KR20090131023A - 디젤엔진의 매연 정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디젤엔진의 매연 정화장치에 관한 것으로, 본 발명은 디젤엔진의 매연 정화장치에서 매연을 포집하여 연소시키는 여과부재(20)를 스테인레스 스틸이나 복합금속으로 이루어진 금속연소망(22)으로 구성하되, 입도가 150~400메쉬를 유지하고, 각 금속연소망(22) 사이의 간격(T)이 3~10mm 정도를 유지하도록 하며, 각각의 금속연소망(22)의 유입단(26)과 배출단(28)이 교대로 폐쇄되도록 한 것으로, 본 발명에 의하면, 여과재생부(30)에 사용되는 여과부재(20)가 세라믹 여과재 대신에 금속연소망(22)으로 구성되어 제 1,2여과재생부(32,34)에서 매연과 입자상물질의 포집과 연소가 반복적으로 이루어짐으로써, 배출가스의 재생이 용이하고 완전하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 여과부재(20)의 외부충격에 의한 파손이 적고, 재생이 용이하여 배출가스의 재생시 입자상물질이나 매연이 완전 연소되어 재생후 남아있는 물질이 없어 여과재생부의 배압을 상승시키기 않게 되며, 따라서, 매연정화능력을 오래 유지시킬 수 있고, 여과부재(20)의 내구성이 향상될 수 있는 유용한 효과가 제공되는 발명이다.
Figure P1020080056781
매연 정화장치

Description

디젤엔진의 매연 정화장치{Smoke purification system of Diesel engine}
본 발명은 디젤엔진에 관한 것으로 더욱 상세하게는 디젤엔진의 매연 정화장이체 관한 것이다.
본 발명은 디젤엔진의 매연 정화장치에 관한 것으로, 특히 엔진으로부터 배출되는 배출가스를 선택적으로 유도한 후 포집하여 히터로 재 연소시키는 매연 정화장치의 여과부재를 다수개의 금속연소망으로 구성하고, 각 금속연소망의 유입단과 배출단을 교대로 폐쇄하여 유입단 측으로 유입된 배출가스가 각 금속연소망의 벽면을 통과한 후에 배출단 측으로 배출되도록 함으로써, 상기 여과부재를 통과하는 배출가스에 포함된 매연과 입자상물질의 포집성이 향상될 수 있고, 정화장치에 작용하는 배압의 급상승을 방지할 수 있는 디젤엔진의 매연 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 디젤엔진의 매연 정화장치는 여과재에 여과된 입자상물질을 가열선이나 버너 등으로 가열하고 송풍기로 공기를 공급하여 퇴적된 입자상물질을 태우도록 구성되는 것으로, 이러한 매연 정화장치는 유해물질이 대기중으로 배출되는 것을 최소화하거나 방지함으로써, 대기오염을 최소화하는 기능을 갖는 것이다.
이와 같은 매연 정화장치는 주로 여과재로서 세라믹 필터를 사용하게 되는데, 상기 세라믹 필터를 사용할 경우에, 일시에 미연탄화수소나 입자상물질들을 태움으로 인하여 온도가 국부적으로 급격히 상승하여 세라믹 필터로 된 여과재가 파손됨으로써 여과재의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 세라믹 필터를 사용할 경우에, 입자상물질의 완전연소가 곤란하여 세라믹 필터에 입자상물질이 퇴적되었고, 이로 인하여 매연 정화장치내의 배압이 증가하여 엔진의 출력이 감소하는 현상이 발생하였던 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 디젤엔진의 매연 정화장치에 사용되는 여과재를 금속재로 형성하여 입자상물질의 포집을 용이하게 할 수 있고, 고열에 의한 파손을 최소화하여 여과재의 수명을 연장할 수 있으며, 포집된 입자상물질의 완전연소가 가능하여 정화장치내부의 배압이 상승하는 현상을 방지할 수 있는 디젤엔진의 매연 정화장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 기술적 과제는 엔진측과 연통되게 양측으로 분기된 제 1배출가스 유입부 및 제 2배출가스 유입부; 상기 제 1배출가스 유입부 및 제 2배출가스 유입부에 연통되게 설치된 1차 여과재생부; 상기 1차 여과재생부와 연통되도록 형성되고 여과부재를 구비한 제 1여과재생부 및 제 2여과재생부로 이루어진 여과재생부; 상기 제 1,2배출가스 유입부의 분기점에 설치된 밸브; 상기 제 1,2여과재생부에 설치된 히터; 상기 제 1,2여과재생부의 입구와 출구측에 설치된 압력감지센서; 및 상기 각 압력감지센서에 의해 작동되어 상기 제 1,2배출가스 유입부에 배출가스가 선택적으로 유입되도록 상기 밸브를 제어함과 동시에 입구가 폐쇄된 여과재생부 측의 히터를 제어하여 포집된 매연과 입자상물질이 연소되도록 하는 제어부로 이루어진 디젤엔진의 매연 정화장치에 있어서, 상기 여과부재는 크기가 다르게 중공형으로 형성된 다수개의 금속연소망이 서로 3~10mm의 간격을 유지하여 동심 원을 이루어 상기 제 1여과재생부 및 제 2여과재생부에 삽입 설치되고, 상기 각 금속연소망의 유입단과 배출단은 입구측으로 유입된 배출가스가 각 벽면을 통과하여 출구측으로 배출되도록 폐쇄부재에 의해 교대로 각각 폐쇄되며, 상기 각 금속연소망의 유입단과 배출단은 방사형으로 교차되도록 형성된 지지부재에 융착되어 지지되고, 상기 금속연소망의 외면에는 매트가 설치되는 것을 특징으로 하는 디젤엔지의 매연 정화장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 각 금속연소망의 입도는 150~400메쉬인 것을 특징으로 하고, 상기 제어부는 상기 히터에 18~25분간 전원을 인가하는 것을 특징으로 하며, 상기 밸브는 상기 압력감지센서가 감지한 배출가스의 입,출입 압력차가 250~400mm bar(밀리바)일 때, 제어부에 의해 작동되어 절환되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 디젤엔진의 매연 정화장치는 여과재생부에 사용되는 여과부재를 세라믹 여과재 대신에 금속연소망으로 이루어진 여과부재를 사용함으로써, 외부충격에 의한 파손이 적고, 재생이 용이하여 배출가스의 재생시 입자상물질이나 매연이 완전 연소되어 재생후 남아있는 물질이 없어 여과재생부의 배압을 상승시키기 않게 되고, 따라서, 매연정화능력을 오래 유지시킬 수 있으며, 여과부재의 내구성이 향상될 수 있는 유용한 효과가 제공된다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명을 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면 중에서 도 1내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 디젤엔진의 매연 정화장치는 금속으로 형성된 여과부재(20)를 구비한 것으로, 이와 같은 여과부재(20)와 주변 구성요소를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 매연 정화장치의 제 1배출가스 유입부(12)와 제 2배출가스 유입부(14)는 엔진측과 연통되게 엔진측의 배기파이프가 양측으로 분기되어 이루어진 것이다.
상기 제 1배출가스 유입부(12)와 제 2배출가스 유입부(14)의 분기점에는 엔진으로부터 배출되는 가스가 상기 제 1배출가스 유입부(12) 또는 제 2배출가스 유입부(14)로 유입되도록 하거나 유입되는 량을 조절할 수 있도록 이루어진 밸브(40)가 설치된다.
이때, 상기 밸브(40)는 상기 제 1,2배출가스 유입구(12,14)의 입구측에 각각 별도로 설치될 수 있다.
상기 제 1,2배출가스 유입부(12,14)의 각 일측에는 1차 여과재생부(18,19)가 설치되고, 상기 1차 여과재생부(18,19)의 일측으로는 제 1여과재생부(32)와 제 2여과재생부(34)로 이루어진 여과재생부(30)가 설치된다.
상기 제 1,2여과재생부(32,34)는 그 내부를 통과하는 배출가스를 여과하도록 구성된 것으로, 그 내부의 입구측과 출구측에는 각각 압력감지센서(60A,60B)가 설치되어 유입되는 가스의 압력과 재생되어 배출되는 가스의 압력을 감지하게 된다.
또한, 상기 제 1,2여과재생부(32,34)의 내부에는 유입되는 배출가스의 매연과 입자상물질이 포집되도록 여과부재(20)가 설치되고, 출구측에는 히터(50)가 설치되며, 상기 여과부재(20)의 주변 즉, 외면에는 상기 여과부재(20)가 배출가스의 배출압과, 열팽창에 견딜 수 있도록 매트(29)가 설치된다.
이때, 상기 여과부재(20)는 크기가 다르게 중공형으로 형성된 다수개의 금속연소망(22)이 서로 간격(T)을 유지하여 동심원을 이루도록 삽입 설치되는 것으로, 상기 여과부재(20)의 입구측으로 유입된 배출가스가 각 금속연소망(22)의 벽면(24)을 통과하여 출구측으로 배출되도록 상기 각 금속연소망(22)의 유입단(26)과 배출단(28)이 교대로 폐쇄된구조를 갖으며, 이러한 금속연소망(22)은 스테인레스 스틸이나, 복합금속으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 각 금속연소망(22)은 길이방향으로 지그재그 형상을 갖도록 폐쇄부재(90)에 의해 상호 연결된 형상을 갖는다.
다시 설명하면, 첨부된 도면 중에서 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 각 금속연소망(22)의 유입단(26)과 배출단(28)이 다수개의 폐쇄부재(90)에 의해 교대로 폐쇄되어 유입단(26) 측으로 유입된 배출가스가 각 금속연소망(22)의 벽면(24)을 통과한 후에만 배출단(28) 측으로 배출되도록 구성된 것이다.
이러한 금속연소망(22)의 입도는 150~400메쉬가 바람직하다.
이와 같이 상기 각 금속연소망(22)이 상호 지그재그로 연결되도록 구성된 상태에서 상기 각 폐쇄부재(90)는 서로 교차되도록 형성된 지지부재(80)에 융착되어 고정된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 각 폐쇄부재(90)가 각각의 금속연소망(22)의 유입단(26)과 배출단(28)에 융착되어 고정된 상태에서 상기 지지부재(80)에 융착되어 고정됨으로써, 상기 각 금속연소망(22)의 양측은 지지부재(80)에 견고 하게 지지되어 상호 일정한 간격을 유지하게 되는 것이다.
이때, 상기 각 금속연소망(22) 간의 간격(T)은 3mm에서 10mm정도가 바람직하다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각 유입단(26)과 배출단(28)은 일체로 형성하되, 입구측과 출구측이 지그재그로 연결되어 입구측과 출구측이 교대로 폐쇄되도록 구성하여, 금속연소망(22)의 제작을 용이하게 할 수 있다.
상기 압력감지센서(60A,60B)의 감지신호를 입력받는 제어부(70)는 상기 압력감지센서(60A,60B)가 감지한 입구측의 압력과 출구측의 압력의 차이가 규정치를 벗어나게 되면, 배출가스가 제 1여과재생부(32) 또는 제 2여과재생부(34)에 선택적으로 유입되도록 상기 밸브(40)를 작동시키고, 폐쇄된 측의 배출가스 유입부(12,14) 측의 히터(50)를 선택적으로 작동시키도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 밸브(40)에 의해 엔진의 배기파이프와 연통된 제 1배출가스 유입부(12)로 엔진으로부터 배출가스가 유입되면, 배출되는 가스는 상기 제 1배출가스 유입부(12) 측의 1차여과재생부(18)를 통과하여 상기 여과재생부(30)의 제 1여과재생부(32)로 유입되어 상기 여과부재(20)를 통과하게 된다.
이때, 상기 제 1여과재생부(32) 측의 압력감지센서(60A)는 상기 제 1여과재생부(32)의 입구측과 출구측의 압력을 감지하여 감지신호를 상기 제어부(70)로 보내게 된다.
상기 엔진으로부터 배출되는 가스가 상기 여과부재(20)를 통과하는 상태가 도 3에 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 상기 제 1여과재생부(32)의 각 금속연소망(22) 사이로 유입된 배출가스는 상기 각 금속연소망(22)의 유입단(26) 사이로 유입된 후에, 상기 폐쇄부재(90)에 의해 폐쇄된 배출단(28)측으로 곧바로 배출되지 못하고 각금속연소망(22)의 벽면(24)을 통과한 상태에서 개방된 상기 배출단(28)측으로 배출되고, 이로 인하여 상기 배출가스에 포함된 미연소 탄화수소와 입자상물질은 상기 각 금속연소망(22)의 벽면(24)을 통과하면서 각각의 벽면(24)에 점착되어 포집되는 것이다.
따라서, 상기 여과부재(20)를 통과한 배출가스는 상기 각각의 금속연소망(22)에 여과되어 깨끗한 공기만 배출될 수 있는 것이다.
이때, 상기 여과부재(20)로 유입된 배출가스의 미연소 탄화수소 및 입자상물질은 충분한 표면적과, 적당한 입도를 갖는 각 금속연소망(22)에 용이하게 포집될 수 있는데, 이와 같이 상기 여과부재(20)가 충분한 표면적을 구비하고, 입자상물질의 포집이 용이하게 이루어질 수 있는 것은, 입도가 150~400메쉬로 형성된 다수개의 금속연소망(22)이 일정한 간격(T)을 유지하여 겹쳐지게 삽입 설치됨으로써, 제한된 공간내에서 충분한 표면적이 제공되기 때문이다.
상기 각 금속연소망(22) 사이의 간격(T)이 너무 작으면, 배출가스의 재생시 열팽창에 취약하게 되고, 간격(T)이 크면, 제한된 공간내에서 충분한 표면적을 제공하지 못하게 된다. 따라서, 각 금속연소망(22) 사이의 간격(T)은 3~10mm가 바람 직하다.
상기와 같이 배출가스가 제 1여과재생부(32)로 유입되어 상기 각 금속연소망(22)의 벽면(24)에 미연소 탄화수소와 입자상물질이 점착되면, 상기 상기 제 1여과재생부(32)의 입구측 압력과 출구측 압력의 차이가 발생하게 되는데, 이러한 압력의 차이는 상기 압력감지센서(60A)에 의해 감지되어 상기 제어부(70)로 입력된다.
이와 같이 상기 압력감지센서(60A)가 감지한 상기 제 1여과재생부(32)의 입구측 압력과 출구측 압력의 차이가 설정치보다 커지게 되면, 상기 제어부(70)는 상기 밸브(40)를 작동시켜 상기 밸브(40)가 제 1배출가스 유입부(12)를 폐쇄하고 제 2배출가스 유입부(14)를 개방하여 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 상기 제 2여과재생부(34)로 유입되도록 한다.
이와 동시에 상기 제어부(70)는 상기 제 1여과재생부(32) 측의 히터(50)에 18~25분간 전원을 인가하여 상기 각 금속연소망(22)의 벽면(24)에 포집된 미연소 탄화수소 및 입자상물질이 연소되도록 한다.
즉, 상기 압력감지센서(60A)의 감지신호에 따라 상기 제어부(70)에 의해 제어되는 밸브(40)가 상기 제 1배출가스 유입부(12)를 폐쇄하고, 상기 제 2배출가스 유입부(14)를 개방함으로써, 배출되는 배출가스는 상기 제 2배출가스 유입부(14)로유입되어 상기 제 2여과재생부(34)를 통과하면서 입자상물질이 제 2여과재생부(34) 측의 각 금속연소망(22)에 포집되는 것이고, 이와 같이 상기 제 1여과재생부(32)의 각 금속연소망(22)에 포집된 각종 입자상물질은 상기 제어부(70)에 의해 작동하는 히터(40)에 의해 연소되는 것이다.
상기와 같이 상기 제 1여과재생부(32) 측의 금속연소망(22)에 포집된 입자상물질이 연소될 때, 상기 제 2여과재생부(34) 측의 금속연소망(22)에는 배출가스에 포함된 입자상물질이 벽면(24)을 통과하면서 접착되어 포집되고, 이어서, 상기 제 2여과재생부(34) 측의 금속연소망(22)에 포집된 입자상물질이 연소될 때, 상기 제 1여과재생부(32) 측의 금속연소망(22)으로는 배출가스가 통과되면서 입자상물질이 포집됨으로써, 상기 제 1,2여과재생부(32,34)가 교대로 입자상물질을 포집하거나 연소하는 과정이 반복적으로 이루어져, 엔진으로부터 배출되는 배출가스는 매연이나 입자상물질이 제거된 상태에서 대기중으로 배출되는 것이다.
이때, 상기 밸브(50)는 배출가스의 입,출입 압력차가 250~400mm bar(밀리바) 정도일 때, 절환되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 입,출입 압력차가 너무 높으면, 배압이 커져 엔진에 무리를 주게 되고, 압력차가 너무 작을 때 절환되면, 전원의 소모가 많아지기 때문이다.
또한, 상기 히터(50)에 전원이 인가되는 시간은 18~25분 정도가 바람직한데, 만약 25분 이상이면 여과재생부(30)가 과열되어 여과부재(20)에 손상을 주게 되며, 18분보다 적으면 포집된 미연소 탄화수소와 입자상물질이 완전히 연소하지 못하여 배압의 상승을 일으키기 때문이다.
이와 같은 본 발명에 의한 디젤엔진 매연 정화장치는 디젤자동차 및 선박, 기관차, 산업용 내연기관 등에 사용할 수 있다
도 1은 본 발명에 의한 디젤엔진의 매연 정화장치를 도시한 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 매연 정화장치의 여과부재를 도시한 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 여과부재의 결합상태를 도시한 결합상태 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 여과부재의 다른 실시예를 도시한 단면도.
■도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명■
12 : 제 1배출가스 유입부 14 : 제 2배출가스 유입부
20 : 여과부재 22 : 금속연소망
24 : 벽면 26 : 유입단
28 : 배출단 30 : 여과재생부
32 : 제 1여과재생부 34 : 제 2여과재생부
40 : 밸브 50 : 히터
60A,60B : 압력감지센서 70 : 제어부
80 : 지지부재 90 : 폐쇄부재

Claims (1)

  1. 엔진측과 연통되게 양측으로 분기된 제 1배출가스 유입부(12) 및 제 2배출가스 유입부(14);
    상기 제 1배출가스 유입부(12) 및 제 2배출가스 유입부(14)에 연통되게 설치된 1차 여과재생부(18,19);
    상기 1차 여과재생부(18,19)와 연통되도록 형성되고 여과부재(20)를 구비한 제 1여과재생부(32) 및 제 2여과재생부(34)로 이루어진 여과재생부(30);
    상기 제 1,2배출가스 유입부(12,14)의 분기점에 설치된 밸브(40);
    상기 제 1,2여과재생부(32,34)에 설치된 히터(50);
    상기 제 1,2여과재생부(32,34)의 입구와 출구측에 설치된 압력감지센서(60A,60B); 및
    상기 각 압력감지센서(60A,60B)에 의해 작동되어 상기 제 1,2배출가스 유입부(12,14)에 배출가스가 선택적으로 유입되도록 상기 밸브(40)를 제어함과 동시에 입구가 폐쇄된 여과재생부(30) 측의 히터(50)를 제어하여 포집된 매연과 입자상물질이 연소되도록 하는 제어부(70)로 이루어진 디젤엔진의 매연 정화장치에 있어서,
    상기 여과부재(20)는 크기가 다르게 중공형으로 형성된 다수개의 금속연소망(22)이 서로 3~10mm의 간격을 유지하여 동심원을 이루어 상기 제 1여과재생부(32) 및 제 2여과재생부(34)에 삽입 설치되고,
    상기 각 금속연소망(22)의 유입단(26)과 배출단(28)은 입구측으로 유입된 배 출가스가 각 벽면(24)을 통과하여 출구측으로 배출되도록 폐쇄부재(90)에 의해 교대로 각각 폐쇄되며, 상기 각 금속연소망(22)의 유입단(26)과 배출단(28)은 방사형으로 교차되도록 형성된 지지부재(80)에 융착되어 지지되고, 상기 금속연소망(22)의 외면에는 매트(29)가 설치되는 것을 특징으로 하는 디젤엔지의 매연 정화장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210019551A (ko) * 2018-08-10 2021-02-22 바이에리쉐 모토렌 베르케 악티엔게젤샤프트 자동차의 배기가스 분기용 입자 필터의 변형의 검출
KR20210138238A (ko) * 2020-05-12 2021-11-19 주식회사 칸필터 공기정화장치
KR20220017232A (ko) * 2020-08-04 2022-02-11 주식회사 칸필터 공기정화장치
KR102564999B1 (ko) * 2022-12-30 2023-08-08 에너젠(주) 3차원 미세격자를 이용한 발전기용 저전력 매연저감장치

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