KR20140121465A - 배기가스 정화장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컴팩트하고 설치가 용이한 배기가스 정화장치와 이를 구비하는 배기가스 정화시스템에 관한 것이다.
본 발명의 배기가스 정화장치는 본 발명의 배기가스 정화장치는 정화유닛(12)과, 제2 배기가스 유로(6)와, 합류부(7)로 구성된 배기가스 정화장치(2)에서, 캐비티(21)는 분할부재(25)에 의해 제1 배기가스 유로(5)와 분리되고, 정화유닛(12)의 외측으로 제한된 표면의 오목부(recess)를 형성하고, 제2 배기가스 유로(6)는 캐비티(21) 안에 배치된 분리된 가스라인(24)으로 제공되고, 제1 및 제2 배기가스 유로(5,6)는 상기 정화유닛(12)의 제1 단부(19)에 배치된 가스 입구(18,22)를 각각 구비하고, 각 배기가스 유로(5,6)는 가스 입구(18,22)로부터 합류부(7)를 향해 연장되어 정화유닛(12)의 제2 단부(20)에 이르며, 가스 입구(18,22)는 배기가스 라인(4)을 통해 엔진(1)과 연결하기 위한 가스 입구(27)를 갖는 유로전환장치(3)의 제1 및 제2 가스 출구(28,29)와 각각 연결되고, 유로전환장치(3)는 제1 가스 출구(28)와 제2 가스 출구(29)를 열고 닫아 제2 가스 출구(29)가 닫히면 제1 가스 출구(28)를 열거나 제1 가스 출구(28)가 닫히면 제2 가스 출구(29)를 여는 유로전환수단(31~37)을 더 구비하는 것이다.

Description

배기가스 정화장치 및 시스템{AN EXHAUST GAS PURIFYING SYSTEM AND A DEVICE THEREIN}
본 발명은 선박 등에 사용되는 배기가스 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컴팩트하고 설치가 용이한 배기가스 정화장치와 이를 구비하는 배기가스 정화시스템에 관한 것이다.
선박은 보통 성능의 관점에서 디젤 엔진 등의 연소 엔진이 사용된다.
이러한 엔진은 연소의 결과로 대기로 방출되는 배기가스를 배출하는 배기가스 시스템(exhaust gas system)에 연결된다. 이 배기가스 시스템에는, 일반적으로 질소 산화물을 환원하기 위한 촉매 요소 등의 정화 요소로 이루어진 배기가스 정화장치가 제공된다. 산화 질소 환원 요소의 적어도 하나는 일반적으로 탄화수소 또는 요소 수(urea and water) 용액 등의 환원(reducing agent)제를 사용하여 질소 산화물을 촉매 환원하는 SCR(selective catalytic reduction) 환원요소(converter element)이다.
배기가스 정화시스템은 연소 엔진의 배기가스 라인에 연결된다. 게다가, 배기가스 정화시스템의 상류의 배기가스 라인에서 분기하여 이 배기가스 정화시스템의 하류에 있는 입구에서 합류하는 바이패스 라인(bypass line)이 설치되어도 좋다. 배기가스를 우회시킴으로써, 예를 들면 촉매 요소가 과부하되지 않도록 배기가스 정화시스템의 온도와 배기가스 정화시스템을 흐르는 배기가스의 유량을 제어하는 것이 가능하다. 일반적으로, 배기가스 정화시스템의 하류에 바이패스 라인이 있는 경우에는 그 하류에 소음기가 설치된다. 요소 수(尿素水; urea water) 등의 환원제는 SCR 환원 요소의 상류에서 공급된다.
가스 정화장치 및 바이패스 라인을 구비한 상기 언급된 배기가스 시스템은 예를 들어, EP 2 332 826 A1에 공지되며, 이 시스템은 산화 유황 등의 유해 물질의 방출이 규제되는 해역, 즉 방출 규제 해역(Emission Control Areas)의 규제치에 대응한 배기가스의 정화 상태를 선택하기 위해 위성 위치 확인 시스템(GPS)을 사용한 자동 선박위치 검출수단을 이용하고 있다. 또한, 상기 공지 문헌은 요소 수를 이용한 SCR 환원기(converter)와, 요소 수(尿素水; urea water)가 SCR 환원 요소의 상류에 배치된 분사 포트(spray port)를 거쳐 어떻게 배기가스 정화시스템에 공급되는지를 개시하고 있다.
선박을 위한 종래의 배기가스 시스템은 배기가스가 선택적으로 통과하는 가스 정화장치를 갖는 시스템에 있어서의 문제를 어느 정도 없앨 수 있지만, 쉽게 설치하고 쉽게 사용할 수 있도록 배기가스 정화시스템의 추가 개선을 위한 요구가 여전히 많다.
따라서, 본 발명의 목적은 선박에 쉽게 설치 및 사용할 수 있도록 촉매와 바이패스 기능을 갖는 향상된 배기가스 정화장치 및 이를 구비한 배기가스 정화시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 기재된 배기가스 정화장치 및 청구항 10에 기재된 배기가스 정화시스템에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 달성된다. 실시 예는 청구범위, 상세한 설명 및 도면에 잘 나타나 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 케이싱과 이 케이싱 내에 배치된 제 1 배기가스 유로를 갖는 정화장치를 구비하고, 상기 제 1 배기가스 유로는 하나 이상의 배기가스 정화요소를 갖는 배기가스 정화유닛이 제공된다. 또한 이 배기가스 정화유닛은 상기 정화장치에 일체화된 부재로서 제 2 배기가스 유로가 정화유닛의 캐비티에 설치되고, 상기 정화유닛에 일체화된 부재로 합류부가 설치되고, 이 합류부에서 상기 제 1, 제 2 배기가스 유로가 배기가스 정화장치의 공통 배기가스 출구를 이루도록 합류하고 있다.
상기 캐비티는 예를 들면 케이싱의 외부 표면에 설치된 열린 캐비티를 제공하는 오목부와 같이 열려있을 수 있다.
"배기가스 정화요소(exhaust gas purifying element)"는 배기가스가 배기가스 정화 요소를 통과할 때, 배기가스 중의 물질, 미립자 물질, 매연을 저감하는 한 어떠한 요소도 가능하다. 특히 배기가스 정화요소는 환원촉매, 산화촉매, 디젤 미립자 포집필터(DPF) 등의 촉매 변환기이다. 디젤 미립자 포집필터(DPF)는 디젤 엔진의 배기가스에서 디젤 미립자와 분진을 제거하도록 설계된 장치이다.
배기가스 정화장치는 하나 이상의 배기가스 정화요소를 포함하므로, 다른 종류 또는 같은 종류의 여러 배기가스 정화요소를 포함할 수 있다. 또한 제 2 배기가스 유로는 하나 이상의 상기 배기가스 정화요소를 포함하지 않아도 된다.
배기가스 정화장치는 일반적으로 엔진에서 배기구로 연장되는 수직 덕트 내에 설치된다. 덕트는 일반적으로 선박에 수직 또는 수평으로 설치된다. 많은 경우, 배기가스 정화장치를 설치할 공간은 제한된다. 본 발명의 배기가스 정화장치의 배치에 따르면, 선상의 귀중한 공간을 희생하지 않으므로 바이패스 기능을 갖는 배기가스 정화장치를 소형 선박에 장착할 수 있다. 이 장치는 선박의 본래의 기능을 방해하지 않고 장착할 수 있기 때문에 기존 선박에 사후로 설치할 수 있다는 점에서 특히 적합하다. 또한, 약간의 연결을 하면 설치가 완료된다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 제 2 배기가스 유로는 케이싱의 적어도 일부에 형성된 캐비티 내에 배치되고, 이 캐비티는 분할부재에 의해 제 1 배기가스 유로와 분리된다.
이러한 캐비티를 마련함으로써, 선박에서 바이패스 기능을 갖는 배기가스 정화장치를 컴팩트하게 설치할 수 있고, 제 2 배기가스 유로를 주위로부터 격리하는 수단을 제공할 수 있다. 따라서, 예를 들면 제 2 배기가스 유로를 흐르는 배기가스에 기인한 온도변화에 따른 어떠한 외란도 피할 수 있다.
상기 분할부재는 L 자형 분할부재로 마련할 수 있는데, L 자형은 A-A 선에 따른 단면에서 볼 때의 모양이다.
상기 캐비티는 정화유닛의 외부를 제한하는 표면의 오목부로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 캐비티는 인접하는 케이싱의 두 벽 사이에서 길이방향 가장자리를 따라 형성되고, 분할부재는 그 가장자리를 따라 배치되어 상기 캐비티를 제 1 배기가스 유로로부터 분리하고 있다.
상기 길이방향 가장자리는 길이 방향 선 L과 실질적으로 동일한 방향으로 연장되고 있다. 이 배치는 컴팩트한 배기가스 정화장치를 제공할 수 있음과 아울러 제 2 배기가스 유로를 주위에서 분리하여 고립시키는 것을 허용한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 합류부는 케이싱 내에 배치되어 있다.
이 배치는 배기가스 정화시스템에서 극히 적은 연결을 통해서도 배기가스 정화장치를 매우 쉽게 설치할 수는 소형화의 이점을 제공한다.
상기 제 2 배기가스 유로는 캐비티 내에 배치된 분리된 가스 라인이다.
캐비티 내에 배치된 분리된 가스 라인에 의해 제 2 배기가스 유로는 그 주위에서 더욱 고립되고 격리된다.
상기 가스 라인은 관(tubular)형이다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 가스 라인은 캐비티 안에서 움직일 수 있도록 정화유닛에 부착되어 있다.
캐비티 안에서 가스 라인을 움직일 수 있도록 정화유닛에 부착하는 배치는 예를 들어 온도 변화에 따른 가스 라인의 이동에 따른 배기가스 정화유닛의 진동이나 외란을 방지한다.
상기 가스 라인은 캐비티 내에서 적어도 축 방향으로 움직일 수 있도록 설치되어 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 제 1, 제 2 배기가스 유로는 정화유닛의 제 1 단부에 배치된 각 가스 입구가 있고, 각 배기가스 유로는 가스 입구에서 정화유닛의 제 2 단부 근방의 합류부쪽으로 뻗어 있다.
이 배치는 배기가스 정화장치에 컴팩트와 기능성으로의 길을 제공한다. 제 1, 제 2 단부는 케이싱의 상대 단부 또는 측면에 배치할 수 있다.
각 배기가스 유로는 길이방향 선로 L과 대체로 같은 방향으로 가스 입구에서 합류부쪽으로 길이방향으로 뻗어 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 제 1 배기가스 유로와 마주하는 면을 가진 측벽의 적어도 일부에, 제 1 배기가스 유로 및 그 내부의 정화요소의 유지 보수 및 점검을 위해 열 수 있는 해치가 설치되어 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제 2 배기가스 유로는 정화 요소를 갖지 않는다.
이와 같이, 제 2 배기가스 유로는 제 1 배기가스 유로를 통하는 대신에 배기가스가 흐르는 필요가 있을 때 순수하게 바이패스 유로로 후술하는 바와 같이 작동한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 흡음장치(소음기)를 합류부의 부품으로 혹은 합류부에 연결하여 케이싱 내에 배치한다.
상기 흡음장치(소음기)는 제 1, 제 2 배기가스 유로에서 어떠한 배기가스도이 흡음장치를 통해서 궁극적으로 공통 배기가스 출구에 이르도록 배치되어 있다.
흡음장치를 배기가스 정화장치에 합류부의 부품으로 혹은 합류부에 연결하여 배치함으로써 컴팩트하고 기능적이고 쉽게 장착되는 배기가스 정화장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 배기가스 정화장치를 구비한 배기가스 정화시스템이 제공된다. 이 시스템은 배기가스 라인을 통해 엔진에 연결되는 가스 입구를 가진 유로 전환장치를 갖추고, 이 유로 전환장치는 제 1 배기가스 유로의 입구에 연결되는 제 1 가스 출구와 제 2 배기가스 유로에 연결되는 제 2 가스 출구와 제 2 가스 출구가 닫혀있을 때 제 1 가스 출구를 열고, 제 1 가스 출구가 닫혀있을 때 제 2 가스 출구를 열도록 제 1 및 제 2 가스 출구를 개폐하는 유로 전환 수단을 갖춘다.
배기가스 정화시스템은 배기가스 정화장치의 정화 상태, 배기가스 정화시스템의 온도 등의 요인 및 배기가스 정화장치를 통과하는 배기가스의 유량, 예를 들면 촉매 요소가 과부하되지 않도록 제어하는 방법을 제공한다. 다른 예는 배기가스 정화장치를 탑재한 선박이 방출규제해역 내에 있는지 여부에 따라 바이패스 유로의 사용의 필요 여부를 결정한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 배기가스 정화시스템은 이 시스템을 자동 또는 수동으로 조정하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
이렇게, 제어 장치는 미리 정해진 규칙과 매개 변수를 고려하여 다른 장치를 자동 제어하도록 되어 있다. 예를 들어, 유로 전환장치는 예를 들면 후술하는 방출규제해역 출입시 SCR 요소에 의한 가스 정화 중에 필요한 요소 수의 스프레이 포트의 개폐와 함께 제어 장치에 의해 자동 제어된다. 요소 수의 스프레이는 제 1 배기가스 유로의 자동 제어에 의한 개방 작동에 따라 자동으로 작동되어 그 결과 배기가스가 제 1 배기가스 유로와 SCR 요소를 통해서 흘러 SCR 요소가 촉매 기능 필요한 온도까지 가열된다.
제어 장치는 예를 들어 이 명세서에 언급한 센서등의 신호에 따라 제어를 결정한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이 시스템은 시스템이 방출규제해역에 있는지 여부를 결정 신호에 따라 배기가스 정화시스템이 방출규제해역에 있다고 상기 제어 장치가 판단하면 제 1 가스 출구가 열리고 제 2 가스 출구가 닫도록, 유로 전환수단이 구동된다.
배기가스 정화시스템이 방출규제해역에 없다고 상기 제어 장치가 판단하면, 제 1 가스 출구가 닫히고 제 2 가스 출구가 열리도록 유로 전환수단이 구동된다.
본 발명의 배기가스 정화장치 배치에 따르면, 컴팩트한 구조를 가능하게 하여 설치에 필요한 공간을 최소화할 수 있고, 이와 같이 선상의 귀중한 공간을 희생하지 않으므로 바이패스 기능을 갖는 배기가스 정화장치를 소형 선박에 장착할 수 있다.
또한 본 발명의 배기가스 정화장치는 선박의 본래의 기능을 방해하지 않고 장착할 수 있기 때문에 기존 선박에 사후로 설치할 수 있고, 약간의 연결을 하면 설치가 완료되므로 설치와 사용이 용이한 장점이 있다.
그리고 본 발명의 배기가스 정화시스템은 흡음장치를 배기가스 정화장치에 합류부의 부품으로 혹은 합류부에 연결하여 배치함으로써 컴팩트하고 기능적이고 쉽게 장착되는 배기가스 정화장치를 제공할 수 있고, 제2 배기가스가 유동 가능하게 부착되어 제2 배기가스 유로를 흐르는 배기가스에 기인한 온도변화에 따른 어떠한 외란도 피할 수 있다
도 1은 엔진에 연결되는 배기가스 시스템의 개략도.
도 2는 배기가스 정화장치의 실시 예를 나타내는 사시도.
도 3은 유로 전환 장치의 실시 예를 나타내는 측 단면도.
도 4는 유로 전환 장치의 실시 예를 나타내는 측 단면도.
본 발명은 선박의 연소 기관(디젤 엔진)에 사용되는 배기가스 정화시스템에 관한 것이다. 이하에서는 배기가스 정화시스템 및 배기가스 정화장치의 실시 예를 도면을 참조하면서 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 정화장치를 갖는 배기가스 시스템에 연결된 디젤 엔진을 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 배기가스 정화시스템은 엔진(1)에서 배기가스 라인(4)을 거쳐 배기가스가 유입되는 유로 전환장치(3; a flow passage switching device)와 연결된 배기가스 정화장치(2)로 구성된다.
유로 전환장치(3)는 배기가스 정화장치(2)의 제 1 배기가스 유로(5)에 가스 흐름을 통하게 하는 위치와 제 2 배기가스 유로(6)에 가스 흐름을 통하게 하는 위치 사이에서 전환되는 하나 이상의 밸브 또는 댐퍼 유닛을 포함한다. 제 1, 제 2 배기가스 유로(5,6)는 하류(downstream) 측의 배기가스 정화장치(2)의 합류부(7;a passage joining part)에서 합류한다. 합류부(7)는 배기가스 배출 라인에 연결하기 위한 공통 배기가스 출구(8)가 연결되어 있다. 이 배치는 예를 들어, 배기가스 시스템에 설치를 용이하게 하고, 배기가스 정화장치(2) 및 시스템 설치에 필요한 공간을 최소화한다.
소음기(도시하지 않음)는 공통 배기가스 출구(8)의 하류 측에서, 이 출구(8)와 배기가스 배출 라인(도시하지 않음) 사이 또는 배기가스 배출 라인에 배치된다. 선박의 배기가스 시스템의 용도 및 배기가스 배출 라인에 적합한 경우, 공지의 소음기를 사용할 수 있다.
대안으로, 도면에는 도시되지 않았으나 소음기(sound absorber)는 배기가스 정화장치(2)와 일체화하여 배치할 수 있고, 당업자는 소음기를 합류부(7)의 일부로서 혹은 합류부(7)에 연결하는 배치 구성에 대해서도 충분히 이해할 수 있다.
제 1 배기가스 유로(5)는 배기가스를 정화하는 1 개, 2 개 또는 그 이상의 정화요소(9,10)가 있다. 도 1은 두 개의 정화요소(9,10)를 가지는 실시 예를 나타낸다. 정화요소(9,10)는 암모니아, 탄화수소, 일반적으로 요소수(尿素水; urea water) 등의 환원제에 의해 질소 산화물을 환원하는 SCR 환원 요소(element) 등의 촉매 요소(element)이다. 요소 수(尿素水; urea water)는 배기가스가 제 1 배기가스 유로(5)를 흘러 SCR 환원 요소(9,10)가 촉매 작용을 발휘하는 온도까지 가열될 때, 유로 전환장치(3)의 상류 측의 배기가스 라인(4)에 설치된 제어 스프레이 포트(11)를 통해 배기가스 라인(4)에 추가된다. 요소 수(尿素水; urea water)는 배기가스의 열에서 가수 분해되어 SCR 환원 요소(9,10)에서 환원제로 작동하여 암모니아를 생성하고 그 결과 질화 산소가 질소와 물로 분해된다. SCR 환원 후 남아 있는 암모니아를 제거하기 위하여 SCR 환원 요소 후에 암모니아 슬립 카타리스틱 엘리먼트를 추가할 수 있다.
하나 이상의 대체 또는 추가 정화요소는 제 1 배기가스 유로(5)에 배치할 수 있는데, 이 추가 정화요소는 배기가스가 배기가스 정화요소(9,10)를 통과할 때, 배기가스 중의 물질, 미립자 물질, 매연을 저감하는 한 어떠한 요소도 가능하다. 특히 배기가스 정화요소로는 환원 촉매 및 산화 촉매, 디젤 미립자 포집필터(DPF) 등의 촉매 변환기가 있다. 디젤 미립자 포집필터(DPF)는 디젤 엔진의 배기가스에서 디젤 미립자나 매연을 제거하도록 설계된 장치이다. 촉매 컨버터의 예로는 위의 SCR (선택적 촉매 환원) 요소가 있다.
제2 배기가스 유로(6)는 배기가스가 제1 배기가스 유로 및 정화요소(9,10)를 우회하도록 하는 바이패스 유로(bypass passage)로 제공된다. 따라서, 제2 배기가스 유로(6)는 도면에서와 같이 관 우회 라인으로 설치되어 배기가스 정화장치의 정화 상태, 배기가스 정화시스템의 온도 등의 제어 인자 혹은 배기가스 정화장치(2)를 흐르는 배기가스의 유량이 예를 들어, 촉매 요소가 과부하가 되지 않도록 한다.
제어 유닛(도시하지 않음)은 당업자에게 자명한 바와 같이, 엔진(1)이나 배기가스 정화시스템의 상태를 감지하여 이를 제어하기 위해 설치된다. 이 제어 장치는 배기가스 정화장치(2) 내에 배치된 온도 센서, 배기가스를 배출하는 엔진(1)의 부하를 검출하는 부하 감지 장치, 유로 전환장치(3)의 밸브나 댐퍼의 위치를 검출하는 위치 검출 장치, 또는 가열된 SCR 요소에 의한 배기가스의 정화에 필요한 요소 수(尿素水; urea water)에 대한 제어 스프레이 포트(11) 등의 배기가스 정화에 필요한 장비 또는 장치에 연결된다. 제어 장치는 당업자가 잘 이해할 수 있는 바와 같이 미리 정해진 규칙과 매개 변수를 고려하여 다른 장치를 자동 제어하도록 되어 있다.
또한, 오늘날의 선박은 일반적으로 예를 들어 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 등의 전지구적 항법 위성 시스템을 이용한 방법 등의 선박 위치 검출 수단이 있다. 따라서, 예를 들어 차트 등을 병용하여 감지된 위치를 선박의 항행에 사용할 수 있다.
대기 오염 물질 방출 규제 해역이라는 특정 해역에서는, 산화 질소 등의 1 이상의 유해 물질의 방출이 규제되고 있다. 따라서, 선박의 위치 검출 수단으로 검출한 위치를, 예를 들어 차트 또는 방출 규제 해역에 대한 정보를 포함한 해도 좌표 파일과 비교하여 선박이 방출 규제 해역에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 이 정보는 다음으로 유로 전환장치(3) 등의 배기가스 정화시스템의 제어 장치 및 제어 장치를 통해 배기가스 정화시스템의 정화 상태를 조정하기 위해 사용된다. 당업자는 위치 검출 선박이 방출 규제 해역에 있는지 여부의 결정 이후의 배기가스 정화장치의 조정은 제어 장치 등의 적절한 수단을 사용하여 완전히 자동화할 수 있는 것을 충분히 이해하고 있다. 예를 들어, 위치 및 선박이 방출 규제 해역 밖에서 방출 규제 해역에 들어가면, 자동 감지에 따라 제어 장치는 유로 전환장치(3)의 밸브가 제 2 배기가스 유로(6)는 닫고 제1 배기가스 유로(5)는 열도록 작동시키는 신호를 자동으로 출력한다. 선박이 방출 규제 해역을 떠나면, 유로 전환장치(3)는 역 동작하도록 자동으로 제어된다.
따라서 정화시스템과 다른 장치의 제어는 복잡하다. 예를 들어, 제어 장치가 온도 센서의 신호에 따라 SCR 환원 요소(9, 10)의 온도가 미리 정한 온도 이상이라고 판단하거나, 부하 검출부에서의 신호에 따라 엔진(1)의 부하가 미리 정한 부하 이상이라고 판단하면, 전환 위치 검출 장치로부터의 신호에 따라 유로 전환장치(3)가 제 1 배기가스 유로(5)로 배기가스를 통과시켜 작동 상태 검출부에서의 신호에 따라 장치가 조작되고, 배기가스가 제 1 배기가스 유로(5)를 흘러 SCR 변환기 요소가 촉매 기능을 발휘하는 온도까지 가열된 때, 요소 수(尿素水; urea water)를 제어 스프레이 포트(11)를 통해 배기가스 중에 분출시킨다.
다른 실시 예에 따르면, 도면에는 도시되지 않았으나 제 2 배기가스 유로(6에 하나 이상의 정화요소가 설치될 수 있다. 이것은 예를 들어 해역의 방출 규제에 의해 요구되는 정화 상태의 선택 가능성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 형태의 배기가스 정화장치의 실시 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 배기가스 정화장치는 케이싱(13)을 갖는 정화유닛(12; 예를 들면, 촉매 장치)으로 구성된다. 케이싱(13)은 길이 방향 선(L)과 대체로 동일한 길이 방향으로 연장되어 실질적으로 구형의 단면을 가지며, 이 단면은 A-A 선에 따른 단면이며, 상기 길이 방향 선(L)과 직교하여 연장면에 실질적으로 평행한 주면이 있다. 케이싱(13)은 길이 방향으로 연장되는 4 개의 측벽(14,15,16,17)을 갖는다. 제 1 배기가스 유로(5)는 케이싱 내에 배치되고, 상기 측벽의 적어도 일부가 이 유로를 구분하고 있다. 제 1 배기가스 유로(5)는 정화 유닛(12)의 제 1 단부(19)에 배치된 제 1 배기가스 입구(18)로부터 길이 방향 선(L)과 같은 방향으로 정화 유닛(12)의 제 2 단부(20)의 근방에 배치된 합류부(7)까지 뻗어 있다.
제 2 배기가스 유로(6)는 케이싱(13)의 캐비티(21) 내에 배치되고, 제 1 단부(19)의 근방에 배치된 제 2 배기가스 입구(22)에서 합류부(7)의 개구(23)까지 뻗어 있다. 제 1, 제 2 배기가스 유로(5,6)는 사실상 같은 길이로 실질적으로 횡방향으로 서로 평행하게 연장된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 2 배기가스 유로(6)는 캐비티(21) 내에 배치되고, 길이 방향으로 연장되어 가스 라인을 형성하는 튜브(24)이며, 정화 유닛(12), 케이싱(13) 및 배기가스 정화장치(2)와 일체로 된 부재를 형성한다. 도시된 캐비티(21) 위 벽(16)과 측벽(15) 사이의 케이싱(13)의 길이 가장자리를 따라 바깥쪽으로 개방된 오목부로 형성되어 있다. 위 A-A 선에 따른 단면에서 볼 때, L 자형 분할부재(25)가 길이 가장자리를 따라 배치되고, 케이싱(13) 내의 제 1 배기가스 유로(5)에서 분리된 제 1, 제 2 배기가스 유로의 가스 입구(18,22)는 유로 전환장치(3)의 해당 출구에 연결하도록 배치된다. 합류부(7)는 배기가스 정화장치(2)의 제 2 단부(20)에서 배기가스 배출 라인 또는 흡음 장치에 연결하기 위한 배기가스 출구(8)가 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 배기가스 유로(5)는 배기가스를 정화하기 위해 1 개, 2 개 또는 그 이상의 정화요소(9,10)를 갖춘다.
다른 실시 예(미도시)는 정화유닛(12)은 정화유닛(12) 내에 배치된 길이 방향 유로의 형태로 배치된 캐비티가 있고 특히, 케이싱(13) 내에 이에 따라 제 2 배기가스 유로(6)가 배치되어 있다. 제 2 배기가스 유로(6)는 길이 방향 유로 내에 배치되고, 길이 방향 선(L)과 대체로 같은 방향으로 길이 방향 유로(26)를 관통하여 뻗어 있다. 실시 형태를 더 잘 이해하기 위해 도면 1,2를 참조하여 설명한다.
이상의 실시 예에서, 제 2 배기가스 유로(6)는 도 2에서 나타낸 바와 같이, 캐비티(21) 내에 배치된 분리된 가스 라인(24)이다. 그러나 이 가스 라인(24)은 캐비티(21)에 움직일 수 있도록 배치하고, 정화유닛(12)을, 예컨대 진동 감쇠 요소를 갖춘 2 개 이상의 장착 링(도시하지 않음)에 의해 캐비티(21)에 움직일 수 있게 설치할 수 있다.
또한, 가스 라인(24)은 제 2 배기가스 유로(6)의 입구(22)에 확장 벨로우즈 부재(도시하지 않음) 등의 확장 요소를 포함할 수 있다. 진동 감쇠 요소 및 확장 벨로우즈 부재는, 예를 들면 온도 변화에 따른 가스 라인(24)과 제 2 배기가스 유로(6)의 움직임으로 인한 장비의 고장을 방지할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 배기가스 유로(5)에 접하는 측벽(17)의 부분에 유로(5) 내에서 이루어지는 유지 보수 및 검사를 위해 열 수 있는 해치(26)를 설치할 수 있다. 정화요소(9,10)는 제거된 이 해치(26) 개구를 거쳐 외부로 배출된다.
상술한 바와 같이, 흡음 장치는 배기가스 정화장치(2) 내에 이와 일체화하여 배치할 수 있고(도시하지 않음), 당업자는 소음기를 합류부(7)의 일부로서 혹은 합류부(7)에 어떻게 배치할 수 있는지를 충분히 이해할 수 있다. 흡음 장치는 케이싱 내에 합류부(7)의 일부로 혹은 이와 연결되어 배치되고, 제 1, 제 2 배기가스 유로에서 어떠한 배기가스도 이 흡음기를 통해서 궁극적으로 공통 배기가스 출구(8)에 이르도록 배치되어 있다.
케이싱의 합류부(7)는 도 2, 3과 같이 실질적으로 직사각형 횡단면이고, 도 1과 같이 제 2 단부 측을 향해 테이퍼 형상으로 형성할 수도 있다.
다른 실시 예에 따르면, 배기가스 정화장치(2)는 사각형 단면을 갖는 상기 이외의 형상을 가진다. 예를 들어, 배기가스 정화장치(2)는 실질적으로 원통형의 형상일 수 있다. 이 경우, 배기가스 유로(5,6)는 원통의 길이 방향 축과 대체로 같은 방향으로 연장된다.
도 3 및 도 4는 유로 전환장치(3)의 2 개의 실시 예를 나타낸다. 그러나 선박의 배기가스 시스템의 용도 및 배기가스 정화장치에 연결하는데 적합하고, 제 1, 제 2 배기가스 유로(5,6)의 개폐에 사용할 수 있는 다른 여러가지 유로 전환장치를 이용할 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 유로 전환장치(3)는 하우징과 배기가스 라인(4)(도 1 내지 3 참조)을 통해 엔진(1)에 연결되는 가스 입구(27)와 제 1 배기가스 유로(5)의 입구(18)에 연결되는 제 1 가스 출구(28)와, 제 2 배기가스 유로(6)(도 1 내지 3 참조)의 입구(22)에 연결되는 제 2 가스 출구(29)를 가진다. 또한, 하우징에는 제 2 가스 출구(29)가 폐쇄되면 제 1 가스 출구(28)를 열고 제 1 가스 출구(28)가 닫힐 때 제 2 가스 출구(29)를 열도록 제 1, 제 2 가스 출구(28,29)를 개폐하는 유로 전환 수단이 마련된다.
도 3의 실시 예에서는 유로 전환장치(3)는 배기가스 라인(4)에 연결되는 가스 입구(27)와 2 개의 가스 출구(28,29)가 있다. 유로 전환장치(3)는 로드기구 (32,33,34)를 통해 가스 출구(28,29)를 개폐하는 2 개의 판상의 밸브(30,31)가 설치되고, 제 1, 제 2 가스 출구(28,29)의 한쪽을 닫을 때 다른 쪽은 열리도록 되어 있다. 로드기구와 밸브의 구동은, 예를 들어 모터 또는 공급되는 유체의 압력이 미리 정한 값 이하가 되면 제 2 가스 출구(29)가 열리고, 제 1 가스 출구(28)가 닫히도록 유체 액츄에이터(35)에 의해 수행된다.
도 4의 실시 예에서는 유로 전환장치(3)가 가스 출구(28,29)의 한쪽 폐쇄 위치와 다른 위치 사이의 지지축(37)을 중심으로 회전 가능한 판상의 밸브로 이루어진 판형 밸브 유닛(36)으로 구성된다. 밸브 유닛(36)은 모터 또는 유체형 액츄에이터 등과 같은 도시되지 않은 액츄에이터에 의해 구동된다.
유로 전환장치(3)의 가스 출구(28,29)의 개폐 제어는, 예를 들어 선박이 방출 규제 해역에 있는지 여부에 따라 상술한 바와 같이 자동으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 유로 전환장치(3)는, 예를 들어 배기가스 정화장치(2)의 케이싱(13)이나 유로 전환 장치(3)의 하우징과 같이 배기가스 정화장치(2)와 일체화할 수 있다.
이와 같은 구성은 설치가 용이하고, 바이 패스 유로(6)와 배기가스 정화요소(9,10)를 포함한 배기가스 유로(5) 사이에서 자동 또는 수동으로 전환하는 기능을 가진 소형 배기가스 정화장치(2)를 제공한다.
당업자가 충분히 이해하고 있는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 많은 실시 예 및 대안이 가능하다. 예를 들어, 배기가스 정화장치는 내부에 제 1 배기가스 유로(5)와 제 2 배기가스 유로(6)를 위한 공동 합류부가 설치된 원통형으로 케이싱할 수 있다. 또한, 배기가스 정화장치는, 예를 들면 방염을 위해 단열재로 피복할 수 있다.
1: 엔진 2: 배기가스 정화장치
3: 유로 전환장치 4: 배기가스 라인
5: 제1 배기가스 유로 6: 제2 배기가스 유로
7: 합류부 8: 공통 배기가스 배출구
9,10: 정화요소 11: 스프레이 포트
12: 정화유닛 13: 케이싱
14,15,16,17: 측벽 18: 제1 배기가스 입구
19: 제1 단부 20: 제2 단부
21: 캐비티 22: 제2 배기가스 입구
23: 개구 24: 가스라인
25: 분할부재 26: 해치
27: 가스입구 28: 제1 가스출구
29: 제2 가스출구 30,31: 판형 밸브
32,33,34: 로드기구 35: 액츄에이터
36: 판형밸브 37: 축

Claims (12)

  1. 케이싱(13)과 상기 케이싱(13) 내측에 배치되고 하나 혹은 그 이상의 배기가스 정화요소(9,10)를 갖는 제1 배기가스 유로(13)로 이루어진 정화유닛(12)과,
    상기 케이싱(13)에 의해 적어도 부분적으로 형성된 캐비티(21)에 배치되어 상기 캐비티(21) 안에서 상기 정화유닛(12)과 결합된 제2 배기가스 유로(6)와,
    상기 정화유닛(12)과 결합되고 제1 및 제2 배기가스 유로(5,6)가 정화장치(2)의 공통 배기가스 배출구(8)를 제공하기 위해 공통 유로로 합쳐지는 합류부(7)로 구성된 배기가스 정화장치(2)에 있어서,
    상기 캐비티(21)는 분할부재(25)에 의해 상기 제1 배기가스 유로(5)와 분리되고, 상기 정화유닛(12)의 외측으로 제한된 표면의 오목부(recess)를 형성하고,
    상기 제2 배기가스 유로(6)는 상기 캐비티(21) 안에 배치된 분리된 가스라인(24)으로 제공되고,
    제1 및 제2 배기가스 유로(5,6)는 상기 정화유닛(12)의 제1 단부(19)에 배치된 가스 입구(18,22)를 각각 구비하고, 각 배기가스 유로(5,6)는 가스 입구(18,22)로부터 합류부(7)를 향해 연장되어 상기 정화유닛(12)의 제2 단부(20)에 이르며,
    상기 가스 입구(18,22)는 배기가스 라인(4)을 통해 엔진(1)과 연결하기 위한 가스 입구(27)를 갖는 유로전환장치(3)의 제1 및 제2 가스 출구(28,29)와 각각 연결되고,
    상기 유로전환장치(3)는 상기 제1 가스 출구(28)와 상기 제2 가스 출구(29)를 열고 닫아 상기 제2 가스 출구(29)가 닫히면 상기 제1 가스 출구(28)를 열거나 상기 제1 가스 출구(28)가 닫히면 상기 제2 가스 출구(29)를 여는 유로전환수단(31~37)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  2. 제1항 있어서, 상기 캐비티(21)는 케이싱(13)의 2 인접한 측벽(15,16) 사이에서 상기 케이싱(13)의 길이 방향 에지 부분을 따라 형성되고,
    상기 분할부재(25)는 상기 에지 부분을 따라 배치되고 상기 캐비티(21)를 상기 제1 배기가스 유로(5)와 분리시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 합류부(7)는 상기 케이싱(13)의 내측에 배치된 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스라인(24)은 관형(tubular)인 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스라인(24)은
    상기 캐비티(21) 내측에서 상기 정화유닛(12)에 유동 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 배기가스 유로(5,6)는
    길이방향을 따라 동일한 방향으로 가스 입구(18,22)로부터 합류부(7)를 향해 선로(L)와 같이 연장되는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측벽(17)의 적어도 일부는
    상기 제1 배기가스 라인(5)과 그안의 정화요소(9,10)를 검사 및 수리하기 위해 열 수 있는 해치가 제공되는 제1 배기가스 유로(5)와 마주하는 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 배기가스 유로(6)는
    어떠한 정화요소(9,10)도 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기가스 정화장치는
    상기 합류부(7)의 일부이거나 이에 연결되는 소음기가 상기 케이싱(13) 내측에 배치된 것을 특징으로 하는 배기가스 정화장치.
  10. 제1항 내지 제9항의 배기가스 정화장치를 갖는 배기가스 정화시스템에 있어서,
    상기 시스템은
    배기가스 라인(4)을 통해 엔진(1)과 연결하기 위한 가스 입구(27)를 갖는 유로 전환장치(3)를 포함하고,
    상기 유로전환장치(3)는 제1 배기가스 유로(5)의 가스 입구(18)와 연결하기 위한 제1 가스 출구(28)와,
    제2 배기가스 유로(6)의 가스 입구(22)와 연결하기 위한 제2 가스 출구(29)와,
    상기 제1 가스 출구(28)와 상기 제2 가스 출구(29)를 열고 닫아 상기 제2 가스 출구(29)가 닫히면 상기 제1 가스 출구(28)를 열거나 상기 제1 가스 출구(28)가 닫히면 상기 제2 가스 출구(29)를 여는 유로전환수단(31~37)을 구비한 것을 특징으로 하는 배기가스 정화시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 시스템은
    상기 배기가스 정화시스템을 자동 혹은 수동으로 조정하기 위한 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 시스템은
    상기 시스템이 방출규제영역 안에 있는지 아닌지를 결정하기 위한 신호에 따라 상기 배기가스 정화시스템이 방출규제영역에 있는 것으로 상기 제어 유닛이 결정하면, 상기 유로전환수단이 구동되어 상기 제1 가스 출구를 열고 제2가스 출구를 닫으며,
    상기 배기가스 정화시스템이 방출규제영역을 벗어난 것으로 상기 제어 유닛이 결정하면, 상기 유로 전환수단이 구동되어 상기 제1 가스 출구(28)를 닫고 제2 가스 출구(29)를 여는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화시스템.
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