KR101131912B1 - 배기파이프 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 배기파이프 모듈은 엔진이 내장되는 공간이 마련되는 엔진룸과, 상기 엔진룸에 내장되고 상기 엔진의 배출측과 연결되어 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 매연을 여과하는 매연여과기와, 상기 매연여과기의 배출측으로부터 연장되어 상기 엔진룸의 외측으로 돌출되는 파이프와, 상기 엔진룸과 연통하여 상기 파이프를 감싸는 커버를 포함하며, 상기 파이프에는 상기 매연여과기로부터 상기 파이프를 통하여 배출되는 여과가스에 비하여 상대적으로 낮은 온도인 대기가 상기 파이프 내부로 유입되는 량을 증가시켜 상기 여과가스의 온도를 하강시키는 배압발생부가 장착된다.

엔진룸, 매연여과기, 파이프, 커버, 배압발생부

Description

배기파이프 모듈{MODULE OF EXHAUST GAS PIPE}

본 발명은 굴삭기와 같은 오프로드 장비의 엔진룸에 채용되는 배기파이프 모듈에 관한 것이다.

최근, 오프로드 장비는 배기가스 규제를 위하여 제정된 법규를 만족하기 위하여 매연여과기(Diesel Particle Filter, 이하 DPF)를 의무적으로 장착해야 한다.

상기 DPF는 엔진의 배출측과 연결되며, 상기 엔진은 라디에이터에 장착된 냉각팬에 의하여 과열이 방지되도록 냉각되고, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 매연은 상기 DPF에서 여과된다.

상기 DPF의 배출측에는 파이프가 장착되고, 상기 DPF를 장시간 사용할 때 매연이 배기가스의 배출을 방해하므로, 상기 DPF에 적체된 매연을 연소시키는데 이때 발생한 고온의 열이 함께 방출될 때 화재의 위험이나 작업자 또는 운전자의 화상 위험으로 이어지는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 DPF는 배출되는 가스의 온도를 낮출 필요가 있지만 고온으로 배출되는 가스와 상대적으로 낮은 대기를 혼합하여 온도를 낮추기가 어려운 점이 있었다.

본 발명의 일 실시예는 배출되는 가스의 온도를 낮추어 각종 사고를 방지할 수 있도록 한 배기파이프 모듈과 관련된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 배기파이프 모듈은, 엔진이 내장되는 공간이 마련되는 엔진룸과, 상기 엔진룸에 내장되고 상기 엔진의 배출측과 연결되어 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 매연을 여과하는 매연여과기와, 상기 매연여과기의 배출측으로부터 연장되어 상기 엔진룸의 외측으로 돌출되는 파이프와, 상기 엔진룸과 연통하여 상기 파이프를 감싸는 커버를 포함하며, 상기 파이프에는 상기 매연여과기로부터 상기 파이프를 통하여 배출되는 여과가스에 비하여 상대적으로 낮은 온도인 대기가 상기 파이프 내부로 유입되는 량을 증가시켜 상기 여과가스의 온도를 하강시키는 배압발생부가 장착된다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 배압발생부는 상기 여과가스의 배출 방향을 따라 상기 파이프의 외주면에 이격하여 복수개로 장착될 수 있다.

전술한 배압발생부는 외측 가장자리는 상기 커버의 내면에 고정되고 내측 가장자리는 상기 파이프의 외면에 고정되는 배압발생판과, 상기 배압발생판에 다수개로 관통 형성된 통공을 포함하는 구성을 적용할 수 있다.

전술한 배압발생부는 외측 가장자리는 상기 커버의 내면에 고정되고 내측 가장자리는 상기 파이프의 외면에 고정되는 배압발생판과, 상기 배압발생판에 다수개로 관통 형성된 통공과, 상기 커버에 장착되어 대기를 흡입하는 팬을 포함하는 구성을 적용할 수도 있다.

여기서, 전술한 파이프의 내면에는 상기 여과가스의 유동을 지체시키는 유로가 형성되며, 전술한 유로는 상기 파이프의 외주면을 따라 복수로 절개되어 상기 엔진룸과 연통하는 유입슬롯과, 상기 유입슬롯의 상기 매연여과기측 가장자리로부터 연장되며 상기 파이프의 중심을 향하여 경사지게 돌출되는 블레이드에 의하여 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 배기파이프 모듈은 아래와 같은 이점을 갖는다.

파이프의 외면과 커버의 내면 사이에 배압발생부를 장착하여 발생하는 배압으로써 대기를 파이프의 내부로 유입되도록 유도하는 구성에 따라 여과가스의 배출 온도를 낮추어 각종 사고를 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기파이프의 전체적인 구성을 나타낸 측단면 개념도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선에서 바라본 개념도이다.

참고로, 도면 상에서 이점쇄선으로 표시된 화살표는 엔진룸(100) 내의 공기가 유동하는 방향을, 실선으로 표시된 화살표는 매연여과기(200)로부터 배출되는 여과가스가 유동하는 방향을 각각 나타낸다.

그리고, 도 2에서 표시되어야 할 블레이드의 형상은 본 발명의 주요부인 배압발생부의 형상을 명확히 파악하기 위하여 편의상 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기파이프 모듈은 엔진룸(100), 매연여과기(200), 파이프(300), 커버(400)를 포함한다.

엔진룸(100)은 엔진(101)과 후술할 매연여과기(200)가 내장되는 공간이 마련되고, 엔진(101)으로부터 발생하여 후술할 파이프(300)측으로 이송되는 열기를 수 용한다.

매연여과기(200, Diesel Particle Filter, 이하 DPF)는 엔진룸(100)에 내장되고 엔진(101)의 배출측과 연결되어 엔진(101)으로부터 배출되는 배기가스의 매연을 여과하여 대기중으로 여과가스를 배출시킨다.

DPF(200)는 세라믹 필터(이하 미도시)가 내장되고 상기 세라믹 필터가 엔진(101)으로부터 연소되어 배출되는 매연에 의하여 막혀서 제 기능을 발휘할 수 없게 되면 강제로 연소시켜서 재생을 하게 된다.

파이프(300)는 도시된 바와 같이 매연여과기(200)의 배출측으로부터 연장되어 엔진룸(100)의 외측으로 돌출되고, 상기 여과가스를 대기중으로 배출시키는 통로가 된다.

커버(400)는 엔진룸(100)과 연통하여 파이프(300)를 감싸는 것으로, 일반적인 엔진룸의 디퓨저(diffuser)와 같은 역할도 수행할 수 있다.

여기서, 파이프(300)에는 커버(400)와의 사이에 배압발생부(500)를 이루는 통공(520)이 형성된 배압발생판(510)이 장착됨에 따라, 파이프(300) 외측면과 커버(400) 내측면사이의 통로를 통과하는 공기 흐름을 간섭으로 인해 지체시켜 배압이 발생되며, 배압발생판(510) 상류측에 발생되는 배압에 의하여 파이프(300) 내부로 상대적으로 많은 량이 유입되는 저온인 대기가, 매연여과기(200)로부터 파이프(300) 내부를 통하여 배출되는 여과가스와 더욱 많이 혼합되도록 하여 여과가스의 온도를 하강시키게 된다(즉, 파이프(300) 외측면과 커버(400) 내측면사이에 배압발생판(510)이 설치되지않은 경우, 파이프(300) 외측면과 커버(400) 내측면사이의 통로에서 파이프(300) 내부로 유입되는 저온인 대기량이 상대적으로 감소됨 ).

따라서, 배압발생부(500)는 상기 여과가스를 될 수 있는 한 많은 량의 대기와 혼합되도록 하면서 파이프(300)를 통하여 배출되는 상기 여과가스의 온도를 대폭 강하시킬 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 실시예에 의하여 적용이 가능하며, 보다 상세한 설명 을 위하여 본 발명의 주요부에 대하여 더욱 자세히 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기파이프의 전체적인 구성을 나타낸 측단면 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기파이프를 통하여 배출되는 여과가스의 온도분포를 기존의 배기파이프와 비교한 시뮬레이션 사진이다.

우선, 배압발생부(500)는 전술한 바와 같이, 배압발생부(500)에 의해 파이프(300)와 커버(400) 사이의 공간에 지체되는 대기를 파이프(300) 내부로 유입시킴에 따라(대기 일부는 배압발생부(500)의 통공(520)을 통과하여 배출되고, 배압으로 인한 대기 일부는 파이프(300) 내부로 유입됨), 매연여과기(200)로부터 배출되는 여과가스의 온도를 강하시키게 된다.

배압발생판(510)은 외측 가장자리는 커버(400)의 내면에 고정되고 내측 가장자리는 파이프(300)의 외면에 고정되는 것으로, 커버(400)에는 외측프레임(501)으로써 고정되고, 파이프(300)에는 내측프레임(502)으로써 고정된다.

외측프레임(501)과 내측프레임(502)의 고정 방식은 각각의 접촉면에 끼워맞춤식으로, 즉 외측프레임(501)과 내측프레임(502) 각각의 가장자리에 마찰저항이 큰 재질의 고정부재를 장착하여 파이프(300)의 외면과 커버(400)의 내면에 미끄러지지 않고 고정되도록 할 수 있다.

그리고, 외측프레임(501)과 내측프레임(502)의 고정 방식은 각각의 접촉면에 형성시킨 돌기(미도시)에 안착시키는 방식을 채택할 수 있다.

통공(520)은 배압발생판(510)에 다수개로 관통 형성되어 유입되는 대기가 유동할 수 있는 통로를 형성시킨다.

통공(520)은 본 발명에서는 도 2와 같이 원형의 홀로 도시하고 있으나 반드 시 이에 국한되지 않고 다양한 형상으로 형성시킬 수 있으며, 이외에도 그물망과 같은 형태로 형성될 수도 있다.

한편, 배압발생부(500)는 도 3과 같이 배압발생판(510) 및 통공(520)과 함께 팬(530)을 포함하는 실시예를 적용할 수도 있다.

팬(530)은 전술한 바와 같은 실시예에서 파이프(300)와 커버(400) 사이의 공간과 대기중의 압력차에 의하여 유입되는 대기를 강제로 흡입시킴으로써, 보다 많은 량의 대기가 상기 여과가스와 접촉하여 배출되는 상기 여과가스의 온도를 강하시킬 수 있다.

여기서, 배압발생부(500)는 파이프(300)와 커버(400) 사이로 유입된 대기가 지체하면서 파이프(300) 내를 유동하는 여과가스에 오랫동안 접촉될 수 있도록 상기 여과가스의 배출 방향을 따라 파이프(300)의 외주면에 이격하여 복수개로 장착된다.

이때, 파이프(300)의 내면에는 상기 대기와 상기 여과가스가 오랫동안 접촉할 수 있도록 상기 여과가스의 유동을 지체시키는 유로가 형성되며, 상기 유로는 도 1과 같이 유입슬롯(542)과 블레이드(544)에 의하여 형성될 수 있다.

즉, 상기 유로는 파이프(300)의 외주면을 따라 복수로 절개되어 엔진룸(100)과 연통하는 유입슬롯(542)과, 유입슬롯(542)의 매연여과기(200)측 가장자리로부터 연장되며 파이프(300)의 중심을 향하여 경사지게 돌출되는 블레이드(544)에 의하여 형성된다.

여기서, 유입슬롯(542)과 블레이드(544)에 의한 패턴은 파이프(300)를 유동 하는 상기 여과가스의 배출 방향을 따라 복수로 형성하여 상기 여과가스의 유동을 지체시키면서 유입되는 대기와 더욱 충분히 혼합되도록 하는 것 또한 적용 및 실시할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 다양한 실시예에 의하여 파이프(300)를 통하여 온도가 하강한 상태로 상기 여과가스가 배출됨을 도 4의 온도 시뮬레이션 사진을 통하여 알 수 있다.

참고로, 도면상에서 붉은색에 가까울수록 고온이고, 초록색 및 파란색에 가까울수록 저온인 상태이다.

즉, 배압발생부(500)가 설치되지 않은 기존의 파이프에서는 엔진룸으로부터 배출되는 여과가스가 냉각되지 않고 그대로 대기 중으로 배출되는 것을 도 4의 부호(a)에 나타난 온도 시뮬레이션과 같이 파이프의 전체에 걸쳐 붉은색이 점유하는 것을 통하여 파악할 수 있다.

이에 비하여 배압발생부(500)가 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프에서는 엔진룸으로부터 배출되는 여과가스가 배압발생부(500)가 장착되는 위치에서부터 단부까지 냉각되어 대기 중으로 배출되는 것을 도 4의 부호(b)에 나타난 온도 시뮬레이션과 같이 붉은색의 영역이 줄어들고 대신에 초록색의 영역이 늘어난 것을 통하여 파악할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 배출되는 가스의 온도를 낮추어 각종 사고를 방지할 수 있도록 한 배기파이프 모듈을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기파이프의 전체적인 구성을 나타낸 측단면 개념도

도 2는 도 1의 A-A'선에서 바라본 개념도

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기파이프의 전체적인 구성을 나타낸 측단면 개념도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기파이프를 통하여 배출되는 여과가스의 온도분포를 기존의 배기파이프와 비교한 시뮬레이션 사진

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...엔진룸 101...엔진

200...매연여과기 300...파이프

400...커버 500...배압발생부

501...외측프레임 502...내측프레임

510...배압발생판 520...통공

530...팬

Claims (6)

1. 엔진이 내장되는 공간이 마련되는 엔진룸;

   상기 엔진룸에 내장되고, 상기 엔진의 배출측과 연결되어 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 매연을 여과하는 매연여과기;

   상기 매연여과기의 배출측으로부터 연장되어 상기 엔진룸의 외측으로 돌출되는 파이프; 및

   상기 엔진룸과 연통하여 상기 파이프를 감싸는 커버;를 포함하며,

   상기 파이프에는 상기 매연여과기로부터 상기 파이프를 통하여 배출되는 여과가스에 비하여 상대적으로 낮은 온도인 대기가 상기 파이프 내부로 유입되는 량을 증가시켜 상기 여과가스의 온도를 하강시키는 배압발생부가 장착되는 배기파이프 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배압발생부는 상기 여과가스의 배출 방향을 따라 상기 파이프의 외주면에 이격하여 복수개로 장착되는 배기파이프 모듈.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 배압발생부는,

   외측 가장자리는 상기 커버의 내면에 고정되고 내측 가장자리는 상기 파이프의 외면에 고정되는 배압발생판과,

   상기 배압발생판에 다수개로 관통 형성된 통공을 포함하는 배기파이프 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 배압발생부는,

   외측 가장자리는 상기 커버의 내면에 고정되고 내측 가장자리는 상기 파이프의 외면에 고정되는 배압발생판과,

   상기 배압발생판에 다수개로 관통 형성된 통공과,

   상기 커버에 장착되어 대기를 흡입하는 팬을 포함하는 배기파이프 모듈.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 파이프의 내면에는 상기 여과가스의 유동을 지체시키는 유로가 형성되는 배기파이프 모듈.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 유로는 상기 파이프의 외주면을 따라 복수로 절개되어 상기 엔진룸과 연통하는 유입슬롯과, 상기 유입슬롯의 상기 매연여과기측 가장자리로부터 연장되며 상기 파이프의 중심을 향하여 경사지게 돌출되는 블레이드에 의하여 형성되는 배기파이프 모듈.

Images