KR100201685B1 - 디젤엔진용 입자상물질 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진용 입자상물질 정화장치를 개시한다.

본 발명은 캐니스터의 몸체 외주면 한쪽에 장착하고, 입자상물질로 나뉘어져 유입가능하게 격판에 의해 분할되는 제1및 제2입구를 각각 갖는 입구파이프와 : 몸체의 내부가 입자상물질이 소용돌이 흐름으로 유입되는 와류실과 소용돌이 형상의 유로로 나뉘어지도록 부착되며, 제1입구가 와류실과 통과하도록 형성되는 제1연결통로와 제2입구가 유로를 통하여 와류실로 통하도록 형성되는 제2연결통로를 갖는 스크롤 가이드와 ; 열전달을 방지하는 공기층이 형성되도록 설치되고, 입자상물질이 집진되는 필터가 장착되는 열절연 케이싱을 포함한다.

따라서, 필터의 파손이 효과적으로 방지되어 수명이 연장될 뿐만 아니라, 캐니스터의 표면 온도가 크게 낮아져 제품의 신뢰성이 향상되는 것이다. 또한, 입자상물질의 집진이 전체적으로 균일하게 수행되고, 버너의 화력이 안정적으로 유지되어 제품이 향상되는 것이다.

Description

디젤엔진용 입자상물질 정화장치

본 발명은 디젤엔진(diesel engine)용 입자상물질(paticulate) 정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입자상물질이 가열에 의해 효율적으로 정화(淨化)되도록 한 디젤엔진용 입자상물질 정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진을 채용하고 있는 각종 차량의 배기배출물(또는 매연)은 대기를 오염시키는 주요 원인으로 알려져 그 규제가 점점 강화되고 있으며, 디젤기관의 각종 배기배출물은 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물, 입자상물질로 나눌 수 있다.

이 중에서도 입자상물질은 아주 작고 가벼운 입자로 대기 중에 배출되어 부유(浮游)되므로, 여러 가지 질병을 일으킬 수 있는 원인으로 밝혀져 큰 피해를 끼치는 것으로 알려지고 있다.

이와 같은 디젤엔진용 입자상물질 정화장치는 제1도에 나타낸 바와 같이, 캐니스터(canister: 10)의 몸체(body: 11)는 대략 원통 형상체로 제작된다.

또한, 몸체(11)의 외주면 한쪽에 입자상물질(P)이 유입되도록 입구(12a)를 갖는 입구파이프(12)가 장착된다. 몸체(11)의 한쪽 면에 정화된 입자상물질(P1)이 배출되도록 출구(13a)를 갖는 출구파이프(13)가 장착되며, 입구파이프(13)는 도시하지 않은 일반적인 디젤엔진의 배기파이프와 연결된다.

한편, 몸체(11)의 입구파이프(12)와 인접되도록 입자상물질(P)를 연소시키기 위한 버너(bunner: 14)가 장착되고, 몸체(11)의 내부에 입자상물질(P)이 집진(集塵)되는 필터(filter: 15)가 설치된다.

따라서, 디젤엔진 배기파이프로부터 입구파이프(12)의 입구(12a)를 통하여 입자상물질(P)이 유입되면, 이것은 필터(15)의 전면에 집진되어 버너(14)의 가열에 의해 연소된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 디젤엔진용 입자상물질 정화장치는, 입상물질(P)이 입구파이프(12)의 입구(12a)를 통하여 유입되면서 필터(15)의 전면으로만 국부적(局部的)으로 집진되는 현상이 발생되었다.

즉, 입구파이프(12)의 입구(12a)를 통과하는 입자상물질(P)의 흐름이 편중되어 필터(15)의 한쪽에 국부적으로 집진되는 것이다.

이로 인하여 버너(14)의 가열에 의해 집진된 상태의 입자상물질(P)을 연소시키는 과정에서, 입자상물질(P)이 집진된 필터(15)에 국부적으로 열이 발생되면서 그 열충격에 의해 필터(15)의 파손이 발생되는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 필터(15)의 한쪽에 국부적으로 집진 현상이 계속해서 발생되면서 필터(15)의 막힘 현상이 발생되고, 이로 인하여 필터(15)의 제작시 설계된 허용배압(許容背壓)이 높아져 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 필터의 파손이 방지되어 수명이 연장되고, 캐니스터의 표면 온도가 낮아져 제품의 신뢰성이 향상될 뿐만 아니라, 입자상물질의 집진이 균일하게 수행되며, 버너의 화력이 안정적으로 유지되어 제품의 효율이 향상되도록 한 디젤엔진용 입자상물질 정화장치를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 디젤엔진의 배기파이프로부터 유입되는 입자상물질을 버너의 가열에 의해 연소시켜 정화시키는데 있어서, 몸체가 대략 원통 형상체로 제작되는 캐니스터와 : 몸체의 외주면 한쪽에 배기파이프와 연결되도록 장착되고, 입자상물질이 나뉘어져 유입가능하게 격판에 의해 분할되는 제1및 제2입구를 각각 갖는 입구파이프와 : 몸체의 내부가 입자상물질이 소용돌이 흐름으로 유입되는 와류실과 대략 소용돌이 형상의 유로로 나뉘어지도록 부착되며, 제1입구가 와류실과 통하도록 형성되는 제1연결통로와 제2입구가 유로를 통하여 와류실로 통하도록 형성되는 제2연결통로를 각각 갖는 스크롤 가이드와 : 몸체의 내벽과 소정 간격떨어져 열전달을 방지하는 공기층이 형성되도록 설치되고, 입자상물질이 집진되는 필터가 장착되는 열절연 케이싱을 포함하는 디젤엔진용 입자상물질 정화장치에 있다.

이러한 디젤엔진용 입자상물질 정화장치서 보다 바람직한 특징은, 열절연 케이싱의 내부 한쪽에 버너의 화염에 의해 필터의 파손이 방지되도록 방호 수단이 더 설치되고, 방호 수단은 버너의 화염이 필터에 전달되는 것이 방지되도록 그 중심과 대략 일치되어 구비되는 원판 형상체의 제1실드와 : 제1실드와 소정 간격 떨어져 유입구멍을 갖도록 열절연 케이싱의 내벽에 부착되는 제2실드와 : 제1실드와 제2실드사이에 소용돌이 흐름 상태의 입자상물질이 직진 흐름으로 전환되는 유도로가 형성되도록 연결되는 다수의 바들로 이루어지는 것에 있다.

제1도는 종래의 디젤엔진용 입자상물질 정화장치를 나타낸 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 디젤엔진용 입자상물질 정화장치를 부분적으로 절개하여 나타낸 사시도.

제3도는 본 발명에 따른 디젤엔진용 입자상물질 정화장치를 나타낸 평면도.

제4도는 본 발명에 따른 디젤엔진용 입자상물질 정화장치에서 입구파이를 나타낸 단면도.

제5도는 제4도의 I-I선 단면도.

제6도는 본 발명에 따른 디젤엔진용 입자상물질 정화장치에서 방호수단을 나타낸 단면도.

제7도는 제6도의 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 캐니스터 21 : 몸체

22 : 입구파이프 23 : 격판

24,25 : 제1및 제2입구 30 : 스크롤 가이드

31 : 와류실 32 : 유로

33,34 : 제1및 제2연결통로 35 : 출구파이프

37 : 버너 40 : 열절연 케이싱

41 : 공기층 45 : 필터

50 : 방호 수단 51,52 : 제1및 제2실드

54 : 바 55 : 유도로

P : 입자상물질

이하, 본 발명에 따른 디젤엔진용 입자상물질 정화장치에 대한 하나의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

제2도 내지 제7도는 본 발명에 따른 디젤엔진용 입자상물질 정화장치를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.

제2도 및 제3도에 나타낸 바와 같이, 캐니스터(20)의 몸체(21)는 대략 원통 형상체로 제작되고, 몸체(21)의 외주면 한쪽에 입구파이프(22)가 용접(welding)에 의해 장착된다. 입구파이프(22)는 도시하지 않은 일반적인 디젤엔진의 배기파이프(Dp)와 연결된다.

제4도 및 제5도에 나타낸 바와 같이, 입구파이프(22)의 내부는 입자상물질(P)이 나뉘어져 유입가능하게 격판(diaphragm: 23)에 의해 분할되는 제1및 제2입구(24)(25)를 각각 갖는다.

여기에서, 격판(23)은 제1및 제2입구(24)(25)가 동일 크기로 분할되도록 입구파이프(22)의 대략 중앙에 장착되는 것이 바람직하며, 입구파이프(22)의 단면은 대략 사각형상으로 이루어진다.

한편, 상기한 몸체(21)의 내부는 스크롤 가이드(scroll guide: 30)에 의해 입자상물질(P)이 집진되는 와류실(渦流室: 31)와 대략 소용돌이 형상의 유로(32)로 나뉘어 진다.

즉, 스크롤 가이드(30)의 한쪽 끝이 격판(23)의 끝에 부착되어 연장되고, 이러한 상태에서 스크롤 가이드(30)의 다른쪽 끝은 유로(32)가 점진적으로 좁아지도록 몸체(21)의 내면 소정 위치에 부착된다.

그리고, 스크롤 가이드(30)는 입구파이프(22)의 제1입구(24)가 와류실(31)과 통하는 제1연결통로(33)와, 입구파이프(22)의 제2입구(25)가 유로(32)를 통하여 와류실(31)과 통하는 제2연결통로(34)를 각각 갖는다.

이때, 스크롤 가이드(30)의 제1및 제2연결통로(33)(34)는 서로 대각선 방향에 형성되는 것으로, 제1연결통로(33)는 입구파이프(22)의 제1입구(24)에 직접 연결되고, 제1연결통로(33)의 대각선 방향에 제2입구(25)가 형성된다.

이와 같은 스크롤 가이드(30)의 작용에 의해 입자상물질(P)은 소용돌이 흐름, 즉 회전 운동되면서 와류실(31)에 유입된다.

또한, 캐니스터(20)는 몸체(21)의 한쪽 면에 정화된 입자상물질(P)이 배출되도록 출구(36)를 갖는 출구파이프(35)가 장착된다.

몸체(21)의 다른쪽 면에 집진된 상태의 입자상물질(P)을 가열하여 연소시키기 위한 버너(37)가 장착되며, 버너(37)는 입구파이프(22)와 인접되어 장착된다.

한편, 제6도 및 제7도에 나타낸 바와 같이, 캐니스터(20)의 와류실(31)에는 대략 원통 형상체의 열절연 케이싱(熱絶緣 casing: 40)이 몸체(21)의 내벽과 소정 간격 떨어져 공기층(41)이 형성되도록 설치된다.

열절연 케이싱(40)은 몸체(21)의 내부에서 버너(37)의 가열에 의해 발생되는 열이 외부로 전달되는 것을 방지하게 된다.

그리고, 열절연 케이싱(40)의 내부 한쪽에 입자상물질(P)이 집진되는 필터(45)가 장착되고, 필터(45)의 한쪽에 위치되어 버너(37)의 화염에 의해 필터(45)의 파손이 방지되도록 방호수단(防護手段: 50)이 더 설치된다.

방호 수단(50)은 버너(50)의 중심과 대략 일치되도록 대략 원판 형상체의 제1실드(shieid: 51)가 구비되고, 제1실드(51)는 버너(37)의 화염이 필터(45)에 직접 전달되는 것을 방지하게 된다.

제1실드(51)와 소정 간격 떨어져 유입구멍(53)을 갖는 제2실드(52)가 열절연 케이싱(40)의 내벽에 부착된다.

이때, 제2실드(52)의 유입구멍(53)은 제1실드(51)와 동일 중심선상에 형성되며, 제2실드(52)는 필터(45)와 소정 간격 떨어지도록 장착된다.

또한, 방호수단(50)은 제1실드(51)의 직경이 제2실드(22)의 유입구멍(53)보다 작게 형성된다.

그리고, 방호 수단(50)의 제1실드(51)와 제2실드(52)는 다수의 바(bar: 54)에 의해 연결되고, 제1및 제2실드(51)(52)사이에는 바(54)들의 연결에 의해 유도로(誘導路: 55)가 형성된다.

유도로(55)는 소용돌이 흐름으로 와류실(31)에 유입된 상태의 입자상물질(P)이 직진 흐름으로 전환되어 필터(45)에 집진되도록 유도하게 된다. 이에 따라 입자상물질(P)은 필터(45)에 전체적으로 균일하게 집진된다.

여기에서, 바(54)들은 수직과 수평으로 4부분에 연결된 것을 나타냈으나 그 위치 및 숫자는 적절하게 변경가능한 것이다.

한편, 입구파이프(22)의 외주면 한쪽에는 배기파이프(Dp)로 유입되는 입자상물질(P)의 온도를 감지하는 제1센서(60)가 장착되고, 캐니스터(20)의 몸체(21)에 내부 온도를 감지하는 제2 및 제3 센서(61)(62)가 각각 장착된다. 이와 같은 제1내지 제3 센서(60)(61)(62)는 버너(37)의 작동이 적정 온도에서 수행되도록 제어하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 디젤엔진용 입자상물질 정화장치에 대한 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

제2도 및 제3도에 나타낸 바와 같이, 디젤엔진의 배기파이프(Dp)로부터 입자상물질(P)이 배기되어 입구파이프(22)에 유입되면서, 입자상물질(P)은 입구파이프(22)의 격판(23)에 의해 제1및 제2입구(24)(25)에 균등하게 유입된다.

한편, 제4도 및 제5도에 나타낸 바와 같이, 입구파이프(22)의 제1입구(24)에 유입된 입자상물질(P)은 스크롤 가이드(30)의 제1연결통로(33)를 통하여 소용돌이 흐름으로 와류실(31)에 유입된다.

또한, 입구파이프(22)의 제2입구(25)에 유입된 입자상물질(P)은 유로(32)를 따라 흐르면서 스크롤 가이드(30)의 제2연결통로(34)를 통하여소용돌이 흐름으로 와류실(31)에 유입된다.

이와 같이 입자상물질(P)이 소용돌이 흐름으로 와류실(31)에 유입됨으로써, 버너(37)의 점화시 입자상물질(P)에 의해 직접적으로 부여되는 부하를 받지않고 안정적인 화력을 유지할 수 있게 된다.

제6도 및 제7도에 나타낸 바와 같이, 상기한 바와 같이 와류실(31)에 유입된 입자상물질(P)은 방호 수단(50)의 제1및 제2실드(51)(52)사이에 형성되는 유도로(55)를 통하여 필터(45)에 집진된다.

이때, 소용돌이 흐름으로 와류실(31)에 유입된 상태의 입자상물질(P)은 유도로(55)를 따라 유도되어 직진 흐름으로 전환되면서 필터(45)에 집진된다.

이에 따라 입자상물질(P)은 필터(45)에 전체적으로 균일하게 집진되어 집진 효율이 향상될 뿐만 아니라, 필터(45)의 막힘 현상이 용이하게 방지된다.

즉, 입자상물질(P)이 소용돌이 흐름으로 와류실(31)에 계속해서 유입되면서 유입 저항이 상대적으로 증가되는데, 이러한 상태에서 입자상물질(P)이 방호 수단(50)의 유도로(55)를 통과되면서 직진 흐름으로 전환되므로, 입자상물질(P)은 필터(45)의 전면에 균일하게 분배되어 집진되는 것이다.

한편, 입자상물질(P)이 소정 시간 동안에 필터(45)에 집진되면, 버너(37)가 작동되어 필터(45)의 전면에 집진된 입자상물질(P)을 가열에 의해 연소시키게 된다.

여기에서, 버너(37)에 의해 작동은 도시하지 않은 일반적인 전자제어유닛(electric control unit: micom)에 의해 수행된다.

또한, 제1센서(60)는 입구파이프(22)에 유입되는 입자상물질(P)의 온도를 감지하고, 제2 및 제3센서(61)(62)는 캐니스터(20)의 내부 온도를 감지하여 버너(37)의 작동이 적정 온도에서 수행되도록 제어하게 된다.

그리고, 버너(37)의 화염은 방호수단(50)의 제1실드(51)에 의해 필터(45)의 전면에 직접적으로 전달되는 것을 방지하게 된다.

즉, 버너(37)의 화염은 제1실드(51)에 의해 차단되면서 유도로(55)를 거쳐 제2실드(52)의 유입구멍(53)을 통하여 필드(45)의 전면에 균일하게 전달된다.

따라서, 필터(45)가 국부적으로 가열되면서 발생되었던 파손이 방지되므로, 제품의 수명이 연장되어 신뢰성이 현저하게 향상된다.

뿐만 아니라, 필터(45)의 전면에 입자상물질(P)이 균일하게 집진된 상태이므로, 입자상물질(P)의 가열에 의해 국부적인 열충격이 크게 감소되어 필터(45)의 파손이 보다 효과적으로 방지된다.

한편, 버너(37)의 가열에 의해 입자상물질(P)은 연소되어 정화되고, 정화된 상태의 입자상물질(P1)은 필터(45)를 거쳐 출구파이프(35)의 출구(36)를 통하여 캐니스터(20)의 외부로 배출된다.

이와 같이 입자상물질(P)이 연소되어 정화되는 과정에서, 버너(37)의 가열에 의해 캐니스터(20)의 내부 온도가 상승되면서 열전달이 일어나게된다.

이처럼 캐니스터(20)의 내부 온도가 상승되어 열전달이 일어날 경우에, 열전열 케이싱(40)은 그 공기층(41)의 작용에 의해 열전달을 차단하게 된다.

요컨대, 종래 캐니스터(10)이 표면 온도는 대략 250℃~350℃ 정도에서 유지되는 바, 본 발명은 캐니스터(20)의 표면 온도가 열절연 케이싱(40)의 공기층(41)에 의해 대략 150℃~200℃ 정도로 감소된다. 이로 인하여 캐니스터(20)의 표면 온도가 낮아져 제품의 신뢰성이 향상된다.

한편, 상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 적용범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일사상의 범주내에서 적절하게 변경가능한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진용 입자상물질 정화장치에 의하면, 필터의 파손이 효과적으로 방지되어 수명이 연장될 뿐만 아니라, 캐니스터의 표면 온도가 크게 낮아져 제품의 신뢰성이 향상되는 것이다.

또한, 입자상물질의 집진이 전체적으로 균일하게 수행되고, 버너의 화력이 안정적으로 유지되어 제품의 효율이 향상되는 것이다.

Claims (7)

1. 디젤엔진의 배기파이프로부터 유입되는 입자상물질을 버너의 가열에 의해 연소시켜 정화시키는데 있어서, 몸체(21)가 대략 원통 형상체로 제작되는 캐니스터(20)와 ; 상기 몸체(21)의 외주면 한쪽에 상기 배기파이프(Dp)와 연결되도록 장착되고, 상기 입자상물질(P)이 나뉘어져 유입가능하게 격판(23)에 의해 분할되는 제1및 제2입구(24)(25)를 각각 갖는 입구파이프(22)와; 상기 몸체(21)의 내부가 입자상물질(P)이 소용돌이 흐름으로 유입되는 와류실(31)과 대략 소용돌이 형상의 유로(32)로 나뉘어지도록 부착되며, 상기 제1입구가 상기 와류실(31)과 통하도록 형성되는 제1연결통로(33)와 상기 제2입구(25)가 상기 유로(32)를 통하여 와류실(31)로 통하도록 형성되는 제2연결통로(34)를 각각 갖는 스크롤 가이드(30)와; 상기 몸체의 내벽과 소정 간격 떨어져 열전달을 방지하는 공기층(41)이 형성되도록 설치되고, 상기 입자상물질(P)이 집진되는 필터(45)가 장착되는 열절연 케이싱(40)을 포함하는 디젤엔진용 입자상물질 정화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스크롤 가이드(30)의 한쪽 끝은 격판(23)의 끝에 부착되어 연장되고, 상기 스크롤 가이드(30)의 다른쪽 끝은 상기 유로(32)가 점진적으로 좁아지도록 상기 몸체(21)의 내면 소정 위치에 부착되는 디젤엔진용 입자상물질 정화장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 스크롤 가이드(30)의 제1연결통로(33)는 상기 입구파이프(22)의 제1입구(24)에 직접 연결되고, 상기 제1연결통로(33)의 대각선 방향에 상기 제2입구(25)가 형성되어 상기 입자상물질(P)은 소용돌이 흐름으로 상기 와류실(31)에 유입되는 디젤엔진용 입자상물질 정화장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 열절연 케이싱(40)의 내부 한쪽에 상기 버너(37)의 화염에 의해 상기 필터(45)의 파손이 방지되도록 방호수단(50)이 더 설치되는 디젤엔진용 입자상물질 정화장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 방호 수단(50)은, 상기 버너(50)의 화염이 상기 필터(45)에 전달되는 것이 방지되도록 그 중심과 대략 일치되어 구비되는 대략 원판 형상체의 제1실드(51)와; 상기 제1실드(51)와 소정 간격 떨어져 유입구멍(53)을 갖도록 상기 열절연 케이싱(40)의 내벽에 부착되는 제2실드(52)와 : 상기 제1실드(51)와 제2실드(52)사이에 소용돌이 흐름 상태의 입자상물질(P)이 직진 흐름으로 전환되는 유도로(55)가 형성되도록 연결되는 다수의 바(54)들로 이루어지는 디젤엔진용 입자상물질 정화장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2실드(52)의 유입구멍(53)은 상기 제1실드(51)와 동일 중심선상에 형성되고, 상기 제2실드(52)는 필터(45)와 소정 간격 떨어지도록 장착되는 디젤엔진용 입자상물질 정화장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1실드(51)의 직경이 상기 제2실드(22)의 유입구멍(53)보다 작게 형성되는 디젤엔진용 입자상물질 정화장치.