KR100335236B1 - 내연기관의 배기가스 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관에서 발생한 유해가스를 정화시키는 내연기관의 배기가스정화장치에 관한 것이다.

가스이동구가 다수개 갖는 다공 연소관을 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대에 지지되도록 설치하므로 긴 이동로와 함께 다공연소관에 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이도록 구성한 것이다.

본 발명은 가스이동구가 다수개 갖는 다공 연소관을 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대에 지지되게 설치하되, 다공연소관의 외주연부에 수개의 가스안내대를 설치하여 일측의 방향으로 와류를 발생시키므로 보다 더 긴 이동로와 함께 배기가스의 운동량을 높여 다공연소관에 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 가스이동구가 다수개 갖는 다공 연소관을 중첩하여 양측 지지대에 설치된 다공연소관으로 구성된 자동차 내연기관의 배기가스 정화장치에 촉매용 금속을 도금하여 배기가스의 재연소와 함께 촉매로 배기가스를 정화하는 내연기관의 배기가스 정화장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

엔진 배기부(E)와 배기장치(C) 사이에 위치하도록 체결대(16)로 나사결합이 이루어져 위치하게 되는데, 내연기관의 배기가스 정화장치(10)는 배기가스에 의하여 쉽게 가열되도록 하고 내측에서 외측으로 외측에서 내측으로 이동이 용이하게 이루어지도록 가스이동구(12)가 다수개 등간격으로 뚫려져 있으므로 배기시 편향된배기가스의 압력이 작용하여도 원활한 이동이 이루어지게 된다.

가스이동구(12)가 등간격으로 다수개가 뚫려진 다공연소관(11)이 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대(13)에 지지되도록 설치하므로 엔진행정에 의한 폭발로 고열상태의 배기가스는 고르게 다공연소관(11)을 가열하면서, 표면적이 넓은 등간격을 유지되게 설치된 다공연소관(11) 사이의 가스이동로 (15)를 통하여 이동하면서 다공연소관(11)과 접촉이 이루어지게 되며 빠른 이동으로 가스이동구(12)에서 약간의 저항이 발생되면서 불규칙한 흐름이 생긴다.

이러한 배기가스의 불규칙하고 빠른 흐름은 긴 가스이동로(15)의 이동으로 각기의 다공연소관(11)의 면에 접촉을 유발하게 되며, 불규칙한 흐름은 다공연소관(11)에 접촉율을 높여주게 되고 배기가스의 유동성 증가는 다공연소관(11)에 고온상태로의 유지가 가능하여 지면서 배기가스의 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이게 되는 것이다

Description

내연기관의 배기가스 정화장치{Engine's waste gas purification system}

본 발명은 내연기관에서 발생한 유해가스를 정화시키는 내연기관의 배기가스정화장치에 관한 것이다.

내연기관이 사용되는 특히, 차량의 이동량이 많은 지역에서 배출되는 오염물질은 가솔린, 디젤 또는 LPG 등을 연료로 사용되는 내연기관을 사용하는 기계 및 차량에서 많은 오염물질을 배출하며, 내연기관에서 운전중에 대기 중으로 다량 배출되는 기체중 비교적 유해하기 때문에 대기오염의 주된 원인이 되고 있는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOX) 등의 유해가스가 대기중에 방출되므로 자연환경에 심각한 피해를 주고 있다.

이중 CO(일산화탄소)는 혈액 중의 헤모글로빈과 결합하여 CO - Hb(일산화탄소헤모글로빈)가 되며, 농도가 20%가 되면 두통이나 현기증이 일어나고, 60% 이상에서는 의식을 잃게 되고 방치해두면 치명적 피해를 받게 되는 점과 함께, HC(탄화수소)는 점막을 자극하여 조직을 파괴하며. 또 CO(일산화탄소) 중에서도 올레핀계·방향족계의 활성탄화수소와 NOX(질소산화물) 등이 태양광선의 에너지에 의해 반응하면 옥시던트라는 복잡한 화합물을 생성하여 시정장애를 일으키는 광화학스모그를 발생시키며 만성폐질환 등 질병의 원인이 되는 등의 배기가스는 사람의 생활 환경에 유해 영향이 미쳐지는 것은 잘 알려진 바와 같다.

즉 내연기관에서 배출되는 배기가스 중에 포함된 유해가스의 생성을 줄이기 위하여 밸브와 점화시기의 조절로 연소효율을 높여 유해가스의 방출을 감소시키도록하고 있으나 한계에 도달하여 만족할만한 효과를 거두지 못하고 있으며, 이와 함께 오염량을 감소시키기 위하여 설치되는 내연기관의 정화 장치는 미 연소 가스의 재연소 장치와 촉매제에 의한 정화 장치들을 부착하여 사용하고 있다.

현재 촉매장치에 의하여 정화시키는 방법이 보편적으로 사용되고 있으나, 대기오염에는 황산화물 외에 내연기관의 배출가스 등에 함유되어 있는 질소산화물이 관계되므로, 유해가스를 제거하기 위하여 활성 산화알루미늄- 백금- 팔라듐(또는 로듐)을 함유하는 허니컴 형태의 촉매를 이용한 귀금속의 3원 촉매 컨버터 속을 통과시켜 산화, 환원시키는 방법도 쓰인다.

그러나 이러한 요소는 고온의 상태 하에서 바람직하나 보편적으로 배기구측에 부착된 상태에서 원활한 촉매가 원활하게 이루어지지 않게 되므로 촉매효율이 저하되며, 소재의 귀금속에 의한 소재의 고가로 인하여 사용이 회피되고 있으며 내연기관의 진동과 배출시키는 가스의 충격에 쉽게 파손되는 2차 공해를 발생시키는 요소도 문제점으로 나타나고 있다.

고가인 촉매장치를 대체하기 위하여 최근에 개발된 대한민국 특허 제201570호로 등록된 자동차 내연기관에 배기가스 재연소장치를 부착하여 발생되는 배기가스에 의하여 배기가스 재연소장치가 고온화 되며 수겹으로 적층된 배기가스 재연소장치의 망체를 통과하면서 배기가스가 연소되도록 하고 있다.

배기가스 연소시 배기가스가 고온화된 망체에 접촉으로 연소되므로 접촉면적이 중요한 요소가 되기 때문에 접촉면적을 넓히기 위하여 수회 적층된 망체를 통과하면서 배기가스가 망체에 닿아 미연소 가스가 연소되도록 하고 있다.

그러나, 망체를 통과하면서 연소되기 때문에 미연소 유해가스가 통과하는 시간이 짧고 접촉면이 좁아 연소효율 저하의 요소가 되며 수개의 망체를 통과하므로 배기가스 배출시 저항을 발생시키고, 또한 통과 시간이 짧아 기대만큼의 배기가스재 연소에 의한 정화효율을 나타내지 못하고 있다.

따라서 본 발명의 주된 목적은, 가스이동구가 다수개 갖는 다공 연소관을 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대에 지지되게 설치하되, 다공연소관의 외주연부에 가스안내대를 설치하여 와류를 발생시키므로 배기가스가 긴 이동로와 함께 다공연소관에 접촉면적이 넓어지므로 배기가스의 재연소와 함께 촉매금속의 도금에 의한 촉매로 배기가스를 정화하는 내연기관의 배기가스 정화장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 보인 사시도.

도 2는 본 발명의 작용상태를 보인 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 분리상태 측면도.

도 4는 도 3의 작용상태를 보인 단면도.

도 5와 도 6은 본 발명 다른 실시예의 정면도와 본 발명 다른 실시예의 다른 형태를 보인 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 , 20 : 정화장치 11 , 21 : 다공연소관

12 : 가스이동구 13 : 지지대

15 , 25 : 가스이동로 16 : 체결대

24 : 가스안내대

E : 엔진배기부 C : 배기장치

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엔진의 배기부에, 배기가스 배출을 위하여 결합되는 배기장치 사이에 결합되는 가스정화 장치에 있어서,

가스이동구가 다수개 갖는 다공 연소관을 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대에 지지되도록 설치하므로 긴 이동로와 함께 다공연소관에 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이도록 구성한 것이다.

본 발명은 가스이동구가 다수개 갖는 다공 연소관을 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대에 지지되게 설치하되, 다공연소관의 외주연부에 수개의 가스안내대를 설치하여 일측의 방향으로 와류를 발생시키므로 보다 더 긴 이동로와 함께 배기가스의 운동량을 높여 다공연소관에 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 가스이동구가 다수개 갖는 다공 연소관을 중첩하여 양측 지지대에 설치된 다공연소관으로 구성된 자동차 내연기관의 배기가스 정화장치에 촉매용 금속을 도금하여 배기가스의 재연소와 함께 촉매로 배기가스를 정화하는 내연기관의 배기가스 정화장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 내연기관의 배기가스 정화장치를 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에 의한 내연기관의 배기가스 정화장치(10)는 도 1과 도 2에 보인 바와 같이 엔진 배기부(E)와 배기장치(C) 사이에 위치하도록 체결대(16)로 나사결합이 이루어져 위치하게 되는데, 내연기관의 배기가스 정화장치(10)는 배기가스에 의하여 쉽게 가열되도록 하고 내측에서 외측으로 외측에서 내측으로 이동이 용이하게 이루어지도록 가스이동구(12)가 다수개 등간격으로 뚫려져 있으므로 배기시 편향된 배기가스의 압력이 작용하여도 원활한 이동이 이루어지게 된다.

가스이동구(12)가 등간격으로 다수개가 뚫려진 다공연소관(11)이 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대(13)에 지지되도록 설치하므로 엔진행정에 의한 폭발로 고열상태의 배기가스는 고르게 다공연소관(11)을 가열하면서, 표면적이 넓은 등간격을 유지되게 설치된 다공연소관(11) 사이의 가스이동로 (15)를 통하여 이동하면서 다공연소관(11)과 접촉이 이루어지게 되며 빠른 이동으로 가스이동구(12)에서 약간의 저항이 발생되면서 불규칙한 흐름이 생긴다.

이러한 배기가스의 불규칙하고 빠른 흐름은 긴 가스이동로(15)의 이동으로 각기의 다공연소관(11)의 면에 접촉을 유발하게 되며, 불규칙한 흐름은다공연소관(11)에 접촉율을 높여주게 되고 배기가스의 유동성 증가는 다공연소관(11)에 고온상태로의 유지가 가능하여 지면서 배기가스의 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이게 되는 것이다.

여기서 배기가스 정화장치(10)의 양측에 설치된 지지대(13)는 수개의 다공연소관(11)이 중첩하여 설치되므로 각기 다공연소관(11) 사이에 적절한 간격이 유지되게 지지시켜 주어 가스이동로(15)를 확보하게 되는데, 각기 접촉되는 부분을 용접 등에 의하여 접합하거나 끼워 조립하여도 설치가 가능하나 완전히 접합된 상태가 바람직하다.

본 발명에 따른 다른 실시예로서 배기가스 정화장치(20)는 도 3과 도 4에 보인 바와 같이 엔진배기부(E)와 배기장치(C) 사이에 위치하도록 체결대(16)로 나사결합이 이루어져 위치하게 되는데, 상기와 같이, 내연기관의 배기가스정화장치(20)는 배기가스에 의하여 쉽게 가열되도록 하고, 내측에서 외측으로 외측에서 내측으로 이동이 용이하게 이루어지도록 가스이동구(12)가 다수개 등간격으로 뚫려져 있어 정화장치(20)의 내측으로 배기가스가 원활하게 이동된다.

이때 배기가스의 이동이 효과적으로 이루어지도록 다공연소관(21)의 외주연부에 수개의 가스안내대(24)를 경사지게 설치하여 일측의 방향으로 와류를 발생시키므로 배기가스의 이동은 더욱 활성화되어 보다 더 긴 가스이동로(25)와 함께 배기가스의 운동량을 높여 다공연소관(21)에 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높아지게 된다.

즉, 가스안내대(24)는 배기가스가 다공연소관(21)을 타고 가스이동로 (25)를통하여 회전하면서 원심력에 의하여 다공연소관(21)의 면에 닿는 상태가 되면서 이동길이가 현격하게 길어져 정화장치(20)의 온도를 보다 더 상승시키게 되므로 배기가스가 효과적으로 연소된다.

가스안내대(24)는 배기가스의 배출시 저항이 적도록 완만한 경사가 이루어 져야하며, 다공연소관(21)에 용접에 의하여 부착하여도 가능하며, 도시하지는 않았지만 다공연소관(21)의 일부를 절개하여 절곡하는 형태로 형성시켜도 정화장치(20)의 작용에 크게 영향을 미치지 않는다.

그리고 가스안내대(24)는 수개가 중첩하여 등간격으로 설치되는 다공연소관(21)의 간격을 유지하는 스페이서 기능을 함께 가지며, 이와 함께 가스이동구(12)가 등간격으로 다수개가 뚫려진 다공연소관(21)이 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대(13)에 지지되도록 설치하여 결합하는데 용접 등에 의하여 고정된 상태로 제조되는 것이 바람직하다.

이는 엔진행정에 의한 폭발로 진동에 의한 마모 및 파손이 일어나지 않게 하며 소음을 줄이고 고열상태의 배기가스는 고르게 다공연소관(21)을 가열하면서, 표면적이 넓게 등간격을 유지되게 설치된 다공연소관(21) 사이의 가스안내대(24)에 안내되어 상기와 같이 가스이동로(25)를 통하여 이동하면서 다공연소관(21)과 접촉이 이루어지게 되며 빠른 이동으로 가스이동구(12)에서 약간의 저항이 발생되면서 불규칙한 흐름이 생긴다.

이러한 가스안내대(24)에 안내되어 배기가스의 불규칙하고 빠른 흐름은 긴 가스이동로(25)의 이동으로 각기의 다공연소관(21)의 면과 가스안내대(24)에 접촉을 유발하게 되며, 불규칙한 흐름은 다공연소관(21)에 접촉율을 높여주게 되고 배기가스의 유동성 증가는 다공연소관(21)에 고온상태로의 유지가 가능하여 지면서 배기가스의 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이게 되는 것이다.

여기서 상기와 같이 배기가스 정화장치(20)의 양측에 설치된 지지대(13)는 수개의 다공연소관(21)이 중첩하여 설치되므로 각기 다공연소관(21) 사이에 적절한 간격이 유지되게 지지 시켜 주어 가스이동로(25)를 확보하게 되는데, 각기 접촉되는 부분을 용접 등에 의하여 접합하거나 끼워 조립하여도 설치가 가능하나 유동이 없도록 접합하는 것이 바람직하다.

도 5와 도 6은 다공연소관(21)의 설치 상태를 보인 것으로, 상기와 같이 엔진배기부(E)와 배기장치(C)의 형태에 따라 변형된 상태를 보인 것이다.

상기와 같은 본 발명은 배기가스의 배출시에 고온상태로 배기가스와의 접촉이 넓게 이루어져 도금된 촉매금속과의 접촉도 효율적으로 이루어지기 때문에 촉매작용도 효율적으로 이루어져 황산화물 외에 자동차의 배출가스 등에 함유되어 있는 질소산화물이 관계되므로, 이를 제거하기 위해 코젤라이트 운반체에 활성 산화알루미늄 - 백금 - 팔라듐(또는 로듐)을 함유하는 촉매가 개발되었으며, 정화장치(10)(20)의 속을 통과시켜 산화, 환원시켜 유해한 가스를 무해한 가스로 바뀌어 배기가스를 정화하게 된다.

본 발명은, 다공연소관의 외주연부에 가스안내대를 설치하여 와류를 발생시키므로 배기가스가 긴 이동로와 함께 다공연소관에 접촉면적이 넓어지므로 배기가스의 재 연소효율을 높여주며, 촉매금속의 도금에 의한 촉매로 배기가스를 정화하므로 이중정화가 이루어져 환경오염을 감소시킬 수 있게 되는 등의 효과와 함께 배출되는 가스가 와류를 일으키며 빠른 속도로 이동되면서 배출되므로 배기장치내에 카본이 잔재되지 않도록 하는 부수적인 효과도 있다.

Claims (3)

1. 엔진의 배기부에, 배기가스 배출을 위하여 결합되는 배기장치 사이에 체결대와 함께 결합되는 가스정화 장치에 있어서,

   다수개의 가스이동구를 갖는 다공 연소관을 수개 등간격이 유지되게 중첩하여 양측 지지대에 지지되게 설치하므로 긴 이동로와 함께 다공연소관에 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다공연소관의 외주연부에 수개의 가스안내대를 설치하여 와류를 발생시키므로 보다 더 긴 이동로와 함께 배기가스의 운동량을 높여 다공연소관에 접촉면적이 넓어지므로 가스의 연소효율을 높이도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화장치.
3. 제 1항과 제 2항에 있어서,

   상기 내연기관의 배기가스 정화장치에 촉매용 금속을 도금하여 도금된 촉매금속에 의하여 배기가스의 재연소와 함께 촉매로 배기가스를 정화하도록 구성한 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기가스 정화장치.