KR20220001753A

KR20220001753A - 자동차 dpf 세척 시스템

Info

Publication number: KR20220001753A
Application number: KR1020200080083A
Authority: KR
Inventors: 김건하
Original assignee: 김건하
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2022-01-06

Abstract

본 발명은 자동차 DPF 세척 시스템에 대한 것으로, 본 발명에 따르면 DPF의 내부 구성을 손상시키지 않으면서도 효과적으로 이물질을 제거할 수 있고, DPF에서 분리된 이물질을 완전하게 건조시킨 상태로 수거할 수 있어서 침출수에 의한 환경오염 문제를 해결할 수 있다.

Description

자동차 DPF 세척 시스템{System for cleaning diesel particulate filter}

본 발명은 자동차 DPF 세척 시스템에 대한 것으로, 더욱 구체적으로는 DPF를 손상시키지 않으면서 효율적인 세척이 가능하고, 세척 후 수거되는 이물질에 의한 오염 가능성을 줄일 수 있도록 하는 기술에 대한 것이다.

디젤엔진 차량에서 배출되는 배기가스는 심각한 대기 오염을 유발하며, 이에 따라 배기가스에 대한 규제가 강화되고 있다. 디젤 엔진에서 배출되는 배기가스에는 질소산화물(NOx)과 미립자인 입자상물질(PM, Particulate Matter) 등이 다량으로 포함되어 있다.

이러한 대기 오염 물질을 줄이기 위해 설치하는 장치로는 SCR(Selective Catalyst Reduction, 선택적 촉매 환원법), EGR(Exhaust Gas Recirculation, 배기가스 재순환 장치), DPF(Diesel Particulate Filter, 디젤 미립자 필터) 등이 있다.

이 중 DPF는 디젤이 제대로 연소하지 않아 생기는 탄화수소 찌꺼기 등의 유해물질을 모아 필터로 걸러낸 뒤 고온으로 다시 태워 오염물질을 줄이는 저감 장치를 말한다. 즉 디젤 차량의 배기가스 중 미세 매연 입자인 PM을 포집한 뒤 재연소시켜 제거하는 장치이다.

DPF는 사용 상태에 따라 차량 배기가스절감 효율 자체를 좌우할 수 있기 때문에, 주기적으로 DPF를 교체하거나 청소, 재생시켜주어야 한다. 만약 DPF가 정상적으로 성능을 발휘하지 않는다면, 축적된 유해물이 필터를 막고, 이로 인해 배기가 원활하게 이루어지지 않으면 차량 성능이 저하되고 배기가스를 유발시키는 원인으로 이어질 수 있다.

이를 위해 대한민국등록특허 제10-1633598호(2016.06.20. '매연저감장치를 위한 세척 장치 및 방법')와 같이 DPF를 세척할 수 있는 장치가 개발된 바 있다. 종래의 DPF 세척 장치는 세척액에 DPF를 담가 이물질을 불려준 후, 압축공기의 강한 압력으로 DPF 내부의 슬러지나 이물질을 밀어내는 방식을 사용하고 있다.

하지만 세척액에 DPF를 장시간 담가둔다 하더라도, 카본 등의 이물질이 필터에서 완전히 분리되지 않을 수도 있다. 이 상태에서 강한 압력의 압축공기를 DPF에 유입시키면, 이물질과 함께 필터에 코팅된 백금 촉매까지 함께 분리되어 배출될 수 있다. 또한 압축 공기의 강한 압력에 의해 벌집 구조의 내부 모듈이 파손되거나 크랙이 발생하여 DPF 배기촉매장치의 손상이 우려되는 바이다.

더불어 세척 후 배출되는 물과 오염물질의 혼합물을 별도로 처리해야 하는데, 이물질에 물기가 남아 있는 상태에서 수거할 경우 침출수로 인해 또 다른 환경오염이 발생할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, DPF의 내부 구성을 손상시키지 않으면서도 효과적으로 이물질을 제거할 수 있고, DPF에서 분리된 이물질을 완전하게 건조시킨 상태로 수거토록 함으로써 침출수에 의한 환경오염 문제를 해결할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 DPF 세척 시스템은, 약품이 보관되는 버퍼탱크; 세척수가 보관되는 물탱크; 외부 공기를 유입시키는 에어블로워; 설정된 경로에 따라 상기 버퍼탱크에 보관되는 약품 또는 상기 물탱크에 보관되는 세척수 중 어느 하나를 통과시키는 제1밸브; 상기 제1밸브와 연결되어 상기 약품 또는 세척수가 흐를 수 있도록 동력을 발생시키는 순환펌프; 상기 에어블로워를 통과하는 외부 공기 또는 상기 순환펌프를 통과하는 약품이나 세척수 중 어느 하나를 통과시키는 제2밸브; 상기 제2밸브를 통과한 약품, 세척수 또는 외부 공기가 DPF를 통과하면 상기 DPF에서 이탈된 이물질을 여과시키는 필터부; 및 상기 제1밸브, 제2밸브의 경로를 제어하거나 상기 에어블로워 및 순환펌프의 동작을 제어하여, 상기 제2밸브와 상기 필터부 사이에 연결되는 상기 DPF에 상기 버퍼탱크에 보관된 약품이 소정 시간동안 통과되도록 하고, 상기 물탱크에 보관된 세척수로 상기 DPF를 세척시키며, 상기 에어블로워를 통해 유입되는 외부 공기로 상기 DPF를 건조시킬 수 있다.

여기서, 상기 제2밸브와 상기 DPF 사이에 설치되어 상기 약품, 세척수 또는 외부 공기를 소정 온도로 가열하여 상기 DPF에 유입되도록 하는 열교환기;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 DPF의 배출부에 선택적으로 연결되어 상기 DPF를 통과하는 세척수에 포함된 이물질을 여과시키는 세척수필터;를 더 포함할 수 있다.

또, 상기 DPF의 유입부에 선택적으로 연결되어 압축공기를 상기 DPF에 유입시키도록 하되, 내부에 마련된 압력저하부를 통해 압축공기의 압력을 낮추어 상기 DPF에 유입되도록 하는 압력저하댐퍼;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 DPF 세척 시스템에 의하면 DPF 내부에 쌓인 카본이나 이물질을 효과적으로 청소하고 재생시킬 수가 있다. 특히 본 발명에서는 약품, 세척수 및 에어를 순환시키는 방식으로 이물질을 제거하는 것이어서 DPF의 내부 구조가 손상되지 않도록 보호할 수가 있다.

즉 종래에는 약품이나 물에 DPF를 장시간 담가 놓고, DPF 내부의 이물질을 불려준 후 고압의 압축공기를 통해 카본 등의 이물질을 밀어내는 방식을 사용하였다. 하지만 약품이나 세척액에 DPF를 장시간 담가둔다 하더라도, 카본 등의 이물질이 필터에서 완전히 분리되지 않을 수도 있는데, 이 상태에서 강한 압력의 압축공기를 DPF에 유입시키면, 이물질과 함께 필터에 코팅된 백금 촉매까지 함께 분리되어 배출될 수 있고, 압축 공기의 강한 압력에 의해 벌집 구조의 내부 모듈이 파손되거나 크랙이 발생하여 DPF의 손상을 초래할 수도 있었다.

하지만 본 발명에서는 화학 약품을 일정 시간동안 순환시키면서 DPF 내부의 카본과 이물질을 충분하게 불려주게 되고, 이후 세척수를 다시 순환시켜 DPF 내부를 완전하게 세정시키는 방식을 사용하고 있다. 즉, 이물질이 높은 압력에 의해 강제로 제거되는 것이 아니라, 자연스러운 약품과 세척수의 흐름에 의해 충분하게 불려진 이물질이 떨어지는 것이어서 DPF 내부를 보호하면서 효과적인 세척이 가능하다.

또한 압축공기를 이용하여 세척 및 건조를 시킬 때에도, 압축공기의 높은 압력이 그대로 DPF에 유입되는 것이 아니라 압력저하댐퍼를 거쳐 소정의 압력으로 저하된 압축공기가 유입되도록 함으로써, 고압의 압축공기에 의해 DPF의 촉매나 벌집 구조의 모듈이 파손되는 현상을 막아줄 수가 있다.

더불어 DPF에서 제거된 카본 등의 이물질을 그대로 배출시키는 것이 아니라, 다단의 필터부를 거쳐 걸러낸 후 에어블로워 또는 압축공기를 이용하여 충분히 건조시킨 후 이물질만 수거하여 처리할 수가 있다. 즉 물기가 남아 있는 이물질을 수거하는 과정에서 침출수에 의해 환경이 오염되는 문제를 미리 차단시킬 수 있는 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 DPF 세척 시스템을 설명하기 위한 사시도.
도2는 도1에 도시된 DPF 세척 시스템을 다른 방향에서 바라본 사시도.
도3은 도1에 도시된 DPF 세척 시스템에서 본체를 제거한 후 내부 구성을 도시한 사시도.
도4는 도1에 도시된 DPF 세척 시스템에서 각 구성들 간의 배관 연결을 설명하기 위한 개념도.
도5는 도1에 도시된 DPF 세척 시스템을 이용하여 세척이 이루어지는 과정을 설명하기 위한 흐름도.
도6은 DPF 세척 시스템을 이용한 세척 과정 중 약품의 이동 경로를 설명하기 위한 도면.
도7은 DPF 세척 시스템을 이용한 세척 과정 중 세척수의 이동 경로를 설명하기 위한 도면.
도8은 DPF 세척 시스템을 이용한 세척 과정 중 에어 주입을 통해 DPF를 건조시키는 과정을 설명하기 위한 도면.
도9는 DPF 세척 시스템을 이용한 세척 과정 중 압축공기를 이용하여 DPF를 건조시키는 과정을 설명하기 위한 도면.
도10은 도1에 도시된 DPF 세척 시스템에서 압력저하댐퍼를 설명하기 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 DPF 세척 시스템을 설명하기 위한 사시도이고, 도2는 도1에 도시된 DPF 세척 시스템을 다른 방향에서 바라본 사시도이며, 도3은 도1에 도시된 DPF 세척 시스템에서 본체를 제거한 후 내부 구성을 도시한 사시도이고, 도4는 도1에 도시된 DPF 세척 시스템에서 각 구성들 간의 배관 연결을 설명하기 위한 개념도이다. 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자동차 DPF 세척 시스템(이하에서는 편의상 '세척 시스템'이라 함)은 본체(10), 제어부(20), 물탱크(30), 버퍼탱크(40), 제1밸브(50), 제2밸브(60), 순환펌프(70), 에어블로워(80), 열교환기(90), 압력저하댐퍼(100) 및 필터부(111,112,113,114)를 포함한다. 또한 세척 시스템의 각 구성들은 약품, 세척수, 에어(외부 공기) 및 압축공기가 흐를 수 있도록 배관(120)으로 연결되나, 도1 내지 도3의 사시도에서는 일부 배관(120) 연결을 생략하였고, 도4의 개념도를 통해 전체 배관(120) 연결 상태를 확인할 수 있다.

본체(10)에는 세척 시스템의 다른 구성들이 실장되며 상부 일측에 디젤 미립자 필터(Diesel Particulate Filter, 이하 'DPF(130)'라고 함)가 올려질 수 있는 선반(11)이 마련되어 있다.

제어부(20)는 밸브(50,60), 순환펌프(70), 에어블로워(80), 열교환기(90) 등의 동작을 제어하기 위해 마련된다. 제어부(20)는 미리 설정된 바에 따라 자동 세척이 이루어지도록 하거나, 사용자의 명령 입력에 대응하여 특정 구성들의 동작을 제어한다. 또한 제어부(20)는 물탱크(30)나 버퍼탱크(40)에 마련된 수위센서(미도시)로부터 신호를 수신하여 설정된 수위 이상이거나 이하일 때 알람을 울려 작업자에게 알릴 수 있고, 열교환기(90)나 배관(120)의 특정 지점에 설치된 온도센서(미도시)로부터 신호를 수신하여 설정된 온도 이상이거나 이하일 때 알람을 울려줄 수도 있다.

물탱크(30)는 세척수(초순수 또는 요소수)를 보관하기 위해 마련된다. 또한 물탱크(30)에는 세척수를 주기적으로 채워 넣어야 하기 때문에 본체(10) 외부에 거치되는 형태로 설치될 수 있다. 물탱크(30)에 보관되는 세척수는 물탱크(30) 하부에 마련된 출수구(31)에 배관(120) 한쪽을 연결하고, 본체(10)의 측면으로 노출된 물공급포트(121)에 배관(120)의 다른 한쪽을 연결함으로써 물탱크(30)의 세척수가 출수구(31), 배관(120), 물공급포트(121) 및 제1밸브(50)를 거쳐 DPF(130)측으로 공급될 수 있다.

버퍼탱크(40)는 화학 약품을 보관하기 위해 마련된다. 버퍼탱크(40)의 상부에는 버퍼탱크유입부(41)가 마련되어 있고, 하부 일측에는 버퍼탱크배출부(42)가 마련되어 있다. 따라서 버퍼탱크배출부(42)가 제1밸브(50)와 연결되어 DPF(130) 측으로 약품이 공급될 수 있고, 필터부(111,112,113,114)를 거쳐온 약품은 버퍼탱크유입부(41)를 통해 다시 버퍼탱크(40)로 유입될 수 있다. 한편 버퍼탱크(40)에 보관된 약품을 순환시켜 반복 사용이 이루어져 오염된 약품은 드레인부(43)를 통해 본체(10) 외부로 배출시킬 수 있다.

제1밸브(50)는 약품 또는 세척수의 경로 중 어느 하나를 DPF(130) 측과 선택적으로 연결해 주기 위해 마련된다. 즉 제1밸브(50)는 2개의 유입구와 1개의 배출구를 가지고 있으며, 2개의 유입구 중 하나에는 배관(120)을 통해 버퍼탱크배출부(42)가 연결되고, 다른 유입구에는 물공급포트(121)가 연결된다. 물공급포트(121)는 배관(120)을 통해 물탱크(30)의 출수구(31)와 연결되어 있다. 또한 제1밸브(50)의 배출구는 순환펌프(70)와 연결된다. 따라서 순환펌프(70)가 작동하면 제1밸브(50)의 경로 선택에 따라 버퍼탱크(40)의 약품 또는 물탱크(30)의 세척수가 DPF(130) 측으로 공급될 수 있다.

제2밸브(60)는 약품, 세척수 또는 외부 공기 중 어느 하나를 DPF(130) 측과 선택적으로 연결해 주기 위해 마련된다. 즉 제2밸브(60) 역시 2개의 유입구와 1개의 배출구를 가지고 있으며, 2개의 유입구 중 하나에는 배관(120)을 통해 에어블로워(80)와 연결되고, 다른 유입구에는 배관(120)을 통해 순환펌프(70)와 연결된다. 또한 제2밸브(60)의 배출구는 열교환기(90)의 열교환기유입부(91)와 연결되어 있다. 따라서 제2밸브(60)의 상태에 따라서 약품, 세척수 또는 외부 공기 중 선택된 하나의 매개체가 열교환기(90)를 거쳐 DPF(130) 측에 공급될 수 있다.

순환펌프(70)는 제1밸브(50)와 제2밸브(60) 사이에 설치되어 약품 또는 세척수를 순환시키기 위한 동력을 발생시키며, 에어블로워(80)는 외부 공기를 열교환기(90) 측으로 공급하기 위해 마련된다.

열교환기(90)는 약품, 세척수 또는 외부공기를 세척 및 재생에 적절한 온도로 가열시키기 위해 마련된다. 이러한 열교환기(90)에는 열교환기유입부(91) 및 열교환기배출부(92)가 마련되어 있으며, 열교환기유입부(91)는 제2밸브(60)의 배출구와 연결되어 있고, 열교환기배출부(92)는 본체(10) 외부로 노출되어 있어서 사용자가 배관(120)을 통해 선택적으로 열교교환기배출부와 DPF유입부(131)를 연결시킬 수 있다.

압력저하댐퍼(100)는 압축공기의 압력을 저하시켜주기 위해 마련된다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 DPF 세척 시스템은 압축공기를 이용하여 DPF(130)를 세척 및 재생시킬 수도 있는데, 이때 압력저하댐퍼(100)는 압축공기의 압력을 저하시켜 DPF(130) 내부가 손상되는 것을 막아줄 수 있도록 한다. 이러한 압력저하댐퍼(100)는 댐퍼본체(101)의 일측에 압축공기유입부(102)가 마련되어 있고, 댐퍼본체(101)의 타측에 압축공기배출부(105)가 마련되어 있다. 또한 압축공기유입부(102)는 압축공기연결부(140)와 연결되어 있으며, 압축공기탱크가 압축공기연결부(140)에 연결되면 압축공기가 압력저하댐퍼(100)로 유입된 후, 압력저하댐퍼(100) 내에 설치된 제1압력저하부(103)와 제2압력저하부(104)를 거쳐 압력이 저하된 후 압축공기배출부(105)로 배출될 수 있다. 압축공기배출부(105)는 본체(10)의 외부로 노출되어 있으며, 사용자가 배관(120)을 이용하여 선택적으로 압축공기배출부(105)와 DPF유입부(131)를 연결시킬 수 있다. 압력저하댐퍼(100)에 대해서는 도10을 통해 이하에서 다시 다루어질 예정이다.

필터부(111,112,113,114)는 DPF(130) 세척 과정에서 발생하는 이물질을 여과시켜주기 위해 마련된다. 이러한 필터부(111,112,113,114)는 1차필터부(111), 2차필터부(112), 3차필터부(113), 4차필터부(114)를 포함하며, 이 중 1차 내지 3차필터부(111,112,113)는 필터부인렛(116)이 형성된 필터박스(115) 내에 내장되며, 4차필터부(114)는 필터박스(115)와 버퍼탱크(40)의 버퍼탱크유입부(41) 사이에서 배관(120)으로 연결된다. 따라서 DPF배출부(132)와 필터부인렛(116)이 배관(120)으로 연결되면 약품, 에어 또는 압축공기와 이에 섞여 있는 이물질이 필터박스(115) 내부로 유입된 후 1차 내지 3차필터부(111,112,113)를 순차적으로 거치면서 이물질이 걸러지고, 4차필터부(114)까지 거쳐 최종 여과가 이루어진 후 버퍼탱크(40)로 다시 유입된다.

한편 본체(10)의 후면에는 세척수필터(150)가 마련되어 있으며, 세척수를 순환시키는 과정에서 DPF배출부(132)와 세척수필터(150)가 연결되어 세척수에 포함된 이물질이 세척수필터(150)에서 걸러질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 DPF 세척 시스템을 이용하여 DPF(130)를 세척하고 재생시키는 과정을 도5 내지 도10을 통해 설명하면 다음과 같다.

도5는 도1에 도시된 DPF 세척 시스템을 이용하여 세척이 이루어지는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. DPF(130)의 세척 및 재생을 위해 먼저 도6과 같은 배관(120) 연결 작업이 이루어져야 한다. 즉 도6은 DPF 세척 시스템을 이용한 세척 과정 중 약품의 이동 경로를 설명하기 위한 도면인데, 세척이 필요한 DPF(130)를 자동차에서 탈거한 후 본체(10)의 선반(11)에 올려놓고, 배관(120)을 이용하여 DPF유입부(131)와 열교환기(90)의 열교환기배출부(92)를 연결한다. 또한 DPF배출부(132)와 필터박스(115)의 필터부인렛(116)을 배관(120)으로 연결한다.

여기서 나머지 배관(120) 연결과 세척에 필요한 매체는 미리 채워져 있는 상태이다. 즉 버퍼탱크(40)에는 화학 약품이 미리 채워져 있고, 물탱크(30)에는 세척수가 채워져 있는 상태이다. 이후 버퍼탱크배출부(42)는 배관(120)을 통해 제1밸브(50)와 연결되어 있고, 물탱크(30)의 출수구(31)는 배관(120)을 통해 물공급포트(121)를 거쳐 제1밸브(50)에 연결된 상태이다. 즉 도6에 도시된 바와 같은 배관(120) 연결이 세팅된다.

이후 제어부(20)를 통해 세척 작업 시작을 위한 사용자 명령을 입력하면, 제어부(20)는 제1밸브(50)의 연결 상태를 버퍼탱크배출부(42)와 순환펌프(70)의 연결이 되도록 하고, 제2밸브(60)의 연결 상태를 순환펌프(70)와 열교환기유입부(91)가 되도록 한다. 이후 제어부(20)는 순환펌프(70)를 작동시켜 버퍼탱크(40)에 보관된 약품을 순환시켜 DPF(130) 내에 약품이 유입되도록 한다.

즉 순환펌프(70)의 작동에 의해 약품이 순환<S505>이 이루어지면, 도6에 도시된 바와 같이 버퍼탱크(40)에 보관된 약품이 제1밸브(50), 순환펌프(70), 제2밸브(60)를 거쳐 열교환기(90)로 유입되고, 열교환기(90)에서 약품이 적절한 온도로 가열된 후 DPF(130)로 유입된다. 이후 DPF배출부(132)를 통해 배출된 약품은 배관(120)을 따라 필터박스(115)의 필터부인렛(116)으로 유입된다. 필터박스(115)에는 다소 큰 투과공이 형성된 1차필터부(111)와, 중간 크기의 투과공이 형성된 2차필터부(112)와, 상대적으로 작은 크기의 투과공이 형성된 3차필터부(113)가 설치되어 있다. 따라서 약품이 1차 내지 3차필터부(111,112,113)를 거치면서 순서대로 큰 입자의 이물질부터 작은 입자의 이물질이 걸러지게 된다.

3차필터부(113)까지 거치면서 이물질이 걸러진 약품은 4차필터부(114)로 유입된다. 4차필터부(114)는 미세 부직포나 섬유 필터로 제작될 수 있으며, 4차필터부(114)에서 최종 필터가 이루어지면 약품이 버퍼탱크(40)의 버퍼탱크유입부(41)로 재유입된 후 다시 순환될 수 있다. 약품을 순환시키는 청소 작업은 제어부(20)에 미리 설정된 시간동안 진행되거나, 사용자가 입력하는 시간만큼 수동으로 이루어질 수도 있다.

약품을 순환시켜 DPF(130) 내부에 약품을 투입하면, DPF(130) 내부에 포집되어 있는 입자상물질(PM), 그을음 및 재 등을 녹이거나 불릴 수 있다.

이후 사용자는 세척수 순환<S510>을 위해 도7과 같이 배관(120) 연결을 변경시킨다. 즉 DPF배출부(132)와 필터부인렛(116)의 연결을 해제하고, DPF배출부(132)를 세척수필터(150)에 연결시킨다. 이후 세척 과정에 대한 사용자 명령을 제어부(20)에 입력하면, 제어부(20)는 제1밸브(50)의 연결 상태를 물탱크(30)와 순환펌프(70)의 연결이 되도록 하고, 제2밸브(60)의 연결 상태는 순환펌프(70)와 열교환기유입부(91)의 연결 상태로 유지시킨다.

이후 제어부(20)가 순환펌프(70)를 작동시키면 물탱크(30)에 보관된 세척수가 출수구(31)를 거쳐 물공급포트(121)로 유입되고, 배관(120)들을 거쳐 제1밸브(50), 순환펌프(70) 및 제2밸브(60)를 통해 열교환기(90)에 유입된다. 열교환기(90)에서 소정의 온도로 가열된 세척수는 DPF유입부(131)를 통해 DPF(130) 내부에 유입되고, DPF(130) 내부에서 화학 약품에 의해 충분하게 불어난 입자상물질이나 그을음 등이 세척수의 흐름에 의해 떨어지게 되고, 이물질이 혼합된 세척수는 DPF배출부(132)를 통해 빠져나와 세척수필터(150)에서 이물질이 걸러진 후 배출된다. 이 과정에서 DPF(130) 내부에 잔존하게 되는 약품 성분도 함께 세척된다.

세척수를 이용하여 소정 시간동안 세척이 이루어지고 나면, 사용자는 DPF(130)의 건조 및 재생<S515>을 위해 도8과 같이 배관(120) 연결을 변경시킨다. 즉 DPF배출부(132)와 세척수필터(150)를 연결하는 배관(120)을 제거한다. 이후 건조 과정에 대한 사용자 명령을 제어부(20)에 입력하면, 제어부(20)는 제2밸브(60)의 연결 상태를 에어블로워(80)와 열교환기유입부(91)의 연결 상태로 변경시킨다. 이때 순환펌프(70)는 작동되지 않을 것이기 때문에 제1밸브(50)는 어떠한 연결 상태에 놓이더라도 무관하다.

이후 제어부(20)가 에어블로워(80)를 작동시키면 외부 공기가 제2밸브(60)를 거쳐 열교환기(90)에 유입되고, 열교환기(90)에서 외부 공기가 소정의 온도로 가열된 후 DPF(130) 내부에 유입된다. 따라서 DPF(130) 내부에 소정 온도로 가열된 에어가 유입되면서 약품과 세척수에 의해 젖어 있던 DPF(130) 내부가 건조될 수 있다. 한편 DPF(130) 내부로 유입된 에어는 DPF배출부(132)를 통해 그대로 대기로 배출된다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 DPF 세척 시스템은 압축공기를 이용하여 DPF(130)를 청소하거나 건조시킬 수도 있다. 즉 도7의 과정을 통해 세척수를 이용하여 DPF(130) 내부의 이물질을 제거하는 과정을 대신하여, 또는 세척수를 이용한 이물질 제거 과정 이후에 압축공기를 이용하여 청소 및 건조 과정을 수행할 수 있는 것이다. 이를 위해 사용자는 도9에 도시된 바와 같이 배관(120) 연결을 변경시킨다. 즉 압력저하댐퍼(100)의 압축공기배출부(105)와 DPF유입부(131)를 배관(120)으로 연결하고, DPF배출부(132)와 필터부인렛(116)을 배관(120)으로 연결한다. 이후 압력저하댐퍼(100)의 압축공기유입부(102)와 연결된 압축공기연결부(140)에 컴프레셔(미도시) 또는 압축공기탱크(미도시)를 연결하면, 압력저하댐퍼(100)를 통과한 압축공기가 DPF(130) 내부에 유입되어 이물질을 공기의 압력으로 떨어뜨리게 되고, 이물질이 포함된 압축공기는 필터부(111,112,113,114)를 통과하면서 여과된다.

만약 압축공기를 DPF유입부(131)에 직접 유입시키면 높은 압력에 의해 DPF(130)의 촉매가 파손되거나 벌집 구조의 내부 모듈이 손상될 수도 있다. 하지만 본 발명에서는 압축 공기가 압력저하댐퍼(100)를 거쳐 압력이 일정 수준으로 저하된 이후 DPF(130)에 유입될 수 있어서, 고압으로부터 DPF(130) 내부를 보호해 줄 수가 있다.

압력저하댐퍼(100)가 압축 공기의 압력을 저하시키는 구조를 도10을 통해 설명하면 다음과 같다. 도10은 도1에 도시된 DPF 세척 시스템에서 압력저하댐퍼(100)를 설명하기 위한 도면이다. 더욱 구체적으로 도10의 (a)는 압력저하댐퍼(100)의 외관을 도시한 사시도이고, 도10의 (b)는 압력저하댐퍼(100)의 단면도이며, 도10의 (c)는 댐퍼본체(101)를 투명하게 처리하여 압력저하부(103,104)를 도시한 개념도이다.

도10에 도시된 바와 같이 압력저하댐퍼(100)는 댐퍼본체(101), 제1압력저하부(103) 및 제2압력저하부(104)를 포함한다. 내부에 소정의 공간이 형성된 댐퍼본체(101)의 일측에는 압축공기유입부(102)가 형성되어 있고 타측에는 압축공기배출부(105)가 형성되어 있다. 또한 댐퍼본체(101)의 내부에서 압축공기유입부(102)에는 봉 형태의 제1압력저하부(103)가 설치되어 있고, 제1압력저하부(103)를 감싸는 형태로 제2압력저하부(104)가 설치되어 있다. 제1압력저하부(103) 및 제2압력저하부(104)는 미세한 구멍이 수없이 형성된 다공성 구조물로 제작된다.

따라서 댐퍼본체(101)의 압축공기유입부(102)르 유입된 고압의 압축 공기는 제1압력저하부(103)를 먼저 통과하게 되는데, 제1압력저하부(103)의 미세한 구멍들을 통과하면서 수많은 구조물에 부딪혀 공기가 분산되면서 압력이 1차적으로 저하된다. 이후 제1압력저하부(103)를 통과한 압축 공기는 제1압력저하부(103)를 감쌌고 있는 형태의 제2압력저하부(104)를 통과하면서 다시 한번 공기가 분산되면서 압력이 2차 저하된다.

이렇게 2차압력저하부까지 통과한 압축 공기는 댐퍼본체(101) 내부에서 모아진 후 압축공기배출부(105)를 통해 빠져나와 DPF유입부(131)로 유입된다. 따라서 높은 압력의 압축공기가 DPF(130)로 그대로 유입되지 아니하고 압력저하댐퍼(100)에서 소정의 압력으로 낮아진 후 유입됨으로써, DPF(130) 내부의 이물질을 제거하거나 건조시키는 작업은 원활하게 진행되면서도, 과도한 압력에 의해 DPF(130)의 촉매나 구조물이 파손되는 현상은 막아줄 수가 있다. 물론 압력저하댐퍼(100)의 제1압력저하부(103), 제2압력저하부(104)의 형태나 크기, 그리고 미세 구멍의 크기 등은 압력 저하가 필요한 만큼 미리 적절한 실험을 통해 최적의 형태로 제작되어야 한다.

한편 도9와 같이 배관(120) 연결이 이루어진 상태에서 압축 공기를 이용하여 DPF(130)를 청소하고 건조시키는 과정에 의해 필터부(111,112,113,114)의 건조도 함께 이루어질 수 있다. 하지만 압축공기를 이용하지 아니하고 에어블로워(80)를 통해 필터부에서 걸러진 이물질의 건조가 이루어질 수도 있다. 즉 DPF(130)의 청소 및 건조 과정을 모두 마친 후 열교환기배출부(92)와 필터부인렛(116)을 배관(120)으로 직접 연결하고, 제어부(20)의 작동으로 제2밸브(60)의 연결 상태가 에어블로워(80)와 열교환기유입부(91)가 되도록 한 후 에어블로워(80)를 작동시키면, 열교환기(90)로 유입된 외부 공기가 소정의 온도로 가열된 후 필터부로 유입되어, 1차 내지 4차필터부(111,112,113,114)에서 걸러진 이물질들을 건조시킬 수가 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 DPF 세척 시스템에 의하면 DPF(130) 내부에 쌓인 카본이나 이물질을 효과적으로 청소하고 재생시킬 수가 있다. 특히 본 발명에서는 약품, 세척수 및 에어를 순환시키는 방식으로 이물질을 제거하는 것이어서 DPF(130)의 내부 구조가 손상되지 않도록 보호할 수가 있다.

즉 종래에는 약품이나 물에 DPF(130)를 장시간 담가 놓고, DPF(130) 내부의 이물질을 불려준 후 고압의 압축공기를 통해 카본 등의 이물질을 밀어내는 방식을 사용하였다. 하지만 약품이나 세척액에 DPF(130)를 장시간 담가둔다 하더라도, 카본 등의 이물질이 필터에서 완전히 분리되지 않을 수도 있는데, 이 상태에서 강한 압력의 압축공기를 DPF(130)에 유입시키면, 이물질과 함께 필터에 코팅된 백금 촉매까지 함께 분리되어 배출될 수 있고, 압축 공기의 강한 압력에 의해 벌집 구조의 내부 모듈이 파손되거나 크랙이 발생하여 DPF(130)의 성능이 저하될 수도 있었다.

하지만 본 발명에서는 화학 약품을 일정 시간동안 순환시키면서 DPF(130) 내부의 카본과 이물질을 충분하게 불려주게 되고, 이후 세척수를 다시 순환시켜 DPF(130) 내부를 완전하게 세정시키는 방식을 사용하고 있다. 즉, 이물질이 높은 압력에 의해 강제로 제거되는 것이 아니라, 자연스러운 약품과 세척수의 흐름에 의해 충분하게 불려진 이물질이 떨어지는 것이어서 DPF(130) 내부를 보호하면서 효과적인 세척이 가능하다.

또한 압축공기를 이용하여 세척 및 건조를 시킬 때에도, 압축공기의 높은 압력이 그대로 DPF(130)에 유입되는 것이 아니라 압력저하댐퍼(100)를 거쳐 소정의 압력으로 저하된 압축공기가 유입되도록 함으로써, 고압의 압축공기에 의해 DPF(130)의 촉매나 벌집 구조의 모듈이 파손되는 현상을 막아줄 수가 있다.

더불어 DPF(130)에서 제거된 카본 등의 이물질을 그대로 배출시키는 것이 아니라, 다단의 필터부(111,112,113,114)를 거쳐 걸러낸 후 에어블로워(80) 또는 압축공기를 이용하여 충분히 건조시킨 후 이물질만 수거하여 처리할 수가 있다. 즉 물기가 남아 있는 이물질을 수거하는 과정에서 침출수에 의해 환경이 오염되는 문제를 미리 차단시킬 수 있는 것이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 본체
11 : 선반
20 : 제어부
30 : 물탱크
31 : 출수구
40 : 버퍼탱크
41 : 버퍼탱크유입부
42 : 버퍼탱크배출부
43 : 드레인부
50 : 제1밸브
60 : 제2밸브
70 : 순환펌프
80 : 에어블로워
90 : 열교환기
91 : 열교환기유입부
92 : 열교환기배출부
100 : 압력저하댐퍼
101 : 댐퍼본체
102 : 압축공기유입부
103 : 제1압력저하부
104 : 제2압력저하부
105 : 압축공기배출부
111 : 1차필터부
112 : 2차필터부
113 : 3차필터부
114 : 4차필터부
115 : 필터박스
116 : 필터부인렛
120 : 배관
121 : 물공급포트
130 : DPF
131 : DPF유입부
132 : DPF배출부
140 : 압축공기연결부
150 : 세척수필터

Claims

약품이 보관되는 버퍼탱크;
세척수가 보관되는 물탱크;
외부 공기를 유입시키는 에어블로워;
설정된 경로에 따라 상기 버퍼탱크에 보관되는 약품 또는 상기 물탱크에 보관되는 세척수 중 어느 하나를 통과시키는 제1밸브;
상기 제1밸브와 연결되어 상기 약품 또는 세척수가 흐를 수 있도록 동력을 발생시키는 순환펌프;
상기 에어블로워를 통과하는 외부 공기 또는 상기 순환펌프를 통과하는 약품이나 세척수 중 어느 하나를 통과시키는 제2밸브;
상기 제2밸브를 통과한 약품, 세척수 또는 외부 공기가 DPF를 통과하면 상기 DPF에서 이탈된 이물질을 여과시키는 필터부; 및
상기 제1밸브, 제2밸브의 경로를 제어하거나 상기 에어블로워 및 순환펌프의 동작을 제어하여, 상기 제2밸브와 상기 필터부 사이에 연결되는 상기 DPF에 상기 버퍼탱크에 보관된 약품이 소정 시간동안 통과되도록 하고, 상기 물탱크에 보관된 세척수로 상기 DPF를 세척시키며, 상기 에어블로워를 통해 유입되는 외부 공기로 상기 DPF를 건조시키는 자동차 DPF 세척 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2밸브와 상기 DPF 사이에 설치되어 상기 약품, 세척수 또는 외부 공기를 소정 온도로 가열하여 상기 DPF에 유입되도록 하는 열교환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 DPF 세척 시스템.
제1항에 있어서,
상기 DPF의 배출부에 선택적으로 연결되어 상기 DPF를 통과하는 세척수에 포함된 이물질을 여과시키는 세척수필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 DPF 세척 시스템.
제1항에 있어서,
상기 DPF의 유입부에 선택적으로 연결되어 압축공기를 상기 DPF에 유입시키도록 하되, 내부에 마련된 압력저하부를 통해 압축공기의 압력을 낮추어 상기 DPF에 유입되도록 하는 압력저하댐퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 DPF 세척 시스템.