KR101378560B1 - 매연 저감 필터 배압 측정 장치 및 매연 저감 필터 검사 방법 - Google Patents

Abstract

기준유량에 대한 필터의 청소 전후 배압을 측정함으로써 필터 청소 상태에 대한 보다 합리적이고 신뢰성이 높은 결과를 도출할 수 있도록, 설정된 풍량으로 공기를 송풍하는 블로워와, 상기 블로워 출측에 설치되는 공급관, 상기 공급관 선단에 설치되어 공급관과 매연 저감필터를 연결하는 커넥터, 상기 공급관 일측에 설치되어 매연 저감 필터로 공급되는 유량을 검출하는 유량계, 상기 공급관 일측에 설치되어 매연 저감 필터에 걸리는 배압을 검출하는 압력계를 포함하는 매연 저감 필터 배압 측정장치를 제공한다.

Description

매연 저감 필터 배압 측정 장치 및 매연 저감 필터 검사 방법{DEVICE FOR TESTING BACK PRESSURE OF DIESEL PARTICULATE FILTER AND METHOD FOR TESTING IT USING THE SAME}

본 발명은 측정장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 청소 완료된 디젤 차량용 매연 저감 장치에 대한 청소 적정성 여부를 평가하기 위한 매연 저감 필터 배압 측정장치 및 매연 저감필터 검사 방법에 관한 것이다.

일반적으로 경유를 사용하는 디젤 차량은 가솔린 차량에 비하여 엔진의 내구성이 높고 효율이 20~30% 가량이나 높아 연비 및 출력 면에서 성능이 우수하여 주로 트럭 및 버스 등 대형차량에 적용되어 왔다. 최근에는 중소형 차량용 엔진에도 경유를 사용하는 기술이 적용되면서, 선진 각 국에서는 이러한 중소형 디젤 자동차의 수요가 계속 증가하고 있다.

그러나 디젤 차량의 배기가스에는 질소산화물(NOx)과 입자상물질(PM, Particulate Matter) 등의 오염물질이 다량 포함되어 있어, 대기오염의 주범으로 인식되고 있다. 따라서 디젤 차량 생산 시에는 환경적 규제가 엄격하게 적용되고 있다.

이러한 디젤 엔진의 배기가스 규제를 만족시키기 위해, 디젤 차량에는 배기가스를 정화하여 처리하는 매연 저감장치가 구비된다. 상기 매연 저감장치는 배기가스에 포함되어 있는 입자상물질을 제거하여 처리하게 된다. 매연 저감장치는 배기가스를 여과하기 위한 필터(Diesel Particulate Fliter)와, 이 필터 내에 검댕이나 먼지 등을 제거하기 위한 재생장치로 이루어진다. 재생장치로는 필터에 포집된 입자상물질을 연소시켜 필터를 재생시키는 강제 재생방식과, 촉매필터 자체의 온도에 의해 유해물질을 정화하는 연속 재생방식이 이용되고 있다. 그러나, 재생장치를 통해서도 필터에 포집된 입자상물질을 완전히 제거하지 못하며, 특히 엔진오일 연소에 의해 발생된 입자상물질들은 재생장치에 의해 제거되지 못하여 필터 내에 축적된다.

따라서, 종래에는 매연 저감장치의 정상적인 기능 유지 및 보수를 위해 매연저감장치의 필터 카트리지를 분리하여 필터 내에 제거되지 못하고 축적된 검댕이나 먼지를 청소하고 있다.

통상, 필터에 대한 청소가 완료되면 필터 배압을 측정하여 이를 청소 전에 측정된 필터 배압과 비교함으로써 청소 상태 및 청소 적정성을 평가하게 된다. 예를 들어, 청소 전과 후에 측정된 배압의 차이에 따른 배압저감율이 90% 정도가 되면 청소가 양호하게 이루어진 것으로 판단할 수 있다.

그러나, 종래의 측정 구조는 정해져 있는 측정 과정에서 필터의 청소 전후 유동 저항 차이로 인해 서로 상이한 유량을 통해 측정이 이루어지고, 이에 측정이 제대로 이루어지지 못하였다.

즉, 종래에는 두가지 방법으로 청소전후 배압을 측정하였는데 첫 번째 방법은 청소를 진행할 차량에 필터가 장착된 상태에서 청소전후 배압을 무부하 급가속상태를 기준으로 측정하여, 동일 용량의 저감장치지만 각기 다른 차량, 즉 엔진 배기유량이 다른 차량에서 배압이 측정되어 유량이 일정하지 않은 상태의 배압을 측정하였다. 두 번째 방법은 별도의 배압측정용 엔진을 구비하여 청소전후 배압을 측정하였으나 엔진 구동시 소음과 청소후 배압을 측정하는 동안 매연이 다시 청소한 필터에 누적되는 문제점이 있고, 배가가스 온도의 상승으로 유량의 정확한 측정이 불가하였다. 이러한 상기 두 경우 필터 청소 전후로 동일한 엔진 배기가스 통과유량이 필터로 인가되지 못하게 된다. 따라서 청소 전후에 얻어지는 두 개의 배압값은 서로 다른 유량을 통해 얻어진 값이란 점에서, 이에 기초한 배압저감율 역시 오차가 발생할 수 있고 배압저감율을 통한 측정 결과의 신뢰성이 저하되는 문제가 발생된다.

또한, 종래의 경우 상기와 같이 공히 차량의 엔진을 이용함으로써, 필터에 고온의 배기가스가 공급되어 측정값의 오차를 더 떨어뜨리게(오차가 증폭) 되며, 청소된 필터가 재오염되는 문제 및 측정과정에서 많은 소음과 배기가스가 대기중으로 방출되어 환경이 2차적으로 오염되는 문제가 있다.

이에, 정확한 기준유량을 설정하고 이 기준유량에 대한 필터의 청소 전후 배압을 측정함으로써 필터 청소 상태에 대한 보다 합리적이고 신뢰성이 높은 결과를 도출할 수 있도록 된 매연 저감 필터 배압 측정장치 및 매연 저감 필터 검사 방법을 제공한다.

또한, 압축공기를 이용하여 정확한 측정 조건을 부여할 수 있고 측정과정에서 환경 오염을 최소화할 수 있도록 된 매연 저감 필터 배압 측정장치 및 매연 저감 필터 검사 방법을 제공한다.

이를 위해 본 장치는 설정된 풍량으로 공기를 송풍하는 블로워와, 상기 블로워 출측에 설치되는 공급관, 상기 공급관 선단에 설치되어 공급관과 매연 저감필터를 연결하는 커넥터, 상기 공급관 일측에 설치되어 매연 저감 필터로 공급되는 유량을 검출하는 유량계, 상기 공급관 일측에 설치되어 매연 저감 필터에 걸리는 배압을 검출하는 압력계를 포함할 수 있다.

본 장치는 상기 블로워와 공급관 사이에 설치되어 송풍 소음을 감소시키기 위한 소음기를 더 포함할 수 있다.

본 장치는 상기 블로워에 연결되어 블로워의 송풍모터 속도를 단계별로 제어하는 인버터를 더 포함할 수 있다.

상기 장치를 이용하여 매연 저감 필터의 청소 상태를 검사하기 위한 본 검사 방법은 청소 전의 필터를 장착하고 블로워를 가동하여 필터에 가해지는 블로워 모터의 회전 속도별 유량값과 이때 필터의 배압값을 측정하는 단계, 필터를 분리한 후 필터를 청소하는 단계, 청소 완료된 필터를 장착하고 블로워를 가동하여 필터에 가해지는 블로워 모터의 회전 속도별 유량값과 이때 필터의 배압값을 측정하는 단계, 청소 전과 후에 측정된 필터의 각 유량값과 배압값으로 청소 전 후의 필터에 대한 유량 배압 곡선을 생성하는 단계, 유량 배압 곡선에서 기준유량을 설정하고 기준유량에 대한 필터 청소 전후의 배압값을 검출하여 배압저감율을 연산하는 단계, 배압저감율에 따른 청소 상태 확인 단계를 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 실시예에 따르면, 보다 객관적이고 정확한 청소효율의 평가가 가능하게 된다.

또한, 환경 오염을 최소화할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 매연 저감 필터 배압 측정장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 매연 저감 필터 검사 과정을 순차적으로 도시한 개략적인 순서도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 매연 저감 필터 검사 방법에 의해 구해지는 청소 전후의 유량 압력 곡선을 도시한 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 매연 저감 필터 배압 측정장치를 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 측정장치(100)는 설정된 풍량으로 공기를 송풍하는 블로워(10)와, 상기 블로워(10) 출측에 설치되는 공급관(20), 상기 공급관(20) 선단에 설치되어 공급관(20)과 매연 저감 필터(이하 필터(F)라 한다)를 연결하는 커넥터, 상기 공급관(20) 일측에 설치되어 매연 저감 필터(F)로 공급되는 유량을 검출하는 유량계(40), 상기 공급관(20) 일측에 설치되어 매연 저감 필터(F)에 걸리는 배압을 검출하는 압력계(50)를 포함한다.

상기 블로워(10)는 송풍모터(12)가 구비되어 송풍모터(12)의 회전 구동에 따라 외기를 출측으로 강제 송풍하게 된다.

본 실시예에서, 상기 블로워(10)는 송풍모터(12) 속도를 단계별로 제어하는 인버터(14)를 더 구비한다. 이에, 인버터(14)의 제어에 따라 송풍모터(12)는 회전 속도가 설정된 값으로 제어되고, 송풍모터(12)의 속도에 따라 블로워(10)를 통해 송풍되는 풍량을 일정하게 제어할 수 있게 된다.

본 장치(100)는 상기와 같이 블로워(10)를 통해 외기를 필터 배압 측정용 유량으로 제공함에 따라 종래 엔진을 이용한 필터 배압 측정 구조와 비교하여 공해물질 발생을 최소화할 수 있게 된다.

상기 블로워(10)의 송풍량 조절 단계는 필요한 횟수로 설정가능하며 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 인버터(14)를 통해 10Hz ~ 60Hz까지 6단계로 조절하여 블로워(10)의 속도를 변경할 수 있다. 각 단계에서 필터(F)로 공급되는 공기의 유량과 이때의 배압은 유량계(40)와 압력계(50)를 통해 검출되며 이 값을 통해 유량 배압곡선(이하 P-Q곡선이라 한다)을 생성할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 상세하게 설명하도록 한다.

이와 같이 본 장치(100)는 블로워(10)를 구비함으로써, 정확한 제어값으로 블로워(10) 속도를 변화시켜가며 유량과 배압을 측정할 수 있게 된다.

본 실시예에서 상기 상기 블로워(10)와 공급관(20) 사이에는 송풍 소음을 감소시키기 위한 소음기(60)가 더 설치된다. 상기 소음기(60)는 블로워(10)에서 발생되는 송풍 소음을 충분히 저감시킬 수 있는 사양이면 충분하며 특별히 한정되지 않는다. 소음기(60)의 설치로 작업 현장을 보다 쾌적하게 유지하여 작업성을 개선할 수 있게 된다.

상기 공급관(20)은 상기 소음기(60) 출측에 연결된다. 그리고 상기 공급관(20)의 선단에 커넥터가 설치되어, 상기 커넥터를 매개로 필터(F)가 공급관(20)에 연결된다. 상기 커넥터는 일단이 공급관(20)에 연결되며, 타단은 필터(F)에 맞도록 외경이 확장된 구조로 되어 있다. 상기 커넥터는 필터(F)의 종류나 크기에 따라 다양한 직경으로 구비되며 필터(F)에 맞춰 선택 사용될 수 있다.

본 장치(100)는 블로워(10)에 연결되는 소음기(60)와 공급관(20) 및 커넥터가 일직선으로 배치되어, 블로워(10)에서 송풍되는 공기의 압력 손실없이 원활하게 송풍되도록 한다.

상기 공급관(20)에는 유량계(40)와 압력계(50)가 설치되어, 필터(F)로 공급되는 공기의 유량과, 이때 필터(F)에 걸리는 배압을 측정하게 된다. 상기 커넥터에 연결되는 필터(F)는 청소상태에 따라 필터(F) 내부를 막고 있는 매연 입자가 제거된 상태로, 청소 전의 필터(F)에 대한 배압과 청소 후의 필터(F)에 대한 배압을 검출하여 청소전후의 배압 저감율을 확인함으로써, 필터(F) 청소 상태를 검사할 수 있게 된다.

본 장치(100)는 상기 유량계(40)와 압력계(50)의 검출값을 연산하여 배압저감율을 연산하기 위한 제어부(70)를 구비한다.

상기 유량계(40)와 압력계(50)는 본 장치(100)의 제어부(70)로 연결되어 검출된 값을 제어부(70)로 출력하게 된다. 상기 제어부(70)는 인버터(14)를 제어하여 블로워(10)의 회전속도를 단계별로 조절하고, 각 단계별로 상기 유량계(40)와 압력계(50)의 검출값을 인가받아 P-Q 곡선을 생성한다. 이에 상기 제어부(70)는 P-Q곡선을 통해 원하는 기준유량에서의 청소전 필터(F) 배압값과 청소 후 필터(F) 배압값을 확인하여 배압저감율을 연산하고, 이에 따라 청소 적정 여부를 판정하게 된다. 이와 같이, 청소전 필터(F) 배압값과 청소 후 필터(F) 배압값이 동일한 유량에 기초하여 구해질 수 있고, 그렇게 얻어진 배압을 이용하여 청소 상태를 검사함으로써, 보다 합리적이고 신뢰성이 높은 청소 결과를 도출할 수 있게 된다.

이하, 본 장치를 통한 필터 청소 상태 검사 과정에 대해 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 검사 과정은 먼저, 청소 전의 필터(F)에 대한 유량값과 배압값을 검출한다. 이를 위해, 청소 전의 필터(F)를 본 장치(100)에 장착하고 블로워(10)를 가동한다.

제어부(70)는 블로워(10)의 인버터(14)를 제어하여 블로워(10)의 송풍모터(12) 속도를 단계별로 변경하게 된다. 블로워(10)에서 송풍된 공기는 최종적으로 청소 전의 필터(F)에 인가되며, 이 과정에서 유량계(40)와 압력계(50)를 통해 블로워(10) 단계별 속도에 따라 필터(F)에 가해지는 유량값과 이때 필터(F)의 배압값이 검출된다. 유량계(40)와 압력계(50)에서 검출된 값은 제어부(70)로 인가된다. 상기 과정을 거쳐 청소전 필터(F)에 대한 유량값과 배압값을 블로워(10)의 각 단계별로 검출할 수 있게 된다.

청소 전 필터(F)에 대한 유량값과 배압값 검출이 완료되면, 본 장치(100)에서 필터(F)를 분리하고 청소를 실시한다.

필터(F)에 대한 청소가 완료되면 청소 완료된 필터(F)를 다시 본 장치(100)에 장착하고 블로워(10)를 가동하여, 청소 후의 필터(F)에 대한 유량값과 배압값을 검출한다.

제어부(70)는 블로워(10)의 인버터(14)를 제어하여 블로워(10)의 송풍모터(12) 속도를 청소 전과 동일하게 단계별로 변경하게 된다. 블로워(10)에서 송풍된 공기는 최종적으로 청소 후의 필터(F)에 인가되며, 이 과정에서 유량계(40)와 압력계(50)를 통해 블로워(10) 단계별 속도에 따라 필터(F)에 가해지는 유량값과 이때 필터(F)의 배압값이 검출된다. 유량계(40)와 압력계(50)에서 검출된 값은 제어부(70)로 인가된다. 상기 과정을 거쳐 청소 후 필터(F)에 대한 유량값과 배압값을 블로워(10)의 각 단계별로 검출할 수 있게 된다.

상기 과정이 완료되면 제어부(70)는 청소 전의 필터(F)에 대한 유량값과 배압값을 연산하여 인버터(14)의 출력값에 따른 블로워(10)의 속도 단계에 따라 청소 전 필터(F)에 대한 P-Q 곡선을 생성하게 된다.

마찬가지로, 제어부(70)는 청소 후의 필터(F)에 대한 유량값과 배압값을 연산하여 인버터(14)의 출력값에 따른 블로워(10)의 속도 단계에 따라 청소 후 필터(F)에 대한 P-Q 곡선을 생성하게 된다.

도 3은 상기 제어부(70)에 의해 생성된 P-Q 곡선을 도시하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, x축이 유량값이고 y축이 압력값을 갖는 좌표계 상에 청소 전후별로 필터(F)에 대한 블로워(10)의 각 단계별 유량값과 이때의 배압값을 표시하고 이들을 연결함으로써 하나의 곡선을 얻을 수 있다.

이에, 상기 과정을 거쳐 청소 전과 청소 후의 필터(F)에 대한 2개의 P-Q 곡선을 생성할 수 있게 된다.

그리고, 제어부(70)는 상기 곡선에서 기준유량을 설정하고 동일 기준유량에 대한 필터(F) 청소 전 배압값과 청소 후의 배압값을 검출하여 배압저감율을 연산하게 된다. 상기 기준유량은 예를 들어, 필터(F)의 종류나 크기 등에 따라 통계적 또는 경험적으로 얻어진 값으로, 상기 2 개의 P-Q 곡선에 동일하게 적용되는 배압계산의 기준이 되는 유량값이다.

도 3에서와 같이, 제어부(70)는 x축을 따라 임의의 값으로 설정된 기준 유량에 기초하여 청소 전후의 P-Q 곡선을 통해 청소 전 필터(F)의 배압값과, 청소 후 필터(F)의 배압값을 계산할 수 있다. 상기 제어부(70)는 이렇게 구해진 청소전 필터(F)의 배압값과 청소 후 필터(F)의 배압값을 통해 배압저감율을 연산하여 청소 상태를 검사한다. 이 과정을 통해 얻어진 배압저감율은 청소 전과 후의 필터(F)에 대한 유량이 같은 조건 하에서 얻어진 것으로 보다 높은 신뢰성과 객관성을 갖는다.

즉, 동일한 엔진 유량을 필터(F)에 가하더라도 필터(F)의 유동저항에 따라 필터(F)에 가해지는 유량은 상이하게 된다. 이에, 종래에는 동일한 엔진유량을 가해 배압저감율을 측정한다고 해도 실제로는 청소 전에 가해지는 필터(F)에 대한 유량과 청소 후의 필터(F)에 대한 유량은 상이하였다. 따라서, 종래에는 도 3의 실선으로 표시된 청소 전과 후의 배압값은 청소 전과 후에 있어 서로 상이한 통과 유량을 통해 얻어진 값으로, 이 배압값에 기초하여 저감율을 계산하게 되므로 오차가 발생되는 것이다.

이에 반해, 본 실시예는 도 3에서 기준유량값에 대한 배압값을 산출함으로써, 청소 전 필터(F)의 배압값 산출에 적용된 유량과 청소 후 필터(F)의 배압값 산출에 적용된 유량이 동일하다. 이에, 도 3에서 점선으로 표시된 바와 같이 필터(F)에 대한 동일한 통과 유량을 기준으로 청소 전 필터(F)의 배압값과 청소 후 배압값을 구할 수 있고, 이 값을 기초하여 배압저감율을 연산함으로써, 보다 정확하고 객관적인 청소 상태 검사가 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 블로워 12 : 송풍모터
14 : 인버터 20 : 공급관
30 : 커넥터 40 : 유량계
50 : 압력계 60 : 소음기
70 : 제어부

Claims (4)

1. 청소완료된 매연 저감 필터의 배압을 측정하여 청소 적정성을 확인하기 위한 매연 저감 필터 배압 측정장치로,
   설정된 풍량으로 공기를 송풍하는 블로워와, 상기 블로워 출측에 설치되는 공급관, 상기 공급관 선단에 설치되어 공급관과 매연 저감필터를 연결하는 커넥터, 상기 공급관 일측에 설치되어 매연 저감 필터로 공급되는 유량을 검출하는 유량계, 상기 공급관 일측에 설치되어 매연 저감 필터에 걸리는 배압을 검출하는 압력계, 상기 블로워에 연결되어 블로워의 송풍모터 속도를 단계별로 제어하는 인버터, 상기 인버터를 제어하여 블로워의 회전속도를 단계별로 조절하고 각 단계별로 유량계와 압력계의 검출값을 연산하여 P-Q 곡선을 생성하고 상기 P-Q곡선을 통해 기준유량하에서의 필터 청소 전후 배압저감율을 구하고 이로부터 필터의 청소 적정 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 매연 저감 필터 배압 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 블로워와 공급관 사이에 설치되어 송풍 소음을 감소시키기 위한 소음기를 더 포함하는 매연 저감 필터 배압 측정 장치.
3. 삭제
4. 청소 전의 매연 저감 필터를 장착하고 블로워를 가동하여 필터에 가해지는 블로워 송풍모터의 속도 단계별 유량값과 이때 필터의 배압값을 측정하는 단계,
   필터를 분리한 후 필터를 청소하는 단계,
   청소 완료된 필터를 장착하고 블로워를 가동하여 필터에 가해지는 블로워 송풍모터의 속도 단계별 유량값과 이때 필터의 배압값을 측정하는 단계,
   청소 전과 후에 측정된 필터의 각 유량값과 배압값으로 청소 전 후의 필터에 대한 각각의 유량 배압 곡선을 생성하는 단계,
   유량 배압 곡선에서 기준유량을 설정하고 기준유량에 대한 필터 청소 전후의 배압값을 계산하고 이 값을 기초하여 배압저감율을 연산하는 단계,
   배압저감율에 따른 청소 상태 확인 단계
   를 포함하는 매연 저감 필터 검사 방법.
   

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