KR101993165B1 - 배기가스 재순환장치의 필터링 조립구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 필터부재의 필터 플레이트를 내부에 포함하도록 금속재의 조립부재를 조립 후, 비드 플레이트에 용접 설치함으로써, 견고한 조립으로 결합력 향상은 물론, 금속재의 조립부재를 통해 갈라짐이나 터짐이 방지될 수 있는 배기가스 재순환장치의 필터링 조립구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상광하협의 단면을 가지는 "U"자형 컵형의 필터본체와, 상기 필터본체의 상단에 원주 방향을 따라 편평한 필터플레이트로 구성되는 필터부재, 상기 필터플레이트를 내부에 포함하여 설치되도록 링 형태의 조립부재를 포함하며, 상기 필터부재를 포함하는 상기 조립부재를 비드 플레이트에 스팟용접으로 설치하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스 재순환장치의 필터링 조립구조{FILTERING ASSEMBLY STRUCTURE OF EXHAUST GAS RECIRCULATION SYSTEM}

본 발명은 배기가스 재순환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 비드 플레이트와 필터부재의 연결부위에 갈라짐이나 터짐을 방지하여 제품의 내구성 향상을 가져올 수 있는 배기가스 재순환장치의 필터링 조립구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 배기가스는 연료가 실린더 내에서 고온, 고압으로 압축되어 팽창된 다음 배기 매니폴드를 통해 대기 속으로 배출되는 가스이다.

이러한 배기가스는 대부분 수증기와 이산화탄소이며, 그 밖에 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등의 유해물질을 포함하고 있다.

따라서 차량에 탑재되는 디젤 엔진에는 배기가스 규제에 대응하기 위해 배기가스 재순환장치(EGR: Exhaust Gas Recirculation System)가 설치될 수 있다. 배기가스 재순환장치는 배기가스 중의 질소산화물을 감소시키는 수단으로서, 배기가스의 일부를 흡기 매니폴드로 다시 돌려보내어 혼합기가 연소될 때 연소 온도를 낮추어 질소 산화물(NOx)의 생성량을 저감시킨다.

즉, 질소산화물(NOx)은 연소온도를 저하시켜 발생량을 감소시킬 수 있고, 이러한 연소온도는 연소속도의 영향을 가장 많이 받는 것이므로 실린더 혼합기 자체의 공연비를 변화시키지 않고 밀도를 저하시키게 된다. 그러므로 연소속도가 저하되고 연소온도의 상승이 억제되면, 결과적으로 질소산화물을 저감시킬 수 있게 된다.

일반적인 배기가스 재순환장치는 도 1에서와 같이, DPF(12) 후방에서 배압밸브(14)를 통해 배기가스를 EGR파이프로 공급되도록 하면, 배기가스가 EGR쿨러(16)를 통해 냉각된 후 터보차져(10)의 컴프레셔 전방으로 공급되게 된다.

그런데, 상기한 바와 같이 터보차져의 컴프레셔 전방으로 공급되는 EGR 가스에는 엔진 작동에 따른 이물질이나 DPF의 파손이나 이상 작동에 따른 이물질이 포함되어 있을 수 있으므로, 이를 필터링하여 상기 터보차져 및 엔진을 보호하도록 할 필요가 있고, 이를 위해 EGR쿨러(16)의 전방 또는 후방에는 이머전시 필터부재(18)가 장착된다.

상기 필터부재(18)는 물론 그 통과 전, 후의 압력차이가 작은 것이 바람직하다. 그래야 엔진의 배기측 압력이 상기 에머전시 필터에 의해 증가되는 것을 최소화할 수 있어서 궁극적으로 엔진의 성능 저하를 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 필터부재(18)는 충분한 필터링 성능을 확보하면서도 구조가 간단하고 부피와 중량이 작은 것이 엔진의 성능, 원가, 중량 및 탑재성의 측면에서 유리하다.

한편, 상기 필터부재의 조립 구조에 대하여 종래의 기술로 발명의 배경이 되는 특허문헌1의 "채 삽입물을 갖는 EGR 밀봉재 및 제조방법"에서는, 내연엔진에 의해 구동되는 자동차의 배기 라인에 있는 배기가스를 재순환시키기 위한 채 삽입물을 갖는 밀봉재에 관한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 채 요소(4)는 채 직물의 원형 부재에 의해 또는 채 직물을 압축하거나 및/또는 접는 것을 통해 폐쇄하는 조립 구조를 특징으로 하고 있다.

여기서 밀봉재(5)를 사전 가공된 볼 형상의 채 요소(4)와 같이 벤딩하고 압착을 통해서 두 개의 부품이 일체로 조립되는 구조를 갖는다.

그런데, 고강도의 밀봉재는 강도가 매우 크고 대략 10% 전후의 연신율로 대체적으로 불량하기 때문에 특히, 원으로 표시되 부분에서 밀봉재의 갈라짐이나 터짐 등이 발생하기 쉬워 운행 중 채 요소의 구조를 견고히 유지하기 어렵고, 경우에 따라서는 제품의 고장 원인이 될 수 있는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허번호 제10-2016-0037938호(공개일 2016.04.06)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 필터부재에서 필터 플레이트를 내부에 포함하도록 금속재의 조립부재를 조립 후, 비드 플레이트에 용접 설치함으로써, 견고한 조립으로 결합력 향상은 물론, 금속재의 조립부재를 통해 갈라짐이나 터짐이 방지될 수 있는 배기가스 재순환장치의 필터링 조립구조를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 상광하협의 단면을 가지는 "U"자형 컵형의 필터본체와, 상기 필터본체의 상단에 원주 방향을 따라 편평한 필터플레이트로 구성되는 필터부재, 상기 필터플레이트를 내부에 포함하여 설치되도록 링 형태의 조립부재를 포함하며, 상기 필터부재를 포함하는 상기 조립부재를 비드 플레이트에 스팟용접으로 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 필터본체는, 금속으로 이루어진 메쉬형 구조를 가지며, 메쉬 또는 천공 구멍의 크기가 0.1mm~0.2mm일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 조립부재는, 30% 이상의 연신율을 가지는 금속재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 링 형의 조립부재는, 상기 필터플레이트와 동일 두께를 가지는 그로멧 단면이 "⊂" 형태로 벤딩된 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 조립부재와 상기 비드 플레이트에 6~8곳 스팟용접될 수 있다.

본 발명에 의한 배기가스 재순환장치의 필터링 조립구조에서는, 필터부재와 비드 플레이트의 조립이 금속재의 조립부재를 매개로 설치되어 조립부위의 갈라짐이나 터짐이 방지될 수 있는 효과가 있다.

또한, 조립부재가 비드 플레이트에 용접 설치되어 보다 견고하게 위치 고정되어 제품의 고장 원인을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 일반적인 배기가스 재순환장치의 구성도이고,
도 2는 종래 필터부재의 일부 조립 구조를 보여주는 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치에서 필터링 구성품의 분리 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치에서 필터링 구성품의 조립 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

여기서 도 3은 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치에서 필터링 구성품의 분리 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치에서 필터링 구성품의 조립 단면도이다.

먼저, 배기가스 재순환장치는, 종래도면 도 1을 참고하면, DPF(12) 후방에서 배압밸브(14)를 통해 배기가스를 EGR파이프로 공급되도록 하면, 배기가스가 EGR쿨러(16)를 통해 냉각된 후, 터보차져(10)의 컴프레셔 전방으로 공급되게 되고, EGR 가스에 포함된 이물질을 필터링하여 상기 터보차져 및 엔진을 보호하도록 할 필요가 있고, 이를 위해 EGR쿨러(16)의 전방 또는 후방에는 필터부재가 장착될 수 있다.

본 발명에 따른 필터링 구성품의 구성은 도 3에 도시된 바와 같이, 필터부재(100)와 비드 플레이트(140) 그리고 필터부재(100)의 일부를 포함한 조립부재(130)를 비드 플레이트(140)에 스팟용접 설치하는 것이다.

필터부재(100)는, 필터본체(110)와 필터플레이트(120)가 일체 또는 결합으로 구성되며, 필터본체(110)는 글라스울 등의 매연 여과 재질로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 이물질을 여과할 수 있는 수준의 금속으로 이루어진 메쉬형 구조를 가지며, 메쉬 또는 천공 구멍의 크기가 0.1mm~0.2mm일 수 있다.

금속의 필터본체(110)가 메쉬형으로 제조됨으로써, 예상되는 배기가스 온도 하에서 필터 요소의 필요한 구조가 구현될 수 있으며, 메쉬 형태는 필터 작용과 유동 저항간의 양호한 절충이 이루어질 수 있다.

여기서 메쉬 크기는 천공 구멍들의 크기와 유사하게 필터 요소들의 개구 크기를 지칭하며, 메쉬 크기 또는 천공 구멍들의 크기, 미만의 입자들은 배기가스 흐름으로부터 걸러지지 않고 통과하게 된다.

이러한 메쉬의 필터본체(110)는 상광하협의 단면을 가지는 "U"자형 컵 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 필터본체(110)의 개구측 입구에는 원주 방향을 따라 필터플레이트(120)가 편평하게 일체의 금형 또는 결합으로 형성될 수 있다.

필터본체(110)와 동일한 금속재로 이루어지는 것이 바람직하고, 두께는 하기에서 설명하는 조립부재(130)의 내측에 포함될 수 있을 정도이면 가능하다.

그리고 판상의 비드 플레이트(140)는 원판 형태로 중앙에는 필터본체(110)가 삽입 위치될 수 있도록 일정 크기로 천공되어 있으며, 원판의 일면으로 돌출된 비드(122)를 원부 방향으로 형성시키고, 천공의 원형 주변으로 일정 각도 구부러진 엣지(124)가 형성되며, 이 엣지(124)의 상면 상에 하기에서 설명하는 조립부재(130)가 설치될 수 있다.

엣지(124)는 대략 120°간격으로 형성되고, 하방으로 직각 벤딩된 후, 단부는 라운드지게 벤딩처리하였다.

또한, 비드 플레이트(140)에는 엣지(124)의 사이에 다른 부품과의 체결을 위한 체결공(126)이 돌출 형성될 수 있다.

그리고 조립부재(130)는, 바람직하게 30% 이상의 연신율을 가지는 금속재로 이루어질 수 있으며, 내측으로 필터플레이트(120)를 포함할 수 있을 정도의 지름을 가지는 링 형상으로 형성될 수 있다.

여기서 연신율은 인장시험 때 재료가 늘어나는 비율이며, 필터플레이트(120)가 삽입 가능한 비율이다.

그리고 조립부재(130)는 필터플레이트(120)의 두께와 동일한 두께로 형성되며, 바람직하게는 대략 0.25mm를 가지는 원판을 "⊂" 형태로 벤딩하여 어떤 부품 주위를 감싸거나 지지하기 위한 그로멧(grommet)으로 제작되고, 벤딩되어 일측으로 개방된 부분으로 필터플레이트(120)를 삽입 조립하게 되는 것이다.

그리고 필터부재(100)에 조립된 조립부재(130)를 비드 플레이트(140) 상에 위치시킨 후, 스팟용접으로 고정 설치시키게 된다.

바람직하게 조립부재(130)의 원주 방향을 따라 등간격으로 적어도 6곳에서 많게는 8곳 까지 스팟용접이 이루어지게 된다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치의 필터링 조립은, 도 4를 참고하여 설명한다.

먼저, 필터부재(100)의 필터플레이트(120)에 조립부재(130)를 조립하게 된다.

"⊂" 형태의 조립부재(130)를 개방된 내측 원주방향으로 필터플레이트(120)를 위치시키게 되는데, 이때, 필터플레이트(120)를 어느 정도 강제로 구부리거나 비트는 변형에 의하여 조립부재(130)에 삽입이 가능하며, 강제 삽입 후에는 일시적으로 변형된 필터플레이트(120)가 원형 복구된 상태에서 별도의 압착 공정을 통해 조립부재(130)의 내측에 필터플레이트(120)가 밀착 위치될 수 있게 한다.

그리고 필터부재(100)에 조립부재(130)가 조립된 상태에서 비드 플레이트(140)의 일면 상에 조립부재(130)가 위치되도록 올린 후, 스팟 용접으로 고정하게 된다.

스팟용접은 갯수가 많을 수록 고정 강성이 증가하나 갯수를 한 없이 늘릴 수는 없다. 즉, 스팟용접부 주변이 열에 의해 강도가 약해지거나 부식에 취약해질 수 있어 장기적으로 내구성에 문제가 발생할 수 있기 때문이며, 이에 따라 스팟용접은 6곳에서 많게는 8곳 정도가 될 수 있고, 바람직하게는 등간격으로 용접되도록 한다.

따라서 스팟용접을 통해 필터부재(100)를 포함하는 조립부재(130)와 비드 플레이트(140)가 견고하게 접합되어 물리적 결합력을 높일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 필터부재(100)와 비드 플레이트(140)의 조립이 금속재의 조립부재(130)를 매개로 설치되어 조립부위의 갈라짐이나 터짐이 방지될 수 있다.

또한, 조립부재(130)가 비드 플레이트(140)에 스팟용접 설치되어 보다 견고하게 위치 고정되어 제품의 고장 원인을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

100 : 필터부재 110 : 필터본체
120 : 필터플레이트 140 : 비드 플레이트
122 : 비드 124 : 엣지
126 : 체결공 130 : 조립부재

Claims (5)

1. 상광하협의 단면을 가지는 "U"자형 금속재 컵형 메쉬구조로, 메쉬 또는 천공 구멍의 크기가 0.1mm~0.2mm인 필터본체와, 상기 필터본체의 상단에 원주 방향을 따라 편평한 필터플레이트로 구성되는 필터부재,
   상기 필터플레이트와 동일 두께를 가지는 그로멧(grommet) 단면이 "⊂" 형태로 벤딩 형성되어 상기 필터플레이트를 내부에 포함하여 설치되는 링 형태의 조립부재를 포함하며,
   상기 필터부재를 포함하는 상기 조립부재를 판상의 비드 플레이트에 6~8곳 스팟용접으로 설치하고,
   상기 판상의 비드 플레이트는 원판 형태로 중앙에는 상기 필터본체가 삽입 위치될 수 있도록 일정 크기로 천공되어 있으며, 상기 천공의 원형 주변으로 일정 각도 구부러진 엣지가 형성되고, 이 엣지의 상면 상에 상기 조립부재가 설치되도록 구성되며,
   상기 엣지는 120°간격으로 형성되고, 하방으로 직각 벤딩된 후 단부는 라운드지게 벤딩처리되는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 필터링 조립구조.
   
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3. 제1항에 있어서,
   상기 조립부재는,
   30% 이상의 연신율을 가지는 금속재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 필터링 조립구조.
   
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