KR100506525B1 - 엔진의 고온고압을 이용한 배기가스 정화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 배기구와 배기 소음기사이에 설치하는 엔진의 고온고압을 이용한 배기가스 정화기에 관한 것이다.

본 발명은 선출원 발명 제10-2002-0046867호의 엔진의 고온고압을 이용한 배기가스 정화기를 보완한 것으로써 배기가스 정화기(1)를 구성하는 미세다공(29)이 형성된 1차 정화수단은 기울기를 갖는 수개의 삼원촉매회전판(3)과 상기 삼원촉매회전판(3)을 지지하는 중공축(31)으로 구성되어 주축(30)과 결합되고; 촉매유(24)를 가두는 상기 격판(7)(8)의 상부에는 비산방지턱(11)이 일체 구성되며; 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)은 양측면에 그물형 홈(19)을 구성한 것이다.

본 발명은 배기가스의 1차 정화 수단으로 미세다공이 형성된 삼원촉매회전판을 구성함으로써 제작이 용이하고, 촉매유를 가두는 격판의 상부에 비산방지턱을 구성하여 중금속 및 매연제거용 회전원판이 회전할 때의 원심력에 의하여 비산되는 촉매유를 다시 밑으로 떨어뜨려주므로 불필요한 손실을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 중금속 및 매연제거용 회전원판의 양측면에 그물형 홈을 구성함으로써 배기가스 중의 이물질과 매연 부착율을 높임으로써 정화효율을 향상시키는 등 의 효과가 있다.

Description

엔진의 고온고압을 이용한 배기가스 정화기{An exhaust gas clarifier using engine's high temperature and pressure}

본 발명은 엔진의 고온고압을 이용한 배기가스 정화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세다공을 이용하여 배기가스를 정화하는 삼원촉매회전판의 제조 효율과 중금속 및 매연제거용 회전원판의 양측면에 그물형 홈을 구성하여 표면적을 넓게 함으로써 이물질 등의 흡착율을 높이고, 격판의 상부에 비산방지턱을 구성하여 중금속 및 매연제거용 회전원판이 회전할 때 촉매유가 상부로 비산되는 것을 방지하도록 개량한 배기가스 정화기에 관한 것이다.

촉매가 고정식으로 구성된 종래의 배기가스 정화기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 별도의 동력전달장치를 사용하지 않고 엔진에서 배출되는 고온고압을 이용하여 미세다공이 형성된 촉매스크류와 그물형 홈이 형성된 회전원판을 돌려 배기가스 중의 유해물질과 공해물질을 제거 및 정화하는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화기를 특허출원(10-2002-0046867)한 바 있다.

상기 선출원 발명의 배기가스 정화기는 엔진에서 배출되는 배기가스를 미세다공이 형성된 촉매스크류로 1차 정화하고, 상기 촉매스크류를 통과하면서 1차 정화된 배기가스 중의 이물질과 매연은 촉매유속에 잠겨 회전하는 회전원판의 그물형 홈에 부착되어 상기 촉매유에 침전되는 작용에 의하여 정화효율이 높아지는 효과를 얻게 되었다.

그러나 상기 선출원 발명의 배기가스 정화기는 몇 가지 보완점이 발견되었다.

첫째, 배기가스를 1차 정화하는 수단이 미세다공이 형성된 스크류(screw) 형태를 취하고 있기 때문에 가공상의 어려움이 있었다.

둘째, 1차 정화된 배기가스중의 이물질과 매연을 부착하여 촉매유속에 침전시키는 회전원판의 한쪽 면에만 그물형 홈이 형성되어 있어 상기 이물질과 매연의 부착율이 상대적으로 떨어지는 문제점이 발견되었다.

셋째, 회전원판이 촉매유에 잠겨 회전할 때의 원심력에 의하여 촉매유가 비산되면서 상기 촉매유를 가두는 격벽의 통기구로 유입되어 스크류 회전판과 팬의 작용에 지장을 줌과 동시에 촉매유의 손실을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 선출원 발명의 배기가스 정화기에서 나타나는 몇 가지 단점, 즉 배기가스의 1차 정화수단이었던 스크류를 가공이 용이한 회전판으로 대체 구성하고 촉매유를 가두는 격판의 상부에 비산방지턱을 구성함으로써 배기가스 정화기의 제조 효율을 높이고, 촉매유의 손실을 방지하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 촉매유속에 잠겨 회전하는 중금속 및 매연제거용 회전원판의 양측면에 그물형 홈을 구성시켜 이물질 및 매연의 부착율을 높임으로써 정화능력을 한층 더 높이는데 있다.

본 발명의 엔진의 고온고압을 이용한 배기가스 정화기의 구성을 이하, 첨부된 도면과 관련하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 상기한 선출원 발명의 배기가스 정화기의 단점을 보완하여 미세다공을 이용하여 배기가스를 1차 정화하는 수단으로 가공이 용이한 삼원촉매회전판을 구성하고, 이물질과 매연의 부착율을 높이기 위하여 중금속 및 매연제거용 회전원판의 양측면에 그물형 홈을 구성하며, 촉매유를 가두는 격판의 상부에는 비산방지턱을 구성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 배기가스 정화기 사시도이고, 도 2는 본 발명의 배기가스 정화기 내부 구성을 나타낸 단면도이며, 도 3은 미세다공이 형성된 삼원촉매회전판 사시도, 도 4는 그물형 홈이 양측면에 형성된 중금속 및 매연제거용 회전원판 사시도, 도 5는 배기가스가 가장 많이 배출되는 엔진의 처음 시동과 겨울철 엔진 냉각에 의한 성능저하를 보완하는 형상기억합금노즐의 단면도이다.

본 발명의 배기가스 정화기(1)를 구성하는 원기둥 형태의 본체(2)는 앞쪽과 뒤쪽에 연결용 플랜지(16)(17)가 일체로 형성되고, 촉매유(24)가 담기는 부분의 위, 아래에 촉매유 유입구 마개(21)와 촉매유 배출구 마개(22) 및 촉매유 투시창(23)이 구성된다.

상기 본체(2)의 내부 앞쪽에는 배기가스 안내날개(5)를 경사지게 배치하여 용접으로 고정하고, 뒤쪽에는 수개의 배기가스 안내날개(6)를 수직으로 세워 용접으로 고정한다.

상기 본체(2) 및 배기가스 안내날개(5)(6)는 분리하여 제작되고, 삼원촉매회전판(3)과 격판(7)(8), 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)을 상기 본체(2) 내부에 결합한 상태에서 덮어 용접으로 고정, 밀폐하게 된다.

본 발명의 배기가스 정화기(1)를 구성하는 미세다공(29)이 형성된 삼원촉매회전판(3)은 상기 배기가스 안내날개(5)와 동일한 기울기를 갖도록 중공축(31)에 수개 일체 구성되고, 중공축(26)과 일체로 구성된 수개의 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)의 양측면에는 이물질과 매연을 부착하기 위한 그물형 홈(19)이 구성되어 있다.

베어링 하우징(9)(10)과 볼트 체결되는 격판(7)(8)의 상부에는 비산방지턱(11)이 일체 구성되며, 상기 격판(7)(8)을 본체(2)내에 설치함에 있어서는 비산방지턱(11)이 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)을 사이에 두고 마주 보도록 한다.

본체(2)의 플랜지(17)에 결합되는 형상기억합금노즐(18)은 수개의 조각들의 조합에 의하여 플랜지(25)가 일체로 형성된 연결관(20)의 내부에 끼워져 직경이 넓은 쪽의 전둘레를 용접으로 고정하였다.

양측에 암나사가 형성된 캡(14)(15)을 결합할 수 있도록 수나사가 형성된 주축(30)을 격판(7)이 결합된 베어링 하우징(9)에 끼운 다음 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)이 일체 구성된 중공축(26)을 상기 주축(30)에 삽입하여 볼트(27)로 고정한 다음 격판(8)이 결합된 베어링 하우징(10)과 팬(14)을 상기 주축(12)에 순차적으로 결합하되 상기 팬(13)은 캡(15)을 조여 고정하였다.

상기 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)이 결합된 주축(30)의 타측에는 미세다공(29)이 형성된 삼원촉매회전판(3)이 일체 구성된 중공축(31)을 끼워 볼트(28)로 고정한 다음 상기 주축(30)에 팬(12)을 끼워 캡(14)으로 고정하였다.

상기와 같이 조립된 배기가스 정화기(1)의 삼원촉매회전판(3)과 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)이 본체(2)내에 구성된 배기가스 안내날개(5)(6)사이에 위치하도록 끼운 다음 상기 주축(30)에 결합된 격판(7)(8)의 하부를 분리된 본체(2) 하부에 밀착시켜 용접으로 고정함으로써 전체를 지지할 수 있도록 하였다.

상기한 방법으로 배기가스 정화기(1)의 구성요소를 분리된 하부 본체(2)에 설치한 다음에는 분리된 상부 본체(2)를 덮어 맞닿는 전 둘레를 용접으로 고정, 밀폐하고, 상기 격판(7)(8)사이에 로듐, 지르코늄 산화물 등을 함유한 내열성 내화학성 촉매유(24)를 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)이 잠기도록 주입한다.

상기한 본 발명의 배기가스 정화기(1)는 플랜지(16)를 이용하여 엔진 배기구에 고정하고, 형상기억합금노즐(18)이 결합된 연결관(20)쪽에는 배기 소음기를 결합한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 배기가스 정화기(1) 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진에서 배출되는 고온고압의 배기가스가 주축(30)에 결합된 팬(12)의 날개를 통과하면서 발생되는 힘에 의하여 상기 팬(12)이 회전함으로써 베어링 하우징(9)(10)에 지지된 주축(30)에 결합된 삼원촉매회전판(3)과 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)이 동시에 회전하게 된다.

상기 팬(12)을 통과하는 배기가스는 수개의 삼원촉매회전판(3)에 형성된 미세다공(29)을 순차적으로 통과하면서 1차 정화작용이 이루어지며, 이때 배기가스는 본체(2)의 내부에 구성된 배기가스 안내날개(5)에 의하여 흐름이 유도되므로 그 만큼 체류시간이 연장되어 정화능률이 향상된다. 즉, 본체(2)의 내벽과 삼원촉매회전판(3) 사이의 공간으로 배기가스가 바로 통과하지 못하도록 상기 공간을 배기가스 안내날개(5)로 막아줌으로써 팬(12)을 통과하는 배기가스의 체류시간을 연장하는 한편 삼원촉매회전판(3)이 회전할 때의 원심력으로 배기가스가 본체(2)의 내벽에 부딪히고, 상기 삼원촉매회전판(3)이 회전할 때의 흡입력으로 배기가스의 흐름을 유도하여 미세다공(29)을 통과하도록 함으로써 1차 정화작용이 이루어진다.

상기 삼원촉매회전판(3)에 의하여 1차 정화된 배기가스는 격판(7)의 상부로 유입되어 촉매유(24)속에 잠겨 회전하는 수개의 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)에 의하여 2차 정화되는데, 이때 유입된 불완전 연소 매연과 일부 유해가스가 배기가스 안내날개(6)의 유도작용으로 상기 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)에 부딪치면서 이물질과 매연이 양측면의 그물형 홈(19)에 부착되고, 상기 그물형 홈(19)에 부착된 이물질과 매연은 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)의 회전으로 촉매유(24)속에 잠기면서 이탈, 분리되어 침전된다.

상기 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)이 촉매유(24)속에 잠겨 회전할 때 원심력에 의하여 비산되는 촉매유(24)는 격판(7)(8)의 상부에 구성된 비산방지턱(11)에 부딪쳐 밑으로 떨어지게 되며, 주축(30)의 후미에 결합된 팬(13)은 배기가스를 역류시켜 상기 삼원촉매회전판(3)과 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)에 머무는 시간을 연장시킴으로써 정화능율을 더 높이는 작용을 한다.

상기 작용으로 오염원이 완전 제거된 배기가스는 연결관(20)에 결합된 형상기억합금노즐(18)을 통과하게 되며, 상기 형상기억합금노즐(18)은 온도변화에 따른 취출기류의 변화를 유도하는데 특히, 엔진의 처음 시동상태 및 겨울철 냉각상태에서는 형상기억합금노즐(18)의 후단부가 원래 직경보다 약 30~40% 정도 열려 배기가스의 체류시간을 지연시켜주고, 엔진의 기동이 정상수준에 이르면 내부의 온도가 상승하면서 상기 형성기억합금노즐(18)이 후단부 직경이 선단부 직경의 80~95% 상태로 확개, 개방된다.

위와 같은 본 발명의 배기가스 정화기는 엔진에서 배출되는 고온고압의 배기가스를 이용하여 삼원촉매회전판과 중금속 및 매연제거용 회전원판을 돌림으로써 저렴한 비용을 제작할 수 있으면서 그 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 배기가스의 1차 정화 수단으로 미세다공이 형성된 삼원촉매회전판을 구성함으로써 제작이 용이하고, 촉매유를 가두는 격판의 상부에 비산방지턱을 구성하여 중금속 및 매연제거용 회전원판이 회전할 때의 원심력에 의하여 비산되는 촉매유를 다시 밑으로 떨어뜨려주므로 불필요한 손실을 방지하는 효과가 있다.

본 발명은 중금속 및 매연제거용 회전원판의 양측면에 그물형 홈을 구성함으로써 배기가스 중의 이물질과 매연 부착율을 높임으로써 정화효율을 향상시키는 등 의 효과가 다대한 매유 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명의 배기가스 정화기 사시도

도 2는 본 발명의 배기가스 정화기 단면도

도 3은 본 발명의 삼원촉매회전판 사시도

도 4는 본 발명의 중금속 및 매연제거용 회전원판 사시도

도 5는 본 발명의 격판 사시도

도 6은 본 발명의 형상기억합금 노즐 단면도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 배기가스 정화기 2 : 본체

3 : 삼원촉매회전판 4 : 중금속 및 매연제거용 회전원판

5. 6 : 배기가스 안내날개 7. 8 : 격판

9. 10 : 베어링 하우징 11 : 비산방지턱

12. 13 : 팬 18 : 형상기억합금노즐

19 : 그물형 홈 24 : 촉매유

29 : 미세다공 30 : 주축

Claims (1)

1. 본체(2)내에 배기가스 안내날개(5)(6)가 형성되고, 베어링 하우징(9)(10)이 볼트 체결된 격판(7)(8)에 지지되도록 결합된 주축(30)에 팬(12)(13)과 중금속 및 매연제거용 회전원판(4) 및 미세다공(29)이 형성된 1차 정화수단을 구성하고, 상기 본체(2)의 후미에 형상기억합금노즐(18)이 결합된 연결관(20)을 구성하여 엔진 배기구와 배기 소음기사이에 설치하는 배기가스 정화기(1)에 있어서,

   상기 미세다공(29)이 형성된 1차 정화수단은 기울기를 갖는 수개의 삼원촉매회전판(3)과 상기 삼원촉매회전판(3)을 지지하는 중공축(31)으로 구성되어 주축(30)과 결합되고;

   촉매유(24)를 가두는 상기 격판(7)(8)의 상부에는 비산방지턱(11)이 일체 구성되며;

   상기 중금속 및 매연제거용 회전원판(4)은 양측면에 그물형 홈(19)이 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 고온고압을 이용한 배기가스 정화기.