KR20210017517A

KR20210017517A - 차량용 ｄｐｆ 클리닝 발열체

Info

Publication number: KR20210017517A
Application number: KR1020190096902A
Authority: KR
Inventors: 임석대; 김남기
Original assignee: 임석대; 김남기
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2019-08-08
Publication date: 2021-02-17
Also published as: KR102301049B1

Abstract

본 발명은 일측전극접속단자(71a) 및 타측전극접속단자(72a)에 전원을 공급할 경우 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)을 경유한 전류에 의해 탄화규소발열뭉치(60)가 600℃ 이상의 열로 발열하게 되고, 이때 송풍팬(100)으로 바람을 불어줄 경우 탄화규소발열뭉치(60)에 의해 발열된 열이 바람과 함께 길이방향의 다수의 통로(61)들을 따라 이동되어 DPF 연결용 어댑터(200) 등을 경유하여 DPF(F)에 직접 가해줌으로써 탄매와 같은 분진을 산화시킬 수 있게 되는 것이며, 이때 일측전극접속단자(71a) 및 타측전극접속단자(72a)는 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)의 각 시작단에 마련되어 송풍팬(100)의 초기 바람이 경유하게 되어 600℃ 이상의 열에 의한 전원접속부위의 열화를 미연에 방지토록 할 수 있는 차량용 DPF 클리닝 발열체에 관한 발명이다.

Description

차량용 ＤＰＦ 클리닝 발열체{DPF CLEANING HEATER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 DPF 클리닝 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일측전극접속단자 및 타측전극접속단자에 전원을 공급할 경우 일측전극판 및 타측전극판을 경유한 전류에 의해 탄화규소발열뭉치가 600℃ 이상의 열로 발열하게 되고, 송풍팬으로 바람을 불어줄 경우 탄화규소발열뭉치에 의해 발열된 열이 바람과 함께 길이방향의 다수의 통로들을 따라 이동되어 DPF 연결용 어댑터 등을 경유하여 DPF에 직접 가해줌으로써 탄매와 같은 분진을 용이하게 산화시킬 수 있는 차량용 DPF 클리닝 발열체에 관한 것이다.

일반적으로 DPF(Diesel Particulate Filter)는 차량의 엔진에서 연료를 연소시키면서 발생하는 PM(Particle Matter; 분진)을 저감시키기 위한 필터이다.

도 1은 선행기술문헌(대한민국 등록특허공보 제0747088호)에 따른 열내구성이 개선된 디젤엔진 매연여과장치용 촉매식 DPF를 나타내는 개략 사시도 및 부분 확대단면도이다.

선행기술문헌에 따른 열내구성이 개선된 디젤엔지 매연여과장치용 촉매식 DPF는 도 1에 도시된 바와 같이 복수개의 관통셀(12', 12")이 다공질 셀벽(13)으로 구분되어 형성되며, 유입측(9a) 및 유출측(9b)에 상호 지그재그 방식으로 양단이 플러깅(15)되고, 유입측 개구 셀(12') 내부 셀벽 전 표면에 산화촉매코팅층(30)이 형성되며, 유출측 개구 셀(12") 내부 셀벽 후반부 표면에 산화촉매코팅층(30')이 형성되고, 이 산화촉매코팅층(30, 30')은 Pt, Rh 또는 Pd와 같은 백금족의 귀금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 2는 일반적인 DPF에 분진(PM; Particle Matter)이 축적된 경우를 촬영한 이미지이다.

도 2에 나타난 바와 같이 PM이 쌓이게 되면 DPF를 막거나 손상시켜 대기오염은 물론이거니와 차량 출력을 현저히 떨어뜨리는 원인이 된다.

이와 같은 대기오염을 초래하면서 차량 출력을 떨어뜨리는 주범인 분진을 없애기 위하여 DPF를 클리닝하는 아래와 같은 기술이 동원되고 있다.

1. 충격으로 털기

고무망치로 머플러를 가격하며 엔진 출력으로 털어냄.

청소 효율이 좋지 못함.

머플러 내구성에 영향을 줌.

2, 물청소

고압의 물을 주입하여 청소하는 방식.

머플러 내부의 DPF가 밀려 내구성에 영향을 줌.

DPF에 끼어있는 매연물질을 만족스럽게 제거하기 어려움.

3. 약품

인체에 유해한 포름산, 에탄올아민 등 환경에 악영향을 주는 위험 화학 약품 등이 첨가.

4. 불을 사용한 방식

DPF에 직접 불을 사용하여 내부 매연물질을 태워 없애는 방식.

매연물질의 대부분을 차지하는 탄소를 효율적으로 산화시키기 위해서는 고열과 산소가 필요하나, 불을 이용할 경우, 불 자체가 산소를 소모하여 효율적으로 매연물질을 제거하기 어려움.

많은 시간과 연료가 소모됨.

DPF는 1200℃가 넘어가면 손상되거나 변형이 올 수 있음.

장시간 불을 필터에 주입하게 되면 DPF를 손상시킬 수 있음.

또한, 불을 이용한 머플러 청소 장비가 고가여서 정비업소에서 구매하여 사용하기 어려움.

대한민국 등록특허공보 제0747088호 - 열내구성이 개선된 디젤엔진 매연여과장치용 촉매식 DPF

본 발명의 목적은 일측전극접속단자 및 타측전극접속단자에 전원을 공급할 경우 일측전극판 및 타측전극판을 경유한 전류에 의해 탄화규소발열뭉치가 600℃ 이상의 열로 발열하게 되고, 송풍팬으로 바람을 불어줄 경우 탄화규소발열뭉치에 의해 발열된 열이 바람과 함께 길이방향의 다수의 통로들을 따라 이동되어 DPF 연결용 어댑터 등을 경유하여 DPF에 직접 가해줌으로써 탄매와 같은 분진을 용이하게 산화시킬 수 있는 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 일측전극접속단자 및 타측전극접속단자가 일측전극판 및 타측전극판의 각 시작단에 마련되어 송풍팬의 초기 바람이 경유하게 되어 600℃ 이상의 열에 의한 전원접속부위의 열화를 미연에 방지토록 할 수 있는 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 탄화규소발열뭉치의 길이방향의 통로를 개방시키면서 일측전극판 및 타측전극판을 비롯한 탄화규소발열뭉치를 커버링하는 하우징을 포함할 수 있고, 이때 하우징은 경질자기로 이루어져, 절연 및 단열을 동시에 만족시킬 수 있도록 하는 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 탄화규소발열뭉치로서 45∼70wt％의 탄화규소, 5∼20wt％의 카본, 10∼20wt％의 실리콘 및 5∼15wt％의 모석파우더를 포함하여 발열 및 대류를 더욱 효과적으로 구현케 할 수 있는 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 600℃ 이상의 고열과 산소로서 DPF에 달라붙은 매연물질, 즉 분진을 더욱 용이하게 산화시켜 제거할 수 있는 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 탄화규소발열뭉치의 탄화규소를 사용한 특성상 전기를 열로 전환하는 에너지 효율이 좋고, 고열을 장시간 안정적으로 발생키는 능력이 탁월한 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

본 발명에 따라 탄화규소발열뭉치에서 발생한 열은 바람을 따라 쉽게 대류시켜 이동케 하여 DPF의 분진을 더욱 효과적으로 산화시킬 수 있는 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 탄화규소발열뭉치를 활용하여 고열의 공기(약 600℃)를 공기 중의 산소와 함께 주입하여 DPF를 친환경적인 방식으로 효율적으로 제거 가능하게 되는 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 격자형상 또는 허니컴형상의 탄화규소발열뭉치를 통과한 약 600℃ 고열의 바람이 DPF를 가격하여 효율적으로 DPF에 낀 그을음이나 탄매를 산화시켜줄 수 있는 차량용 DPF 클리닝 발열체를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

길이방향의 다수의 통로들을 지닌 탄화규소발열뭉치와,

상기 탄화규소발열뭉치의 일측면 및 타측면에 각각 합체된 일측전극판 및 타측전극판과,

상기 일측전극판 및 타측전극판에 각각 일측전극접속단자 및 타측전극접속단자를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

본 발명은 일측전극접속단자 및 타측전극접속단자에 전원을 공급할 경우 일측전극판 및 타측전극판을 경유한 전류에 의해 탄화규소발열뭉치가 600℃ 이상의 열로 발열하게 되고, 송풍팬으로 바람을 불어줄 경우 탄화규소발열뭉치에 의해 발열된 열이 바람과 함께 길이방향의 다수의 통로들을 따라 이동되어 DPF 연결용 어댑터 등을 경유하여 DPF에 직접 가해줌으로써 탄매와 같은 분진을 용이하게 산화시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 일측전극접속단자 및 타측전극접속단자가 일측전극판 및 타측전극판의 각 시작단에 마련되어 송풍팬의 초기 바람이 경유하게 되어 600℃ 이상의 열에 의한 전원접속부위의 열화를 미연에 방지토록 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 탄화규소발열뭉치의 길이방향의 통로를 개방시키면서 일측전극판 및 타측전극판을 비롯한 탄화규소발열뭉치를 커버링하는 하우징을 포함할 수 있고, 이때 하우징은 경질자기로 이루어져, 절연 및 단열을 동시에 만족시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 탄화규소발열뭉치로서 45∼70wt％의 탄화규소, 5∼20wt％의 카본, 10∼20wt％의 실리콘 및 5∼15wt％의 모석파우더를 포함하여 발열 및 대류를 더욱 효과적으로 구현케 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 600℃ 이상의 고열과 산소로서 DPF에 달라붙은 매연물질, 즉 분진을 더욱 용이하게 산화시켜 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 탄화규소발열뭉치의 탄화규소를 사용한 특성상 전기를 열로 전환하는 에너지 효율이 좋고, 고열을 장시간 안정적으로 발생키는 능력이 탁월한 효과가 있다.

본 발명에 따라 탄화규소발열뭉치에서 발생한 열은 바람을 따라 쉽게 대류시켜 이동케 하여 DPF의 분진을 더욱 효과적으로 산화시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 탄화규소발열뭉치를 활용하여 고열의 공기(약 600℃)를 공기 중의 산소와 함께 주입하여 DPF를 친환경적인 방식으로 효율적으로 제거 가능하게 되는 효과가 있다.

본 발명은 격자형상 또는 허니컴형상의 탄화규소발열뭉치를 통과한 약 600℃ 고열의 바람이 DPF를 가격하여 효율적으로 DPF에 낀 그을음이나 탄매를 산화시켜줄 수 있는 효과가 있다.

도 1은 선행기술문헌에 따른 열내구성이 개선된 디젤엔진 매연여과장치용 촉매식 DPF를 나타내는 개략 사시도 및 부분 확대단면도.
도 2는 일반적인 DPF에 분진(PM; Particle Matter)이 축적된 경우를 촬영한 이미지.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체가 적용된 차량용 DPF 클리너를 나타내는 사시도.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체가 적용된 차량용 DPF 클리닝 클리너를 나타내는 분해 사시도.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체를 각각 나타내는 사시도.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체가 적용된 차량용 DPF 클리닝 클리너를 나타내는 분해 사시도.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 탄화규소발열뭉치에 마련된 다수의 통로를 나타내는 측면도.

본 발명에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체가 적용된 차량용 DPF 클리너를 나타내는 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체가 적용된 차량용 DPF 클리닝 클리너를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체를 각각 나타내는 사시도이며, 도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체가 적용된 차량용 DPF 클리닝 클리너를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체를 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체는 도 3a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 길이방향의 다수의 통로(61)들을 지닌 탄화규소발열뭉치(60)와, 탄화규소발열뭉치(60)의 일측면 및 타측면에 각각 합체된 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)과, 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)의 각 시작단에 접속된 일측전극접속단자(71a) 및 타측전극접속단자(72a)를 포함한다.

일측전극접속단자(71a) 및 타측전극접속단자(72a)에 전원을 공급할 경우 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)을 경유한 전류에 의해 탄화규소발열뭉치(60)가 600℃ 이상의 열로 발열하게 되고, 이때 도 3a, 도 3b 및 도 4a에 도시된 바와 같이 송풍팬(100)으로 바람을 불어줄 경우 탄화규소발열뭉치(60)에 의해 발열된 열이 바람과 함께 길이방향의 다수의 통로(61)들을 따라 이동되어 DPF 연결용 어댑터(200) 등을 경유하여 DPF(F)에 직접 가해줌으로써 탄매와 같은 분진을 산화시킬 수 있게 되는 것이며, 이때 일측전극접속단자(71a) 및 타측전극접속단자(72a)는 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)의 각 시작단에 마련되어 송풍팬(100)의 초기 바람이 경유하게 되어 600℃ 이상의 열에 의한 전원접속부위의 열화를 미연에 방지토록 할 수 있어 바람직하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체는 탄화규소발열뭉치(60)의 길이방향의 통로(61)를 개방시키면서 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)을 비롯한 탄화규소발열뭉치(60)를 커버링하는 하우징(80)을 포함할 수 있고, 이때 하우징(80)은 경질자기로 이루어져, 절연 및 단열을 동시에 만족시킬 수 있도록 한다.

한편, 탄화규소발열뭉치(60)는 45∼70wt％의 탄화규소, 5∼20wt％의 카본, 10∼20wt％의 실리콘 및 5∼15wt％의 모석파우더를 포함하여 이루어진다.

탄화규소(SiC)는 역학적으로 강하고 열극 특성이 우수하며 내용해성·내용융성·내산화성 외에 열전도도가 크고, 특히 차가울 때는 좋은 전기절연체이지만 가열하면 전도도가 큰 성질을 지녀 본 발명의 탄화규소발열뭉치(60)로서 적합하며, 45wt％ 이하일 경우 열전도도가 미약하고 70wt％ 이상일 경우 함유량 대비 열전도도의 극대화의 임계점에 도달하게 되어 바람직하지 않게 된다.

카본은 내열성이 강하면서 전원 공급시 저항을 발생하여 발열을 크게 향상시킬 수 있어 본 발명에서는 10∼20wt％로 적용하며, 10wt％ 이하일 경우 발열을 충분히 기대하기 어렵고 20wt％ 이상일 경우 전도체로서 작용하여 바람직하지 않게 된다.

실리콘은 반도체의 성질로서 전원 공급을 실현하면서도 발열의 특성을 나타내어 본 발명에 적용할 수 있으며, 10wt％ 이하일 경우 통전 능력이 떨어지고 20wt％ 이상일 경우 도전성능으로 저항에 의한 발열효율을 떨어뜨려 바람직하지 않게 된다.

모석(毛石; jamesonite)은 보통 모상(毛狀) 또는 침상(針狀) 집합체를 이루고, 굳기 2.5, 비중 5.6이며, 주로 광석의 공극(空隙)에 족생(簇生)하고 있는 것으로 다공성으로 이루어져 있고, 이러한 모석을 분쇄하여 이루어진 모석파우더가 탄화규소 및 실리콘과 결합하여 모석의 다공성 특성으로 열풍의 경로로서 작용할 수 있게 되고, 5wt％ 이하일 경우 공극이 지나치게 작아지고 15wt％ 이상일 경우 공극이 지나치게 많아져 바람직하지 않게 된다.

바람직하게, 본 발명에 따른 차량용 DPF 클리닝 발열체에 적용된 탄화규소발열뭉치(60)는 45∼70wt％의 탄화규소, 5∼20wt％의 카본, 10∼20wt％의 실리콘 및 5∼15wt％의 모석파우더를 교반한 후 압출로서 길이방향의 다수의 통로(61)들을 형성케 한 상태에서 약 1200∼1500℃의 온도로 소성하여 제작될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 탄화규소발열뭉치(60)에 마련된 다수의 통로(61)를 나타내는 측면도이다.

탄화규소발열뭉치(60)에 형성된 길이방향의 다수의 통로(61)는 도 5에 도시된 바와 같이 격자형상 또는 허니콤형상으로 이루어져 송풍팬(100)으로부터 불어오는 바람의 경로를 보장함과 동시에 탄화규소발열뭉치(60)의 발열을 통한 열풍을 대류로서 제공토록 한다.

이와 같은 본 발명의 차량용 DPF 클리닝 발열체는 전류를 조절하여 온도조절이 가능하며, 600℃ 이상으로 공기를 가열할 수 있어 바람직하고, 한편 DPF(F)에 축적된 분진은 대부분 탄소이며, 600℃ 이상의 고열과 산소가 만날 수 있도록 유도할 경우 효율적으로 매연물질, 즉 분진을 산화시켜 제거할 수 있게 된다.

특히, 탄화규소는 탄소를 사용한 특성상 전기를 열로 전환하는 에너지 효율이 좋고, 고열을 장시간 안정적으로 발생키는 능력이 탁월하여(2000℃ 이상 안정적 발생 가능) 본 발명에 유용하게 적용할 수 있다.

예를 들어, 통상의 탄소발열체는 열에너지가 대부분 빛의 형태로 방출되는 복사열을 발생시키나 본 발명의 탄화규소발열뭉치(60)는 발생된 열에너지를 효율적으로 대류열로 전환시키는 능력이 탁월하다.

따라서, 같은 양의 바람을 주입할 경우 통상의 탄소발열체의 복사열은 바람에 큰 영향을 받지 않고 열에너지를 빛의 형태로 전달하지만 본 발명의 탄화규소발열뭉치(60)에서 발생한 열은 바람을 따라 쉽게 대류시켜 이동케 하여 DPF(F)의 분진을 더욱 효과적으로 산화시킬 수 있도록 한다.

이러한 이유로, 탄화규소를 활용하여 고열의 공기(약 600℃)를 공기 중의 산소와 함께 주입하여 DPF(F)를 친환경적인 방식으로 효율적으로 제거 가능하게 되는 것이다.

따라서, 격자형상 또는 허니컴형상의 탄화규소발열뭉치(60)를 통과한 약 600℃ 고열의 바람이 DPF(F)를 가격하여 효율적으로 DPF(F)에 낀 그을음이나 탄매를 산화시켜줄 수 있는 것이다.

이때, 탄화규소는 산소를 태우지 않아 고열의 산소를 원활히 공급하여 더욱 효율적으로 그을음과 탄매를 제거할 수 있게 된다.

본 발명은 차량용 DPF를 클리닝하는 산업분야에 이용될 수 있다.

60 : 탄화규소발열뭉치 61 : 통로
71 : 일측전극판 71a : 일측전극접속단자
72 : 타측전극판 72a : 타측전극접속단자
80 : 하우징 100 : 송풍팬
200 : 어댑터 F : DPF

Claims

길이방향의 다수의 통로(61)들을 지닌 탄화규소발열뭉치(60)와,
상기 탄화규소발열뭉치(60)의 일측면 및 타측면에 각각 합체된 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)과,
상기 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)에 각각 일측전극접속단자(71a) 및 타측전극접속단자(72a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 DPF 클리닝 발열체.
제1항에 있어서,
상기 일측전극접속단자(71a) 및 타측전극접속단자(72a)는 상기 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)의 시작단에 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 차량용 DPF 클리닝 발열체.
제1항에 있어서,
상기 길이방향의 통로(61)를 개방시키면서 상기 일측전극판(71) 및 타측전극판(72)을 비롯한 상기 탄화규소발열뭉치(60)를 커버링하는 하우징(80)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 DPF 클리닝 발열체.
제3항에 있어서,
상기 하우징(80)은 경질자기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 DPF 클리닝 발열체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄화규소발열뭉치(60)는 45∼70wt％의 탄화규소, 5∼20wt％의 카본, 10∼20wt％의 실리콘 및 5∼15wt％의 모석파우더를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 DPF 클리닝 발열체.
제5항에 있어서,
상기 탄화규소발열뭉치(60)는 상기 45∼70wt％의 탄화규소, 5∼20wt％의 카본, 10∼20wt％의 실리콘 및 5∼15wt％의 모석파우더를 교반한 후 압출로서 상기 길이방향의 다수의 통로(61)들을 형성케 한 상태에서 소성하여 제작되는 것을 특징으로 하는 차량용 DPF 클리닝 발열체.
제6항에 있어서,
상기 길이방향의 다수의 통로(61)는 격자형상 또는 허니콤형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 DPF 클리닝 발열체.