KR950011684B1 - 박막히터를 이용한 디젤입자상 물질 연소장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

박막히터를 이용한 디젤입자상 물질 연소장치

제1도는 종래의 필터장치를 나타낸 구성단면도.

제2도는 종래의 고정식 히터를 나타낸 정면도.

제3도는 본 발명의 구성단면도.

제4도는 본 발명의 박막히터를 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 엔진 12 : 주배기관

13 : 주밸브 14 : 바이패스관

15 : 밸브 16 : 머플러

20 : 필터장치 22 : 챔버

25 : 필터 30 : 박막

38 : 차압센서 40 : 콘트롤유니트

41 : 열전대 42 : 송풍기

43 : 에어튜브라인

본 발명은 박막히터를 이용한 디젤입자상 물질 연소장치에 관한 것으로 특히 필터내에 배기가스로부터 걸러진 입자상 물질을 제거하기 위하여 필터를 박막히터를 이용하여 가열하는 연소장치에 관한 것이다. 디젤연료를 사용하는 디젤자동차에는 공해방지를 위해 배기가스를 배기하는 배기계통에 불연소된 디젤입자상 물질을 거르는 필터장치(trapping particnlate)가 구비하게 되어 있는 바, 이와 같이 공해방지수단으로 배기계통에 필터장치가 구비된 것으로는 미국특허 제4878928호 "배기가스로부터 입자상물질을 제거하는 필터장치"와 같이 이미 특허된 것이 많이 있으나 이같은 필터장치는 대체적으로 제1도에 도시된 바와 같이 내부에 챔버(2)를 이루고 전후에 입출구(3)(4)를 이루는 하우징(1)내에 벌집형 채널구조를 갖는 세라믹필터(5)를 안착시키고 상기 안착된 세라믹필터(5)의 전면에 일정 갭을 두고 열선으로 구성된 고정식 히터(6)를 구비하게 되어 있고 세라믹필터(5)를 중심으로 양측챔버(2)(2')에는 압력센서(7)가 설치된 구조로 되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 필터장치는 도면에서와 같이 배기계통에 설치되어서 디젤엔진(11)로부터 배출되어 나오는 배기가스가 주배기관(12)을 타고 필터장치(10)의 챔버(2)내에 유입하게 되고 세라믹필터(5)를 지나 출구(4)로 배출하게 됨에 따라 미연소된 입자상 물질이 필터(25)에 걸러지게 되는데 이때 세라믹필터(5)내의 벌집형 채널에 포집되어 쌓이게 된다. 그러면 필터(5) 전후의 양 챔버(2)(2')에는 배가가스의 원활한 배출이 되지 않아서 압력차가 발생하게 되고 압력센서(7)(7')에 양 챔버(2)(2') 사이의 압력차가 감지되면 콘트롤유니트에서 엔진(11)으로 부터 연결된 주배기관(12)의 밸브(13)를 동작시켜 엔진(11)으로 부터 배출되는 배기가스를 바이패스관(14)(머플러(16)측))을 통하여 배출되게 하고(대략 20∼30분) 필터장치(10)에는 배기가스가 유입되지 않는 상태에서 세라믹필터(5)를 고온(대략 500∼700℃)으로 발열시켜서 필터의 채널내에 포집된 입자상 물질을 연소(재생과정)하게 된다.

이와 같은 세라믹필터 재생(Regeneration)과정에서 세라믹필터(5)에 포집된 입자상물질을 발열 및 점화시키기 위해서는 세라믹필터(5) 전면에서 히터(6)로 대략 700∼800℃정도로 발열시켜 필터 내부의 입자상물질을 점화시켜 연소해야 되는데 이때 원통형인 필터의 전면을 발연시키기 위해서는 히터(6) 모양이 필터전면과 같은 원형이어야 되므로 제2도에 도시된 바와 같이 5조의 발열선(33)이 중심에서 외곽으로 라운드지게 형성하여 원통형의 세라믹필터(5) 전면을 발열시키게 된다. 그러나 이와 같은 종래의 발열선으로 된 히터는 필터전면을 고루 발연시키기가 어렵고 이같은 결점을 보완하기 위해서는 각 발열선에 보다 높은 전류를 공급하여야 됨에 따라 기존 차체에 탑재된 발전기로는 용량이 부족하여 추가 발전기를 탑재해야 하는 결점이 있었고 전력손실이 많았다.

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 발명한 것으로 기존에 차량에 탑재하여 사용되오고 있는 차량용 교류발전기의 용량으로 충분히 발열시킬 수 있고 원통형의 세라믹 필터 전면을 골고루 발열시킬 수 있는 히터장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위하여 본 발명은 전류가 흘러 발열이 될 수 있는 발열선을 박막으로 원통형의 세라믹필터 전면을 도포시킴으로써 적은 량의 전류(약 30∼50A)로 세라믹필터를 골고루 발열시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 엔진(11)으로부터 배출되는 배기가스의 입자상 물질을 제거하는 필터장치에 있어서, 원통형의 세라믹필터(25) 정면에 열선재료로 도포시켜 박막(30)이 형성되게하고, 상기 박막(30) 양단에 전원을 연결시킨 구조이다. 여기서 박막(30)은 니크롬, 칸탈과 같은 열선재료로 원통형의 세라믹필터(25) 정면을 도포시켜 박막(30)이 형성되게 한 것이며, 이때의 박막(30) 양단에는 전원을 연결하게 된다. 그러면 제3도에서와 같이 원통형(25)를 발열시킬 수 있는 발열체인 박막(30)이 일체로 형성되어서 박막에 전원이 공급되면 박막(30)이 발열되면서 세라믹필터(25) 전면을 골고루 발열하게 된다. 또한 본 발명의 또 다른 실시예로써 세라믹필터(25)를 육면체로 하고 사각인 정면을 열선재료로 도포시켜 박막(30)이 형성되게 하며, 상기 사각의 박막(30) 양단면에 전원을 연결시키게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 평상시에는 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 주배기관(12)을 따라 필터장치(20)를 통하면서 배기가스중 미연소된 디젤입자상 물질을 거르게 되는데, 장시간 사용하게 되면 세라믹필터(25) 내의 각 채널에는 미연소 된 디젤입자상 물질이 걸러져 축적하게 되고, 축적된 입자상 물질에 의해 배기가 원활하게 못하게 되면서 세라믹필터(25)를 중심으로 필터장치(20)내의 전후방 챔버(22)(22')에는 입력차가 발생하게 되어 차압센서(38)(38')가 이를 감지하게 되고 차압센서(38)(38')에 의해 감지된 압력차는 콘트롤유니트(40)에 입력되고 콘트롤유니트(40)의 제어명령에 따라 주배기관(12)의 주밸브(13)는 닫히고 바이패스배기관(14)의 바이패스밸브(15)는 열리면서 배기가스는 바이패스배기관(14)을 통해 감지 대기중으로 배출되어 진다. 이때 필터장치(20) 내에 배기가스가 유입되지 않는 상태에서 세라믹필터(25) 전면의 박막(30)에 전원을 공급하게 된다. 그러면 세라믹필터(25) 전면의 박막(30)이 발열되면서 세라믹필터(25)를 발열시키게 된다.

이와 같이 필터(25)의 전면이 발열이 되면 열전대(41)에 의해 온도가 감지되고 콘트롤유니트(40)에 의해 솔레노이드밸브가 동작되며 송풍기(42)가 회전하면서 에어튜브라인(43)을 따라 공기를 주입하게 된다. 그러면 세라믹필터(25)는 전면에서 후면에 이르기까지 포집된 입자상물질을 서서히 연소시키며 재생하게 된다.

이와 같이 세라믹필터(25)의 전면에서 후면에 까지 연소가 끝나면(재생이 되면) 필터(25) 후단부의 열전대(41')에 의해 체크되어 콘트롤유니트(40)의 제어명령에 따라 재생동작은 멈추게 되는 한편 바이패스밸브(15)는 닫히고 주배기관(12)의 주밸브(13)는 열리면서 엔진(11)으로부터 배출되는 배기가스는 바이패스관(14)을 통하지 않고 주배기관(12)을 통해 필터장치(20)를 거치면서 다시 필터링되고 필터(25)에 미연소된 입자상물질을 거르게 된다.

이와 같이 입자상 물질이 세라믹필터에 또 다시 포집되면 상기와 같은 동작을 반복하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 디젤엔진으로 부터 배출되는 입자상 물질을 제거하는 재생수단으로 세라믹필터(25)의 전면에 열선재료로 도포시켜 박막히터가 형성되게 함으로써 적은 전류로 세라믹필터(25)를 골고루 발열시켜 재생시킬 수 있을 뿐만 아니라 별도의 발전기를 추가 설치해야 할 필요 없이 기존 차량에 장착된 100A 또는 120A용 교류발전기로 필터장치를 재생할 수 있는 특장점이 있는 것이다.

Claims (1)

1. 엔진(11)으로 부터 배출되는 배기가스의 입자상 물질을 제거하는 필터장치에 있어서, 원통형의 필터(25) 정면에 열선재료로 도포시켜 박막(30)이 형성되게 하고, 상기 박막(30)양단에 전원을 연결시킨 것을 특징으로 하는 박막히터를 이용한 디젤입자상 물질 연소장치.