매연 감소장치의 세라믹 필터(CERAMIC FILTER OF A SMOKE REDUCING DEVICE, FOR IMPROVING FILTERING EFFICIENCY BY COINCIDING AN EFFECTIVE AREA OF A SEGMENT HEATER AND THAT OF THE CERAMIC FILTER)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) Int. Cl.
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F01N 3/20
(11) 공개번호 특1999-0056523
(43) 공개일자 1999년07월15일
(21) 출원번호 10-1997-0076521
(22) 출원일자 1997년12월29일
(71) 출원인 만도기계 주식회사 오상수
경기도 군포시 당동 730번지
(72) 발명자 이재영
경기도 구리시 인창동 삼보아파트 312동 201호
정인승
서울특별시 용산구 이촌동 렉스아파트 11동 1309호
(74) 대리인 김원준, 장성구
심사청구 : 없음
(54) 매연 감소장치의 세라믹 필터
요약
본 발명은 매연 감소 장치에 관한 것으로, 배기가스의 매연을 포집하기 위해 촉매 처리된 세라믹 필터와
인 라인 상태에서 포집된 매연을 연소시킬 수 있는 세그먼트 히터를 구비한 매연 감소장치에 있어서, 상
기 세그먼트 히터와 상기 세라믹 필터의 유효 단면적이 일치될 수 있도록 다수의 사각형상을 가진 세그
먼트 히터가 장착된 면적에 해당하는 면적으로 구성되는 세라믹 필터를 제공한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 세라믹 필터와 세그먼트 필터의 유효면적이 일치되어 여과에 이용되는 세라
믹 필터의 실제사용면적이 극대화 되므로 결과적으로 소정의 배기가스를 처리해야하는 매연 감소장치의
부피를 축소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
대표도
도3
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 종래의 세라믹 필터를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 매연 감소장치를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 도 1의 A-A'선 단면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
13 : 매연 감소장치
15 : 세라믹 필터
16 : 세그먼트 히터(segment heater)
17 : 양극 전극
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 자동차(vehicle)의 엔진(engine)에서 배출되는 배기가스내에 포함된 매연(煤煙)을 감소시키는
장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 세라믹 필터와 세그먼트 히터의 유효 단면적을 일치시켜 여과효율
을 향상시킨 세라믹 필터에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 엔진내의 실린더(cylinder)내로 공기와 연료를 유입시킨 후에, 점화플러그를 이용
하거나 압축착화시킴으로서 발생되는 폭발력으로 피스톤을 왕복운동시키고, 이에 연결된 동력전달장치가
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공개특허특1999-0056523
작동되어 자동차의 바퀴가 회전하고, 이에 따라 자동차가 움직이게 된다.
이때 엔진에서는 연료가 연소되며 약 200~300℃ 정도의 배기가스를 발생시키고, 이 배기가스들은 엔진에
설치된 배기가스 매니폴드(manifold)와 배기관을 통해 매연 감소장치로 유입된다.
한편, 본 출원인이 1796년 9월 4일 특허 출원한 대한민국 특허 96-42137 호에 '매연 감소장치'에 대한
기술이 공개되어 있다.
선행 출원 명세서에 따르면, 상기 매연 감소장치에는 배기가스내의 매연을 포집하는 다수의 세라믹
필터(ceramic filter)가 설치되고, 이 세라믹 필터들의 입구측에 다수의 세그먼트 히터(segment heater)
를 설치하여 모여진 매연을 연소시키게 된다.
한편, 매연이 세라믹 필터들에 포집되어 일정한 배압에 이르면, 전자제어장치가 히터 드라이버에 몇번째
세그먼트 히터가 작동되도록 신호를 보내 그에 해당하는 세그먼트 히터가 약 550℃정도로 가열되어 매연
을 인 라인(in-line) 상태에서 연소시켜 제거한다. 이러한 작동과정이 반복되어 세라믹 필터가 원래의
상태로 재생된다.
한편, 도 1은 종래의 세라믹 필터와 세그먼트 히트를 도시한 단면도로서, 세라믹 필터가 대략 4 각형의
벌집모양으로 촘촘히 형성되어 원통형상을 이루며, 세라믹 필터(15)들의 입구측(15)에는 직사각형 또는
정사각형상의 단면을 갖는 다수의 세그먼트 히터(16)가 설치되어 있다. 그리고, 각 세그먼트 히터(16)의
양단에는 양극단자(17)와 음극단자(도면상 미도시됨)가 설치되고, 각 단자들은 세그먼트 히터(16)에 전
원을 공급하는 히터 드라이브(도면상 미도시됨)에 연결된다.
그런데 이와같은 종래의 세라믹 필터와 세그먼트 히터는 유효 단면적이 서로 일치하지 않아 실제 사용
단면적의 축소를 가져오며 장치 구성에 있어서 부피의 증가를 가져오는 단점이 있다. 즉, 세라믹 필터는
원형상을 가지며, 세그먼트 히터는 전극 배치 구조 때문에 정사각형 또는 직사각형상으로 제한되므로 세
그먼트 히터가 장착되지 못하는 세라믹 필터의 짜투리 부분이 생기게 된다. 특히 이와같은 짜투리 부분
의 전체 사용가능 단면적에 대하여 약 30%의 비율을 차지하게 되므로 유효 단면적 및 여과 효율이 70%에
그치게 된다
또한, 종래의 세그먼트 필터는 양극전극이 세라믹 필터의 단면적 내부에 위치하고 있어 세라믹 필터를
통과하는 배기가스의 흐름을 방해하여 매연 포집이 불균일하게 이루어지는 단점이 있었다.
발명이 이루고자하는 기술적 과제
따라서, 본 발명은 이와같은 종래의 단점을 극복하기 위한 것으로, 세라믹 필터와 세그먼트 히터의 유효
단면적이 서로 일치되도록하여 실제 사용 단면적의 극대화를 가져올 수 있는 세라믹 필터를 제공하는데
그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 세라믹 필터의 사용 단면적 내부에 세그먼트 히터의 양극전극이 위치하지 않도록하여
세라믹 필터 내부를 통과하는 배기가스가 세그먼트 히터의 양극전극에 의해 가스의 흐름이 방해받지 않
도록하여 매연 포집을 균일하게 할 수 있는 세라믹 필터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 배기가스의 매연을 포집하기 위해 촉매 처리된 세라믹 필터와
인 라인 상태에서 포집된 매연을 연소시킬 수 있는 세그먼트 히터를 구비한 매연 감소장치에 있어서, 상
기 세그먼트 히터와 상기 세라믹 필터의 유효 단면적이 일치될 수 있도록 다수의 사각형상을 가진 세그
먼트 히터가 장착된 면적에 해당하는 면적으로 구성되는 세라믹 필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 세라믹 필터의 사용 단면적 외부에 세그먼트 히터의 양극전극이 장착되도록 하는
것에 그 특징이 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여
하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
발명의 구성 및 작용
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 매연 감소장치의 세라믹 필터를 상세하게 설
명한다.
도 2는 본 발명에 따른 매연 감소장치를 도시한 장치도이며, 도 2는 본 발명에 따른 세라믹 필터 및 세
그먼트 히터를 도시한 도 1의 A-A'선 단면도이다.
엔진(10)내에는 도시하지 않은 실린더와 피스톤이 설치되고, 실린더내로 유입되는 적당한 양의 연료와
공기는 점화플러그(도시하지 않음)에 의해 점화되어 피스톤이 왕복운동을 하고, 이 때 발생되는 배기가
스는 각 실린더의 외부에 연결된 매니폴드(11)로 모아지고, 매니폴드(11)에 연결되는 배기관(12)을 통해
매연 감소장치(13)로 유입된다. 이 때 배기가스의 온도는 대략 200~300℃정도로 유지된다.
매연 감소장치(13)의 외관은 사각형상의 캐니스터(canister;14)로 이루어지고, 그 내부에 본 발명의 세
라믹 필터(15)가 설치된다.
상기 세라믹 필터(15)는 배기가스의 흐름 방향으로 평행하게 촘촘하게 설치되며, 그 단면 형상은 개별
세라믹 필터(15)는 벌집모양의 형상을 가지며, 이와같은 세라믹 필터(15)가 다수개 모여 사각형의 전체
형상을 갖는다.
한편, 배기가스가 유입되는 측은 개방되어 있으며, 그 대향되는 측은 막혀있다. 따라서, 세라믹
필터(15)내에 배기가스내에 포함된 매연물질이 모아지게 된다.
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공개특허특1999-0056523
이와같은 세라믹 필터(15)들의 입구측에는 직사각형상의 다수의 세그먼트 히터(16)가 설치된다. 각 세그
먼트 히터(16)의 양단에는 양극단자(17)와 음극단자(18)가 설치되고, 각 단자들은 세그먼트 히터(16)에
전원을 공급하는 히터 드라이브(21)에 연결된다. 한편, 센서에서 감지된 파라미터(parameter)는 전자제
어장치(electric controll unit;22)로 전달되고, 이 전자제어장치(22)가 히터 드라이브(21)를 동작시키
면, 세그먼트 히터(16)가 열을 발생하여 세라믹 필터(15)에 모아진 매연물질을 연소시킨다.
전술한 바와같이, 세라믹 필터(15)의 유효 면적은 사각형상을 이루며, 다수의 세그먼트 히터(16)는 세라
믹 필터(15)의 유효 면적에 설치되되, 유효 면적의 전체면을 차지할 수 있도록 장착된다. 여기서, 세그
먼트 히터(16)는 전극 구조상 직사각형상으로 제한받으므로 세그먼트 히터(16)는 직사각형상으로 하되,
다수개 장착하여 최대한 원형에 근접한 정사각형상을 갖도록 하며, 이와같이 형성되는 유효면적과 동일
한 유효면적을 갖는 세라믹 필터(15)를 설계한다.
따라서, 세라믹 필터(15)의 유효면적과 세그먼트 히터(16)가 설치된 면적이 서로 일치되어 불필요하게
소모되는 면적이 없어진다. 또한, 세그먼트 히터(16)의 일단에 형성된 양극 전극(17)은 세라믹 필터(15)
의 내부에 존재하지 않고 세라믹 필터(15)의 테두리나 외부에 존재하게 되므로 세라믹 필터(15)를 통과
하는 배기가스의 흐름을 방해하지 않게 된다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의
요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
발명의 효과
따라서, 본 발명에 따르면, 세라믹 필터와 세그먼트 필터의 유효면적이 일치되어 여과에 이용되는 세라
믹 필터의 실제사용면적이 극대화 되므로 결과적으로 소정의 배기가스를 처리해야하는 매연 감소장치의
부피를 축소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 세그먼트 히터의 전극이 세라믹 필터의 내부에 존재하지 않게 되므로 세라믹 필터를 통과하는 배
기가스의 흐름을 방해하지 않아 매연의 포집이 균등하게 이루어지는 효과를 가져올 수 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
배기가스의 매연을 포집하기 위해 촉매 처리된 세라믹 필터와 인 라인 상태에서 포집된 매연을 연소시킬
수 있는 세그먼트 히터를 구비한 매연 감소장치에 있어서,
상기 세그먼트 히터와 상기 세라믹 필터의 유효 단면적이 일치될 수 있도록 다수의 사각형상을 가진 세
그먼트 히터가 장착된 면적에 해당하는 면적으로 구성되는 매연 감소장치의 세라믹 필터.
청구항 2
제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 필터의 사용 단면적 외부에 세그먼트 히터의 양극전극이 장착되도록 하
는 것을 특징으로 하는 매연 감소장치의 세라믹 필터.
도면
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도면2
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