(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1の支持部材は、前記外部ハウジングの長手方向に沿って前記外部ハウジングの内周面から前記内部ハウジングの外周面に向かって放射状に互いに離間して配置された複数の内部ハウジング支持部を含む、請求項1に記載のバーナー装置。
前記第2の支持部材は、前記多孔部材の外周面から前記内部ハウジングの一端部の内周面に向かって放射状に互いに離間して配置された複数の多孔部材支持部を含む、請求項1に記載のバーナー装置。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例について本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施し得るように詳述する。なお、本発明は、種々に変形して実施することができ、後述の実施例に限定されるものではない。
【0018】
添付の図面は概略的であり、縮尺に合わせて示されていない。図面に示される構成要素の相対的な寸法及び比率は、図面における明確性及び便宜を図るため、その大きさが誇張又は縮小して示されており、任意の寸法は、例示に過ぎず、限定的なものではない。また、2つ以上の図面における同様な構成要素及び部品には、その特徴の類似性を示すため、同じ参照符号を付する。
【0019】
本発明の実施例は、本発明の好適な実施例を具体的に示すものであり、種々な図解が予想される。よって、実施例は、図示した特定の形態に局限されず、例えば、製造による変形形態をも含む。
【0020】
以下、
図1〜
図4を参照して、本発明の一実施例に係るバーナー装置101を説明する。
【0021】
本発明の一実施例に係るバーナー装置101は、
図1に示されるように、外部ハウジング100と、燃焼室210を形成する内部ハウジング200と、多孔部材300と、第1の支持部材400と、第2の支持部材500とを含む。
【0022】
外部ハウジング100は、バーナー装置101の外観を形成している。具体的には、外部ハウジング100は、一方向が長く形成され、内部が中空状に形成された円筒形状を呈することができる。
【0023】
内部ハウジング200は、少なくとも一部が外部ハウジング100の内に配置される。また、内部ハウジング200の一端部は、外部ハウジング100の一端部から離間して外部ハウジング100の内に配置される。また、内部ハウジング200の他端部は、外部ハウジング100の他端部に支持される。内部ハウジング200は、燃焼室210を形成する。具体的には、内部ハウジング200の外周面のうちの一領域は、外部ハウジング100の内周面から互いに離間して外部ハウジング100の内に設けられ、内部ハウジング200の一領域の内部には、不図示の供給された燃料及び点火装置により燃焼された火炎が形成されるように燃焼室210を設けることができる。
【0024】
多孔部材300は、外部ハウジング100の一端部と内部ハウジングの一端部との間に配置される。具体的には、多孔部材300は、外部ハウジング100の一端部から離間した内部ハウジング200の一端部の前方に配置することができる。
【0025】
第1の支持部材400は、外部ハウジング100の内周面と前記内部ハウジング200の外周面とを離間させて支持する。即ち、第1の支持部材400は、内部ハウジング200の外周面が外部ハウジングの内周面から離間して配置されるように支持することができる。
【0026】
第2の支持部材500は、多孔部材300と内部ハウジング200とを離間させて支持する。具体的には、第2の支持部材500は、多孔部材300の他側の外周面と内部ハウジング200の一端部の内周面とが互いに離間するように支持することができる。
【0027】
従って、排気ガスは、第1の支持部材400と第2の支持部材500とにより離間された空間を通じて燃焼室210に供給され、昇温される。
【0028】
また、本発明の一実施例に係るバーナー装置101の外部ハウジング100は、上述の
図1に示されるように、排気ガス流入口130をさらに含む。
【0029】
排気ガス流入口130は、外部ハウジング100の他端部に設けることができる。具体的には、外部ハウジング100は、第1の貫通ホール100と、第2の貫通ホール120と、排気ガス流入口130とを含むことができる。
【0030】
第1の貫通ホール110は、外部ハウジング100の一側に形成することができる。第2の貫通ホール120は、第1の貫通ホール110と対向する外部ハウジング100の他側に形成することができる。また、排気ガス流入口130は、外部ハウジング100の他端部の外周面に形成することができる。
【0031】
即ち、排気ガス流入口130は、外部ハウジング100の外周面に形成され、第1の貫通ホール110よりも第2の貫通ホール120に相対的に隣接して形成される。
【0032】
第2の貫通ホール120は、内部ハウジング200の他端部を支持することができる。具体的には、内部ハウジング200の他端部に形成される排出口220は、第2の貫通ホール120に挿入され、第2の貫通ホール120から外部に突出して支持される。
【0033】
即ち、内部ハウジング200の一端部は、第1の支持部材400により支持され、内部ハウジング200の他端部は、外部ハウジング100の第2の貫通ホール120により支持される。
【0034】
従って、排気ガス流入口130を介して流入された排気ガスが、内部ハウジング200の一端部に向かう長手方向を通過して内部ハウジング200内部の燃焼室に流入される。
【0035】
また、本発明の一実施例に係るバーナー装置101の多孔部材300は、上述の
図1及び
図2に示されるように、第1の多孔支持部310と、第2の多孔支持部320と、そして、複数のホール331が形成された多孔領域を含む多孔部330とを含むことができる。
【0036】
第1の多孔支持部310は、外部ハウジング100の一端部と対向するように設けることができる。
【0037】
第2の多孔支持部320は、第2の支持部材500により支持される。具体的には、第2の多孔支持部320の外周面は、第2の支持部材500により外部ハウジング200の一端部の内周面から互いに離間して支持される。
【0038】
多孔部330は、第1の多孔支持部310と第2の多孔支持部320との間に形成することができる。また、多孔部330は、第1の多孔支持部310から第2の多孔支持部320に向かう方向に内径が徐々に大きくなる多孔領域を含むことができる。なお、多孔領域には、複数のホール331が形成される。
【0039】
従って、排気ガスは、多孔部330を介して燃焼室210に流入される。なお、複数のホール331を通過した排気ガスは、燃焼室210への流入時、流量が均一化されて流入される。
【0040】
また、本発明の一実施例に係るバーナー装置101の排気ガス流入口130に流入される排気ガスは、上述の
図1及び
図3に示されるように、外部ハウジング100と内部ハウジング200との間を外部ハウジング100の一端部の方向に向かって通過して多孔部330に、多孔部材300と内部ハウジング200との間を通して燃焼室210に流入される。
【0041】
排気ガス流入口130に流入された排気ガスは、第1の支持部材400が外部ハウジング100と内部ハウジング200との間を互いに離間して形成される第1の空間S1を通過し、燃焼室210の外部を囲み、外部ハウジング100の一端部に向かう方向に移動することができる。
【0042】
また、外部ハウジング100の一端部に移動した排気ガスは、多孔部330の複数のホール331と、第2の支持部材500が第2の多孔支持部320と内部ハウジング200との間を互いに離間して形成される第2の空間S2とを通過し、燃焼室210に供給される。
【0043】
従って、バーナー装置101の動作初期に、燃焼室210の外部が第1の空間S1を通過する排気ガスの温度により昇温される。また、第1の空間S1を通過する排気ガスにより、燃焼室210の火炎により昇温された排気ガスが外部ハウジング100の外部温度により熱損失されるのを低減させることができる。
【0044】
また、本発明のバーナー装置101は、第1の空間S1を通過する排気ガスにより、従来のバーナー装置において熱損失を低下させるためにバーナー装置の外部を囲むための断熱材にかかる費用を効果的に削減させることができる。
【0045】
また、本発明のバーナー装置101の排気ガス流入口130を介して流入される排気ガスのうち多孔部材300と内部ハウジング200との間を通過する排気ガスの流量が、多孔部330を通過する排気ガスの流量よりも大きくなる。
【0046】
排気ガス流入口130を介して流入された排気ガスのうち多孔部材300と内部ハウジング200との間の第2の空間S2を介して燃焼室に流入される排気ガスの流量は、多孔部330の複数のホール331を介して燃焼室210に流入される排気ガスの流量よりも大きくなる。
【0047】
即ち、第2の空間S2を介して燃焼室210に流入される排気ガスは、速い流速で燃焼室210に供給される。従って、このような速い流速の排気ガスは、高温の排気ガスが温度を維持し、燃焼室210に効果的に供給される。
【0048】
また、多孔部330の複数のホール331を介して燃焼室210に供給される排気ガスは、均一な流動を有しながら燃焼室210に供給される。なお、燃焼室210の内に生成された火炎が多孔部材300に当たる場合であっても、複数のホール331を通過する排気ガスにより、火炎と多孔部材300との間が効果的に離間される。
【0049】
例えば、多孔部材300と内部ハウジング200との間の第2の空間S2を介して燃焼室210に流入される排気ガスの流量は、多孔部330の複数のホール331を介して燃焼室210に流入される排気ガスの流量よりも15%〜20%多くなる。
【0050】
また、本発明の一実施例に係るバーナー装置101は、上述の
図1に示されるように、新気流入口600をさらに含むことができる。
【0051】
新気流入口600は、外部ハウジング100の一端部と連結され、燃焼室210に新気が流入されるように案内することができる。具体的には、新気流入部600は、外部ハウジング100の第1の貫通ホール110が形成された外部ハウジング100の一側に連結される。即ち、新気流入部600は、第1の貫通ホール110により支持される。新気流入部600を介して燃焼室210の内に流入される新気は、燃焼に必要な酸素を含んでいる。
【0052】
従って、新気流入部600を介して供給される新気により、燃焼室210の内に形成された火炎が安定的に維持される。
【0053】
また、本発明の一実施例に係るバーナー装置101は、上述の
図1及び
図4に示されるように、混合部700をさらに含むことができる。
【0054】
混合部700は、燃焼室210に流入される新気と排気ガスとを混合させることができる。具体的には、混合部700は、混合支持部材710と混合部材720とを含むことができる。混合支持部材710は、混合部材720を回転可能に支持することができる。なお、混合支持部材710は、新気流入部600と多孔部材300との間に設けることができる。
【0055】
混合部材720は、回転板721と複数の羽部722とを含むことができる。即ち、回転板721は、混合支持部材710と回転可能に結合され、複数の羽部722は、回転板721の上に突設されている。
【0056】
従って、流入された新気の流動により、回転板721は、混合支持部材710を中心に回転し、複数の羽部722に形成されたスワール(swirl)により燃焼室210に流入された排気ガスと新気とが混合されることで、排気ガスが効果的に燃焼される。
【0057】
また、本発明の一実施例に係る第1の支持部材400は、上述の
図1及び
図3に示されるように、複数の内部ハウジング支持部410を含むことができる。
【0058】
第1の支持部材400は、外部ハウジング100の長手方向に沿って形成することができる。また、第1の支持部材400は、外部ハウジング100の内周面から内部ハウジング200の外周面に向かって放射状に互いに離間して配置された複数の内部ハウジング支持部材410を含むことができる。
【0059】
具体的には、第1の支持部材400の一端部は、外部ハウジング100の内周面に結合され、第1の支持部材400の他端部は、内部ハウジング200の外周面に接触される。
【0060】
また、第1の支持部材400の他端部は、内部ハウジング200と線又は点接触することができる。例えば、第1の支持部材400の他端部は、断面が円形を有する接触面411を含むことができる。
【0061】
従って、第1の支持部材400が内部ハウジング200と接触しているため、内部ハウジング200が形成する燃焼室210で生成される火炎により内部ハウジング200が膨張しても、外部ハウジング100の熱変形が生じることなく、第1の支持部材400が内部ハウジング200の熱変形を効果的に支持することができる。
【0062】
即ち、内部ハウジング200が、燃焼室210で生成された火炎による熱変形により、内部ハウジング200の一端部に向かってスリップ(slip)が発生する場合、第1の支持部材400の接触面411により、外部ハウジング100が変形することなく、内部ハウジングの熱変形を効果的に支持することができる。
【0063】
また、本発明の一実施例に係る第2の支持部材500は、複数の多孔部材支持部510を含むことができる。
【0064】
第2の支持部材500は、多孔部材300の外周面から内部ハウジング200の一端部の内周面に向かって放射状に互いに離間して配置された複数の多孔部材支持部510を含むことができる。
【0065】
第2の支持部材500は、多孔部材300の第2の多孔支持部320の外周面から内部ハウジング200の一端部の内周面に向かって放射状に互いに離間して配置されている。即ち、第2の支持部材500は、多孔部材300の第2の多孔支持部320のうち内部ハウジング200の一端部に挿入された一領域の外周面と内部ハウジング200との間に放射状に互いに離間して配置された複数の多孔部材支持部510を含むことができる。
【0066】
具体的には、第2の支持部材500の一側は、多孔部材300の第2の多孔支持部320に結合し、第2の支持部材500の他側は、内部ハウジング200の内周面に接触することができる。また、第2の支持部材500は、第1の支持部材400が有する接触面411を同様に含むことができる。
【0067】
従って、燃焼室210で発生した火炎により、多孔部材300の熱変形が生じた場合であっても、第2の支持部材500のみにより支持された多孔部材300のスリップを第2の支持部材500が効果的に支持することができる。
【0068】
即ち、多孔部材300は、バーナー装置101の構成のうち第2の支持部材500により支持されることで、他の拘束条件なしで、熱変形によるスリップが発生する場合であっても、第2の支持部材500が移動する多孔部材300を効果的に支持することができる。
【0069】
以下、
図1〜
図5に基づいて、本発明のバーナー装置101を含むシステム102の作動過程について説明する。
【0070】
エンジン10は、燃料を燃焼させて動力を生成する。この時、エンジン10は、排気ガスを排出する。エンジン10から排出された排気ガスは、タービン200を通過し、メイン排気流路80を通過する。
【0071】
メイン排気流路80の上には、排気ガスに含まれた窒素酸化物を浄化させる触媒を内包する反応器60が設けられている。
【0072】
また、反応器60前方のメイン排気流路80を通過する排気ガスは、一部が分岐排気流路70を介して分岐され、再び反応器60前方のメイン排気流路80に連結される。
【0073】
分岐排気流路70の上には、ブロワ30と、バーナー装置101と、分解チャンバー40と、噴射部材50とが設けられている。
【0074】
ブロワ30は、メイン排気流路80を通過する排気ガスの一部が分岐排気流路70を介して流入されるように流体の移動動力を提供する。従って、ブロワ30は、バーナー装置101の排気ガス流入口130に排気ガスが流入させることができる。
【0075】
バーナー装置101の排気ガス流入口130に流入された排気ガスは、外部ハウジング100と内部ハウジング200との間の第1の空間S1を通過する。従って、排気ガスは、第1の空間S1に沿って内部ハウジング200の外周面に沿って外部ハウジング100の一端部に向かって移動する。
【0076】
外部ハウジング100の一端部に移動した排気ガスは、多孔部材300と内部ハウジングとの間の第2の空間S2を通過して燃焼室210に流入され、又は、多孔部材300の多孔部330を通して燃焼室210に流入される。
【0077】
従って、多孔部330を通過した排気ガスは、流動が均一化されることで、燃焼室210に供給される際に、燃焼室210における火炎の生成を妨げることがない。また、第2の空間S2を介して供給された排気ガスは、速い流速で燃焼室210の内壁に向かって供給されることで、火炎の生成を妨げることがない。
【0078】
新気流入部600を介して流入される新気と、第2の空間S2を通過して燃焼室210に供給される排気ガスと、多孔部330を通して燃焼室210に供給される排気ガスとは、混合部700により混合される。
【0079】
従って、混合部700は、排気ガスが燃焼室210で昇温する時、効果的に昇温されるように新気と混合することができる。
【0080】
燃焼室210を通過する新気と混合された排気ガスは、火炎により昇温され、排出口200を介してバーナー装置101の外部に排出される。
【0081】
昇温された排気ガスは、還元剤分解チャンバー40に供給される。分解チャンバー40では、昇温された排気ガスの熱エネルギーとして供給されるウレア(urea)を加水分解させることができる。
【0082】
加水分解された還元剤は、噴射部材50を通じて反応器60前方のメイン排気流路80の上に噴射される。
【0083】
従って、反応器60に流入される排気ガスは、加水分解された還元剤と混合される。
【0084】
反応器60を通過し、反応器後方のメイン排気流路80を通じて、窒素酸化物を含む排気ガスは、窒素と水又は水蒸気とに分解され、外部に排出される。
【0085】
このような構成により、本発明の一実施例に係るバーナー装置101は、排気ガスを効果的に昇温させることができる。
【0086】
具体的には、バーナー装置101は、外部ハウジング100と、内部ハウジング200と、そして、これらの間を支持する第1の支持部材400とにより、内部ハウジング200が形成する燃焼室210で生成された火炎により内部ハウジング200に熱変形が生じた場合であっても、外部ハウジング100に影響を与えることなく、内部ハウジング200を効果的に支持することができる。
【0087】
また、外部ハウジング100と、内部ハウジング200と、そして、これらの間を離間して支持する第1の支持部材400とにより、第1の空間S1を通じて排気ガスが内部ハウジング200の外周面に沿って移動することができるため、従来のバーナー装置に比べて、燃焼室の断熱を維持させるための断熱材の使用を削減することができる。
【0088】
さらに、多孔部材300を通過した排気ガスが均一な流動性をもって燃焼室210に流入されているため、燃焼室210の内部において流体の不均一な流動により火炎の生成が妨げられるのを防止することができる。
【0089】
以上、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野の当業者であれば、本発明が、その技術的思想や発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々に変更して実施可能であることが理解できるだろう。
【0090】
それで、上述の実施例は例示として提示されたものであり、限定的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲により示され、特許請求範囲の意味及び範囲、並びにその等価概念から導出される全ての変更及び変形された形態が本発明の範囲に含まれる。