KR100456870B1 - 입자상 물질 분리장치를 구비한 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입자상 물질 분리장치를 구비한 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템에 관한 것으로, 배기가스의 입자성 물질이 부착된 펠렛에 운동성을 주어 표면에 흡착된 입자들이 지속적으로 제거되도록 하여 엔진 배압의 상승이나 정화 효율의 저하를 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기가스가 유입되어 입자상 물질을 흡착시킨 후 배출되도록 와이어메시(25)에 의해 차단된 공간내로 다수의 펠렛(26)이 충진되면서 상기 펠렛(26)으로부터 분리된 입자상 물질을 포집시키는 컨테이너(1a)가 형성된 케이스(1)와, 이 케이스(1)에 충진된 펠렛(26)을 교반시켜 흡착된 배기가스의 입자상 오염 물질을 펠렛(26)으로부터 강제적으로 분리시켜 컨테이너(1a)쪽으로 배출시키는 분리수단(20)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

입자상 물질 분리장치를 구비한 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템{Post treatment exhaust contamination gas decreasing system having particles material separationd device in diesel engine}

본 발명은 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡착된 오염입자의 분리를 원활히 하여 배압의 상승을 방지할 수 있도록 된 입자상 물질 분리장치를 구비한 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진의 배기가스 특성은 공연비가 크면서 일산화탄소(Co) 및 탄화수소(HC)의 배출이 적으며 압축비가 크므로 소음과 진동이 심하고 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)의 생성이 많으면서 배출되는 가스 중에는 매연(SMOKE)을 포함한 입자상 물질이 많게 된다.

여기서, 입자상 물질은 스폰지 형태의 탄소입자로 많은 독성 화학물질을 포함하고 있으며 0.1㎛~0.3㎛의 매우 작은 크기의 입자가 분포를 이루며 흡착성이 강하고, 작고 가볍기 때문에 공기중에 오랫동안 떠돌아다니므로, 디젤엔진에서 배출되는 배기가스에 함유된 유해성분의 감소율을 향상시키기 위하여 반드시 배기가스 후처리시스템내에 이들을 포집하는 장치를 구비하게 된다.

이와 같은 후처리시스템 중 포집하기 위한 한 예로서 필터 포집방법은 입자상 물질을 제거시키는 방식에 따라 버너, 전기히터, 연료 첨가제등을 이용하지만, 이때 재생과정에서 내열성(열충격)과 내구성 등의 문제로 인한 균열이 발생해 파손이 일어나 필터로써 기능을 상실하는 한편, 입자상 물질이 미세다공 벽면에 의해 포집되나 미세다공에 쉽게 부착되어 미세다공을 폐쇄시키므로 통기성을 저하시키면서 입자상 물질의 축적 및 막힘 현상으로 배압증가를 가져와 필터 사용주기를 짧게 하며 재생과정에서 발생하는 발열로 인해 쉽게 파손으로 연결되는 단점이 있다.

이에 따라, 이와 같은 단점을 보완하기 위해 필터에 의한 여과방법이 아닌 미세 다공 형태의 펠렛(Pellet) 충진물을 쳄버안에 채워 배기가스가 펠렛을 통과하면서 촉매제에 의해 가스를 정화하면서 매우 작은 크기의 입자상 물질을 흡착한 다음, 상기 펠렛의 표면에 붙어 있는 입자상 물질을 하부로 모아 연소 처리하는 방법을 사용하게 된다.

즉, 이와 같은 후처리시스템내 포집하는 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 인입가스 유도관(2)과 배기가스 유도관(4)이 통과하는 통상의 형상으로 이루어진 케이스(1)의 내부를 미세공(9)이 형성된 차단판(5)을 매개로 전·후방챔버(12,11)로 구획하고, 이 챔버(12,11)내부에 일정크기의 금속이나 세라믹 재질의 미세 다공된 펠렛(7)을 채우면서, 상기 케이스(1) 아래쪽 내부 경사부분호퍼(8)에 전기히터(3)를 설치한다.

그러나, 이와 같은 구조의 후처리시스템은 인입가스 유도관(2)으로 후방챔버(11) 공간으로 유입된 배기가스가 다시 전방챔버(12)로 되돌아온 후 다시 배기가스 유도관(4)을 통해 케이스(1)밖으로 배출되는 에스(S)자 형의 궤적을 이루어 배기가스의 흐름이 원활하지 못해 엔진의 배압이 상승되는 구조적인 문제점이 있게 된다.

또한, 이와 같은 구조의 후처리시스템은 챔버(12,11)내에 펠렛(7)이 과도하게 채워지게 되면 배기가스가 통과하면서 달라붙은 입자성 물질들이 스스로 호퍼(8)부위로 낙하되지 못하고 펠렛(7)의 표면에 항구적으로 붙어 있어 그 효율의 저하는 물론 엔진 배압의 상승을 초래하게 되는 구조적인 문제점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 배기가스의 입자상 물질이 부착된 펠렛에 운동성을 주어 표면에 흡착된 입자들이 지속적으로 제거되도록 하여 엔진 배압의 상승이나 정화 효율의 저하를 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기가스가 유입되어 입자상 물질을 흡착시킨 후 배출되도록 와이어메시에 의해 차단된 공간내로 다수의 펠렛이 충진되면서 상기 펠렛으로부터 분리된 입자상 물질을 포집시키는 컨테이너가 형성된 케이스와;작동주기에 따라 제어신호를 발생하는 콘트롤러에 의해 구동되는 모터와, 이 모터의 회전력을 전달받아 회전되면서 상기 케이스내에 충진된 펠렛을 상하로 혼합해 교반되는 펠렛에 흡착되업진 배기가스의 입자상 오염 물질을 펠렛으로부터 강제적으로 분리시켜 컨테이너로 포집되도록 하는 피더 및 이 피더의 회전에 의해 이동되는 펠렛을 가이드하도록 상기 피더부위를 감싸는 슬리브로 이루어진 분리수단;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템의 입자상 물질 분리장치 구성도

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템에 구비된 입자상 물질 분리장치 구성도

도 3은 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템의 오염입자의 정화 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 케이스 1a : 컨테이너

2 : 인입가스 유도관

3 : 전기히터 4 : 배기가스 유도관

5 : 차단판 6 : 미세공

7,26 : 펠렛 8 : 호퍼

9,10 : 미세공 11 : 후방쳄버

12 : 전방쳄버 20 : 분리수단

21 : 콘트롤러 22 : 모터

23 : 피더 23a : 스파이럴나사부

24 : 슬리브 25 : 와이어메시

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템의 입자상 물질 분리장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 배기가스가 유입되어 입자상 물질을 흡착시킨 후 배출되도록 와이어메시(25)에 의해 차단된 공간내로 다수의 펠렛(26)이 충진되면서 상기 펠렛(26)으로부터 분리된 입자상 물질을 포집시키는 컨테이너(1a)가 형성된 케이스(1)와, 이 케이스(1)에 충진된 펠렛(26)을 교반시켜 흡착된 배기가스의 입자상 오염 물질을 펠렛(26)으로부터 강제적으로 분리시켜 컨테이너(1a)쪽으로 배출시키는 분리수단(20)으로 이루어진다.

여기서, 상기 분리수단(20)은 설정된 작동주기에 따라 제어신호를 발생하는 콘트롤러(21)에 의해 구동되는 모터(22)와, 이 모터(22)의 회전력을 전달받아 회전되면서 상기 케이스(1)내에 충진된 펠렛(26)을 상하로 혼합시켜주는 피더(23) 및 이 피더(23)의 회전에 의해 이동되는 펠렛(26)을 가이드하도록 상기 피더(23)부위를 감싸는 슬리브(24)로 이루어진다.

이때, 상기 피더(23)에는 회전 시 사이로 충진된 펠렛(26)을 이동시키도록 나선형상으로 이루어진 스파이럴나사부(23a)가 형성되어진다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 엔진에서 배출된 배기가스가 배기시스템을 이루는 후처리시스템 상에 구비된 케이스(1)내로 유입되어지면, 유입된 배기가스가 상기 케이스(1)의 전체 폭을 따라 와이어메시(25)내에 갇혀진 펠렛(26)을 통과하면서 도 3에 도시된 바와 같이, 배기가스내에 함유된 입자성 오염물질(P)이 펠렛(26)에 흡착되어진 후 정화된 배기가스가 케이스(1)밖으로 배출되어진다.

이때, 상기 후처리 시스템에 구비되어 배기가스내 입자상 물질을 분리하는 분리수단(20)은 제어장치인 콘트롤러(21)가 설정된 로직에 따라 엔진 시동과 함께 모터(22)를 구동시키게 되고 이에 따라, 상기 케이스(1)내에 충진되어 배기가스의 입자성 오염물질(P)을 흡착하는 펠렛(26) 공간속에 삽입된 피더(23)가 모터(22)에 의해 지속적으로 회전되면서 상기 펠렛(26)에 흡착된 오염 물질(P)을 강제로 분리시켜 케이스(1)의 하부에 일체로 형성된 컨테이너(1a)로 떨어지게 한다.

즉, 상기 펠렛(26)내에 삽입된 피더(23)가 회전되면 이 피더(23)의 축 상에 형성된 스파이럴나사부(23a)가 함께 회전되면서 이 나사부(23a)사이에 끼인 펠렛(26)을 이동시키게 되고, 이에 따라 상기 피더(23)에 의해 강제적으로 아래쪽으로 밀려나는 펠렛(26)은 윗쪽으로 계속 이동되면서 피더(23)의 윗 부분으로 유입되어 지게 된다.

이어, 이와 같이 상기 피더(23)의 회전에 의해 피더(23)의 아래쪽에서는 펠렛(26)이 밀려나는 반면 피더(23)의 윗 쪽으로는 펠렛(26)이 지속적으로 유입되는데 이에 따라, 상기 피더(23)와 이를 감싼 슬리브(24)사이의 공간으로 충진되어 회전되면서 이동되는 각 펠렛(26)이 피더(23)의 나사부(23a)와 슬리브(24)사이에서 서로 마찰을 일으켜 흡착된 입자성 물질(P)을 분리시켜 주게 된다.

이와 같이, 본 발명은 케이스(1)내에 충진된 펠렛(26)에 흡착된 입자성 물질(P)을 회전되는 피더(23)에 의해 강제적으로 이동되면서 회전과 마찰에 의해 분리된 후 케이스(1)의 하부로 형성된 컨테이너(1a)로 낙하되므로 펠렛(P)에 부착된 입자성 물질(P)에 의한 케이스(1)내의 배압 상승이 방지 되어짐은 물론이다.

한편, 상기 케이스(1)의 컨테이너(1a)에 모인 입자성물질(P)은 전기적인 방법이나 화염을 이용한 재생방법 또는 통상적으로 이용하는 여러 가지 적당한 방법을 통해 주기적 또는 연속적으로 재생시켜 펠렛(26)에 주는 열부하를 방지하게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 배기가스가 유입되어 정화되는 케이스내에 수용된 펠렛을 모터의 회전을 이용해 강제로 운동성을 주어 표면에 흡착된 입자들이 지속적으로 제거되도록 하여 엔진 배압의 상승이나 정화 효율의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 배기가스가 유입되어 입자상 물질을 흡착시킨 후 배출되도록 와이어메시(25)에 의해 차단된 공간내로 다수의 펠렛(26)이 충진되면서 상기 펠렛(26)으로부터 분리된 입자상 물질을 포집시키는 컨테이너(1a)가 형성된 케이스(1)와;

   작동주기에 따라 제어신호를 발생하는 콘트롤러(21)에 의해 구동되는 모터(22)와, 이 모터(22)의 회전력을 전달받아 회전되면서 상기 케이스(1)내에 충진된 펠렛(26)을 상하로 혼합해 교반되는 펠렛(26)에 흡착되업진 배기가스의 입자상 오염 물질을 펠렛(26)으로부터 강제적으로 분리시켜 컨테이너(1a)로 포집되도록 하는 피더(23) 및 이 피더(23)의 회전에 의해 이동되는 펠렛(26)을 가이드하도록 상기 피더(23)부위를 감싸는 슬리브(24)로 이루어진 분리수단(20);

   으로 이루어진 입자상 물질 분리장치를 구비한 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 피더(23)에는 회전시 펠렛(26)을 이동시키도록 나선형상으로 이루어진 스파이럴나사부(23a)가 형성되어진 것을 특징으로 하는 입자상 물질 분리장치를 구비한 디젤엔진의 배기가스 후처리시스템.