KR20110054237A - Exhaust gas reduction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 배기가스 저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 필터의 재생 시 필터 내부로 유입되는 저온의 배기가스를 차단하여 필터의 냉각을 방지함으로써 필터의 재생능력을 향상시킬 수 있는 배기가스 저감장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas reducing device, and more particularly, to exhaust the low-temperature exhaust gas flowing into the filter at the time of regeneration of the filter to prevent cooling of the exhaust gas, thereby improving the regeneration capacity of the filter. It relates to an abatement device.
일반적으로 디젤 엔진은 연비 및 출력에 있어서 가솔린 엔진보다 뛰어난 장점을 가지고 있다. 그런데, 디젤 엔진은 그 특성상 가솔린 엔진과는 달리, 배기가스 배출 시 입자상 물질(Particulate Matter: PM)과 같은 유해물질이 함께 배출되는 단점이 있다.In general, diesel engines have an advantage over gasoline engines in fuel economy and power output. However, diesel engines have a disadvantage in that, unlike gasoline engines, harmful substances such as particulate matter (PM) are discharged together when exhaust gas is discharged.
이러한 입자상 물질은 대기를 오염시키는 원인으로 인식되고 있기 때문에 많은 국가에서 입자상 물질 등과 같은 유해물질의 배출 규제가 강화되고 있다.Since these particulate matters are recognized as a cause of air pollution, in many countries, restrictions on the emission of harmful substances such as particulate matters are being tightened.
한편, 입자상 물질 등과 같은 유해물질에 대한 각국의 배출 규제를 충족시키기 위해 유해물질을 저감할 수 있는 기술이 등장하고 있다. 입자상 물질등과 같은 유해물질을 저감할 수 있는 기술로는 디젤 엔진과 머플러(muffler) 사이의 배기가스 유로에 디젤 입자상 물질 필터(Diesel Particulate Filter: DPM)를 개재하여 입자상 물질을 포집한다.On the other hand, in order to meet the emission regulations of countries for harmful substances, such as particulate matter, technologies that can reduce the harmful substances have emerged. As a technique capable of reducing harmful substances such as particulate matter, particulate matter is collected through a diesel particulate filter (DPM) in an exhaust gas flow path between a diesel engine and a muffler.
여기서, 필터는 배기가스와 함께 배출된 입자상 물질을 포집한다. 필터에 포집된 입자상 물질을 재생시키는 방식은 필터를 직접 가열하여 필터에 포집된 입자상 물질을 연소시킨다. 이렇게 필터를 직접 가열하기 위해 필터에는 전원이 인가되는 전극부가 연결된다.Here, the filter collects particulate matter discharged together with the exhaust gas. The method of regenerating particulate matter trapped in the filter burns the particulate matter trapped in the filter by directly heating the filter. In order to directly heat the filter, the filter is connected to an electrode portion to which power is applied.
그러나, 필터를 직접 가열하는 종래의 방식은 필터 내부로 유입되는 배기가스가 저온일 경우, 필터가 냉각됨으로써 필터를 가열하기 위해 과도한 에너지가 필요한 문제점이 있다. 또한, 종래의 필터는 일반적으로 1개의 포집공간을 가지고 있으므로, 필터의 과열 또는 과냉각에 의해 필터의 사용 수명이 저하되는 문제점도 있다.However, the conventional method of directly heating the filter has a problem that excessive energy is required to heat the filter by cooling the filter when the exhaust gas flowing into the filter is low temperature. In addition, since a conventional filter generally has one collecting space, there is also a problem that the service life of the filter is reduced due to overheating or subcooling of the filter.
따라서, 본 발명의 목적은, 필터로 유입되는 저온의 배기가스가 차단하여 필터의 냉각을 방지할 수 있도록 구조가 개선된 배기가스 저감장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust gas reducing device having an improved structure so that low temperature exhaust gas flowing into a filter can be blocked to prevent cooling of the filter.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 필터의 포집공간을 복수로 형성하여 필터의 포집 성능 향상 및 과열을 방지할 수 있는 배기가스 저감장치를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide an exhaust gas reducing device that can improve the trapping performance of the filter and prevent overheating by forming a plurality of trapping spaces of the filter.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects which are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 엔진으로부터 배기가스가 유출되는 유로 상에 배치되며, 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 적어도 2개 이상의 포집공간을 갖는 통 형상의 디젤 입자상 물질 필터(Diesel Particulate Filter)와, 상기 필터의 양측면 중 적어도 어느 일측면에 배치되고 적어도 2개 이상의 포집공간에 대응하는 배기가스의 연통구가 구획 형성되는 유로구획부와, 상기 유로구획부에 적어도 하나 이상으로 배치되어, 상기 연통구를 개방 및 폐쇄하는 개방위치 및 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동되는 개폐부재와, 상기 연통구가 상기 개폐부재에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄되도록 상기 개폐부재에 구동력을 제공하는 구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 저감장치에 의해서 이루어진다.Means for Solving the Problems According to the present invention, a diesel particulate filter having a cylindrical shape is disposed on a flow path through which exhaust gas flows out from an engine and has at least two collection spaces for collecting particulate matter contained in the exhaust gas. (Diesel Particulate Filter), and at least one flow path partition portion formed on at least one side of both sides of the filter and communicating passages of exhaust gases corresponding to at least two collection spaces, and at least one flow path partition portion. And a driving member for reciprocating between an open position and a closing position for opening and closing the communication port, and for providing a driving force to the opening and closing member so that the communication port is selectively opened and closed by the opening and closing member. It is made by an exhaust gas reducing device characterized in that it comprises a unit.
여기서, 상기 필터에 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터의 전원이 적어도 2개 이상으로 구획된 상기 포집공간에 인가되도록 상기 포집공간들에 마련되어, 상기 필터의 상기 포집공간들을 가열하는 복수의 전극부와, 상기 필터에 마련되어, 상기 필터의 온도를 감지하는 온도감지부와, 상기 온도감지부에 의해 감지된 신호에 기초하여, 상기 연통구가 선택적으로 상기 개폐부재에 의해 개방 및 폐쇄되도록 상기 개폐부재에 구동력을 제공하는 상기 구동유닛을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.Here, a plurality of power supply units for supplying power to the filter and the collecting spaces to be applied to the collection space divided into at least two or more power from the power supply, heating the collection spaces of the filter An electrode portion of the filter, a temperature sensing portion sensing the temperature of the filter, and a communication port selectively opened and closed by the opening / closing member based on a signal detected by the temperature sensing portion. It may further include a control unit for controlling the drive unit for providing a driving force to the opening and closing member.
그리고, 상기 구동유닛은, 구동력을 발생하는 모터와, 상기 모터와 상기 개폐부재 사이에 개재되어, 상기 모터로부터 제공받은 구동력을 상기 개폐부재에 전달하는 구동축을 포함할 수 있다.The driving unit may include a motor generating a driving force and a driving shaft interposed between the motor and the opening / closing member to transmit the driving force provided from the motor to the opening / closing member.
상기 연통구는 상기 유로구획부의 중심을 기준으로 방사상으로 균등 분할되 는 것이 바람직하다.The communication port is preferably equally divided radially with respect to the center of the flow path compartment.
바람직하게 상기 연통구는 상기 유로구획부의 면적에 대해 면적 등분할 될 수 있다.Preferably, the communication port may be divided into areas equal to the area of the flow path compartment.
한편, 상기 유로구획부는, 방사상으로 균등 분할된 제1연통구가 형성되는 제1유로구획부와, 상기 제1유로구획부보다 작은 면적을 가지고 동심원으로 형성되며, 방사상으로 균등 분할된 제2연통구가 형성되는 제2유로구획부를 포함할 수 있다.On the other hand, the flow path section, the first flow path partition portion is formed in the radially equally divided first communication section, the second passage is formed in concentric circles with a smaller area than the first flow path partition portion, the radially equally divided second communication It may include a second euro compartment portion in which a sphere is formed.
그리고, 상기 구동축의 축선은 상기 유로구획부의 중심을 따라 관통하며, 상기 개폐부재는 상기 구동축에 연결되어 상기 연통구의 상기 개방위치 및 상기 폐쇄위치 사이에서 왕복 회전 이동되는 것이 바람직하다.And, the axis of the drive shaft penetrates along the center of the flow path partition, the opening and closing member is connected to the drive shaft is preferably reciprocally rotated between the open position and the closed position of the communication port.
상기 엔진과 상기 개폐부재 사이에 상기 개폐부재의 회전 운동에 연동되도록 회전 가능하게 연결되며, 상기 필터의 내부로 공급되는 연소가스, 산화제, 연료와 공기 또는 환원제의 공급로가 형성된 급기부를 더 포함할 수 있다.The air supply unit is rotatably connected between the engine and the opening and closing member so as to be interlocked with the rotational movement of the opening and closing member, and an air supply unit has a supply path for combustion gas, oxidant, fuel and air or reducing agent supplied into the filter. can do.
또한, 바람직하게 상기 구동축과 상기 개폐부재는 복수개로 마련되어, 면적 등분할 된 상기 연통구들을 각각 플랩(flap) 방식으로 개방 및 폐쇄할 수 있다.In addition, preferably, the drive shaft and the opening and closing member may be provided in plural numbers, and the communication holes, which are divided in area, may be opened and closed in a flap manner.
상기 구동축의 축선은 상기 유로구획부의 중심을 따라 관통하며, 상기 개폐부재는, 상기 구동축에 연결되어, 상기 제1연통구가 개방 및 폐쇄되도록 왕복 회전 이동되는 제1개폐부재와, 상기 구동축에 연결되어, 상기 제2연통구가 개방 및 폐쇄되도록 왕복 회전 이동되는 제2개폐부재를 포함할 수 있다.The axis of the drive shaft penetrates along the center of the flow path partition, and the opening and closing member is connected to the drive shaft, the first opening and closing member reciprocally rotated to open and close the first communication port, and is connected to the drive shaft The second communication port may include a second opening / closing member which is reciprocally rotated to open and close the second communication port.
상기 제1개폐부재와 상기 제2개폐부재는 별도의 상기 구동축에 연결되어, 각각 상기 제1연통구와 상기 제2연통구가 개방 및 폐쇄되도록 독립적으로 왕복 회전 이동되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first opening and closing member and the second opening and closing member are connected to separate drive shafts, and are independently reciprocally rotated to open and close the first communication opening and the second communication opening, respectively.
상기 유로구획부와 상기 개폐부재는 상기 필터의 양측면에 배치되며, 상기 제어부는 상기 필터의 양측면에 배치된 상기 개폐부재가 연동되어 상기 연통구를 개방 및 폐쇄하도록, 상기 구동유닛을 제어하는 것이 바람직하다.The flow path block and the opening and closing member are disposed on both sides of the filter, and the control unit controls the driving unit to open and close the communication port by interlocking the opening and closing members disposed on both sides of the filter. Do.
바람직하게 상기 필터는 실리콘 카바이드(SiC)로 마련될 수 있다.Preferably, the filter may be made of silicon carbide (SiC).
바람직하게 상기 필터에는 산화촉매 또는 흡장환원 촉매가 코팅될 수 있다.Preferably, the filter may be coated with an oxidation catalyst or a storage reduction catalyst.
상기 개폐부재와 상기 급기부 중 어느 하나에는 고온의 연소가스 발생을 위한 연소장치가 마련되는 것이 바람직하다.At least one of the opening and closing member and the air supply unit may be provided with a combustion device for generating a high temperature combustion gas.
그리고, 바람직하게 상기 개폐부재에는 연료와 공기가 공급될 때, 연소의 개시를 위한 점화장치가 마련될 수 있다.Preferably, the opening and closing member may be provided with an ignition device for starting combustion when fuel and air are supplied.
또한, 바람직하게 상기 개폐부재에는 전면적이 개폐부재의 1 내지 25%에 해당되는 적어도 하나의 통기구가 형성될 수 있다.In addition, preferably, the opening and closing member may be formed with at least one vent hole corresponding to 1 to 25% of the opening and closing member.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 복수의 포집공간이 형성된 필터의 적어도 일측면에 복수의 포집공간에 대응하는 복수의 연통구가 형성된 유로구획부를 배치하고, 복수의 연통구를 선택적으로 개폐할 수 있는 개폐부재를 장착하여 각 포집공간으로 유입되는 저온의 배기가스를 차단할 수 있고, 이에 따라 필터의 가열에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 배기가스 저감장치가 제공된다.Therefore, according to the above-mentioned means for solving the problem, a flow path block portion having a plurality of communication ports corresponding to the plurality of collecting spaces is disposed on at least one side of the filter in which the plurality of collecting spaces is formed, and the plurality of communicating holes can be selectively opened and closed. It is possible to block the low-temperature exhaust gas flowing into each collection space by mounting the opening and closing member, thereby providing an exhaust gas reducing device that can reduce the energy required for heating the filter.
또한, 산소가 다량 포함된 배기가스를 차단함으로써, 흡장환원 촉매의 환원 분위기를 쉽게 조성하여 효과적인 환원반응을 이룰 수 있다.In addition, by blocking the exhaust gas containing a large amount of oxygen, it is possible to easily create a reducing atmosphere of the storage reduction catalyst to achieve an effective reduction reaction.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 구성 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Advantages and features of the present invention, and a configuration and method for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. For reference, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 배기가스 저감장치의 바람직한 실시 예는 제1 내지 제4실시 예를 포함한다. 각 실시 예들을 설명함에 있어서, 제1 및 제2실시 예는 동일 명칭에 동일 도면부호로 기재되었으나, 제3실시 예는 제1 및 제2실시 예와 동일 명칭이기는 하나 그 실시 예의 구분을 위해 유로구획부 및 개폐부재에 대해서 상이한 도면부호로 기재되었음을 미리 밝혀둔다. 그리고, 본 발명의 제4실 시 예에 따른 배기가스 저감장치에 대해서는 제1실시 예의 동일한 구성에 대해서 동일한 도면 부호로 기재하였으나, 급기부는 상이한 도면 부호로 기재되었음을 미리 밝혀둔다.Prior to the description, a preferred embodiment of the exhaust gas reducing device according to the present invention includes the first to fourth embodiments. In the description of the embodiments, the first and second embodiments have been described with the same reference numerals in the same name, but the third embodiment has the same name as the first and second embodiments, Note that the compartment and the opening and closing member are described with different reference numerals in advance. In addition, the exhaust gas reducing apparatus according to the fourth exemplary embodiment of the present invention is described with the same reference numerals for the same configuration of the first embodiment, but it is noted that the air supply unit is described with different reference numerals.
또한, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들로서, 차량에 장착되는 배기가스 저감장치에 대해 설명하고 있으나, 선박 등과 같이 디젤 엔진이 사용되는 장치에서는 모두 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.In addition, hereinafter, as an exemplary embodiment of the present invention, the exhaust gas reducing device mounted on a vehicle, but will be described in advance that all can be applied to a device using a diesel engine, such as a ship.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 개략 단면 구성도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an exhaust gas reducing device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배기가스 저감장치(1)는 하우징(10), 필터(20), 유로구획부(40), 개폐부재(60), 구동유닛(80), 전원공급부(100), 전극부(120), 온도감지부(160) 및 제어부(180)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the exhaust
하우징(10)은 하우징몸체(12), 유입구(14) 및 유출구(16)를 포함한다. 하우징몸체(12)는 기본적으로 필터(20), 유로구획부(40) 및 개폐부재(60)를 수용한다. 하우징몸체(12)는 내부에 유동되는 배기가스의 유동 저항을 고려하여 원통 형상으로 마련된다. 물론, 하우징몸체(12)는 본 발명과 달리, 원통 형상이외에도 사각통과 같은 다양한 형상으로 마련될 수도 있다.The
유입구(14)는 디젤 엔진(미도시)과 필터(20) 사이에 형성되어 디젤 엔진으로부터 배출된 배기가스를 필터(20)로 안내하는 유로 역할을 한다. 그리고, 유출구(16)는 필터(20)와 머플러(muffler)(미도시) 사이에 형성되어 필터(20)를 통과한 배기가스를 머플러로 안내하는 유로 역할을 한다.
여기서, 유입구(14) 및 유출구(16)는 하우징몸체(12)의 길이 방향을 따라 하우징몸체(12)의 양측부에 형성된다. 그러나, 유입구(14) 및 유출구(16)는 본 발명의 일 실시 예로서 하우징몸체(12)의 길이 방향을 따라 형성되었을 뿐, 유입구(14) 및 유출구(16)는 하우징몸체(12)의 길이 방향에 대해 가로 방향으로 형성될 수도 있다.Here, the
다음으로 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 개폐부재가 장착된 유로구획부 및 필터의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 개폐부재가 장착된 유로구획부 및 필터의 결합 사시도이다.Next, FIG. 2 is an exploded perspective view of a flow path compartment and a filter equipped with the opening and closing member of the exhaust gas reducing device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flow path compartment including the opening and closing member shown in FIG. 2. And a combined perspective view of the filter.
필터(20)는 본 발명의 일 실시 예로서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 디젤 엔진으로부터 배기가스가 배출되는 유로 상에 배치되며 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 통 형상의 디젤 입자상 물질 필터(Diesel Particulate Filter: DPM)(20)이다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3 as an embodiment of the present invention, the
필터(20)는 실리콘 카바이드(SiC)를 포함하는 세라믹 재질로 이루어진 필터몸체(22)를 갖는다. 여기서, 필터몸체(22) 내부에는 본 발명의 일 실시 예로서, 격벽에 의해 4개의 포집공간(24)으로 구획된다. 즉, 필터(20)의 포집공간(24)은 90도로 분할된 격벽에 의해 4개의 포집공간(24)으로 구획된다. 이러한 필터(20)의 포집공간(24)은 배기가스가 유동되는 유로 역할과 더불어 배기가스에 포함된 입자상 물질을 포집하는 역할도 한다.The
본 발명의 필터몸체(22)는 관련된 다른 구성들의 도시를 위해 빈 공간으로 도시되었으나, 필터몸체(22)의 내부는 허니컴(honeycomb)구조와 같은 복수의 셀로 구성된다. 이렇게 필터몸체(22)의 내부는 복수의 셀로 구성되어 배기가스에 포함된 입자상 물질의 포집 성능을 향상시킨다.Although the
유로구획부(40)는 구획부몸체(42) 및 구획부몸체(42)에 형성된 연통구(44)를 포함한다. 유로구획부(40)는 본 발명의 제1실시 예로서, 유입구(14)에 인접한 필터(20)의 일측면에 배치된다.The flow
구획부몸체(42)는 필터(20)의 형상에 대응하여 통 형상으로 마련된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 구획부몸체(42)는 원통 형상의 필터(20)에 대응되도록 원통 형상을 갖는다. 구획부몸체(42)는 필터(20)의 일측면에 결합된다. 그리고, 구획부몸체(42)의 내부는 격벽에 의해 필터(20)의 포집공간(24)과 연통되는 연통구(44)가 형성된다.The
연통구(44)는 구획부몸체(42)에 배치된 격벽에 의해 복수로 형성된다. 본 발명의 제1실시 예에 따른 연통구(44)는 필터(20)의 포집공간(24)에 대응하여 4개가 형성된다. 각각의 연통구(44)는 필터(20)의 포집공간(24)과 연통되어 배기가스의 통기성을 확보한다. 즉, 연통구(44)는 유로구획부(40)의 중심을 기준으로 방사상으로 균등 분할되어 형성된다.The
다음으로 개폐부재(60)는 유로구획부(40)에 배치되어 연통구(44)를 개방 및 폐쇄하는 개방위치 및 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동된다. 개폐부재(60)는 본 발명의 제1실시 예로서, 유로구획부(40)에 1개가 배치된다. 개폐부재(60)는 구동유닛(80)에 연결되어 구동유닛(80)으로부터의 구동력에 의해 연통구(44)를 선택적으로 개방 및 폐쇄한다. 개폐부재(60)는 유로구획부(40)의 중심을 따라 관통된 구동 축(84) 연결되어, 구동축(84)의 구동력에 의해 개방위치 및 폐쇄위치 사이에서 왕복 회전 이동된다.Next, the opening and closing
예를 들어, 개폐부재(60)는 4개의 연통구(44)를 선택적으로 개방 및 폐쇄하도록 작동된다. 즉, 개폐부재(60)에 의해 4개의 연통구(44) 중 1개가 폐쇄되면 나머지 3개의 연통구(44)는 개방된다. 개폐부재(60)는 구동유닛(80)으로부터 제공받은 구동력에 의해 구획부몸체(42)의 길이 방향의 가로 방향으로 회전 운동한다. 개폐부재(60)는 본 발명의 제1실시 예로서 1개가 개시되었으나, 2개가 개시될 수도 있다. 이 때, 개폐부재(60)는 상호 간섭을 피하기 위해 상호 대향되게 배치되는 것이 바람직하다.For example, the opening and closing
구동유닛(80)은 모터(82) 및 구동축(84)을 포함한다. 구동유닛(80)은 연통구(44)가 개폐부재(60)에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄되도록 개폐부재(60)에 구동력을 제공하는 역할을 한다.The
모터(82)는 구동력을 발생시키는 장치이다. 모터(82)는 일반적인 DC 모터 및 AC 모터가 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터(82)는 구동축(84)의 회전 각도를 조절할 수 있는 스텝핑(stepping) 모터가 사용되는 것이 바람직하다.The
구동축(84)은 제1구동축(84a) 및 제2구동축(84b)을 포함한다. 제1구동축(84a)은 모터(82)에 연결되어 모터(82)로부터의 구동력에 연동한다. 그리고, 제2구동축(84b)은 개폐부재(60)에 연결되어 개폐부재(60)에 구동력을 제공한다. 여기서, 제1구동축(84a) 및 제2구동축(84b)은 일 실시 예로서, 공지된 기술은 베벨기 어(bevel gear)에 의해 치합된다. 물론, 모터(82)와 구동축(84)이 유로구획부(40) 내부에 수용되어 직접적으로 개폐부재(60)에 연결될 수도 있다. 이와 같이, 구동유닛(80)은 개폐부재(60)에 구동력을 제공할 수 있는 공지된 다양한 구동 방식이 적용될 수 있다.The
전원공급부(100)는 12V 또는 24V의 전압을 발생하는 배터리 등으로 구성된다. 전원공급부(100)는 후술할 전극부(120)와 전기적으로 연결되어 전극부(120)에 전원을 공급한다.The
전극부(120)는 필터(20)에 연결되어 필터(20)를 가열한다. 전극부(120)는 전원공급부(100)로부터 인가된 전원을 이용하여 필터(20)를 가열한다. 전극부(120)는 본 발명의 일 실시 예로서, 필터(20)의 양측부, 즉 각 포집공간(24)에 2개씩 연결되어 있다. 그러나, 전극부(120)는 각 포집공간(24)에 1개씩만 연결될 수도 있다. 각 포집공간(24)에 연결된 전극부(120)는 해당 포집공간(24)만 가열한다. 물론, 각 포집공간(24)의 단열을 위해 격벽은 단열부재인 것이 바람직하다.The
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배기가스 저감장치(1)는 전원공급부(100)로부터의 전원을 증폭하여 전극부(120)에 공급하는 전원증폭부(140)를 더 포함한다.On the other hand, the exhaust
여기서, 전원공급부(100), 전극부(120) 및 전원증폭부(140)에 의한 필터(20)를 가열하는 과정은 다음과 같다. 전원공급부(100)로부터의 전원 공급에 의해 필터(20)의 온도가 상승할수록 필터(20)의 저항은 낮아지므로, 필터(20)의 온도가 낮아질수록 전압을 높이고 필터(20)의 온도가 높아질수록 전압을 낮추는 것이 효율적 이다. 이때, 전원증폭부(140)는 증폭률이 조정될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우 전원증폭부(140)는 제어부(180)에 의해 증폭률이 제어될 수 있고, 주파수 변조(frequency modulation)에 의해 통전 시간이 조정될 수 있다.Here, the process of heating the
온도감지부(160)는 필터(20)에 마련되어 필터(20)의 온도를 감지한다. 온도감지부(160)에 의해 감지된 신호는 제어부(180)로 전송된다. 본 발명의 온도감지부(160)는 필터(20)의 각 포집공간(24)의 온도를 감지할 수 있도록 복수의 포집공간(24)에 대응하여 마련되는 것이 바람직하다. 각 포집공간(24)에 배치된 온도감지부(160)에 의해 감지된 신호는 제어부(180)로 전송되며, 이러한 감지 신호에 따라 제어부(180)는 개폐부재(60)의 작동을 제어한다. 물론, 개폐부재(60)의 작동 제어는 구동유닛(80)의 제어에 연동된다.The
제어부(180)는 온도감지부(160)에 의해 감지된 신호에 기초하여 연통구(44)가 선택적으로 개폐부재(60)에 의해 개방 및 폐쇄되도록 개폐부재(60)에 구동력을 제공하는 구동유닛(80)의 작동을 제어한다. 예를 들어, 제어부(180)는 복수의 포집공간(24) 중 어느 하나에 배치된 온도감지부(160)로부의 감지 신호가 기 설정된 온도보다 낮다고 판단된 경우, 해당되는 포집공간(24)의 연통구(44)가 폐쇄되도록 개폐부재(60)의 작동을 제어한다. 이러한 개폐부재(60)의 작동 제어는 제어부(180)의 제어에 따른 구동유닛(80)의 작동 제어를 통해 이루어진다.The
도 4는 도 1에 도시된 배기가스 저감장치의 필터 양측면에 유로구획부 및 개폐부재가 배치된 개략 단면 구성도이다.4 is a schematic cross-sectional configuration diagram in which a flow path block and an opening / closing member are disposed on both sides of a filter of the exhaust gas reducing device illustrated in FIG. 1.
도 4에 도시된 바와 같이, 유로구획부(40)는 필터(20)의 양측부에 배치된다. 물론, 2개의 유로구획부(40)에 대응하여 개폐부재(60) 또한 2개가 배치된다. 제어부(180)는 2개의 개폐부재(60)가 필터(20)의 양측면에 마련된 유로구획부(40)의 연통구(44)를 동시에 개폐 및 폐쇄하도록 2개의 개폐부재(60)의 작동을 제어한다. 예를 들어, 1개의 포집공간(24)을 폐쇄할 때, 포집공간(24)의 양측면에 인접한 연통구(44)를 2개의 개폐부재(60)로 폐쇄하여 배기가스가 역류하는 것을 방지한다. 필터(20)를 통해 배기가스가 통과될 때는 양측의 연통구(44)를 개방하여 배기가스의 통기성을 확보한다.As shown in FIG. 4, the flow path block 40 is disposed at both sides of the
한편, 도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 유로구획부와 개폐부재의 작동 정면도 및 평면도이다.5 is an operation front view and a plan view of the flow path compartment and the opening and closing member of the exhaust gas reducing device according to the second embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 (a)는 유로구획부(40)의 정면도로서, 유로구획부(40)는 유로구획부(40)의 면적에 대해 면적 등분할 된 복수의 연통구(44)를 형성한다. (b)는 유로구획부(40)의 평면도로서, 복수의 연통구(44)를 각각 개폐하는 복수의 개폐부재(60)가 배치된다.(A) shown in FIG. 5 is a front view of the flow path block
여기서, 복수의 개폐부재(60)는 복수의 연통구(44)를 각각 플랩(flap) 방식으로 개방 및 폐쇄한다. 이러한 플랩 방식의 개폐부재(60)는 각각 구동축(84)에 연결되어, 제어부(180)의 제어에 따라 각각의 연통구(44)를 개폐한다. 4개로 배치된 개폐부재(60)는 제어부(180)의 제어에 따라 3개의 연통구(44)를 폐쇄할 수도 있고, 3개의 연통구(44)를 개방할 수도 있다. 개폐부재(60)의 개폐 작동은 제어부의 제어에 의해 다양한 조합으로 이루어질 수 있다.Here, the plurality of opening and
다음으로 도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 유로구 획부와 개폐부재의 작동 정면도이다.6 is an operation front view of the flow path compartment and the opening and closing member of the exhaust gas reducing device according to the third embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 배기가스 저감장치(1)의 유로구획부(340)는 제1유로구획부(342) 및 제2유로구획부(344)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제3실시 예에 따른 배기가스 저감장치(1)의 개폐부재(360)는 제1개폐부재(362) 및 제2개폐부재(364)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the flow
제1유로구획부(342)는 방사상으로 균등 분할된 제1연통구(342a)를 갖는다. 제1연통구(342a)는 본 발명의 일 실시 예로서, 격벽에 의해 4개로 구획된다.The first flow
제2유로구획부(344)는 제1유로구획부(342)보다 작은 면적을 가지고 동심원으로 형성되며, 방사상으로 균등 분할된 제2연통구(344a)를 갖는다. 제2연통구(344a)는 격벽에 의해 4개로 구획된다. 물론, 필터(20)의 포집공간(24)은 제1유로구획부(342) 및 제2유로구획부(344)에 각각 형성된 제1연통구(342a) 및 제2연통구(344a)에 대응하여 이중으로 구획 형성되는 것이 바람직하다.The second flow path block 344 has a smaller area than the first flow path block 342 and is formed concentrically, and has a
개폐부재(360)는 제1유로구획부(342)의 제1연통구(342a)를 개폐하는 제1개폐부재(362)와, 제2유로구획부(344)의 제2연통구(344a)를 개폐하는 제2개폐부재(364)를 포함한다. 여기서, 제1개폐부재(362) 및 제2개폐부재(364)는 각각 독립적으로 왕복 회전된다.The opening / closing
제1개폐부재(362) 및 제2개폐부재(364)는 제1유로구획부(342) 및 제2유로구획부(344)의 중심을 따라 관통된 구동축(84)에 의해 왕복 회전된다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예로서, 제1개폐부재(362) 및 제2개폐부재(364)는 동일 구동축(84)에 연결되며, 구동축(84)은 이중으로 마련되어 결합 및 해제에 따라 제1개폐부재(362) 및 제2개폐부재(364)를 각각 독립적으로 왕복 회전 시킬 수 있다.The first opening / closing
이렇게 본 발명의 제3실시 예에 따른 배기가스 저감장치(1)는 필터(20)의 포집공간(24)을 이중으로 세분화하여 각 포집공간(24)에 유입되는 저온의 배기가스를 차단할 수 있는 장점이 있다.Thus, the exhaust
마지막으로 도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 개폐부재, 유로구획부, 필터 및 급기부의 사시도이다.Finally, Figure 7 is a perspective view of the opening and closing member, the flow path compartment, the filter and the air supply of the exhaust gas reducing device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시 예에 따른 배기가스 저감장치(1)는 하우징(10), 필터(20), 유로구획부(40), 개폐부재(60), 구동유닛(80), 전원공급부(100), 전극부(120), 온도감지부(160), 제어부(180) 및 급기부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 7, the exhaust
여기서, 하우징(10), 필터(20), 유로구획부(40), 개폐부재(60), 구동유닛(80), 전원공급부(100), 전극부(120), 온도감지부(160) 및 제어부(180)는 본 발명의 제1실시 예와 동일하므로, 이하에서 설명은 생략하기로 한다.Here, the
급기부(400)는 엔진과 개폐부재(60) 사이에 개폐부재(60)의 회전 운동에 연동되도록 회전 가능하게 연결된다. 급기부(400)는 필터(20)의 내부로 공급되는 연소가스, 산화제 또는 환원제의 공급로가 형성된다. 급기부(400)는 급기관(420), 주입관(440) 및 회전연결부(460)를 포함한다.The
급기관(420)은 개폐부재(60)에 연통되도록 개폐부재(60)에 연결된다. 급기관(420)은 회전연결부(460)의 회전축선에 편심을 이루고 개폐부재(60)에 연결된다. 급기관(420)은 개폐부재(60)의 회전에 연동하여 회전되며, 주입관(440)으로부터 주 입된 연소가스, 산화제 또는 환원제가 필터(20) 내부로 유입되는 유로를 형성한다.The
주입관(440)은 엔진으로부터의 연소가스, 그리고 산화제 또는 환원제가 필터(20) 내부로 안내되도록 엔진에 연통된다. 주입관(440)으로 주입된 연소가스, 산화제, 연료와 공기 또는 환원제는 전술한 급기관(420)으로 안내되어 필터(20) 내부로 공급된다.
회전연결부(460)는 급기관(420)과 주입관(440) 사이에 개재된다. 회전연결부(460)는 개폐부재(60)의 회전 운동에 따라 급기관(420)이 연동되도록 급기관(420)과 연결된다. 여기서, 회전연결부(460)에 대해 급기관(420)은 편심되어 회전 운동되도록 회전연결부(460)에 회전 운동된다. 회전연결부(460)는 회전조인트(rotable joint) 등과 같이 다양한 결합 방식으로 급기관(420)과 연결될 수 있다. 연료와 공기가 투입될 경우에는 연소의 개시를 위해 개폐부재에 점화장치가 부가될 수 있다.The
이에, 복수의 포집공간이 형성된 필터의 적어도 일측면에 복수의 포집공간에 대응하는 복수의 연통구가 형성된 유로구획부를 배치하고, 복수의 연통구를 선택적으로 개폐할 수 있는 개폐부재를 장착하여 각 포집공간으로 유입되는 저온의 배기가스를 차단할 수 있고, 이에 따라 필터의 가열에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.Thus, at least one side of the filter in which the plurality of collecting spaces are formed is arranged a flow path compartment formed with a plurality of communication ports corresponding to the plurality of collecting spaces, and equipped with an opening and closing member for selectively opening and closing the plurality of communication ports It is possible to block the low-temperature exhaust gas flowing into the collection space, thereby reducing the energy required for heating the filter.
또한, 환원에 필요한 분위기를 조성하여 흡장환원 촉매에 흡장된 질소산화물의 환원을 효율적으로 실시할 수 있다. 더불어, 급기부를 통하여 고온의 배기가스나 산화제를 투여하여 필터의 재생을 손쉽게 이룰 수 있다.In addition, it is possible to efficiently reduce the nitrogen oxide stored in the storage reduction catalyst by forming an atmosphere necessary for reduction. In addition, it is possible to easily regenerate the filter by administering a high temperature exhaust gas or an oxidant through the air supply.
필터의 재생이 필요한 경우에는 배기가스의 일부만을 통과시켜 산화 반응을 촉진시킬 수 있고, 이것을 위해 개폐부재에는 전면적이 개폐부재의 1 내지 25%에 해당되는 적어도 하나 이상의 통기구가 형성되어 재생을 도울 수 있다.When regeneration of the filter is required, only a part of the exhaust gas may be passed to promote the oxidation reaction. For this, at least one or more vents corresponding to 1 to 25% of the opening and closing member may be formed in the opening and closing member to assist the regeneration. have.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 개략 단면 구성도,1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for reducing exhaust gas according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 개폐부재가 장착된 유로구획부 및 필터의 분해 사시도,2 is an exploded perspective view of a flow path compartment and a filter equipped with an opening and closing member of an exhaust gas reducing device according to a first embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 개폐부재가 장착된 유로구획부 및 필터의 결합 사시도,3 is a perspective view of the combination of the flow path block and the filter equipped with the opening and closing member shown in FIG.
도 4는 도 1에 도시된 배기가스 저감장치의 필터 양측면에 유로구획부 및 개폐부재가 배치된 개략 단면 구성도,4 is a schematic cross-sectional configuration diagram in which a flow path block and an opening / closing member are disposed on both sides of a filter of the exhaust gas reducing device shown in FIG. 1;
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 유로구획부와 개폐부재의 작동 정면도 및 평면도,5 is an operation front view and a plan view of the flow path compartment and the opening and closing member of the exhaust gas reducing device according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 배기가스 저감장치의 유로구획부와 개폐부재의 작동 정면도,6 is an operation front view of the flow path compartment and the opening and closing member of the exhaust gas reducing apparatus according to the third embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 제4실시 예의에 따른 배기가스 저감장치의 개폐부재, 유로구획부, 필터 및 급기부의 사시도이다.7 is a perspective view of an opening / closing member, a flow path block, a filter, and an air supply unit of the exhaust gas reducing device according to the fourth embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20: 필터 24: 포집공간 20: filter 24: collecting space
40: 유로구획부 44: 연통구 40: euro compartment 44: communication sphere
60: 개폐부재 80: 구동유닛 60: opening and closing member 80: drive unit
100: 전원공급부 120: 전극부100: power supply 120: electrode
160: 온도감지부 180: 제어부160: temperature detection unit 180: control unit
340: 유로구획부 342: 제1유로구획부340: euro compartment 342: the first euro compartment
342a: 제1연통구 344: 제2유로구획부342a: first communication port 344: second euro compartment
344a: 제2연통구 360: 개폐부재344a: second communication port 360: opening and closing member
362: 제1개폐부재 364: 제2개폐부재362: first opening and closing member 364: second opening and closing member
400: 급기부 420: 급기관400: air supply unit 420: air supply pipe
460: 회전연결부460: rotary connection
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |