WO2021172610A1 - 매연저감장치용 버닝장치 및 이를 이용한 청소장치 - Google Patents

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WO2021172610A1
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dust
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PCT/KR2020/002675
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고건혁
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고건혁
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Definitions

  • the present invention relates to a burning device for a soot reduction device and a cleaning device using the same, and more particularly, to a particulate matter (PM), soot or ash, etc. accumulated inside a soot reduction device (DPF).
  • PM particulate matter
  • DPF soot reduction device
  • diesel engine vehicles using diesel fuel are equipped with a Diesel Particulate Filter (DPF) for purifying harmful gases and collecting harmful particulate matter (PM) in exhaust gases.
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • DPFs use a forced regeneration method that burns particulate matter (PM) collected by raising the temperature of exhaust gas with an electric heater, etc. It is configured to burn particulate matter (PM) collected therein by a regeneration method or a complex regeneration method.
  • particulate matter (PM), soot, or ash accumulates therein due to continuous use.
  • the back pressure of the DPF) increases, which may cause deterioration of engine performance and fuel efficiency, and discharge soot, which is a major cause of aggravating air pollution, such as particulate matter (PM).
  • the performance restoration method by cleaning the DPF includes (a) a method of cleaning using compressed air in air, which is largely a dry method, and (b) heating the DPF to a high temperature of 600 ⁇ 700°C to form particulate matter. There are a method of burning the substance (PM), (c) a method of washing by injecting chemicals, which is a wet method, and (d) a method of washing by vibrating the washing solution after immersing the DPF in water or washing solution. .
  • the inside of the DPF has a labyrinth shape to collect particulate matter (PM), and the collected particulate matter (PM) or As soot or ashes are solidified, it is not easy to separate and remove with compressed air, and the cleaning time is long and high pressure compressed air is required. There is a problem that occurs.
  • the method of burning the PM by heating the DPF to a high temperature of 600 ⁇ 700 °C is a method that is performed in a state where there is relatively little possibility of external contamination and is a method that can reliably remove the collected PM. .
  • a device that vibrates the cleaning solution with ultrasonic waves to clean the DPF is a high speed or high pressure equivalent to spraying at the inlet and outlet of the soot reduction device even if the cleaning solution vibrates with an ultrasonic generator to generate waves. It is difficult to generate a wave inside, so it takes a long time to clean the soot reduction device and also has a big problem in that the cleaning performance is not good.
  • the cleaning solution is a dense medium unlike air, the wave of the cleaning solution causes not only cleaning but also unwanted phenomena such as the movement of the smoke reduction device itself.
  • the wave of the cleaning solution causes not only cleaning but also unwanted phenomena such as the movement of the smoke reduction device itself.
  • the size of the device because a configuration for fixing the smoke reduction device is also required during washing.
  • the prior art is a performance restoration method by cleaning a soot reduction device (DPF) using a combination of dry and wet cleaning, and a wet cleaning method using water or other liquid together with a dry cleaning method using air or other gas. to provide.
  • DPF soot reduction device
  • the prior art has a problem in that there is a possibility of permanent damage when water or chemicals come into contact with the inside of the soot reduction device (DPF) in the wet method, although the dry method and the wet method are combined, and the cleaning time when cleaning with compressed air in the dry method Long and high pressure compressed air is required, and there is a problem in that a lot of dust is generated due to washing by spraying high pressure compressed air.
  • DPF soot reduction device
  • the conventional dry combustion method has a problem that the particulate matter (PM) needs to be heated for at least 8 hours or more for a long time during combustion, and it takes a lot of time to heat up to a required high temperature, such as liquefied petroleum gas (LPG).
  • a required high temperature such as liquefied petroleum gas (LPG).
  • LPG liquefied petroleum gas
  • the present invention was created to solve the above problems, and it burns foreign substances such as particulate matter (PM), soot or ash accumulated inside the DPF at a high temperature.
  • a burning device for a smoke reduction device that shortens the cleaning work time of DPF), improves work compatibility by allowing the use of an air compressor in a vehicle repair shop as it is, and improves the efficiency of removing foreign substances such as ash
  • An object of the present invention is to provide a cleaning device used.
  • a burning device for a smoke reduction device is a device for burning foreign substances accumulated in a smoke reduction device (DPF), an air inlet through which air is introduced is formed on one side, and an air inlet is formed on the other side an air supply pipe having an air outlet and having a hollow inside; an electric coil part connected to the air supply pipe to pass the air through and heating the air; a premixing unit installed above the electric coil unit to induce a mixed air flow with the air; a hollow space part vertically connected to the upper side of the premixing part and having an internal space; a fuel nozzle unit protruding from one side of the inner space to inject fuel into the inner space; a flame-free heating unit installed on the upper side of the space, the air mixed fuel introduced from the space is oxidized and reacted with a platinum catalyst to generate no flame heat; and a mounting part located above the flameless heating part to detach the soot reduction device, wherein the air mixed fuel has the flameless
  • the flameless heating part proposed by the present invention uses a platinum catalyst, foreign substances such as particulate matter (PM), soot or ash are not directly flamed for 20 to 40 minutes, but indirect heat of 600 to 700 ° C. It has the advantage of being able to burn with no flame heat.
  • PM particulate matter
  • FIG. 1 is a conceptual perspective view showing a general smoke reduction device (DPF).
  • DPF general smoke reduction device
  • FIG. 2 is a perspective view exemplarily illustrating a smoke reduction device (DPF).
  • DPF smoke reduction device
  • FIG 3 is an overall configuration diagram showing the prior art.
  • FIG. 4 is a view showing a burning device for a smoke reduction device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the exterior of a cleaning device using a burning device for a smoke reduction device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the inside of a cleaning device using a burning device for a smoke reduction device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual perspective view illustrating a general smoke reduction device (DPF)
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an exemplary smoke reduction device (DPF)
  • FIG. 3 is an overall configuration diagram showing the prior art.
  • the Diesel Particulate Filter is a device that has been created due to stricter environmental regulations since 2005, and has to be cleaned periodically. Conventional chemical or wet cleaning methods have caused damage to many DPFs, but there are many cases where the driver does not know how to drive it. If the cleaning method is not correct and the smoke reduction device (DPF) is damaged and cannot filter the soot, the meaning of the installation of the smoke reduction device (DPF) is lost.
  • the present invention can solve all these problems (damage of the DPF, size and price of equipment, etc.).
  • the present invention is equipped with a soot reduction device (DPF) for purifying harmful gas and collecting harmful particulate matter (PM) in exhaust gas in a vehicle of a diesel engine that uses diesel as fuel in the prior art.
  • DPF soot reduction device
  • PM particulate matter
  • soot or ash accumulates inside the DPF.
  • problems such as an increase in back pressure, resulting in deterioration of engine performance and fuel efficiency, and some leakage of accumulated particulate matter (PM), etc., which is a major cause of aggravating air pollution. was created
  • the dry method was selected because of the fundamental problem of the wet method, which may cause permanent damage when water or chemicals come into contact with the inside of the DPF.
  • the problems such as a method of washing by using a method and (b) a method of burning particulate matter (PM) by heating the DPF to a high temperature of about 600 to 700°C) have been solved.
  • the present invention is a dry cleaning method by heating the inside of the DPF to a high temperature of 600 to 700° C. for a short period of time (20 to 40 minutes) to produce particulate matter (PM), soot or ash. ), etc. to make it easier to separate and remove foreign substances, and then inject compressed air into the DPF to clean the foreign substances.
  • a dry cleaning method by heating the inside of the DPF to a high temperature of 600 to 700° C. for a short period of time (20 to 40 minutes) to produce particulate matter (PM), soot or ash. ), etc. to make it easier to separate and remove foreign substances, and then inject compressed air into the DPF to clean the foreign substances.
  • the DPF is an assembly of a muffler replacement type having a diesel oxidation catalyst and a catalyst-coated filter, and harmful CO, HC and Particulate matter (PM) passes through the oxidation catalyst and the catalyst-coated ceramic filter, reacts with the coated catalyst , is purified into harmless CO 2 , H 2 O, and the PM collected in the filter is removed using a low-temperature active platinum-based catalyst It is a configuration that regenerates the filter by continuously oxidizing it by exhaust heat generated during operation of the engine.
  • PM harmful CO, HC and Particulate matter
  • engine oil contained in very small amounts.
  • engine oils contain components such as calcium and zinc as additives, so heavy metals, minerals, and ash components in engine oil and diesel fuel. Since carbon dioxide is not purified and continues to accumulate in the filter, it is necessary to periodically clean the DPF for each vehicle so that the back pressure of the internal combustion engine does not increase.
  • the air injection unit 12 is spaced apart from the filter cartridge 10 by an appropriate distance. As it descends as much as possible, the ash collected in the filter cartridge 10 was removed downward by spraying air from the multiple air nozzles of the air injection unit 12 . At this time, a dust collecting unit 17 is provided at the lower portion of the filter cartridge 10 to collect ash by a vacuum cleaner or the like.
  • DPF is a ceramic-type carrier coated with precious metal. According to the report of the American Emission Control Component Manufacturers Association (MECA), the carrier is permanently damaged when it comes into contact with water or chemicals.
  • the carrier itself does not act as a catalyst, but refers to a porous material that supports the fine particles of the catalyst.
  • FIG. 4 is a view showing a burning device for a smoke reduction device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view showing the appearance of a cleaning device using the burning device for a smoke reduction device according to an embodiment of the present invention
  • 6 is a view showing the inside of a cleaning device using a burning device for a smoke reduction device according to an embodiment of the present invention.
  • the burning device 100 for a smoke reduction device is a device that burns foreign substances accumulated in a smoke reduction device (DPF), and an air inlet 111 through which air is introduced on one side is provided.
  • an air supply pipe 110 formed and having an air outlet 113 formed on the other side and having a hollow inside;
  • an electric coil unit 120 connected to the air supply pipe 110 to pass the air therethrough and heating the air;
  • a premixing unit 130 installed above the electric coil unit 120 to induce a mixed air flow with the air;
  • a flame-free heating unit 160 installed on the upper side of the space 140 and generating no flame heat by oxidizing the air mixed fuel introduced from the space 140 and reacting with the platinum catalyst 160c; and a mounting unit 170 positioned above the flameless heating unit 160
  • the air mixture fuel is injected into the smoke reduction device (DPF) with the flameless heat to burn the foreign material for 20 to 40 minutes.
  • the flameless heat is characterized in that 600 ⁇ 700 °C.
  • the air inlet 111 is smaller than the air outlet 113, and the pressure of the air introduced into the air inlet 111 is 0.6 to 0.8 bar.
  • the fuel injected from the fuel nozzle unit 140 is characterized in that liquefied petroleum gas (LPG).
  • LPG liquefied petroleum gas
  • a cleaning device 200 using a burning device for a smoke reduction device includes: a burning device for a smoke reduction device; a main frame 210 on which the burning device 100 for the smoke reduction device is installed on one side; an air injection unit 220 provided on the main frame 210 to spray compressed air downward;
  • the mounting unit 170 is located at the lower end of the air injection unit 220, but fixed to one side of the main frame 210 is supported;
  • a dust collecting unit 230 provided at the lower end of the mounting unit 170 to collect dust generated in the soot reduction device (DPF); a hopper-shaped dust separation unit 240 connected to one side of the dust collecting unit 230 and sucking the dust in a spiral direction; a purification filter unit 250 connected to the upper side of the dust separation unit 240 to filter the dust;
  • a cleaning unit 260 located under the dust separation unit 240 and collecting the dust by falling under its own weight; and a blower which is connected to the upper side of the purification filter unit 250 and sucks the dust in the dust
  • the flameless heating part 160 is separated from the mounting part 170, and the lower part of the dust collecting part 230 is removed.
  • the air injection unit 220 is moved to the upper side of the DPF and fixed, and the compressed air is sprayed into the DPF, the dust generated after the foreign material is burned is removed. It is characterized in that the dust is collected by the dust collecting unit (230).
  • the pressure of the compressed air supplied to the air injection unit 220 is characterized in that 1.0 ⁇ 2.0 bar.
  • foreign substances are referred to for easy understanding, and include all particulate matter (PM), soot or ash, etc. accumulated inside the DPF.
  • the dust refers to the remaining residues from which the foreign material is burned.
  • the burning device 100 for a smoke reduction device proposed in the present invention is a device for burning foreign substances accumulated in a smoke reduction device (DPF), and includes an air supply pipe 110 , an electric coil part 120 , a premixing part 130 , and a space. It includes a unit 140 , a fuel nozzle unit 150 , a flameless heating unit 160 , and a mounting unit 170 , and may further include an air compressor 180 .
  • DPF smoke reduction device
  • the air supply pipe 110 is a pipe with a hollow inside, and an air inlet 111 through which air is introduced is formed on one side and an air outlet 113 is formed on the other side.
  • the air inlet 111 is an inlet connected to a pipe of an air compressor 180 to be described later to receive air, and is smaller than the air outlet 113 .
  • the air supply pipe 110 receives air at a constant pressure from the air inlet 111 and gradually widens the passage so that the air is stably transferred to the air outlet 113 in the shape of a fallopian tube.
  • the pressure of the air introduced into the air inlet 111 is formed in a range of 0.6 to 0.8 bar so that the air is smoothly transferred into the electric coil unit 120 through the air supply pipe 110 .
  • the pipe connecting the device and the device is expressed as a line exaggerated than the actual size to facilitate understanding or illustration.
  • the electric coil unit 120 is connected to the upper side of the air supply pipe 110 and passes the air provided from the air supply pipe 110, but there is an electric coil wound therein that can increase the temperature, so that electricity is supplied and the passing air is heated. make it
  • the electric coil part 120 has a cylindrical shape, and an internal passage is formed in a direction in which air flows, so that the temperature is uniformly heated.
  • the electric coil unit 120 has a cylindrical shape as an embodiment of the present invention, it may be applied in various shapes according to functions.
  • the pre-mixing unit 130 induces a mixed air flow so that the heated air can be easily mixed with fuel to be described later by being installed on the upper side of the electric coil unit 120 .
  • the air is mixed with the fuel injected from the side and the direction in which the air naturally rises in the space 140 , but the heated air flows into the space 140 . Since the forced mixing air flow is generated in advance with the mixing pan 131 before it is mixed, it can be mixed evenly and the mixing time is shortened.
  • the space 140 has a hollow inside, and is vertically connected to the upper side of the premixing unit 130 , and an inner space 140s is formed.
  • the space unit 140 proposed in the present invention allows the air heated in the lower electric coil unit 120 to be naturally mixed with the fuel injected from the fuel nozzle unit 150 to be described later through the mixed air flow of the premixing unit 130 .
  • the space portion 140 has a hollow cylindrical shape, so that the air naturally rises and meets the fuel injected from the side.
  • the space 140 has a hollow cylindrical shape as an embodiment of the present invention, but may be applied in various shapes according to functions.
  • the fuel nozzle unit 150 protrudes toward one side of the space 140 and injects fuel into the inner space 140s of the space unit 140 .
  • the fuel nozzle unit 150 proposed in the present invention has a nozzle shape at one end that rapidly accelerates the flow, and is connected to a fuel supply device (not shown) to receive fuel and apply pressure to blow it out.
  • the fuel injected from the fuel nozzle unit 150 is liquefied petroleum gas (LPG), which is widely used in the market and is a material that can be heated with no flame inside the flameless heating unit 160 to be described later.
  • LPG liquefied petroleum gas
  • the flameless heating unit 160 is installed on the upper side of the space unit 140 , and the air mixed fuel introduced from the space unit 140 oxidizes with the platinum catalyst 160c to generate flameless heat. device that generates
  • the air mixed fuel refers to a mixture of air rising from the space unit 140 as a mixed air flow and fuel injected from the side.
  • the air mixed fuel introduced from the space unit 140 has no flame heat and is injected into the smoke reduction device (DPF) to reduce the smoke.
  • Foreign substances such as particulate matter (PM), soot or ash accumulated inside the device (DPF) are burned for 20 to 40 minutes.
  • the flameless heating unit 160 proposed by the present invention uses the platinum catalyst 160c, so there is no flame, so there is little risk of burns, and there is almost no emission of carbon monoxide and NOx, so it is a very eco-friendly heating device.
  • the flameless heating unit proposed by the present invention is an environment capable of sufficiently flameless combustion for a short time of 20 to 40 minutes at high heat because the air mixture fuel is oxidized and reacted with the platinum catalyst (160c) to have flame-free heat of 600 to 700°C.
  • the mounting unit 170 is located above the flameless heat generating unit 160 and is a device for detaching the smoke reduction device (DPF). .
  • the mounting unit 170 proposed in the present invention is such that the portion with less protrusion toward the lower side of both ends of the DPF is mounted, so that the flameless heat of the flameless heating unit 160 is removed from the smoke reducing device ( It holds the lower part of the DPF while the foreign substances accumulated inside the DPF are completely burned.
  • the mounting unit 170 proposed in the present invention is provided with a flange, so that the flange has the same shape as the flange at one end of the smoke reduction device, and the mounting hole is provided at the position corresponding to the coupling hole of the flange for easy mounting. make it
  • the air compressor 180 is a device for supplying air at a predetermined pressure by compressing air to a small volume, and in the present invention, the air supply pipe 110 or the air injection unit 220 ) through a pipe to provide air at a predetermined pressure.
  • the air compressor 180 is equipped with a pressure gauge (not shown) on the connection line to control the air pressure and to be provided in the form of a pulse.
  • the air compressor 180 is a device for supplying air commonly used in general vehicle maintenance shops, and other devices and air pipes are connected.
  • the connection method is made by a common coupler that can be connected and released by one-touch.
  • the pressure gauge may be provided integrally or separately from other devices, and provides a pressure value of the supplied compressed air to the operator. If necessary, the pressure gauge may be omitted.
  • the cleaning device 200 using a burning device for a smoke reduction device proposed by the present invention is a burning device for a smoke reduction device 100, a main frame 210, an air spraying unit 220, a dust collecting unit 230, and a dust separating unit. 240 , a purification filter unit 250 , a sweep unit 260 , and a blower unit 270 may be included.
  • the burning device 100 for a smoke reduction device has been described in detail above for its configuration, and can be independently separated and installed on the main frame 210 and the like, and the mounting unit 170 is fixedly installed on one side of the main frame 210 . After use, the rest including the flameless heating unit 160 except for the mounting unit 170 can be separated and moved.
  • the main frame 210 is a main rectangular frame on which the device and the like can be installed or mounted. make it possible
  • the mounting part 170 of the burning device 100 for a smoke reduction device may be installed or fixed to one side of the main frame 210 , or may be separated from the main frame 210 after use.
  • main frame 210 is fixed to support the entire device, and by providing a window or a housing to block the entire main frame 210 and the surrounding space to maintain airtightness, dust during work This can be prevented from scattering and polluting the surroundings.
  • the air injection unit 220 is provided on the main frame 210 to spray compressed air downward, and a plurality of air outlets are formed so that the air can be evenly sprayed on the entire lower surface. It is provided by a nozzle (not shown), and the outside of the perforated air nozzle is protected by a casing (not shown).
  • the air injection unit 220 is formed to be flexible and can move up and down within the main frame 210 so that it is flexibly moved to the upper part of the DPF to seal it.
  • the air injection unit 220 forms a pressure of the compressed air supplied to the air injection unit 220 to 1.0 ⁇ 2.0 bar, and discharges the compressed air into the smoke reduction device (DPF) in the form of a pulse to reduce smoke. Allows cleaning inside the device (DPF).
  • DPF smoke reduction device
  • the air injection unit 220 is mounted to the rear end (purification side) of the DPF.
  • the air injection unit 220 is mounted on the rear end (purification side) of the exhaust gas discharge end corresponding to the exhaust gas reduction device (DPF) to inject compressed air into the exhaust gas reduction device (DPF) is operated.
  • the compressed air discharged from the air injection unit 220 flows from the rear end (purifying side) to the front end (pollution side) of the DPF.
  • the dust collecting unit 230 is provided at the lower end of the mounting unit 170 to collect dust generated in the soot reduction device (DPF).
  • the ash remaining after) is collected, and an inclined surface inclined to one side is formed so as to be connected to the mounting hole of the mounting part 170 to prevent dust (ash remaining after combustion) from scattering to the surroundings.
  • the dust separation unit 240 is connected to one side of the dust collecting unit 230 and has a hopper shape in which dust (ash remaining after combustion) is sucked in a spiral direction.
  • the dust separation unit 240 has an inverted truncated cone-shaped inclined surface to generate a centrifugal force in a cyclone method while preventing the dust from scattering to the surroundings by negative pressure to sufficiently suck the dust in the dust collecting unit 230 .
  • the dust separator 240 is interlocked with the blower 270, which will be described later, so that as the suction power of the blower 270 increases, the centrifugal force of the cyclone increases so that the dust in the dust collector 230 can be easily sucked. .
  • the dust collection method proposed in the present invention blows innate ash at 600 to 700° C. for 20 to 40 minutes with strong air, and collects it with the dust separator 240, which is a cyclone dust collector, to collect secondary contaminants. This makes it possible to save processing costs as well.
  • the purification filter unit 250 is a hopper-shaped device connected to the upper side of the dust separation unit 240 to filter the dust, and is a double dust collecting unit together with the dust separation unit 240 ( 230), but contributes to sucking the dust in the filter (250f) is installed inside, it also functions to filter the dust.
  • the purification filter unit 250 is interlocked with the blowing unit 270 to be described later, and as the suction power of the blowing unit 270 increases, the negative pressure increases, so that the dust in the dust collecting unit 230 easily passes through the dust separating unit 240 . help it to be absorbed.
  • the cleaning unit 260 has a box shape with an open upper side installed for the purpose of cleaning, and is located below the dust separation unit 240 to provide a place for dust to fall by its own weight and gather.
  • the cleaning unit 260 can be easily separated and cleaned in the main frame 210 .
  • the blower 270 is connected to the upper side of the purification filter unit 250 , and suctions the dust in the dust separation unit 240 with suction pressure, and the dust is filtered while passing through the purification filter unit 250 . It is a power device that exhausts the exhausted air to the outside.
  • the blower 270 creates a pressure in the pipe that is discharged to the outside, and the dust in the dust separation unit 240 is sucked into the dust separation unit 240 in a spiral direction at high pressure in a cyclone method, and the purification filter unit 250 ), so that only clean air is discharged to the outside while dust is caught.
  • each device including the air compressor 180 may be conveniently rearranged and installed inside or outside the main frame 210 .
  • the air compressor 180 is installed on one side of the upper side of the main frame 210, but may be rearranged under the main frame 210 in consideration of capacity or size, or may be spaced apart from the main frame 210 by a predetermined distance to the outside. can be installed.
  • blower 270 may be installed outside the main frame 210 by a predetermined distance from each other.
  • the cleaning device 200 using the burning device for a smoke reduction device is a burning device 100 for a smoke reduction device, and the foreign substances accumulated in the smoke reduction device (DPF) are not flamed.
  • the flameless heating unit 160 is separated from the mounting unit 170, the open lower part of the dust collecting unit 230 is sealed, and the air injection unit 220 is moved to the upper side of the smoke reduction device (DPF) and fixed.
  • the dust generated after the foreign substances in the smoke reduction device (DPF) are burned can be collected by the dust collecting unit 230 .
  • the burning device for a smoke reduction device and a cleaning device using the same can be expected to have the following effects.
  • the flameless heating unit 160 proposed by the present invention uses the platinum catalyst 160c, foreign substances such as particulate matter (PM), soot or ash are not directly flamed for 20 to 40 minutes, There is an advantage in that it can be combusted with indirect heat of 600 ⁇ 700 °C of no flame heat.
  • PM particulate matter
  • the burning device 100 for a smoke reduction device proposed by the present invention can be separated from the cleaning device 200, it can be applied to various smoke reduction devices (DPF) to monitor the situation from the outside and perform cleaning work. There is this.
  • DPF smoke reduction devices
  • the cleaning apparatus 200 proposed by the present invention is directly connected to the soot reduction device (DPF), and unlike the conventional cleaning apparatus, there is no loss of compressed air, so there is an advantage in that the removal efficiency is increased.
  • DPF soot reduction device
  • the inside of the DPF can be cleaned by burning particulate matter (PM) accumulated inside the DPF at a high temperature.
  • PM particulate matter

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Abstract

본 발명은 매연저감장치용 버닝장치 및 이를 이용한 청소장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매연저감장치(DPF) 내부에 쌓이게 되는 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질을 고온으로 태워 매연저감장치(DPF)의 청소작업시간을 단축하고, 차량 정비소의 에어 컴프레서(air compressor)를 그대로 이용할 수 있어 작업호환성을 높이며, 재(ash)와 같은 이물질의 제거 효율이 뛰어나게 하기 위한 매연저감장치용 버닝장치 및 이를 이용한 청소장치에 관한 것이다.

Description

매연저감장치용 버닝장치 및 이를 이용한 청소장치
본 발명은 매연저감장치용 버닝장치 및 이를 이용한 청소장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매연저감장치(DPF) 내부에 쌓이게 되는 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질을 고온으로 태워 매연저감장치(DPF)의 청소작업시간을 단축하고, 차량 정비소의 에어 컴프레서(air compressor)를 그대로 이용할 수 있어 작업호환성을 높이며, 재(ash)와 같은 이물질의 제거 효율이 뛰어나게 하기 위한 매연저감장치용 버닝장치 및 이를 이용한 청소장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이것이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다. (This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art)
일반적으로 경유를 연료로 사용하는 디젤 엔진 차량에는 유해 가스를 정화하고 배출가스 중의 유해한 입자상 물질(PM)을 포집하기 위한 매연저감장치(DPF, Diesel Particulate Filter)가 장착된다.
대부분의 매연저감장치(DPF)는 전기히터 등으로 배기가스의 온도를 높여 포집된 입자상 물질(PM, particulate matter)을 태우는 강제 재생방식, 엔진에서 나오는 배기열로 포집된 입자상 물질(PM)을 태우는 자연 재생방식 또는 복합 재생방식 등으로 내부에 포집된 입자상 물질(PM)을 연소시키도록 구성되어 있다.
하지만, 매연저감장치(DPF)는 계속적인 사용으로 인해 그 내부에 입자상 물질(PM)이나 그을음(soot) 또는 재(ash) 등이 축적되고, 이로 인해 필터(filter)가 막히게 되면 매연저감장치(DPF)의 배압(back pressure)이 증가하고, 이에 따른 엔진의 성능 저하 및 연비 저하 등이 유발될 수 있으며, 입자상 물질(PM)과 같은 대기오염을 가중시키는 주요 원인이 되는 매연을 배출하게 된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 사용 중인 매연저감장치(DPF)의 정기적인 세척(cleaning)이 요구되고 있다.
매연저감장치(DPF)의 세척에 의한 성능 복원방법에는 크게 건식 방법인 (a) 공기 중에서 압축공기를 이용하여 세척하는 방법, 및 (b) DPF를 섭씨 600 ~ 700℃ 정도의 고온으로 가열하여 입자상 물질(PM)을 연소시키는 방법 등과, 습식 방법인 (c) 화학약품 등을 투입하여 세척하는 방법, 및 (d) 물이나 세척액에 DPF를 잠기게 한 후 세척액을 진동시켜 세척하는 방법 등이 있다.
(a) 가장 많이 적용되고 있는 방법이라고 할 수 있는 압축공기를 이용하여 매연저감장치(DPF)를 세척하는 장치가 있는데, 공기 중에서 노즐을 통해 압축공기를 매연저감장치(DPF)의 내부로 분사하여 세척을 하는 장치로 통상적으로 쉽게 생각할 수 있는 방법을 구현한 장치이기는 하다.
하지만, 압축공기를 이용하여 매연저감장치(DPF)를 세척하는 장치는 매연저감장치(DPF)의 내부가 입자상 물질(PM)을 포집하기 위하여 미로 형상으로 되어 있고, 포집된 입자상 물질(PM)이나 그을음(soot) 또는 재들(ashes)이 고형화되어 있어, 압축공기로 분리 및 제거하기 쉽지 않을 뿐 아니라 세척 시간도 길고 높은 압력의 압축공기가 요구되며, 고압의 압축공기 분사를 통한 세척으로 인하여 많은 분진이 발생하는 문제점이 있다.
(b) DPF를 섭씨 600 ~ 700℃ 정도의 고온으로 가열하여 PM을 연소시키는 방법은 상대적으로 외부로의 오염이 발생할 가능성이 적은 상태에서 이루어지고 포집된 PM을 확실하게 제거할 수 있는 방법이기는 하다.
하지만, 주로 전기로와 같은 장치를 이용하는 방식이고, 장시간(예: 8시간)의 가열이 필요하고, 요구되는 고온까지 가열하기 위해서도 많은 시간이 소요되는 문제점이 있으며, 액화석유가스(LPG)와 같은 연료를 사용할 때에는 온도 조절에 어려움이 있다.
그리고 세척을 위한 연소 과정 중에 온도 차이가 많이 나므로 열응력에 의해 세라믹 재질의 DPF가 파손될 수 있는 문제점도 있다.
(c) 화학약품으로 DPF를 세척하는 방법도 있는데, DPF의 세라믹 필터 내부로 화학약품을 투입하여 DPF의 내부에 포집되어 있는 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 및 재(ash) 등을 녹여 거품을 발생시키며 제거하는 방법으로, 작업 방법은 간단한 편이나 DPF의 내부에 축적된 입자상 물질(PM) 등을 충분히 제거하는 것이 용이하지 않고, 발생된 거품을 2차 오염 없이 처리하는 것도 어려우며, 매연저감장치(DPF)의 촉매 코팅된 필터와 세척용 화학약품 사이의 화학반응이 발생하여 필터의 성능이 저하될 수 있는 문제점도 있다.
(d) 매연저감장치(DPF) 내부에서 고형화된 매연의 분리 및 세척시의 분진 발생 등을 해결할 수 있는 세척장치로는 매연저감장치(DPF)를 세척액(또는 물) 속에 잠기도록 한 상태에서 세척을 하는 방법이 있는데, 매연저감장치(DPF)를 세척액에 잠기도록 한 후에 초음파로 세척액을 진동시켜 매연저감장치(DPF)를 세척하는 장치가 있다.
하지만, 초음파로 세척액을 진동시켜 매연저감장치(DPF)를 세척하는 장치는 초음파 발생기로 세척액을 진동시켜 파동을 일으키더라도 매연저감장치의 입구와 출구에서 분사에 상당하는 정도의 높은 속도 또는 높은 압력의 파동을 내부에 일으키기 어려워 실질적으로 매연저감장치의 세척시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 세척 성능 또한 좋지 않은 큰 문제점이 있다.
또한, 세척 성능을 향상시키기 위해서는 가능하면 큰 파동을 발생시켜야 하는데, 세척액은 공기와 달리 밀도가 높은 매질이므로, 세척액의 파동은 세척뿐 아니라 매연저감장치 자체의 움직임과 같이 원하지 않는 현상도 함께 발생하게 되는 문제점이 있고, 세척시 매연저감장치를 고정시키는 구성도 함께 필요하므로, 장치의 소형화 등도 용이하지 않은 문제점도 있다.
한편, 미국 특허공개공보 US 2017/0211440 A1이고, 발명의 명칭이 "DIESEL EXHAUST PARTICULATE COLLECTORS"(공보일자 2017.07.27.)인 선행기술이 개시되어 있다.
상기 선행기술은 건식 및 습식을 복합으로 사용한 매연저감장치(DPF)의 세척에 의한 성능 복원방법으로, 공기 또는 다른 가스를 이용하는 건식 청소 방법과 함께 물 또는 다른 액체를 이용하는 습식 청소 방법을 위한 장치를 제공한다.
하지만, 상기 선행기술은 건식 및 습식 겸용이지만 습식방법에서 매연저감장치(DPF) 내부에 물이나 약품이 접촉했을 때 영구적인 손상 가능성이 있는 문제점을 가지고 있고, 건식 방법에서도 압축공기로 세척시 세척 시간도 길고 높은 압력의 압축공기가 요구되며, 고압의 압축공기 분사를 통한 세척으로 인하여 많은 분진이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래 건식 연소방법에는 연소시 입자상 물질(PM)을 적어도 8시간 이상의 장시간 가열이 필요로 하고, 요구되는 고온까지 가열하기 위해서도 많은 시간이 소요되는 문제점이 있으며, 액화석유가스(LPG)와 같은 연료를 사용할 때에는 온도 조절이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 매연저감장치(DPF) 내부에 쌓이게 되는 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질을 고온으로 태워 매연저감장치(DPF)의 청소작업시간을 단축하고, 차량 정비소의 에어 컴프레서(air compressor)를 그대로 이용할 수 있어 작업호환성을 높이며, 재(ash)와 같은 이물질의 제거 효율이 뛰어나게 하는 매연저감장치용 버닝장치 및 이를 이용한 청소장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치는 매연저감장치(DPF) 내에 쌓인 이물질을 태우는 장치로, 일측에 공기가 유입되는 공기유입구가 형성되고 타측에 공기토출구가 형성되며 내부가 중공인 공기공급관; 상기 공기공급관에 연결되어 상기 공기를 통과시키되 상기 공기를 가열시키는 전기코일부; 상기 전기코일부 상측에 설치되어 상기 공기와 혼합 기류를 유도하는 선믹싱부; 상기 선믹싱부 상측과 수직되게 연결되되 내부공간이 형성된 중공의 공간부; 상기 공간부 내부 일측으로 돌출되어 상기 내부공간으로 연료를 분사하는 연료노즐부; 상기 공간부 상측에 설치되되 상기 공간부로부터 유입된 공기혼합연료가 백금촉매와 산화 반응되어 무화염(no flame) 열을 발생시키는 무화염발열부; 및 상기 무화염발열부 상측에 위치하여 상기 매연저감장치를 탈착시키는 장착부;를 포함하고, 상기 공기혼합연료가 상기 무화염 열을 가지고 상기 매연저감장치(DPF) 내로 투입되어 상기 이물질을 20 ~ 40분 동안 태우는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 제안하는 무화염발열부가 백금촉매를 이용하므로 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질들을 20 ~ 40분 동안 직접 화염이 아닌, 간접 열인 600 ~ 700℃의 무화염(no flame) 열로 연소시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 매연저감장치(DPF)를 도시한 개념 사시도이다.
도 2는 매연저감장치(DPF)를 예시적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 종래 기술을 나타내는 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치에 대한 외관을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치의 내부를 도시한 도면이다.
도 1은 일반적인 매연저감장치(DPF)를 도시한 개념 사시도이고, 도 2는 매연저감장치(DPF)를 예시적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 종래 기술을 나타내는 전체 구성도이다.
매연저감장치(DPF, Diesel Particulate Filter)는 2005년부터 까다로워진 환경 규제로 생긴 장치인데, 주기적으로 청소를 하게 되어 있다. 종래의 약품이나 습식 청소방법은 많은 매연저감장치(DPF)의 손상을 가져왔지만, 운전자가 모르고 운행하는 경우가 많다. 이렇게 청소방법이 옳지 못해 매연저감장치(DPF)가 손상을 입어서 매연을 걸러주지 못하면 매연저감장치(DPF)의 장착 의미가 없어진다.
현재 건식 청소장치가 있지만 장치에 부담되는 크기(사이즈)와 가격으로 일반 정비소에서는 사용이 불가한 상태이다.
하지만, 본 발명은 이러한 모든 문제점(매연저감장치(DPF)의 손상, 장비의 사이즈 및 가격 등)을 해결할 수 있다.
즉, 본 발명은 종래에 경유를 연료로 사용하는 디젤엔진의 차량에서 유해 가스를 정화하고 배출가스 중의 유해한 입자상 물질(PM)을 포집하기 위한 매연저감장치(DPF)가 장착되지만, 차량 내 매연저감장치(DPF)의 계속적인 사용으로 인해 그 내부에 입자상 물질(PM)이나 그을음(soot) 또는 재(ash) 등이 축적되고, 이로 인해 필터(filter)가 막히게 되면 매연저감장치(DPF)의 배압(back pressure)이 증가하고, 이에 따른 엔진의 성능 저하 및 연비 저하 등이 유발되며, 축적된 입자상 물질(PM) 등이 일부 흘러나와 대기오염을 가중시키는 주요 원인이 되는 등의 문제점을 해결하기 위해서 창출되었다.
특히, 본 발명은 매연저감장치(DPF) 내부에 물이나 약품이 접촉되었을 때 영구적인 손상 가능성이 있는 습식방법의 근본적인 문제점 때문에 건식방법을 선택하였고, 종래 건식방법의 (a) 공기 중에서 압축공기를 이용하여 세척하는 방법, 및 (b) DPF를 섭씨 600 ~ 700℃ 정도의 고온으로 가열하여 입자상 물질(PM)을 연소시키는 방법) 등의 문제점을 해소하였다.
즉, 본 발명은 건식 청소방법으로 짧은 시간(20 ~ 40분) 동안 매연저감장치(DPF) 내부를 600 ~ 700℃ 정도의 고온으로 가열하여 입자상 물질(PM)이나 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질을 태워 이물질이 분리 및 제거되기 쉽게 한 후 매연저감장치(DPF) 내부로 압축공기를 분사하여 상기 이물질을 청소하는 장치를 제안한다.
참고로, 매연저감장치(DPF)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 통상적으로 디젤산화촉매 및 촉매코팅필터를 구비한 머플러 대체형의 어셈블리로서, 경유차량 배출가스 중의 유해한 CO, HC와 입자상물질(PM)이 산화촉매와 촉매가 코팅된 세라믹필터를 통과하며 코팅된 촉매와 반응하여 무해한 CO2, H2O로 정화되고, 저온활성 백금계 촉매를 이용하여 필터에 포집된 PM을 차량의 운행 중에 발생하는 배기열에 의해 연속적으로 산화시켜 필터를 재생하는 구성이다.
또한, 경유 차량의 내연기관은 엔진오일이 극소량씩 포함되어 배기되는데, 이러한 엔진오일에는 첨가제로 칼슘, 아연과 같은 성분이 포함되어 있어, 엔진오일과 경유연료 중의 중금속, 무기질 및 재(Ash) 성분은 정화되지 않고 필터 내에 계속 축적되므로, 내연기관의 배압이 증가되지 않도록 차량마다 매연저감장치(DPF)를 주기적인 청소를 해 주어야 한다.
또한, 종래의 청소장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 카트리지(10)를 테이블(14) 상에 안착시켜 회전시키는 상태에서, 공기분사부(12)가 필터 카트리지(10)로부터 적정거리 이격되도록 하강되어, 공기분사부(12)의 다중 에어노즐에서 공기가 분사됨으로써 필터 카트리지(10)에 포집되었던 애쉬가 하방으로 제거되는 것이었다. 이때, 필터 카트리지(10)의 하부에는 집진부(17)가 구비되어 진공청소기 등에 의해 애쉬(ash)가 집진되는 것이다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 건식 청소방법의 필요성은 다음과 같다.
매연저감장치(DPF)는 세라믹 형태의 담체에 귀금속 코팅이 되어 있는 것인데, 미국 배출가스제어부품제조협회(MECA)의 보고서에 의하면 담체의 경우 물이나 약품이 접촉했을 때, 영구적인 손상이 된다는 보고가 있다.
결국은 약품, 습식, 건식 세가지 방법 중에서 자동차가 운행하면서 자동적으로 파티클을 태워주는 건식 소거법이 가장 올바른 방법이다.
배출가스제어부품제조협회(MECA)의 최종 보고서에서도 물과 약품으로 세척 수압이나 약품을 이용하는 습식 청소방법은 담체에 코딩된 고가의 금속 양을 약 1/4로 감소시키고, 담체 내벽도 16% 강도 약화시킨다고 한다.
내습성 강한 물 마찰과 화학제품이 내벽 구조를 약화시켜 매연 포집 비율이 낮아지게 하는 것이다.
여기서 담체(carrier)는 자체가 촉매 작용을 하지 않으나, 촉매의 미립자를 지탱하는 다공성 물질을 말한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치에 대한 외관을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치의 내부를 도시한 도면이다.
상기 도면들을 참고하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치(100)는 매연저감장치(DPF) 내에 쌓인 이물질을 태우는 장치로, 일측에 공기가 유입되는 공기유입구(111)가 형성되고 타측에 공기토출구(113)가 형성되며 내부가 중공인 공기공급관(110); 상기 공기공급관(110)에 연결되어 상기 공기를 통과시키되 상기 공기를 가열시키는 전기코일부(120); 상기 전기코일부(120) 상측에 설치되어 상기 공기와 혼합 기류를 유도하는 선믹싱부(130); 상기 선믹싱부(130) 상측과 수직되게 연결되되 내부공간(140s)이 형성된 중공의 공간부(140); 상기 공간부(140) 내부 일측으로 돌출되어 상기 내부공간(140s)으로 연료를 분사하는 연료노즐부(150); 상기 공간부(140) 상측에 설치되되 상기 공간부(140)로부터 유입된 공기혼합연료가 백금촉매(160c)와 산화 반응되어 무화염(no flame) 열을 발생시키는 무화염발열부(160); 및 상기 무화염발열부(160) 상측에 위치하여 상기 매연저감장치(DPF)를 탈착시키는 장착부(170);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공기혼합연료가 상기 무화염 열을 가지고 상기 매연저감장치(DPF) 내로 투입되어 상기 이물질을 20 ~ 40분 동안 태우는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무화염 열은 600 ~ 700℃인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기유입구(111)는 상기 공기토출구(113)보다 작고, 상기 공기유입구(111)로 유입되는 공기의 압력은 0.6 ~ 0.8 bar 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연료노즐부(140)로부터 분사되는 연료는 액화석유가스(LPG)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치(200)는 매연저감장치용 버닝장치(100); 상기 매연저감장치용 버닝장치(100)가 일측에 설치되는 메인프레임(210); 상기 메인프레임(210) 상부에 구비되어 하방으로 압축공기를 분사하는 공기분사부(220); 상기 공기분사부(220)의 하단에 위치하되 상기 메인프레임(210) 일측에 고정되어 지지되는 상기 장착부(170); 상기 장착부(170) 하단에 구비되어 상기 매연저감장치(DPF) 내에서 발생된 분진을 집진하기 위한 집진부(230); 상기 집진부(230) 일측과 연결되어 상기 분진이 나선 방향으로 흡입되는 호퍼(hopper) 형상의 분진분리부(240); 상기 분진분리부(240) 상측에 연결되어 상기 분진을 여과하는 정화필터부(250); 상기 분진분리부(240) 하측에 위치하여 상기 분진이 자중에 의해 낙하하여 모이는 소제부(260); 및 상기 정화필터부(250) 상측과 연결되되 흡입압력으로 상기 분진분리부(240) 내 분진을 흡입하여 상기 정화필터부(250)를 지나면서 상기 분진이 여과된 공기를 외부로 배출하는 송풍부(270)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 매연저감장치용 버닝장치(100)로 상기 매연저감장치(DPF) 내에 쌓인 이물질을 태운 후에 상기 장착부(170)에서 상기 무화염발열부(160)를 분리하고 상기 집진부(230)의 하부를 봉쇄하며, 상기 공기분사부(220)를 상기 매연저감장치(DPF) 상측에 이동시켜 고정하고 상기 매연저감장치(DPF) 내로 상기 압축공기를 분사하면 상기 이물질이 태워진 후 발생된 분진을 상기 집진부(230)로 집진시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기분사부(220)로 공급되는 압축공기의 압력은 1.0 ~ 2.0 bar 인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에서 이물질은 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 지칭되는 것으로, 매연저감장치(DPF) 내부에 쌓이게 되는 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등을 모두 포함하는 의미이고, 분진은 상기 이물질이 타고 남은 잔재들을 의미한다.
그럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치(100)의 구성 및 작동을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 제안하는 매연저감장치용 버닝장치(100)는 매연저감장치(DPF) 내에 쌓인 이물질을 태우는 장치로, 공기공급관(110), 전기코일부(120), 선믹싱부(130), 공간부(140), 연료노즐부(150), 무화염발열부(160) 및 장착부(170)를 포함하고, 에어컴프레서(180)를 더 포함할 수 있다.
공기공급관(110)은 도 4에 도시된 바와 같이 내부가 중공인 배관(piping)으로, 일측에 공기가 유입되는 공기유입구(111)가 형성되고 타측에 공기토출구(113)가 형성된다.
또한, 공기유입구(111)는 후술하는 에어컴프레서(180)의 배관과 연결되어 공기를 공급받는 입구로, 공기토출구(113)보다 작다.
즉, 공기공급관(110)은 공기유입구(111)에서 일정한 압력의 공기를 공급받고 점차 통로가 넓어져 나팔관 형상의 공기토출구(113)로 공기가 안정적으로 이송되도록 한다.
또한, 공기유입구(111)로 유입되는 공기의 압력은 0.6 ~ 0.8 bar로 형성되어 공기가 공기공급관(110)을 통하여 전기코일부(120)의 내부로 원활하게 이송되게 한다.
참고로, 본 발명에서 장치와 장치를 연결하는 배관은 실제 크기보다 과장되게 선(line)으로 표현하여 이해하거나 도시하기 용이하도록 한다.
전기코일부(120)는 공기공급관(110) 상측에 연결되어 공기공급관(110)에서 제공받은 공기를 통과시키되 내부에 온도를 상승시킬 수 있는 전기코일이 감겨 있어 전기를 공급받아 통과되는 공기를 가열시킨다.
또한, 전기코일부(120)는 원통 형상으로, 공기가 흘러가는 방향으로 내부 통로가 형성되어 골고루 온도를 가열되도록 한다. 다만, 전기코일부(120)는 본 발명의 일실시 예로 원통 형상을 제안하고 있으나, 기능에 따라 여러 가지 다양한 형상으로 적용될 수 있다.
선믹싱(pre-mixing)부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전기코일부(120) 상측에 설치되어 가열된 공기를 후술하는 연료와 용이하게 혼합될 수 있도록 혼합 기류를 유도한다.
특히, 본 발명의 일실시 예에 따른 선믹싱부(130)는 공간부(140)에서 공기가 자연스럽게 상승하는 방향과 측면에서 분사되는 연료와 마주쳐 섞이게 되지만, 공간부(140)로 가열 공기가 유입되기 전에 믹싱팬(131)으로 강제 혼합 기류를 미리 발생시키므로 고루 혼합될 수 있게 하고 혼합 시간을 단축시킨다.
공간부(140)는 내부가 중공(hollowness)으로, 선믹싱부(130) 상측과 수직되게 연결되되 내부공간(140s)이 형성되어 있다.
특히, 본 발명에서 제안하는 공간부(140)는 하부 전기코일부(120)에서 데워진 공기가 선믹싱부(130)의 혼합기류를 통하여 후술하는 연료노즐부(150)에서 분사되는 연료와 자연스럽게 섞일 수 있는 공간을 제공한다.
또한, 공간부(140)는 중공의 원통 형상으로, 공기가 자연스럽게 상승하는 방향과 측면에서 분사되는 연료와 마주치게 한다. 다만, 공간부(140)는 본 발명의 일실시 예로 중공의 원통 형상을 제안하고 있으나, 기능에 따라 여러 가지 다양한 형상으로 적용될 수 있다.
연료노즐부(150)는 도 4에 도시된 바와 같이, 공간부(140) 내부 일측으로 돌출되어 공간부(140)의 내부공간(140s)으로 연료를 분사한다.
또한, 본 발명에서 제안하는 연료노즐부(150)는 일단이 급격히 흐름이 빨라져 분사시키는 노즐 형상으로, 연료공급장치(미도시)와 연결되어 연료를 공급받아 압력을 가해 세차게 내뿜어 발산하게 한다.
또한, 연료노즐부(150)로부터 분사되는 연료는 액화석유가스(LPG)로, 시중에 널리 사용되고 있으면서도 후술하는 무화염발열부(160) 내부에서 무화염으로 가열될 수 있는 재료이다.
무화염발열부(160)는 도 4에 도시된 바와 같이, 공간부(140) 상측에 설치되되 공간부(140)로부터 유입된 공기혼합연료가 백금촉매(160c)와 산화 반응되어 무화염 열을 발생시키는 장치이다.
여기서, 공기혼합연료는 공간부(140)에서 혼합기류로 올라오는 공기와 측면에서 분사된 연료가 혼합된 것을 말한다.
특히, 본 발명의 일실시 예에 따른 무화염발열부(160)는 공간부(140)로부터 유입된 공기혼합연료가 무화염(no flame) 열을 가지고 매연저감장치(DPF) 내로 투입되어 매연저감장치(DPF) 내부에 쌓인 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질들을 20 ~ 40분 동안 태운다.
또한, 본 발명이 제안하는 가열방식은 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질들을 20 ~ 40분 동안 직접 화염이 아닌, 간접 열 600 ~ 700℃로 뜨거운 공기가 매연저감장치(DPF) 담체 내벽의 입자상 물질(PM)을 태워서 재(ashes)로 만든다.
또한, 본 발명이 제안하는 무화염발열부(160)는 백금촉매(160c)를 이용하므로 화염이 없어 화상의 우려가 적고 일산화탄소, NOx의 배출이 거의 없어 매우 친환경적인 발열장치이다.
즉, 종래의 연소방법은 매연저감장치(DPF) 내부에 쌓인 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질들을 8시간 이상 태워야 하였으나, 본 발명이 제안하는 무화염발열부(160)는 공기혼합연료를 백금촉매(160c)와 산화 반응시켜 600 ~ 700℃의 무화염 열을 지니게 하기 때문에 고열에서 20 ~ 40분의 짧은 시간 동안 충분히 무화염(no flame) 연소가 가능한 환경을 제공한다.
장착부(170)는 무화염발열부(160) 상측에 위치하여 매연저감장치(DPF)를 탈착시키는 장치로, 매연저감장치(DPF) 하부에서 매연저감장치(DPF)를 지지하면서 착탈 기능을 수행한다.
이때, 본 발명에서 제안하는 장착부(170)는 매연저감장치(DPF)의 양 끝단부 중 하측으로 돌출이 적은 부분이 장착되도록 하여 무화염발열부(160)의 무화염 열이 상기 매연저감장치(DPF) 내로 투입되어 매연저감장치(DPF) 내부에 쌓인 이물질이 완전 연소되는 동안 매연저감장치(DPF) 하부를 잡아준다.
또한, 본 발명에서 제안하는 장착부(170)는 플랜지가 구비되어 상기 플랜지가 매연저감장치의 일단 플랜지와 모양이 동일하고, 일단 플랜지의 결합구멍과 대응되는 위치에 장착구멍을 구비하도록 하여 장착이 용이하게 한다.
에어컴프레서(180)(air compressor)는 도 6에 도시된 바와 같이, 공기를 압축하여 체적을 작게 하여 소정 압력으로 공기를 공급하는 장치로, 본 발명에서 공기공급관(110)이나 공기분사부(220)에 배관으로 연결되어 소정 압력으로 공기를 제공한다.
이때 에어컴프레서(180)는 연결라인에 압력게이지(미도시)가 장착되어 공기 압력을 제어할 수 있고 펄스(pulse) 형태로 제공될 수 있게 한다.
또한, 에어컴프레서(180)는 일반 차량정비업소에서 통상적으로 사용되는 공기를 공급하는 장치로, 다른 장치와 공기배관이 접속된다. 접속방식은 원터치에 의해 접속과 해제가 가능한 통상의 커플러에 의해 이루어진다.
참고로, 압력게이지는 다른 장치와 일체형 혹은 분리되어 구비될 수 있고, 공급되는 압축공기의 압력 값을 작업자에게 제공한다. 필요에 따라 압력게이지는 생략될 수도 있다.
다음, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치(200)의 구성 및 작동을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 제안하는 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치(200)는 매연저감장치용 버닝장치(100), 메인프레임(210), 공기분사부(220), 집진부(230), 분진분리부(240), 정화필터부(250), 소제부(260), 및 송풍부(270)를 포함할 수 있다.
매연저감장치용 버닝장치(100)는 앞에서 그 구성에 대해 구체적으로 설명되었고, 독립적으로 분리하여 메인프레임(210) 등에 설치될 수 있으며, 장착부(170)를 메인프레임(210) 일측에 고정되게 설치하여 사용 후 장착부(170)를 제외한 무화염발열부(160)를 포함한 나머지가 분리되어 이동될 수 있다.
메인프레임(210)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 장치 등이 설치 또는 장착될 수 있는 주요 사각 뼈대(frame)로, 매연저감장치용 버닝장치(100)가 일측에 설치되거나 분리될 수 있게 한다.
더욱 구체적으로, 매연저감장치용 버닝장치(100)의 장착부(170)가 메인프레임(210) 일측에 설치 또는 고정되거나, 사용 후 메인프레임(210)에서 분리될 수 있다.
또한, 메인프레임(210)은 전체 장치를 고정 지지하게 되고, 메인프레임(210) 전체와 주변 공간을 차단하여 기밀을 유지할 수 있도록 창문(window)이나 하우징(housing)을 구비함으로써, 작업 시에 분진이 비산하여 주변을 오염시키는 것을 방지할 수가 있다.
공기분사부(220)는 도 6에 도시된 바와 같이 메인프레임(210) 상부에 구비되어 하방으로 압축공기를 분사하는 장치로, 하방 전체 면에 고르게 분사가 이루어질 수 있도록 다수의 에어 토출구가 형성된 에어노즐(미도시)에 의해 제공되고, 다공 에어노즐의 바깥이 케이싱(미부호)에 의해 보호된다.
또한, 공기분사부(220)는 연결 부위가 플렉시블(flexible)하게 형성되어 메인프레임(210) 내에서 상하 이동이 가능하여 매연저감장치(DPF) 상부에 유연하게 이동시켜 밀폐시킨다.
또한, 공기분사부(220)는 공기분사부(220)로 공급되는 압축공기의 압력이 1.0 ~ 2.0 bar로 형성시켜 매연저감장치(DPF) 내로 압축공기를 펄스(pulse) 형태로 토출시켜 매연저감장치(DPF) 내를 청소시킬 수 있게 한다.
한편, 매연저감장치(DPF)를 장착부(170)에 장착시 공기분사부(220)가 매연저감장치(DPF) 후단(정화측)에 오도록 장착한다.
즉, 공기분사부(220)가 매연저감장치(DPF) 내부로 압축공기를 분사하는 위해 배기가스 배출단에 해당하는 매연저감장치(DPF) 후단(정화측)에 장착시켜 작동시킨다.
따라서, 공기분사부(220)에서 토출되는 압축공기는 매연저감장치(DPF) 후단(정화측)에서 전단(오염측)으로 흐르게 된다.
집진부(230)는 도 6에 도시된 바와 같이 장착부(170) 하단에 구비되어 매연저감장치(DPF) 내에서 발생된 분진을 집진하기 위한 장치로, 매연저감장치(DPF) 내에 제거된 분진(연소 후 남은 재) 등이 모이게 되고, 장착부(170)의 장착구멍과 연결되도록 일측으로 쏠리는 경사면이 형성되어 분진(연소 후 남은 재) 등이 주변으로 비산되는 것을 방지한다.
분진분리부(240)는 도 6에 도시된 바와 같이 집진부(230) 일측과 연결되어 분진(연소 후 남은 재)이 나선 방향으로 흡입되는 호퍼(hopper) 형상이다.
즉, 분진분리부(240)는 역원뿔대 형상의 경사면이 형성되어 부압에 의해 분진이 주변으로 비산되는 것을 방지하면서 사이클론 방식으로 원심력을 발생시켜 집진부(230) 내의 분진을 충분히 흡입한다.
또한, 분진분리부(240)는 후술하는 송풍부(270)와 연동되어 상기 송풍부(270)의 흡입력이 상승할수록 사이클론의 원심력이 상승되어 집진부(230) 내의 분진이 용이하게 흡입될 수 있게 한다.
본 발명에서 제안하는 집진방식은 20 ~ 40분 동안 600 ~ 700℃에서 타고난 재(ashes)를 강한 에어(air)로 불어내고, 이를 사이클론집진기인 분진분리부(240)로 포집하는데 2차 오염물질이 적어 처리비용 또한 절약될 수 있게 한다.
정화필터부(250)는 도 6에 도시된 바와 같이, 분진분리부(240) 상측에 연결되어 분진을 여과하는 호퍼(hopper) 형상의 장치로, 분진분리부(240)와 함께 이중으로 집진부(230) 내의 분진을 흡입하는 데 일조하되 정화필터(250f)가 내부에 설치되어 있어 상기 분진을 걸러 주는 기능도 한다.
또한, 정화필터부(250)는 후술하는 송풍부(270)와 연동되어 상기 송풍부(270)의 흡입력이 상승할수록 부압이 증가되어 집진부(230) 내의 분진이 분진분리부(240)를 걸쳐 용이하게 흡입될 수 있게 도와 준다.
소제부(260)는 도 6에 도시된 바와 같이 청소할 목적으로 설치되는 상방이 개방된 박스 형상으로, 분진분리부(240) 하부에 위치하여 분진이 자중에 의해 낙하하여 모이는 장소를 제공한다.
또한, 소제부(260)는 메인프레임(210) 내에서 용이하게 분리하여 청소시킬 수 있다.
송풍부(270)는 도 6에 도시된 바와 같이 정화필터부(250) 상측과 연결되되 흡입압력으로 분진분리부(240) 내 분진을 흡입하여 정화필터부(250)를 지나면서 상기 분진이 여과된 공기를 외부로 배출하는 동력장치이다.
즉, 송풍부(270)는 외부로 토출하는 배관 내에 압력을 형성시키되 분진분리부(240) 내 분진이 분진분리부(240)로 사이클론 방식으로 높은 압력으로 나선 방향으로 흡입되어 정화필터부(250)를 걸쳐 분진이 걸려지면서 깨끗한 공기만 외부로 배출되도록 한다.
한편, 본 발명에서 에어컴프레셔(180)를 포함한 각 장치들은 메인프레임(210) 내부 또는 외부에서 편리하게 재배치되어 설치될 수 있다.
예를 들어 에어컴프레셔(180)는 메인프레임(210) 일측 상부에 설치되어 있으나 용량이나 크기 등을 감안하여 메인프레임(210) 하부에 재배치될 수 있거나 메인프레임(210)에서 소정 거리 이격되어 외부에 설치될 수 있다.
또한, 송풍부(270), 전원(미도시) 등도 메인프레임(210)에서 소정 거리 이격되어 외부에 설치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치(200)는 매연저감장치용 버닝장치(100)로 매연저감장치(DPF) 내에 쌓인 이물질을 무화염(no flame)으로 연소시킨 후에 장착부(170)에서 무화염발열부(160)를 분리하고 집진부(230)의 개방된 하부를 봉쇄하며, 공기분사부(220)를 매연저감장치(DPF) 상측에 이동시켜 고정하고 매연저감장치(DPF) 내로 압축공기를 분사하면 매연저감장치(DPF) 내의 이물질이 연소된 후 발생된 분진을 집진부(230)로 집진시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 매연저감장치용 버닝장치 및 이를 이용한 청소장치는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명이 제안하는 무화염발열부(160)가 백금촉매(160c)를 이용하므로 입자상 물질(PM), 그을음(soot) 또는 재(ash) 등과 같은 이물질들을 20 ~ 40분 동안 직접 화염이 아닌, 간접 열인 600 ~ 700℃의 무화염(no flame) 열로 연소시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 무화염(no flame) 열로 매연저감장치(DPF) 내부를 청소시키므로 매연저감장치(DPF) 내부 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 일반 차량정비업소에서 사용되는 통상의 에어컴프레셔(air compressor) 및 전원을 사용하게 되므로 작업성이 우수하고, 종래의 청소장치에 비하여 부품수가 줄어들어 청소장치의 가격을 낮출 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명이 제안하는 매연저감장치용 버닝장치(100)가 청소장치(200)로부터 분리될 수 있으므로 다양한 매연저감장치(DPF)에 적용하여 외부에서 상황을 모니터하며 청소작업을 진행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명이 제안하는 청소장치(200)는 매연저감장치(DPF)와 직결되는 것으로 종래의 청소장치와는 달리 압축공기의 유실이 없어 제거 효율이 증대되게 되는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 매연저감장치(DPF) 내부에 쌓인 입자상 물질(PM) 등을 고온으로 태워 매연저감장치(DPF) 내부를 청소할 수 있다.

Claims (6)

  1. 매연저감장치(DPF) 내에 쌓인 이물질을 태우는 매연저감장치용 버닝장치에 있어서,
    일측에 공기가 유입되는 공기유입구가 형성되고 타측에 공기토출구가 형성되며 내부가 중공인 공기공급관;
    상기 공기공급관에 연결되어 상기 공기를 통과시키되 상기 공기를 가열시키는 전기코일부;
    상기 전기코일부 상측에 설치되어 상기 공기와 혼합 기류를 유도하는 선믹싱부;
    상기 선믹싱부 상측과 수직되게 연결되되 내부공간이 형성된 중공의 공간부;
    상기 공간부 내부 일측으로 돌출되어 상기 내부공간으로 연료를 분사하는 연료노즐부;
    상기 공간부 상측에 설치되되 상기 공간부로부터 유입된 공기혼합연료가 백금촉매와 산화 반응되어 무화염(no flame) 열을 발생시키는 무화염발열부; 및
    상기 무화염발열부 상측에 위치하여 상기 매연저감장치를 탈착시키는 장착부;를 포함하고,
    상기 공기혼합연료가 상기 무화염 열을 가지고 상기 매연저감장치(DPF) 내로 투입되어 상기 이물질을 20 ~ 40분 동안 태우는 것을 특징으로 하는 매연저감장치용 버닝장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무화염 열은 600 ~ 700℃인 것을 특징으로 하는 매연저감장치용 버닝장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기유입구는 상기 공기토출구보다 작고, 상기 공기유입구로 유입되는 공기의 압력은 0.6 ~ 0.8 bar 인 것을 특징으로 하는 매연저감장치용 버닝장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료노즐부로부터 분사되는 연료는 액화석유가스(LPG)인 것을 특징으로 하는 매연저감장치용 버닝장치.
  5. 상기 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항으로 형성된 매연저감장치용 버닝장치;
    상기 매연저감장치용 버닝장치가 일측에 설치되는 메인프레임;
    상기 메인프레임 상부에 구비되어 하방으로 압축공기를 분사하는 공기분사부;
    상기 공기분사부의 하단에 위치하되 상기 메인프레임 일측에 고정되어 지지되는 상기 장착부;
    상기 장착부 하단에 구비되어 상기 매연저감장치(DPF) 내에서 발생된 분진을 집진하기 위한 집진부;
    상기 집진부 일측과 연결되어 상기 분진이 나선 방향으로 흡입되는 호퍼(hopper) 형상의 분진분리부;
    상기 분진분리부 상측에 연결되어 상기 분진을 여과하는 정화필터부;
    상기 분진분리부 하측에 위치하여 상기 분진이 자중에 의해 낙하하여 모이는 소제부; 및
    상기 정화필터부 상측과 연결되되 흡입압력으로 상기 분진분리부 내 분진을 흡입하여 상기 정화필터부를 지나면서 상기 분진이 여과된 공기를 외부로 배출하는 송풍부를 포함하고,
    상기 매연저감장치용 버닝장치로 상기 매연저감장치(DPF) 내에 쌓인 이물질을 무화염(no flame)으로 연소시킨 후에 상기 장착부에서 상기 무화염발열부를 분리하고 상기 집진부의 하부를 봉쇄하며,
    상기 공기분사부를 상기 매연저감장치(DPF) 상측에 이동시켜 고정하고 상기 매연저감장치(DPF) 내로 상기 압축공기를 분사하면 상기 이물질이 연소된 후 발생된 분진을 상기 집진부로 집진시키는 것을 특징으로 하는 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공기분사부로 공급되는 압축공기의 압력은 1.0 ~ 2.0 bar 인 것을 특징으로 하는 매연저감장치용 버닝장치를 이용한 청소장치.
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