KR0130986Y1 - 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 종래의 배기 장치가 촉매 컨버터만으로는 배기 가스의 충분한 정화가 곤란할 뿐 아니라 촉매 컨버터의 촉매 물질이 활성화되는 조건이 이루어지지 않을 경우 배기 가스의 정화 능력이 거의 없고, 소음기의 소음 효과가 부압으로 인한 출력 저하가 상호 반비례하므로 이를 동시에 만족시키기가 곤란한 문제점이 있기 때문에, 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치된 2개의 격리판과, 상기 격리판 사이에 설치되어 배기 소음을 감소시키는 복수개의 소음 감소 파이프와, 상기 케이스의 내부에 위치되고 배기 가스 파이프에 연결되어 배기 가스 중의 유해 가스를 저감시킨 후 배기 파이프로 배기시키는 탄소 필터로 구성됨으로써, 촉매 컨버터에서 미정화된 유해 가스와 촉매 물질이 활성화되기 이전의 오염 물질을 제거할 수있기 때문에 배기 가스의 정화 효과가 향상되고, 배기 가스가 소음 감소 파이프를 통과하면서 소음을 제거하기 때문에 배기 파이프의 직경을 확대할 수 있어 부압 및 부압에 의해 감소되는 출력의 양이 저감되므로 소음 저감 및 출력 향상의 효과가 있는 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.

Description

배기 가스 정화 장치

제1도는 배기 계통이 간략하게 도시된 개략도.

제2도는 소음기의 구조가 도시된 사시도.

제3도는 본 고안에 의한 배기 가스 정화 장치가 도시된 도면으로서, (a)는 배기 가스 정화 장치의 사시도,

(b)는 탄소 필터와 배기 가스 파이프 결합부의 상세도,

(c)는 본 고안의 요부 구성인 탄소 필터의 구성도,

(d)는 배기 파이프의 상세도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 케이스 22 : 격리판

23 : 소음 감소 파이프 24 : 탄소 필터

24a : 과립 탄소 알맹이 24b : 구멍

24c : 나사부 31 : 배기 가스 파이프

본 고안은 차량의 배기 가스를 정화시키기 위해 배기 파이프에 설치되는 배기 가스 정화 장치에 관한 것으로서, 특히 탄소 과립으로 이루어진 탄소 필터를 이용하여 불완전 연소된 가스를 정화시키는 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.

엔진에서 연소된 연소 가스는 배기 밸브가 열림에 따라 실린더로부터 배출된다. 실린더에서 배출된 연소 가스가 대기중으로 완전히 방출되기까지 일련의 과정을 수행하는 장치를 배기 장치라 한다.

배기 장치는 제1도에 도시된 바와 같이 각 실린더(10)에서 배출되는 연소 가스를 모으는 배기 매니폴드(1)와, 연소 가스중의 유해 가스를 정화하여 무해한 가스로 변환시키는 촉매 컨버터(2)와 ,상기 촉매 컨버터(2)를 통과한 배기 가스의 온도와 압력을 낮추어 배기 소음을 저감시키는 소음기(3)와, 상기한 부품들을 연결하는 배기 파이프(4)로 구성된다.

상기 촉매 컨버터(2)는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 위치되어 배기 가스를 정화하는 촉매부(미 도시)로 구성되고, 상기 촉매부(미 도시)는 배기 가스 흐름 방향의 격자 형태로 구성되며 그 표면에는 촉매물질이 부착되어 있다.

상기 배기 파이프(4)는 상기 배기 매니폴드(1)에서 나오는 배기 가스를 외부로 방출하는 강관이며, 배기 가스의 열의 일부를 발산하는 역할도 하게 된다. 상기 배기 파이프(4)는 상기 소음기(3)의 수나 촉매 컨버터(2)의 부착 여부에 따라 앞 파이프(4a), 중간 파이프(4b), 뒤 파이프(4c) 등 몇 개의 부분을 나누어진다. 그리고 배기 가스의 흐름을 좋개 하기 위해 상기 배기 파이프(4)를 2개 이상으로 하여 소음기에 도입하기도 한다.

상기 소음기(3)는 일반적으로 제2도에 도시된 바와 같이 원통형의 케이스(3a)와, 상기 케이스(3a)의 내부에 설치되어 공간을 분할하는 복수개의 칸막이(3b)와, 상기 칸막이(3b)로 분리된 공간을 연결하는 파이프(3c)로 구성된다.

상기한 배기 장치에서는 상기 촉매 컨버터(2)가 배기 가스중의 유해 가스를 정화하여 그 양을 저감시킨 후, 상기 소음기(3)에서 소음작용을 하고 배기 가스를 외부로 배출하게 된다.

상기 배기 매니폴드(1)로부터 들어온 배기 가스가 상기촉매 컨버터(2)의 촉매부(미 도시)를 통과하면서 배기 가스 중의 유해 가스가 상기 촉매부(미 도시)의 격자 표면에 부착된 촉매 물질에 의하여 정화된다.

상기 배니 매니폴드(1)에서 배출되는 가스는 고온(600∼800℃), 고압(3∼5㎏/㎤)이므로 그대로 외부에 방출하면 급격한 가스의 팽창 때문에 폭발음이 발생하고, 또 화재를 일으킬 위험이 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 가스가 완만한 팽창을 하게 하면서, 출력의 손실이 최대 5% 이내로 배압을 작게 한다. 그리고 발생하는 소음을 적게 하기 위해서 흡임재를 사용하거나, 가스를 작은 구멍에서 분출시켜 온도와 압력을 저하시킴으로써 에너지를 흡수하고, 가스의 통로를 도중에서 다른 2개의 통로로 나누어 음파를 서로 간섭시키는 등의 방법이 있다.

배기 가스는 상기 소음기(3)의 칸막이(3b)를 지날 때마다 음파의 간섭 및 압력 변동의 감소, 배기 온도의 저하 등으로 점차 소음이 된다.

그런데, 소음 효과를 높이기 위해 상기 소음기(3)의 저항을 너무 크게 하면 엔진의 폭음은 적어지나 배기 행정에 가해지는 저항 즉 배압이 높아져서 엔진의 출력이 저하되므로, 자동차의 사용 목적에 따라 소음의 정도를 결정한다.

또한, 상기 배기 매니폴드(1)와 상기 소음기(3)사이에 소형의 보조 소음기(미 도시)를 부착하기도 하는데, 이는 상기 소음기(3)의 수명을 길게 하기 위한 것이다. 엔진의 시동 초기에는 상기 소음기(3)가 냉각되어 있으므로 배기 가스중의 수분이 괴어 있다. 따라서, 소음기(3)의 내부가 부식하기 쉬우므로 구조가 더 간단하고 값이 싼 상기 보조 소음기(미 도시)를 설치하여, 소음기(3)의 수명을 연장하므로써 유지 및 보수비를 절감하기 위한 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성된 배기 장치에서는 상기 촉매 컨버터(2)만으로는 정화시키기 때문에 배기 가스의 충분한 정화가 곤란할 뿐 아니라, 윔 업시 등 상기 촉매 컨버터(2)의 촉매 물질이 활성화되는 조건이 이루어지지 않을 경우 배기 가스의 정화 능력이 거의 없는 문제점이 있다.

또한, 상기 소음기(3)의 소음 효과 향상을 위해서는 배기 파이프(4)의 직경을 작게 해야 하기 때문에, 배기 행정시 가해지는 부압이 커져 출력이 저하되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배기 가스가 복수개의 파이프를 통과토록 함으로써 소음을 저감시키고 탄소 알맹이가 채워진 탄소 필터를 이용하여 산화 환원 반응을 일으킴으로써 배기 가스이 정화 효율이 향상되고 촉매 컨버터의 촉매 물질이 활성화되기 이전일지라도 배기 가스중의 유해 물질을 정화할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 고안은 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치된 2개의 격리판과, 상기 격리판 사이에 설치되어 배기 소음을 감소시키는 복수개의 소음 감소 파이프와, 상기 케이스의 내부에 위치되고 배기 가스 파이프에 연결되어 배기 가스 중의 유해 가스를 저감시킨 후 배기 파이프로 배기시키는 탄소 필터로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 의한 배기 가스 정화 장치는 제3도에 도시된 바와 같이 케이스(21)와,상기 케이스(21)의 내부에 설치된 2개의 격리판(22)과, 상기 격리판(22)사이에 설치되어 배기 소음을 감소시키는 복수개의 소음 감소 파이프(23)와, 상기 케이스(21)의 내부에 위치되고 배기 가스 파이프(32)에 연결되어 배기 가스 중의 유해 가스를 저감시킨 후 배기 파이프(32)로 배기시키는 탄소 필터(24)로 구성된다.

상기 탄소 필터(24)는 내부에 과립 탄소 알맹이(24a)가 채워지고, 가스 배출이 용이하도록 표면에 미세한 구멍(24b)이 다수 형성되며, 그 선단에는 상기 배기 가스 파이프(32)와 결합될 수 있도록 나사부(24c)가 형성되어 있다.

이때, 상기 탄소필터(24)는 고압 공기로 청소 후 재사용이 가능하도록 탈착 가능하게 형성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

케이스(21) 선단의 배기 파이프(31)를 통해 케이스(21)의 내부로 공급된 배기 가스는 소음 감소 파이프(23)를 통과하면서 소음이 감소되고, 그 압력에 의해 상기 탄소 필터(24)의 선단으로 공급된다. 탄소 필터(24)를 통과하는 배기 가스는 탄소 필터(24)의 내부에서 과립 탄소 알맹이(24b)와 환원 반응 및 산화 반응을 일으키면서 정화되게 된다.

즉, 배기 가스 중의 일산화탄소가 환원되어 탄소는 상기한 과립 탄소 알맹이(24b)에 침착되고, 분리된 산소는 다른 일산화탄소에 결합되어 이산화탄소로 되는 산화 반응이 일어나게 된다. 또한, 질소 산화물은 상기한 과립 탄소 알맹이(24b)를 산화시키면서 환원되게 된다.

상기의 과정을 화학식으로 나타내면,

2CO + C_n→ CO₂+ C_n

NO_x+ C_n→ N + C_n+ CO₂

와 같다.

이때, 탄소 필터(24)에서 정화된 배기 가스는 배기 가스 파이프(32)를 통해 외부로 배출되는데, 배기 가스가 상기 소음 감소 파이프(23)를 통과하면서 일정 정도의 소음 감소 효과를 갖게 되므로 상기 배기 파이프(32)의 직경이 어느 정도 확대될 수 있다. 상기 배기 파이프(32)의 직경이 커짐으로 인해 촉매 컨버터(미 도시)에서의 배기 가스 정화 효율이 저하되더라도, 상기 탄소 필터(24)에서 배기 가스를 2차 정화하게 되므로 배기 가스의 최종 정화 효과는 좋아진다.

이와 같이, 본 고안에 의한 배기 가스 정화 장치는 촉매 컨버터에서 미정화된 유해 가스를 정화시킬 수 있기 때문에, 배기 가스의 정화 효율을 상승시킬 수 있는 잇점이 있다. 특히, 엔진의 웜 업시 등 촉매컨버터 내의 촉매 물질이 활성화되기 이전의 오염 물질을 제거할 수 있기 때문에 정화 효율은 더욱 좋아진다.

또, 배기 가스가 통과되는 배기 파이프의 직경을 확대할 수 있기 때문에, 부압이 감소되는 출력의 양이 저감되므로, 출력 향상의 효과가 있는 다른 잇점이 있다.

Claims (4)

1. 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치된 2개의 격리판과, 상기 격리판 사이에 설치되어 배기 소음을 감소시키는 복수개의 소음 감소 파이프와, 상기 케이스의 내부에 위치되고 배기 가스 파이프에 연결되어 배기 가스 중의 유해 가스를 저감시킨 후 배기 파이프로 배기시키는 탄소 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄소 필터는 내부에 과립 탄소 알맹이가 채워지고, 가스 배출이 용이하도록 표면에 미세한 구멍이 다수 형성된 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 탄소 필터는 그 선단에 상기 배기 가스 파이프와 결합될 수 있도록 나사부가 형성되어 배기 가스 파이프와 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 탄소 필터는 고압 공기로 청소 후 재사용이 가능하도록 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.