KR19980026228A - Counterflow particulate filter with metal fiber filter - Google Patents

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KR19980026228A
KR19980026228A KR1019960044594A KR19960044594A KR19980026228A KR 19980026228 A KR19980026228 A KR 19980026228A KR 1019960044594 A KR1019960044594 A KR 1019960044594A KR 19960044594 A KR19960044594 A KR 19960044594A KR 19980026228 A KR19980026228 A KR 19980026228A
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particulate matter
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metal fiber
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정용일
황의상
신동길
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서상기
한국기계 연구원
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Abstract

엔진 배기가스로부터의 입자상물질을 제거하기 위한 금속 파이버 필터를 갖는 역류방식의 입자상물질 여과장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 정보신호를 수집 및 출력하기 위한 제어 장치, 배기가스 중의 입자상물질을 포집하기 위한 금속 파이버 필터, 상기 필터의 통과 전후에서의 가스의 압력차이를 감지하기 위한 배압 센서, 제어장치로부터 신호를 전달받아 금속 파이버 필터로 압축공기를 분사하여 입자상물질을 탈거하기 위한 압축공기 공급부, 탈거된 입자상물질을 수거하기 위한 수거함, 상기 입자상물질을 상기 수거함으로 안내하기 위한 수거밸브 등을 포함한다. 필터의 수명이 연장되고, 장치가 간단하여 조립 생산성이 향상되며, 배기가스 여과효율이 매우 높다.A countercurrent particulate matter filtering device having a metal fiber filter for removing particulate matter from an engine exhaust gas is disclosed. The apparatus includes a control device for collecting and outputting an information signal, a metal fiber filter for collecting particulate matter in exhaust gas, a back pressure sensor for detecting a pressure difference between gases before and after the passage of the filter, and a signal from the control device. And a compressed air supply unit for removing the particulate matter by spraying compressed air with the metal fiber filter, a collection box for collecting the removed particulate matter, and a collection valve for guiding the particulate matter to the collector. The life of the filter is extended, the device is simple, the assembly productivity is improved, and the exhaust gas filtration efficiency is very high.

Description

금속 파이버 필터를 갖는 역류방식의 입자상물질 여과장치Counterflow particulate filter with metal fiber filter

본 발명은 특히 경유를 사용하는 자동차의 엔진 배기가스에서 많이 배출되는 입자상물질(PM; particulate material)의 여과장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 파이버 필터를 내장하여 필터에서 포집된 입자상물질을 역류공기를 이용하여 별도로 수거해서 제거하도록 된 역류방식의 입자상물질 여과장치에 관한 것이다.The present invention particularly relates to a filtration device for particulate matter (PM) that is emitted from engine exhaust gas of automobiles using diesel. More particularly, the present invention relates to a backwash of particulate matter collected in a filter by embedding a metal fiber filter. The present invention relates to a particulate matter filtration device of a counter flow method to be separately collected by using air.

일반적으로 입자상물질이라 함은 자동차의 엔진이나 각종 유류를 사용하는 엔진으로부터 발생하는 분진 등의 불완전 연소 물질을 말하는 것으로, 특히 경유를 사용하는 엔진에서 많은 양의 입자상물질이 배출된다. 따라서 경유를 사용하는 엔진의 가스 배출기에는 이러한 입자상물질을 제거하기 위하여 입자상물질 여과 장치가 설치된다. 현재까지 다양한 방식의 매연 여과장치와 입자상물질 여과장치가 개시되어 있다. 그러나 이러한 여과장치들은 가격이 고가이며 그 내구성 및 효율면에서 많은 개선이 요구된다. 특히 여과장치의 가장 핵심인 재생 방식이 복잡하고 제어가 어려운 문제점이 있다.Generally, the particulate matter refers to incomplete combustion materials such as dust generated from an engine of an automobile or an engine using various oils, and in particular, a large amount of particulate matter is emitted from an engine using light oil. Therefore, a particulate matter filtering device is installed in the gas exhauster of the engine using diesel oil to remove such particulate matter. To date, various types of soot filtration devices and particulate matter filtration devices have been disclosed. However, these filters are expensive and require many improvements in their durability and efficiency. In particular, there is a problem that the regeneration method, which is the core of the filtration device, is complicated and difficult to control.

따라서, 본 발명의 목적은 금속 파이버 필터를 사용하여 입자상물질을 필터에서 재생 시키지 않고 별도로 입자상물질 수거함을 설치하여 입자상물질을 수거하고, 전기히터를 수거함 내에 설치하여 이를 소각하는 것에 의해 입자상물질을 제거하도록 된, 비교적 간단한 제어부를 가지며 금속 파이버 필터를 구비한 역류방식의 입자상물질 여과장치를 제공하고자 하는 것이다.Therefore, the object of the present invention is to remove the particulate matter by installing the particulate matter collection box separately from the particulate filter to regenerate the particulate matter in the filter using a metal fiber filter, and by installing the electric heater in the collection box to incinerate it. It is an object of the present invention to provide a countercurrent particulate matter filtering device having a relatively simple control unit and having a metal fiber filter.

도 1은 본 발명에 따른 역류방식의 입자상 물질 여과장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a countercurrent particulate matter filtering apparatus according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 여과장치의 전기 신호의 흐름을 나타내는 블럭도이다.FIG. 2 is a block diagram showing an electric signal flow of the filtration device shown in FIG. 1.

도 3은 엔진의 저속 저부하시 도 1에 도시한 여과장치의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an operating state of the filtration device shown in FIG. 1 at low speed and low load of the engine.

도 4는 엔진의 고속 고부하시 도 1에 도시한 여과장치의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing an operating state of the filtration device shown in FIG. 1 at high speed and high load of the engine.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 : 입자상물질 여과장치2 : 금속 파이버 필터1: particulate matter filtering device 2: metal fiber filter

3 : 배압센서4 : 엔진 작동상태 감지센서3: Back pressure sensor 4: Engine operation state detection sensor

5 : 제어장치5: controller

7 : 압축공기 절환 솔레노이드 밸브7: compressed air switching solenoid valve

9 : 압축공기 공급라인10 : 압축공기 공급부9: compressed air supply line 10: compressed air supply unit

11 : 압축공기 공급노즐13 : 구동모터11: compressed air supply nozzle 13: drive motor

15 : 수거밸브17 : 바이패스밸브15: collection valve 17: bypass valve

19 : 입자상물질 수거함21 : 전기 히터19: particulate matter collection box 21: electric heater

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 정보신호를 수집 및 출력하기 위한 제어장치; 엔진에서 배출되는 배기가스중의 입자상물질을 포집하기 위한 금속 파이버 필터; 상기 금속 파이버 필터의 흡입구와 배출구의 압력차이를 감지하여 상기 제어장치로 신호를 전달해주기 위한 배압센서; 상기 제어장치로 부터 신호를 전달받아 작동되며 상기 금속 파이버필터에 포집된 입자상물질을 탈거하기 위해 상기 배기가스의 흐름과 반대방향으로 압축공기를 분사하기 위한 압축공기 공급부; 상기 금속 파이버 필터로부터 탈거된 입자상 물질을 수납하기 위한 입자상물질 수거함; 및 상기 제어장치에서 출력되는 정보신호에 따라 상기 금속 파이버 필터로부터 탈거된 입자상물질을 상기 입자상물질 수거함으로 안내하기 위한 수거밸브를 포함하는 금속 파이버 필터를 갖는 역류방식의 입자상물질 여과장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a control apparatus for collecting and outputting an information signal; A metal fiber filter for collecting particulate matter in exhaust gas discharged from an engine; A back pressure sensor for detecting a pressure difference between an inlet and an outlet of the metal fiber filter and transmitting a signal to the control device; A compressed air supply unit which is operated by receiving a signal from the control device and injects compressed air in a direction opposite to the flow of the exhaust gas to remove particulate matter collected in the metal fiber filter; A particulate matter collecting box for accommodating particulate matter removed from the metal fiber filter; And a collection valve for guiding the particulate matter removed from the metal fiber filter to the particulate matter collector according to the information signal output from the control device.

바람직하게, 상기 압축공기 공급부는 상기 여과장치의 외부에 장착되며 상기 제어장치에 의해 개폐되는 압축공기 절환 솔레노이드 밸브, 상기 여과장치의 외부에서 내부로 관통, 형성되며 상기 압축공기 절환 솔레노이드 밸브와 연결되어 상기 압축공기 절환 솔레노이드 밸브로부터 유입되는 압축공기를 상기 여과장치의 내부로 유도하기 위한 압축공기 공급라인 및 상기 압축공기 공급라인에 하나이상이 형성되며 상기 압축공기 공급라인으로부터 유도되는 압축공기를 상기 금속 파이버 필터에 분사하기 위한 압축공기 공급노즐을 포함하여 이루어진다.Preferably, the compressed air supply unit is mounted to the outside of the filtering device and is opened and closed by the control device, the compressed air switching solenoid valve, through and formed from the outside of the filtering device and connected to the compressed air switching solenoid valve At least one compressed air supply line and a compressed air supply line for guiding the compressed air flowing from the compressed air switching solenoid valve into the filtration device are formed, and the compressed air derived from the compressed air supply line is formed in the metal. And a compressed air supply nozzle for injecting into the fiber filter.

또한, 상기 입자상물질 수거함의 내부에는 상기 금속 파이버 필터로부터 수거된 입자상물질을 소각하기 위한 전기히터를 하나 이상 설치하도록 한다. 상기 전기히터에 전원을 공급시에는 엔진의 상태에 따라 적절한 양의 열이 발생되도록 조절하여 엔진장치에 무리를 주지 않도록 할 필요가 있다.In addition, at least one electric heater for incineration of particulate matter collected from the metal fiber filter is installed inside the particulate matter collection box. When supplying power to the electric heater it is necessary to adjust so that an appropriate amount of heat is generated according to the state of the engine so as not to overload the engine device.

상기 금속 파이버 필터는 주름형 금속 파이버 필터인 것이 바람직하다. 상기 수거밸브는 상기 탈거된 입자상물질의 수거시, 일정각도 만큼 회전 상승되는 것에 의해 상기 입자상물질 수거함의 입구를 개방하는 동시에 상기 입자상물질을 상기 수거함으로 안내할 수 있다.The metal fiber filter is preferably a pleated metal fiber filter. The collection valve may open the inlet of the particulate matter collection box by being rotated up by a predetermined angle when collecting the removed particulate matter, and may guide the particulate matter to the collector.

더욱 바람직하게, 상기 장치에는 엔진의 작동상태를 감지하는 감지센서가 더 구비되어 상기 감지센서로부터 정보가 상기 제어장치로 입력되며, 상기 제어장치로부터의 신호에 따라 상기 배기가스의 경로를 조절해 주기 위한 바이패스밸브가 더 구비된다.More preferably, the device is further provided with a detection sensor for detecting the operating state of the engine is input information from the detection sensor to the control device, to adjust the path of the exhaust gas in accordance with a signal from the control device It is further provided with a bypass valve for.

이에 따라 상기 엔진의 엔진속도가 소정의 속도보다 빠르고 이의 부하가 소정 크기보다 큰 경우 상기 감지센서로부터의 정보를 입력받은 제어장치에 의해 상기 바이패스밸브는 상기 배기가스가 상기 금속 파이버 필터 방향으로 흐르지 않도록 차단함과 동시에 상기 여과장치의 외부로 별도의 배기가스 배출통로를 형성하도록 구동된다.Accordingly, when the engine speed of the engine is faster than a predetermined speed and its load is larger than a predetermined size, the bypass valve does not allow the exhaust gas to flow in the direction of the metal fiber filter by a control device that receives information from the detection sensor. At the same time it is driven to form a separate exhaust gas discharge passage to the outside of the filtration device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 여과장치를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a filtration device according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 입자상물질 여과장치의 단면도를 도시한 것이며, 도 2는 상기 입자상물질 여과장치에 있어서 전기 신호의 흐름을 나타내는 블럭도를 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view of a particulate matter filtering device according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the flow of electrical signals in the particulate matter filtering device.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 입자상물질 여과장치(1)는 입자상물질을 포집하는 금속 파이버 필터, 바람직하게는 주름형 금속 파이버 필터(2), 상기 여과장치(1)내의 가스 압력의 차이를 감지하기 위한 배압센서(3), 배압센서(3)와 엔진작동 상태 감지센서(4)로부터의 정보를 수집하여 여러가지 동작을 제어하기 위한 제어 장치(5), 상기 주름형 금속 파이버 필터(2)에 압축공기를 공급하기 위한 압축공기 절환 솔레노이드 밸브(7), 압축공기 공급라인(9) 및 압축공기 공급노즐(11)을 포함하는 압축공기 공급부(10), 포집된 입자상물질을 수거하기 위한 입자상물질 수거함(19), 입자상물질 수거함(19)의 상부를 개폐하기 위한 수거밸브(15), 상기 여과장치(1)의 흡입구를 개폐하기 위한 바이패스밸브(17), 상기 수거밸브(15) 및 바이패스밸브(17)를 구동하기 위한 구동모터(13), 그리고 수거함 내에 수거된 입자상물질을 소각하기 위한 전기히터(21)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the particulate matter filtering device 1 according to the present invention is a metal fiber filter for collecting particulate matter, preferably a pleated metal fiber filter 2, and a difference in gas pressure in the filtering device 1. Control device 5 for controlling various operations by collecting information from the back pressure sensor 3, a back pressure sensor 3, and an engine operating state sensor 4 to detect the pressure, the pleated metal fiber filter 2 Compressed air supply unit (10) including compressed air switching solenoid valve (7) for supplying compressed air, compressed air supply line (9) and compressed air supply nozzle (11), for collecting the collected particulate matter A particulate collection box 19, a collection valve 15 for opening and closing an upper portion of the particulate collection box 19, a bypass valve 17 for opening and closing a suction port of the filtration device 1, and the collection valve 15. And driving to drive the bypass valve 17. The emitter 13, and the particulate matter collected in the collection box includes an electric heater 21 for incineration.

상기 여과장치(1)의 일측에는 엔진(도시되지 않음)으로부터 배출된 가스가 흡입되는 흡입구가, 타측에는 흡입된 가스가 배출되는 배출구가 각각 구비되어 있다. 여과장치(1)의 몸체의 중앙부에는 주름형 금속 파이버 필터(2)가 설치되어 있으며, 상기 몸체의 하부에는 입자상물질 수거함(19)이 형성되어 있다. 상기 입자상물질 수거함(19)의 내부, 저면에는 전기히터(21)가 장착되며, 입자상물질 수거함(19)과 상기 흡입구가 접촉되는 부분에는 밸브 구동모터(13)가 설치되어 있다.One side of the filtration device 1 is provided with an intake port through which the gas discharged from the engine (not shown) is sucked, and a discharge port through which the sucked gas is discharged. A pleated metal fiber filter 2 is installed at the center of the body of the filtration device 1, and a particulate collecting box 19 is formed at the bottom of the body. An electric heater 21 is mounted on the inside and the bottom of the particulate matter collection box 19, and a valve driving motor 13 is installed at a portion where the particulate matter collection box 19 and the suction port are in contact with each other.

밸브 구동모터(13)의 일측에는 수거밸브(15)가 상기 입자상물질 수거함(19)의 일측 상부를 개폐할 수 있도록 입자상물질 수거함(19)의 상부에 설치되어 있으며, 타측에는 상기 흡입구를 개폐할 수 있도록 바이패스밸브(17)가 설치되어 있다. 또한, 상기 주름형 금속 파이버 필터(2)와 상기 배출구 사이에는 압축공기 공급라인(9)이 상기 몸체의 외부로부터 주름형 금속 파이버 필터(2)의 하부까지 수직하게 연장되어 형성된다. 상기 압축공기 공급라인(9)에는 일정한 간격으로 복수개의 압축공기 공급 노즐(11)이 주름형 금속 파이버 필터(2)를 향하여 돌출하여 형성되어 있으며, 압축공기 공급라인(9)의 상단에는 압축공기 절환 솔레노이드 밸브(7)가 장착되어 있다.One side of the valve drive motor 13 is installed in the upper part of the particulate matter collection box 19 so that the collection valve 15 can open and close the upper portion of the one side of the particulate matter collection box 19, and the other side can open and close the suction port. The bypass valve 17 is provided so that it may be. In addition, a compressed air supply line 9 is formed between the pleated metal fiber filter 2 and the outlet so as to extend vertically from the outside of the body to the bottom of the pleated metal fiber filter 2. The compressed air supply line 9 is formed with a plurality of compressed air supply nozzles 11 protrude toward the pleated metal fiber filter 2 at regular intervals, the compressed air supply line (9) at the top of the compressed air supply line (9) A switching solenoid valve 7 is attached.

배압센서(3)는 상기 몸체와 상기 배출구가 이어지는 부분의 중앙부에 설치되며, 상기 여과장치(1)와 별도로 제어장치(5)가 설치된다.The back pressure sensor 3 is installed at the center of the portion where the body and the outlet are connected, and a control device 5 is installed separately from the filtration device 1.

도 2의 블럭도를 도 1과 함께 참고하여 제어장치(5)의 역할을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 배압센서(3)는 금속 파이버 필터(2)를 통과하기 전인 흡입구에서의 가스 압력과 필터(2)를 통과한 후인 배출구에서의 가스 압력을 감지하여 제어장치(5)로 이 정보를 전달하게 된다. 또한 엔진 작동상태 감지센서(4)는 엔진의 회전속도, 부하 등을 감지하여 이 정보를 또한 제어장치(5)로 전달하게 된다. 상기 두 정보를 입력받은 제어장치(5)는 배압센서(3)로부터의 정보에 의해 입자상물질 포집 정도를 판단하고, 감지센서(4)로부터의 정보에 의해 엔진 작동상태를 파악하게 된다. 배압센서(3)로부터의 정보를 통해 적절한 양의 입자상물질이 포집된 것을 판단하면 압축공기 절환 솔레노이드 밸브(7)를 열여 압축공기가 압축공기 공급라인(9) 및 압축공기 공급노즐(11)을 통하여 배출가스의 흐름과 역방향으로 주입되도록 한다. 또한 엔진 작동상태에 따라 배출가스의 유속을 판단하여 바이패스밸브(17)의 개폐유무를 결정하고, 이를 구동모터(13)에 전달하게 된다.Referring to the block diagram of Figure 2 in conjunction with Figure 1 will be described the role of the control device 5 as follows. First, the back pressure sensor 3 senses the gas pressure at the inlet before passing through the metal fiber filter 2 and the gas pressure at the outlet after passing through the filter 2 and transmits this information to the controller 5. Done. In addition, the engine operating state sensor 4 detects the rotational speed of the engine, the load, and the like, and also transmits this information to the control device 5. The control device 5 having received the above two information determines the degree of particulate matter collection based on the information from the back pressure sensor 3, and the engine operating state based on the information from the detection sensor 4. When it is determined from the information from the back pressure sensor 3 that the appropriate amount of particulate matter has been collected, the compressed air switching solenoid valve 7 is opened to open the compressed air supply line 9 and the compressed air supply nozzle 11. To be injected in the reverse direction of the exhaust stream. In addition, the flow rate of the exhaust gas is determined according to the engine operating state to determine whether the bypass valve 17 is opened or closed, and is transmitted to the driving motor 13.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 여과장치의 동작 원리 및 이를 사용하여 배기가스를 여과하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation principle of the filtration device according to an embodiment of the present invention and a method of filtering the exhaust gas using the same will be described in detail.

엔진(도시되지 않음)이 가동되면 여과장치(1)의 내부로 상기 엔진으로부터 배출된 배기가스가 유입되기 시작한다. 도 1의 화살표는 상기 엔진으로부터 배출된 가스의 이동 방향을 나타낸다.When the engine (not shown) is operated, the exhaust gas discharged from the engine starts to flow into the filtering device 1. The arrow of FIG. 1 shows the movement direction of the gas discharged from the engine.

배출 가스가 화살표 방향으로 이동하여 여과장치(1)의 주입구로부터 중앙에 구비된 주름형 금속 파이버 필터(2)를 통과할 때, 배출 가스내에 포함된 입자상물질은 상기 필터(2)에 포집된다. 입자상물질이 포집됨에 따라 상기 여과장치(1)의 흡입구 부분의 압력과 필터(2)를 지난 배출구 부분에는 압력차이가 발생되며 시간이 지남에 따라 입자상물질의 양도 점점 증가하게 되어 압력차이는 점점 더 커지게 된다. 여과장치(1)의 배출구 부분에 설치된 배압센서(3)는 이러한 압력차이를 감지하기 위한 것으로서, 이 정보를 제어장치(5)에 전달한다. 한편, 소정 위치에 장착된 엔진 작동상태 감지센서(4)는 상기 엔진의 회전 상태 및 부하를 감지하여 이를 상기 제어장치(5)에 전달한다.When the exhaust gas moves in the direction of the arrow and passes through the pleated metal fiber filter 2 provided at the center from the inlet of the filtering device 1, particulate matter contained in the exhaust gas is collected in the filter 2. As the particulate matter is collected, a pressure difference occurs between the pressure at the inlet portion of the filtration device 1 and the outlet portion passing through the filter 2, and the amount of particulate matter is gradually increased over time, so that the pressure difference is gradually increased. It becomes bigger. The back pressure sensor 3 installed in the outlet portion of the filtration device 1 is for detecting such a pressure difference, and transmits this information to the control device 5. On the other hand, the engine operating state sensor 4 mounted at a predetermined position detects the rotational state and load of the engine and transmits it to the control device 5.

상기 제어장치(5)는 상기 흡입구와 배출구의 압력의 차이를 감지하는 배압센서(3)와 엔진의 회전 속도와 부하를 감지하는 감지센서(4)로부터 신호를 전달받아 입자상물질의 탈거시기를 결정한 후, 결정된 탈거시기에 따라 상기 여과장치(1)의 흡입구 부분에 설치된 밸브 구동모터(13)에 전원을 인가하여 밸브 구동모터(13)를 동작시킨다. 상기 밸브 구동모터(13)는 밸브 구동모터(13)의 일측에 수평하게 장착된 수거밸브(15)를 상방향으로 회전시킨다. 이 때, 상기 수거밸브(15)는 상기 밸브 구동모터(13)를 축으로 상방향으로 회전하여 상기 여과장치(1)의 하부에 설치된 입자상물질 수거함(19)을 개방하게 된다.The control device 5 receives a signal from the back pressure sensor 3 for detecting the difference between the pressure of the inlet and the outlet and the detection sensor 4 for detecting the rotational speed and load of the engine to determine when to remove the particulate matter. Thereafter, the valve driving motor 13 is operated by applying power to the valve driving motor 13 installed at the suction port portion of the filtration device 1 according to the determined removal time. The valve drive motor 13 rotates the collection valve 15 horizontally mounted on one side of the valve drive motor 13 in an upward direction. At this time, the collection valve 15 rotates the valve drive motor 13 in an upward direction to open the particulate matter collection box 19 installed under the filtration device 1.

이와 동시에 제어장치(5)의 정보 신호에 의해 상기 여과장치(1)의 배출구 부분의 상부에 설치된 압축공기 절환 솔레노이드 밸브(7)가 개방되어 상기 압축공기 절환 솔레노이드 밸브(7)로부터 상기 여과장치(1) 내로 수직하게 연장된 압축 공기 공급라인(9)으로 압축공기가 공급된다. 상기 압축공기 공급라인(9)은 상기 여과장치(1)의 금속 파이버 필터(2) 방향으로 돌출된 적어도 하나의 압축공기 공급노즐(11)을 구비하고 있다. 따라서 상기 압축공기 공급라인(9)은 공급받은 압축공기를 상기 압축공기 공급노즐(11)로 전달하며, 상기 압축공기 공급노즐(11)은 엔진으로부터 배출된 가스의 진행 방향과 역방향으로 상기 금속 파이버 필터(2)에 압축가스를 분사하여 상기 주름형 금속 파이버 필터(2)로부터 입자상물질을 분리시킨다. 이때, 상기 압축공기 공급노즐(11)이 압축된 공기를 엔진에서 배출된 가스의 진행 방향의 역방향으로 주름형 금속 파이버 필터(2)에 공급하기 때문에, 입자상물질은 주입되는 배출가스의 압력을 이기고 상기 여과장치(1)의 흡입구 방향으로 떨어지게 된다.At the same time, the compressed air switching solenoid valve 7 installed at the upper portion of the outlet portion of the filtering device 1 is opened by the information signal of the control device 5, and the filter device (from the compressed air switching solenoid valve 7 is opened). 1) Compressed air is supplied to a compressed air supply line (9) extending vertically into it. The compressed air supply line 9 has at least one compressed air supply nozzle 11 protruding toward the metal fiber filter 2 of the filtration device 1. Therefore, the compressed air supply line 9 transfers the supplied compressed air to the compressed air supply nozzle 11, and the compressed air supply nozzle 11 is the metal fiber in a direction opposite to the traveling direction of the gas discharged from the engine. Compressed gas is injected into the filter 2 to separate particulate matter from the pleated metal fiber filter 2. At this time, since the compressed air supply nozzle 11 supplies the compressed air to the pleated metal fiber filter 2 in the reverse direction of the traveling direction of the gas discharged from the engine, the particulate matter overcomes the pressure of the injected exhaust gas. It falls in the direction of the suction port of the filtration device (1).

상술한 동작에 따라 금속 파이버 필터(2)로부터 분리된 입자상물질은 상방향으로 이동된 수거밸브(15)의 안내에 따라 개방된 입자상물질 수거함(19)으로 수납된다. 입자상물질의 수거가 완료되면 구동모터(13)는 수거밸브(13)를 반대방향으로 동작시켜 수거함(19)을 폐쇄하고 배출가스는 연속적으로 금속 파이버 필터(2)를 통과하여 배출되게 된다. 입자상물질 수거함(19) 내부에는 전기히터(21)가 구비된다. 상기 전기히터(21)는 상기 제어장치(5)의 신호에 의해 전원을 인가받아 수거된 입자상물질을 소각시키게 되는 것이다. 이 때, 전기히터(21)에 전원 공급시는 엔진작동에 무리가 없도록 전력량을 제어하도록 해야 한다.The particulate matter separated from the metal fiber filter 2 in accordance with the above-described operation is stored in the particulate matter collecting box 19 opened according to the guide of the collecting valve 15 moved upward. When the collection of the particulate matter is completed, the drive motor 13 operates the collection valve 13 in the opposite direction to close the collection box 19 and the exhaust gas is continuously discharged through the metal fiber filter 2. An electric heater 21 is provided inside the particulate matter collection box 19. The electric heater 21 is to incinerate the particulate matter collected by receiving power by the signal of the control device (5). At this time, when supplying power to the electric heater 21, it is necessary to control the amount of power so that there is no difficulty in the operation of the engine.

이상과 같이 작동하게 되는 본 발명의 여과장치는 엔진이 저속, 저부하일 때와 고속, 고부하일 때 바이패스밸브의 작동을 제어함으로써 배기가스의 바이패스율을 최소화하도록 하였다. 이를 엔진이 저속 저부하시 작동상태를 나타낸 도 3과 엔진이 고속 고부하시 작동상태를 나타낸 도 4를 비교하여 설명하기로 한다. 도 3 및 도 4에 있어서, 도 1과 동일한 부재들에 대해서 동일한 참조 번호를 사용하였다.The filtration device of the present invention, which operates as described above, minimizes the bypass ratio of the exhaust gas by controlling the operation of the bypass valve when the engine is at low speed and low load, and at high speed and high load. This will be described by comparing FIG. 3 in which the engine operates at low speed and low load, and FIG. 4 in which the engine operates at high speed and high load. 3 and 4, the same reference numerals are used for the same members as in FIG.

먼저, 도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이 제어장치(5)는 흡입구와 배출구의 압력의 차이를 감지하는 배압센서(3)와 엔진의 회전 속도와 부하를 감지하는 감지센서(4)로부터 신호를 전달받아 입자상물질의 탈거시기를 결정한 후, 탈거시기가 되면 밸브 구동모터(31)를 동작시켜 수거밸브(15)를 상방향으로 회전시킨다.First, referring to FIG. 3, as described above, the control device 5 receives signals from the back pressure sensor 3 for detecting the difference between the pressures of the inlet and the outlet, and the sensor 4 for detecting the rotational speed and load of the engine. After receiving and determining the removal time of the particulate matter, when the removal time to operate the valve drive motor 31 to rotate the collection valve 15 in the upward direction.

입자상물질 수거함(19)이 개방되면 배출구 부분의 상부에 설치된 압축공기 절환 솔레노이드 밸브(7)를 개방하여 압축 공기 공급라인(9)을 통하여 압축공기를 공급한다. 상기 압축공기는 압축공기 공급노즐(11)을 통하여 엔진으로부터 배출된 가스의 진행 방향의 역방향으로 금속 파이버 필터(2)로 공급되어 상기 주름형 금속 파이버 필터(2)로부터 입자상물질을 분리한다. 배출되는 배기가스의 진행 방향과 역방향으로 압축공기가 상기 주름형 금속 파이버 필터(2)에 공급되기 때문에 입자상물질(PM)은 도면에 나타난 바와 같이 상기 여과장치(1)의 흡입구 방향으로 떨어지게 된다. 떨어진 입자상물질은 상방으로 열린 수거밸브(15)의 안내에 따라 수거함(19)으로 수집된다.When the particulate matter collection box 19 is opened, the compressed air switching solenoid valve 7 installed at the upper portion of the outlet portion is opened to supply compressed air through the compressed air supply line 9. The compressed air is supplied to the metal fiber filter 2 in the reverse direction of the traveling direction of the gas discharged from the engine through the compressed air supply nozzle 11 to separate particulate matter from the pleated metal fiber filter 2. Since the compressed air is supplied to the pleated metal fiber filter 2 in the reverse direction to the direction of the discharged exhaust gas, the particulate matter PM falls in the inlet direction of the filtration device 1 as shown in the figure. The dropped particulate matter is collected into the collection container 19 under the guidance of the collection valve 15 opened upward.

이 때는 배출가스의 유속이 약하기 때문에 계속 주입되는 배기가스의 흐름에 의한 영향없이 입자상물질은 거의 수거된다. 이후 상술한 바와 같이 수거밸브(15)가 하방으로 동작하여 수거함이 닫히면 내부에 구비된 전기히터(21)에 의해 수거된 입자상물질은 소각된다.At this time, since the flow rate of the exhaust gas is weak, the particulate matter is almost collected without being influenced by the flow of the exhaust gas continuously injected. Thereafter, when the collection valve 15 operates downward as described above and the collection box is closed, the particulate matter collected by the electric heater 21 provided therein is incinerated.

다음, 엔진이 고속 고부하 운전시의 여과장치의 작동상태를 도 4를 참고로 하여 설명하기로 한다.Next, the operating state of the filtration device when the engine is running at high speed and high load will be described with reference to FIG. 4.

엔진이 고속 고부하로 작동하면서 상기 주름형 금속 파이버 필터(2)를 통과하면 배출가스내에 포함된 입자상물질은 도 3에서와 같이 포집된다. 배압센서(3)와 감지장치(4)로부터의 정보신호에 의해 제어장치(5)는 상기 금속 파이버 필터(2)상의 입자상물질의 탈거시기를 결정한다. 그러면 엔진의 저속, 저부하시와 마찬가지로 입자상물질의 탈거를 위해 밸브구동모터(13)에 전원을 인가하여 수거밸브(15)와 압축공기 절환 솔레노이드밸브(7)를 개방한다.When the engine passes through the pleated metal fiber filter 2 while operating at high speed and high load, particulate matter contained in the exhaust gas is collected as shown in FIG. 3. By means of the information signals from the back pressure sensor 3 and the sensing device 4, the control device 5 determines when to remove particulate matter on the metal fiber filter 2. Then, as in the low speed and low load of the engine, power is supplied to the valve driving motor 13 to remove the particulate matter, thereby opening the collection valve 15 and the compressed air switching solenoid valve 7.

이에 더하여 상기 밸브구동모터(13)의 구동에 따라 유속이 강한 엔진 배출가스의 흐름을 막기 위하여 바이패스밸브(17)를 밸브구동모터(13)를 축으로 하여 원운동시켜 상방향으로 이동시킨다. 이에따라 엔진배출가스의 흡입통로를 차단함과 동시에 상기 여과장치(1)의 흡입구 쪽에 형성된 외부배출통로를 개방하여 엔진 배출가스가 여과장치(1)를 통과하지 않고 외부로 배출되도록 한다.In addition, the bypass valve 17 is circularly moved around the valve driving motor 13 to move upward in order to prevent the flow of the engine exhaust gas having a high flow rate as the valve driving motor 13 is driven. Accordingly, the engine exhaust gas is discharged to the outside without passing through the filtration device 1 by blocking the intake passage of the engine exhaust gas and opening the external discharge path formed at the suction port side of the filtration device 1.

수거밸브(15)가 상방향으로 원운동하여 입자상물질 수거함(19)이 개방되면 압축공기 절환 솔레노이드 밸브(7), 압축공기 공급라인(9) 및 압축공기 공급노즐(11)을 통하여 압축공기가 엔진 배출가스 진행방향의 역방향으로 상기 금속 파이버 필터(2)에 분사된다. 상기 금속파이버 필터(2)로부터 탈거된 입자상물질은 수거밸브(15)의 안내에 따라 개방된 입자상물질 수거함(19)으로 수납된다. 이 때, 유속이 강한 엔진 배출가스가 차단되므로 입자상물질은 이에 의한 영향없이 안전하게 수거함으로 수거된다. 수거가 완료되면 바이패스밸브(17)와 수거밸브(15)는 원위치로 돌아가게 되고 엔진배출가스는 다시 금속 파이버 필터(2)를 통하여 배출된다. 입자상물질은 수거함(19) 내부에 구비된 전기히터(21)에 의해 소각된다.When the collecting valve 15 is circularly moved upward and the particulate matter collecting box 19 is opened, the compressed air is switched through the compressed air switching solenoid valve 7, the compressed air supply line 9, and the compressed air supply nozzle 11. The metal fiber filter 2 is injected in the reverse direction of the engine exhaust gas advancing direction. The particulate matter removed from the metal fiber filter 2 is stored in the particulate matter collecting box 19 opened according to the guide of the collecting valve 15. At this time, since the engine exhaust gas with a high flow rate is blocked, the particulate matter is collected by safely collecting it without the effect. When the collection is completed, the bypass valve 17 and the collection valve 15 are returned to their original positions, and the engine exhaust gas is discharged through the metal fiber filter 2 again. The particulate matter is incinerated by the electric heater 21 provided in the collection box 19.

이상과 같이 본 발명에 따른 여과장치는 엔진의 회전속도와 엔진의 부하 정도에 따라 바이패스밸브와 수거밸브의 작동을 제어함으로써 금속 파이버 필터를 지나지 않고 배출되는 엔진 배츨가스의 양을 최소화할 수 있다.As described above, the filtration apparatus according to the present invention can minimize the amount of engine buzz gas discharged through the metal fiber filter by controlling the operation of the bypass valve and the collection valve according to the rotational speed of the engine and the degree of load of the engine. .

또한 필터에서 직접 입자상물질을 처리하는 것이 아니기 때문에 필터의 수명이 연장되며 이에따라 비용이 절감되고, 수거된 입자상물질의 소각을 위한 전원공급은 제어장치에 의하여 제어되기 때문에 엔진상태에 따라 엔진장치에 무리를 주지 않도록 전원공급을 조절할 수 있다.In addition, since the filter does not process particulate matter directly, the life of the filter is extended and the cost is reduced accordingly. The power supply for incineration of the collected particulate matter is controlled by the control device, so it is not suitable for the engine device depending on the engine condition. You can adjust the power supply so that

이에 더하여, 여과장치의 구조가 비교적 간단하기 때문에 이의 제어가 간단하며 조립생산성이 향상된다.In addition, since the structure of the filtration device is relatively simple, its control is simple and the assembly productivity is improved.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (7)

정보신호를 수집 및 출력하기 위한 제어장치;A control device for collecting and outputting information signals; 엔진에서 배출되는 배기가스중의 입자상물질을 포집하기 위한 금속 파이버 필터;A metal fiber filter for collecting particulate matter in exhaust gas discharged from an engine; 상기 금속 파이버 필터의 흡입구와 배출구의 압력차이를 감지하여 상기 제어장치로 신호를 전달해주기 위한 배압센서;A back pressure sensor for detecting a pressure difference between an inlet and an outlet of the metal fiber filter and transmitting a signal to the control device; 상기 배압센서로부터 전달받은 신호에 따라 정보신호를 출력하는 상기 제어장치로 부터 신호를 전달받아 작동되며, 상기 금속 파이버 필터에 포집된 입자상물질을 탈거하기 위해 상기 배기가스의 흐름과 반대방향으로 압축공기를 분사하기 위한 압축공기 공급부;It operates by receiving a signal from the control device that outputs an information signal according to the signal received from the back pressure sensor, compressed air in a direction opposite to the flow of the exhaust gas to remove particulate matter trapped in the metal fiber filter. Compressed air supply unit for injecting; 상기 금속 파이버 필터로부터 탈거된 입자상물질을 수납하기 위한 입자상물질 수거함; 및A particulate matter collecting box for accommodating particulate matter removed from the metal fiber filter; And 상기 제어장치에서 출력되는 정보신호에 따라 상기 금속 파이버 필터로부터 탈거된 입자상물질을 상기 입자상물질 수거함으로 안내하기 위한 수거밸브를 포함하는 금속 파이버 필터를 갖는 역류방식의 입자상물질 여과장치.And a collection valve for guiding the particulate matter removed from the metal fiber filter to the particulate matter collector according to the information signal output from the control device. 제 1항에 있어서, 상기 압축공기 공급부는 상기 여과장치의 외부에 장착되며 상기 제어장치에 의해 개폐되는 압축공기 절환 솔레노이드 밸브, 상기 여과장치의 외부에서 내부로 관통, 형성되며 상기 압축공기 절환 솔레노이드 밸브와 연결되어 상기 압축공기 절환 솔레노이드 밸브로부터 유입되는 압축공기를 상기 여과장치의 내부로 유도하기 위한 압축공기 공급라인 및 상기 압축공기 공급라인에 하나 이상이 형성되며 상기 압축공기 공급라인으로부터 유도되는 압축공기를 상기 금속 파이버 필터에 분사하기 위한 압축공기 공급노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 역류방식의 입자상물질 여과장치.The compressed air switching solenoid valve of claim 1, wherein the compressed air supply unit is mounted to the outside of the filtering device and is opened and closed by the control device. At least one compressed air supply line and the compressed air supply line for guiding the compressed air introduced from the compressed air switching solenoid valve into the filtration device are connected to the compressed air supply line and are derived from the compressed air supply line. Back flow type particulate matter filtering device comprising a compressed air supply nozzle for injecting the metal fiber filter. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 입자상물질 수거함의 내부에는 상기 금속 파이버 필터로부터 수거된 입자상물질을 소각하기 위한 전기히터가 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 역류방식의 입자상물질 여과장치.The particulate matter filtering apparatus according to claim 1 or 2, wherein at least one electric heater for incinerating particulate matter collected from the metal fiber filter is provided inside the particulate matter collecting box. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 금속 파이버 필터는 주름형 금속 파이버 필터인 것을 특징으로 하는 역류방식의 입자상물질 여과장치.The apparatus for filtering particulate matter according to claim 1 or 2, wherein the metal fiber filter is a pleated metal fiber filter. 제 1항에 있어서, 상기 수거밸브가 상기 탈거된 입자상물질의 수거시, 일정각도 만큼 회전 상승되어 상기 입자상물질 수거함의 입구를 개방하는 동시에 상기 입자상물질을 상기 수거함으로 안내하도록 되는 것을 특징으로 하는 역류방식의 입자상물질 여과장치.The counter flow according to claim 1, wherein the collection valve is rotated up by a predetermined angle when the collected particulate matter is collected to open the inlet of the particulate matter collector and guide the particulate matter to the collector. Particulate matter filtering device. 제 1항에 있어서, 상기 엔진의 작동상태를 감지하기 위한 감지센서가 더 구비되어 이로부터의 정보가 상기 제어장치로 입력되며, 상기 제어장치로부터의 신호에 따라 상기 배기가스의 경로를 조절해 주기 위한 바이패스밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 역류방식의 입자상물질 여과장치.The method of claim 1, further comprising a detection sensor for detecting the operating state of the engine is inputted from the information to the control device, the path of the exhaust gas in accordance with a signal from the control device Backflow type particulate matter filtering device, characterized in that the bypass valve for further provided. 제 6항에 있어서, 상기 엔진의 엔진속도가 소정의 속도보다 빠르고 이의 부하가 소정 크기보다 큰 경우 상기 감지센서로부터의 정보를 입력받은 제어장치에 의해 상기 바이패스밸브는 상기 배기가스가 상기 금속 파이버 필터 방향으로 흐르지 않도록 차단함과 동시에 상기 여과장치의 외부로 별도의 배기가스 배출통로를 형성하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 역류방식의 입자상물질 여과장치.According to claim 6, When the engine speed of the engine is faster than a predetermined speed and its load is larger than a predetermined size by the control device receives the information from the sensor is the bypass valve is the exhaust gas is the metal fiber It is blocked to flow in the direction of the filter and at the same time the particulate matter filter apparatus of the reverse flow method characterized in that it is driven to form a separate exhaust gas discharge passage to the outside of the filtration device.
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