(246a)와 제 2 분산날개(246b) 사이의 분산홀(248)을 지나가면서 분사 각도가 꺾이게 되어, 경사진 상태로 필터부 방향으로 이동된다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치의 점화하우징으로 공급되는 배기가스가 분산부재를 지나면서 사방으로 분사되는 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 예를 들면 선박에 장착되는 디젤엔진으로부터 발생되는 배기가스가 점화하우징(100)의 유입부(102)를 통하여 점화하우징(100) 내부로 공급된다. 그리고 점화하우징(100) 내부로 유입되는 배기가스의 일부는 연소챔버(110)의 유입공(115)을 통하여 연소챔버(110) 내부로 유입되고, 다른 일부는 차단막(140)의 안내홀(146)을 통하여 유출부(104)로 유출된다.
그리고 유출부(104)는 분산본체(210)와 연결되어 있어, 유출부(104)로 유출되는 배기가스는 분산본체(210)로 이동된 후 유도배관(220)을 통하여 중앙차단부(244) 방향으로 안내되며, 이어서 중앙차단부(244)의 외주연과 유도관(242)의 내주연 사이에 위치되는 분산날개(246)로 이동되고, 분산날개(246) 사이의 분산홀(248)을 통과하게 된다. 이때, 배기가스는 분산홀(248)을 통과하면서 각도가 꺾이면서 경사진 상태로 사방으로 퍼지면서 필터부 방향으로 이동된다.
한편, 연소챔버(110) 내부로 유입되는 배기가스는 공기공급부(126)로부터 공급되는 외부공기와 혼합된 후, 노즐(122)에 의한 연료와 점화부(124)에 의한 불꽃에 의하여 화염이 생성된다. 그리고 이러한 화염은 배출공(113)을 지나 제 2 분사공(144)을 통하여 분산본체(210)의 챔버안내홀(212a) 방향으로 분사되거나 또는 제 1 분사공(142)을 통하여 챔버안내홀(212a) 방향으로 분사된다. 그리고 챔버안내홀(212a)로 분사되는 화염은 테이퍼부(260)에 가이드된 후 가이드판(250)의 가이드홀(254)을 지나 중앙차단부(244) 방향으로 안내된다. 이때, 중앙차단부(244)에는 배기가스가 안내되어 있으므로, 화염과 배기가스가 상호 혼합된 상태로 분산홀(248)을 통과한 후 사방으로 퍼지면서 필터부의 중앙은 물론 테두리 부근까지 널리 퍼진 상태로 필터부를 통과하게 된다.
이처럼 본 발명은 연소챔버(110)에서 형성된 화염이 분산홀(248)을 통과하면서 사방으로 분산된 상태로 필터부의 전 영역으로 고르게 공급되도록 하여 필터부의 효율이 향상되는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 매연 저감 장치(1000)는 선박에서 발생되는 배기가스를 필터링하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 본 발명을 이로 한정하는 것은 아니고, 디젤엔진을 동력으로 사용하여 배기가스를 방출하는 다른 것들 예를 들면, 차량, 기차, 공장 기계 등에도 적용 가능하다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
1000: 매연 저감 장치
100: 점화하우징 102: 유입부
104: 유출부 104a: 점화플렌지
110: 연소챔버 112: 개방부
113: 배출공 114: 장착부
115: 유입공 120: 점화부재
121: 점화본체 122: 노즐
124: 점화부 126: 공기공급부
130: 유도챔버 132: 관통홀
134: 유도삽입홀 140: 차단막
142: 제 1 분사공 144: 제 2 분사공
146: 안내홀 200: 분산부재
210: 분산본체 210a: 제 1 공간부
210b: 제 2 공간부 212: 폐쇄부
212a: 챔버안내홀 212b: 배관안내홀
212c: 본체기압조절홀 220: 유도배관
230: 분산판 232: 분산공
240: 분산부 242: 유도관
244: 중앙차단부 245: 보조유도관
246: 분산날개 246a: 제 1 분산날개
246b: 제 2 분산날개 248: 분산홀
250: 가이드판 251: 가이드관
252: 관통공 254: 가이드홀
256: 기압조절홀 257: 개폐부
260: 테이퍼부

Claims (7)

  1. 내부에 빈 공간이 구비되되, 일측에 디젤엔진으로부터 발생되는 배기가스가 유입되도록 유입부가 형성되고, 타측에 배기가스가 유출되도록 유출부가 형성되는 점화하우징;
    상기 점화하우징 내부에 관 형상으로 형성되되, 상기 유출부를 향하도록 위치되는 그 길이방향 일측은 개방부가 개방되도록 형성되고 그 길이방향 타측은 장착부가 개방되도록 형성되며, 외주연 일측에 배출공이 형성되고 외주연 타측에 유입공이 형성되되 상기 배출공은 상기 유입공보다 상기 개방부와 가까이 위치되고, 상기 유입공은 상기 배출공보다 상기 장착부와 가까이 위치되는 연소챔버;
    상기 장착부를 통하여 상기 연소챔버 내부로 연료를 분사하는 노즐과, 상기 노즐의 측방에 위치되어 불꽃을 발생시키는 점화부를 포함하는 점화부재;
    상기 유출부에 장착되는 분산부재; 및
    상기 분산부재에 장착되며 DPF 기능을 갖는 필터부를 포함하고,
    상기 유입부를 통하여 상기 점화하우징으로 유입된 배기가스는 상기 유입공과 상기 유출부 방향으로 이동되고,
    상기 유입공을 통하여 상기 연소챔버로 유입된 배기가스는 상기 불꽃과 상기 연료에 의하여 화염으로 형성되고, 상기 화염은 상기 배출공을 지나 상기 유출부 방향으로 이동되고,
    상기 점화하부징 내부의 상기 유입부와 상기 유출부 사이에는 차단막이 형성되어, 상기 연소챔버의 상기 개방부는 상기 차단막에 결합되고,
    상기 차단막의 상기 개방부와 마주보는 위치에는 상기 개방부의 내주연을 따라 복수 개의 제 1 분사공이 형성되고,
    상기 차단막의 상기 개방부와 마주보지 않는 위치에는 상기 개방부의 외주연을 따라 복수 개의 제 2 분사공이 형성되고,
    상기 점화하우징 내부에는 상기 연소챔버보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 유도챔버를 더 포함하고, 상기 유도챔버의 길이방향 일측은 상기 유출부 방향으로 연장되되 개방되도록 형성되고, 상기 유도챔버의 길이방향 타측은 폐쇄되되 관통홀이 형성되며,
    상기 유도챔버의 일측이 상기 유출부 방향으로 연장될 때, 상기 유도챔버는 상기 차단막을 지나 상기 유출부 방향으로 연장되고,
    상기 연소챔버는 상기 관통홀에 삽입되어, 상기 연소챔버의 상기 개방부는 상기 유도챔버 내부에 위치되고,
    상기 차단막의 테두리를 따라 복수 개의 안내홀이 상기 유도챔버의 바깥쪽에 위치되는 것을 특징으로 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분사공의 개수는 상기 제 2 분사공의 개수보다 적도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단막을 기준으로 하여, 상기 유도챔버의 일측은 상기 유출부 방향으로 연장되고, 상기 유도챔버의 타측은 상기 유출부의 반대 방향으로 연장될 때, 상기 유도챔버의 타측에는 하나 이상의 유도삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분사공과 상기 제 2 분사공은 상기 유도챔버 내부에 위치되고,
    상기 안내홀의 전체 면적은 상기 제 1 분사공과 상기 제 2 분사공 전체 면적을 합친 것보다 크도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유지 비용 절감 기능을 갖는 선박용 매연 저감 장치.
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