JP4988922B2

JP4988922B2 - 排気ガス圧力除去及び逆流防止装置

Info

Publication number: JP4988922B2
Application number: JP2010512054A
Authority: JP
Inventors: チュンナムソン，; ヒュンスーンパク，
Original assignee: チュンナムソン，; ヒュンスーンパク，
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: EP2162603A1; AU2007354986A1; WO2008153247A1; US20100307145A1; US20130239557A1; CN101688461A; JP2010530040A; CN101688461B; EP2162603A4

Description

本発明は排気ガス圧力除去及び逆流防止（排気脈動）装置に関する。
より詳しくは内燃機関の排気管の末端またはボイラー煙筒の末端に嵌め合わせられ、外周面に沿って多数の固定管流動孔が形成された固定管と、固定管を取り囲むように設置され、固定管との間に前記固定管流動孔から排気ガスの排出方向に開放した逆気流通路が形成された２次排気管とを備え、固定管を通じて排出される排気ガスのうち、逆流する逆気流ガス（排気脈動）を２次排気管と固定管との間に形成された逆気流通路に誘導し、誘導された逆気流ガスは固定管流動孔を通じて固定管の内部に移動し、新たに排出される排気ガスとともに外部に排出されることにより、逆気流ガスが排気管内に逆流することを防止することができる排気ガス圧力除去及び逆流防止装置に関する。

一般に、内燃機関で燃焼された汚染物質である排気ガスはおよそ３〜５ｋｇ／ｃｍ^２の圧力と６００℃程度の高温、高圧で排出されるため、触媒装置と消音器が必須に装着されている。

前記内燃機関で燃焼された排気ガスが排出されるとき、排気マニホールド内に真空が形成されて、排気ガスの排出を邪魔する１次排気抵抗が形成され、この排気ガスは浄化器を通過するにつれて流速が著しく減少することにより２次排気抵抗が生じる。

そして、排気ガスは消音器に流入し、多段の仕切りを経て排出されるため、３次排気抵抗が生じる。
前記のような排気ガスの排出過程で、消音器は通常排気量の１５〜２０倍程度の容積に設計されて排気抵抗が発生するしかないので、動力エネルギーの低下と約５〜１０％程度の燃料消費の増加及び汚染物質の増加のような問題点が発生している。

したがって、排気ガスを円滑に排出させるだけでも燃焼効率を向上させて、燃費の改善、動力エネルギー及び熱エネルギーの向上の効果を期待することができ、このために多様な技術が提案されている。

ボイラーの場合においても、煙筒に向かい風が吹くとき、外部空気が逆流して燃焼室の内部まで侵透して不完全燃焼を起こし、燃焼の際に発生する水蒸気と窒素化合浮遊物が熱交換器の表面に吸着される。

このような現象が繰り返されてボイラー熱交換器の機能が低下し、熱エネルギー低下の問題点が発生するため、これを改善するために多くの研究が進んでいる。
大韓民国特許公開公報第２０００−５６９５１号（特許文献１）は空気流を用いた自動車排気筒を提案している。これは自動車の走行による空気流を用いて流線形の排気口筒をテールパイプに結合して、流線形の胴をすれちがう空気の流速によって低圧地域が形成されるようにし、この低圧によって排気ガスが急速に吸い出されて排気に役立てるようにしたものである。

しかし、このような流線形の排気口胴を自動車に付着するのには構造的に肥大で複雑な欠点があるため、商用化し難い問題点がある。
そして、大韓民国公開特許公報第１９９８−７５２２３号（特許文献２）の渦流発生装置を持つメインサイレンサーのテールパイプによれば、テールパイプの中間に渦流用羽を排気ガスによって回動するように備えたもので、排気ガスによって羽が回転しながら渦流を発生して排気するように提案しているが、これはむしろ排気ガスの流れを邪魔する抵抗を提供し、熱による捻れのため実質的に難しい問題がある。

また、大韓民国特許登録公報第２５７８７４号（特許文献３）の渦流を利用した排気ガス排出装置によれば、排気ガス経路に形成されている消音器の前端に外部空気を流入する管路を別に形成し、前記管路に外気流入を渦流に形成するべーン（翼板）を内蔵し、スロットルバルブの開度と同調するように外気流入調節用ダンパを形成してなるものである。

しかし、これは排気ガス経路に渦流を供給し、排気騷音を除去するための消音器の前端に外気が流通するサブダクトを形成するので、排気騷音がこのサブダクトに漏れることによって騷音がひどく発生し、機関のスロットルバルブと連動する外気調節用ダンパを構成するため、設備構造及び施設が複雑になる問題点が発生する。

また、大韓民国出願番号第２０−００１０１９４号（特許文献４）は自動車の走行による空気流を集めて渦流を形成し、流入孔を多数穿孔して外気流入口に鉄片と板材のスクリュー板を形成し排気口に内装固定してなるものである。

しかし、これは広開したラッパ管に鉄板とスクリュー板で渦流を形成し、狭い通路を通じて排気するため、むしろ構造的に不安定であって排気抵抗と逆気流の発生を誘導し、消音器の末端に空気力学的騷音を誘発する欠点がある。

前記のような先願発明は流速の増加を実現して出力と燃費の向上に若干良い点はあったが、これらの提案も停車中または低速走行の際には効果が小さく、高速走行の時には消音器の末端に空気力学的騷音が発生する欠点を持っている。

大韓民国特許公開公報第２０００−５６９５１号大韓民国公開特許公報第１９９８−７５２２３号大韓民国特許登録公報第２５７８７４号大韓民国出願番号第２０−００１０１９４号

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明は、逆気流ガスが排気管内に逆流することを防止して内燃機関の性能を向上させて燃費の改善及び煤煙の減少によって熱エネルギー効率を向上させ、排気管の末端部に容易に設置することができる排気ガス圧力除去及び逆流防止装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するための本発明に係る排気ガス圧力除去及び逆流防止装置は、内燃機関から延びる排気管の末端またはボイラー煙筒の末端に嵌合される構造を持ち、非嵌合部分は排気管の末端より外側に突出し、内部は排気管と連通するように穿孔され、前記排気管の末端に隣接した位置には円周に沿って多数の固定管流動孔が形成された固定管；及び
前記固定管を取り囲むように設置された２次排気管を含んでなり、
前記固定管と前記２次排気管の間には、固定管を通じて排出される排気ガスの中で逆流する逆気流ガスが流入するように逆気流通路が形成され、固定管流動孔を通じて固定管の内部に逆気流ガスが誘導され、前記誘導された逆気流ガスが再び外部に排出され、
前記固定管は、前記排気管の末端と結合された一端部から他端にいくほど中心側に傾くように形成されて漏斗状を呈し、これにより前記逆気流通路の断面積は一端部から他端部に向かって漸次大きくされていることを特徴としている。

ここで、本発明では、前記固定管と２次排気管の排気管に固定されなかった各端部は中心方向に折曲され、２次排気管の折り曲げられた部位の内部断面積は前記固定管の折り曲げられた内部断面積より大きく形成され、
さらに、前記固定管の排気管に固定されなかった端部にはハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造を持つ内部煙筒をさらに備えることが好ましい。

さらに、本発明では、前記固定管の内側に設置されるもので、固定管流動孔から出る逆気流ガスが排気ガスと衝突することを最小化し、排気ガスの排出速度を増加させて排気ガスを迅速で円滑に排出させる固定管羽をさらに備えることもできる。

また、本発明では、前記固定管羽は、多数の固定管流動孔の間の前記固定管の内側にそれぞれ備えられる多数の羽；及び前記多数の羽が互いに接する中心部に位置する円錐状の羽本体を含んでいても良い。

さらに、本発明では、前記羽は排出方向に対して一定傾斜角で斜めに屈曲されていても良い。
また、本発明では、前記固定管の排気管に固定されなかった端部にハニカム構造を持つ羽煙筒をさらに備えていても良い。

さらに、本発明では、前記固定管と排気管の間に一端が挟持され、排気ガスの排出方向に行くほど断面積が減少するように中心方向に傾くように形成されることにより排気ガスの速度を増加させ、前記固定管の内周面との間に固定管流動孔と連通する第２逆気流通路を形成する固定管羽をさらに備えることもできる。

また、本発明では、前記固定管羽の排気ガス排出方向末端の内部にハニカム構造を持つ羽煙筒をさらに備えることもできる。
さらに、本発明では、前記２次排気管の外側を取り囲むように設置され、前記排気管の末端に隣接した一端に固定用ボルトが挿入される締結孔が形成された３次排気管をさらに備えることで、２次排気管を排気管に一層堅固に固定させることもできる。

本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置によれば、排出される排気ガスの中で逆流する逆気流ガスを２次排気管と固定管の間に形成された逆気流通路に誘導し、誘導された逆気流ガスは固定管流動孔を通じて固定管の内部に移動して新たに排出される排気ガスとともに外部に排出されることにより、逆気流ガスが排気管内に流入することを防止することができる。

このように、逆気流ガスの流入を防止して排気ガス圧力を除去すれば、内燃機関の性能を向上させて燃費の改善及び煤煙の減少によって熱エネルギー効率を向上させることができるとともに排気管の末端部に容易に設置することができるので、使用者に便利さを提供することができる非常に有用で効果的な発明である。

図１は本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置を示す図面である。図２は図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した部分断面斜視図である。図３は本発明による圧力除去及び排気ガス逆流防止装置の側断面図である。図４は本発明による圧力除去及び排気ガス逆流防止装置の排気ガス排出状態を示す図である。図５は本発明による圧力除去及び排気ガス逆流防止装置の他の実施例を示す図である。図６は本発明による圧力除去及び排気ガス逆流防止装置に内部煙筒をさらに備えた状態を示す図ある。図７は本発明による圧力除去及び排気ガス逆流防止装置に固定管羽をさらに備えた実施例を示す図である。図８は本発明による圧力除去及び排気ガス逆流防止装置の固定管羽の他の実施例を示す図である。図９は図７に羽煙筒をさらに備えた実施例を示す図である。図１０は本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置の固定管羽のさらに他の実施例を示す図である。図１１は図１０に羽煙筒をさらに備えた実施例を示す図である。図１２は本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置に３次排気管をさらに備えた実施例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。
また、本実施例は本発明の権利範囲を限定するものではなく、単に例示するためのものであり、その技術的要旨を逸脱しない範囲内で多様な変更が可能である。

図１は本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置を示す図、図２は図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した部分断面斜視図、図３は本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置の側断面図、図４は本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置の排気ガス排出状態を示す図、図５は本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置の他の実施例を示す図、図６は本発明による排気ガス逆流防止装置に内部煙筒をさらに備えた状態を示す図、図７は本発明による排気ガス逆流防止装置に固定管羽をさらに備えた実施例を示す図、図８は本発明による排気ガス逆流防止装置の固定管羽の他の実施例を示す図、図９は図７に羽煙筒をさらに備えた実施例を示す図、図１０は本発明による排気ガス逆流防止装置の固定管羽のさらに他の実施例を示す図、図１１は図１０に羽煙筒をさらに備えた実施例を示す図、図１２は本発明による排気ガス圧力除去及び逆流防止装置に３次排気管をさらに備えた実施例を示す図である。

図面に示すように、排気ガス圧力除去及び逆流防止装置１０は固定管１００及び２次排気管１１０を含んでなるもので、相異なる直径を有する同心円でなる。
固定管１００はボイラー及び内燃機関から延びる排気管１の末端外側に結合され、排気管１の末端に隣接した外周面に沿って多数の固定管流動孔１０２が穿設される。

そして、固定管１００の外側には、２次排気管１１０が固定管１００を取り囲むように設置されて固定管１００を保護し、２次排気管１１０との間に一側に開放した逆気流通路１２０を形成する。

言い換えれば、固定管１００と２次排気管１１０は一端が連結され、中間部から他端に開放するように逆気流通路１２０が形成される。この逆気流通路１２０は固定管１００と２次排気管１１０の間に固定管流動孔１０２から排気ガス排出方向に開放するように形成される。

これは、ボイラーまたは内燃機関は、構造上排気管１の末端で排気逆流が発生して排気ガスの一部が排気管１に逆流する逆気流現象が発生するので、この逆流する逆気流ガスを逆気流通路１２０に移動させるものである。

すなわち、排気管１を介して排出される排気ガスが排気管１と連通した固定管１００を通過した後、背圧によって逆流する逆気流ガスを逆気流通路１２０に流入させることで、固定管１００に直接流入することを防止することになる。

前記のように、逆気流ガスが逆気流通路１２０に沿って移動すれば、固定管１００に形成された固定管流動孔１０２を介して固定管１００の内側に移動することになり、移動した逆気流ガスは、排出される新しい排気ガスによって固定管１００の外側に排出されることにより、逆気流ガスを排出することになる。

この際、固定管１００は排気管１の末端と結合された一端部から他端に行くほど中心側に傾くように形成されて漏斗状になるので、排気ガスの排出速度を増加させるとともに、２次排気管１１０との離隔距離を変化させることで逆気流通路１２０の両端部の断面積を変えるように形成する。

このように、逆気流通路１２０の断面積を固定管流動孔１０２と連通した一端部から他端に行くほど次第に大きく形成すれば、他端に流入する逆気流ガスの速度を増加させて逆気流ガスの流入を誘導し、固定管流動孔１０２を容易に通過させるためのものである。

そして、図５に示すように、固定管１００と２次排気管１１０の非固定端部（他端）は中心方向に折り曲げられたもので、固定管１００と２次排気管１１０の折曲端部で排気ガスの排出速度を一層増加させることで排出が容易になる。

言い換えれば、排気管１の末端と隣接せず、排気ガスが排出される固定管１００及び２次排気管１１０の端部が折り曲げられて排気管１に固定された固定管１００の端部より他端に行くほど排出速度を増加させることで、排気ガスの排出を容易にする。

そして、固定管１００の他端部が中心方向に折り曲げられれば、逆気流ガスが固定管１００の他端部を介して逆流することを一層容易に防止することになる。
この際、２次排気管１１０の他端の内部断面積は固定管１００の他端内部断面積より大きく形成されて逆気流通路１２０の入口を形成することになり、この逆気流通路１２０は折り曲げられた２次排気管１１０によって逆気流ガスの流入量を減少させることができるものである。

そして、固定管１００の他端部には内部煙筒１３０が取り付けられる。内部煙筒１３０はハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）状の構造でなることにより、固定管１００の縁部で発生する排気ガスの拡散を防止してより迅速で円滑に排出させることができる。

図７〜図９に示すように、固定管１００の内側に固定管羽１４０が設置されることにより、排気管１を介して排出される排気ガスを一層容易に排出させることができ、排気ガスの円滑な排出によって、固定管流動孔１０２を通じて流入した逆気流ガスを効果的に排出させることができる。

固定管羽１４０は羽本体と多数の羽でなる。羽は多数の固定管流動孔１０２の間に固定管１００の内側にそれぞれ設置され、羽本体は円錐状になり、多数の羽が互いに接する中心部に設置される。

この際、羽本体は本発明では円錐状になるが、固定管１００の内側で排気ガスの流れを迅速で円滑にすることができる構造であれば、いずれの形状に変更しても設置できるものである。

一方、図８に示すように、固定管羽１４０’の他の実施例において、羽を排出方向に対して一定傾斜角で斜めに屈曲されることにより、排出される排気ガスを速かに排出させることができ、これによって固定管流動孔１０２を通過した逆気流ガスを容易に排出させることができる。

そして、固定管１００の非固定端部（他端）にはハニカム構造の羽煙筒１５０が備えられることにより、排気ガスを一層容易に排出させることができ、排気ガスの円滑な排出によって固定管流動孔１０２を通じて流入した逆気流ガスを効果的に排出させることができる。

一方、図１０及び図１１に示すように、固定管１００の内側には、排気管１と固定管１００の間に固定管羽１４０”が挟持される。
固定管羽１４０”は、排気ガスの排出方向（他端）に行くほど断面積が減少するように中心方向に傾くように形成されることにより、固定管１００との間に第２逆気流通路１６０”を形成することになる。

固定管羽１４０”の他端が中心方向に対して傾斜を成せば、排気管１を通過した排気ガスの排出速度が増加して容易に排出できる。
そして、第２逆気流通路１６０”は逆気流通路１２０に流入した逆気流ガスが固定管流動孔１０２を通過しながら排気管１の内部に逆流することを防止するためのもので、逆気流ガスを一層容易に排出させることができる。

また、固定管羽１４０”の他端にはハニカム構造の羽煙筒１５０”が備えられることで排気ガスを一層容易に排出させることができ、排気ガスの円滑な排出によって、固定管流動孔１０２を介して流入した逆気流ガスを効果的に排出させることが好ましい。

そして、２次排気管１１０の外側には３次排気管１７０が備えられ、３次排気管１７０の両端部は２次排気管１１０の両端部より外側に位置して２次排気管１１０をまったく取り囲むように形成される。

排気管１に隣接した３次排気管１７０の一端には固定用ボルトＢが挿入される締結孔１７２が形成され、ボルトＢは締結孔１７２に回転可能に結合されて排気管１の外面の一部を加圧することになる。

これは、３次排気管１７０と２次排気管１１０を固定し、ボルトＢを回転させて排気管１の外面一部を反対面方向に加圧することで、３次排気管１７０を排気管１に堅固に固定させることができる。

そして、３次排気管１７０は固定管１００と２次排気管１１０を取り囲むように設置されるので、固定管１００と２次排気管１１０を保護することができ、外形を美麗に形成することができるので、消費者の欲求を満たすことができる。

１排気管
１０排気ガス圧力除去及び逆流防止装置
１００固定管
１０２固定管流動孔
１１０２次排気管
１２０逆気流通路
１３０内部煙筒
１４０固定管羽
１４０’ 固定管羽
１４０’’ 固定管羽
１５０固定管羽
１５０’’ 羽煙筒
１６０’’ 第２逆気流通路
１７０３次排気管
１７２締結孔
Ｂボルト

Claims

内燃機関から延びる排気管の末端またはボイラー煙筒の末端に嵌合される構造を持ち、非嵌合部分は排気管の末端より外側に突出し、内部は排気管と連通するように穿孔され、前記排気管の末端に隣接した位置には円周に沿って多数の固定管流動孔が形成された固定管；及び
前記固定管を取り囲むように設置された２次排気管を含んでなり、
前記固定管と前記２次排気管の間には、固定管を通じて排出される排気ガスの中で逆流する逆気流ガスが流入するように逆気流通路が形成され、固定管流動孔を通じて固定管の内部に逆気流ガスが誘導され、前記誘導された逆気流ガスが再び外部に排出され、
前記固定管は、前記排気管の末端と結合された一端部から他端にいくほど中心側に傾くように形成されて漏斗状を呈し、これにより前記逆気流通路の断面積は一端部から他端部に向かって漸次大きくされていることを特徴とする、排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。
前記固定管と２次排気管の排気管に固定されなかった各端部は中心方向に折曲され、２次排気管の折り曲げられた部位の内部断面積は前記固定管の折り曲げられた内部断面積より大きく形成され、
さらに、前記固定管の排気管に固定されなかった端部にはハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造を持つ内部煙筒をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。
前記固定管の内側に設置されるもので、固定管流動孔から出る逆気流ガスが排気ガスと衝突することを最小化し、排気ガスの排出速度を増加させて排気ガスを迅速で円滑に排出させる固定管羽をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。
前記固定管羽は、
多数の固定管流動孔の間の前記固定管の内側にそれぞれ備えられる多数の羽；及び
前記多数の羽が互いに接する中心部に位置する円錐状の羽本体を含んでなることを特徴とする、請求項３に記載の排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。
前記羽は排出方向に対して一定傾斜角で斜めに屈曲されることを特徴とする、請求項４に記載の排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。
前記固定管の排気管に固定されなかった端部にはハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造を持つ羽煙筒をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。
前記固定管と排気管の間に一端が挟持され、排気ガスの排出方向に行くほど断面積が減少するように中心方向に傾くように形成されることにより排気ガスの速度を増加させ、前記固定管の内周面との間に固定管流動孔と連通する第２逆気流通路を形成する固定管羽をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。
前記固定管羽の排気ガス排出方向末端の内部にハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造を持つ羽煙筒をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。
前記２次排気管の外側を取り囲むように設置され、前記排気管の末端に隣接した一端に固定用ボルトが挿入される締結孔が形成された３次排気管をさらに備えることで、２次排気管を排気管に一層堅固に固定させることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス圧力除去及び逆流防止装置。