KR101379955B1 - A Cascade Type DPF for Purifying Exhaust Gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수 개의 금속 필터를 거치면서 단계적으로 매연이 저감되도록 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 산화 촉매 장치, 금속 필터에 더불어 다수 개의 폴리싱 베드가 조합되어 이루어져 매연이 단계적으로 저감되도록 함으로써, 각 부분에서 저감시켜야 하는 매연의 양 즉 각 부분의 부하를 줄이면서도 전체의 매연 저감 성능을 증가시킬 수 있는, 다단 저감 방식의 배기 정화 장치를 제공함에 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은, 배기 정화 장치를 이루는 각 부분의 크기가 작아짐으로써 필요한 성능에 따라 크기를 자유롭게 조절하는 것이 가능하며, 또한 통로 공간 등을 활용할 수 있어 성능을 증가시키면서도 차량 내에 설치하기 위한 필요 공간을 거의 증가시키지 않는, 다단 저감 방식의 배기 정화 장치를 제공함에 있다. 본 발명의 장치는 디젤 배기가스 중 입자상 물질의 제거율이 50%이상으로 규정되는 2종 저감 장치(partial DPF)에 적용할 경우 특히 유용하다.The present invention relates to an exhaust purification apparatus of a multi-stage reduction method to reduce smoke in stages while passing through a plurality of metal filters, and an object of the present invention is to combine an oxidation catalyst device and a metal filter with a plurality of polishing beds. This step is to provide a multi-stage reduction type exhaust purification apparatus capable of increasing the overall smoke reduction performance while reducing the amount of smoke that is to be reduced in each portion, that is, the load on each portion. In addition, another object of the present invention, it is possible to freely adjust the size according to the performance required by the size of each part constituting the exhaust purification apparatus, and also to utilize the passage space, etc. It is an object of the present invention to provide an exhaust purification apparatus of a multistage reduction method that hardly increases the required space. The apparatus of the present invention is particularly useful when applied to two types of reduction devices (partial DPFs) in which the removal rate of particulate matter in diesel exhaust is defined as 50% or more.

배기 정화, 매연 저감, 금속 필터, 폴리싱 베드, 다단 저감, 캐스캐이드 방식, 파샬 저감 장치, 파셜 저감 장치, 부분 저감 장치 Exhaust purification, soot reduction, metal filter, polishing bed, multi-stage reduction, cascade method, partial reduction device, partial reduction device, partial reduction device

Description

다단 저감 방식의 배기가스 정화 장치 {A Cascade Type DPF for Purifying Exhaust Gas}Multi-stage reduction type exhaust gas purification device {A Cascade Type DPF for Purifying Exhaust Gas}

본 발명은 다단 저감 방식(cascade type)의 배기 정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수 개의 금속 필터를 거치면서 단계적으로 매연이 저감되도록 하는, 다단 저감 방식의 배기가스 정화 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust purification apparatus of a cascade type, and more particularly, to an exhaust gas purification apparatus of a multistage reduction method, in which soot is reduced in stages through a plurality of metal filters.

자동차의 내연기관은 일반적으로 가솔린 연료 또는 디젤 연료를 사용하여 작동한다. 가솔린 자동차는 출력이 작은 대신 소음이나 진동 등이 적어 정숙성이 높고 응답이 빠른 장점이 있어 일반적인 승용차에 많이 사용되고 있다. 그러나 가솔린 자동차에서 배출되는 가스는 지구온난화를 가중시키는 중요한 요인으로 꼽히고 있는 바, 환경 문제가 점점 심각해져 가는 현재에 있어 이러한 문제가 더욱 부각되고 있다. 반면, 디젤 자동차는 가솔린 자동차에 비하여 엔진의 내구성이 높고 효율이 20~30% 가량이나 높아 연비 및 출력 면에서 성능이 우수하여 주로 트럭 및 버스 등 대형차량에 적용되어 왔다. 또한 디젤 자동차는 CO2, CO, THC 및 증발탄화수소의 양이 적어 지구온난화를 덜 유발시킨다는 장점 또한 갖추고 있기 때문에, 점차로 중소형차량용 엔진에도 디젤 엔진을 사용하는 기술이 적용되면서, 선진 각국에서는 이러한 중소형 디젤 자동차의 수요가 계속 증가하고 있다. 그러나 디젤 자동차의 배기가스에 다량 포함되어 있는 질소산화물(NOx)과 입자상물질(PM, Particulate Matter)은 총 대기오염의 40%를 차지 할 정도로 대기오염의 주범으로 인식되며, 그 때문에 디젤 자동차의 생산 시에는 환경적 규제가 엄격하게 적용되고 있다. 질소산화물과 입자상물질의 배출량 기준에는 각국 상호간에 타협관계(trade-off)가 있으며, 더불어 각국은 정책적 요구에 따라 그 발생 정도를 조절하고 있다. 그러나 고유가 시대에 있어서 종래의 가솔린 자동차에 비해 보다 효율이 좋은 디젤 자동차가 각광받아 가고 있으며, 이에 따라 디젤 자동차의 생산에 비례하여 발생하는 대기오염물질의 배출량을 줄이기 위하여 선진 각국에서는 디젤 엔진의 배기가스 오염물질 포함량에 대한 규제를 점점 강화시켜 가고 있는 추세이다.Automotive internal combustion engines generally operate using gasoline or diesel fuel. Gasoline cars are used in general passenger cars due to their low power and quietness and quick response due to their low noise and vibration. However, gas emitted from gasoline automobiles is considered to be an important factor for increasing global warming, and this problem is more prominent in the present time of increasing environmental problems. On the other hand, diesel cars have high durability and engine efficiency compared to gasoline cars, and their efficiency is 20 ~ 30%, which is excellent in terms of fuel efficiency and power, and thus they have been mainly applied to large vehicles such as trucks and buses. In addition, diesel vehicles have the advantage of low global warming due to the low amount of CO 2 , CO, THC and evaporated hydrocarbons. The demand for cars continues to grow. However, nitrogen oxides (NO x ) and particulate matter (PM) contained in a large amount of exhaust gas of diesel cars are recognized as the main cause of air pollution, accounting for 40% of the total air pollution. In production, environmental regulations are strictly applied. There are trade-offs between countries in terms of emissions of nitrogen oxides and particulate matter, and each country regulates the degree of occurrence according to policy requirements. However, in the era of high oil prices, diesel cars, which are more efficient than conventional gasoline cars, have been spotlighted. Accordingly, in order to reduce the emission of air pollutants generated in proportion to the production of diesel cars, developed countries have exhausted diesel engine exhaust gas. Increasingly, regulations on pollutant content are being tightened.

이와 같이 내연기관의 배출가스 규제를 만족시키기 위한 대응기술로는 연료의 개선ㆍ연소 방법의 개선ㆍ엔진의 개량 등 오염물질이 원천적으로 적게 발생하도록 하는 데 목적이 있는 전처리 기술과, 배기가스 배출구에 장착하여 발생된 배기가스를 정화하는 후처리 기술로 나뉜다. 각 분야에서 꾸준한 연구와 개발이 이루어지고 있으나 현재로서는 후처리 기술이 상용화에 보다 유리하다고 평가되고 있고, 따라서 후처리 기술에 대하여 보다 많은 연구ㆍ개발이 이루어지고 있는 실정이다. 이러한 후처리 기술로는, (1) 입자상물질(PM)중 미연소 탄화수소(CO)를 정화하기 위한 산화촉매, (2) 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 입자상물질 제거용 필터(Diesel Particulate Filter; 이하 'DPF'라 함), (3) 환원 분위기 하에서 질소산화물(NOx)을 분해 또는 환원하는 DeNOx 촉매 시스템 등이 있는데, 현재에는 상술한 여러 가지 기술들을 효과적으로 조합한 시스템, 즉 예를 들면 촉매 필터를 구비하는 DPF 시스템 등과 같은 하이브리드형 후처리 장치들이 널리 사용되고 있다.As a countermeasure to satisfy the emission regulations of internal combustion engines, pretreatment technologies aimed at reducing the generation of pollutants, such as fuel improvement, combustion methods, and engine improvements, and exhaust gas discharge ports It is divided into post-treatment technology to purify the exhaust gas generated by mounting. Although steady research and development is being conducted in each field, post-treatment technology is currently considered to be more advantageous for commercialization, and thus, more research and development is being conducted on post-treatment technology. Such post-treatment techniques include (1) an oxidation catalyst for purifying unburned hydrocarbons (CO) in particulate matter (PM), and (2) a particulate removal filter for filtering particulate matter (PM) through a filter. Filter (hereinafter referred to as 'DPF'), and (3) DeNO x catalyst system for decomposing or reducing nitrogen oxides (NO x ) under reducing atmosphere. For example, hybrid post-processing devices such as DPF systems with catalytic filters are widely used.

도 1은 종래에 2종 저감 장치(입자상 물질의 저감율이 50%이상으로 규정된 저감 장치)에 일반적으로 많이 사용되는 배기 정화 장치의 한 예시를 도시하고 있다. 배기가스는 도 1에 화살표로 표시된 방향으로 유통되는데, 먼저 산화 촉매 장치(Diesel Oxidation Catalyst, 100')를 통과하면서 CO, THC(총탄화수소), NOx, SOF(용해성유해 물질) 등이 일부 제거되며, 수트(soot)도 일부 제거된다. 상기 산화 촉매 장치(100')에서는 촉매 반응을 이용하여 유해 물질들을 분해함으로써 제거한다. 따라서 대부분의 산화 촉매 장치(100')의 경우 다른 유해 물질들(CO, THC, NOx, SOF)은 거의 제거하지만 수트의 제거율은 그다지 높지 않다. 보다 상세히 설명하자면, 산화 촉매 장치로 세라믹 허니컴을 사용하는 경우에는 수트가 제거되지 않으며, 금속 재질의 촉매지지체를 사용하는 경우에는 지지체의 내부 구조의 설계 시 촉매 지지체로서의 기능과 더불어 수트의 저감 기능을 동시에 가지도록 만들 수 있다. 이후 금속 필터(200')를 통과하면서 나머지의 유해 물질들 및 수트의 대부분 이 제거되게 된다. 각 유해 물질들이 전체 배기 정화 장치를 통과하면서 저감되는 비율을 100%로 했을 때, 일반적으로 종래의 배기 정화 장치에서 각 유해 물질들은 각 부분에서 하기의 표 1과 같이 저감된다.FIG. 1 shows an example of an exhaust purification apparatus generally used in two types of abatement apparatuses (reduction apparatuses having a reduction rate of particulate matter of 50% or more). The exhaust gas is circulated in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, and firstly, some CO, THC, NOx, SOF (Soluble Hazardous Substances), etc. are removed while passing through an Oxidation Catalyst (100 '). Some of the soot is removed. In the oxidation catalyst apparatus 100 ′, harmful substances are decomposed by using a catalytic reaction. Therefore, most of the oxidation catalyst device 100 ′ almost eliminates other harmful substances (CO, THC, NOx, SOF), but the soot removal rate is not so high. In detail, when the ceramic honeycomb is used as the oxidation catalyst device, the soot is not removed, and when the metal catalyst support is used, the soot reduction function and the function of reducing the soot as well as the catalyst support are used when designing the internal structure of the support. Can be made to have at the same time. After passing through the metal filter 200 ′, most of the remaining harmful substances and the soot are removed. When each harmful substance is reduced to 100% while passing through the entire exhaust purification apparatus, in general, each harmful substance in the conventional exhaust purification apparatus is reduced as shown in Table 1 below.

유해 물질Hazardous Substances 산화 촉매 장치(100')Oxidation catalysis apparatus 100 ' 금속 필터(200')Metal filter (200 ') CO, THCCO, THC 50% ~ 100%50% to 100% 0% ~ 50%0% to 50% NO(→NO2)NO (→ NO 2 ) 50% ~ 100%50% to 100% 0% ~ 50%0% to 50% PMPM SOFSOF 50% ~ 100%50% to 100% 0% ~ 50%0% to 50% SootSoot 0% ~ 50%0% to 50% 50% ~ 100%50% to 100%

한편, 배기가스에 유해 물질이 많이 포함되는 경우이거나, 또는 배기가스의 양 자체가 매우 많은 경우와 같이 경우에 따라 더 많은 유해 물질을 저감할 수 있는 성능을 가지는 배기 정화 장치가 필요한 경우가 있다. 상식적으로 유해 물질을 더 많이 제거하기 위해서는 배기가스가 배기 정화 장치를 지나는 경로가 길수록 좋다는 것은 자명하며, 특히 수트를 제거하기 위한 금속 필터의 경우에는 더욱 그러하다. 상기 도 1 및 표 1에 보인 바와 같이 산화 촉매 장치와 금속 필터가 일체형으로 조합되어 이루어지는 종래의 배기 정화 장치의 경우, 배기 정화 장치를 다수 개 구비하거나, 또는 배기 정화 장치의 부피를 늘림으로써 성능을 증가시키게 된다. 그런데, 종래의 배기 정화 장치의 경우 필요한 만큼 성능을 증가시키기 위해서는 배기 정화 장치 자체의 부피가 지나치게 커지는 경우가 많이 발생하며, 그러면 차량에 구비시키는 것이 매우 어려워지게 된다.On the other hand, in some cases, such as when the exhaust gas contains a large amount of harmful substances, or when the amount of the exhaust gas itself is very large, there is a need for an exhaust purification apparatus having a performance capable of reducing more harmful substances. It is clear that the longer the path through which the exhaust gas passes through the exhaust purification device is good for removing more harmful substances, especially in the case of metal filters to remove soot. As shown in FIG. 1 and Table 1, in the case of a conventional exhaust purification apparatus in which an oxidation catalyst device and a metal filter are integrally combined, a plurality of exhaust purification apparatuses are provided or performance is increased by increasing the volume of the exhaust purification apparatus. Is increased. By the way, in the case of the conventional exhaust purification apparatus, in order to increase the performance as necessary, the volume of the exhaust purification apparatus itself becomes large too much, and it becomes very difficult to equip the vehicle.

뿐만 아니라, 기존에 차량에 장착되어 있던 배기 정화 장치의 경우, 초기 제품 출시를 기준으로 하였을 때에는 충분한 성능으로 매연을 저감시켰다 하더라도, 차량의 내연 기관 쪽이 노화되어 매연의 발생이 증가할 가능성이 있으며, 이럴 경우에는 배기 정화 장치만을 새로 교체한다 해도 만족스러운 성능으로 매연을 저감시킬 수 없게 된다. 특히 이러한 경우, 상술한 바와 같이 더 높은 성능의 배기 정화 장치를 사용하려고 하여도, 성능을 높이게 되면 배기 정화 장치의 부피가 커지게 되는데, 원래 장착되어 있던 배기 정화 장치의 부피보다 큰 부피의 배기 정화 장치로 교체하는 것은 불가능하다는 문제점이 있다.In addition, in the case of the exhaust purification device previously installed in the vehicle, even if the smoke is reduced with sufficient performance based on the initial product release, the internal combustion engine of the vehicle may age and increase the generation of smoke. In this case, even if a new exhaust purification device is newly replaced, smoke cannot be reduced with satisfactory performance. In particular, even in this case, even if a higher performance exhaust purification apparatus is used as described above, increasing the performance increases the volume of the exhaust purification apparatus, which is larger than the volume of the originally installed exhaust purification apparatus. There is a problem that it is impossible to replace the device.

또한, 이와 같이 산화 촉매 장치 또는 금속 필터의 용량이 커지게 되는 경우 다음과 같은 문제점 역시 피할 수 없다. 예를 들어 금속 필터의 경우, 수트가 일정량 이상 쌓이게 되면 배기가스가 금속 필터를 통과하지 못하게 되어 내연 기관 쪽으로의 역압이 걸리기 때문에, 금속 필터에 수트가 포집된 양을 감지하고 포집량이 일정량 이상일 경우 금속 필터를 가열하여 수트를 연소시켜 제거하도록 하고 있다. (이를 금속 필터의 재생이라고 한다.) 그런데, 이와 같이 금속 필터의 용량이 커지게 되면, 금속 필터가 포집할 수 있는 수트의 양은 물론 많아지겠지만, 이와 비례하여 금속 필터의 재생 시 가해 주어야 하는 열량 역시 매우 많아지게 된다. 일반적으로 디젤 차량의 경우에는 백금 등의 산화 촉매에서 배기 가스 중의 NO를 NO2로 산화시킨 후 NO2가 필터에 포집된 수트를 연소시키는 자연 재생식 장치를 사용하기도 하나, 이 장치의 경우 촉매 반응이 일어날 수 있는 최소한도의 온도 조건이 갖추어져야 한다. 최근에는 배기 가스의 온도 조건에 대한 제한을 완화하기 위해 디젤 연료를 분사하여 발화를 일으킴으로써 배기가스의 온도를 올려 수트를 연소시키거나, 차량의 배터리로부터 공급받을 전기로 가열을 하는 등과 같이 산소에 의한 수트의 연소에 필요한 열을 추가로 공급하는 강제 재생식 장치에 대한 요구가 발생하고 있지만, 이러한 과정에서 얻어낼 수 있는 열량의 크기에는 제한이 있게 된다. 그런데 금속 필터의 부피가 이와 같이 커지면 한 번의 재생에 필요한 열량이 매우 크기 때문에 상술한 바와 같은 방법으로는 충분한 재생을 할 수 없게 되는 문제점이 생기게 되는 것이다. 이와 더불어 재생 과정 중 연비가 크게 떨어지거나 배터리의 충전량이 크게 떨어지게 되는 등 차량의 상태가 불안정해지게 되는 문제점 역시 발생하게 된다.In addition, when the capacity of the oxidation catalyst device or the metal filter is increased in this way, the following problems are also inevitable. For example, in the case of a metal filter, if a certain amount of soot is accumulated, the exhaust gas cannot pass through the metal filter and a back pressure is applied to the internal combustion engine. Therefore, the amount of the soot trapped in the metal filter is detected. The filter is heated to burn off the soot. (This is called regeneration of the metal filter.) However, when the capacity of the metal filter is increased in this way, the amount of soot that the metal filter can collect will of course increase, but in proportion to this, the amount of heat to be applied during regeneration of the metal filter is also increased. It is very much. In general, a diesel vehicle uses a natural regeneration device in which an oxidation catalyst such as platinum oxidizes NO in exhaust gas to NO 2 and then burns the soot trapped in the filter. Minimum temperature conditions should be provided. In recent years, in order to alleviate the restriction on the temperature condition of the exhaust gas, the diesel fuel is ignited to ignite the exhaust gas by raising the temperature of the exhaust gas to burn the soot or by heating with electricity supplied from the battery of the vehicle. There is a need for a forced regenerative device that additionally supplies the heat required for combustion of the soot, but there is a limit to the amount of heat that can be obtained in this process. However, when the volume of the metal filter is increased in this way, since the amount of heat required for one regeneration is very large, there is a problem that sufficient regeneration cannot be performed by the above-described method. In addition, there is also a problem that the state of the vehicle becomes unstable, such as significantly reduced fuel consumption or greatly reduced the amount of charge of the battery during the regeneration process.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산화 촉매 장치, 금속 필터에 더불어 다수 개의 폴리싱 베드가 조합되어 이루어져 매연이 단계적으로 저감되도록 함으로써, 각 부분에서 저감시켜야 하는 매연의 양 즉 각 부분의 부하를 줄이면서도 전체의 매연 저감 성능을 증가시킬 수 있는, 보다 효율적인 다단 저감 방식의 배기 정화 장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is a combination of a plurality of polishing beds in addition to the oxidation catalyst device, a metal filter so that smoke is reduced step by step, The present invention provides a more efficient exhaust gas purification apparatus of a multi-stage reduction method capable of increasing the total smoke reduction performance while reducing the amount of soot, that is, the load of each portion, to be reduced in each portion.

본 발명의 다른 목적은, 배기 정화 장치를 이루는 각 부분의 크기가 작아짐으로써 필요한 성능에 따라 크기를 자유롭게 조절하는 것이 가능하며, 또한 통로 공간 등을 활용할 수 있어 성능을 증가시키면서도 차량 내에 설치하기 위한 필요 공간을 거의 증가시키지 않는, 다단 저감 방식의 배기 정화 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is that the size of each part constituting the exhaust purification apparatus can be freely adjusted in accordance with the required performance, and also can be utilized in the passage space, etc. necessary to install in the vehicle while increasing the performance It is an object of the present invention to provide an exhaust purification apparatus of a multistage reduction method that hardly increases space.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배기 정화 장치는, 디젤 엔진의 배기 통로에 삽입되는 배기 정화 장치에 있어서, 촉매 반응을 사용하여 CO, THC, NOx, SOF를 포함하는 배기가스 내 유해 물질의 일부를 제거하는 산화 촉매 장치(100); 수트를 포함하는 배기가스 내 유해 물질의 일부를 제거하는 금속 필터(200); 및 상기 금속 필터(200)를 통과한 배기가스 내 유해 물질의 일부를 제거하는 폴리싱 베드(300); 를 포함하여 이루어지며, 상기 산화 촉매 장치(100), 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 배치되어 구비되는 것을 특징으로 한다.Exhaust purification apparatus of the present invention for achieving the above object is harmful in the exhaust gas containing CO, THC, NOx, SOF in the exhaust purification apparatus inserted into the exhaust passage of the diesel engine, using a catalytic reaction. An oxidation catalyst apparatus 100 for removing a portion of the substance; A metal filter 200 for removing some of the harmful substances in the exhaust gas including the soot; And a polishing bed 300 for removing some of the harmful substances in the exhaust gas passing through the metal filter 200. It is made, including, the oxidation catalyst device 100, the metal filter 200 and the polishing bed 300 is characterized in that disposed sequentially from upstream with respect to the flow of the exhaust gas.

이 때, 상기 산화 촉매 장치(100), 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)의 부피 비는 1 : 1 : 0.1 내지 1 : 3 : 3의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.At this time, the volume ratio of the oxidation catalyst device 100, the metal filter 200 and the polishing bed 300 is characterized in that in the range of 1: 1: 0.1 to 1: 3: 3:

또한, 상기 산화 촉매 장치(100) 및 상기 금속 필터(200) 사이에는 배기가스의 흐름에 난류를 형성시켜 혼합함으로써 상기 배기 정화 장치의 단면에 대하여 유해 물질의 분포 비율을 균일화시키는 스태틱 믹서(static mixer, 400)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a static mixer which equalizes the distribution ratio of harmful substances with respect to the cross section of the exhaust purification apparatus by forming and mixing turbulence in the flow of exhaust gas between the oxidation catalyst apparatus 100 and the metal filter 200. , 400 is further provided.

또한, 상기 폴리싱 베드(300)는 금속박판의 구조체, 그래뉼이 코팅된 금속 박판의 구조체, 메탈 폼(metal foam), 세라믹 폼(ceramic foam), 메탈 섬유(metal fiber), 세라믹 섬유(ceramic fiber), 소결 메탈(sintered metal) 또는 와이어 메쉬(wire mesh) 중 선택되는 어느 한 가지 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the polishing bed 300 is a structure of a metal sheet, a structure of a metal plate coated with granules, a metal foam (metal foam), ceramic foam (ceramic foam), metal fiber (metal fiber), ceramic fiber (ceramic fiber) , Characterized in that formed of any one or more materials selected from sintered metal or wire mesh.

또한, 상기 폴리싱 베드는 단위 부피당 입자상 물질의 제거 효율이 전단부의 금속 필터와 비교 시 같거나 그 이상인 것을 특징으로 한다. In addition, the polishing bed is characterized in that the removal efficiency of particulate matter per unit volume is equal to or greater than that of the metal filter at the front end.

또한, 상기 폴리싱 베드(300)는 적어도 1개 이상 구비되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 산화 촉매 장치(100), 상기 금속 필터(200) 및 상기 적어도 1개 이상의 폴리싱 베드(300)는 각각 케이스(500)에 수용되며, 상기 케이스(500)의 전단부에는 타 케이스(500)의 후단부에 끼움 결합될 수 있도록 결합부(510)가 형성되 는 것을 특징으로 한다.In addition, the polishing bed 300 is characterized in that provided with at least one. In this case, the oxidation catalyst device 100, the metal filter 200, and the at least one polishing bed 300 are each accommodated in the case 500, and the front end of the case 500 has another case ( The coupling part 510 is formed to be fitted to the rear end of the 500.

또한, 상기 폴리싱 베드(300)는 디젤 엔진의 배기 통로에 형성되어 상기 배기 정화 장치가 구비되는 공간 중 배기 정화 장치 수용부(610)와 배기 파이프(620)를 연결하는 연결부(30) 부분에 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the polishing bed 300 is provided in the exhaust passage of the diesel engine is provided in the connection portion 30 that connects the exhaust purification apparatus accommodating portion 610 and the exhaust pipe 620 in the space provided with the exhaust purification apparatus. It is characterized by.

또한, 상기 폴리싱 베드(300)는 상기 금속 필터(200)의 둘레 방향으로 상기 금속 필터(200)를 둘러싸는 형태로 구비되는 원주형 폴리싱 베드(300a)인 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 배기 정화 장치는 배기가스가 상기 금속 필터(200)를 통과한 후 상기 원주형 폴리싱 베드(300a)를 지나갈 수 있도록 하는 별도의 하우징(640)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the polishing bed 300 is characterized in that the cylindrical polishing bed (300a) is provided in a form surrounding the metal filter 200 in the circumferential direction of the metal filter (200). At this time, the exhaust purification apparatus is characterized in that it further comprises a separate housing 640 to allow the exhaust gas to pass through the cylindrical polishing bed (300a) after passing through the metal filter (200).

또한, 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)는 그래뉼러 코팅(granular coating)이 되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 금속 필터(200)에 코팅되는 그래뉼의 밀도가 상기 폴리싱 베드(300)에 코팅되는 그래뉼의 밀도보다 같거나 상대적으로 낮은 것을 특징으로 한다. 더불어, 상기 금속 필터(200)에 코팅되는 그래뉼의 밀도 : 상기 폴리싱 베드(300)에 코팅되는 그래뉼의 밀도의 비는 1 : 1 내지 1 : 3의 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 금속 필터(200)에 코팅되는 그래뉼의 밀도가 상기 폴리싱 베드(300)에 코팅되는 그래뉼의 밀도의 50 ~ 100%가 되도록 한다.In addition, the metal filter 200 and the polishing bed 300 is characterized in that the granular coating (granular coating). At this time, the density of the granules coated on the metal filter 200 is characterized in that the same or relatively lower than the density of the granules coated on the polishing bed 300. In addition, the ratio of the density of the granules coated on the metal filter 200: the density of the granules coated on the polishing bed 300 is preferably in the range of 1: 1 to 1: 3, more preferably, The density of the granules coated on the metal filter 200 is 50 to 100% of the density of the granules coated on the polishing bed 300.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 종래에 산화 촉매 장치 및 단일 개의 금 속 필터를 사용하여 매연을 저감하였던 것과는 달리, 산화 촉매 장치, 금속 필터 및 다수 개의 폴리싱 베드를 사용함으로써 단계적으로 매연이 저감되도록 함으로써, 각 부분에서 전체 유해 물질의 일부만을 제거하도록 하여, 각 부분에서의 부하를 줄이면서도 전체적인 성능은 증가시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the smoke is reduced step by step by using an oxidation catalyst device, a metal filter and a plurality of polishing beds, whereas the smoke is reduced by using the oxidation catalyst device and a single metal filter. By doing so, only a part of the total harmful substance is removed from each part, and the overall performance can be increased while reducing the load on each part.

또한 본 발명에 의하면, 특히 금속 필터와 관련하여, 종래에는 단일 구조를 갖는 단일 개의 금속 필터만을 사용하였기 때문에 필터의 단위 부피당 성능을 증가시키기가 어려웠던 문제점을 해결하여, 본 발명에서는 단지 폴리싱 베드를 더 구비시키기만 하면 배기 정화 장치의 성능을 원하는 만큼 증가시킬 수 있는 큰 효과가 있다. 더불어, 종래에는 성능의 증가를 위해 금속 필터의 전체 부피가 증가하였기 때문에 기존의 차량에 성능을 높인 배기 정화 장치를 구비시키는 것이 매우 어려웠으나, 배기 정화 장치가 구비되는 공간 중 통로 부분을 활용할 수 있기 때문에, 차량 내의 공간을 더 필요로 하지 않으면서도 성능을 증가시킬 수 있는 큰 효과가 있다.The present invention also solves the problem of increasing the performance per unit volume of the filter, in particular with respect to the metal filter, since only a single metal filter having a single structure has been used. Simply provided has a great effect of increasing the performance of the exhaust purification apparatus as desired. In addition, in the related art, since the total volume of the metal filter has been increased to increase the performance, it is very difficult to provide an exhaust purifying apparatus having improved performance in an existing vehicle, but it is possible to utilize a passage part of the space where the exhaust purifying apparatus is provided. Therefore, there is a great effect that can increase the performance without requiring more space in the vehicle.

또한 본 발명에 의하면, 단계적으로 매연을 저감시키기 때문에 재생 역시 금속 필터 및 각각의 폴리싱 베드에 대하여 독립적으로 할 수 있게 되며, 따라서 한 번의 재생에 필요한 열량이 크게 줄어들어 열량을 얻기 위한 부하가 크게 줄어드는 효과가 있다. 따라서 차량 상태를 보다 안정적으로 유지시킬 수 있게 되는 효과 또한 있다. 물론, 차량에서 얻어낼 수 있는 열량의 범위 내에서 각각의 부분이 완전히 재생될 수 있는 큰 효과도 있다.In addition, according to the present invention, since the smoke is reduced in stages, regeneration can be performed independently for the metal filter and each polishing bed, and thus, the amount of heat required for one regeneration is greatly reduced, and the load for obtaining heat is greatly reduced. There is. Therefore, there is also an effect that can keep the vehicle state more stable. Of course, there is also a great effect that each part can be completely regenerated within the range of calories obtained from the vehicle.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 다단 저감 방식의 배기 정화 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a multistage reduction type exhaust purification apparatus according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(실시예 1)(Example 1)

도 2는 본 발명에 의한 배기 정화 장치의 제 1실시예의 시스템도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 배기 정화 장치는 배기의 흐름에 대하여 순차적으로 산화 촉매 장치(100), 금속 필터(200) 및 폴리싱 베드(polishing bed, 300)가 배치되어 있다.2 is a system diagram of a first embodiment of an exhaust purification apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the exhaust purification apparatus of the present invention is arranged with an oxidation catalyst apparatus 100, a metal filter 200, and a polishing bed 300 sequentially with respect to the exhaust flow.

산화 촉매 장치(100)는 종래의 배기 정화 장치에서 사용되던 산화 촉매 장치(100')와 같은 것으로, CO, THC, NOx, SOF 등과 같은 유해 물질을 촉매 반응을 이용하여 분해함으로써 무해한 물질로 만들어 배출되도록 한다. 산화 촉매 장치의 구성에 사용된 촉매 지지체는 세라믹 허니컴을 사용할 수도 있으나, 금속 박판을 접거나 말아서 만들어진 금속 재질의 촉매 지지체를 사용할 수도 있다. The oxidation catalyst device 100 is the same as the oxidation catalyst device 100 'used in the conventional exhaust purification device. The oxidation catalyst device 100 is made into a harmless material by decomposing harmful substances such as CO, THC, NOx, SOF, and the like by using a catalytic reaction and then discharged. Be sure to As the catalyst support used in the construction of the oxidation catalyst device, a ceramic honeycomb may be used, but a metal catalyst support made by folding or rolling a metal thin plate may be used.

금속 필터(200)도 종래의 배기 정화 장치에서 사용되던 금속 필터(200')와 같은 것으로, 도 8에 도시된 바와 같이 일반적으로 파형 형상을 가진 금속판을 접거나 말아서 만들어지며, 배기가 상기 금속 필터(200)를 통과하면서 상기 금속 필터(200)의 형상적 구조에 의하여 수트가 걸러져 제거된다. 상기 금속 필터(200)의 내부를 형성하는 금속판에 촉매를 입힘으로써, 수트 외에도 상기 산화 촉매 장치(100)에서 완전히 제거되지 못한 유해 물질들을 분해하기도 한다.The metal filter 200 is also the same as the metal filter 200 'used in the conventional exhaust purification apparatus, and is made by folding or rolling a metal plate having a generally wavy shape as shown in FIG. The soot is filtered and removed by the shape of the metal filter 200 while passing through the 200. By applying a catalyst to the metal plate forming the inside of the metal filter 200, in addition to the soot, harmful substances that are not completely removed from the oxidation catalyst device 100 may be decomposed.

폴리싱 베드(300) 역시 금속 필터와 비슷한 역할을 하는 부품이다. 상기 폴리싱 베드(300)는 다양한 재질로 만들어질 수 있는데, 즉 금속박판의 구조체, 그래뉼이 코팅된 금속 박판의 구조체, 메탈 폼(metal foam), 세라믹 폼(ceramic foam), 메탈 섬유(metal fiber), 세라믹 섬유(ceramic fiber), 소결 메탈(sintered metal), 와이어 메쉬(wire mesh) 등과 같은 재료로 만들어질 수 있다. The polishing bed 300 is also a part that plays a role similar to a metal filter. The polishing bed 300 may be made of various materials, that is, the structure of the metal sheet, the structure of the metal plate coated with granules, the metal foam (metal foam), ceramic foam (ceramic foam), metal fiber (metal fiber) , Ceramic fibers, sintered metal, wire mesh, or the like.

물론 상기 산화 촉매 장치(100)도 그 형상에 의하여 수트를 걸러 일부 제거할 수 있으며, 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)에 촉매를 입혀 유해 물질의 분해에 의한 제거도 병행할 수 있으나, 각각의 장치의 주된 기능은 산화 촉매 장치(100)의 경우 촉매 반응 즉 분해를 이용하여 유해 물질을 제거하는 것이며 금속 필터(200) 및 폴리싱 베드(300)는 수트를 걸러내어 제거하는 것이다. 따라서 하기에는 각각의 주된 기능에 중점적으로 초점을 맞추어 기술하기로 한다.Of course, the oxidation catalyst device 100 may also partially remove the soot by the shape thereof, and may also be removed by the decomposition of harmful substances by applying a catalyst to the metal filter 200 and the polishing bed 300. However, the main function of each device is to remove harmful substances by the catalytic reaction, that is, decomposition in the case of the oxidation catalyst device 100, and the metal filter 200 and the polishing bed 300 to filter out the soot. Therefore, the following description will focus on each main function.

본 발명에서는 상기 산화 촉매 장치(100)에서 촉매 반응에 의하여 CO, THC, NOx, SOF 등의 유해 물질들을 분해하여 대부분 제거하도록 하고, 수트는 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)가 분담하여 제거하도록 하고 있다. 각 유해 물질들이 전체 배기 정화 장치를 통과하면서 저감되는 비율을 100%로 했을 때, 본 발명의 배기 정화 장치에서 각 유해 물질들은 각 부분에서 하기의 표 2와 같이 저감된다.In the present invention, the oxidation catalyst device 100 to decompose and remove most of the harmful substances such as CO, THC, NOx, SOF by the catalytic reaction, and the soot is the metal filter 200 and the polishing bed 300 It is shared and removed. When each harmful substance is reduced to 100% while passing through the entire exhaust purification apparatus, each harmful substance in the exhaust purification apparatus of the present invention is reduced in each part as shown in Table 2 below.

유해 물질Hazardous Substances 산화 촉매 장치(100)Oxidation Catalyst Apparatus 100 금속 필터(200)Metal filter (200) 폴리싱 베드(300)Polishing bed 300 CO, THCCO, THC 40% ~ 100%40% to 100% 0% ~ 40%0% to 40% 0% ~ 20%0% to 20% NO(→NO2)NO (→ NO 2 ) 40% ~ 100%40% to 100% 0% ~ 40%0% to 40% 0% ~ 20%0% to 20% PMPM SOFSOF 40% ~ 100%40% to 100% 0% ~ 40%0% to 40% 0% ~ 20%0% to 20% SootSoot 0% ~ 50%0% to 50% 50% ~ 90%50% to 90% 10% ~ 50%10% to 50%

이와 같이 상기 금속 필터(200)와 상기 폴리싱 베드(300)가 단계적으로 수트를 분담하여 제거함으로써, 각 부품에서 제거해야만 하는 수트의 양, 즉 각 부품의 부하가 줄어들게 된다. 따라서 상기 금속 필터(200)와 상기 폴리싱 베드(300)를 각각 독립적으로 재생할 수 있다. 그런데, 앞서 설명한 바와 같이 종래에는 금속 필터를 재생하기 위해, 즉 금속 필터에 포집된 수트를 연소시켜 제거하기 위해 단시간에 매우 많은 열량을 필요로 하였기 때문에 연료의 낭비가 심해지거나 배터리의 충전량이 크게 줄어드는 등의 문제점이 있었다. 그러나 본 발명의 경우, 상기 금속 필터(200)와 상기 폴리싱 베드(300)가 단계적으로 수트를 분담하여 제거하기 때문에, 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300) 각각의 부피는 종래에 사용되는 금속 필터의 부피와 비교하여 상대적으로 훨씬 작아지며, 따라서 재생에 필요한 열량도 크게 줄어들게 된다.As such, the metal filter 200 and the polishing bed 300 share and remove the soot step by step, thereby reducing the amount of soot, that is, the load on each part, that must be removed from each part. Therefore, the metal filter 200 and the polishing bed 300 may be independently reproduced. However, as described above, since a large amount of heat is required in a short time to regenerate the metal filter, that is, to burn and remove the soot trapped in the metal filter, the waste of fuel is increased or the battery charge is greatly reduced. There was a problem. However, in the present invention, since the metal filter 200 and the polishing bed 300 divide and remove the soot in stages, the volume of each of the metal filter 200 and the polishing bed 300 is conventionally used. Compared to the volume of the metal filter is relatively much smaller, the amount of heat required for regeneration is also significantly reduced.

한편, 상기 표 2에 기재된 바와 같이 상기 금속 필터(200)에서는 최대 90%의 수트를 포집하고, 상기 폴리싱 베드(300)는 최대 50%의 수트를 포집하기 때문에 상기 금속 필터(200)가 먼저 포화되기 쉽다. 따라서 상기 금속 필터(200)의 재생 횟수와 상기 폴리싱 베드(300)의 재생 횟수를 동일하게 하지 않고 금속 필터 재생 횟수 : 폴리싱 베드 재생 횟수를 예를 들어 2 ~ 3 : 1 정도로 하는 등과 같이 조절할 수 있다. 종래의 금속 필터(200'), 즉 단독으로 구비되는 금속 필터(200')의 경우, 전단부에는 수트의 포집량이 많은 반면, 후단부에는 (이미 전단부에서 수트가 걸러진 배기가 통과하기 때문에) 수트의 포집량이 적어지기 때문에, 전단부는 포화되었다 하더라도 후단부는 충분히 더 수트를 포집할 수 있는데도 불구하고, 전단부가 포화되었기 때문에 금속 필터(200') 전체를 재생하여야만 했기 때문에 더욱 열량의 낭비가 심해졌던 경향이 있었다. 그러나 본 발명에 의하면 상술한 바와 같이 배기가스 흐름의 상류 측에 있는 금속 필터(200)와 하류 측에 있는 폴리싱 베드(300)가 독립적으로 재생될 수 있기 때문에, 재생에 사용되는 열량을 크게 절약할 수 있게 된다.Meanwhile, as shown in Table 2, the metal filter 200 collects up to 90% of the soot, and the polishing bed 300 collects up to 50% of the soot, so that the metal filter 200 first saturates. Easy to be Therefore, the number of regenerations of the metal filter 200 and the number of regenerations of the polishing bed 300 may not be equal, and the number of regenerations of the metal filter: the number of regenerations of the polishing bed may be adjusted, for example, about 2 to 3: 1. . In the case of the conventional metal filter 200 ', that is, the metal filter 200' provided by itself, the front end has a large amount of soot collection, while the rear end (because the exhaust already filtered through the front end passes). Since the soot collection amount is small, even if the front end is saturated, the rear end can capture the soot even more, but since the front end is saturated, the waste of calories is more severe because the entire metal filter 200 'has to be regenerated. There was a tendency. However, according to the present invention, as described above, since the metal filter 200 on the upstream side of the exhaust gas flow and the polishing bed 300 on the downstream side can be independently regenerated, the amount of heat used for regeneration can be greatly saved. It becomes possible.

또한, 본 발명에서는 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)의 특징을 다르게 설정함으로써 재생 능력 및 포집 능력을 보다 최적화할 수 있게 된다.In addition, in the present invention, by setting the characteristics of the metal filter 200 and the polishing bed 300 differently, it is possible to further optimize the regeneration ability and the collection capability.

먼저 재생 능력에 있어서, 상술한 바와 같이 재생 시에는 포집된 수트를 높은 열로 연소시켜 제거하게 되는데, 따라서 승온이 쉽게 되거나 열용량이 높은 것이 유리하다. 승온이 빠르게 일어날 경우 외부에서 가한 열이 쉽게 내부까지 전달되어 재생이 효과적으로 일어나게 되며, 열용량이 높을 경우 한 번 가열한 뒤에도 장시간 높은 온도를 유지하면서 지속적으로 재생이 일어날 수 있기 때문이다. 그러나 승온이 빠르게 이루어지기 위해서는 열전도성이 높고 소재가 얇아질수록 좋은 반면, 열용량이 높아지기 위해서는 열전도성이 낮고 소재가 두꺼워질수록 좋다. 이와 같이 빠른 승온과 높은 열용량 두 가지 특성을 하나의 부품에서 모두 얻는 것은 거의 불가능한 것이었다.First, in the regeneration capacity, as described above, the collected soot is burned and removed by high heat, so that the temperature is easily increased or the heat capacity is high. If the temperature rises quickly, heat applied from the outside is easily transferred to the inside, and regeneration occurs effectively. If the heat capacity is high, the regeneration may occur continuously while maintaining a high temperature for a long time even after heating once. However, the higher the thermal conductivity and the thinner the material is, the better the temperature rises, while the lower the thermal conductivity and the thicker the material, the better the heat capacity. It was almost impossible to achieve both these high temperatures and high heat capacities in one part.

그러나 본 발명은 상기 금속 필터(200)를 전단에, 상기 폴리싱 베드(300)를 후단에 각각 독립적인 부품으로서 배치하고 있으므로, 각각의 부품을 보다 최적화할 수 있는 특성을 갖도록 독립적으로 설계하는 것이 가능하다. 즉, 상기 금속 필터(200)는 박판으로 만듦으로써 가열 시 승온이 훨씬 잘 일어나도록 하고, 상기 폴리싱 베드(300)는 두꺼운 소재로 만듦으로써 열용량이 높아지도록 하는 것이다. 특히, 상기 폴리싱 베드(300)는 상술한 바와 같이 금속 뿐 아니라 세라믹으로 만들 수도 있어 열용량을 보다 높일 수 있다.However, in the present invention, since the metal filter 200 is disposed at the front end and the polishing bed 300 at the rear end as independent parts, it is possible to design the parts independently so as to have characteristics that can be optimized more. Do. That is, the metal filter 200 is made of a thin plate so that the temperature rises much better when heating, and the polishing bed 300 is made of a thick material to increase the heat capacity. In particular, the polishing bed 300 may be made of a ceramic as well as a metal as described above, it is possible to further increase the heat capacity.

또한 포집 능력에 있어서, 앞서 설명한 바와 같이 배기 정화 장치의 후단부 쪽에는 전단부에서 이미 포집이 일어나서 수트가 많이 제거된 배기가 유통되게 되기 때문에, 전단부와 후단부의 특성이 동일한 종래의 금속 필터(200')의 경우에는 포집이 비효율적으로 일어나게 되었다. 그러나 본 발명에서는, 배기의 상류 측에는 상대적으로 입자의 크기가 큰 수트를 걸러낼 수 있는 금속 필터(200)를 배치하고, 하류 측에는 (상기 금속 필터(200)에서 이미 큰 수트는 걸러졌기 때문에 배기에는 입자의 크기가 작은 수트만이 남아 있으므로) 보다 미세한 수트를 걸러낼 수 있는 폼, 파이버 등의 재질로 된 폴리싱 베드(300)를 배치함으로써 포집 능력 역시 최적화할 수 있게 된다. 물론 이에 따라 전체적인 배기 정화 장치의 포집 능력 역시 상승하게 되는 것은 당연하다.In addition, in the trapping capability, as described above, since the trapping has already taken place at the front end and the exhaust gas is removed at the rear end side of the exhaust purification apparatus, a conventional metal filter having the same characteristics as the front end and the rear end ( In the case of 200 '), the collection occurred inefficiently. However, in the present invention, a metal filter 200 capable of filtering a soot having a relatively large particle size is disposed on the upstream side of the exhaust, and on the downstream side (since the soot has already been filtered out of the metal filter 200), Since only soot having a small particle size is left), the capturing ability may be optimized by disposing a polishing bed 300 made of a material such as foam or fiber, which may filter finer soot. Of course, the overall collection capacity of the exhaust purification apparatus also increases accordingly.

본 발명에서 각 부품의 부피 비는, 산화 촉매 장치(100) : 금속 필터(200) : 폴리싱 베드(300)가 1 : 1 : 0.1 내지 1 : 3 : 3의 범위 내에 있도록 함으로써 포집 능력을 최적화한다.The volume ratio of each component in the present invention optimizes the collection capacity by keeping the oxidation catalyst device 100: metal filter 200: polishing bed 300 in the range of 1: 1: 0.1 to 1: 3: 3. .

더불어, 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)는 보다 수트의 포집 능력을 높이기 위해 표면에 그래뉼러 코팅(granular coating)을 하는 것이 바람직하다. 이 때, 상술한 바와 같이 금속 필터(200)에서는 상대적으로 입자의 크기가 큰 입자를, 폴리싱 베드(300)에서는 상대적으로 입자의 크기가 작은 입자를 포집하는 바, 보다 미세한 입자를 포집하는 폴리싱 베드(300) 쪽에 그래뉼이 보다 밀도높게 코팅되는 것이 유리하다. 본 발명에서, 상기 금속 필터(200)에 코팅되는 그래뉼의 밀도 : 상기 폴리싱 베드(300)에 코팅되는 그래뉼의 밀도의 비는 1 : 1에서 1 : 3의 범위에서 최적화한다. 즉, 상기 금속 필터(200)에 코팅되는 그래뉼의 밀도는 상기 폴리싱 베드(300)에 코팅되는 그래뉼의 밀도의 50 ~ 100%인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the metal filter 200 and the polishing bed 300 have a granular coating on the surface in order to increase the collection capability of the soot. At this time, as described above, the metal filter 200 collects particles having a relatively large particle size, and the polishing bed 300 collects particles having a relatively small particle size, and thus a polishing bed for collecting finer particles. It is advantageous to coat the granules densely on the 300 side. In the present invention, the ratio of the density of the granules coated on the metal filter 200: the density of the granules coated on the polishing bed 300 is optimized in the range of 1: 1 to 1: 3. That is, the density of the granules coated on the metal filter 200 is preferably 50 to 100% of the density of the granules coated on the polishing bed 300.

(실시예 2)(Example 2)

도 3은 본 발명의 배기 정화 장치의 제 2실시예의 시스템도이다. 제 2실시예에서는, 상기 산화 촉매 장치(100)와 상기 금속 필터(200) 사이에 스태틱 믹서(static mixer, 400)가 구비된다. 상기 스태틱 믹서(400)는 상기 산화 촉매 장치(100)를 통과하여 나온 배기가스의 흐름에 난류를 형성시켜 혼합함으로써 상기 배기 정화 장치의 단면에 대하여 유해 물질의 분포 비율을 균일화시킨다. 상기 스태틱 믹서(400)에 의하여 상기 금속 필터(200)의 단면에 대하여 전체적으로 고르게 배기가스가 공급될 수 있게 되며, 따라서 상기 금속 필터(200)에서, 상기 금속 필터(200)의 단면에 대하여 일부에 수트가 집중되거나 하지 않고 고르게 수트가 포집될 수 있게 된다.3 is a system diagram of a second embodiment of the exhaust purification apparatus of the present invention. In the second embodiment, a static mixer 400 is provided between the oxidation catalyst device 100 and the metal filter 200. The static mixer 400 forms a turbulent flow in the flow of the exhaust gas passing through the oxidation catalyst device 100 and mixes it to equalize the distribution ratio of harmful substances with respect to the cross section of the exhaust purification device. Exhaust gas can be supplied evenly to the cross section of the metal filter 200 by the static mixer 400. Therefore, in the metal filter 200, a part of the cross section of the metal filter 200 is provided. Suits can be collected evenly, with or without the suits concentrated.

(실시예 3)(Example 3)

도 4는 본 발명의 배기 정화 장치의 제 3실시예의 시스템도이다. 상기 산화 촉매 장치(100), 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)가, 다른 실시예들에서는 일체형으로, 즉 하나의 하우징 안에 구비되어 배기 정화 장치를 이루는 반면, 제 3실시예에서는 각각 독립적인 케이스(500)에 수용되되, 상기 케이스(500)들이 서로 결합되어 배기 정화 장치를 이루게 된다. 도시된 바와 같이 상기 케이스(500)의 전단부에는 결합부(510)가 구비되어 있어, 다른 케이스(500)의 후단부에 끼움 결합이 가능하게 된다. 물론, 상기 결합부(510)에는 패딩(520)이 더 구비되어 있음으로써 배기가스가 누출되는 것을 막을 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.4 is a system diagram of a third embodiment of the exhaust purification apparatus of the present invention. The oxidation catalyst device 100, the metal filter 200 and the polishing bed 300 are integrated in other embodiments, ie in one housing to form an exhaust purification device, while in the third embodiment Each is accommodated in an independent case 500, the case 500 is combined with each other to form an exhaust purification apparatus. As shown, the front end portion of the case 500 is provided with a coupling portion 510, so that it can be fitted to the rear end of the other case 500. Of course, the coupling part 510 is further preferably provided with a padding 520 to prevent the exhaust gas from leaking.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 폴리싱 베드(300)는 1개만 구비되는 것이 아니라 다수 개가 구비될 수 있다. 특히, 도 4의 실시예와 같이 각 부품들이 독립적인 케이스(500)에 수용되어 결합됨으로써 배기 정화 장치를 이루는 경우에는, 상기 폴리싱 베드(300)를 수용한 케이스(500)를 후단부에 더 결합시키기만 하면 되기 때문에 구성이 용이하다.In addition, as shown in FIG. 4, the polishing bed 300 may be provided in plural, not just one. In particular, as shown in the embodiment of FIG. 4, when each component is accommodated in an independent case 500 to be combined to form an exhaust purification apparatus, the case 500 containing the polishing bed 300 is further coupled to a rear end portion. The configuration is easy because it only needs to be done.

(실시예 4)(Example 4)

도 5는 본 발명의 배기 정화 장치의 제 4실시예의 시스템도이다. 다른 실시예들에서는 상기 배기 정화 장치가 배기 정화 장치 수용부(610) 상에만 구비되었으나, 제 4실시예에서는 상기 산화 촉매 장치(100) 및 상기 금속 필터(200)는 상기 배기 정화 장치 수용부(610) 내부에 구비되되, 상기 폴리싱 베드(300)는 상기 배기 정화 장치 수용부(610)와 배기 파이프(620)를 연결하는 원뿔대 형상으로 된 연결부(630) 내부에 구비된다. 상기 연결부(630)의 형상이 원뿔대 형상으로 되어 있기 때문에, 상기 폴리싱 베드(300)는 도 6(A)와 같이 원뿔대 형상으로 형성시킬 수도 있고, 또는 도 6(B)와 같이 폴리싱 베드(300)들을 여러 개 결합시키되, 각각의 폴리싱 베드(300)들은 납작한 원기둥 형상으로 되며 지름이 점점 작아지게 하여 상기 원뿔대 형상의 연결부(630) 내에 용이하게 구비되도록 형성시킬 수도 있다.5 is a system diagram of a fourth embodiment of the exhaust purification apparatus of the present invention. In other embodiments, the exhaust purification apparatus is provided only on the exhaust purification apparatus accommodating portion 610, but in the fourth embodiment, the oxidation catalyst apparatus 100 and the metal filter 200 may be disposed in the exhaust purification apparatus accommodating portion ( 610 is provided in the interior, and the polishing bed 300 is provided in the connecting portion 630 in the shape of a truncated cone connecting the exhaust purification apparatus accommodating portion 610 and the exhaust pipe 620. Since the connecting portion 630 has a truncated cone shape, the polishing bed 300 may be formed in a truncated cone shape as shown in FIG. 6 (A), or as shown in FIG. 6 (B). Combining a plurality of them, each of the polishing bed 300 is a flat cylindrical shape and may be formed to be easily provided in the connecting portion 630 of the truncated conical shape.

한편, 금속 필터(200)의 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 박판을 접거나 감아서 만들기 때문에 원뿔대 형상으로 만드는 것이 전혀 불가능하다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 상기 폴리싱 베드(300)는 금속 뿐만 아니라 세라믹 등과 같은 재료로도 만들 수 있으며, 특히 금속이라 해도 금속 필터(200)와 같이 박판을 접거나 감아서 만드는 것이 아니라 메탈 폼, 메탈 파이버 등과 같은 재질로 만들어지게 된다. 따라서 상기 폴리싱 베드(300)는 형상을 사용자가 원하는 형상으로 만드는 것이 훨씬 용이하다. 그러므로 상기 연결부(630)와 같은 원뿔대 형상의 공간에 딱 맞게 수용되는 원뿔대 형상으로도 쉽게 만들어질 수 있다. 종래의 금속 필터(200')의 경우에는 상기 연결부(630) 부분을 전혀 활용할 수 없었으나, 본 발명에 의하면 이와 같이 상기 연결부(630)를 활용하여 폴리싱 베드(300)를 더 구비시킬 수 있게 된다. 물론 이에 따라 배기 정화 장치 수용부(610)의 부피는 변화시키지 않으면서 배기 정화 능력을 훨씬 향상시킬 수 있게 됨은 당연하다.On the other hand, in the case of the metal filter 200, as shown in Figure 8 because it is made by folding or winding the thin plate it is impossible to make a truncated cone at all. However, as described above, the polishing bed 300 may be made of a material such as a ceramic as well as a metal. In particular, even the metal is not made by folding or winding a thin plate like the metal filter 200, but a metal foam or a metal fiber. It is made of the same material. Therefore, the polishing bed 300 is much easier to make the shape desired by the user. Therefore, it can be easily made in the shape of a truncated cone that fits snugly in a truncated cone-like space such as the connecting portion 630. In the case of the conventional metal filter 200 ′, the connection portion 630 could not be used at all, but according to the present invention, the polishing bed 300 may be further provided by utilizing the connection portion 630. . As a result, it is natural that the exhaust purification capability can be further improved without changing the volume of the exhaust purification apparatus accommodating part 610.

도 5에는 상기 산화 촉매 장치(100)와 상기 금속 필터(200) 사이에 스태틱 믹서(400)가 구비되는 것으로 도시되었으나, 물론 상기 스태틱 믹서(400)는 구비되지 않아도 무방하다.In FIG. 5, the static mixer 400 is provided between the oxidation catalyst device 100 and the metal filter 200. Of course, the static mixer 400 may not be provided.

(실시예 5)(Example 5)

도 7은 본 발명의 배기 정화 장치의 제 5실시예의 시스템도이다. 이 경우, 상기 폴리싱 베드(300a)는 상기 금속 필터(200)의 둘레 방향으로 상기 금속 필터(200)를 둘러싸는 형태로 구비된다. 상술한 바와 같이 상기 폴리싱 베드(300a)는 사용자가 원하는 대로 형상을 만들기가 용이하기 때문에 이와 같이 원주형(annular type)으로도 제작할 수 있는 것이다. 물론 이 경우에는, 배기가스가 상기 금속 필터(200)를 통과한 후 상기 원주형 폴리싱 베드(300a) 쪽으로 흘러갈 수 있도록 별도의 하우징(640)이 더 구비되는 것이 바람직하다.7 is a system diagram of a fifth embodiment of the exhaust purification apparatus of the present invention. In this case, the polishing bed 300a is provided to surround the metal filter 200 in the circumferential direction of the metal filter 200. As described above, the polishing bed 300a may be manufactured in an annular type in this way because it is easy to make a shape as desired by the user. Of course, in this case, it is preferable that a separate housing 640 is further provided to allow the exhaust gas to flow toward the columnar polishing bed 300a after passing through the metal filter 200.

이와 같은 원주형 폴리싱 베드(300a)는 두께가 얇다 하더라도 단면적이 넓기 때문에 효과적으로 유해 물질을 제거할 수 있다.Although the cylindrical polishing bed 300a is thin in thickness, the cross-sectional area is wide, so that it is possible to effectively remove harmful substances.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

도 1은 종래기술에 의한 배기 정화 장치의 시스템도.1 is a system diagram of an exhaust purification apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명에 의한 배기 정화 장치의 제 1실시예의 시스템도.2 is a system diagram of a first embodiment of an exhaust purification apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 의한 배기 정화 장치의 제 2실시예의 시스템도.3 is a system diagram of a second embodiment of an exhaust purification apparatus according to the present invention;

도 4는 본 발명에 의한 배기 정화 장치의 제 3실시예의 시스템도.4 is a system diagram of a third embodiment of an exhaust purification apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 배기 정화 장치의 제 4실시예의 시스템도.5 is a system diagram of a fourth embodiment of an exhaust purification apparatus according to the present invention.

도 6은 본 발명에 의한 배기 정화 장치의 제 4실시예의 폴리싱 베드의 상세 구성도.Fig. 6 is a detailed configuration diagram of the polishing bed of the fourth embodiment of the exhaust purification apparatus according to the present invention.

도 7은 본 발명에 의한 배기 정화 장치의 다섯 번째 실시예의 시스템도.7 is a system diagram of a fifth embodiment of the exhaust purification apparatus according to the present invention.

도 8은 금속 필터의 사시도.8 is a perspective view of a metal filter;

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

100: 산화 촉매 장치 200: 금속 필터100: oxidation catalyst device 200: metal filter

300: 폴리싱 베드 400: 스태틱 믹서300: polishing bed 400: static mixer

500: 케이스 510: 결합부500: case 510: coupling part

520: 패딩520: padding

610: 배기 정화 장치 수용부 620: 배기 파이프610: exhaust purification apparatus accommodating part 620: exhaust pipe

630: 연결부630: connection

Claims (13)

디젤 엔진의 배기 통로에 삽입되는 배기 정화 장치에 있어서,In the exhaust purification apparatus inserted into the exhaust passage of a diesel engine, 촉매 반응을 사용하여 CO, THC, NOx, SOF를 포함하는 배기가스 내 유해 물질의 일부를 제거하는 산화 촉매 장치(100);An oxidation catalyst apparatus 100 for removing a part of harmful substances in exhaust gas including CO, THC, NOx, SOF using a catalytic reaction; 수트를 포함하는 배기가스 내 유해 물질의 일부를 제거하는 금속 필터(200); 및A metal filter 200 for removing some of the harmful substances in the exhaust gas including the soot; And 금속박판의 구조체, 그래뉼이 코팅된 금속 박판의 구조체, 메탈 폼(metal foam), 세라믹 폼(ceramic foam), 메탈 섬유(metal fiber), 세라믹 섬유(ceramic fiber), 소결 메탈(sintered metal) 또는 와이어 메쉬(wire mesh) 중 선택되는 어느 한 가지 이상의 재질로 형성되어, 상기 금속 필터(200)를 통과한 배기가스 내 유해 물질의 일부를 제거하는 폴리싱 베드(300);Metal sheet structure, granule coated metal sheet structure, metal foam, ceramic foam, ceramic fiber, metal fiber, ceramic fiber, sintered metal or wire A polishing bed 300 formed of at least one material selected from a wire mesh to remove a part of harmful substances in the exhaust gas passing through the metal filter 200; 를 포함하여 이루어지며, 상기 산화 촉매 장치(100), 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)가 배기가스의 흐름에 대해 상류로부터 순차적으로 배치되어 구비되는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.The oxidation catalyst device 100, the metal filter 200 and the polishing bed 300 is a multi-stage reduction method characterized in that disposed sequentially from upstream with respect to the flow of the exhaust gas. Exhaust purifier. 제 1항에 있어서, 상기 산화 촉매 장치(100), 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)의 부피 비는The volume ratio of the oxidation catalyst device 100, the metal filter 200 and the polishing bed 300 is 1 : 1 : 0.1 내지 1 : 3 : 3의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.The exhaust purification apparatus of the multistage reduction system characterized by being in the range of 1: 1: 0.1-1: 3: 3. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 산화 촉매 장치(100) 및 상기 금속 필터(200) 사이에는 배기가스의 흐름에 난류를 형성시켜 혼합함으로써 상기 배기 정화 장치의 단면에 대하여 유해 물질의 분포 비율을 균일화시키는 스태틱 믹서(static mixer, 400)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.A static mixer 400 which equalizes the distribution ratio of harmful substances with respect to the cross section of the exhaust purification apparatus by forming and mixing turbulence in the flow of exhaust gas between the oxidation catalyst apparatus 100 and the metal filter 200. The exhaust purification apparatus of the multistage reduction system characterized by the above-mentioned. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 폴리싱 베드(300)는The method of claim 1, wherein the polishing bed 300 적어도 1개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.At least one or more exhaust purification apparatus of the multistage reduction system characterized by the above-mentioned. 제 5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 산화 촉매 장치(100), 상기 금속 필터(200) 및 상기 적어도 1개 이상의 폴리싱 베드(300)는 각각 케이스(500)에 수용되며,The oxidation catalyst device 100, the metal filter 200, and the at least one polishing bed 300 are each accommodated in a case 500. 상기 케이스(500)의 전단부에는 타 케이스(500)의 후단부에 끼움 결합될 수 있도록 결합부(510)가 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.Multi-stage reduction type exhaust purification apparatus, characterized in that the front end portion of the case 500, the coupling portion 510 is formed to be fitted to the rear end of the other case 500. 제 1항에 있어서, 상기 폴리싱 베드(300)는The method of claim 1, wherein the polishing bed 300 디젤 엔진의 배기 통로에 형성되어 상기 배기 정화 장치가 구비되는 공간 중 배기 정화 장치 수용부(610)와 배기 파이프(620)를 연결하는 연결부(30) 부분에 구비되는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.Multi-stage reduction method, characterized in that formed in the exhaust passage of the diesel engine is provided in the connecting portion 30 that connects the exhaust purification apparatus accommodating portion 610 and the exhaust pipe 620 in the space provided with the exhaust purification apparatus. Exhaust purifier. 제 1항에 있어서, 상기 폴리싱 베드(300)는The method of claim 1, wherein the polishing bed 300 상기 금속 필터(200)의 둘레 방향으로 상기 금속 필터(200)를 둘러싸는 형태로 구비되는 원주형 폴리싱 베드(300a)인 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.Multi-stage reduction type exhaust purification apparatus, characterized in that the cylindrical polishing bed (300a) provided in the form of surrounding the metal filter (200) in the circumferential direction of the metal filter (200). 제 8항에 있어서, 상기 배기 정화 장치는The method of claim 8, wherein the exhaust purification apparatus 배기가스가 상기 금속 필터(200)를 통과한 후 상기 원주형 폴리싱 베드(300a)를 지나갈 수 있도록 하는 별도의 하우징(640)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.And a separate housing (640) for allowing exhaust gas to pass through the cylindrical polishing bed (300a) after passing through the metal filter (200). 제 1항에 있어서, 상기 금속 필터(200) 및 상기 폴리싱 베드(300)는The method of claim 1, wherein the metal filter 200 and the polishing bed 300 그래뉼러 코팅(granular coating)이 되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.A multistage reduction type exhaust purification apparatus characterized by having a granular coating. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 금속 필터(200)에 코팅되는 그래뉼의 밀도가 상기 폴리싱 베드(300)에 코팅되는 그래뉼의 밀도보다 같거나 상대적으로 낮은 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.Multi-stage reduction type exhaust purification apparatus, characterized in that the density of the granules coated on the metal filter 200 is equal to or less than the density of the granules coated on the polishing bed (300). 제 11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 금속 필터(200)에 코팅되는 그래뉼의 밀도 : 상기 폴리싱 베드(300)에 코팅되는 그래뉼의 밀도의 비는 1 : 1 내지 1 : 3의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.Density of the granules coated on the metal filter 200: The ratio of the density of the granules coated on the polishing bed 300 is in the range of 1: 1 to 1: 3 exhaust reduction apparatus of the multi-stage reduction method. . 제 12항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 금속 필터(200)에 코팅되는 그래뉼의 밀도는 상기 폴리싱 베드(300)에 코팅되는 그래뉼의 밀도의 50 ~ 100%인 것을 특징으로 하는 다단 저감 방식의 배기 정화 장치.The density of the granules coated on the metal filter 200 is 50 ~ 100% of the density of the granules coated on the polishing bed 300, the exhaust purification apparatus of the multi-stage reduction method.
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