KR100611239B1 - 자동차엔진 배출입자상 물질의 자가 연소 전기집진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 배출 PM 후처리를 위한 자가연소(Self-Combustion) 기능을 가진 전기집진기에 관한 것으로, 특히 집진판에 부착된 배출 PM을 집진판에 부착된 상태로 연소하여 집진기에 포집된 배출 PM을 외부로 배출할 필요가 없는 전기집진기이다.

이를 위해 집진극을 히터로 제작하여 전기공급에 의한 발열로 집진극에 부착된 배출 PM을 연소할 수 있도록 하였으며, 연소에 소비되는 전력을 낮게 하기위하여 단위 집진극을 원형, 타원형, 띠형으로 하여 그 크기가 작게 하였다.

이로 인하여 집진된 배출 PM을 별도로 저장하는 저장 탱크와 배출 또는 연소의 후처리 문제가 없으므로 크기가 작아질 수 있으며, 단위 집진극을 순차적으로 가열하므로 연소 소비전력이 낮고 운전 중에 연속적인 집진극 청소가 이루어짐으로 높은 집진효율을 유지할 수 있게 된다.

자가 연소, 전기집진기, 히터형 집진극, 경유자동차 후처리장치(DPF)

Description

자동차엔진 배출입자상 물질의 자가 연소 전기집진기{Self-Combustion Engine Particulate Matter Electrostatic Precipitator}

도 1은 종래기술에 따른 배출 PM후처리장치를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 자가 연소 전기집진기의 원리도

도 3은 본 발명에 따른 자가 연소 전기집진기의 집진극과 방전극의 배열을 나타낸 사시도

도 4는 제2도에 의한 자가 연소 전기집진기의 집진극과 방전극의 수직 배열을 나타낸 사시도

도 5는 제2도에 의한 자가 연소 전기집진기의 집진극과 방전극의 수평 배열을 나타낸 사시도

도 6은 제2도에 의한 자가 연소 전기집진기의 띠형 집진극과 방전극의 수평 배열을 나타낸 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 방전극 11: 히터형 집진극

본 발명은 자동차의 배출 PM (Particulate Matter) 포집 및 연소 장치에 있어서, 배출 PM 후처리를 위한 자가연소기능을 가진 전기집진기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집진판에 부착된 PM을 집진판에 부착된 상태로 연소하여 집진기에 포집된 PM을 외부로 배출할 필요가 없는 전기집진기이다.

종래의 전기집진기에 있어서 PM은 전기비저항이 낮아 집진판에 부착될 경우 재비산이 잘되는 단점과, 포집된 PM을 연속적으로 제거하기 위한 장치가 있어야 하며, 제거된 PM을 연소시키거나 배출시키는 장치가 필요한 단점이 있다. 그리고, PM이 전기집진기에서 포집될 경우 포집된 PM의 첨단에 PM이 포집되는 현상이 반복되어 체인같은 형상으로 길게 이어지는 펄체인(pearl chain)이 형성되어 집진극과 방전극 사이의 전장이 교란되고 집진효율이 감소한다.

도 1은 종래기술에 따른 PM후처리 장치로서, 다공성 필터로 형성된 세라믹필터를 사용하여 입자가 상대적으로 큰 PM을 상기 세라믹 필터에서 포집하고, 포집된 PM은 세라믹 필터에 포함된 히터에 의하여 연소되는 장치에 관한 것이다.

상기 종래기술은 다수개의 다공성 필터를 사용할 경우 필터의 눈막힘 현상에 의한 압력손실의 증가현상이 있고, 필터에 포집된 PM을 제거하기위하여 연소시켜야 하며, 연소시에 순차적으로 연소하는 방식을 사용하여야 하고, 이는 곧 필터 체적이 증가하는 원인이 된다. 그리고, 열 충격에 의한 필터의 수명이 단축되는 단점이 있으며 불완전 연소에 의한 필터의 기능이 저하되는 등의 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 자동차 후처리장치에 대하여 상기한 PM 재비산, 펄체인 형성, 포집 후처리, 집진효율 감소 및 체적 증가와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 집진극을 히터로 사용하여 별도의 공간이나 장치 없이 포집된 PM을 연소시켜 집진극의 청정상태를 유지시켜 집진효율을 지속적으로 유지하는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 자가연소 전기집진기에 관하여 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

PM이 함유된 자동차 배기가 전기집진기 내부로 유입 되면 전기집진기 내부의 전자와, 이온이 PM과 결합하여 전기적인 성질을 갖게 되고 이를 대전이라 하며, 대전된 PM은 반대 극성인 집진극으로 전기적인 성질에 의하여 끌려가서 부착된다. 부착된 PM이 일정량이 되면 집진극과 연결된 히터 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받아 가열되고 포집된 PM은 연소하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 자가 연소 전기집진기의 원리도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자가 연소 전기집진기의 집진극과 방전극의 배열을 나타낸 사시도로서, 이를 상세히 설명하면, 자동차 PM 후처리장치에 있어서, 히터를 포함하는 히터형 집 진극(11)과, 고전압 하전을 발생시키는 방전극(10)을 포함하는 자가연소 전기집진기에 관한 것이다.

이에 대한 작동원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전기집진기의 작동이 시작되면, 고전압발생기에서 고전압이 발생되고 이 중에서 (+)전압은 집진장치의 구성요소인 히터형 집진극(11)으로 전달됨과 동시에 (-)전압은 방전극 프레임을 통해 방전극(10)으로 전달되므로 상기 집진극(11)은 (+)전극을, 방전극(10)은 (-)전극을 띠게 되는 것이다.

이 상태에서 본 발명인 자가연소 전기집진기내로 흡인된 연소공기는 전기집진기를 통과할 때에는 집진극(11)과 이에 대응되어 설치된 방전극(10)사이를 통과하게 되는 것이다. 이때에 연소공기중의 PM인자는 각 방전극(10)의 (-)전압에 하전되어 (-)전극을 띠게 되고, 이후 상기 (-)전극을 띠는 PM입자는 (+)전극을 띠고 있는 각 집진극(11)에 달라 붙게 되는 것이다.

상기 집진극(11)에 달라 붙은 PM인자는 주기적으로 혹은 필요에 의하여 상기 집진극(11)에 포함된 히터를 전기적으로 가열하여 연소하여 집진극(11)을 청정화하는 것이다.

상기 방전극(10)은 방전효과의 증가를 위하여 가는 와이어 또는 끝단이 날카로운 핀형 방전극이 사용될 수 있고, 집진 및 히터로 사용되는 집진극은 원통형 또는 평판형이 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예로서, 도 4는 제2도에 의한 자가 연소 전기집진기의 집진극과 방전극의 수직 배열을 나타낸 사시도이며, 도 5는 제2도에 의한 자가 연소 전기 집진기의 집진극과 방전극의 수평 배열을 나타낸 사시도에 관한 것이다.

도 5를 설명하면, 수평으로 평행한 경우는 히터형 집진극(11)을 원형봉 또는 원통형으로 할 수 있도록 마련된 것이다.

본 발명에 따른 히터형 집진극(11)을 순차적으로 가열하여 집진에 의하여 달라 붙은 PM을 연소시킬 수 있는 것이다.

도 6은 제2도에 의한 자가 연소 전기집진기의 띠형 집진극과 방전극의 수평 배열을 나타낸 사시도로서, 복수개의 띠형상의 히터형 집진극(11)을 수평으로 배열하고, 그 사이에 연소공기를 유동하여 집진 및 연소작용을 하도록 마련된 것이다.

평판형 전기집진기는 각각의 판을 순차적으로 가열하여 PM을 연소시키는 방식과 집진판을 띠형으로 하여 구간별로 가열하여 PM을 연소시키는 방식이 있다.

도 4 내지 도 6에 나타난 실시예는 본 발명이 설치되고자 마련된 주위환경과 공간에 따라 적용되는 실시예를 나타내고 있는 것이다.

상기한 바와 같이 자동차의 PM을 연소시킬 경우 기존 집진방식과 필터방식의 단점을 극복한 실용적인 PM 저감 장치로써 고효율의 경량화 가능한 PM후처리 장치이다.

Claims (8)

1. 자동차 PM(particulate Matter) 후처리장치에 있어서,

   히터를 포함하며, 고전압의 (+)전압이 전달되는 히터형 집진극(11)과, (-)전압이 전달되어 고전압 하전을 발생시키는 방전극(10)을 포함하며, 부착된 PM이 일정량이 되면 집진극과 연결된 히터 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받아 가열되는 것을 특징으로 하는 자동차엔진 배출입자상 물질의 자가 연소 전기집진기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 히터형 집진극(11)과 방전극(10)은 PM 연소유동 방향에 대하여 평행방향과, 수직방향 또는 띠형의 수평배열 중 선택된 어느 하나의 방향으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차엔진 배출입자상 물질의 자가 연소 전기집진기.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 히터형 집진극(11)은 원통형 또는 평판형으로 선택하며, 상기 방전극(10)은 방전효과의 증가를 위하여 가는 와이어 또는 끝단이 날카로운 핀형 방전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차엔진 배출입자상 물질의 자가 연소 전기집진기.
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항 또는 제4항에 있어서,

   상기 히터형 집진극(11)을 순차적으로 가열하여 집진에 의하여 달라 붙은 PM을 연소시키는 것을 특징으로 하는 자동차엔진 배출입자상 물질의 자가 연소 전기집진기.
7. 제1항 또는 제2항 또는 제4항에 있어서,

   상기 히터형 집진극(11)을 구간별로 집진에 의하여 달라 붙은 PM을 연소시키는 것을 특징으로 하는 자동차엔진 배출입자상 물질의 자가 연소 전기집진기.
8. 삭제

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