KR20230092649A - 정화기의 바이패스 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정화기에 유입되는 배가가스의 압력이 위험 수준으로 증가할 때 배기가스를 자동으로 우회시켜 배기가스의 압력을 강하시키기 위한 바이패스 장치로서, 정화기로 유입되는 배기가스의 압력이 증가할 경우 바이패스 통로를 개방하는 바이패스 밸브가 설치되며, 상기 바이패스 밸브는, 고정부와, 상기 고정부에 탈착되어 공기의 흐름을 개폐하는 개폐레버로 이루어지며, 상기 고정부와 상기 개폐레버의 사이에는 여러겹의 박판으로 이루어진 하나 이상의 박판 적층패널이 설치됨으로써, 정화기의 파손이나 정화능력 감소 및 배압의 상승으로 인한 엔진멈춤 발생이나 출력저하를 방지할 수 있다.

Description

정화기의 바이패스 장치{Bypass device of purifier}
본 발명은 정화기의 바이패스 장치에 관한 것으로, 디젤기관에 설치된 정화장치에 유입되는 배가가스의 압력이 위험 수준으로 증가할 때 배기가스를 자동으로 우회시켜 배기가스의 압력을 강하시킴으로써, 정화장치의 파손이나 정화능력 감소 및 배압의 상승으로 인한 엔진멈춤 발생이나 출력저하를 방지하기 위한 정화기의 바이패스 장치에 관한 것이다.
선박이나 발전용 디젤엔진의 경우에 작동과정에서 입자상물질(PM)과 질소산화물(NOx) 등의 대기오염물질이 동시에 발생하지만, 이렇게 발생한 배기가스를 현재의 경우 싸이크론, 스크러바, 집진장치, 전기집진장치, SCR 장치 등의 여러 장치로 개별로 대응하고 있으며, 우수한 성능을 가지기 위하여 이들 장치들이 계속적으로 개발되고 있다.
이에 대한 선박관련 환경규제가 국제적으로 날로 강화되고 증가하고 있는 추세이다.
따라서 이와 같은 선박용 디젤엔진 경우 대기오염물질(PM, SOx, NOx 등)배출을 줄이기 위하여 다양한 방법이 제안되어지고 있다. 이에 대한 것으로 입자상물질, 질소산화물 등을 포함하는 배기가스의 저감을 위하여 건식 또는 습식 분진제거장치가 제안되어지며, 습식 분진제거장치는 대한민국 특허출원 제10-2006-61951호에 기술된 바가 있고, 건식 분진제거장치로는 DPF(Diesel Particulate Filter)를 적용하는 방안이 있으며, 이외에 메탈필터를 적용할 수 있으나, 이들은 입자상물질(PM)의 포집은 가능하지만 NOx 제거는 하지 못하는 한계점이 있다. 또한 질소산화물의 제거를 위하여 허니컴 필터에 촉매를 입힌 형태가 사용되고 있나, 이는 NOx 제거만 가능하며 일정시간 사용 후에는, 입자상물질(PM), 황산화물(SOx) 등으로 인한 표면 피독 현상으로 질소산화물 제거 기능이 떨어지고 사용주기도 짧은 문제점이 있다.
이에 따라, 종래의 입자상물질(PM) 및 배기가스 오염물질 동시제거를 위한 집진설비는 허니컴 구조의 촉매필터를 사용하는데, 이 경우에는 입자상물질이 허니컴 구조에 누적되어 배압이 상승하는 문제가 있고, 누적된 입자상물질이 제한적인 공간 안에서 재생될 경우 열에 의한 충격 및 크랙 발생문제, 입자상물질에 의해 촉매가 피독되어 더 이상 NOx와 같은 배기가스 오염물질을 정화할 수 없는 문제 등이 있다.
또한, 배기가스 여과 장치를 장시간 사용하게 되면, 입자상 물질 등의 과도한 포집으로 배기가스 후처리 장치내의 압력 상승을 유발하여 배기가스 후처리 장치가 파손되거나 엔진의 성능을 저감 시키는 원인이 되기도 한다. 따라서 이러한 문제들이 해결하는 방법을 개발하는 것이 급속한 과제로 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 디젤기관에 설치된 정화장치로 유입되는 배가가스의 압력이 위험 수준으로 증가할 때 배기가스를 자동으로 우회시켜 배기가스의 압력을 강하시킴으로써, 정화장치의 파손이나 정화능력 감소 및 배압의 상승으로 인한 엔진멈춤 발생이나 출력저하를 방지하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 정화기의 바이패스 장치에 있어서,
상기 정화기로 유입되는 배기가스의 압력이 증가할 경우, 바이패스 통로를 개방하는 바이패스 밸브가 설치되며;
상기 바이패스 밸브는, 고정부와, 상기 고정부에 탈착되어 공기의 흐름을 개폐하는 개폐레버로 이루어지며;
상기 고정부와 상기 개폐레버의 사이에는 여러겹의 박판으로 이루어진 하나 이상의 박판 적층패널이 설치된 것을 특징으로 하는 정화기의 바이패스 장치를 제공한다.
상기 박판 적층패널은 여러겹의 금속 박판으로 이루어지고, 각 박판의 길이는 서로 다르게 이루어져 측면이 지그재그 형상을 이룬다.
상기 박판 적층패널은 상기 배기가스의 온도가 증가하면 팽창하여 기밀성이 향상된다.
본 발명의 정화기의 바이패스 장치는, 선박에 설치된 정화장치로 유입되는 배가가스의 압력이 위험 수준으로 증가할 때 배기가스를 자동으로 우회시켜 배기가스의 압력을 강하시킴으로써, 정화장치의 파손이나 정화능력 감소 및 배압의 상승으로 인한 엔진멈춤 발생이나 출력저하를 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 디젤산화촉매장치 및 디젤미립자 필터의 일체형 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이패스 장치를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이패스 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤산화촉매장치 및 디젤미립자 필터의 일체형 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 정화장치로서 디젤산화촉매장치 및 디젤미립자 필터의 일체형 구조는 디젤산화촉매장치(Diesel Oxidation Catalyst: DOC), 디젤미립자 필터(Diesel Particle Filter: DPF) 및 디젤산화촉매장치와 디젤미립자 필터를 감싸는 하우징(100)을 포함할 수 있다. 디젤산화촉매장치 및 디젤미립자 필터의 일체형 구조는 디젤엔진이 장착된 선박에 설치될 수 있다. 다만, 디젤산화촉매장치 및 디젤미립자 필터의 일체형 구조는 선박 이외에 차량에 적용될 수도 있다.
하우징(100)은 배기가스가 유입되는 유입구(110) 및 배기가스가 배출되는 배출구(130)를 포함할 수 있다. 유입구(110)는 하우징(100)의 일면에 제공될 수 있고, 배출구(130)는 하우징(100)의 일면에 대향하는 타면에 제공될 수 있다.
유입구(110)를 통해 엔진(미도시)으로부터 배출된 배기가스가 유입될 수 있고, 배출구(130)를 통해 배기가스가 선박 외부로 배출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이패스 밸브가 제1 모드로 동작할 때의 배기가스의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 디젤산화촉매장치(Diesel Oxidation Catalyst: DOC, 200) 및 디젤미립자 필터(Diesel Particle Filter: DPF, 300)는 하우징(100) 내부에 배치될 수 있다. 디젤산화촉매장치(200)는 탄화수소(HC)나 일산화탄소(CO)를 산화시키거나 입자상물질에 포함된 용해성유기성분(SOF; Soluble Organic Faction)을 산화시킬 수 있다. 디젤미립자 필터(300)는 배기가스에 포함된 입자상물질을 필터링하여 포집할 수 있다. 배기가스의 유동 경로를 기준으로 디젤산화촉매장치(200)는 디젤미립자 필터(300) 전단에 배치될 수 있다. 일 예로, 디젤산화촉매장치(200)와 디젤미립자 필터(300)는 유입구(110)에서 배출구(130)를 향하는 방향과 직교하는 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 유입구(110)과 배출구(130)는 제1 방향(x)으로 배열될 수 있고, 디젤산화촉매장치(200)와 디젤미립자 필터(300)는 제1 방향(x)과 수직한 제2 방향(y)으로 배열될 수 있다. 다만, 디젤산화촉매장치(200)와 디젤미립자 필터(300)가 제1 방향(x)과 수직하는 방향이 아닌 다른 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 제2 방향(y)을 기준으로 디젤미립자 필터(300)는 디젤산화촉매장치(200)보다 넓은 너비를 가질 수 있다.
디젤산화촉매장치(200)와 디젤미립자 필터(300)의 일측에는 제1 방향(x)으로 배기가스가 유입되지 않도록 하는 제1 플레이트(150)가 배치될 수 있다. 디젤산화촉매장치(200)와 디젤미립자 필터(300)의 타측에는 제2 플레이트(160)가 배치될 수 있다. 제1 플레이트(150)는 유입구(110)가 제공되는 하우징(100)의 일면과 마주볼 수 있고, 제2 플레이트(160)는 배출구(130)가 제공되는 하우징(100)의 타면과 마주볼 수 있다. 제1 플레이트(150) 및 제2 플레이트(160)에 의해 디젤산화촉매장치(200)와 디젤미립자 필터(300)의 양 측면이 막힐 수 있다.
다시 말해, 제2 방향(y)을 기준으로 하우징(100)의 일측을 향해 디젤미립자 필터(300)가 노출될 수 있고, 하우징(100)의 타측을 향해 디젤산화촉매장치(200)가 노출될 수 있다. 따라서, 배기가스는 제1 플레이트(150) 및 제2 플레이트(160)에 의해 막히지 않은 디젤산화촉매장치(200)로만 유입될 수 있다.
하우징(100)은 배기가스의 유동 방향을 조절하는 바이패스 밸브(310)를 포함할 수 있다. 바이패스 밸브(310)는 유입구(110)와 인접하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 바이패스 밸브(310)는 유입구(100)와 제1 플레이트(150) 사이에 배치될 수 있다. 바이패스 밸브(310)는 배기가스를 디젤산화촉매장치(200)로 유동시키는 제1 모드 및 배기가스를 하우징(100) 내의 바이패스 통로(140)로 유동시키는 제2 모드로 동작될 수 있다.
도 2는 바이패스 밸브(310)가 제1 모드로 동작하는 경우를 도시한 도면이다. 바이패스 통로(140)는 디젤미립자 필터(300)와 인접하도록 배치될 수 있다. 다시 말해, 바이패스 통로(140)는 디젤미립자 필터(300)가 노출된 영역과 인접하는 하우징(100)의 일측에 정의될 수 있다. 디젤미립자 필터(300)가 노출된 영역은 제1 플레이트(150), 제2 플레이트(160) 및 디젤산화촉매장치(200)와 접하지 않는 영역을 의미할 수 있다.
바이패스 통로(140)는 디젤산화촉매장치(200) 및 디젤미립자 필터(300)를 기준으로 디젤산화촉매장치(200)로 배기가스가 유입되는 통로와 대향되는 방향에 정의될 수 있다. 즉, 도면 상 하우징(100)의 상부에 바이패스 통로(140)가 정의될 수 있고, 하우징(100)의 하부에 디젤산화촉매장치(200)로 배기가스가 유입되는 배기가스 통로(170)가 정의될 수 있다. 바이패스 밸브(310)는 별도의 제어기(미도시)에 의해 자동으로 구동될 수 있다.
다만, 바이패스 밸브(310)는 수동으로 구동될 수 있고, 바이패스 밸브(310)의 수동 구동을 위해 하우징(100)의 외부에 바이패스 밸브(310)와 연결된 레버(미도시)가 제공될 수 있다.
배기가스 통로(170)로 유입된 배기가스는 디젤산화촉매장치(200)로 유입되고, 디젤산화촉매장치(200)를 통과한 배기가스는 디젤미립자 필터(300)로 이동한다. 디젤미립자 필터(300)를 통과한 배기가스는 하우징(100)의 배출구(130)로 배출된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 플레이트(150)와 하우징(100)의 내면 사이에 정의되는 배기가스 통로(170)의 면적이 줄어들 수 있다. 따라서, 배기가스 통로(170)로 유동되는 배기가스의 유속이 증가될 수 있고, 배기가스 통로(170)로 유동되는 배기가스의 경로가 변경될 수 있다. 이를 통해, 제1 플레이트(150)와 인접한 디젤산화촉매장치(200)의 일부 영역으로 배기가스가 집중적으로 유입되는 것이 해소될 수 있다.
디젤산화촉매장치 및 디젤미립자 필터의 일체형 구조로 유입된 배기가스는 디젤산화촉매장치(200) 및 디젤미립자 필터(300)에 의해 입자상 물질이 제거되지 않은 상태로 바이패스 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디젤산화촉매장치(200) 및 디젤미립자 필터(300)를 장시간 사용하게 되면, 입자상 물질 등의 과도한 포집으로 디젤산화촉매장치(200) 및 디젤미립자 필터(300)의 내구성이 악화될 수 있다.
따라서, 배기가스 내의 입자상 물질의 농도가 기준치보다 낮거나 디젤산화촉매장치(200) 및 디젤미립자 필터(300)의 내구성 악화가 염려되는 경우, 바이패스 밸브(310)를 제어하여 배기가스가 디젤산화촉매장치(200) 및 디젤미립자 필터(300)를 거치지 않고 배출구(130)로 배출될 수 있다. 따라서, 디젤산화촉매장치(200) 및 디젤미립자 필터(300)의 내구성 악화가 방지될 수 있다.
바이패스 밸브(310)에 의해 하우징(100)의 유입구(110)를 통해 유입된 배기가스는 배기가스 통로(170)로 유동될 수 있다. 바이패스 밸브(310)가 폐쇄된 상태이므로 배기가스가 바이패스 통로(140)로 유입될 수 없다.
정화장치로 유입되는 배기가스의 압력이 증가할 경우, 바이패스 밸브(310)가 개방되면 배기가스가 바이패스 통로(170)로 유입된다.
바이패스 밸브(310)는, 고정부(410)와, 고정부(410)에 탈착되어 공기의 흐름을 개폐하는 개폐레버(400)로 이루어진다.
고정부(410)와 개폐레버(400)의 사이에는 배기가스의 밀폐를 위하여 여러겹의 박판으로 이루어진 하나 이상의 박판 적층패널(1,2,3,4)이 설치된다. 박판 적층패널(1,2,3,4)은 도 3과 같이, 고정핀(340,350)을 통하여 고정부(410)와 개폐레버(400)에 각각 나누어져서 고정된다.
박판 적층패널(1,2,3,4)은 여러겹의 금속 박판으로 이루어지고, 각 박판의 길이는 서로 다르게 이루어져 측면이 지그재그 형상을 이루어서, 단부는 유연성을 갖게 된다. 따라서, 1차 압착시 각 박판사이가 밀착되고 2차 압착시 단부가 휘어지면서 상대물에 대하여 추가 압착이 가능해진다. 결과적으로 기밀성이 향상되는 것이다.
또한, 박판 적층패널(1,2,3,4)은 배기가스의 온도가 증가하면 팽창하여 기밀성이 향상된다.
이러한 박판 적층패널(1,2,3,4)의 소재로는 스테인레스강이 적합하다.
본 발명에 따른 폴더블 디스플레이용 베이스플레이트는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
1,2,3,4: 박형 적층패널
100: 하우징
110: 유입구
130: 배출구
140: 바이패스 통로
145: 바이패스 유입구
170: 배기가스 통로
310: 바이패스 밸브
340, 350: 고정핀
400: 개폐레버
410: 고정부

Claims (3)

  1. 정화기의 바이패스 장치에 있어서,
    상기 정화기로 유입되는 배기가스의 압력이 증가할 경우, 바이패스 통로를 개방하는 바이패스 밸브가 설치되며;
    상기 바이패스 밸브는, 고정부와, 상기 고정부에 탈착되어 공기의 흐름을 개폐하는 개폐레버로 이루어지며;
    상기 고정부와 상기 개폐레버의 사이에는 여러겹의 박판으로 이루어진 하나 이상의 박판 적층패널이 설치된 것을 특징으로 하는 정화기의 바이패스 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 박판 적층패널은 여러겹의 금속 박판으로 이루어지고, 각 박판의 길이는 서로 다르게 이루어져 측면이 지그재그 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 정화기의 바이패스 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 박판 적층패널은 상기 배기가스의 온도가 증가하면 팽창하여 기밀성이 향상되는 것을 특징으로 하는 정화기의 바이패스 장치.
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