KR100809075B1 - 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 배기 가스의 매연 및 질소 산화물 등을 코로나 방전을 통해 음 이온으로 하전시키고 대응 전극에 의해 흡착 ㆍ집진하여 정화하는 자동차 머플러의 교체나 변경없이 배기관 후단에 탈ㆍ부착이 가능한 자동차 배기 가스 정화 장치를 제공하기 위한 것이다.
자동차, 배기 가스, 음 이온, 대응 전극, 탈ㆍ부착, 집진, 정화, 코로나 방전, 하전

Description

탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치{Apparatus for cleaning automobile exhaust gas to readily attach and remove}
도 1은 본 발명에 따른 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치의 제 1구현예를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치의 제 2구현예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해 사시도이다.
도 5a는 도 2와 4에서 음 이온 발생판(17)의 메쉬의 교차 부위를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 5b는 도 2와 4에서 포집판(21)의 메쉬의 교차 부위를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 2와 4에서 집진판(18)의 표면을 확대하여 나타낸 사시도이다.
10,30 ---- 정화 장치
11,31 ---- 설치 부위 12,32 ---- 집진 부위
13,33 ---- 연결 부위 14,34 ---- 포집 부위
15 ---- 구멍 16 ---- 볼트
17 ---- 음 이온 발생판 18 ---- 집진판
19,19' ---- 절연성 모듈 20 ---- 받이통
21 ---- 포집판 22 ---- 침
35 ---- 클램프 36 ---- 홈
37 ---- 볼트 38 ---- 너트
본 발명은 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동차 배기 가스의 매연 및 질소 산화물 등을 코로나 방전을 통해 음 이온으로 하전시키고, 대응 전극에 의해 흡착 ㆍ집진하여 정화하는 자동차 머플러의 교체나 변경없이 배기관 후단에 탈ㆍ부착이 가능한 자동차 배기 가스 정화 장치에 관한 것이다.
종래의 배기 가스 정화 장치는 장치의 부분 또는 전체적인 개선에 의한 방식을 채택하고 있다. 즉, 기존의 방식은 내부 필터, 촉매, 집진 방법을 개선한 방식으로 필터를 이용한 매연의 포집 연소, 삼원 촉매를 이용한 배기 가스의 처리, 촉매 필터 방식, 고전압 플라즈마를 발생시켜 연소시키는 방식 등이 있다.
상기의 방식에서 필터 방식이나 촉매 개선 방식의 경우 PM에 의한 압력 강하로 엔진의 효율이 감소하고, 제품이 고가이며, 필터나 촉매 자체의 유지 보수 및 교환에 어려움을 안고 있으며, 고전압 플라즈마 제품의 경우 매연의 처리 효율은 높지만 NOx의 처리 효율이 높지 못하였다. 또한, 기존 정화 장치를 교체해야 하므로 유지 보수가 어려운 단점이 있었다.
본 발명자들은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 달성하게 된 것으로서, 본 발명은 자동차 배기 가스의 매연 및 질소 산화물 등을 코로나 방전을 통해 음 이온으로 하전시키고 대응 전극에 의해 흡착 ㆍ집진하여 정화하는 장치로서, 자동차 머플러의 교체나 변경없이 배기관 후단에 쉽게 탈ㆍ부착시켜 사용할 수 있는 자동차 배기 가스 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
본 발명의 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치는 자동차의 머플러 후단에 자유롭게 탈ㆍ부착할 수 있도록 나사 또는 클램프에 의해서 조립 가능한 설치 부위, 배기 가스 중의 유해 물질 입자를 실질적으로 흡착ㆍ집진하게 되는 집진 부위,상기 설치 부위와 상기 집진 부위를 연통하는 연결 부위 및 상기 집진 부위의 하부에 위치하면서 집진된 유해 물질을 수용하도록 된 포집 부위로 하우징이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정화 장치에서, 상기 집진 부위는 배기 가스 유해 물질을 음 이온으로 하전시키기 위한 메쉬 형태의 음 이온 발생판, 해당 음 이온 발생판으로부터 하전된 유해 물질을 도전성 실리콘을 이용한 대응 전극에 의해 흡착ㆍ집진하는 복 수개로 구성된 집진판, 이들 복수개의 집진판을 양쪽 선단에서 고정시키게 되는 절연성 모듈, 상기 집진판으로부터 중력 작용에 의해 포집되는 매연 또는 질소 산화물 입자를 수용하게 되는 대응 전극의 집진 부재가 바닥에 설치된 받이통 그리고 상기 집진판과 받이통 사이에 위치하면서 상기 집진 부재와 함께 받이통에 포집된 입자 들이 외부로 방출되지 못하도록 하기 위한 음이온 발생 포집판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치의 제 1구현예를 나타낸 사시도이다. 도 1에서 본 발명에 따른 정화 장치(10)의 하우징은 자동차의 머플러 후단에 자유롭게 탈ㆍ부착할 수 있도록 나사에 의해서 조립 가능한 설치 부위(11), 배기 가스 중의 매연과 질소 산화물을 실질적으로 흡착ㆍ집진하게 되는 집진 부위(12) 그리고 상기 설치 부위(11)와 상기 집진 부위(12)를 연통하는 연결 부위(13)로 구성되어 있다.
상기 장치(10)의 하우징은 배기 가스가 통과할 수 있도록 원통 형상으로 구성되어 있되 흡착ㆍ집진의 표면적을 넓게 하기 위해서 배기 가스가 유입되는 설치 부위(11)의 직경 보다 집진 부위(12)의 직경을 훨씬 넓게 하는 것이 바람직하고, 연결 부위(13)의 직경은 전방 부위가 설치 부위(11)와 동일하고, 후방 부위는 집진 부위(12)의 직경과 동일하게 형성되어 있다. 추가로 집진 부위(12)의 하부에는 후술하겠지만 받이통이 탈ㆍ부착될 수 있는 포집 부위(14)가 상기 하우징의 축 방향을 따라 집진 부위(12)의 길이와 동일하게 형성되어 있다.
상기 하우징의 재질은 FRP 또는 실리콘이나 다른 폴리머를 절연 코팅한 금속으로 제작하는 것이 바람직하다.
도 2는 도 1의 정화 장치(10)의 분해 사시도를 나타낸 것이다. 도 1과 동일한 부품에 대해서는 동일한 부호를 사용하기로 한다. 즉, 상기 정화 장치(10)의 하우징은 앞에서도 설명한 바와 같이 설치 부위(11), 집진 부위(12) 및 연결 부위(13)로 구분되어 있고, 집진 부위(12)의 하부에는 포집 부위(14)가 한쪽 표면이 안쪽으로 개방되어 있는 채널 형상을 취하고 있다.
상기 설치 부위(11)에는 외부 원주 방향을 따라서, 일정한 간격으로 적당한 개수로 구멍(15)이 형성되어 있으며, 이 구멍(15)에는 볼트(16)가 체결되어 정화 장치(10)의 하우징이 자동차의 머플러(도면에 도시하지는 않음)의 원주 표면에 장착될 수 있도록 도움을 주게 된다. 다른 방법으로 상기 볼트(16)를 상기 구멍(15)으로부터 해제하면 정화 장치(10)의 하우징을 머플러로부터 탈착시킬 수 있다.
상기 집진 부위(12)는 배기 가스 유해 물질을 음 이온으로 하전시키기 위한 메쉬 형태의 음 이온 발생판(17), 해당 음 이온 발생판(17)으로부터 하전된 유해 물질을 도전성 실리콘을 이용한 대응 전극에 의해 흡착ㆍ집진하는 복수개로 구성된 집진판(18), 이들 복수개의 집진판(18)을 양쪽 선단에서 고정시키게 되는 절연성 모듈(19,19'), 상기 집진판(18)으로부터 중력 작용에 의해 포집되는 매연 또는 질소 산화물 입자를 수용하게 되는 대응 전극의 집진 부재(도면에 도시하지는 않음)가 바닥에 깔려 있는 받이통(20) 그리고 상기 집진판(18)과 받이통(20) 사이에 위치하면서 받이통(20)에 수용되어 있는 입자 들이 외부로 방출되지 못하도록 하기 위한 음이온 발생 포집판(21)으로 구성되어 있다.
상기에서 음 이온 발생판(17)은 음 이온 코로나 방전을 통해서 배기 가스의 유해 물질을 음(-) 이온으로 하전시키는 역할을 하는 부재로서, 원형 링의 형상에 중앙 부위는 배기 가스가 쉽게 통과할 수 있도록 대부분 메쉬 형태로 구성되어 있다. 그리고, 메쉬가 교차하는 장소에는 전자 방출이 용이하도록 도 5a에 나타낸 바와 같이 가시 형태의 침(22)이 V자형으로 부착되어 있다. 상기 침(22)은 음 이온의 발생 효율을 극대화하기 위해서 설치된 것이다.
상기 집진판(18)은 상기 음 이온 발생판(17)으로부터 하전된 유해 물질을 도전성 실리콘을 이용한 대응 전극, 즉 양(+)의 전극에 의해 흡착ㆍ집진하는 곳으로 여기서, 집진판(18)은 복수개가 하우징의 축 방향과 동일한 방향으로 놓여져 있으며, 양쪽 선단에는 이들 집진판(18)의 다발을 고정시키기 위한 원형 링 형상의 절연성 모듈(19,19')이 설치되어 있다.
상기 집진판(18)은 금속성 재질, 예를 들면 알루미늄, 스테인레스 스틸 등을 이용하지 않고, 실리콘에 도전성 충진제인 카본 블랙, V2O5, Ag, RuO2을 적당한 비로 첨가하여 제조한 도전성 탄성체로서, 다양한 형태로 성형이 가능하고, 우수한 내화학성 및 내열성을 가지며, 실리콘의 우수한 흡착능으로 NOx 및 매연의 흡착 및 집진 효율이 금속 보다 우수한 특성을 보인다.
상기 집진판(18)은 도 6에 나타낸 바와 같이 그 표면이 물결 무늬의 형상을 가짐과 동시에 각각의 표면에는 엠보싱 구조물이 추가로 돌설되어 있으며, 하우징 의 축 방향과 동일한 방향으로 세워서 설치되어 있다. 이에 따라 압력 강하를 막으면서 집진 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 집진 부위(12) 내에서 상기 음 이온 발생판(17)과 집진판(18)과의 설치 간격은 약 5 내지 15 mm의 정도로 하는 바람직하다.
상기 받이통(20)은 정화 장치(10)의 하우징의 포집 부위(14)에 삽입 장착 또는 그로부터 탈착이 용이하도록 되어 있으며, 상기 집진판(18)의 하부에 설치되어 있어 정화 장치가 멈추었을 때 유해 물질 입자들이 중력 작용에 의해 떨어져서 포집되게 된다. 상기 받이통(20)의 바닥에는 상기 집진판(18)과 동일 전극의 집진부재(도면에 도시하지는 않음)가 깔려 있으며, 상기 집진판(18)과 같은 대응 전극으로서 차량의 재시동시에도 포집된 유해 물질의 입자들이 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다. 상기 받이통(20)은 포집 부위(14)로부터 탈ㆍ부착이 가능하므로 포집된 입자들을 외부로 제거하기에도 용이하다.
한편, 상기 포집판(21)은 상기 음 이온 발생판(17)과 동일한 전극을 가지며, 차량의 재시동시 받이통(20)에 포집되어 있는 유해 물질이 받이통(20)의 바닥에 깔려 있는 집진 부재와 함께 외부로 배출되는 것을 방지하게 된다. 특히 이를 위해 상기 포집판(21)은 메쉬 형태로 되어 있으면서 메쉬가 교차하는 장소에는 도 5b에서와 같이 전자 방출이 용이하도록 한쪽 방향으로 침(22)이 V자형으로 설치되어 있고, 그 반대편 방향으로도 침이 V자형으로 설치되어 있다.
본 발명에 의하면, 집진 부위(12) 내에 설치되는 음 이온 발생판(17), 집진판(18) 및 이들을 고정시키기 위한 절연성 모듈(19, 19')은 한 세트만을 내장시킬 수도 있지만, 필요한 경우에는 2개 이상의 세트를 직렬로 내장시킬 수 있고, 정화 장치 전체를 자동차 머플러에 2개 이상을 병렬로 연결하여 사용할 수도 있다.
한편, 첨부 도면 중 도 3은 본 발명에 따른 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치(30)의 제 2구현예를 나타낸 것으로 도 1과 비교해서 설치 부위의 구조만 다르고, 나머지 부분은 도 1과 동일하다. 즉, 도 3의 설치 부위(31)는 자동차의 머플러에 볼트에 의해 체결하는 대신에 클램프(35)에 의해서 탈ㆍ부착이 가능하도록 되어 있다. 도 1과 동일한 부품에 대해서는 동일한 부호를 사용하기로 한다.
도 4는 도 3의 정화 장치(30)의 분해 사시도로서, 상기 설치 부위(31)에는 원주 방향을 따라서, 일정한 간격으로 적당한 개수로 홈(36)이 형성되어 있으며, 이 홈(36)에 의해서 설치 부위(31)가 탄력성을 나타내어 자동차 머플러의 직경과 관계없이 용이하게 장착될 수 있고, 머플러에 장착된 후에 클램프(35)를 볼트(37) 및 너트(38)로 조이게 되면 본 발명의 정화 장치(30)를 머플러에 단단하게 고정시킬 수 있게 되며, 다른 방법으로 상기 클램프(35)를 제거하면 정화 장치(30)의 하우징을 머플러로부터 쉽게 탈착시킬 수 있다.
본 발명에 따른 정화 장치(10,30)에 의하면, 자동차 배기 가스가 배출되는 머플러의 후단에 탈ㆍ부착 형태로 설치가 가능하고, 먼저 배기 가스가 설치 부위(11,31)를 통해서 연결 부위(13,33)을 경유한 후 집진 부위(12,32)로 유입된 후에 메쉬 형태로 된 음 이온 발생판(17)에 의해서 코로나 방전에 의해 하전된다. 다음에 대응 전극인 도전성 실리콘을 사용하여 제조된 엠보싱 형태의 집진판(18)을 통과하면서 압력 강하 없이 매연 및 질소 산화물이 흡착ㆍ집진되면서 주기적으로 정화되게 된다. 정화된 배기 가스는 본 발명의 장치(10,30) 밖으로 배출되는 반면에 집진된 매연 및 질소 산화물 등과 같은 유해 물질들은 차량의 시동을 중지했을 때 집진판(18)으로부터 중력 작용에 의해 탈착되어 받이통(20)으로 포집된다. 그리고, 차량의 재시동시 받이통(20)의 바닥에 깔려 있는 집진 부재와 포집판(21)에 의해서 유해 물질의 입자는 자연적으로 외부로 유출되지 않게 된다. 이렇게 받이통(20)에 포집된 유해 물질은 정화 장치(10,30)의 포집 부위(14,34)로부터 탈착된 후 쉽게 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치는 자동차의 머플러의 후단에 볼트나 클램프를 이용해서 간단히 탈ㆍ부착 형태로 설치하여 유해 가스를 정화하는 방식이므로 정화 장치의 효율을 높일 수 있으며, 탈ㆍ부착이 용이하여 주기적인 세척으로 집진 부위의 정화 효율을 높게 유지하기가 쉽다는 장점이 있다.
또한, 집진판의 재질을 도전성 탄성체로 제작함으로써 다양한 형태로 성형이 가능하고, 우수한 내화학성 및 내열성을 발휘할 수 있으며, 실리콘의 특성상 NOx 및 매연의 집진 효율도 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치는 음 이온 발생판을 메쉬 형태와 메쉬의 교차 부위에 가시형의 침을 부착함으로써 음 이온 발생 효율을 극대화할 수 있고, 집진판을 2개 이상의 엠보싱 구조판을 세로로 위치하도록 함으로써 압력 강하를 막으면서 집진 효율을 증가시킬 수 있고, 집진판 하부에 탈ㆍ부착이 가능한 받이통을 설치함 으로써 정화 장치가 정지하였을 때 유해 물질 입자들이 중력 작용에 의해 쉽게 포집될 수 있을 뿐 아니라 차량의 시동시 받이통의 집진판과 그 위에 설치되어 있는 포집판에 의해 유해 물질 입자들이 정화 장치 밖으로 자연적으로 배출되는 것도 방지할 수 있게 된다.
또한, 받이통이 정화 장치의 하우징에 있는 포집 부위에 탈ㆍ부착이 가능하도록 설계되어 있어 유해 물질 입자들을 용이하게 제거한 후 다시 장착하여 사용할 수 있는 효과도 있다.

Claims (8)

  1. 자동차의 머플러 후단에 자유롭게 탈ㆍ부착할 수 있도록 나사 또는 클램프에 의해서 조립 가능한 설치 부위(11,31),
    배기 가스 중의 유해 물질 입자를 실질적으로 흡착ㆍ집진하게 되는 집진 부위(12,32),
    상기 설치 부위(11,31)와 상기 집진 부위(12,32)를 연통하는 연결 부위(13,33) 및
    상기 집진 부위(12,32)의 하부에 위치하면서 집진된 유해 물질을 수용하도록 된 포집 부위(14,34)로 하우징이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치(10,30).
  2. 제 1항에 있어서, 상기 집진 부위(12,32)는 배기 가스 유해 물질을 음 이온으로 하전시키기 위한 메쉬 형태의 음 이온 발생판(17), 해당 음 이온 발생판(17)으로부터 하전된 유해 물질을 도전성 실리콘을 이용한 대응 전극에 의해 흡착ㆍ집진하는 복수개로 구성된 집진판(18), 이들 복수개의 집진판(18)을 양쪽 선단에서 고정시키게 되는 절연성 모듈(19,19'), 상기 집진판(18)으로부터 중력 작용에 의해 포집되는 매연 또는 질소 산화물 입자를 수용하게 되는 상기 집진판(18)과 동일한 집진 부재이 바닥에 설치되어 있는 받이통(20) 그리고 상기 집진판(18)과 받이통(20) 사이에 위치하면서 상기 집진 부재와 함께 받이통(20)에 포집된 입자 들이 외부로 방출되지 못하도록 하기 위한 포집판(21)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 음 이온 발생판(17)은 원형 링의 형상에 중앙 부위가 메쉬 형태로 구성되어 있되 메쉬가 교차하는 장소에는 전자 방출이 용이하도록 가시 형태의 침(22)이 V자형으로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치(10,30).
  4. 제 2항에 있어서, 상기 집진판(18)은 그 표면이 물결 무늬의 형상을 가짐과 동시에 각각의 표면에는 엠보싱 구조물이 추가로 돌출되게 형성되어 있으며, 하우징의 축 방향과 동일한 방향으로 세워서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 받이통(20)은 하우징의 포집 부위(14)에 삽입 장착 또는 그로부터 탈착이 용이하도록 되어 있고, 상기 집진판(18)의 하부에 설치되어 있어 정화 장치가 멈추었을 때 유해 물질 입자들이 중력 작용에 의해 떨어져서 포집될 수 있으며, 그 하부에는 상기 집진판(18)과 동일 전극의 집진 부재가 설치되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 음이온 발생 포집판(21)은 전체적으로 메쉬 형태로 되어 있으면서 상기 메쉬가 교차하는 장소에는 전자 방출이 용이하도록 양 방향으로 침(22)이 V자형으로 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 집진 부위(12) 내에 설치되는 음 이온 발생판(17), 집진판(18) 및 이들을 고정시키기 위한 절연성 모듈(19, 19')로 이루어진 세트를 2개 이상 내장시키는 것을 특징으로 하는 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 정화 장치는 차량의 머플러에 2개 이상이 병렬로 연결하여 사용하는 것을 특징으로 하는 탈ㆍ부착형 자동차 배기 가스 정화 장치.
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