KR100763413B1 - 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치 및 이를병렬 이용한 매연저감 장치 - Google Patents

원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치 및 이를병렬 이용한 매연저감 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치 및 이를 병렬 이용한 매연저감 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 개의 원통형 PM 집진 장치를 접선방향으로 유로를 연결하여 한 개의 장치으로 만들어서 장치의 유로에 따라 흐르면서 원심력을 받게 되어 사이클론과 같이 유속이 빠를 때 PM의 관성력에 의한 저감을 보이게 되고, 전기 집진부의 길이를 두 배로 늘린 효과를 보이게 함으로써, PM 집진 효율을 높여주며, 유량을 증가시켜 처리용량을 늘려주기 위해 여러 개의 장치을 하나의 외통 안에 캔닝(canning)하여 조립함으로써 효과적인 매연저감장치인 것을 특징으로 한다.
매연저감장치, 방전극, 절연체, 집진원통, 자동차, 고전압 발생장치

Description

원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치 및 이를 병렬 이용한 매연저감 장치{A Small Smoke Reduction Equipment using Centrifugal-force and Electric-precipitation and Row Smoke Reduction Equipment using thereof}
도 1은 종래에서 PM 여과 장치를 나타낸 개략도이고,
도 2는 종래에서 재의 소결에 의해 필터 통로가 막히는 현상을 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치를 나타낸 단면도이고,
도 4는 도 3의 집진원통을 나타낸 측단면도이고,
도 5는 도 3의 제 1집진원통을 나타낸 사시도이고,
도 6는 도 3의 제 2집진원통을 나타낸 사시도이고,
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 원심력과 전기집진을 병렬로 이용한 매연저감 장치를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 집진원통 20 : 제 1집진원통
21 : 제 1유출구 30 : 제 2집진원통
31 : 유입구 32 : 제 2유출구
40 : 방전극고정용 절연체 41 : 방전극
42 : 고전압 발생장치 50 : PM 입자
60 : 관통부 70 : 외통
본 발명은 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치 및 이를 병렬 이용한 매연저감 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 개의 원통형 PM 집진 장치를 접선방향으로 유로를 연결하여 한 개의 장치으로 만들어서 장치의 유로에 따라 흐르면서 원심력을 받게 되어 사이클론과 같이 유속이 빠를 때 PM의 관성력에 의한 저감을 보이게 되고, 전기 집진부의 길이를 두 배로 늘린 효과를 보이게 함으로써, PM 집진 효율을 높여주며, 유량을 증가시켜 처리용량을 늘려주기 위해 여러 개의 장치을 하나의 외통 안에 캔닝(canning)하여 조립함으로써 효과적인 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치 및 이를 병렬 이용한 매연저감 장치에 관한 것이다.
최근들어 자동차 엔진에서 배출되는 입자상 물질(PM)의 인체 유해성 여부에 대한 연구가 활발하고, 특히 극미세 입자를 다량 포함하는 디젤 입자는 선진국에서 발암물질로 분류되며 저감을 위한 노력이 이루어지고 있다.
이러한 자동차로 인해 발생되는 PM의 저감을 위해서는 엔진본체에 대한 기술 발전과 함께 배기 후처리 기술의 개발이 필수적이다. 이미 유럽의 선진국과 국내에서도 첨단의 후처리 기술을 적용하지 않고서는 PM 및 NOx 등의 배출규제를 만족시킬 수 없을 정도로 배출규제를 강화하고 있다.
또한, 일반적으로 자동차 배출가스 중에서 PM에 의한 오염영향이 큰 경유자동차의 경우 도 1과 같은 배출가스의 PM 여과 장치로 DPF(Diesel Particulate Filter) 필터 재생 방식이 일반적으로 사용되고 있다.
상기 DPF 장치(100)는 경유차량 배출가스 중의 유해한 CO, HC와 입자상물질(PM)이 산화촉매와 촉매가 코팅된 세라믹필터를 통과시 코팅된 촉매와 반응시켜 무해한 CO2, H2O로 정화시키는 장치로서, 촉매를 이용하여 필터에 포집된 PM을 차량의 운행중에 발생하는 배기열에 의해 연속적으로 산화시켜 필터를 재생하는 구조이다.
그러나, 도 2와 같이 엔진오일과 경유연료 중의 중금속, 무기질 및 재(Ash, 200)성분은 정화되지 않고 필터 내에 계속 축적되어 배압이 증가하어 세라믹 필터를 손상시키게 되므로, 이를 방지하기 위해서는 차량마다 주기적인 청소를 해 주거나 교체를 해주어야 하는 단점이 있다.
또한, 열 충격 또는 외부 충격, 온도차에 의한 세라믹 필터의 균열, 파손 또는 이상연소에 따른 용융 등으로 필터의 수명이 단축되기 때문에 이를 줄이기 위한 제어기술을 필요로 한다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
세라믹 필터의 사용 없이 PM을 효율적으로 포집할 수 있도록 원심분리, 전기집진의 원리로 압력손실을 최소화하면서 내구성이 우수해지는 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치 및 이를 병렬 이용한 매연저감 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 자동차의 매연저감을 위한 주요 장치에 있어서, 원통형 실린더의 형상으로 일단부에 방전극이 중심에 형성된 방전극고정용 절연체가 설치되고, 입구로 유입된 PM 입자가 유출되기 위해 일단면에 제 1유출구가 형성된 제 1집진원통과; 상기 제 1집진원통의 제 1유출구와 연통되어 유입구가 형성되고, 원통형 실린더의 형상으로 양단부가 방전극이 중심에 형성된 방전극고정용 절연체가 설치되고, 상기 유입구를 통해 유입된 PM 입자를 유출하기 위해 유입구의 타단면에 제 2유출구가 형성된 제 2집진원통;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 더불어 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감 용 소형 장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 집진원통을 나타낸 측단면도이고, 도 5는 도 3의 제 1집진원통을 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 3의 제 2집진원통을 나타낸 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치은 원통형 형상으로 형성된 다수개의 집진원통(10)과, 상기 집진원통(10)의 양단부에 설치되는 방전극고정용 절연체(40)로 구성된다.
상기 집진원통(10)은 원통형 실린더의 형상으로 형성된 제 1집진원통(20)과 제 2집진원통(30)으로 구성되고, 상기 제 1집진원통(20)과 제 2집진원통(30)은 측면이 맞붙어서 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1집진원통(20)은 PM 입자(50)가 들어오는 입구측에 다수개의 원형 유입구로 형성된 절연체가 설치되고, 타측에는 중앙부에 방전극(41)이 형성된 방전극고정용 절연체(40)가 설치된다. 이때, 상기 방전극(41)은 제 1집진원통(20)의 내부 중심을 길이방향으로 관통 형성되고, 상기 방전극고정용 절연체(40)의 외측으로 일정간격 돌출되어 있다.
또한, 상기 제 1집진원통(20)과 제 2집진원통(30)이 맞붙은 일단면에는 제 1유출구(21)가 제 1집진원통(20)에 형성되어 PM 입자(50)가 제 1집진원통(20)을 통과해서 제 2집진원통(30)으로 이송되고, 상기 PM 입자(50)가 제 1집진원통(20)에서 제 2집진원통(30)으로 이송될 때 상기 제 1집진원통(20)에 형성된 방전극(41)의 강한 전기장에 의해 제 1집진원통(20)의 내부 벽면에 1차 포집된다.
그리고, 상기 제 2집진원통(30)은 원통형 실린더의 형상으로 제 1집진원 통(20)의 측면부에 맞붙어서 형성되고, 상기 제 1집진원통(20)의 제 1유출구(21)와 연통되어 PM 입자(50)가 유입되도록 유입구(31)가 제 2집진원통(30)의 일단면에 형성된다. 이때, 상기 제 2집진원통(30)의 양단부에는 중앙부에 방전극(41)이 형성된 방전극고정용 절연체(40)가 각각 설치되고, 상기 방전극(41)은 제 2집진원통(30)의 길이방향으로 내부 중앙에 관통 형성된다.
또한, 상기 제 2집진원통(30)의 형성된 유입구(31)의 반대측 일단면에는 제 2집진원통(30)에 유입된 PM 입자(50)가 배출되도록 제 2유출구(32)가 형성되고, 상기 제 2집진원통(30)에 유입된 PM 입자(50)는 방전극(41)의 강한 전기장과 길이방향의 강한 유동에 의한 강한 원심력을 받아서 원통 내부의 중심에서 바깥방향으로 힘을 받아 내부 벽면에 포집한다.
여기서, 상기 PM 입자(50)는 제 2집진원통(30)의 내부에서 사이클론(CYCLONE)과 같은 원리로 원심력에 의해 포집되게 된다. 그리고, 상기 제 1집진원통(20)에서 제 2집진원통(30)으로 PM 입자(50)가 이동될 때 제 1집진원통(20)의 제 1유출구(21)와 제 2집진원통(30)의 유입구(31)를 서로 연결해주는 관통부(60)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 방전극(41)은 외부에 별도로 설치되는 고전압 발생장치(42)에 의해 강한 전기장을 발생시킬 수 있으며, 상기 강한 전기장에 의해 PM 입자(50)가 각각의 집진원통(10)에 포집되어 정화되는 것이다.
이하에서는 상기 발명에 따른 매연저감용 소형 장치를 병렬로 다수개 형성된 매연저감 장치에 대하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 원심력과 전기집진을 병렬로 이용한 매연저감 장치를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 원심력과 전기집진을 병렬로 이용한 매연저감 장치는 제 1집진원통(20)과 제 2집진원통(30)의 측면부를 맞붙혀서 형성하고, 상기 제 1집진원통(20)과 제 2집진원통(30)을 맞붙혀 형성한 집진원통(10)을 원주방향으로 다수개 형성하여 인위적으로 원주방향 중심부에 외부와 연통된 관로가 형성되고, 상기 다수개 형성된 집진원통(10)을 하나의 외통(70) 내부에 삽입하여 캔닝되도록 형성한다.
또한, 상기 다수개의 집진원통(10)에 형성된 제 2집진원통(30)의 제 2유출구(32)는 외통(70)의 내부 중심방향으로 각각 설치되어 정화된 PM 입자(정화된 공기)를 모아서 외부로 배출하고, 상기 외통(70)은 일종의 매니폴더와 같은 역할을 한다.
이때, 상기 외통(70)은 각각의 제 2유출구(32)가 내부 중심방향으로 형성되어 정화된 PM 입자가 배출되면서 확관에서의 유속강하 효과를 가지게 되며, 이에 따라, 상기 집진원통(10) 내부에 포집되지 못하고 배출되는 PM 입자(50)를 중력침전으로 외통벽면에 포집하는 한다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 원심력과 전기집진을 이용한 매연저 감용 소형 장치 및 이를 병렬 이용한 매연저감 장치는 고속의 유동발생시에 원심력을 받게 되어 사이클론과 같이 관성력에 의한 PM의 저감을 보이게 되고, 또한 전기집진부의 길이를 두 배로 늘려준 효과를 보이게 함으로써 PM 집진 효율을 효과적으로 높여주는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 자동차의 매연저감을 위한 주요 장치에 있어서,
    원통형 실린더의 형상으로 일단부에 방전극(41)이 중심에 형성된 방전극고정용 절연체(40)가 설치되고, 입구로 유입된 PM 입자(50)가 유출되기 위해 일단면에 제 1유출구(21)가 형성된 제 1집진원통(20)과;
    상기 제 1집진원통(20)의 제 1유출구(21)와 연통되어 유입구(31)가 형성되고, 원통형 실린더의 형상으로 양단부가 방전극(41)이 중심에 형성된 방전극고정용 절연체(40)가 설치되고, 상기 유입구(31)를 통해 유입된 PM 입자(50)를 유출하기 위해 유입구(31)의 반대측 일단면에 제 2유출구(32)가 형성된 제 2집진원통(30);
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1집진원통(20)의 제 1유출구(21)와 제 2집진원통(30)의 유입구(31)에는 상호 연통되도록 관통부(60)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 방전극(41)에는 외부의 고전압 발생장치(42)와 연결되어 강한 전기장에 의해 PM 입자(50)를 상기 집진원통(10)의 내부 벽면에 포집하여 정화시키는 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 이용한 매연저감용 소형 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1집진원통(20)의 입구에는 다수개의 원형 유입구로 형성된 절연체가 설치되는 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 이용한 매연절감용 소형 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1집진원통(20)과 제 2집진원통(30)의 내부 중심에는 길이방향으로 방전극(41)이 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 이용한 매연절감용 소형 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2집진원통(30)으로 유입된 PM 입자(50)는 길이방향으로 강한 유동에 의해 강한 원심력을 받으면서 원통 내부의 중심에서 바깥방향으로 힘을 받으며 포 집되어 정화되는 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 이용한 매연절감용 소형 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 PM 입자(50)는 제 2집진원통(30)의 내부에서 사이클론과 같은 원리의 원심력으로 포집되어 정화되는 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 이용한 매연절감용 소형 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 매연저감용 소형 장치를 병렬로 설치하는 자동차의 매연저감을 위한 주요 장치에 있어서,
    상기 제 1집진원통(20)과 제 2집진원통(30)의 측면부를 맞붙혀서 형성하고, 상기 제 1집진원통(20)과 제 2집진원통(30)을 맞붙혀서 형성된 집진원통(10)을 원주방향으로 다수개 형성하고, 상기 다수개 형성된 집진원통(10)을 하나의 외통(70) 내부에 삽입하여 캔닝하는 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 병렬로 이용한 매연저감 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 다수개의 집진원통(10)에 형성된 제 2집진원통(30)의 제 2유출구(32)는 외통(70)의 내부 중심방향으로 설치되어 상기 집진원통(10) 내부에 포집되어 정화된 PM 입자(50)를 모아서 외부로 배출하고, 상기 집진원통(10) 내부에서 미처 포집되지 못한 PM 입자(50)를 상기 외통(70)의 벽면에서 한번 더 포집하여 정화되도록 형성된 것을 특징으로 하는 원심력과 전기집진을 병렬로 이용한 매연저감 장치.
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