KR101769801B1 - 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치에 있어서, 상기 디젤 엔진에서 배출된 배기가스가 유입되는 유입구, 상기 유입구로부터 공급된 배기가스에서 입자상 물질을 필터링하는 디젤 미립자 필터, 상기 디젤 미립자 필터를 거친 배기가스가 외부로 배출되는 배출구 및 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치 내에 위치하여 상기 배기가스의 압력에 따라 상기 유입구와 상기 배출구 사이를 개폐하는 바이패스 밸브를 포함하되, 상기 바이패스 밸브는, 하류 말단부는 상방향을 향하도록 절곡 형성되되, 상류 말단부는 상기 유입구로부터 공급된 배기가스가 유입되도록 개방 형성된 연통관 및 상기 하류 말단부 상에 안착되어 자중에 의해 상기 하류 말단부를 폐쇄하거나 상기 배기가스의 압력에 의해 리프팅되어 상기 하류 말단부를 개방하는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치를 제공한다.

Description

디젤 엔진용 오염물질 저감 장치 {APPARATUS FOR REDUCING CONTAMINATION FOR DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 주로 선박 등에서 사용되는 디젤 엔진에서 배출되는 오염물질 특히 배기가스를 저감시키기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박, 발전기 등에서 고효율 및 고출력의 운전이 가능한 디젤 엔진의 수요가 계속 증가하고 있다. 이는 디젤유가 가격이 저렴하고 연비나 효율 측면에서 장점이 있기 때문이다.

이러한 디젤 엔진을 구동시, 대기 오염을 일으키는 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM; Particulate Matter)이 배기가스에 포함되어 배출되기 때문에 이를 줄이기 위해 매연저감장치는 의무적으로 장착해야 한다. 매연저감장치로서 대표적인 것이 디젤 미립자 필터(DPF; Diesel Particulate Filter)가 있다.

디젤 미립자 필터(DPF)는 현재 입자상 물질을 저감하는데 가장 효율적이며 실용화에 접근되어 있다. 디젤 미립자 필터(DPF)를 디젤 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 개재하면, 배기가스에 포함된 입자상 물질(PM) 대부분은 디젤 미립자 필터(DPF)에 포집되므로, 외기로 배출되는 배기가스를 정화할 수 있다.

그러나 디젤 엔진을 장시간에 걸쳐 연속 가동하면, 입자상 물질(PM)이 부착된 디젤 미립자 필터(DPF)에 의해 배기가스의 흐름이 저하되고, 그 결과 디젤 엔진의 출력이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 디젤 미립자 필터(DPF)는 디젤엔진에서 배출되는 입자상 물질(PM)을 필터로 포집한 후 포집된 PM을 연소(일 예로 전기히터나 엔진의 배기열 등을 이용하여)시키거나, 디젤 미립자 필터(DPF) 내부로 유입되는 PM을 저온(저에너지)에서 연소 시킬수 있는 촉매를 코팅하는 방법, 또는 상기 두 가지 방법이 결합된 형태로 필터를 재생하고 있다. 즉, 디젤 미립자 필터(DPF)를 이용하여 입자상 물질(PM)을 포집하고 연소하는 사이클을 반복함으로써 매연을 저감할 수 있다.

그러나, 디젤 미립자 필터(DPF)에서 입자상 물질(PM)이 포집되어 연소되는 속도보다 유입되는 속도가 커지면, 디젤 엔진의 배기계통상에 배압이 증가할 수 있으며, 이로 인하여 디젤 엔진의 출력이 저하되거나, 심각하게는 디젤 엔진이 정상적으로 작동할 수 없는 문제가 발생한다.

이러한 문제점을 방지하기 위하여 디젤 미립자 필터(DPF)의 전후단에 압력 센서를 배설(配設)하여 이를 근거로 연료 분사 양을 전자 제어하여 디젤 엔진을 구동할 수 있으나, 디젤 엔진의 가동 시간이나 출력 범위 등에 제약이 발생하는 문제가 있다.

따라서, 전술한 문제들을 해소할 수 있는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치에 대한 필요성이 대두된다.

본 발명은, 디젤 미립자 필터(DPF)에 의해 디젤 엔진의 배기계통상 증가하는 배압으로 발생할 수 있는 디젤 엔진의 출력 저하나 작동 정지를 방지할 수 있는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치에 있어서, 상기 디젤 엔진에서 배출된 배기가스가 유입되는 유입구, 상기 유입구로부터 공급된 배기가스에서 입자상 물질을 필터링하는 디젤 미립자 필터, 상기 디젤 미립자 필터를 거친 배기가스가 외부로 배출되는 배출구 및 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치 내에 위치하여 상기 배기가스의 압력에 따라 상기 유입구와 상기 배출구 사이를 개폐하는 바이패스 밸브를 포함하되, 상기 바이패스 밸브는, 하류 말단부는 상방향을 향하도록 절곡 형성되되, 상류 말단부는 상기 유입구로부터 공급된 배기가스가 유입되도록 개방 형성된 연통관 및 상기 하류 말단부 상에 안착되어 자중에 의해 상기 하류 말단부를 폐쇄하거나 상기 배기가스의 압력에 의해 리프팅되어 상기 하류 말단부를 개방하는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치를 제공한다.

일 실시예에 따라, 상기 디젤 엔진은, 선박용일 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치는, 상기 배기가스가 상기 유입구에서 상기 배출구까지 상기 디젤 미립자 필터를 거쳐 형성되는 제1 유로와, 상기 바이패스 밸브를 거쳐 형성되는 제2 유로를 가질 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 커버는, 자중을 조절하기 위해 하부에 가감되는 무게추를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 커버는, 저면의 테두리에 부착되어 상기 연통관의 말단부와 자력을 형성하기 위한 자석을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치는, 복수의 디젤 미립자 필터가 마련된 매연 처리 장치를 포함하되, 상기 매연 처리 장치는, 내부에 공동을 형성한 하우징을 포함하되, 상기 하우징의 일 측면은 상기 배출구와 연통 가능하도록 개구부를 가지고, 상기 하우징의 또 다른 일 측면은 상기 배기가스가 상기 바이패스 밸브의 상류 말단부로 유입 가능하도록 상기 바이패스 밸브가 배설되며, 상기 하우징의 또 다른 일 측면은 상기 복수의 디젤 미립자 필터가 배설될 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치는, 상기 복수의 디젤 미립자 필터 각각에 접근하기 위해 상기 디젤 미립자 필터의 대응하는 위치에 개폐 가능한 복수의 점검구를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치는, 디젤 미립자 필터(DPF)에 의해 디젤 엔진의 배기계통상 증가하는 배압으로 발생할 수 있는 디젤 엔진의 출력 저하나 작동 정지를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치에 포함된 바이패스 밸브에 무게추를 가하거나 감함으로써 또는 자석을 부착함으로써, 제어 압력을 쉽게 조절할 수 있다.

또한, 바이패스 밸브의 연통관과 커버 간에 자석을 개재함으로써, 압력 조절과 함께 연통관과 커버 간 씰링효율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치의 횡단면도를 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치의 일 측면도를 나타낸 도면이다.
도 2b는 도 2a의 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치 내 매연 처리 장치를 정면에서 바라본 개념도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 밸브가 개방된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 밸브가 폐쇄된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 밸브의 가이드관의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이패스 밸브의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치의 횡단면도를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)는 상기 디젤 엔진에서 배출된 배기가스가 유입되는 유입구(110), 상기 유입구(110)로부터 공급된 배기가스에서 입자상 물질(PM)을 필터링하는 디젤 미립자 필터(DPF), 상기 디젤 미립자 필터(DPF)에 의해 매연 저감 처리가 된 배기가스가 외부로 배출되는 배출구(120), 및 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100) 내에 배치되어 상기 배기가스의 압력에 따라 개폐되는 바이패스 밸브를 포함한다.

도 1에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치가 구현될 수 있음은 물론이다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)는, 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 개재되어 매연을 저감시키는 장치로, 주로 디젤 엔진을 사용하는 선박에 적용될 수 있으나, 이에 한하지 않고 디젤 엔진으로 전력을 생산하는 발전기, 차량용 엔진 등을 채용한 각종 장치 등에 적용될 수 있다.

이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.

유입구(110)를 통해 본체 내부로 공급된 배기가스는 배출구(120)를 통하여 외부로 배출되기까지 매연 처리 장치(130)를 거치게 된다.

즉, 디젤 엔진에서 배출된 배기가스는 상기 유입구(110)를 통해 유입되고, 매연 처리 장치(130)에 포함된 디젤 미립자 필터(131~136)을 거쳐 상기 배출구(120)를 통해 배출된다.

상기 유입구(110)와 상기 배출구(120)는 대략 깔때기 형상을 가져, 상기 유입구(110)는 배기가스가 유입되는 측의 단면이 반대측 단면보다 좁은 형상을 가질 수 있고, 상기 배출구(120)는 배기가스가 유출되는 측의 단면이 반대측 단면보다 좁은 형상을 가질 수 있다. 즉 배기가스의 유로를 기준으로 상기 유입구(110)는 입협출광(入俠出廣)의 형상을 가질 수 있고, 상기 배출구(120)는 입광출협(入廣出俠)의 형상을 가질 수 있다.

아울러, 상기 유입구(110) 및 유출구(120) 각각의 외측 말단부에는 타 배관과 연통 가능하도록 결합하기 위해 플랜지부가 형성될 수 있다.

매연 처리 장치(130)는 디젤 엔진에서 배출되는 입자상 물질(PM)을 포집하여 필터링하는 디젤 미립자 필터(DPF)를 적어도 하나 포함한다.

여기서, 디젤 미립자 필터(DPF)는 원통형의 허니컴(honeycomb) 구조체로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 허니컴 구조체는 두께 방향으로 관통하는 관통공을 가진 다수 셀로 이루어지되, 상기 허니컴 구조체의 적어도 일 면은 일정 비율로 플러깅(plugging)될 수 있다. 이에 따라 허니컴 구조체 일 면으로 유입된 배기가스는 관통공을 따라 기류를 형성하되 반대 면에 플러깅된 셀을 투과하지 못하고 상기 배기가스는 우회하여 상기 관통공의 측벽을 투과하게 되며, 그 과정에서 입자상 물질(PM)이 걸러지게 된다.

또 디젤 미립자 필터(DPF)는 내부에 PM을 보다 원활히 제거할 수 있는 촉매가 코팅될 수 있다. 여기서, 촉매는 본 출원인이 출원한 한국특허등록번호 제0590308호 등에서 개시한 것일 수 있으나, 반드시 이에 한하지 않는다.

상기 허니컴 구조체의 소재 등에 대한 자세한 설명은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 매연 처리 장치(130)는 내부에 하나의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 포함할 수 있으나, 바람직하게는 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 매연 처리 장치(130)는 도 1에 도시한 바와 같이, 내부에 공동(空洞)을 형성한 하우징과, 상기 하우징 양측에 배설(配設)된 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 포함할 수 있다.

이렇게 상기 하우징의 적어도 하나의 외측면에 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 배설하는 경우, 상기 하우징 내 유입된 배기가스는 병렬로 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 거침으로써 매연의 처리 능력을 향상시키게 된다.

상기 하우징은 상기 배기가스가 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 거쳐 형성하는 제1 유로 이외에, 후술하는 바이패스 밸브를 거치는 제2 유로를 형성하기 위해, 일 측면에는 바이패스 밸브를 배설할 수 있고, 타 측면에는 상기 배출구(120)를 통해 배기가스를 배출하기 위해 상기 배출구(120)와 연통 가능하도록 개구부를 가질 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)는, 상기 유입구(110)를 통해 유입된 배기가스가 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 거쳐 상기 배출구(120)를 통해 배출되는 기류를 갖는 제1 유로를 형성하는 것 이외에, 바이패스 밸브를 거쳐 상기 배출구(120)를 통해 배출되는 기류를 갖는 제2 유로를 형성한다.

복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)의 배치 효율을 높이고, 상기 바이패스 밸브의 개폐 동작이 상기 유입구(110)를 통해 유입된 배기가스에 의해 형성되는 배압에 따라 정확하게 이루어지도록 하기 위해, 상기 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)는 하우징의 양 측면에 서로 마주하도록 배설되고, 상기 바이패스 밸브는 상기 유입구(110)를 향한 측면에 배설되며, 상기 개구부는 상기 배출구(120)를 향한 측면에 배설되는 것이 바람직하다.

즉, 반복된 매연 처리 과정에서 상기 유입구(110)에 유입된 배기가스의 압력이 동일하다면 바이패스 밸브에 걸리는 압력이 매번 동일하게 유지될 수 있도록, 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)가 균등하게 매연 처리를 할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)는 상기 하우징의 양 측면에 배설되되, 각 측면에는 동일한 수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)가 동일 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

바이패스 밸브는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 하우징의 일 측면, 구체적으로 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)가 설치되지 않은 유입구(110)를 향한 측면에 배설(配設)될 수 있다.

또 다른 실시예에 따라, 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)의 매연 처리 능력과 설치 공간을 고려하여, 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100) 내 상기 매연 처리 장치(130)는, 내부에 공동(空洞)을 형성한 하우징과, 상기 하우징을 가로질러 관통하도록 배설(配設)된 적어도 하나의 디젤 미립자 필터(DPF)(137)를 포함할 수 있다. 일 예로 상기 하우징에 설치된 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(137)는, 도 2a에 도시한 바와 같이 하나일 수 있다.

도 2b는 도 2a의 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치 내 매연 처리 장치를 정면에서 바라본 도면이다. 상기 매연처리장치(130)는 하나의 바이패스 밸브를 포함할 수 있으나, 일 실시예에 따라, 도 2b에 도시한 바와 같이 하나의 매연처리장치(130)에 2개의 바이패스 밸브를 포함할 수 있다. 구체적으로 도 2b에 도시한 바와 같이 2개의 바이패스 밸브가 상기 하우징을 정면에서 보았을 때 좌우측 하단부 각각에 설치될 수 있다.

즉, 하우징의 일 측면, 구체적으로 유입구(110)와 대향하고 있는 측면에, 두 개의 연통관(141-1, 141-2)이 상기 하우징의 내측을 향해 삽설(揷設)되고, 상기 연통관(141-1, 141-2)의 각 말단부에 커버(142-1, 142-2)가 안착됨으로써, 두 개의 바이패스 밸브가 설치될 수 있다.

이때, 일 실시예에 따라 2개의 바이패스 밸브 각각에 개방되기 위한 압력을 달리 설정하여, 유입구(110)로 유입되는 배기가스의 압력에 따라 각 바이패스 밸브의 개폐 동작을 달리할 수 있다. 즉, 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)에 걸리는 배압이 증가함에 따라 점차 바이패스시키는 매연의 양을 증가시킴으로써, 매연 배출양과 엔진에 걸리는 배압을 적절하게 트레이드오프할 수 있다.

위의 예와 다르게 하나의 매연 처리 장치(130)에 2개 이상의 바이패스 밸브가 설치될 수 있음은 물론이다.

상기 바이패스 밸브는 상기 하우징 내 상기 유입구(110)를 향한 측면에 배설되며, 상기 유입구(110)를 통해 유입된 배기가스는 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(137)를 거쳐 상기 배출구(120)를 통해 배출되는 기류를 갖는 제1 유로 이외에, 상기 바이패스 밸브와 상기 하우징 내부를 거쳐 상기 배출구(120)를 통해 배출되는 기류를 갖는 제2 유로를 형성한다. 이때, 바이패스 밸브를 통과한 배기가스가 배출구(120)와 연통가능하도록 상기 하우징의 타 측면, 구체적으로 배출구(120)와 대향하고 있는 측면은 상기 배출구(120)와 연통 가능하도록 개구부를 가질 수 있다.

이하에서는 바이패스 밸브에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 밸브가 개방된 상태를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스 밸브가 폐쇄된 상태를 나타낸 도면이다.

바이패스 밸브는 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)의 본체 내에 위치하여, 상기 유입구(110)로 유입된 배기가스의 압력에 따라 개폐되는 장치로서, 바이패스 밸브에 설정된 압력(일 예로 100mmbar)을 초과하는 경우 바이패스 밸브는 개방되어 상기 배기가스가 배출구(120)를 통해 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100) 밖으로 배출되도록 하며, 상기 기 설정된 압력 이하의 경우에는 상기 바이패스 밸브가 폐쇄상태를 유지하여 상기 배기가스가 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~137)를 거치도록 한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)는, 엔진에서 배출되는 배기가스가 통과하는 배기관에 개재되기 때문에, 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)에 걸리는 배압이 증가하는 경우 상기 엔진의 배기계통상에 증가하는 배압으로 유발되는 엔진 출력의 저하나 엔진 작동의 정지를 방지하기 위해, 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100) 내 걸리는 압력이 기 설정된 압력을 초과하는 경우에는 일부의 배기가스가 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~137)를 거치지 않고 제2 유로를 따라 우회시키도록 한다.

이를 위해, 상기 바이패스 밸브는 연통관(141) 및 커버(142)를 포함할 수 있다.

상기 연통관(141)은 배기가스가 연통되는 관으로서, 상류 말단부는 상기 유입구(110)로부터 공급된 배기가스가 유입되도록 개방 형성되고, 하류 말단부는 상방향(구체적으로 중력의 반대방향)을 향하도록 절곡 형성될 수 있다. 여기서, 상류는 상기 연통관(141)을 기준으로 상기 배기가스가 유입되는 측을 가리키고, 하류는 상기 배기가스가 배출되는 측을 가리킨다.

상기 커버(142)는 상기 연통관(141)의 하류 말단부 상에 안착되어 자중에 의해 상기 하류 말단부를 폐쇄하되, 상기 연통관(141)의 상류 말단부를 통해 유입된 배기가스의 압력에 의해 리프팅(lifting)되어 상기 하류 말단부를 개방할 수도 있다. 이때, 상기 커버(142)의 저면의 테두리에는 상기 커버(142)와 상기 연통관(141, 146)(또는 가이드관(145, 148)) 간의 밀폐력을 높이기 위해 씰링 부재가 설치될 수 있다.

커버(142)는 자체 하중을 가질 수 있지만, 개폐 동작을 제어하기 위한 압력을 설정하기 위해 일 실시예에 따라, 상기 커버(142)는 상기 커버(142)의 자중을 조절하기 위해 하부에 가감 가능한 무게추(144)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 도 3a 및 3b에 도시한 바와 같이, 상기 커버(142)의 하부에는 가이드축(143)이 체결되고, 상기 가이드축(143)의 말단에는 소정의 무게를 가진 적어도 한 개의 무게추(144)가 체결될 수 있다.

여기서, 상기 무게추(144)의 무게는 엔진의 한계 배압에 상기 커버(142)가 리프팅될 수 있도록 실험에 의해 정하여질 수 있으며, 특정한 수치 또는 범위를 한정하지 않는다.

한편, 상기 커버(142)가 반복 승강되더라도 상기 커버(142)의 위치가 변하는 것을 방지하기 위해, 상기 연통관(141)의 하류 말단부에는 가이드관(145)이 결합될 수 있다.

상기 가이드관(145)은 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 연통관(141)으로부터 연장된 몸체(1451)과, 상기 가이드축(143)이 삽입되어 상기 가이드축(143)의 승강을 가이드하기 위한 가이드홀을 가진 축삽입부(1452)와, 상기 축삽입부(1452)를 상기 몸체(1451)에 지지시키기 위해 상기 축삽입부(1452)로부터 방사 방향으로 형성된 지지부재(1453~1456)을 포함할 수 있다.

상기 가이드관(145)은 상기 축삽입부(1452)의 가이드홀을 따라 승강운동을 함으로써, 상기 커버(142)의 위치가 상기 가이드관(145)으로부터 벗어나지 않도록 할 수 있다.

한편, 또 다른 실시예에 따라, 상기 커버(142)는 개폐 동작을 제어하기 위한 압력을 설정하기 위해 자석(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 자석은 커버(142)의 저면의 테두리에 부착되어 상기 연통관(141)(또는 가이드관(145))의 말단부와 자력을 형성할 수 있다.

자석은 자성을 띈 물체로서, 자석에 의해 형성된 자력으로 상기 연통관(141)(또는 가이드관(145))의 말단부에 결합하기 위해, 상기 연통관(141)(또는 가이드관(145))의 적어도 말단부는 자력에 의해 결합될 수 있는 철재나 상기 커버(142)의 저면에 부착된 자석과 반대 극성으로 배치된 또 다른 자석으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 커버(142)와 상기 연통관(141)(또는 가이드관(145))이 그 사이에 개재된 상기 자석에 의한 자력으로 결합할 때, 상기 연통관(141)의 내부를 밀폐시키기 위해 상기 자석은 상기 커버(142)의 테두리를 따라 빈틈없이 설치되는 것이 바람직하다.

물론 상기 자석은 엔진의 한계 배압에 상기 커버(142)가 리프팅될 수 있도록 실험에 의해 정하여진 자력을 가진 것이며, 특정 수치 또는 범위의 자력을 한정하지 않으며, 자석의 종류 또한 특별히 한정하지 않는다.

또 다른 실시예에 따라, 상기 커버(142)는 저면에 자석을 구비하더라도 상기 커버(142)의 자중을 조절하기 위해 하부에 추가로 가감 가능한 무게추(144)를 더 포함할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 상기 연통관(141)은 도 6에 도시한 바와 같이, 복수일 수 있다.

구체적으로, 제2 연통관(146)은 제1 연통관(141)으로부터 연통 가능하도록 분지될 수 있으며, 상기 유입구(110)를 통해 공급된 배기가스는 상기 제1 및 제2 연통관(141, 146)으로 유입되고, 각각의 하류 말단부에 안착된 제1 및 제2 커버(142, 147)가 리프팅되는 경우 상기 커버와 연통관 말단(또는 가이드관 말단) 사이로 배출된다.

이때, 상기 제1 연통관(141) 및 제2 연통관(146) 각각의 하류 말단부의 단면적은 서로 상이하고, 상기 제1 연통관(141) 및 제2 연통관(146) 각각의 하류 말단부에 안착된 제1 커버(142) 및 제2 커버(147)의 자중은 서로 다른 것이 바람직하되, 더욱 바람직하게는, 상대적으로 단면적이 작은 연통관(141, 146)의 커버(142, 147)는 자중이 다른 연통관(141, 146)의 커버(142, 147)의 자중에 비해 상대적으로 적은 것이 더욱 바람직하다.

엔진에 걸리는 배압에 따라 단계적으로 제1 및 제2 커버(142, 147)가 리프팅되도록 함으로써, 상기 바이패스 밸브를 통해 배출되는 배기가스의 양을 최소화함과 동시에 엔진의 출력 저하 등을 방지할 수 있다.

즉, 엔진의 한계 배압에 이르렀으나, 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100) 내 배압이 상대적으로 낮은 경우에는, 배출구(120)를 통해 배출되는 배기가스의 양을 최소화하고 엔진에 걸리는 배압을 해소하기 위해 단면적이 상대적으로 작은 연통관(141, 146)의 커버(142, 147)가 리프팅되도록 하고, 그러함에도 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100) 내 걸리는 배압이 감소되지 않고 증가하는 경우에는 다른 하나의 커버(142, 147) 역시 리프팅되도록 하여 엔진에 걸리는 배압을 해소토록 하는 것이 바람직하다.

도 6에서는 두 개의 바이패스 밸브를 도시하고 있으나, 이에 한하지 않고 셋 이상의 바이패스 밸브로 이루어질 수 있음은 물론이다.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치의 측면도를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 포함한 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)(도 1 참조)는, 작업자가 상기 복수의 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136) 각각에 쉽게 접근할 수 있도록 하기 위해, 적어도 일 측면의 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)의 대응 위치에 개폐 가능한 복수의 점검구(151~156)를 포함할 수 있다.

일 예로, 상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치(100)는 전후 방향에 상기 유입구(110) 및 배출구(120)를 형성하고, 양측 외면에 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)의 대응 위치에 점검구(151~156)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 작업자는 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)를 교체하거나 소제할 때, 본체를 전부 분해하지 않고 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)의 대응 위치에 형성된 점검구(151~156)만 탈거함으로써, 상기 디젤 미립자 필터(DPF)(131~136)에 용이하게 접근할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치 110: 유입구
120: 배출구 130: 매연 처리 장치
131~137: 디젤 미립자 필터 141, 146: 연통관
142, 147: 커버 143: 가이드축
144: 무게추 145: 가이드관
1451: 몸체 1452: 축삽입부
1453~1456: 지지부재 151~156: 점검구

Claims (7)

1. 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치에 있어서,
   상기 디젤 엔진에서 배출된 배기가스가 유입되는 유입구;
   상기 유입구로부터 공급된 배기가스에서 입자상 물질을 필터링하는 디젤 미립자 필터;
   상기 디젤 미립자 필터를 거친 배기가스가 외부로 배출되는 배출구; 및
   상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치 내에 위치하여 상기 배기가스의 압력에 따라 상기 유입구와 상기 배출구 사이를 개폐하는 바이패스 밸브;
   를 포함하되,
   상기 바이패스 밸브는,
   하류 말단부는 상방향을 향하도록 절곡 형성되되, 상류 말단부는 상기 유입구로부터 공급된 배기가스가 유입되도록 개방 형성된 연통관; 및
   상기 하류 말단부 상에 안착되어 자중에 의해 상기 하류 말단부를 폐쇄하거나 상기 배기가스의 압력에 의해 리프팅되어 상기 하류 말단부를 개방하는 커버;
   상기 커버의 하부에 중력방향으로 형성된 가이드축; 및
   상기 연통관의 하류 말단부로부터 연장된 몸체와, 상기 가이드축이 삽입되어 상기 가이드축의 승강을 가이드하기 위한 가이드홀을 가진 축삽입부와, 상기 축삽입부를 상기 몸체에 지지시키기 위해 상기 축삽입부로부터 방사 방향으로 형성된 지지부재를 포함한 가이드관;
   을 포함하고,
   상기 커버는, 자중을 조절하기 위해 상기 가이드축의 말단에 가감되는 무게추를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 디젤 엔진은,
   선박용인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치는,
   상기 배기가스가 상기 유입구에서 상기 배출구까지 상기 디젤 미립자 필터를 거쳐 형성되는 제1 유로와, 상기 바이패스 밸브를 거쳐 형성되는 제2 유로를 갖는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버는,
   저면의 테두리에 부착되어 상기 연통관의 하류 말단부와 자력을 형성하기 위한 자석;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치는,
   복수의 디젤 미립자 필터가 마련된 매연 처리 장치;
   를 포함하되,
   상기 매연 처리 장치는, 내부에 공동을 형성한 하우징을 포함하되, 상기 하우징의 일 측면은 상기 배출구와 연통 가능하도록 개구부를 가지고, 상기 하우징의 또 다른 일 측면은 상기 배기가스가 상기 바이패스 밸브의 상류 말단부로 유입 가능하도록 상기 바이패스 밸브가 배설되며, 상기 하우징의 또 다른 일 측면은 상기 복수의 디젤 미립자 필터가 배설되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치는,
   상기 복수의 디젤 미립자 필터 각각에 접근하기 위해 상기 디젤 미립자 필터의 대응하는 위치에 개폐 가능한 복수의 점검구;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 오염물질 저감 장치.

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