KR20150083671A

KR20150083671A - 콤바인

Info

Publication number: KR20150083671A
Application number: KR1020140003502A
Authority: KR
Inventors: 김상우; 탁현수
Original assignee: 대동공업주식회사
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-07-20

Abstract

곡물 수확을 위한 콤바인이 개시된다. 본 발명에 따른 콤바인은, 기체 조작부와 곡물탱크 사이의 엔진 룸에 기체의 좌우 폭방향을 따라 엔진이 횡행 배치되고, DOC(Diesel )와 SCR(Selective Catalytic Reduction)로 구성된 배기가스 후처리 장치가 상기 엔진 후방의 곡물탱크 하류 측 경사부 하방으로 형성되는 공간(S)에 기체 전후 길이방향을 따라 길게 배치됨을 구성의 요지로 한다.

Description

콤바인 {Combine}

본 발명은 콤바인에 관한 것으로, 상세하게는 디젤엔진 콤바인에서 배기가스 내 오염물질 저감을 위해 후처리 장치를 탑재한 콤바인에 관한 것이다.

콤바인(Combine)은 강력한 힘을 필요로 하는 작업특성상 디젤엔진을 일반적으로 채택하고 있다. 그러나 디젤엔진은 잘 알려진 것처럼 다른 연료를 사용하는 엔진에 비해 유해가스, 공해물질이 많이 배출되는 문제가 있으며, 따라서 배기가스 규제를 강화하는 추세에서 그 규제를 총족시키기 위한 시도가 활발히 이루어지고 있다.

디젤엔진의 배기가스 오염도를 낮추려는 시도로서 배기가스 정화처리를 위한 장치의 장착을 예로 들 수 있다. 배기가스 내 정화 대상물은 주로 질소 산화물(NOx)과 입자상 물질(이하 'PM'이라 함)이며, 이를 위해 DPF(Diesel Particulate Filter, 디젤입자필터)나 NOx 촉매로 구성된 후처리 장치를 일반적으로 채택하고 있다.

특히 최근 유럽이나 북미 등 선진국에서 시행하고 있는 Tier 4 수준의 강력한 배기가스 규제를 총족시키기 위하여, 기존 대형트럭 등에나 적용되던 SCR(Selective Catalytic Reduction, 촉매 환원 장치)을 상기 콤바인에도 적용시키려는 노력이 확산되고 있다. 참고로 SCR은 배기가스에 요소수(NH3 성분)를 분사하여 NOx를 저감시켜주는 장치이다.

그러나 일반적으로 널리 알려진 콤바인(combine)의 경우 다른 농작업 차량과는 다르게, 수확장치, 탈곡장치, 선별장치, 곡물탱크(grain tank)와 같은 다양한 장치를 구비하고 있는 구성을 이루는 관계로, 구조가 상당히 복잡하며, 이에 따라 배기가스 후처리 장치 취부에 있어 상당한 공간적 제약이 있을 수 밖에 없다.

전체적인 레이아웃 및 다른 장치들과의 간섭 등을 고려해 종래 기술로서, 후처리 장치를 탈곡장치 상부 또는 주행기체의 하부 측에 취부하는 기술이 제안된 바 있다. 그러나 후처리 장치 취부를 위한 지지구조가 상당히 복잡하고, 특히 정비 측면에서 부적합한 구조이어서 장치 유지보수에 있어 곤란함을 수반하는 문제가 있다.

또한, 후처리 장치의 경우 처리 대상물인 질소 산화물을 고온환경에서 산화시켜 흡착, 연소처리하기 때문에 소정의 고온환경을 유지시킬 필요가 있으나, 탈곡장치의 상부나 주행기체의 하부에 배기가스 후처리 장치를 배치시킨 구성은 후처리 장치의 온도를 고온으로 유지시키는 것이 곤란하여 정화처리 성능이 효과적으로 발휘되지 못하는 문제가 있다.

일본특허공개 제2008-031955호 (공개일 2008. 02. 14)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배기가스 후처리 장치를 장치함에 있어 콤바인의 제한된 스페이스(space)를 유효하게 활용하면서 정비의 편의성을 도모할 수 있는 위치에 배기가스 후처리 장치를 취부하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 콤바인을 구성하는 여러 장치의 큰 레이아웃(ray-out) 변경 없이도 배기가스 후처리 장치가 고온 환경을 유지할 수 있는 최적의 위치에 후처리 장치를 배치하고, 이를 통해 배기가스 정화처리 성능의 극대화를 도모하고자 하는 것이다.

과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명은, 기체 조작부와 곡물탱크 사이의 엔진 룸에 기체의 좌우 폭방향을 따라 엔진이 횡행 배치되고, DOC와 SCR로 구성된 배기가스 후처리 장치가 상기 엔진 후방의 곡물탱크 하류 측 경사부 하방으로 형성되는 공간(S)에 기체 전후 길이방향을 따라 길게 배치됨을 특징으로 하는 콤바인을 제공한다.

본 발명의 실시예에서 상기 DOC와 SCR이 기체 폭방향에 대해 좌우로 나란히 인접 배치될 수 있다.

또한, 상기 DOC는 상기 엔진과 마주보는 전단에 배기가스 도입구와 배기가스 배출구가 좌우로 나란히 배치된 구성일 수 있다.

그리고, 상기 도입구에는 엔진 배기매니폴드로부터 연장된 제1 배기관이 접속되고, 상기 배출구는 제2 배기관을 통해 SCR 전단의 배기가스 입구와 연통 가능하게 접속되는 구성일 수 있다.

또한, 상기 SCR의 배기가스 입구 반대편에 배기가스 출구가 있고, 상기 배기가스 출구로부터 기체 중앙의 저부를 따라 기체 후방을 향하여 테일 파이프가 연장된 구성일 수 있다.

여기서, 상기 테일 파이프의 배출단이 기체 프레임보다 낮게 위치하게 구성함으로써, 고온의 배기가스가 기체 프레임 상에 설치된 곡물탱크에 미치는 영향이 최소화될 수 있도록 함이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서 상기 공간(S)은 엔진에 인접한 곡물탱크 하단을 단차지게 구성하여 형성된 공간일 수 있다.

또한 본 발명의 실시예는 상기 SCR로 공급될 요소수를 저장하는 우레아 탱크를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 우레아 탱크는 기체 후단부 기체 프레임 상에 기체 좌우 폭방향으로 길게 배치된 연료 탱크 측부에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 콤바인에 의하면, 엔진에 인접한 곡물탱크 단차부에 의해 형성되는 공간에 DOC와 SCR로 구성된 배기가스 후처리 장치를 취부함으로써, 기존 레이아웃을 큰 변경 없이도 여유 공간을 유효하게 활용하면서 정비의 편의성을 도모할 수 있는 위치에 후처리 장치를 배치하고 있다는 구조적 장점이 있다.

특히, 배기가스 후처리 장치가 종래 일반적으로 채택되던 DOC 뿐 아니라, SCR을 포함하는 구성으로 이루어짐에 따라, 월등히 높은 수준의 정화성능이 발휘될 수 있으며, 따라서 종래 콤바인과는 달리 최근 유럽이나 북미 등 선진국에서 시행하고 있는 Tier 4 수준의 강력한 배기가스 규제를 총족시킬 수 있다.

또한, 곡물탱크의 하부를 단차지게 구성하는 단순한 변경만으로 기존 콤바인의 큰 레이아웃(ray-out) 변경 없이도 엔진에 근접된 위치에 배기가스 후처리 장치를 배치할 수 있는 환경을 구축할 수 있으며, 엔진과 근접한 위치에 후처리 장치가 배치됨으로 인해, 고온환경 유지 및 이로 인한 배기가스 정화처리 성능의 향상 또한 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콤바인의 우측면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 콤바인의 좌측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 콤바인의 평면도.
도 4는 배기계통을 보여주기 위해 일부 구성을 생략한 채 기체 중앙에서 곡물탱크 측을 바라본 본 발명의 실시예에 따른 콤바인의 측면도.
도 5는 도 4에 나타난 주요부를 곡물탱크 바깥쪽에서 바라본 도면.
도 6은 도 4에 나타난 주요부를 평면에서 바라본 도면.
도 7은 4에 도시된 곡물탱크를 기체 조작부 측에서 바라본 도면.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 콤바인을 우측과 좌측에서 각각 바라본 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 콤바인의 평면도이다. 이들 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 콤바인의 개략적인 구성에 대해 먼저 살펴보기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 콤바인은 곡물을 베어내는 기체(10) 전방의 예취부(30)를 포함한다. 기체(10)는 무한궤도식 주행륜(20)를 갖고, 예취부(30)에 의해 베어진 곡물은 기체 일 측면(좌측면)을 따라 장치된 피드레일(40)를 통해 예취부 후방의 기체 측부에 위치한 탈곡부(70)로 반송된다.

예취부(30)에는 수확물을 베어내는 예취수단(부호 생략)이 장치되어 있으며, 피드레일(40)은 예취부(30)로부터 전달된 곡물을 상기 탈곡부(70)로 이동시키는 피드체인(부호 생략)을 구비한다. 그리고 탈곡부(70) 하방에는 탈곡처리된 곡물의 선별을 위한 선별장치(75)가 있으며, 선별장치를 거치면서 곡물에 포함되어 있던 나락과 지푸라기 등이 걸러지게 된다.

선별 처리된 곡물의 낟알은 기체 다른 측면(우측면)에 마련된 곡물탱크(grain tank, 50)로 반송되어 임시 저장되고(도 3), 오거(auger, 60) 조작을 통해 기체(10) 밖으로 배출된다. 그리고 기체(10) 주행 및 장치구동과 관련한 전반적인 기체 조작은 상기 곡물탱크(50) 전방의 기체 조작부(80, 또는 운전석)에 장치되는 여러 레버조작을 통해 이루어진다.

기체 조작부(80)는 도면과 같이 외부에 노출된 구조이거나 캐빈으로 덮인 구성일 수 있으며, 곡물탱크(50)와 기체 조작부(80) 사이에 엔진 룸(부호 생략)이 형성된다. 엔진(90)은 그 출력축이 기체의 좌우 폭방향을 향하도록 엔진 룸 안에 횡행 배치되며, 기체 조작부(80)와 곡물탱크(50) 사이에 위치하는 개폐 가능한 방진커버 어셈블리(150)가 엔진 룸을 측면에서 덮는다.

본 발명의 실시예에 따른 콤바인의 배기계통에 대해 이후 도 4 대지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 4는 배기계통을 보여주기 위해 일부 구성을 생략한 채 기체 중앙에서 곡물탱크 측을 바라본 본 발명의 실시예에 따른 콤바인의 측면도이며, 도 5는 도 4에 나타난 주요부를 곡물탱크 바깥쪽에서 바라본 도면이다. 그리고 도 6은 도 4에 나타난 주요부를 평면에서 바라본 도면이며, 도 7은 4에 도시된 곡물탱크를 기체 조작부 측에서 바라본 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 주행 및 작업을 위한 동력을 발생시키는 엔진(90)은 기체의 좌우 폭방향을 따라 엔진 룸 내에 횡행 배치된다. 그리고 엔진 룸에 탑재된 상기 엔진(90) 후방의 곡물탱크(50) 하류 측의 경사부(52a) 하방에 공간(S)이 형성되고, 상기 공간(S)에 배기가스 정화처리를 위한 배기가스 후처리 장치(100)가 기체 전후 길이방향을 따라 길게 배치된다.

엔진(90)은 흡기 측 흡기매니폴드(92)가 배기가스 후처리 장치(100) 측과 인접하고 냉각팬(91)이 기체 일 측면(우측) 바깥 쪽을 향하는 형태로 엔진 룸에 횡행 배치되며, 흡기매니폴드(92) 반대편에는 배기매니폴드(94)가 위치한다. 그리고 상기 배기매니폴드(94)에는 이 배기매니폴드(94)를 통해 배출되는 배기가스로 구동되어 흡기를 압축시키는 터보차져(98, 사양에 따라 생략 가능)가 연결된다.

터보차져(98)의 배출 측은 상기 곡물탱크(50) 하방의 공간(S)에 취부되는 후처리 장치(100)와 배기관(102)을 통해 배기가스가 유동 가능하게 접속됨으로써, 터보차져(98)를 통과한 배기가스는 상기 후처리 장치(100)에 유입되고, 후처리 장치(100)를 통한 일련의 정화처리를 거쳐 오염물질이 극히 저감된 상태로 대기 중에 방출된다.

후처리 장치는 DOC(디젤 산화 촉매, Diesel Oxidation Catalyst, 110)와 SCR (촉매 환원 장치, Selective Catalytic Reduction, 112)로 구성된다. DOC(110)는 질소 산화물(NOx)의 온도를 상승시켜 흡착 제거하며, SCR(112)은 질소 산화물(NOx)에 요소수를 촉매로 하여 가수분해된 암모니아를 반응시켜 환경에 무해한 질소로 전환시킨다.

DOC(110)는 벌집 형태의 허니컴 담체(擔體)에 금속 촉매 예컨대, 백금(Pt)을 채워 SOF(Soluble Organic Fraction, 용해성 유기물질) 성분을 산화시켜 형성된 것으로, 다각형 단면인 복수의 관통공을 갖는 셀 구조체와 이 셀 구조체를 둘러싸는 외벽으로 구성되며, SCR(112)의 입구 주변에는 SCR(112)로 유입되는 배기가스에 요소수를 분사하는 분사장치(도시 생략)가 배치된다.

DOC(110)와 SCR(112)은 도면에 도시된 바와 같이, 상기 공간(S)에 각각은 기체의 전후 길이방향을 따르도록 길게 배치되면서 서로는 기체 폭방향을 따라 좌우로 나란히 인접 배치되는 형태로 취부된다. 배기가스 흐름 측면에서 보면 DOC(110)가 SCR(112) 전단에 위치하며, 따라서 DOC(110)를 통해 1차 정화 처리된 배기가스는 연이어 SCR(112)로 흘러 들어가 2차 정화 처리를 거치게 된다.

DOC(110)는 도면과 같이, 상기 엔진(90)과 마주보는 전단에 배기가스 도입구(110a)와 배기가스 배출구(110b)가 좌우로 나란히 배치된 구성일 수 있으며, 이때 상기 도입구(110a)에는 엔진 배기매니폴드(94)로부터 연장된 제1 배기관(102)이 접속되고, 상기 배출구(110b)는 제2 배기관(104)을 통해 SCR(112) 전단의 배기가스 입구(112a)와 연통 가능하게 접속된다.

SCR(112) 역시 엔진과 마주보는 전단에 상기 제2 배기관(104)을 통해 DOC(110)의 배출구(110b)와 연결되는 입구(112a)가 있고, 반대편 후단에 최종 후처리 완료된 배기가스가 배출되는 배기가스 출구(112b)가 위치한다. 그리고 상기 SCR(112)의 배기가스 출구(112b)에는 기체 중앙의 저부를 따라 기체 후방을 향하도록 연장된 테일 파이프(105)가 연결된다.

이로 인해, DOC(110)로 유입된 배기가스 성분 중 질소 산화물(NOx)은 DOC(110) 내부를 유동하면서 1차로 산화되어 흡착 처리되고, 연이어 SCR(112)을 흐르면서 이 SCR(112)에 분사되는 요소수(NH3 성분) 촉매와의 환원반응을 통해 질소 산화물(NOx)이 현저히 저감된 상태로 SCR(112)을 빠져 나와 상기 테일 파이프(105)를 통해 대기 중에 방출된다.

최종 정화 처리되어 대기 중으로 방출되는 배기가스는 고온의 열 에너지를 포함하고 있다. 때문에 배기가스의 열 에너지가 기체 프레임(15) 상에 설치된 곡물탱크 안의 곡물에 미치는 영향이 최소화될 수 있도록, 배기가스를 대기 중에 방출시키는 상기 테일 파이프(105)의 배출단(끝단)은 기체 프레임(15)보다 낮은 위치에 배치되도록 구성하는 것이 좋다.

DOC(110)와 SCR(112)로 구성된 후처리 장치가 배치되는 상기 공간(S)은, 도 4와 도 7을 통해 도시된 바와 같이, 엔진에 인접한 곡물탱크(50) 하류 측을 단차지게 구성함으로써 형성된다. 즉 기체 프레임(15)에 대해 엔진(90) 인접 측 곡물탱크 전단의 경사부(52a) 하단이 기체 후방 측 곡물탱크 후단의 경사부(52b) 하단에 비해 높게 위치하도록 곡물탱크(50)의 하단을 단차지게 구성함으로써 형성되는 공간일 수 있다.

엔진(90)으로부터 멀지 않은 엔진 주변으로 상기 공간(S)이 마련되고 여기에 DOC(110)와 SCR(112)로 구성된 후처리 장치가 배치됨에 따라, 후처리 장치 주변을 배기가스 정화처리에 있어 유리한 고온환경으로 유지함에 있어 엔진 복사열을 유용하게 활용할 수 있게 되고, 때문에 보다 향상된 배기가스 정화처리 성능이 발휘될 수 있다.

도 4 내지 도 6에서 도면부호 120은 상기 SCR(112)로 공급될 요소수를 저장하는 우레아 탱크로서, 우레아 탱크(120)는 도면에 도시된 바와 같이, 기체 후단부 기체 프레임(15) 상에 기체 좌우 폭방향으로 길게 배치된 연료 탱크(130) 측부의 곡물탱크 후단 측 경사부(52b) 하방에 대략 사다리꼴 모양으로 구획되는 공간에 위치하도록 배치된다.

곡물탱크(50) 후단 측 상기 경사부(52b)의 경사각에 따라 상기 사다리꼴 모양으로 구획되는 공간의 면적은 달라질 수 있으므로, 우레아 탱크(120) 크기 또한 상기 경사각에 따라 달라질 수 있으며, 도면을 통해 도시되지는 않았지만 상기 경사부(52a)와 마주보는 우레아 탱크(120) 일면을 경사진 형태로 구성하면, 제한된 공간 안에서 우레아 탱크(120)의 용량을 최대로 키울 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 콤바인에 의하면, 엔진에 인접한 곡물탱크 단차부에 의해 형성되는 공간에 DOC와 SCR로 구성된 배기가스 후처리 장치를 취부함으로써, 기존 레이아웃을 큰 변경 없이도 여유 공간을 유효하게 활용하면서 정비의 편의성을 도모할 수 있는 위치에 후처리 장치를 배치하고 있다는 구조적 장점이 있다.

또한, 곡물탱크 하부를 단차지게 구성하는 단순한 변경만으로 기존 콤바인의 큰 레이아웃(ray-out) 변경 없이도 엔진에 근접된 위치에 배기가스 후처리 장치를 배치할 수 있는 환경을 구축할 수 있으며, 엔진과 근접한 위치에 후처리 장치가 배치됨으로 인해, 고온환경 유지 및 이로 인한 배기가스 정화처리 성능의 향상 또한 기대할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 기체 15 : 기체 프레임
20 : 주행륜 30 : 예취(刈取)부
40 : 피드레일 50 : 곡물탱크
52a, 52b : 경사부
60 : 오거(auger) 70 : 기체 조작부(운전석)
90 : 엔진 92 : 흡기매니폴드
94 : 배기매니폴드 98 : 터보차져
100 : 후처리 장치 102, 104 : 제1, 제2 배기관
105 : 테일 파이프
110 : DOC(Diesel Oxidation Catalyst)
112 : SCR(Selective Catalytic Reduction)
120 : 우레아 탱크 130 : 연료 탱크

Claims

기체 조작부와 곡물탱크 사이의 엔진 룸에 기체의 좌우 폭방향을 따라 엔진이 횡행 배치되고, DOC와 SCR로 구성된 배기가스 후처리 장치가 상기 엔진 후방의 곡물탱크 하류 측 경사부 하방으로 형성되는 공간(S)에 기체 전후 길이방향을 따라 길게 배치됨을 특징으로 하는 콤바인.
제 1 항에 있어서,
상기 DOC와 SCR이 기체 폭방향에 대해 좌우로 나란히 인접 배치됨을 특징으로 하는 콤바인.
제 2 항에 있어서,
상기 DOC는 상기 엔진과 마주보는 전단에 배기가스 도입구와 배기가스 배출구가 좌우로 나란히 배치된 구성인 것을 특징으로 하는 콤바인.
제 3 항에 있어서,
상기 도입구에는 엔진 배기매니폴드로부터 연장된 제1 배기관이 접속되고,
상기 배출구는 제2 배기관을 통해 SCR 전단의 배기가스 입구와 연통 가능하게 접속됨을 특징으로 하는 콤바인.
제 4 항에 있어서,
상기 SCR의 배기가스 입구 반대편에 배기가스 출구가 있고, 상기 배기가스 출구로부터 기체 중앙의 저부를 따라 기체 후방을 향하여 테일 파이프가 연장됨을 특징으로 하는 콤바인.
제 5 항에 있어서,
상기 테일 파이프의 배출단이 기체 프레임보다 낮게 위치됨을 특징으로 하는 콤바인.
제 1 항에 있어서,
상기 공간(S)은 엔진에 인접한 곡물탱크 하단을 단차지게 구성하여 형성된 공간인 것을 특징으로 하는 콤바인.
제 1 항에 있어서,
상기 SCR로 공급될 요소수를 저장하는 우레아 탱크를 더 포함함을 특징으로 하는 콤바인.
제 8 항에 있어서,
상기 우레아 탱크는 기체 후단부 기체 프레임 상에 기체 좌우 폭방향으로 길게 배치된 연료 탱크 측부에 배치됨을 특징으로 하는 콤바인.