KR102471932B1 - 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DPF본체 내부의 압력 상태에 따라 선택적으로 개폐되어 내부 압력이 조정되게 함으로써 정화필터 및 디젤 엔진의 안정성을 확보할 수 있는 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배기가스의 통과 방향으로 복수의 관통공이 형성되는 장착챔버가 마련되어 내부공간이 장착챔버를 중심으로 유입공간과 배출공간으로 구획되고, 상기 유입공간 및 배출공간에 각각 연통하는 유입관과 배출관이 구비되는 DPF본체; 상기 장착챔버의 선택된 관통공에 장착되고 상기 DPF본체의 유입공간에서 배출공간으로 통과되는 배기가스의 입자상물질을 저감시키는 정화필터; 및 상기 장착챔버의 선택된 관통공에 장착되고 상기 유입공간의 압력이 기설정된 압력 이상일 경우 개방되어 유입공간의 배기가스를 상기 배출공간으로 바이패스시키는 바이패스밸브;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치{Diesel Particulate Filter with a Variable Bypass Valve}

본 발명은 산업용 디젤 엔진으로부터 발생되는 매연을 저감하는 매연저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DPF본체 내부의 압력 상태에 따라 선택적으로 개폐되어 내부 압력이 조정되게 함으로써 정화필터 및 디젤 엔진의 안정성을 확보할 수 있는 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 건축물, 병원, 공장에는 정전 등으로 전기의 공급이 차단됨으로 인한 피해의 발생을 예방하고자 비상발전기가 구비되며, 비상발전기는 디젤엔진을 이용하여 발전기를 구동시킴으로써 필요 장비의 구동을 위한 전기를 생산하도록 이루어진다.

디젤엔진은 열효율이 우수하나 입자상물질(PM)인 유해물질이 즉 매연이 과다 배출되어 대기오염을 유발함에 따라 배기가스 중의 매연을 제거하여 감소시키는 매연저감장치가 함께 구성된다.

종래의 매연저감장치는 비상 발전기로부터 배출되는 배기가스 통과하도록 이루어진 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 내부에 매연포집필터 및 전기히터(핀 히터 및 코일)가 설치된 것으로 구성된다.

이러한 종래의 매연저감장치는 비상 발전기의 가동으로 인해 생산되는 비상전원의 일부를 전기히터로 공급하여 전기히터를 작동시킴으로써, 매연포집필터를 재생시키게 된다.

그러나 상기와 같이 구성된 종래의 매연저감장치는 배기가스가 하우징의 내부에서 균일하게 분산되지 못하고, 하우징의 내부에서 특정 부분에 집중되어 유동하게 되며 이에 따라 매연포집필터의 여과 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한 상기와 같이 하우징의 특정 부분에 배기가스가 집중되어 유동하는 경우, 배압 상승를 초래하게 되어 발전기의 연비 및 출력을 악화시킬 뿐 아니라, 디젤 엔진의 효율을 저하시키는 요인으로 작용하게 되며, 심지어 고압력 시 엔진의 헌팅 및 시동 꺼짐 현상을 초래하게 된다.

이와 같은 문제점들을 해소하기 위하여 종래 장치 외부에 바이패스배관을 설치하거나, 또는 설정된 압력 이상에서 파열되어 내부 압력이 강제로 배출관측으로 전환되게 하는 파열판을 장치 내부에 설치하는 구조가 제시되었으나, 장치 외부에 설치되는 바이패스배관의 경우 설치공간상의 제한을 받게 되며, 파열판의 경우는 압력 변화에 연동하여 쉽게 파손됨에 따라 교체가 필요하기 때문에 반드시 유지보수가 필요하다는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2014-0098453호(2014.08.08. 공개)

따라서 본 발명의 목적은 DPF본체 내부의 배압 상승 시 배기가스의 이동 경로를 배출구 측으로 전환시킬 수 있는 바이패스밸브를 DPF본체 내부에 설치하고, 내부 압력에 따라 선택적으로 바이패스밸브가 개폐되게 함으로써 정화필터 및 디젤 엔진의 안정성을 확보할 수 있는 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치를 제공하는 것이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치(이하 "본 발명의 장치"라 칭함)는, 배기가스의 통과 방향으로 복수의 관통공이 형성되는 장착챔버가 마련되어 장착챔버를 중심으로 내부공간이 유입공간과 배출공간으로 구획되고, 상기 유입공간 및 배출공간에 각각 연통하는 유입관과 배출관이 구비되는 DPF본체; 상기 장착챔버의 선택된 관통공에 장착되고 상기 DPF본체의 유입공간에서 배출공간으로 통과되는 배기가스의 입자상물질을 저감시키는 정화필터; 및 상기 장착챔버의 선택된 관통공에 장착되고 상기 유입공간의 압력이 기설정된 압력 이상일 경우 개방되어 유입공간의 배기가스를 상기 배출공간으로 바이패스시키는 바이패스밸브;를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 바이패스밸브는, 상기 장착챔버의 선택된 관통공에 탈, 부착 가능하도록 장착되고 일단 및 타단이 개방되어 유입공간으로 유입된 배기가스가 배출공간으로 통과되게 하는 이송관과, 상기 이송관의 개방된 일단 또는 타단에서 밀착 또는 이격되도록 장착되어 상기 이송관을 선택적으로 개폐하는 개폐판 및 상기 개폐판에 일단이 접하도록 장착되어 개폐판이 이격될 경우 밀착 방향으로 복원력이 작용되게 하는 복원스프링을 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 바이패스밸브는, 상기 이송관의 개방된 일단 또는 타단의 내주연을 따라 결합되고 상기 개폐판과 대면하는 부위를 따라 홈부가 형성되는 환형의 장착레일 및 상기 장착레일의 홈부에 수용되고 일면에 상기 개폐판이 밀착되는 기밀패킹을 더 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 장착레일의 홈부에는 적어도 하나 이상의 고정턱이 마련되고, 상기 기밀패킹의 외면에는 상기 고정턱에 끼움 결합되는 고정홈이 마련되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 복원스프링은 복수로 구성되며 상기 개폐판의 테두리를 따라 일정 간격으로 장착되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 바이패스밸브는, 상기 복원스프링의 일단의 위치가 조정되도록 결합되고 위치 조정으로 상기 복원스프링을 가압 또는 감압하여 복원력이 조정되게 하는 가변수단을 더 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 DPF본체는, 상기 유입공간 또는 배출공간 중 하나 이상이 외부로 노출되는 점검구와, 상기 노출된 점검구가 개폐되도록 상기 점검구에 결합되는 개폐도어를 더 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 배출공간에 하나 이상 장착되고, 상기 정화필터를 통해 입자상물질이 저감된 배기가스에 대한 매연 농도를 계측하는 매연농도센서; 및 상기 매연농도센서로부터 계측된 매연 농도값과 기설정된 임계값을 비교 분석하여 계측된 농도값이 임계값을 초과하는 경우 알림 신호를 출력하는 알림모듈;을 더 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 장착챔버는 유입공간 방향의 제 1격벽과 배출공간 방향으로 복수의 유동공이 형성된 제 2격벽에 의해 형성되며, 상기 관통공은 제 1격벽의 제 1관통공과 이에 대향하는 위치에 제 2격벽의 제 2관통공으로 구성되고,

상기 바이패스밸브는, 상기 정화필터와 동일한 크기의 필터가 내재되는 정화챔버와 정화챔버에서 돌출되며 외주연에 가압테두리가 형성되는 돌출테두리를 포함하는 몸체; 상기 제 2격벽에 구성되며 중공이 형성되어 상기 몸체가 슬라이드 되고 내부에 상기 가압테두리와 사이에 스프링이 포함되는 탄성복원구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로써, 제 1관통공 및 제 2관통공에는 복수의 제 2유동공이 형성되는 가이드관 또는 복수의 유로가 형성되도록 복수의 가이드바가 더 구성됨을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 장치는 DPF본체 내부의 배압 상승 시 배기가스의 이동 경로를 배출구 측으로 전환시킬 수 있는 바이패스밸브를 DPF본체 내부에 설치하고, 내부 압력에 따라 선택적으로 바이패스밸브가 개폐되게 함으로써 정화필터 및 디젤 엔진의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

특히 DPF본체 내부에서 정화필터의 설치 공간을 공유할 수 있도록 바이패스밸브가 설치됨에 따라 설치 공간상의 제한을 받지 않으며, 한번 파열되면 반드시 교체가 필요한 종래의 파열판과는 달리 반영구적 사용이 가능하므로 운용 관리가 용이할 뿐만 아니라 유지보수 측면에서 경제적인 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 장치를 나타내는 측단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이패스밸브를 나타내는 측단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변수단을 나타내는 측면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이패스밸브를 나타내는 측단면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 바이패스밸브를 나타내는 측단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 점검구와 개폐도어를 나타내는 사시도.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 바이패스밸브를 나타내는 측단면도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드관 및 가이드를 나타내는 도.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 바이패스밸브를 나타내는 측단면도.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 장치는 산업용 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 유입되고 유입된 배기가스를 정화하여 배출하는 DPF본체(10)와, 상기 DPF본체(10)의 내부공간에 구비되는 복수의 정화필터(20) 및 상기 DPF본체(10)의 내부공간에 설치되고 내부공간의 압력 변화에 연동하여 개폐 작동하는 바이패스밸브(30)를 포함한다.

상기 DPF본체(10)는 배기가스가 이동할 수 있는 내부공간을 가지며, 배기가스의 통과 방향으로 복수의 관통공(111)이 형성되는 장착챔버(110)가 마련되어, 상기 장착챔버(110)를 중심으로 상기 내부공간이 유입공간(101)과 배출공간(102)으로 구획되어 있다.

그리고 상기 DPF본체(10)는 상기 유입공간(101) 및 배출공간(102)에 각각 연통하는 유입관(120)과 배출관(130)이 구비되어 외부로부터 전달되는 배기가스가 유입되고 상기 장착챔버(110)를 통과하여 외부로 배출된다.

상기 DPF본체(10)는 원통형 구조를 가질 수 있다. 바람직하게 상기 DPF본체(10)는 상기 유입관(120) 및 배출관(130)으로 갈수록 점차 직경이 작아지게 되는 구조를 가짐으로써 배기가스가 내부공간의 코너부위에서 정체하지 않고 원활한 흐름이 유도될 수 있도록 한다.

상기 DPF본체(10)의 유입관(120)에는 산업용 디젤 엔진(미도시)으로부터 연장되는 배기관(미도시)이 직접 연결됨으로써 배기관을 통해 배출되는 디젤 엔진의 배기가스가 상기 DPF본체(10)의 내부공간에 직접적으로 유입되도록 한다.

상기 정화필터(20)는 상기 장착챔버(110)의 선택된 관통공(111)에 장착되고 상기 DPF본체(10)의 유입공간(101)에서 배출공간(102)으로 통과되는 배기가스의 입자상물질을 저감시킨다.

즉 상기 정화필터(20)는 배기가스가 상기 유입공간(101)에서 배출공간(102)으로 이동되는 과정에서 배기가스가 통과 및 접촉되게 하여 배기가스 중 입자상물질을 포집함으로써 유해물질이 저감되게 하는 것이다.

상기 정화필터(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 단위 모듈로 구성되어 상기 관통공(111)에 착탈 가능하도록 장착될 수 있다. 일 예로 상기 정화필터(20)는 일단에 플랜지가 구비되어 상기 관통공(111)에 삽입된 상태에서 상기 장착챔버(110)에 볼트 결합될 수 있다.

이러한 정화필터(20)는 도면에 도시된 바 없으나 정화필터(20)의 유입측 즉 유입공간(101)에 마련되는 재생히터를 통해 재생될 수 있다.

상기 재생히터는 상기 정화필터(20)의 재생에 요구되는 특정 온도(통상 약 600℃ 내외)까지 열을 발산하게 되며, 재생히터를 통과하는 외기 또는 배기가스를 가열시켜 정화필터(20)에 포집 및 축적된 입자상물질을 연소하여 제거되게 함으로써 상기 정화필터(20)를 재생할 수 있다.

여기서 상기 재생히터의 작동은 상기 DPF본체(10)의 내부공간에 대한 압력 검출을 통해 선택적으로 이루어지게 할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 상기 DPF본체(10)의 유입공간(101)으로 유입된 배기가스는 상기 정화필터(20)를 통과하게 되어 불완전 연소된 탄화수소 등의 입자상물질을 포집 제거하게 되는데, 이 과정에서 정화필터(20)에 입자상물질이 축적되면 그 축적량에 비례하여 상기 내부공간의 압력 역시 상승하게 된다.

결국 DPF본체(10) 내부공간의 압력이 미리 설정된 상한값에 도달함을 감지할 경우 이를 정화필터(20)의 재생이 요구되는 것으로 판단하고, 재생히터로 비상전원 또는 상용전원을 공급하여 정화필터(20)의 재생 과정이 수행되게 하는 것이다.

이러한 정화필터(20)는 장치의 처리 용량을 고려하여 그 설치 개수와 배치 구조가 결정될 수 있으며, 정화필터(20)의 포집 방식과 그 종류는 공지의 입자상물질을 포집할 수 있는 다양한 필터류 중 적합한 하나를 선택할 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

한편 상기 바이패스밸브(30)는 상기 장착챔버(110)의 선택된 관통공(111)에 장착되며, 상기 유입공간(101)의 압력이 기설정된 압력 이하에서는 폐쇄 상태가 유지되고 기설정된 목표 압력 이상일 경우 개방되어 유입공간(101)의 배기가스를 상기 배출공간(102)으로 바이패스시켜 배출되게 함으로써, 디젤 엔진의 연비 및 출력 악화를 방지할 뿐만 아니라 고압력 발생 시 발생할 수 있는 엔진 헌팅 및 시동 꺼짐 등의 기능 저하 문제를 방지할 수 있도록 한다.

이러한 바이패스밸브(30)는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 정화필터(20)의 장착을 위해 마련된 장착챔버(110)에 설치되는 것으로, 배기가스가 직접적으로 충돌하지 않도록 장착챔버(110)의 상단부 또는 하단부의 가장자리에 위치하는 관통공(111)에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 바이패스밸브(30) 역시 상기 정화필터(20)와 마찬가지로 단위 모듈 구조로서 상기 장착챔버(110)의 관통공(111)에 착탈 가능하도록 설치되어 유지보수의 편의성이 향상되게 하는 것이 바람직하다.

구체적으로 상기 바이패스밸브(30)는 상기 장착챔버(110)의 선택된 관통공(111)에 삽입 설치되고, 일단 및 타단이 개방되어 유입공간(101)으로 유입된 배기가스가 배출공간(102)으로 통과되게 하는 이송관(300)과, 상기 이송관(300)의 개방된 일단 또는 타단에 밀착 또는 이격되도록 장착되어 상기 이송관(300)을 선택적으로 개폐하는 개폐판(310) 및 상기 개폐판(310)의 일단에 접하도록 장착되어 개폐판(310)이 이격될 경우 밀착 방향으로 복원력이 작용되게 하는 복원스프링(320)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 바이패스밸브(30)는 상기 이송관(300)의 개방된 일단 또는 타단의 내주연을 따라 결합되고 상기 개폐판(310)과 대면하는 부위를 따라 홈부가 형성되는 환형의 장착레일(330) 및 상기 장착레일(330)의 홈부에 수용되고 일면에 상기 개폐판(310)이 밀착되는 기밀패킹(340)을 더 포함하여 구성된다.

이때 상기 기밀패킹(340)의 경우, 고열 환경의 특성상 내열성이 우수한 그라파이트 소재로 구성되는 것이 바람직하며, 특히 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 장착레일(330)의 홈부에는 적어도 하나 이상의 고정턱(331)이 마련되고 상기 기밀패킹(340)의 외면에는 상기 고정턱(331)이 수용되는 고정홈(341)이 마련되어 상호 끼움 결합되게 함으로써, 상기 기밀패킹(340)이 장착레일(330)로부터 이탈함에 따라 발생할 수 있는 배기가스 유출을 방지할 수 있도록 한다.

이하에서는 상기 바이패스밸브(30)의 실시 예들과 그 작동 기작을 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이패스밸브(30)의 구조를 나타낸다.

먼저 본 실시 예에 따른 바이패스밸브(30) 구조는 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 개폐판(310)의 일면 중심에 수평 방향으로 샤프트(350)가 결합되어 있으며, 상기 이송관(300)의 내주연에는 상기 샤프트(350)의 수평 방향 이동을 가이드 및 지지하는 지지대(360)가 설치된다.

상기 지지대(360)의 중심에는 상기 샤프트(350)가 통과되며 샤프트(350)의 자유 이동을 지지하면서 상기 복원스프링(320)의 타단이 걸릴 수 있게 하는 걸림링(361)이 구비된다.

상기 복원스프링(320)은 상기 개폐판(310)의 샤프트(350)를 통해 안치되어 복원스프링(320)의 인장 및 압축 작동이 가이드될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 상기 지지대(360)의 중심에는 걸림링(361)이 구비되어 상기 복원스프링(320)의 타단이 고정되게 한다.

또한 상기 샤프트(350)의 일단에는 볼트부재가 연장되도록 결합되어 있으며, 상기 샤프트(350)에 거치된 복원스프링(320)의 일단을 볼트부재에 회전 결합되는 너트(370)가 고정되게 함으로써 상기 개폐판(310)의 이격 시 복원스프링(320)의 복원력이 작용할 수 있게 한다.

이때 상기 바이패스밸브(30)는 상기 복원스프링(320)의 일단 위치를 조정하도록 결합되고, 이러한 위치 조정으로 상기 복원스프링(320)을 가압 또는 감압하여 복원력이 조정되게 하는 가변수단을 더 포함할 수 있는 바, 본 실시 예에서는 상기 볼트부재에 체결되는 너트(370)를 가변수단으로서 활용할 수 있게 된다.

즉 도 3에 도시된 바와 같이 상기 복원스프링(320)의 일단 위치를 고정하는 너트(370)를 조이거나 또는 풀러 복원스프링(320)의 간격을 조정함으로써, 복원력에 대한 가압 또는 감압이 이루어질 수 있게 되는 것이며, 이에 따라 DPF본체(10)의 내부압력에 변화에 연동하여 복원스프링(320)에 의한 개폐판(310)의 적절한 개폐값을 조정할 수 있게 되는 것이다.

도 2b에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 따른 바이패스밸브(30)는 유입공간(101)의 배압이 상승하여 상기 복원스프링(320)의 복원력보다 상대적으로 커질 경우 상기 개폐판(310)은 배출공간(102) 측을 향하여 이동하게 된다.

이에 따라 상기 개폐판(310)은 상기 이송관(300)의 타단에 설치된 기밀패킹(340)으로부터 이격되어 개방 작동하게 됨으로써, 유입공간(101)의 배기가스가 그대로 개방된 이송관(300)의 타단을 통해 배출공간(102)으로 바이패스되게 하여 DPF본체(10)의 내부공간에서 상승된 압력이 안정화되게 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이패스밸브(30)의 구조를 나타낸다.

도 4a에 도시된 다른 실시 예에 따른 바이패스밸브(30)는, 상기 개폐판(310)이 이송관(300)의 일단측 내부에 설치된 기밀패킹(340)에 밀착되도록 구성된다.

즉 상기 개폐판(310)은 상기 DPF본체(10)의 유입공간(101)을 향하는 측으로 밀착된 상태가 유지되어 있으며, 앞서 실시예와 마찬가지로 상기 개폐판(310)에는 복원스프링(320)이 안치되는 샤프트(350)가 결합되고, 샤프트(350)의 수평 방향 이동을 지지하는 지지대(360)와 걸림링(361)이 샤프트(350)의 타단에 설치된다.

그리고 상기 개폐판(310)에는 상기 샤프트(350)의 일단을 수용하면서 복원스프링(320)의 일단을 고정시키는 수용홈(380)이 마련되어 있다.

이러한 수용홈(380)의 경우, 도면에 도시되 바 없으나 상기 개폐판(310)으로부터 회전 등을 통해 수평 방향 위치의 조정이 가능한 바, 고정된 복원스프링(320)의 일단의 위치가 이동되게 할 수 있으므로 앞서 실시 예의 너트(370)와 마찬가지로 가변수단으로써 활용되어 복원스프링(320)의 복원력을 가압 또는 감압할 수 있다.

본 실시 예의 바이패스밸브(30)는 도 4b에 도시된 바와 같이 유입공간(101)의 배압이 상승하여 상기 복원스프링(320)의 복원력보다 상대적으로 커질 경우 상기 개폐판(310)은 상기 이송관(300) 내부에서 배출공간(102) 측을 향하여 이동하게 된다.

이에 따라 상기 개폐판(310)은 이송관(300)의 내부에서 기밀패킹(340)으로부터 이격되어 이송관(300)이 개방됨으로써, 유입공간(101)의 배기가스가 그대로 개방된 이송관(300)을 통해 배출공간(102)으로 바이패스되게 하여 DPF본체(10)의 내부공간에서 상승된 압력이 안정화되게 한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 바이패스밸브(30)의 구조를 나타낸다.

본 실시 예에 따른 바이패스밸브(30)에서는 상기 복원스프링(320)이 복수로 구성되어 있으며, 상기 개폐판(310)의 테두리를 따라 일정 간격으로 장착되는 구조를 제시하고 있다.

즉 본 실시 예의 바이패스밸브(30)의 경우, 복원스프링(320)과 복원스프링(320)의 안치를 위한 샤프트(350)가 개폐판(310)의 중심에 하나만이 설치된 도 2a 및 도 4a의 실시 예와는 달리 개폐판(310)의 테두리를 따라 복수로 구성되어 있는 것이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 본 실시 예에서는 상기 개폐판(310)이 이송관(300)보다 상대적으로 큰 직경을 가지고 있으며, 이송관(300)의 개방된 타단에 설치된 기밀패킹(340)에 밀착되도록 설치되어 있다.

그리고 각각의 샤프트(350)의 일단은 상기 이송관(300)의 타단 외주연을 따라 돌출 설치되는 고정대(390)에 고정 설치되며, 샤프트(350)의 타단은 상기 개폐판(310)을 관통하고 그 끝단에 나사산이 형성된 볼트부재가 결합 및 연장되어 상기 복원스프링(320)이 안치된 상태에서 너트(370)가 체결되어 있는 바, 복원스프링(320)의 일단 및 타단이 고정되어 복원력이 작용할 수 있도록 함은 물론 너트(370)의 회전을 통해 복원스프링(320)을 감압 또는 가압하여 복원력이 조정될 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같은 본 실시 예의 바이패스밸브(30)는 개폐판(310)의 테두리를 따라 균일한 복원력이 작용되게 하는 것으로, 보다 안정적인 개폐 작동이 실시되게 할 수 있다. 이는 단일 복원스프링(320) 구조의 단점 즉 개폐판(310)의 닫힘 상태가 요구되는 경우 단일 복원스프링(320)의 편심 작동에 의하여 개폐판(310)이 기밀패킹(340)에 완전히 밀착되지 못하는 상황이 발생할 수 있게 되므로, 이러한 개폐판(310)의 비밀착 부위를 통해 배기가스가 유출될 수 있는 단점을 해결할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 장치는 도 6에 도시된 바와 같이 장착챔버(110)의 관통공(111)에 모듈 구조로 정화필터(20)와 바이패스밸브(30)가 장착된다.

이에 따라 상기 DPF본체(10)는 상기 정화필터(20) 또는 바이패스밸브(30) 등에 대한 유지보수 편의성을 위하여 상기 유입공간(101) 또는 배출공간(102) 중 하나 이상이 외부로 노출되는 점검구(140)와, 상기 노출된 점검구(140)가 개폐되도록 상기 점검구(140)에 결합되는 개폐도어(150)를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 개폐도어(150)는 매연 유출의 방지를 위하여 상기 점검구(140)와 대면하는 일면이 실링 처리되는 것이 바람직하며, 사용자 편의성을 도모할 수 있도록 손잡이가 구비될 수 있다. 또한 도 6에서 상기 개폐도어(150)는 상기 점검구(140)의 테두리를 따라 볼트 체결되는 것으로 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 공지기술을 통해 다양한 체결 구조가 적용될 수 있음은 당연하다.

이에 더하여 본 발명의 장치는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 배출공간(102)에 하나 이상 장착되고, 상기 정화필터(20)를 통해 입자상물질이 저감된 배기가스에 대한 매연 농도를 계측하는 매연농도센서(40)와, 상기 매연농도센서(40)로부터 계측된 매연 농도값과 기설정된 임계값을 비교 분석하여 계측된 농도값이 임계값을 초과하는 경우 알림 신호를 출력하는 알림모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상기 매연농도센서(40)에서 계측되는 매연 농도는 필터의 성능뿐 아니라 장치의 파손 및 배기가스 유출 등을 예측할 수 있는 주요 데이터로 활용될 수 있다.

이에 따라 본 발명에서는 상술한 바와 같이 배출공간(102)에 매연농도센서(40)를 마련하고 이로부터 계측되는 농도값을 비교 분석함으로써 장치의 이상 여부를 판단할 수 있게 하는 것이다.

이때 상기 알림모듈에서 출력되는 알림 신호는 스피커 등을 통해 음향으로 출력되게 하거나 또는 유무선 통신망을 통해 기등록된 관리자 단말로 전송되게 함으로써 관리자가 용이하게 장치의 이상 여부를 인지할 수 있도록 함이 바람직하다.

한편 상기에서 언급한 바이패스밸브(30)의 경우 내부압력이 임계치 미만인 경우에 바이패스밸브(30) 부분에서 비균일 한 배기가스의 유동을 형성할 수 있는 바, 본 발명에서는 도 7 등에서 보는 바와 같이 배기가스의 균일한 유동이 이루어지도록 하면서 내부압력 상승시 이를 바이패스 할 수 있도록 하는 예를 제시하고 있다.

본 실시예에서는 우선 상기 장착챔버(110)는 유입공간(101) 방향의 제 1격벽(112)과 배출공간(102) 방향으로 복수의 유동공(113-1)이 형성된 제 2격벽(113)에 의해 형성되며, 상기 관통공(111)은 제 1격벽(112)의 제 1관통공(111-1)과 이에 대향하는 위치에 제 2격벽(113)의 제 2관통공(111-2)으로 구성되도록 한다.

이와 같이 구성되어 상기 장착챔버(110)에 의해 공간이 형성되는데 이는 이하에서 설명하는 바와 같이 일반적인 정화를 위한 배기가스의 흐름(g1)에서는 본 실시예의 바이패스밸브(30)의 정화챔버(311)를 통과하도록 하면서 내부가스가 일정 압력을 초과시에는 배기가스(g2)는 장착챔버(110)의 공간으로 유입되어 제 2격벽(113)의 복수의 유동공(113-1)을 통해 배출공간(102)으로 바이패스 되도록 하는 것이다.

또한 본 실시예에서는 바이패스밸브(30)는 도 7에서 보는 바와 같이 상기 정화필터(20)와 동일한 크기의 필터가 내재되는 정화챔버(311)와 정화챔버(311)에서 돌출되며 외주연에 가압테두리(312-1)가 형성되는 돌출테두리(312)를 포함하는 몸체(31); 상기 제 2격벽(113)에 구성되며 중공(321)이 형성되어 상기 몸체(31)가 슬라이드 되고 내부에 상기 가압테두리(312-1)와 사이에 스프링(322)이 포함되는 탄성복원구(32);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 몸체(31)는 필터가 내재된 상기 정화챔버(311)와 상기 정화챔버(311)의 일단에서 돌출형성 되는 돌출테두리(312)로 구성되는 바, 상기 정화챔버(311)는 내부에 필터가 내재되며 상기 정화필터(20)와 동일한 크기 즉 동일한 직경 및 길이로 형성되도록 한다.

이와 같이 정화챔버(311)가 정화필터(20)와 동일한 크기로 구성되도록 함으로써 내부압력이 임계치 미만에서는 배기가스의 유동이 각 정화필터(20) 및 각 바이패스밸브(30)에서 균일하게 이루어지도록 하는 것이다. 물론 이 과정에서 배기가스에 포함된 이물질이 정화필터(20) 및 정화챔버(311)에 의해 균일하게 정화가 이루어지는 것이다. 즉 배기가스의 유동에 있어 사구역의 형성없이 균일한 유동이 이루어지도록 함으로써 효율을 배가시키도록 하는 것이다.

상기 돌출테두리(312)는 정화챔버(311)에서 상기 정화챔버(311)와 동일한 직경으로 돌출되며 외주연에 가압테두리(312-1)가 형성되도록 하는데, 상기 가압테두리(312-1)는 상기 스프링(322)과 연동하여 내부압력이 임계치 미만인 경우는 제 2격벽(113)에 접하면서 정화챔버(311)의 위치를 잡아주는 기능이 발현되도록 하고, 내부압력이 임계치를 초과하는 경우 압력에 의해 슬라이드 된 몸체(31)가 원위치로 복원되도록 하는 것이다.

상기 돌출테두리(312)의 일단으로 개구되어 정화챔버(311)를 통과한 배기가스가 배출공간(102)으로 어떠한 제어가 없이 배출되도록 함으로써 정화필터(20) 및 정화챔버(311)를 통과하는 배기가스가 균일한 유동이 형성되도록 한다.

상기 탄성복원구(32)는 상기 제 2격벽(113)에 볼트결합 등에 의해 체결되는 구성이며, 중공(321)이 형성되어 상기 몸체(31)가 슬라이드 되도록 한다. 또한 상기 탄성복원구(32)의 상부 내측면과 상기 가압테두리(312-1)와 사이에는 스프링(322)이 게재되어 도 9a에서 보는 바와 같이 내부압력이 임계압력 미만에서는 몸체(31)의 정화챔버(311)가 관통공(111)에 위치하도록 하여 타 정화필터(20)와 동일한 기능이 발현되도록 하면서 도 9b에서 보는 바와 같이 내부압력이 임계압력을 초과하는 경우 몸체(31)가 슬라이드가 되어 몸체(31)와 제 1격벽(112)의 제 1관통공(111-1) 사이에 유로가 형성됨에 따라 배기가스(g2)는 장착챔버(110)의 공간으로 유입되어 제 2격벽(113)의 복수의 유동공(113-1)을 통해 배출공간(102)으로 바이패스 되도록 하는 것이다. 이렇게 바이패스가 이루어지면 내부압력이 낮아지고 이에 몸체(31)는 탄성복원력에 의해 원위치가 되는 것이다.

이에 더하여 본 실시예에서는 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이 제 1관통공(111-1) 및 제 2관통공(111-2)에는 복수의 제 2유동공(114-1)이 형성되는 가이드관(114) 또는 복수의 유로(115-1)가 형성되도록 복수의 가이드바(115)가 더 구성되는 예가 제시되는데, 가이드관(114) 및 가이드바(115)가 구성됨에 의해 상기에서 언급한 몸체(31)의 슬라이드 및 복원이 가이드가 이루어지도록 하는 것이고, 각각 제 2유동공(114-1) 및 유로(115-1)가 형성되어 바이패스시 장착챔버(110)로 배기가스(g2)의 유동이 이루어지도록 하는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10 : DPF본체 20 : 정화필터
30 : 바이패스밸브 40 : 매연농도센서
110 : 장착챔버 111 : 관통공
120 : 유입관 130 : 배출관
140 : 점검구 150 : 개폐도어
300 : 이송관 310 : 개폐판
320 : 복원스프링 330 : 장착레일
331 : 고정턱 340 : 기밀패킹
341 : 고정홈 350 : 샤프트

Claims (9)

1. 배기가스의 통과 방향으로 복수의 관통공이 형성되는 장착챔버가 마련되어 장착챔버를 중심으로 내부공간이 유입공간과 배출공간으로 구획되고, 상기 유입공간 및 배출공간에 각각 연통하는 유입관과 배출관이 구비되는 DPF본체;
   상기 장착챔버의 선택된 관통공에 장착되고 상기 DPF본체의 유입공간에서 배출공간으로 통과되는 배기가스의 입자상물질을 저감시키는 정화필터; 및
   상기 장착챔버의 선택된 관통공에 장착되고 상기 유입공간의 압력이 기설정된 압력 이상일 경우 개방되어 유입공간의 배기가스를 상기 배출공간으로 바이패스시키는 바이패스밸브;를 포함하고,
   상기 바이패스밸브는,
   상기 장착챔버의 선택된 관통공에 탈, 부착 가능하도록 장착되고 일단 및 타단이 개방되어 유입공간으로 유입된 배기가스가 배출공간으로 통과되게 하는 이송관과, 상기 이송관의 개방된 일단 또는 타단에서 밀착 또는 이격되도록 장착되어 상기 이송관을 선택적으로 개폐하는 개폐판과, 상기 개폐판에 일단이 접하도록 장착되어 개폐판이 이격될 경우 밀착 방향으로 복원력이 작용되게 하는 복원스프링과, 상기 이송관의 개방된 일단 또는 타단의 내주연을 따라 결합되고 상기 개폐판과 대면하는 부위를 따라 홈부가 형성되는 환형의 장착레일과, 상기 장착레일의 홈부에 수용되고 일면에 상기 개폐판이 밀착되는 기밀패킹을 포함하되,
   상기 장착레일의 홈부에는 적어도 하나 이상의 고정턱이 마련되고, 상기 기밀패킹의 외면에는 상기 고정턱에 끼움 결합되는 고정홈이 마련되는 것을 특징으로 하는 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치.
   
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5. 제 1항에 있어서,
   상기 복원스프링은 복수로 구성되며 상기 개폐판의 테두리를 따라 일정 간격으로 장착되는 것을 특징으로 하는 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 바이패스밸브는,
   상기 복원스프링의 일단의 위치가 조정되도록 결합되고 위치 조정으로 상기 복원스프링을 가압 또는 감압하여 복원력이 조정되게 하는 가변수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 배출공간에 하나 이상 장착되고, 상기 정화필터를 통해 입자상물질이 저감된 배기가스에 대한 매연 농도를 계측하는 매연농도센서; 및
   상기 매연농도센서로부터 계측된 매연 농도값과 기설정된 임계값을 비교 분석하여 계측된 농도값이 임계값을 초과하는 경우 알림 신호를 출력하는 알림모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 바이패스 밸브가 구비된 매연저감장치.
   
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