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KR101926054B1 - 배기가스 후처리 장치 - Google Patents

배기가스 후처리 장치 Download PDF

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KR101926054B1
KR101926054B1 KR1020170032624A KR20170032624A KR101926054B1 KR 101926054 B1 KR101926054 B1 KR 101926054B1 KR 1020170032624 A KR1020170032624 A KR 1020170032624A KR 20170032624 A KR20170032624 A KR 20170032624A KR 101926054 B1 KR101926054 B1 KR 101926054B1
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Abstract

본 발명의 목적은 글라이딩 아크의 길이를 신장시켜 최적 조건에서 연료를 개질하므로 배기가스의 온도를 충분히 상승시키는 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치는, 배기가스를 유통시키는 배기관, 상기 배기관에 설치되어 배기가스 내에 포함된 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키는 디젤산화촉매(DOC), 상기 디젤산화촉매의 후방에 설치되어 배기가스 내의 질소산화물을 제거하는 선택적환원촉매(SCR) 및 상기 디젤산화촉매(DOC)의 전방에서 상기 배기관에 설치되어 글라이딩 아크(gliding arc)를 발생시키고, 연료 분사 노즐에서 분사되는 연료를 글라이딩 아크로 개질하여 상기 디젤산화촉매(DOC)로 공급하는 글라이딩 아크 반응기를 포함하며, 상기 글라이딩 아크 반응기는 상기 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 서로 교차시킨다.

Description

배기가스 후처리 장치 {EXHAUST GAS POST-PROCESSING DEVICE}
본 발명은 배기가스의 후처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디젤차량의 배기가스 내에 포함된 오염물질을 처리하는 배기가스 후처리 장치에 관한 것이다.
디젤 차량의 운행 시, 운전 조건에 따라 디젤 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도와 조성이 달라지게 된다. 배기가스에 포함된 오염물질을 제거하기 위하여, 배기가스 후처리 장치가 적용되고 있다.
배기가스 후처리 장치는 디젤산화촉매(DOC, diesel oxidation catalyst)와 선택적환원촉매(SCR, selective catalytic reduction)를 포함한다. 디젤산화촉매(DOC, diesel oxidation catalyst)는 배기가스 내에 포함된 HC와 CO를 산화시키며, 선택적환원촉매(SCR, selective catalytic reduction)는 배기가스 내의 질소산화물(NOx)을 제거한다.
선택적환원촉매(SCR)는 촉매 반응시, 배기가스의 온도 조건에 크게 영향을 받는다. 즉 차량의 시내 운행과 같이 배기가스가 저온일 때, 선택적환원촉매(SCR)는 대부분의 구간에서 촉매 성능을 확보하지 못하고, 극히 일부 구간에서만 촉매 성능을 확보한다. 이 경우, 유해한 배기가스가 그대로 배출될 수 있다.
차량의 운행 조건에 따라 선택환원촉매(SCR) 활성의 온도 이하 구간이 있을 수 있다. 이를 보완하기 위하여, 배기가스 후처리 장치는 디젤산화촉매(DOC) 및 선택적환원촉매(SCR)의 전방에 배기가스를 승온시키는 장치를 추가로 설치할 수 있다.
일례로써, 배기가스를 승온시키는 장치로 글라이딩 아크(gliding arc) 반응기가 적용되고 있다. 그러나 글라이딩 아크 반응기는 글라이딩 아크의 길이를 짧게 형성하기 때문에 배기가스는 글라이딩 아크에 의하여 충분히 승온되지 못하고 후방으로 공급된다.
즉 글라이딩 아크 반응기를 경유하면서 승온된 배기가스는 디젤산화촉매(DOC)를 경유하고, 이때, 배기가스에 포함된 HC와 CO가 산화 제거된다. 그리고 디젤산화촉매(DOC)를 경유한 배기가스는 선택적환원촉매(SCR)에 이르게 된다. 이 경우, 배기가스는 선택적환원촉매(SCR)의 촉매 작용을 위하여 요구되는 고온 상태를 충분히 유지하지 못하게 된다.
본 발명의 목적은 글라이딩 아크 반응기에서 글라이딩 아크의 길이를 신장시켜, 최적 조건에서 연료를 개질하므로 배기가스의 온도를 충분히 상승시키는 배기가스 후처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배기가스 후처리 장치는, 배기가스를 유통시키는 배기관, 상기 배기관에 설치되어 배기가스 내에 포함된 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키는 디젤산화촉매(DOC), 상기 디젤산화촉매의 후방에 설치되어 배기가스 내의 질소산화물을 제거하는 선택적환원촉매(SCR), 및 상기 디젤산화촉매(DOC)의 전방에서 상기 배기관에 설치되어 글라이딩 아크(gliding arc)를 발생시키고, 연료 분사 노즐에서 분사되는 연료를 글라이딩 아크로 개질하여 상기 디젤산화촉매(DOC)로 공급하는 글라이딩 아크 반응기를 포함하며, 상기 글라이딩 아크 반응기는 상기 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 서로 교차시킨다.
상기 글라이딩 아크 반응기는 구동 전압이 인가되는 구동 전극, 상기 구동 전극과 대칭 구조로 형성되어 최소 간극을 형성하며, 점진적으로 넓어지는 간극을 형성하고 전기적으로 접지되는 접지 전극, 및 상기 구동 전극과 상기 접지 전극을 수용하여 상기 배기관에 설치되는 하우징을 포함할 수 있다.
상기 구동 전극 및 상기 접지 전극은 상기 하우징 내에 배기가스 유동장의 방향으로 설치되는 설치부, 및 상기 설치부에서 설정된 각도로 휘어져 글라이딩 아크의 방향을 신장되는 신장부를 포함할 수 있다.
상기 연료 분사 노즐은 상기 설치부와 상기 신장부가 각도로 연결되는 연결부에 글라이딩 아크 방향으로 연료를 분사하도록 상기 연결부에 설정된 거리로 이격될 수 있다.
상기 각도는 20~70도로 설정될 수 있다.
상기 구동 전극 및 상기 접지 전극은 상기 하우징을 수직 방향을 절단한 단면의 원통 구조에서 상방 1/2 부분에 설치될 수 있다.
상기 구동 전극 및 상기 접지 전극은 상기 하우징 내에 글라이딩 아크 방향으로 나란하게 설치되고 신장되며, 상기 글라이딩 아크 반응기는 상기 하우징에 연결되어 상기 글라이딩 아크 방향에 교차하는 방향으로 공기를 공급하는 공기 공급 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 연료 분사 노즐은 상기 구동 전극 및 상기 접지 전극에 수직하는 상방에서 하방으로 연료를 분사하도록 설치되고, 상기 공기 공급 라인은 상기 구동 전극 및 상기 접지 전극에 수직하는 하방에서 상방으로 공기를 분사하도록 설치될 수 있다.
상기 구동 전극 및 상기 접지 전극은 상기 하우징 내에 글라이딩 아크 방향으로 나란하게 설치되고 신장되며, 상기 글라이딩 아크 반응기는 상기 하우징에 바이패스 연결되어 상기 글라이딩 아크 방향에 교차하는 방향으로 배기가스를 공급하는 바이패스 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 연료 분사 노즐은 상기 구동 전극 및 상기 접지 전극에 수직하는 상방에서 하방으로 연료를 분사하도록 설치되고, 상기 바이패스 라인은 상기 구동 전극 및 상기 접지 전극에 수직하는 하방에서 상방으로 배기가스를 바이패스 공급하도록 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예는 글라이딩 아크 반응기에서 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 서로 교차시키므로 글라이딩 아크의 길이를 신장시킬 수 있다.
즉 일 실시예는 최적 조건에서 연료를 개질하므로, 디젤산화촉매(DOC)의 전방에서보다 후방에서 배기가스의 온도가 높은 양상을 효과적으로 구현할 수 있다.
따라서 배기가스는 선택적환원촉매의 촉매 작용을 위하여 요구되는 고온 상태를 충분히 유지할 수 있다. 그리고 선택적환원촉매(SCR)는 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 글라이딩 아크 반응기의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2의 글라이딩 아크 반응기에서 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 도시한 작동 상태도이다.
도 5는 도 1의 배기가스 후처리 장치에서 디젤산화촉매(DOC)의 전방과 후방에서 시간에 대한 온도 분포를 도시한 그래프이다.
도 6은 종래기술의 배기가스 후처리 장치에서 디젤산화촉매(DOC)의 전방과 후방에서 시간에 대한 온도 분포를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 글라이딩 아크 반응기에서 공기에 의한 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 도시한 작동 상태도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 글라이딩 아크 반응기에서 바이패스 배기가스에 의한 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 도시한 작동 상태도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 제1실시예에 따른 배기가스 후처리 장치(1)는 디젤 엔진(미도시)에서 배출되는 배기가스를 유통시키는 배기관(10), 배기관(10)에 구비되는 디젤산화촉매(DOC)(20)와 선택적환원촉매(SCR)(30), 및 글라이딩 아크 반응기(40)를 포함한다.
디젤산화촉매(DOC)(20)는 배기관(10)에 설치되어 배기관(10)을 유동하는 배기가스 내에 포함된 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키도록 구성된다. 선택적환원촉매(SCR)(30)는 디젤산화촉매(20)의 후방에서 배기관(10)에 설치되어 디젤산화촉매(20)를 경유하면서 산화된 후 배기관(10)을 유동하는 배기가스 내에 포함된 질소산화물을 제거하도록 구성된다.
글라이딩 아크 반응기(40)는 디젤산화촉매(DOC)(20)의 전방에서 배기관(10)에 설치되어 글라이딩 아크(gliding arc)를 발생시키고, 추가적인 공기(즉 산화제)의 공급 없이 연료 분사 노즐(50)에서 분사되는 연료를 글라이딩 아크로 개질하여 디젤산화촉매(DOC)(20)로 공급한다.
글라이딩 아크 반응기(40)는 디젤 차량의 배기가스 후처리 장치(1)에서, 배기가스의 온도가 설정치에 이르지 않고, 낮은 온도 범위에서 온도 변동이 심한 경우, 일시적으로 구동되어 배기가스의 온도를 설정된 범위로 승온시켜 디젤산화촉매(20) 및 선택적환원촉매(SCR)(30)가 촉매 성능을 원활히 발휘할 수 있게 한다.
이를 위하여, 글라이딩 아크 반응기(40)는 유동되는 배기가스 유동장의 방향(FD)과 글라이딩 아크의 방향(AD)을 서로 교차시키도록 형성된다(도 4 참조). 즉 글라이딩 아크 반응기(40) 내에서, 배기가스 유동장의 방향(FD)과 글라이딩 아크의 방향(AD)이 일치하지 않고, 설정된 각도를 서로 유지한다.
일례로써, 글라이딩 아크 반응기(40)는 글라이딩 아크의 길이를 신장시키는 구조로 형성되어, 연료 분사 노즐(50)에서 분사된 연료를 최적 조건에서 개질한다. 따라서 디젤산화촉매(DOC)(20)의 전방에서보다 후방에서 배기가스의 온도가 더 높아질 수 있다.
도 2는 도 1에 적용되는 글라이딩 아크 반응기의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 글라이딩 아크 반응기(40)는 구동 전압(HV)이 인가되는 구동 전극(41), 전기적으로 접지되는 접지 전극(42) 및 구동 전극(41)과 접지 전극(42)을 수용하는 하우징(43)을 포함한다.
구동 전극(41)과 접지 전극(42)은 하우징(43) 내에서 대칭 구조로 형성되어, 최소 간극(G1)을 형성하며, 점진적으로 넓어지는 간극(G2)을 더 형성한다. 최소 간극(G1)은 배기가스의 유입 측에 형성되고, 배기가스의 유출측으로 가면서 간극(G2)은 점진적으로 넓어진다. 하우징(43)은 디젤산화촉매(20)의 전방에서 배기관(10)에 설치된다.
구동 전극(41)과 접지 전극(42)은 하우징(43) 내에 배기가스 유동장의 방향(FD)으로 설치되는 설치부(411, 421), 및 설치부(411, 421)에서 설정된 각도(θ)로 휘어져 글라이딩 아크의 방향(AD)으로 신장되는 신장부(412, 422)를 포함한다. 간극(G2)은 신장부(412, 422)의 끝에서 최대로 형성된다.
설치부(411, 421)는 고정부재(413, 423)를 통하여 하우징(43)의 내벽에 고정된다. 구동 전극(41)과 접지 전극(42)은 하우징(43)을 수직 방향을 절단한 단면의 원통 구조에서 상방 1/2 부분에 설치된다(도 1, 조 3 참조). 따라서 글라이딩 아크의 방향(AD)으로 글라이딩 아크의 길이의 증대가 가능해진다. 즉 글라이딩 아크의 길이는 하우징(43)의 직경보다 크게 증대될 수 있다.
일례로써, 설치부(411, 421)와 신장부(412, 422)는 20~70도의 각도(θ)로 휘어져 있다. 설치부(411, 421)와 신장부(412, 422)의 각도(θ)가 20도 미만인 경우, 배기가스 유동장의 방향(FD)과 글라이딩 아크의 방향(AD)의 불일치 즉 교차가 미미하여 글라이딩 아크의 길이를 신장시키는 효과가 미미하게 된다.
설치부(411, 421)와 신장부(412, 422)의 각도(θ)가 70도를 초과하는 경우, 배기가스 유동장의 방향(FD)과 글라이딩 아크의 방향(AD)의 불일치 즉 교차가 너무 크게 되어, 글라이딩 아크가 신장부(412, 422)로부터 분리되어 글라이딩 아크의 길이를 신장시키지 못하게 된다.
연료 분사 노즐(50)은 구동 전극(41)과 접지 전극(42)을 향하여 하우징(43)의 상방에 설치되어, 최소 간극(G1)에서 발생되어 점점 넓어지는 간극(G2)으로 유도되는 글라이딩 아크에 연료를 분사한다.
이때, 연료 분사 노즐(50)은 글라이딩 아크의 길이를 신장시킬 수 있도록 배기가스 유동장의 방향(FD)에 교차하는 방향으로 연료를 분사한다(즉 대체로 글라이딩 아크의 방향(AD)과 일치하는 방향으로 하우징(43)에 경사지게 설치되어 연료를 분사한다).
즉 연료 분사 노즐(50)은 설치부(411, 421)와 신장부(412, 422)가 각도(θ)로 휘어져 연결되는 연결부(C1, C2)에 글라이딩 아크의 방향(AD)을 향하여 경사진 방향으로 연료를 분사한다. 최소 간극(G1)은 연결부(C1, C2)에 형성된다. 연료 분사 노즐(50)은 연료의 효과적인 분사를 위하여, 연결부(C1, C2)에서 설정된 거리(D)(도 4 참조)로 이격된다.
도 4는 도 2의 글라이딩 아크 반응기에서 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 도시한 작동 상태도이다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 접지 전극(42)이 접지된 상태에서 구동 전극(41)에 구동 전압(HV)이 인가되면, 최소 간극(G1) 부분에서 글라이딩 아크가 발생되어 점진적으로 넓어지는 간극(G2)으로 확장된다.
이때, 구동 전극(41)과 접지 전극(42) 사이로 유동되는 배기가스 유동장의 방향(FD)에도 불구하고 글라이딩 아크는 신장부(412, 422)에 의하여 글라이딩 아크의 방향(AD)으로 유동된다.
이와 같이, 글라이딩 아크 반응기(40)에서 배기가스 유동장의 방향(FD)과 글라이딩 아크의 방향(AD)이 일치하지 않고, 연결부(C1, C2)에서 서로 교차되므로 글라이딩 아크의 길이가 신장될 수 있다.
도 5는 도 1의 배기가스 후처리 장치에서 디젤산화촉매(DOC)의 전방과 후방에서 시간에 대한 온도 분포를 도시한 그래프이다. 도 6은 종래기술의 배기가스 후처리 장치에서 디젤산화촉매(DOC)의 전방과 후방에서 시간에 대한 온도 분포를 도시한 그래프이다.
도 5 및 도 6은, 배기가스에 포함된 산소 농도가 동일하고(예, 21%), 구동 전압(HV)이 동일하며(예, 100W), 연료 분사량이 동일할(예, 2.05g/min) 때, 디젤산화촉매(DOC)의 전방과 후방에서 시간에 대한 온도 분포를 나타내고 있다. 예를 들면, 종래기술은 글라이딩 아크 반응기에서 구동 전극과 접지 전극을 일직선으로 형성한 경우이다.
도 5를 참조하면, 제1실시예의 배기가스 후처리 장치(1)에서, 글라이딩 아크 반응기(40)를 경유한 배기가스는 실선으로 도시된 바와 같이, 디젤산화촉매(DOC)의 후방에서 높은 온도 상태를 나타내고, 점선으로 도시된 바와 같이, 디젤산화촉매(DOC)의 전방에서 낮은 온도 상태를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 종래기술의 배기가스 후처리 장치(미도시)에서, 글라이딩 아크 반응기를 경유한 배기가스는 실선으로 도시된 바와 같이, 디젤산화촉매(DOC)의 후방에서 낮은 온도 상태를 나타내고, 점선으로 도시된 바와 같이, 디젤산화촉매(DOC)의 전방에서 높은 온도 상태를 나타낸다.
또한 도 5의 제1실시예는 시간이 1.5분 경과 후부터 디젤산화촉매(DOC)의 후방에서 온도가 상승되고, 2.0분 경과 시 220℃에 이르렀다. 그러나 종래기술은 시간이 2분 경과 후부터 디젤산화촉매(DOC)의 후방에서 온도가 상승되고, 2.5분 경과시 겨우 200℃에 이르렀다. 따라서 제1실시예은 종래기술에 비하여, 더 단시간 내에 배기가스의 온도를 상승시키고, 더 높은 온도로 상승시킬 수 있다.
제1실시예에서, 디젤산화촉매(DOC)(20)의 후방에서 높은 온도 상태의 배기가스는 선택적환원촉매(SCR)(30)의 촉매 작용에 필요한 온도를 충분히 유지할 수 있다. 따라서 선택적환원촉매(SCR)(30)는 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 제거할 수 있다.
글라이딩 아크를 이용하는 글라이딩 아크 반응기(40)가 구비됨에 따라, 디젤산화촉매(20)는 글라이딩 아크 반응기(40)에서 부분적으로 크랙킹 되고, 부분적으로 산화된 성분들을 배기가스에 포함된 산소를 이용하여 추가로 산화시킴으로써, 배기가스의 온도를 더 상승시킬 수 있다. 따라서 디젤산화촉매(DOC)의 후방에서 배기가스는 더 상승된 온도 상태를 유지한다.
이와 같이, 디젤산화촉매(DOC)(20) 및 글라이딩 아크 반응기(40)에 의하여 승온된 고온의 배기가스는 선택적환원촉매(SCR)(30)의 촉매 작용에 필요한 온도를 충분히 유지할 수 있다. 따라서 선택적환원촉매(SCR)(30)는 배기가스에 포함된 질소산화물을 효과적으로 제거할 수 있다.
이하 본 발명의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 제1실시예 및 기 설명된 실시예와 비교하여 동일한 구성을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 글라이딩 아크 반응기에서 공기에 의한 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 도시한 작동 상태도이다.
도 7을 참조하면, 제2실시예의 배기가스 후처리 장치(2)의 글라이딩 아크 반응기(240)에서, 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)은 하우징(243) 내에 글라이딩 아크의 방향(AD2)으로 나란하게 설치되고 신장된다.
글라이딩 아크 반응기(240)는 하우징(243)에 연결되어 글라이딩 아크의 방향(AD2)에 교차하는 방향으로 공기를 공급하는 공기 공급 라인(244)을 더 포함한다.
연료 분사 노즐(250)은 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)에 수직하는 상방에서 하방으로 연료를 분사하도록 설치되고, 공기 공급 라인(244)은 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)에 수직하는 하방에서 상방으로 공기를 분사하도록 설치된다. 공기 공급 라인(244)에서 에어 블로어 또는 에어 펌프(P)가 연결된다.
공기는 공기 공급 라인(244)에서 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)에 수직 상방으로 분사되어 수직 상향하는 배기가스 유동장의 방향(FD2)을 형성한다. 배기가스 유동장의 방향(FD2)은 글라이딩 아크의 방향(AD2)에 교차된 후 나란해지는 배기가스의 유동장을 형성한다.
이와 같이, 공기에 의한 배기가스 유동장의 방향(FD2)과 글라이딩 아크의 방향(AD2)이 서로 불일치, 즉 교차함에 따라 글라이딩 아크 반응기(240)에서 글라이딩 아크의 길이가 신장된다. 따라서 글라이딩 아크 반응기(240)는 최적 조건에서 연료를 개질할 수 있다.
연료 분사 노즐(250)에서 분사되는 연료는 구동 전극(241)과 접지 전극(242)을 향하여, 간극에서 발생되어 유도되는 글라이딩 아크에 분사된다. 이때, 연료 분사 노즐(250)은 배기가스 유동장의 방향(FD2)에 교차하는 방향으로 연료를 분사한다.
접지 전극(242)이 접지된 상태에서 구동 전극(241)에 구동 전압(HV)이 인가되면, 최소 간극 부분에서 글라이딩 아크가 발생되어 점진적으로 넓어지는 간극으로 확장된다.
이때, 구동 전극(241)과 접지 전극(242) 사이에서 발생된 글라이딩 아크는 공기 공급 라인(244)의 상향 공급되는 공기에 의한 배기가스 유동장의 방향(FD2)에 교차하여 글라이딩 아크의 방향(AD2)으로 유동된다.
이와 같이, 글라이딩 아크 반응기(240)에서 배기가스 유동장의 방향(FD2)과 글라이딩 아크의 방향(AD2)이 일치하지 않고, 서로 교차되므로 글라이딩 아크의 길이가 신장될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 배기가스 후처리 장치의 글라이딩 아크 반응기에서 바이패스 배기가스에 의한 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 도시한 작동 상태도이다.
도 8을 참조하면, 제3실시예의 배기가스 후처리 장치(3)의 글라이딩 아크 반응기(340)에서, 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)은 하우징(243) 내에 글라이딩 아크의 방향(AD3)으로 나란하게 설치되고 신장된다.
글라이딩 아크 반응기(340)는 하우징(243)에 바이패스 연결되어 글라이딩 아크의 방향(AD3)에 교차하는 방향으로 배기가스를 바이패스 공급하는 바이패스 라인(344)를 포함한다.
연료 분사 노즐(250)은 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)에 수직하는 상방에서 하방으로 연료를 분사하도록 설치되고, 바이패스 라인(344)은 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)에 수직하는 하방에서 상방으로 공기를 분사하도록 설치된다.
배기가스는 바이패스 라인(344)에서 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)에 수직 상방으로 분사되어 수직 상향하는 배기가스 유동장의 방향(FD3)을 형성한다. 배기가스 유동장의 방향(FD3)은 글라이딩 아크의 방향(AD3)에 교차된 후 나란해지는 배기가스의 유동장을 형성한다.
이와 같이, 바이패스 배기가스에 의한 배기가스 유동장의 방향(FD3)과 글라이딩 아크의 방향(AD3)이 서로 불일치, 즉 교차함에 따라 글라이딩 아크 반응기(340)에서 글라이딩 아크의 길이가 신장된다. 따라서 글라이딩 아크 반응기(340)는 최적 조건에서 연료를 개질할 수 있다.
바이패스 라인(344)은 배기가스의 배출 압력에 의하여 배기가스를 구동 전극(241) 및 접지 전극(242)에 수직 상방으로 유도하므로 제2실시예에서와 같은 별도의 공기 공급 라인(244), 에어 블로어 또는 에어 펌프(P)와 같은 구성을 필요로 하지 않게 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1, 2, 3: 배기가스 후처리 장치 10: 배기관
20: 디젤산화촉매(DOC) 30: 선택적환원촉매(SCR)
40, 240, 340: 글라이딩 아크 반응기 41, 241: 구동 전극
42, 242: 접지 전극 43, 243: 하우징
50, 250: 연료 분사 노즐 244: 공기 공급 라인
344: 바이패스 라인 411, 421: 설치부
412, 422: 신장부 413, 423: 고정부재
AD, AD2, AD3: 글라이딩 아크의 방향 C1, C2: 연결부
FD, FD2, FD3: 배기가스 유동장의 방향 G1: 최소 간극
G2: 간극 HV: 구동 전압
P: 에어 펌프 θ: 각도

Claims (10)

  1. 배기가스를 유통시키는 배기관;
    상기 배기관에 설치되어 배기가스 내에 포함된 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키는 디젤산화촉매(DOC);
    상기 디젤산화촉매의 후방에 설치되어 배기가스 내의 질소산화물을 제거하는 선택적환원촉매(SCR); 및
    상기 디젤산화촉매(DOC)의 전방에서 상기 배기관에 설치되어 글라이딩 아크(gliding arc)를 발생시키고, 연료 분사 노즐에서 분사되는 연료를 글라이딩 아크로 개질하여 상기 디젤산화촉매(DOC)로 공급하는 글라이딩 아크 반응기
    를 포함하며,
    상기 글라이딩 아크 반응기는
    상기 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 서로 교차시키고,
    구동 전압이 인가되는 구동 전극, 및
    전기적으로 접지되는 접지 전극을 포함하고,
    상기 구동 전극 및 상기 접지 전극은
    하우징 내에 배기가스 유동장의 방향으로 설치되는 설치부, 및
    상기 설치부에서 설정된 각도로 휘어져 글라이딩 아크의 방향으로 신장되는 신장부
    를 포함하는 배기가스 후처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접지 전극은
    상기 구동 전극과 대칭 구조로 형성되어 최소 간극을 형성하며, 점진적으로 넓어지는 간극을 형성하고,
    상기 하우징은
    상기 구동 전극과 상기 접지 전극을 수용하여 상기 배기관에 설치되는
    배기가스 후처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은
    상기 설치부와 상기 신장부가 각도로 연결되는 연결부에 글라이딩 아크 방향으로 연료를 분사하도록 상기 연결부에 설정된 거리로 이격되는 배기가스 후처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 각도는
    20~70도로 설정되는 배기가스 후처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 구동 전극 및 상기 접지 전극은
    상기 하우징을 수직 방향을 절단한 단면의 원통 구조에서 상방 1/2 부분에 설치되는 배기가스 후처리 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 배기가스를 유통시키는 배기관;
    상기 배기관에 설치되어 배기가스 내에 포함된 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키는 디젤산화촉매(DOC);
    상기 디젤산화촉매의 후방에 설치되어 배기가스 내의 질소산화물을 제거하는 선택적환원촉매(SCR); 및
    상기 디젤산화촉매(DOC)의 전방에서 상기 배기관에 설치되어 글라이딩 아크(gliding arc)를 발생시키고, 연료 분사 노즐에서 분사되는 연료를 글라이딩 아크로 개질하여 상기 디젤산화촉매(DOC)로 공급하는 글라이딩 아크 반응기
    를 포함하며,
    상기 글라이딩 아크 반응기는
    상기 배기가스 유동장의 방향과 글라이딩 아크의 방향을 서로 교차시키고,
    상기 글라이딩 아크 반응기는
    구동 전압이 인가되는 구동 전극,
    상기 구동 전극과 대칭 구조로 형성되어 최소 간극을 형성하며, 점진적으로 넓어지는 간극을 형성하고 전기적으로 접지되는 접지 전극, 및
    상기 구동 전극과 상기 접지 전극을 수용하여 상기 배기관에 설치되는 하우징
    을 포함하며,
    상기 구동 전극 및 상기 접지 전극은
    상기 하우징 내에 글라이딩 아크 방향으로 나란하게 설치되고 신장되며,
    상기 글라이딩 아크 반응기는
    상기 하우징에 바이패스 연결되어 상기 글라이딩 아크 방향에 교차하는 방향으로 배기가스를 공급하는 바이패스 라인
    을 더 포함하는 배기가스 후처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연료 분사 노즐은
    상기 구동 전극 및 상기 접지 전극에 수직하는 상방에서 하방으로 연료를 분사하도록 설치되고,
    상기 바이패스 라인은
    상기 구동 전극 및 상기 접지 전극에 수직하는 하방에서 상방으로 배기가스를 바이패스 공급하도록 설치되는 배기가스 후처리 장치.
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