KR102334116B1 - 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치 - Google Patents
디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 노후 농기계의 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 연통가능하도록 연결되는 배기가스 유입관, 상기 배기가스 내 미세먼지가 저감된 배기가스가 외부로 배출되는 배출구, 상기 배기가스 유입관과 상기 배출구 사이에 위치하여, 상기 배기가스 내 미세먼지를 제거하는 배기가스 후처리 장치, 및 상기 노후 농기계의 운전석 루프 상에 장착되되, 상기 배기가스 후처리 장치가 안착되는 베이스모듈을 포함하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치을 제공한다.
Description
본 발명은 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 미세먼지 등과 같은 미세먼지를 저감시키기 위한 장치를 갖지 않은 노후된 농기계 장착되어, 미세먼지 등과 같은 미세먼지를 저감시키기 위한 노후 농기계용 미세먼지 저감장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박, 발전기 등에서 고효율 및 고출력의 운전이 가능한 디젤엔진의 수요가 계속 증가하고 있다. 이는 디젤유가 가격이 저렴하고 연비나 효율 측면에서 장점이 있기 때문이다.
이러한 디젤엔진을 구동시, 대기 오염을 일으키는 질소산화물(NOx)과 입자상물질(PM; Particulate Matter)이 배기가스에 포함되어 배출되기 때문에 이를 줄이기 위해 매연저감장치는 의무적으로 장착해야 한다. 매연저감장치로서 대표적인 것이 디젤미립자필터(DPF; Diesel Particulate Filter)가 있다.
디젤미립자필터는 현재 입자상물질을 저감하는데 가장 효율적이며 실용화에 접근되어 있다. 디젤미립자필터를 디젤엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 개재하면, 배기가스에 포함된 입자상물질(PM) 대부분은 디젤미립자필터에 포집되므로, 외기로 배출되는 배기가스를 정화할 수 있다.
한편, 농촌은 도심에 비해 사업장과 자동차가 상대적으로 적지만, 직·간접적으로 배출되는 미세먼지 양이 매우 높으며, 농촌에서 생성되는 미세먼지는 농민을 비롯해 가축·작물까지 피해를 줄 수 있어 농기계에서 배출되는 미세먼지에 대한 적극적인 관리가 필요하다.
초미세먼지는 생물성 연소, 농작업간 비산먼지, 노후 농기계 등이 주요 배출원으로 보고 되고 있으며, 2015년 이후 신규로 제작되는 농기계의 경우 배출가스 규제가 적용되어 매연저감장치를 장착하여 운영중에 있다. 다만, 2015년 이전 제작된 노후 농기계의 경우 매연저감장치가 장착되어 있지 않아, 매연저감장치 장착이 필요한 상황이다.
그러함에도 노후 농기계의 경우 매연저감장치의 장착할 수 있는 위치나 구조가 초기제작 설계시 반영되어 있지 않은 문제점이 있으며, 이로 인해 매연저감장치를 노후 농기계에 설치하기 위한 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은, 배기가스 후처리 장치를 노후 농기계에 장착하여, 배기가스 후처리 장치를 설치할 공간이 없는 노후 농기계에서 배출되는 배기가스의 미세먼지를 저감시킬 수 있는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 노후 농기계의 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 연통가능하도록 연결되는 배기가스 유입관, 상기 배기가스 내 미세먼지가 저감된 배기가스가 외부로 배출되는 배출구, 상기 배기가스 유입관과 상기 배출구 사이에 위치하여, 상기 배기가스 내 미세먼지를 제거하는 배기가스 후처리 장치, 및 상기 노후 농기계의 운전석 루프 상에 장착되되, 상기 배기가스 후처리 장치가 안착되는 베이스모듈을 포함하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치를 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 배기가스 후처리 장치는, 상기 유입관으로부터 유입된 배기가스에 포함된 입자상물질을 필터링하여 포집하는 디젤미립자필터(DPF; Diesel Particulate matter Filter), 및 상기 디젤미립자필터의 전단에 위치하여 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나, 입자상물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)를 포함하여, 상기 배기가스는 순차로 상기 유입관, 상기 디젤산화촉매장치, 상기 디젤미립자필터 및 상기 배출구를 거쳐 유동할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배기가스 후처리 장치를 외부에서 덮는 커버를 더 포함하되, 상기 커버는, 상기 배기가스 후처리 장치의 길이방향을 따라 형성된 제1 면과, 상기 제1 면의 좌우 양측 각각에 하향 경사지도록 형성된 제2 및 제3 면을 포함하여, 빗물을 신속히 배수토록 할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 및 제3 면은, 외면에 상기 제1 면측에서 외측 방향으로 오목하게 형성된 다수의 배수홈을 가질 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 커버 상에 배치된 제1 태양광패널, 및 상기 제1 태양광패널에 의해 발생된 전력을 이용하여 상기 디젤산화촉매장치의 상류측의 배기가스를 가열하는 전기버너를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 커버 상에 중첩 배치되되, 상기 노후 농기계의 운전석을 차양하도록 상기 커버의 길이방향을 따라 슬라이딩되는 보조커버, 및 상기 보조커버 상에 추가 배치된 제2 태양광패널을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배기가스 후처리 장치와 상기 커버 사이에 위치하여, 상기 배기가스 후처리 장치를 단열시키는 난연성의 단열부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배기가스 후처리 장치와 상기 베이스모듈 사이에 개재되어, 상기 노후 농기계로부터 전달되는 진동이 상기 배기가스 후처리 장치에 전달되지 못하도록 차단하는 진동차단부재를 더 포함하되, 상기 진동차단부재는 내부에 온도에 따라 액체에서 반고체로, 또는 반고체에서 액체로 상변화를 일으키는 물질이 충진되어 액상일 때 진동을 흡수할 수 있다.
본 발명에 따른 노후 농기계용 미세먼지 저감 장치는, 배기가스 후처리 장치를 노후 농기계에 장착하여, 배기가스 후처리 장치를 설치할 공간이 없는 노후 농기계에서 배출되는 배기가스의 미세먼지를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 배기가스 후처리 장치를 노후 농기계의 운전석 루프상에 설치함으로써, 빗물에 노출되어 미세먼지 저감 효율이 저하되는 문제를 해소할 수 있거나, 또 직사하는 태양광을 이용하여 전기 버너를 작동하여 미세먼지 저감 효율을 향상시킬 수 있고, 또 포집된 매연을 승온시켜 입자상물질을 재생할 수 있다.
또한, 노후 농기계의 운전석 루프상에 설치되는 커버 상에 보조커버를 추가하고 슬라이딩 가능하도록 설치함으로써, 종래 노후 농기계의 운전석에 대한 차양 역할과 동시에 태양광을 집광할 수 있는 태양광패널의 넓이를 확장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치의 구성도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치의 외관을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2a 및 2b의 노후 농기계용 미세먼지 저감장치에 커버가 장착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디젤 엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버에 보조커버가 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치의 외관을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2a 및 2b의 노후 농기계용 미세먼지 저감장치에 커버가 장착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디젤 엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버에 보조커버가 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치의 구성도이고, 도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치의 외관을 나타낸 도면이다.
도 1, 2a 및 2b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 노후 농기계용 미세먼지 저감장치는, 노후 농기계의 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 연통가능하도록 연결되는 배기가스 유입관(101), 배기가스 내 미세먼지가 저감된 배기가스가 외부로 배출되는 배출구(102), 배기가스 유입관(101)과 배출구(102) 사이에 위치하여, 배기가스 내 미세먼지를 제거하는 배기가스 후처리 장치(100), 및 노후 농기계의 운전석 루프(roof) 상에 장착되되, 배기가스 후처리 장치(100)가 안착되는 베이스모듈(130)을 포함할 수 있다.
기존에 배기가스 후처리 장치를 갖지 않거나, 배기가스 후처리 장치를 설치할 공간이 없는 노후 농기계에, 본 발명의 일 실시예에 따른 노후 농기계용 미세먼지 저감장치를 장착하여, 배기가스의 미세먼지를 저감시킬 수 있다.
다만, 도 1, 2a 및 2b에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 노후 농기계용 미세먼지 저감장치가 구현될 수 있음은 물론이다.
이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
배기가스 유입관(101)은 노후 농기계의 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 연통가능하도록 연결되는 것으로, 디젤엔진에서 배출된 배기가스는 유입관(110)을 통해 유입되어, 그 타단에 연결된 배기가스 후처리 장치(100)로 유도시킬 수 있다.
이때, 유입관(101)은 노후 농기계의 배기관과 연통 가능하도록 결합하기 위해 일단에는 플랜지부가 형성될 수 있고, 마찬가지로 반대측 타단에도 배기가스 후처리 장치(100)와 연통 가능하도록 결합하기 위해 플랜지부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치(100)가 안착되는 베이스모듈(130)은 노후 농기계의 운전석 루프(roof) 상에 장착되기 때문에, 노후 농기계의 배기관과 배기가스 후처리 장치(100)를 연결하기 위해 상기 유입관(101)은 노후 농기계의 외관 형상, 특히 운전석의 형상을 따라 'ㄱ'자나 'ㄴ'자 등으로 절곡형성될 수 있으며, 이를 위해 적어도 둘 이상으로 나누어진 단위유입관(101a, 101b)이 연통가능하도록 결합될 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 유입관(101)은 적어도 일부분이 플렉시블관으로 이루어져, 설치자가 필요에 따라 길이를 신축하거나 자유롭게 절곡할 수 있도록 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 노후 농기계용 미세먼지 저감장치를 설치할 때, 다양한 크기 및 다양한 종류의 농기계에도 적용할 수 있도록 할 수도 있다.
배기가스 후처리 장치(100)는 배기가스 유입관의 후단에 연결되어, 노후 농기계의 디젤엔진으로부터 배출된 배기가스 내 미세먼지를 제거할 수 할 수 있으며, 배기가스 후처리 장치(100)에 의해 미세먼지가 제거된 배기가스는 배출구(102)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 배기가스 후처리 장치(100)는, 디젤산화촉매장치(110)와 디젤미립자필터(120)를 포함하여, 노후 농기계의 배기가스로부터 미세먼지를 제거할 수 있다.
유입관(101)을 통해 유입된 배기가스의 상류측단에는, 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나 입자상물질(PM; Particulate Matter)에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)(110)를 포함할 수 있다.
디젤산화촉매장치(110)는, 코디어라이트 등을 원료로 한 세라믹스로 구성된 허니컴 구조의 담지체 등에 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 등의 귀금속을 촉매로서 배기가스 중의 산소(O2)를 이용하여 배기가스 중에 포함된 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화하거나 입자상물질에 포함된 용해성유기성분을 산화시켜, 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 바꾸는 촉매장치이다.
디젤산화촉매장치(110)의 소재 등은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 이에 대한 자세한 설명을 생략하기로 한다. 다만, 디젤산화촉매장치(110)는 제조시 높은 파손 가능성 때문에 사각기둥형태로 구현하는 것보다는 원통형태로 구현하는 것이 좋다.
디젤미립자필터(DPF; Diesel Particulate matter Filter)(120)는 디젤산화촉매장치(110)의 후단에 위치하여, 유입관(110)으로부터 유입된 배기가스에 포함된 입자상물질(PM)을 필터링하여 포집할 수 있다.
디젤미립자필터(120)는 원통형의 허니컴(honeycomb) 구조체로 이루어질 수 있다. 허니컴 구조체는 두께 방향으로 관통하는 관통공을 가진 다수 셀로 이루어지되, 허니컴 구조체의 적어도 일 면은 일정 비율로 플러깅(plugging)되어, 이에 따라 허니컴 구조체 일 면으로 유입된 배기가스가 관통공을 따라 기류를 형성하되 반대 면에 플러깅된 셀을 투과하지 못하고 우회하여 상기 관통공의 측벽을 투과하게 함으로써, 그 과정에서 입자상물질(PM)을 필터링할 수 있다.
이때, 디젤미립자필터(120)는 내부에 입자상물질(PM)을 보다 원활히 제거할 수 있도록 촉매가 코팅될 수 있으며, 촉매는 본 출원인이 출원한 한국특허등록번호 제0590308호 등에서 개시한 것일 수 있으나, 반드시 이에 한하지 않는다.
상기 허니컴 구조체의 소재 등은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤미립자필터(120)는, 디젤산화촉매장치(110)의 후단에 정렬 위치함으로써, 상기 디젤산화촉매장치(110)를 통과한 배기가스가 누출되지 않고 디젤미립자필터(120)에 유입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 디젤미립자필터(120)는 디젤산화촉매장치(110)와 마찬가지로 원통형으로 이루어질 수 있으며, 원통형의 디젤산화촉매장치(110)와 디젤미립자필터(120)는 원통형의 하우징 내부에 직렬로 나란히 수용 배치될 수 있다.
결국, 노후 농기계의 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스는 배기관, 유입관(101), 디젤산화촉매장치(110), 디젤미립자필터(120) 및 배출구(102)를 거쳐 유동함으로써, 미세먼지가 제거된 배기가스가 외부로 배출될 수 있다.
도 3은 도 2a 및 2b의 노후 농기계용 미세먼지 저감장치에 커버가 장착된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 노후 농기계용 미세먼지 저감장치는 배기가스 후처리 장치(100)를 외부에서 덮는 커버(140)를 포함할 수 있다.
커버(140)는 원통형으로 길게 형성된 배기가스 후처리 장치(100)의 길이방향을 따라 형성된 제1 면(141)과, 제1 면(141)의 좌우 양측 각각에 하향 경사지도록 형성된 제2 및 제3 면(142, 143)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 면(141)은 상기 배기가스 후처리 장치(100)의 직상방에 이격하여 위치할 수 있고, 좌우 양측 각각에 제2 및 제3 면(142, 143)이 하향 경사지도록 형성됨으로써, 그 위로 낙하하는 빗물이 신속히 외측으로 배수될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
배기가스의 온도가 저온일 때는 디젤산화촉매장치(110) 및/또는 디젤미립자필터(120)의 활성 온도 이상으로 유지하여야 미세먼지 정화 성능을 유지할 수 있다. 특히, 디젤미립자필터(120)는 배기가스 중 입자상 물질을 필터를 이용하여 물리적으로 포집하지만, 포집할 수 있는 포집량에는 한계가 있기 때문에, 디젤미립자필터(120)에 고온의 배기가스를 통과시킴으로써 포집된 입자상 물질을 연소 제거하는 강제 재생을 통해 입자상 물질의 포집 능력을 회복시킬 수 있다. 따라서, 배기가스의 온도 또는 배기가스 후처리 장치(100)의 온도를 떨어뜨리지 않는 것이 좋다.
통상 농기계는 외부에서 운전하기 때문에 우천시에는 빗물에 의해 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 낮아지지 않도록 하기 위해, 커버(140)는 경사면을 가져 신속히 빗물이 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 및 제3 면(142, 143)에 위에서 아래로, 즉 제1 면(141)측에서 외측 방향으로 오목하게 길게 형성된 다수의 배수홈(g1, g2)을 가질 수 있다.
배수홈(g1, g2)은 커버(140) 위로 낙하한 빗물의 유수 경로를 안내하여 신속히 배수되도록 함으로써, 빗물에 의한 배기가스 후처리 장치(100)의 냉각능력을 저하시켜 미세먼지 저감 능력을 가급적 유지될 수 있도록 하는 것이 좋다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 배수홈(g1, g2)은 그 단면의 형상이나 길이, 배수홈(g1, g2)의 개수 등은 특별히 한정하지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 커버(140) 상에는 제1 태양광패널(161~163)이 다수 배치될 수 있다.
태양광패널(161~163)은 복수의 태양광 모듈을 포함하여 태양광을 집광함으로써 전력을 발생시킬 수 있다.
또한, 전기 버너(105)는 태양광패널(161~163)에 의해 발생된 전력을 수전(受電)하고 그 전력에 의해 구동될 수 있다. 일 실시예에 따라, 태양광패널(161~163)에 의해 발생된 전력은 배터리(미도시)에 저장될 수 있고, 배터리에 저장된 전력으로 상기 전기 버너(105)는 작동될 수 있음은 물론이다.
태양광패널(161~163)은 태양광을 직달 수광 가능하도록 제1 내지 제3 면(143) 상에 복수 개가 배치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커버(140)는 농기계의 운전석 루프 상에 배치되기 때문에, 태양광을 수광할 수 있는 최적의 위치에 놓이기 때문이다.
일 실시예에 따라 상기 태양광패널(161~163)을 이루고 있는 태양광 모듈 중 제2 및 제3 면(142, 143) 상에 배치된 것들(162a~162h, 163a~163h)은 인접한 모듈들 사이에 소정 간격만큼 이격되어 배치되어, 우천시 낙하하는 빗물의 배출 경로를 마련토록 하는 것이 바람직하며, 이때 인접한 태양광모듈들(162a~162h, 163a~163h) 사이의 공간에는 배수홈(g1, g2)이 형성될 수도 있다.
통상 노후 농기계는 출력이 낮고, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 낮기 때문에, 디젤산화촉매장치(110) 및/또는 디젤미립자필터(120)의 미세먼지 정화 성능을 유지할 수 있도록 디젤산화촉매장치(110)의 전단 상류측에는 배기가스를 가열하여 승온시킬 수 있는 버너(105)를 포함하는 것이 바람직하다(도 6 참조).
이때, 버너(105)는 배기가스를 고온이 아닌 약 100℃ 정도 승온시킬 수 있는 것이면 족하므로, 전술한 태양광패널(161~163)에 의해 생성된 전력에 의해 작동될 수 있는 미니 전기 버너인 것이 좋고, 버너(105)는 유입구(101)를 통해 유입되는 배기가스의 온도(T1)의 온도에 따라 작동 여부가 제어되는 것이 바람직하다. 즉 제어부(미도시)는 유입구(101)의 배기가스 온도(T1)가 기 설정된 온도보다 낮으면 배기가스를 가열하여 승온시키기 위해 버너(105)를 작동 제어할 수 있다.
이렇게 전기버너를 사용함으로써 배기가스의 온도 상승으로 인한 미세먼지 저감효율을 향상시킬 수 있고, 또 디젤산화촉매장치(110) 및/또는 디젤미립자필터(120)에 포집된 매연을 승온시켜 입자상물질을 재생시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 버너(105)는 전기 버너 이외에 연료 분사 버너가 조합될 수 있다.
입자상물질을 재생시키기 위해, 연료를 분사하고 이를 점화하여 화염을 생성시키는 연료 분사 버너 사용시 연료 소모가 불가피하지만, 전기 버너(105)를 함께 사용하는 경우에는, 연료 분사 버너의 연료소모를 크게 줄일 수 있기 때문이다.
즉, 전기 버너와 연료 분사 버너의 조합으로 적은 연료 소모로 디젤산화촉매장치(110) 및/또는 디젤미립자필터(120)에 포집된 매연을 승온시켜 입자상물질을 재생할 수 있다.
한편, 커버(140)와 배기가스 후처리 장치(100) 사이에는 이격 공간이 형성되어 그 이격 공간 상으로 공기가 통과하기 때문에, 배기가스 후처리 장치(100)는 외기에 노출되어 냉각될 수 있는 문제가 있다.
배기가스 후처리 장치(100)의 미세먼지 정화 성능을 최대한 유지시킬 수 있도록, 커버(140)와 배기가스 후처리 장치(100) 사이 공간에는 배기가스 후처리 장치(100)를 단열시킬 수 있는 단열부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
다만, 배기가스 후처리 장치(100)는 고온의 배기가스 등에 의하여 온도가 높아졌을 때, 고열에 의한 단열부재의 화재를 방지하기 위해 상기 단열부재는 난연성의 소재로 이루어진 것이 바람직하다.
한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버에 보조커버가 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라, 커버(140) 위에는 슬라이딩 가능하도록 배치된 보조커버(150)를 더 포함할 수 있다.
커버(140)가 농기계 운전석의 전방 방향으로 배치되고, 그 위에 보조커버(150)가 슬라이딩 가능하도록 중첩 배치되었을 때, 보조커버(150)가 전방으로 커버(140)로부터 인출되어 슬라이딩된 경우, 노후 농기계의 운전석을 차양할 수 있다.
이를 위해, 보조커버(150)는 커버(140)의 제1 내지 제3 면(141~143) 각각에 상응하는 제1 내지 제3 보조면(151~153)을 포함할 수 있고, 또 보조커버(150)는 커버(140) 상에 커버(140)의 길이방향을 따라 배치된 복수의 레일(미도시) 상에 안착되어, 레일을 따라 전후 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.
더욱 바람직하게, 보조커버(150)는 그 위에 제2 태양광패널(미도시)이 추가 배치되어, 보조커버(150)가 커버(140)로부터 전방으로 인출되었을 때 태양광 수광 면적을 확장시킬 수 있도록 하는 것이 좋다. 즉 농기계 운전석을 차양시킴과 동시에, 태양광 수광 면적을 확장하여 전력 생산량을 확충시킬 수 있기 때문이다.
이때 제2 및 제3 보조면(152, 153) 역시 그 위에 배치된 태양광모듈들 중 인접한 태양광모듈들 간에 소정의 간격만큼 이격될 수 있고, 나아가 인접한 태양광모듈들 사이에는 배수홈이 형성될 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치(100)가 안착되는 베이스모듈(130)은 노후 농기계의 운전석 루프(roof) 상에 장착될 수 있다.
배기가스 후처리 장치(100)가 베이스모듈(130) 위에 안착되기 때문에, 노후 농기계의 엔진에서 발생하는 진동이 농기계의 바디(body)를 거쳐 배기가스 후처리 장치(100)에 전달되는 경우, 배기가스 후처리 장치(100)에 포함된 디젤산화촉매장치(110) 및/또는 디젤미립자필터(120)는 진동에 의해 파손될 수 있는 우려가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 베이스모듈(130)과 배기가스 후처리 장치(100) 사이에는 노후 농기계로부터 전달되는 진동이 배기가스 후처리 장치(100)에 전달되지 못하도록 차단하기 위해 진동차단부재(171~172)가 개재될 수 있다.
진동차단부재(171~172)는 내부에 온도에 따라 상변이가 이루어지는 콜로이드 용액이 충전되어 있을 수 있다. 콜로이드 물질은 세균 배양 등에 사용되는 한천(해초에서 추출한 알긴산염)이나 실리카겔 등이 사용될 수 있으며 그 종류에 제한되지 않는다.
콜로이드 용액은 소량의 용질과 다량의 용매로 구성되므로 냉각되면 반고체 상태인 겔(gel)이 되고, 온도를 올려주면 유동성이 있는 액체 상태(sol)로 상변이된다. 이렇게 온도에 따라 콜로이드 용액이 졸과 겔로 변하는 성질을 이용하여, 노후 농기계가 운전시 발생되는 고온의 배기가스가 배기가스 후처리 장치(100)에 유입되었을 때 그 열이 진동차단부재(171~172)에 전달되도록 하여, 콜로이드 용액의 상변이를 유발하여, 노후 농기계의 바디로부터 전달되는 진동이 배기가스 후처리 장치(100)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
일반적으로 진동을 줄이는 방법 중 진동의 전파를 차단하는 방법이 있으며, 이러한 진동의 전파를 차단하는 수단으로 콜로이드 용액이 충전된 진동차단부재(171~172)를 사용하여, 노후 농기계 바디의 진동을 제진하여 배기가스 후처리 장치(100)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 디젤엔진 100: 배기가스 후처리 장치
101, 101a, 101b: 유입관 102: 배출구
105: 버너 110: 디젤산화촉매장치
120: 디젤미립자필터 130: 베이스모듈
140: 커버 141: 제1 면
142: 제2 면 143: 제3 면
150: 보조커버 151: 제1 보조면
152: 제2 보조면 153: 제3 보조면
161~163: 제1 태양광패널 171~172: 진동차단부재
g1, g2: 배수홈
101, 101a, 101b: 유입관 102: 배출구
105: 버너 110: 디젤산화촉매장치
120: 디젤미립자필터 130: 베이스모듈
140: 커버 141: 제1 면
142: 제2 면 143: 제3 면
150: 보조커버 151: 제1 보조면
152: 제2 보조면 153: 제3 보조면
161~163: 제1 태양광패널 171~172: 진동차단부재
g1, g2: 배수홈
Claims (8)
- 노후 농기계의 디젤엔진으로부터 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 연통가능하도록 연결되는 배기가스 유입관;
상기 배기가스 내 미세먼지가 저감된 배기가스가 외부로 배출되는 배출구;
상기 배기가스 유입관과 상기 배출구 사이에 위치하여, 상기 배기가스 내 미세먼지를 제거하는 배기가스 후처리 장치; 및
상기 노후 농기계의 운전석 루프 상에 장착되되, 상기 배기가스 후처리 장치가 안착되는 베이스모듈;
을 포함하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 배기가스 후처리 장치는,
상기 유입관으로부터 유입된 배기가스에 포함된 입자상물질을 필터링하여 포집하는 디젤미립자필터(DPF; Diesel Particulate matter Filter); 및
상기 디젤미립자필터의 전단에 위치하여 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나, 입자상물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시키는 디젤산화촉매장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst);
를 포함하여, 상기 배기가스는 순차로 상기 배기가스 유입관, 상기 디젤산화촉매장치, 상기 디젤미립자필터 및 상기 배출구를 거쳐 유동하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 배기가스 후처리 장치를 외부에서 덮는 커버;
를 더 포함하되,
상기 커버는, 상기 배기가스 후처리 장치의 길이방향을 따라 형성된 제1 면과, 상기 제1 면의 좌우 양측 각각에 하향 경사지도록 형성된 제2 및 제3 면을 포함하여, 빗물을 신속히 배수토록 하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제2 및 제3 면은, 외면에 상기 제1 면측에서 외측 방향으로 오목하게 형성된 다수의 배수홈을 가진 것을 특징으로 하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 커버 상에 배치된 제1 태양광패널; 및
상기 제1 태양광패널에 의해 발생된 전력을 이용하여 상기 디젤산화촉매장치의 상류측의 배기가스를 가열하는 전기버너;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 커버 상에 중첩 배치되되, 상기 노후 농기계의 운전석을 차양하도록 상기 커버의 길이방향을 따라 슬라이딩되는 보조커버; 및
상기 보조커버 상에 추가 배치된 제2 태양광패널;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 배기가스 후처리 장치와 상기 커버 사이에 위치하여, 상기 배기가스 후처리 장치를 단열시키는 난연성의 단열부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 배기가스 후처리 장치와 상기 베이스모듈 사이에 개재되어, 상기 노후 농기계로부터 전달되는 진동이 상기 배기가스 후처리 장치에 전달되지 못하도록 차단하는 진동차단부재;
를 더 포함하되,
상기 진동차단부재는 내부에 온도에 따라 액체에서 반고체로, 또는 반고체에서 액체로 상변화를 일으키는 물질이 충진되어 액상일 때 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200104652A KR102334116B1 (ko) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | 디젤엔진을 가진 노후 농기계용 미세먼지 저감장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR102334116B1 true KR102334116B1 (ko) | 2021-12-07 |
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ID=78868112
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| KR (1) | KR102334116B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160091774A (ko) | 2015-01-26 | 2016-08-03 | 대동공업주식회사 | 배기가스 후처리 장치 및 이를 포함하는 콤바인 |
| JP2016142157A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 井関農機株式会社 | トラクタ |
| KR20160107786A (ko) | 2015-03-05 | 2016-09-19 | 대동공업주식회사 | 배기가스 후처리 장치 및 이를 포함하는 콤바인 |
| KR20170135566A (ko) | 2016-05-31 | 2017-12-08 | 대동공업주식회사 | 콤바인의 배기가스 후처리장치 배치구조 |
-
2020
- 2020-08-20 KR KR1020200104652A patent/KR102334116B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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