KR200315833Y1

KR200315833Y1 - 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치

Info

Publication number: KR200315833Y1
Application number: KR20-2003-0006860U
Authority: KR
Inventors: 최연; 설문기; 이옹엽; 김유찬
Original assignee: 주식회사 천인
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2003-06-12

Abstract

본 고안은 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치에 관한 것이다.

본 고안은 이를 위해 자동차내의 DC전원을 사용하여 사용주파수인 고주파수로 스위칭이 가능하도록 한 고주파수 공진형인버터(11); 상기 공진형인버터와 연결되며, 일측에 배기가스입구와 타측에 배기가스출구가 형성된 하우징의 내부에 구비되는 동시에 자속을 발생시켜 부하인 필터를 가열하는 유도가열부(12); 상기 유도가열부와 연결되며, 고주파수 공진형인버터를 제어하는 제어기(10);로 구비되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 필터내에 포집된 미세먼지 및 매연을 빠른시간 내에 연소시킬 수 있도록 한 것이며 전력변화 효율을 극대화 시킬 수 있도록 한 것이고 필터의 온도 및 압력을 제어하는 제어장치에 의해 필터의 과열을 방지할 수 있도록 한 것임은 물론 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치{The diesel engine diesel particulate filter equipment where the high frequeney induction heating uses}

본 고안은 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필터내에 포집된 미세먼지 및 매연을 빠른시간 내에 연소시킬 수 있도록 한 것이며 전력변화 효율을 극대화 시킬 수 있도록 한 것이고 필터의 온도 및 압력을 제어하는 제어장치에 의해 필터의 과열을 방지할 수 있도록 한 것임은 물론 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

주지하다시피 현재 디젤엔진을 장착한 자동차의 수요가 급증함에 따라 디젤엔진의 약점중의 하나인 미세먼지 및 질산산화물(NO_X)의 해결이 사회적 이슈로 떠오르고 있다.

이를 보다 상세히 설명하면, 배기가스 규제로 인하여 최근 새로운 배기 후처리장치의 개발과 더불어 그에 대한 성능평가 및 적용에 대한 연구개발이 매우 치열하게 진행되고 있다. 획기적으로 강화된 미국의 자동차 배기 규제가 연차적으로 시행됨에 따라 북미시장에 자동차를 출하하는 선진국의 모든 자동차제작사와 관련 부품회사들은 탄화수소흡착식촉매, Pd계열의 신촉매 등 대응기술의 개발에 총력을 기울이고 있다. 그러나 충분한 내구성이 확인된 엔진 및 배기후처리장치를 짧은 기간 내에 개발하여 양산차량에 적용한다는 것은 또 다른 어려운 과제로 남아 있게 된다. 후처리장치 관련 기술개발이 아직까지 표준화된 방안이 제시되지 않아 각 관련회사들 마다 보다 효과적인 방식에 대한 연구가 진행 중에 있다. 따라서 상기 배기가스 규제의 심각성이 부각됨에 따라 배기 후 처리 장치에 대한 관심이 고조되고 있으며 국내자동차업계의 대응과 기술향상을 위하여 이들 제품에 대한 적절한 성능 평가기술이 시급한 상황이다.

상기와 같은 상황에서 종래에는 매연여과장치(DPF-Diesel Particulate Filter Trap)가 실용화된바 있다. 이는 디젤엔진에서 배출되는 입자성 물질을 필터로 포집한 후 이것을 태우고 다시 입자성 물질을 포집하여 계속 사용하는 기술로서 매연을 저감시킬 수 있어 성능면에서는 다소 우수하나 내구성과 경제성이 장애요인이 되는 문제점과 아울러 필터에 입자성 물질이 포집됨에 따라 엔진에 배압이 걸리며 이것에 의하여 출력과 연료소비율이 다소 희생되며 이를 최소화하는 기술의 보완도 필요하다는 문제점이 발생되었다.

또한 종래의 디젤엔진 후처리장치는 매연의 포집능력은 뛰어나나, 필터에 포집된 미세먼지를 연소시킬 때 과도한 전력소모의 원인이 되는 문제점과 아울러 연소시 필터 과열에 의한 파손의 문제까지 내포되고 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 필터내에 포집된 미세먼지 및 매연을 빠른시간 내에 연소시킬 수 있도록 함을 제1목적으로 한 것이고, 제2목적은 필터자체가 열원(히터)이기 때문에 현재 후처리 장치의 문제점중 하나인 전력의 효율성을 극대화 시킬 수 있도록 한 것이며, 제3목적은 필터의 온도 및 압력을 제어하는 제어장치에 의해 필터의 과열을 방지할 수 있도록 한 것이고, 제4목적은 필터의 재생시 필터내의 온도제어가 용이하도록 한 것이며, 제5목적은 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치를 제공한다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 고안은 배기가스중의 유해물질을 정화하는 디젤엔진용 후처리장치에 있어서, 자동차내의 DC전원을 사용하여 사용주파수인 고주파수로 스위칭이 가능하도록 한 고주파수 공진형인버터; 상기 공진형인버터와 연결되며, 일측에 배기가스입구와 타측에 배기가스출구가 형성된 하우징의 내부에 구비되는 동시에 자속을 발생시켜 부하인 필터를 가열하는 유도가열부; 상기 유도가열부와 연결되며, 고주파수 공진형인버터를 제어하는 제어기;로 구비됨을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치를 제공한다.

이하에서는 이러한 목적 달성을 위한 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치의 제1실시

예를 도시한 간략 구성도.

도 2 는 본 고안 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치의 제2실시

예를 도시한 간략 구성도.

도 3 은 본 고안 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치의 제3실시

예를 도시한 간략 구성도.

도 4 는 본 고안 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치의 제4실시

예를 도시한 간략 구성도.

도 5 는 본 고안에 적용된 디젤엔진용 후처리장치의 제1실시예를 나타낸 사

용상태도.

도 6 은 본 고안에 적용된 디젤엔진용 후처리장치의 제2실시예를 나타낸 사

용상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 제어기 11: 공진형인버터

12: 유도가열부 13: 필터

본 고안에 적용된 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치는 도 1 에서 도 6 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

하기에서 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 고안은 도 1 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 자동차내의 발전전원인 DC전원(12∼25V)을 사용하여 사용주파수인 고주파수로 변환시켜 스위칭이 가능하도록 한 고주파수 공진형인버터(11)가 구비된다.

또한 본 고안은 상기 공진형인버터(11)와 연결되며, 일측에 배기가스입구와 타측에 배기가스출구가 형성된 하우징(40)의 내부에 구비되는 동시에 자속을 발생시켜 부하인 필터를 가열하는 유도가열부(12)가 구비된다.

상기 유도가열부(12)는 중앙의 매연여과 제1필터(13)를 중심으로 외측으로는 절연 및 단열의 제1홀더(14)와 코일(15) 그리고 다시 제1홀더(14)와 마그네틱 케이스(16)가 순차척으로 구비된다. 이때 상기 코일(15)은 릿쯔와이선으로 사용할 수 있음은 물론이다.

또한 본 고안은 상기 유도가열부(12)와 연결되며, 고주파수 공진형인버터(11)를 제어하는 제어기(10)가 구비된다.

본 고안은 또한 상기 유도가열부(12)와 제어기(10)의 사이에 온도압력센서(17)가 구비되어 구성된다.

본 고안은 상기 유도가열부(12)를 도 2 에 도시된 바와 같이 구성할 수 있음은 물론이다.

즉, 상기 유도가열부(12)는 일측 중앙의 먼지포집용 매연여과 제1필터(13a)와 타측 중앙의 매연여과 제2필터(20)(연소용 발열부)를 중심으로 외주면에 절연 및 단열의 제1홀더(14a)가 구비되고, 이 제1홀더(14a)의 외측으로는 코일(15) 그리고 다시 제1홀더(14a)와 마그네틱 케이스(16)가 순차적으로 구비되어 구성된다.

또한 본 고안은 상기 유도가열부(12)를 도 3 에 도시된 바와 같이 구성할 수 있음은 물론이다.

즉, 상기 유도가열부(12)는 중앙의 코일홀더(30)를 중심으로 외측으로는 코일(15)과 절연 및 단열의 제2홀더(14b) 그리고 매연여과 제1필터(13b)와 다시 제2홀더(14b) 그리고 마그네틱 케이스(16)가 순차적으로 구비된다.

더 나아가서 본 고안은 상기 유도가열부(12)를 도 4 에 도시된 바와 같이 구성할 수 있음은 물론이다.

즉, 중앙의 코일홀더(30a)를 중심으로 외측으로는 코일(15)과 절연 및 단열의 제2홀더(14c) 그리고 좌우측으로 각각 분리된 매연여과 제1필터(13c) 및 매연여과 제2필터(20a)(연소용 발열부) 그리고 다시 제2홀더(14c)와 마그네틱 케이스(16)가 순차적으로 구비되어 구성된다.

본 고안은 상기와 같이 유도가열부(12)가 내장된 하우징(40)을 도 5 에 도시된 바와 같이 하나를 배기가스입구와 배기가스출구의 사이에 설치하여 연속으로 사용할 수 있음은 물론 도 6 에 도시된 바와 같이 2개 이상 병렬로 연결 구비하되, 하우징(40)으로 유입되는 배기가스입구에는 밸브(50)가 각각 구비되어 구성된다.

한편 본 고안은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

그리고 본 고안은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 고안 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1 및 도 5 는 제1필터(13)의 전체가 전기전도체로서 코일(15)에 고주파 전압이 흐르면 발열하여 포집된 미세먼지를 연소시키게 되는 것으로, 배기가스입구를 통해 하우징(40)의 내부로 유입된 배기가스는 제1필터(13)를 거쳐 미세먼지를 떨어뜨리고 배기가스출구를 통해 배출된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 절연 및 단열의 제1홀더(14)의 내부 또는 외부에 존재하는 발열체인 제1필터(13)와 코일(15)에 공진형인버터(11)를 채용하여 자속을 발생시켜 제1필터(13)를 직접가열(유도가열)함에 따라 제1필터(13)의 내부에 포집된 미세먼지 및 매연을 빠른시간 내에 연소시킬 수 있도록 하여 전력변화 효율을 높임은 물론 제1필터(13)의 온도 및 압력을 온도압력센서(17)가 감지하면 이를 제어기(10)로 보내 제어기(10)가 제1필터(13)의 과열을 막을 수 있도록 한다.

또한 본 고안은 도 2 에 도시된 바와 같이 2가지 다른 원료의 제1필터(13a)(먼지포집용)와 제2필터(20)(연소용 발열부)를 이용하는 것으로, 이때 상기 제2필터(20)는 전도체로서 매연포집부이고, 제1필터(13a)는 매연포집을 돕기 위한 비전도체로서 코일(15)에 고주파전압이 흐르면 발열하여 포집된 미세먼지를 연소시키게 된다.

또한 본 고안은 도 3 에 도시된 바와 같이 코일(15)이 제1필터(13b)의 내부에 위치하는 것으로, 이의 기술적 작용은 전술한 도 1 과 동일하기 때문에 생략하기로 한다.

본 고안은 또한 도 4 에 도시된 바와 같이 코일(15)이 제1필터(13c)와 제2필터(20a)의 내부에 위치한 것으로, 이의 기술적 작용 역시 전술한 도 2 와 동일하기 때문에 생략하기로 한다.

상기한 본 고안은 제1,2필터(13)(13a)(13b)(13c)(20)에 포집된 미세먼지가 증가됨에 따라 배기가스의 압력이 변화되고, 이 변화되는 압력은 정기적인 시간에 따라 제어기(10)를 통해 상기 제1,2필터(13)(13a)(13b)(13c)(20)를 통해 가열시키게 된다.

이와 같이 미세먼지의 연소에 따라서는 제1,2필터(13)(13a)(13b)(13c)(20)의 내부온도는 증가되고 이를 제어기(10)에서 일정온도 이상 과열되지 않도록 연소를 제어하게 된다.

본 고안은 도 5 에 도시된 바와 같이 하우징(40)을 1개만 설치하여 연속으로 작동시킬 수 있도록 함은 물론 도 6 에 도시된 바와 같이 하우징(40)을 2개 이상 병렬로 설치하여 교번하여 사용할 수 있도록 한 것으로, 이때 배기가스의 입구에 설치된 밸브(50)의 선택적인 작동에 의해 어느 하나의 하우징(40) 또는 모든 하우징(40)의 내부로 배기가스가 유입되게 작동시킬 수 있도록 함은 물론이다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 고안은 필터내에 포집된 미세먼지 및 매연을 빠른시간 내에 연소시킬 수 있도록 한 것이고, 필터자체가 열원(히터)이기때문에 현재 후처리 장치의 문제점중 하나인 전력의 효율성을 극대화 시킬 수 있도록 한 것이며, 필터의 온도 및 압력을 제어하는 제어장치에 의해 필터의 과열을 방지할 수 있도록 한 것이고, 필터의 재생시 필터내의 온도제어가 용이하도록 한 것이며, 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims

배기가스중의 유해물질을 정화하는 디젤엔진용 후처리장치에 있어서,

자동차내의 DC전원을 사용하여 사용주파수인 고주파수로 스위칭이 가능하도록 한 고주파수 공진형인버터(11);

상기 공진형인버터와 연결되며, 일측에 배기가스입구와 타측에 배기가스출구가 형성된 하우징의 내부에 구비되는 동시에 자속을 발생시켜 부하인 필터를 가열하는 유도가열부(12);

상기 유도가열부와 연결되며, 고주파수 공진형인버터를 제어하는 제어기(10);로 구비됨을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 유도가열부와 제어기의 사이에는 온도압력센서(17)가 더 구비됨을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 유도가열부(12)는,

중앙의 제1필터를 중심으로 외측으로는 제1홀더와 코일 그리고 다시 제1홀더와 케이스가 순차척으로 구비됨을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 유도가열부(12)는,

일측 중앙의 제1필터와 타측 중앙의 제2필터를 중심으로 외주면에 제1홀더가 구비되고, 이 제1홀더의 외측으로는 코일 그리고 다시 제1홀더와 케이스가 순차적으로 구비됨을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 유도가열부(12)는,

중앙의 코일홀더를 중심으로 외측으로는 코일과 제2홀더 그리고 제1필터와 다시 제2홀더 그리고 케이스가 순차적으로 구비됨을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 유도가열부(12)는,

중앙의 코일홀더를 중심으로 외측으로는 코일과 제2홀더 그리고 좌우측으로 각각 분리된 제1필터 및 제2필터 그리고 다시 제2홀더와 케이스가 순차적으로 구비됨을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 유도가열부가 구비된 하우징(40)이 2개 이상 병렬로 연결 구비되되, 하우징으로 유입되는 배기가스입구에는 밸브(50)가 각각 구비됨을 특징으로 하는 고주파유도가열을 이용한 디젤엔진용 후처리장치.