KR100925871B1 - Ｄｐｆ 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, DPF 시스템의 버너장치와 연결되어 배기가스와 상기 버너장치로부터 생성되는 화염을 혼합시키는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치에 있어서, 내부 공간이 형성된 몸체부;와 상기 몸체부의 일단과 일측면이 고정되도록 연결되며, 타측면은 상기 버너장치의 일측과 연결되되, 중앙부에는 상기 버너장치로부터 생성된 화염이 유입되는 화염유입구가 형성된 지지판;과 상기 몸체부의 측부면과 연결되어 상기 배기가스가 상기 몸체부의 내부 공간으로 유입되도록 구비된 유입관;과 상기 몸체부의 내부 공간에 삽입되어 위치하되, 내부에는 관통홀이 형성되어 상기 화염이 내부로 관통하는 내부관; 및 상기 몸체부의 타단과 일측면이 고정되도록 연결되며, 중앙부에는 상기 내부관이 상기 몸체부의 내부 공간에서 고정되어 위치하도록 상기 내부관의 외주면을 지지하는 고정환이 형성된 고정판을 포함하는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치를 개시한다.

개시된 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치에 따르면, 배기가스가 버너장치에서 생성된 화염을 선회하며 유입되어, 자동적으로 배기가스와 화염이 혼합됨으로써, 배기가스의 온도를 순간적으로 급상승시키는 효과가 있다.

DPF 시스템, 배기가스, 혼합장치, 리브, 화염

Description

ＤＰＦ 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치{Mixing Apparatus for Exhaust gas and Frame}

본 발명은 DPF(Diesel Particulate Filter) 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기 DPF 시스템의 필터에 포집된 디젤 기관 등에서 발생하는 배기가스 중의 입자상의 물질(Particulate Matter;PM)을 산화시켜재생할 수 있도록 상기 배기가스의 온도를 단시간 내에 급상승시킬 수 있는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치에 관한 것이다.

일반적으로, DPF 시스템은 매연입자를 여과시키는 필터와 이 필터에 일정량 이상의 매연이 포집되었을 때, 포집된 매연을 산화시키는 디젤차량 후처리 시스템으로서, 상기 매연을 산화시키는 과정에서 별도의 재생 기구를 필요로 하는데, 이러한 DPF 시스템의 안정적 사용을 위한 재생방식으로는 자연재생(Passive DPF) 방식과 강제재생(Active DPF) 방식으로 구분할 수 있다.

여기서, 상기 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 도심에서 저속으로 운행하는 차량의 경우, 배기가스의 온도가 자연재생에 필요한 촉매 활성화 가능 온도에 크게 미치지 못하기 때문에, 원활한 매연여과 필터의 재생 효과를 기대하기 어려운 실정이며, 이로 인해 장치가 장착된 차량에서는 연비의 효율 악화, 엔진 부조 및 필터 파손 등의 문제점이 있었다.

이에 반하여, 상기 강제재생 방식은 일정량의 매연이 상기 필터에 포집되었을 때, 강제적인 가열수단을 이용하여 배기가스의 온도를 매연의 산화 가능한 온도까지 상승시켜, 적절한 시기마다 매연여과 필터를 재생시킴으로써 지속적으로 DPF 시스템의 성능 및 차량의 성능을 유지시킬 수 있는 수단이다.

이러한, 상기 강제재생 방식에 사용되는 가열수단으로는 버너장치, 촉매연소기 및 전기히터 등이 사용되며, 특히, 상기 버너장치는 점화부를 통해 연료를 점화하여 화염을 생성시키는 것으로, 차량에서 동력원으로 사용하는 디젤 연료를 직접 배기관 내부에서 연소시키는 시스템이다.

이에 종래의 버너장치를 이용하여 상기 배기가스의 온도를 상승시키는 방식을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 배기가스 배출관에 연결된 버너장치에 의해 배기가스의 온도를 상승시키는 종래의 배기가스 가열방식을 나타낸 단면도로서, 도 1을 참조하면, 종래의 버너장치(10)는 불꽃(Spark)을 발생시켜 유입되는 연료가 점화되도록 하여 화구부(13) 내에서 화염을 생성시키는 점화부(11)와, 일측부에 연결된 연료 및 공기 유입구(미도시)를 통해 상기 점화부의 상부로 상기 화염을 생성시키는데 필요한 연료 와 산소를 공급하는 몸체(12)로 구성된다.

이러한 종래의 버너장치(10)는 상기 연료 및 공기 유입구를 통해 상기 몸체(12)의 내부로 연료가 유입되게 되면, 상기 점화부(11)에서 불꽃을 발생시켜 상기 연료를 점화시킴으로써 화구부(13)에 화염을 생성시킨다.

또한, 상기 생성된 화염은 배기가스 이송관(20)을 통하여 이동하는 배기가스의 측면을 가열함으로써, 상기 배기가스의 온도를 상승시킨다.

그러나, 상기와 같은 종래의 버너장치(10)에 의한 배기가스의 가열방식은 배기가스에 포함된 입자상의 물질(PM)을 산화시키기 위한 온도(통상 600 내외)까지 상기 배기가스의 온도를 균일하게 상승시키기에는 화염의 화력이 부족한 문제점이 있었다.

또한, 차량이 언덕을 오르거나 급출발 등과 같이 디젤기관에 고출력이 발생될 경우에는, 상기 배기가스 배출관을 통해 순간적으로 토출되는 고압의 배기가스에 의해 상기 버너장치(10)의 내부에 발화된 화염이 소등되어 버리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 고압의 배기가스에 의해 소등되지 않는 고화력의 화염을 발생시킴과 동시에, 상기 배기가스가 상기 화염을 중심으로 선회하며 유입되도록 구비되어 상기 배기가스와 화염이 혼합됨으로써, 상기 배기가스의 온도를 순간적으로 급상승시킬 수 있는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치는, 내부 공간이 형성된 몸체부;와 상기 몸체부의 일단과 일측면이 고정되도록 연결되며, 타측면은 버너장치의 일측과 연결되되, 중앙부에는 상기 버너장치로부터 생성된 화염이 유입되는 화염유입구가 형성된 지지판;과 상기 몸체부의 측부면과 연결되어 상기 배기가스가 상기 몸체부의 내부 공간으로 유입되도록 구비된 유입관;과 상기 몸체부의 내부 공간에 삽입되어 위치하되, 내부에는 관통홀이 형성되어 상기 화염이 내부로 관통하는 내부관; 및 상기 몸체부의 타단과 일측면이 고정되도록 연결되며, 중앙부에는 상기 내부관이 상기 몸체부의 내부 공간에서 고정되어 위치하도록 상기 내부관의 외주면을 지지하는 고정환이 형성된 고정판을 포함한다.

여기서, 상기 지지판의 일측면에는 고리 형태로 돌출되어 형성된 스토퍼가 형성되며, 상기 스토퍼는 상기 내부관의 일단에 삽입되어 상기 지지판과 상기 내부 관이 연결될 수 있다.

또한, 상기 내부관의 타단에는, 상기 내부관의 관통홀을 관통하는 상기 화염이 분산되어 토출되도록 복수 개의 통공이 형성된 플레임 홀더가 구비될 수 있다.

게다가, 상기 내부관의 외주면에는, 상기 내부관의 관통홀 내부로 유입된 상기 화염의 일부가 상기 내부관의 외부로 토출되도록 복수 개의 화염구가 형성될 수 있다.

더불어, 상기 내부관의 외주면에는, 상기 복수 개의 화염구가 형성되되, 상기 지지판과 연결된 부위의 하단부에는 화염구가 형성되지 않도록 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 내부관의 외주면 일측에는, 상기 유입관을 통해 유입되는 배기가스의 유입이 저항되도록 판형상의 리브가 형성될 수 있다.

한편, 상기 몸체부의 내부 공간에는, 상기 내부 공간으로 유입되는 상기 배기가스가 상기 리브에 의해 저항되어, 상기 내부관을 중심으로 일측 방향으로만 선회하는 배기가스 기류가 발생하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내부관의 외주면에는, 상기 배기가스 기류의 일부가 상기 내부관의 관통홀 내부로 유입되도록 복수 개의 유입홀이 형성될 수 있다.

게다가, 상기 배기가스 기류에 의해, 상기 유입관을 통해 유입된 상기 배기가스와 상기 버너장치에서 생성된 화염이 서로 혼합되어, 상기 배기가스의 온도가 상승하도록 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명인 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치에 의하면,

첫째, 배기가스가 버너장치에서 생성된 화염을 선회하며 유입되도록 구비됨으로써, 자동적으로 상기 배기가스와 화염이 혼합되어 상기 배기가스의 온도를 순간적으로 급상승시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 상기 배기가스의 선회기류에 의해 상기 화염의 길이가 신장되어 DPF 시스템의 필터부에 구비된 필터의 부근까지 도달되는 효과가 있다.

셋째, 상기 버너장치로부터 유입 가능한 완전연소 되지 못한 연료를 재연소시킴으로써, 불완전 연소된 연료의 퇴적물이 누적되는 것을 방지할 수 있다.

넷째, 상기 화염이 관통하여 유입되는 통로인 내부관의 일단에는 복수 개의 통공이 형성된 플레임 홀더가 구비되어 상기 화염의 끝단부가 분산됨으로써, 상기 DPF 시스템의 필터부가 상기 화염에 의해 직접 가열되어, 상기 필터부에 구비된 세라믹 필터가 균열되거나 파손되는 부작용을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치(100)의 전체 구성을 나타낸 사시도, 도 3은 도 2a의 정면도, 도 4는 도 3의 수평 단면도, 도 5는 도 2b에 도시된 배기가스 및 화염 혼합장치(100)의 내부관의 형태를 나타낸 사시도, 도 6a는 도 3의 A-A'의 단면도, 도 6b는 도 6a의 B-B'의 단면도이며, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 배기가스 및 화염 혼합장치(100)의 내부에 유입된 배기가스의 흐름을 나타낸 단면도 및 도 8은 본 발명의 배기가스 및 화염 혼합장치(100)와 DPF 시스템의 결합구조를 나타낸 단면도이다.

도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치(이하 '배기가스 및 화염 혼합장치'라 함)(100)는, 몸체부(110)와 지지판(120)과 유입관(130)과 내부관(140) 및 고정판(150)을 포함한다.

먼저, 상기 몸체부(110)는 내부 공간(111)이 구비되며, 양 측단이 개방된 원통형의 부재로서, 상기 몸체부(110)의 형태는 원통형으로 구비되는 것이 바람직하나, 이에 국한되지 않으며 사각형 또는 다각형 등의 형태로 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 지지판(120)은, 몸체부(110)의 상기 개방된 일단과 일측면이 서로 연결되어 상기 몸체부(110)의 일단이 밀봉되도록 고정 설치되며, 타측면은 본 발명의 배기가스 및 화염 혼합장치(100)와 연결되는 버너장치(200)의 일측과 연결되어 구 비된다.

여기서, 상기 지지판(120)의 타측면에는 상기 버너장치(200)와의 연결에 사용되는 연결핀(123)이 형성되어 있으며, 상기 연결핀(123)은 나사선이 형성된 나사핀인 것이 바람직하나, 이에 국한되지 않으며 클립 또는 너트와 같이 본 발명의 기술분야에서 이용 가능한 여러 가지의 결합부재가 사용될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 지지판(120)의 중앙부에는 상기 버너장치(200)로부터 생성된 화염이 유입되는 화염유입구(121)가 형성된다.

상기 유입관(130)은, 원통형의 관(pipe) 부재로서 상기 몸체부(110)의 측부면과 일단부가 연결되어, 엔진기관으로부터 배출되는 배기가스를 상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)으로 유입시키는 통로의 기능을 한다.

여기서, 상기 유입관(130)의 타단부에는, 상기 엔진기관으로부터 배출되는 배기가스의 이동 통로인 배기가스 이송관(미도시)과 고정되어 연결될 수 있도록 플렌지(131)가 형성될 수 있으며, 상기 플렌지(131)의 일측에 형성된 복수 개의 연결공(132)는 상기 배기가스 이송관과 플렌지(131)를 연결하는데 사용된다.

한편, 상기 내부관(140)은, 상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)에 삽입되어 위치하되, 내부에 관통홀(145)이 형성되며 양 측단이 개방된 원통형의 부재로서, 상기 양 측단 중의 일측단에는 플레임 홀더(142)가 고정 설치되며, 타측단은 상기 지지판(120)의 일측면과 연결되어 상기 지지판(120)에 의해 밀봉되도록 구비된다.

이때, 상기 내부관(140)과 지지판(120)이 연결됨에 있어서, 상기 지지판(120)의 상기 일측면에는 고리(Ring) 형태로 돌출되어 형성된 스토퍼(122)가 구 비되며, 상기 스토퍼(122)의 외경은 상기 내부관(140)의 타측단의 내경과 대응하도록 형성되어, 상기 스토퍼(122)가 상기 내부관(140)의 타측단의 내부에 삽입됨으로써, 상기 지지판(120)과 내부관(140)이 결합된다. 이러한 삽입 결합에 의해 상기 내부관(140)이 상기 지지판(120)에 의해 지지되어 고정된다.

여기서, 상기 스토퍼(122)는 상기 내부관(140)과 지지판(120)의 결합된 틈새로 상기 배기가스가 침투되는 것을 방지하는 기능을 한다. 더불어, 상기 스토퍼(122)는 상기 지지판(120)의 화염유입구(121)와 대응되는 위치에 구비됨으로써, 상기 화염유입구(121)를 통해 유입되는 화염은 상기 스토퍼(122)를 거쳐 상기 내부관(140)의 관통홀을 관통한다.

또한, 상기 내부관(140)의 외주면에는, 상기 내부관(140)의 관통홀 내부로 유입되어 관통하는 화염의 일부가 상기 내부관(140)의 외부로 토출되도록 복수 개의 화염구(143)가 형성된다.

게다가, 상기 내부관(140)의 일측단과 연결되는 플레임 홀더(142)에는 복수 개의 통공(141)이 형성되어, 상기 내부관(140)을 관통하여 상기 플레임 홀더(142)를 통해 외부로 토출되는 상기 화염이 분산되도록 구비되는 것이 바람직하다.

이러한 복수 개의 통공(141)을 통해 상기 플레임 홀더(142)의 전체 면적에 대비하여 상기 화염이 고르게 분산됨으로써, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 플레임 홀더(142)의 끝단과 대향하여 위치하는 구비된 필터부(300)의 필터(310)에 상기 화염이 직접적으로 닿게 되어 상기 필터(310)가 균열되어 파손되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 화염이 한 부분에 집중되어 가열되지 않도록 화염의 열기 를 고르게 분산시키는 효과를 제공할 수 있다.

한편, 상기 내부관(140)의 외주면 일측에는, 상기 유입관(130)을 통해 유입되는 배기가스의 유입에 저항되도록 판형상의 리브(160)가 형성된다.

상기 리브(160)는 도 6a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 일단은 상기 고정판(150)의 외주면에 고정되며 타단은 상기 몸체부(110)의 내부면 방향으로 돌출되어 향하도록 구비됨으로써, 상기 몸체부(110)로 유입되는 배기가스 중 일부가 상기 리브(160)에 저항되도록 구비되는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 상기 유입되는 배기가스가 상기 리브(160)에 의해 저항되는 정도를 증가시킬 수 있도록, 상기 리브(160)의 타단은 상기 몸체부(110)의 내부면과 접촉하도록 구비될 수 있다.

일단은 상기 내부관(140)의 외주면에 고정되며 타단은 상기 몸체부(110)의 내부면에 접촉되도록 구비됨으로써, 상기 몸체부(110)로 유입되는 배기가스 중 일부가 상기 리브(160)에 저항되도록 구비되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 리브(160)에 저항되는 상기 일부의 배기가스는 상기 내부관(140)의 외면을 따라 리브(160)가 설치되지 않은 반대방향으로 흘러들어 가게 되어, 상기 유입관(130)으로부터 유입되는 배기가스는 상기 내부관(140)을 중심으로 회전하며 상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)으로 유입된다.

즉, 상기 내부 공간(111)으로 유입되는 상기 배기가스가 리브(160)에 의해, 상기 내부관(140)을 중심으로 일측 방향으로만 선회하는 배기가스 기류가 발생하게 되는 것이다.

이와 같은 구성을 통해, 상기 배기가스 유입구(133)로 유입되는 배기가스의 유입로는 일부가 상기 리브(160)에 의해 막혀지게 되므로, 상기 리브(160)가 설치되지 않은 반대방향의 내부관(140)관의 외부면과 몸체부(110)의 내부면의 간격으로 지나는 배기가스의 유속이 빨라지게 됨으로써, 상기 배기가스는 상기 배기가스 유입구(133)로 유입될 때의 유속보다 빠른 속력으로 상기 몸체부(110)의 내부로 회전하며 유입되는 것이다.

한편, 도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 내부관(140)의 외주면에는, 상기 내부관(140)의 관통홀(145) 내부로 유입된 상기 화염의 일부가 상기 내부관(140)의 외부로 토출되도록 복수 개의 화염구(143)가 형성되되, 상기 내부공간(111)의 내부에 삽입된 내부관(140)의 하단부(146)에는 화염구(143)가 형성되지 않도록 구비될 수 있다.
이는 상기 지지판(120)과 연결된 버너장치(200)로부터 상기 화염유입구(121)를 통해 상기 내부관(140)으로 미연소된 연료가 유입될 수 있는데, 이러한 미연소된 연료가 상기 내부관(140)의 내부면을 따라 흐르면서, 상기 화염에 의해 재연소될 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 상기 내부관(140)의 내부면을 따라 흐르는 상기 미연소된 연료가 화염구(143)을 따라 상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)으로 유출되지 않도록 상기 내부관(140)의 하단부에는 상기 화염구(143)이 형성되지 않는 것이다.

이때, 상기 내부관(140)의 외주면에서 화염구(143)가 형성되지 않는 길이 범위는 상기 버너장치(200)로부터 유입 가능한 미연소된 연료의 유입량을 고려하여, 그 길이를 변경할 수 있는 것은 물론이다. 이러한 유입홀(144)의 구성을 통해 불완전 연소된 연료의 퇴적물이 누적되는 것이 방지되는 것이다.

한편, 도 5, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 리브(160)가 설치된 상기 내부관(140)의 외주면의 일측에는, 복수 개의 유입홀(144)이 형성되어, 상기 리브(160)의 후면으로 유입되는 상기 배기가스 기류 중 일부가 상기 유입홀(144)을 통해 상기 내부관(140)의 내부 즉, 관통홀(145)로 유입되도록 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 유입홀(144)은 상기 화염구(143)와 같이, 상기 화염유입구(121)를 통해 유입 가능한 버너장치(200)의 미연소 연료가 상기 내부관(140)의 외부로 유출되지 않도록, 상기 내부관(140)의 하부면에는 형성되지 않도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유입홀(144)이 형성되는 수량은, 본 발명의 실시예에서는 4개가 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 국한되지 않으며 상기 내부관(140) 내부로 유입되는 배기가스의 기류가 형성될 수 있는 정도의 배기가스 유입량을 고려하여 형성되는 수량을 조절할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 리브(160)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 내부관(140)의 중심에서 유입관(130) 방향으로 편중된 위치에 형성됨으로써, 상기 유입홀(144)을 통해 유입되는 배기가스는 상기 내부관(140)의 내면을 따라 유입되므로, 도7b의 점선으로 나타낸 화살표의 흐름과 같이 상기 내부관(140)의 관통홀(145) 내에서 일측방향으로 회전하는 배기가스의 기류가 발생하게 된다.

이러한, 상기 내부관(140)의 관통홀(145) 내에서 회전하는 배기가스의 기류에 의해, 상기 내부관(140)으로 관통되는 화염은 상기 배기가스와 혼합되어 화력이 더욱 증가하게 되며, 더욱이 상기 배기가스에 잔존하고 있는 산소는 상기 화염과 혼합되며, 산화되어 상기 화력을 더욱 증가시키게 된다.

한편, 상기 고정판(150)은, 원판형상의 부재로서, 도 2a 및 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(110)의 타단과 일측면이 고정되도록 연결되며, 중앙부에는 상기 내부관(140)이 몸체부(110)의 내부공간에서 고정되어 위치하도록 상기 내부관(140)의 외주면 일측을 지지하는 고정환(151)을 포함한다.

또한, 상기 고정판(150)의 테두리부에는 복수 개의 연결공A(153)이 형성되며, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 연결공A(153)는 필터부(300)와의 결합에 사용된다.

게다가, 상기 고정판(150)의 일측에는 복수 개의 화염홀(152)이 형성됨으로써, 상기 몸체부(110)의 내부에서 상기 내부관(140)의 화염구(143)를 통해 토출되는 화염과, 몸체부(110)의 외부에서 상기 내부관(140)의 화염구(143)를 통해 토출되는 화염이 합쳐지도록하여 보다 강력한 화력이 제공되도록 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 고정판(150)은, 몸체부(110)의 내부에서 토출되는 화염이 상기 몸체부(110)의 외부에서 토출되는 화염에 합쳐질 수 있도록, 상기 내부에서 토출되는 화염이 통과되는 통로의 기능을 하는 것이다.

다음으로는, 도 7a와 도 7b를 참조하여, 상기 유입관(130)을 통해 유입되는 배기가스와 상기 지지판(120)의 화염유입구(121)를 통해 유입되는 화염이 서로 혼합되는 동작원리를 설명한다.

먼저, 도 7a에서 상기 내부관(140)을 휘감는 실선의 화살표는 몸체부(110)의 내부 공간(111)의 내에서 회전하는 배기가스의 기류를 나타내며, 내부관(140)의 내부를 지나는 점선의 화살표는 상기 내부관(140)의 유입홀(144)을 통해 유입된 배기가스에 의해 회전하는 배기가스의 기류를 나타낸다. 또한, 도 7b의 실선의 화살표는 상기 유입관(130)을 통해 유입되는 배기가스의 전체 흐름을 나타낸다.

상기 유입관(130)을 통해 상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)으로 유입되는 배기가스 중 일부는 상기 리브(160)에 의해 저항되어, 상기 내부관(140)의 외부면을 따라 유입되며, 상기 일부를 제외한 나머지 배기가스는 상기 내부관(140)의 외부면과 상기 몸체부(110)의 내면과의 사이 간격으로 유입되면서, 상기 내부관(140)을 따라 일측방향으로 회전하는 배기가스 기류가 발생한다.

이러한 배기가스 기류는, 상기 화염유입구(121)를 통해 유입되어 상기 플레임 홀더(142)가 위치된 방향으로 토출되는 상기 화염의 압력에 의해, 도 7a의 실선 화살표의 흐름과 같이 상기 플레임 홀더(142) 방향으로 이동하며 회전하게 된다.

이러한 상기 배기가스는 상기 내부관(140)의 화염구(143)로 토출되는 화염과 혼합되며, 상기 배기가스 중 상기 내부관(140)의 유입홀(144)로 유입되는 일부의 배기가스는 상기 내부관(140)의 내부에서 상기 화염유입구(121)로 유입되는 화염과 혼합되는 것이다.

이와 같이 내부관(140)의 외부 또는 내부를 회전하며 이동하는 배기가스와 상기 내부관(140)의 내부로 유입되는 화염 및 상기 내부관(140)의 외부로 토출되는 화염이 동시에 혼합되는 구성에 의해, 상기 배기가스의 온도는 순간적으로 급상승 되도록 구비되는 것이다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배기가스 및 화염 혼합장치(100)가 DPF 시스템에 장착되는 결합구조에 대해 설명한다.

여기서, 도 8은 본 발명의 배기가스 및 화염 혼합장치(100)와 DPF 시스템의 결합구조를 나타낸 단면도로서, 도 8을 참조하면, 본 발명의 배기가스 및 화염 혼합장치(100)는, 일측부가 필터부(300)와 연결되며, 타측부는 버너장치(200)와 연결됨으로써 DPF 시스템을 구성할 수 있다.

여기서, 상기 버너장치(200)는 점화부(210)에서 발생하는 스파크에 의해 화구부(230)에서 화염을 발생시키는 장치이며, 필터부(300)는 내부에 장착된 필터(310)를 통해 배기가스 중에 포함된 입자상의 물질(PM)을 필터링하는 장치이다.

이러한 DPF 시스템의 구성을 통하여, 본 발명의 배기가스 및 화염 혼합장치(100)는, 상기 버너장치(200)의 화구부(230)에서 생성되어 배기가스 및 화염 혼합장치(100)의 내부관(140)의 내부로 유입되는 화염과, 엔진기관으로부터 배출되어 배기가스 유입구(133)을 통해 유입되는 배기가스를 몸체부(110)의 내부 공간(110) 및 내부관(140)의 내부에서 혼합함으로써, 상기 필터부(300)에 포집된 입자상의 물질(PM)을 산화시키기 위해 배기가스의 온도를 급상승시킬 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 배기가스 가열방식을 나타낸 단면도

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치(100)의 전체 구성을 나타낸 사시도,

도 3은 도 2a의 정면도,

도 4는 도 3의 수평 단면도,

도 5는 도 2b에 도시된 내부관의 형태를 나타낸 사시도,

도 6a는 도 3의 A-A'의 단면도,
도 6b는 도 6a의 B-B'의 단면도

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 배기가스의 흐름을 나타낸 단면도 및

도 8은 본 발명의 배기가스 및 화염 혼합장치와 DPF 시스템의 결합구조를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...배기가스 및 화염 혼합장치 110...몸체부

120...지지판 130...유입관

140...내부관 150...고정판

160...리브

Claims (9)

1. DPF 시스템의 버너장치와 연결되어 배기가스와 상기 버너장치로부터 생성되는 화염을 혼합시키는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치에 있어서,

   내부 공간(111)이 형성된 몸체부(110);와

   상기 몸체부(110)의 일단과 일측면이 고정되도록 연결되며, 타측면은 상기 버너장치의 일측과 연결되되, 중앙부에는 상기 버너장치로부터 생성된 화염이 유입되는 화염유입구(121)가 형성된 지지판(120);과

   상기 몸체부(110)의 측부면과 연결되어 상기 배기가스가 상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)으로 유입되도록 구비된 유입관(130);과

   상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)에 삽입되어 위치하되, 내부에는 관통홀(145)이 형성되어 상기 화염이 내부로 관통하는 내부관(140); 및

   상기 몸체부(110)의 타단과 일측면이 고정되도록 연결되며, 중앙부에는 상기 내부관(140)이 상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)에서 고정되어 위치하도록 상기 내부관(140)의 외주면을 지지하는 고정환(151)이 형성된 고정판(150)을 포함하고,

   상기 내부관(140)의 외주면에는, 상기 내부관(140)의 관통홀(145) 내부로 유입된 상기 화염의 일부가 상기 내부관(140)의 외부로 토출되도록 복수 개의 화염구(143)가 형성되되, 상기 내부공간(111)의 내부에 삽입된 내부관(140)의 하단부(146)에는 화염구(143)가 형성되지 않으며,

   상기 내부관(140)의 타단에는, 상기 내부관(140)의 관통홀(145)을 관통하는 상기 화염이 분산되어 토출되도록 복수 개의 통공(141)이 형성된 플레임 홀더(142)가 구비되는 것을 특징으로 하는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지지판(120)의 일측면에는 고리 형태로 돌출되어 형성된 스토퍼(122)가 형성되며, 상기 스토퍼(122)는 상기 내부관(140)의 일단에 삽입되어 상기 지지판(120)과 상기 내부관(140)이 연결되는 것을 특징으로 하는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 내부관(140)의 외주면 일측에는, 상기 유입관(130)을 통해 유입되는 배기가스의 유입이 저항되도록 판형상의 리브(160)가 형성된 것을 특징으로 하는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 몸체부(110)의 내부 공간(111)에는,

   상기 내부 공간(111)으로 유입되는 상기 배기가스가 상기 리브(160)에 의해 저항되어, 상기 내부관(140)을 중심으로 일측 방향으로만 선회하는 배기가스 기류가 발생하는 것을 특징으로 하는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 내부관(140)의 외주면에는,

   상기 배기가스 기류의 일부가 상기 내부관(140)의 관통홀(145) 내부로 유입되도록 복수 개의 유입홀(144)이 형성된 것을 특징으로 하는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 배기가스 기류에 의해, 상기 유입관(130)을 통해 유입된 상기 배기가스와 상기 버너장치에서 생성된 화염이 서로 혼합되어, 상기 배기가스의 온도가 상승하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 DPF 시스템용 배기가스 및 화염 혼합장치.

Images