KR100846319B1 - 촉매가 장착된 머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에서 배출되는 배기가스의 정화는 물론 소음을 효과적으로 감소시키도록 하는 촉매와 머플러를 일체화하여 구조를 단순화하므로써 조립 및 제조원가의 인하와 생산성을 높히도록 하며, 배기가스의 저주파소음을 단계적이며 점차적으로 감소시키도록 하고자 촉매가 장착된 머풀러에 관한 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 촉매가 장착된 머플러는, 차량의 배기파이프에 장착되는 촉매와 머플러에 있어서,

케이스(10)와, 케이스(10)의 일측에 설치되어 배기가스가 유입되게 설치되는 유입관(20)과, 케이스(10)내에 공간이 구획되게 제1,2,3배플(40a)(40b)(40c)을 설정된 간격으로 배치한 뒤 유입관(20)을 통해 유입되는 배기가스의 저주파소음을 단계적으로 감소시키는 제1,2,3,4챔버(30a)(30b)(30c)(30d)와, 제1챔버(30a)로 유입된 배기가스가 통과하면서 정화되는 한편 제2챔버(30b)로 유입되게 안내하는 촉매(50)와, 상기 촉매(50)를 통해 제2챔버(30b)로 유입된 배기가스의 저주파소음을 2차 감소시킨 뒤 배기가스는 배기관(60)을 통해 외부로 배기시키는 동시에 배기가스의 저주파소음을 제3챔버(30c)로 유입시켜 3차로 감소시키도록 제2배플(40b)에 형성되는 제1소음공(70)과, 제3챔버(30c)로 유입된 배기소음을 다시 제4챔버(30d)로 유입되게 하여 4차로 감소시키도록 제3배플(40c)에 형성되는 제2소음공(80)으로 구성한 것이다.

케이스, 유입관, 제1,2,3,4챔버, 제1,2,3배플, 촉매, 제1소음공, 제2소음공

Description

촉매가 장착된 머플러{ Muffler of have a catalyst }

도 1은 본 발명 머플러를 도시한 개략적인 사시도이며,

도 2는 본 발명 머플러의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.

* 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10;케이스 20;유입관

30a,30b,30c,30d;제1,2,3,4챔버 40a,40b,40c;제1,2,3배플

50;촉매 60;배기관

70;제1소음공 80;제2소음공

본 발명은 자동차의 머플러에 관한 것으로, 특히 차량에서 배출되는 배기가스의 정화는 물론 소음을 효과적으로 감소시키도록 하는 촉매와 머플러를 일체화하여 구조를 단순화하므로써 조립 및 제조원가의 인하와 생산성을 높히도록 하며, 배 기가스의 저주파소음을 단계적이며 점차적으로 감소시키도록 하고자 발명한 촉매가 장착된 머풀러에 관한 것이다.

일반적으로 대형 자동차, 버스, 화물차 등은 배기가스의 배출량이 많은 데, 많은 양의 배기가스가 정화 및 소음감소되지 못한 상태에서 배기되는 경우 환경오염의 원인이 되는 동시에 소음공해의 원인이 된다.

또, 자동차의 엔진에서 배출되는 배기가스는 고온 및 고압이므로 그대로 외부에 방출하면 급격한 가스의 팽창 때문에 폭발음이 발생하고, 또한 화재를 일으킬 염려도 있어 이것을 방지하기 위해 배기가스가 완만한 팽창을 하게 하여 압력 및 온도를 낮추어서 배기소음을 감소시키기 위해 배기파이프에 통상적으로 머플러를 장착하고 있다.

즉, 연소된 배기가스는 배기행정을 통해 고온고압으로 배기장치를 통해 외부로 배출시키는데, 이러한 배기장치는 각 실린더에서 배출되는 연소가스를 끌어모으는 배기매니폴드와 배기를 차량 뒤쪽의 배출구로 유도하는 배기파이프로 구성되어 있다.

여기서 배기매니폴드란 다기통엔진의 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 집합하여 배기파이프로 유도하는 부품이고, 배기파이프는 배기매니폴드에서 나온 배기를 차량 뒤쪽의 배출구로 유도하는 통로를 말하며, 이 배기파이프에는 촉매와 머플러를 장착하여 배기가스의 유해물질을 걸러주는 동시에 소음을 감소시키도록 하는 것이다.

이때 머플러는 배기파이프에 1곳 또는 2곳에 장착하여 차량의 배기량에 따라 서 저주파소음을 효과적으로 감소시키도록 하고 있다.

그러나 일반적으로 엔진에서 배출된 배기가스는 머플러로 공급되기 전에 촉매부를 통과하면서 배기가스에 포함되어있는 유해성분이 어느 정도 제거된 후 머플러로 공급되는데, 엔진에서 배출되는 배기가스의 양이 증가하게 되면 촉매부에 의해 제거되지 못한 유해성분이 머플러를 통해 그대로 대기상에 방출될 뿐만 아니라 증가되는 배기가스의 양에 따라 그 배기소음 또한 증가하게 되는 결과를 가지게 된다.

즉, 배기가스에는 유해성분이 포함되어 있어 환경오염의 주범이 되는 문제점이 있었다. 대기오염은 차량에서 배출되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NO_x), soot 등에 의해 신체 각부의 산소결핍, 눈병, 폐기능장애, 광화학스모그 등의 현상으로 심각한 문제를 발생시키고 있고, 또한 이산화탄소에 의한 지구의 온난화 현상 등을 야기시키고 있는 실정이다.

또한, 엔진의 배기가스를 직접 밖으로 내보내면 폭음이 되므로 머플러를 통하여 배기음을 감소시키게 되는데, 그러한 소음의 감소수단으로는 배기파이프 도중에 팽창실을 설치하므로서 내벽간의 음파반사나 공명현상을 응용하여 음을 감소하거나 배기의 통로에 음파와의 마찰에 의하여 음향에너지를 작게 하는 흡음재를 넣는 방법이 있다.

즉, 소음감소를 위한 머플러는 여러 형식이 있지만, 보통 원통형의 내부에 몇 개의 배플을 설치하여 배기가스가 이 배플의 장벽을 지날 때마다 음파의 간섭 및 압력 변동의 감소로 소음을 감소되게 하고 있었다.

예컨데 배플을 내장시킨 종래의 머플러는, 등록 실용신안 제210094호, 동 제216627호, 동 제221993호, 동 제228832호, 동 제388808호, 동 제706545호, 등록 특허 제311425호 등이 대부분으로써, 이들 머플러는 배플에 의하여 공간이 구획된 챔버사이를 몇개의 파이프로 상호 연결시켜 각 챔버로 이송된 배기가스가 파이프를 통해 지그재그로 통과함에 따라 소음을 감소시키도록 하고 있고, 특히 일부 머플러는 챔버사이를 연결하는 파이프에 구멍을 무수히 형성하여 주 배기가스는 바로 통과하고 나머지 일부는 그 구멍을 통하여 챔버로 빠져나온 뒤 다시 다른 파이프를 통해 다시 이웃하는 챔버를 통과하는 등 이러한 과정을 몇 번 거치면서 저주파소음을 감소시킨 뒤 배출파이프로 배기토록 되어 있었다.

이러한 머플러는 내부에 각 챔버를 연결하기 위한 파이프를 다수개 내장하여 지그재그로 배기가스가 이송토록 구성되어 있어 구조가 복잡하여 배기가스의 배기효율이 불량하고, 또, 자동차 엔진에는 배기가스의 배기 부진으로 열이 발생하여 자동차엔진의 효율이 나빠지는 결함이 발생하였다.

또한 머플러는 촉매와 각각 별도로 장착되어 있어 구성부품의 개수가 늘어나 구조가 복잡할 뿐 아니라 조립 및 제조원가의 인상요인이 되는 문제점이 있었고, 대부분의 머플러는 비교적 간단하고 제작이 쉬운 것은 소음효과가 미흡하고 소음효과가 좋은 것은 지나치게 복잡한 구성으로 제작이 어려운 문제점들을 지니고 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 머플러를 개선하고자 하는 것으로, 차량에서 배출되는 배기가스의 정화는 물론 소음을 효과적으로 감소시키도록 하는 촉매와 머플러를 일체화하여 구조를 단순화하므로써 조립 및 제조원가의 인하와 생산성을 높히도록 하며, 배기가스의 저주파소음을 단계적이며 점차적으로 감소시키도록 하고자 촉매가 장착된 머풀러를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 촉매가 장착된 머플러는, 차량의 배기파이프에 장착되는 촉매와 머플러에 있어서,

케이스와, 케이스의 일측에 각각 설치되어 배기가스의 유입 및 배기토록 하는 유입관 및 배기관과, 케이스내에 다수의 챔버가 각각 형성되도록 공간을 구획하여 각 챔버로 배기가스를 이송시키면서 저주파소음을 단계적으로 감소시키도록 하는 소음감소수단과, 이웃하는 챔버로 이송되는 배기가스내의 유해물질을 걸러내어 정화시키도록 하는 촉매로 구성한 것이 본 발명의 기본적인 특징이다.

상기 소음감소수단은, 케이스내에 공간이 구획되게 제1,2,3배플을 설정된 간격으로 배치한 뒤 유입관을 통해 유입되는 배기가스의 저주파소음을 단계적으로 감소시키는 제1,2,3,4챔버와, 상기 제1챔버에서 1차로 배기가스의 저주파소음을 감소시킨 뒤 제2챔버로 유입된 배기가스의 저주파소음을 2차로 감소시켜 배기가스는 배기관을 통해 외부로 배기시키는 동시에 배기가스의 저주파소음을 제3챔버로 유입시키도록 제2배플에 형성되는 제1소음공과, 제3챔버로 유입된 배기소음을 3차로 감소시켜 다시 제4챔버로 유입되게 하여 4차로 감소시키도록 제3배플에 형성되는 제2소 음공으로 구성한다.

상기 제1소음공의 개수는 제2소음공 보다 많이 형성되게 하여 순간적으로 팽창 유입되는 배기가스의 저주파소음을 점차적으로 완화시켜 감소시키도록 하며, 그 비율을 2-3배로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 촉매는 제1챔버로 유입된 배기가스가 통과하면서 정화되는 한편 제2챔버로 유입되도록 제1,2,3배플에 설치한다.

이하 본 발명의 머플러에 대한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면에서 도 1은 본 발명 머플러를 도시한 개략적인 사시도이며, 도 2는 본 발명 머플러의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2에서 부호 10은 머플러의 케이스이며, 그 케이스(10)의 일측에 설치되어 유입관(20)과 배기관(60)을 설치하여 배기매니폴드를 거쳐서 배기되는 배기가스를 유입 및 배기되게 한다.

상기 케이스에는 그 내부에 다수의 챔버가 각각 형성되도록 공간을 구획하여 각 챔버로 배기가스를 이송시키면서 저주파소음을 단계적으로 감소시키도록 하는 소음감소수단과, 이웃하는 챔버로 이송되는 배기가스내의 유해물질을 걸러내어 정화시키도록 하는 촉매로 구성한다.

상기 소음감소수단은, 케이스(10)내에 공간을 구획하여 제1,2,3,4챔 버(30a)(30b)(30c)(30d)가 형성되도록 설정된 간격으로 배치한 뒤 유입관(20)을 통해 유입되는 배기가스의 저주파소음을 단계적으로 감소시키는 제1,2,3배플(40a)(40b)(40c)과, 상기 제1챔버(30a)에서 1차로 배기가스의 저주파소음을 감소시킨 뒤 제2챔버(30b)로 유입된 배기가스의 저주파소음을 2차로 감소시켜 배기가스는 배기관(60)을 통해 외부로 배기시키는 동시에 배기가스의 저주파소음을 제3챔버(30c)로 유입시키도록 제2배플(40b)에 형성되는 제1소음공(70)과, 제3챔버(30c)로 유입된 배기소음을 3차로 감소시켜 다시 제4챔버(30d)로 유입되게 하여 4차로 감소시키도록 제3배플(40c)에 형성되는 제2소음공(80)으로 구성한다.

즉, 유입관(20)으로 유입되는 배기가스는 제1챔버(30a)의 공간에 의하여 팽창되면서 1차로 저주파소음이 감소되도록 한다.

그리고 제1챔버(30a)로 유입된 배기가스를 통과하면서 제2챔버(30b)로 유입되게 안내하면서 유해가스를 정화하도록 제1,2,3배플(40a)(40b)(40c) 사이를 촉매(50)로 연결하며, 이때 촉매(50)는 제3,4챔버(30c)(30d)와는 차단되게 한다.

또 제2챔버(30b)로 유입된 배기가스는 좁은 공간의 촉매(50)를 통과하다가 공간의 확장으로 팽창되면서 2차로 저주파소음을 감소시키고, 제2챔버(30b)에서 정화 및 소음감소된 배기가스는 배기관(60)을 통해 외부로 배기시키도록 배기관(60)이 케이스(10) 및 제1,2,3배플(40a)(40b)(40c)로 관통되게 외부로 설치한다. 이때 제3,4챔버(30c)(30d)와 배기관(60)은 상호 차단되어 배기가스의 누설이 없도록 한다.

상기 제2배플(40b)에는 제2챔버(30b)와 제3챔버(30c)가 상호 연통되게 다수 개의 제1소음공(70)을 형성하여, 제2챔버(30b)에서 2차로 저주파소음이 감소된 배기가스를 배기관(60)으로 배기시키는 동시에 제2챔버(30b)에 머물고 있는 배기가스 의 저주파소음을 제1소음공(70)을 통해 제3챔버(30c)로 유입시켜 3차로 감소시키도록 한다.

그리고 제3배플(40c)에는 제3챔버(30c)와 제4챔버(30d)가 상호 연통되게 다수개의 제2소음공(80)을 형성하여 제3챔버(30c)로 유입된 저주파소음을 다시 제4챔버(30d)로 유입되게 하여 4차로 저주파소음을 감소시키도록 한다.

이때, 제1소음공(70)의 개수는 제2소음공(80) 보다 많이 형성되게 하여 순간적으로 팽창 유입되는 저주파소음을 점차적으로 압력을 완화시켜 소음을 감소시키도록 하며, 그 소음공의 비율을 2-3배로 구성되게 한 것은 압력을 점차적이면서 자연스럽게 완화시켜 저주파소음을 감소시키고자 하는 것이다.

즉, 배기가스의 압력과 소음은 비례하면서 유입 및 배기되므로 이를 점차적으로 완화시켜 줌으로서 저주파소음을 효과적으로 감소시킬 수가 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은, 엔진에서 배출되어 유입관(20)으로 유입되는 배기가스는 케이스(10)의 제1챔버(30a)로 이동하게 되며, 제1챔버(30a)로 이동되는 배기가스는 공간의 확장으로 팽창되면서 저주파소음이 1차적으로 감소되어 촉매(50)를 통해 제2챔버(30b)로 이동하게 된다.

촉매(50)를 통과하는 배기가스는 차량에서 배출되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NO_x), soot 등이 정화되면서 제2챔버(30b)로 이동하게 되는 데, 이때 공간이 협소한 촉매(50)를 통과한 배기가스는 공간이 확장된 제2챔버(30b)에서 다시 팽창하면서 저주파소음을 2차 감소시키게 된다.

제2챔버(30b)에 의해서 2차 감소된 배기가스는 배기관(60)을 통해서 외부로 배출이 되는 데, 제2챔버(30b)에 머물고 있던 배기가스의 저주파소음은 제2배플(40b)의 제1소음공(70)을 통해서 제3챔버(30c)로 이동하게 되며, 1,2차에 거쳐서 감소된 저주파소음은 다수의 구멍인 제1소음공(70)을 통과하면서 다시 확장된 제3챔버(30c)에서 3차 감소하게 되고, 제3챔버(30c)에서 감소된 저주파소음은 다시 제3배플(40c)의 제2소음공(80)을 통해서 제4챔버(30d)로 이동하여 4차로 감소하게 된다.

즉, 유입관(20)을 통해서 유입되는 배기가스의 저주파소음은 제1,2,3,4챔버(30a),(30b),(30c),(30d)로 이동하면서 순차적으로 감소하여 마지막 챔버에서는 거의 사라지게 되는 것이며, 제1소음공(70)과 제2소음공(80)의 구멍개수의 차이는 제2배플(40b)의 제1소음공(70)으로 통과하는 소음이 제3배플(40c)의 제2소음공(80) 보다는 크게 나타나므로 제1소음공(70)의 구멍개수를 더 많이 형성하여야 된다.

이러한 저주파소음은 감소원리는 제1,2,3,4챔버(30a),(30b),(30c),(30d)내에서 내벽간의 음파반사나 공명현상을 응용하여 음을 감소하게 되는 것으로 이는 이미 널리 알려진 원리를 본 발명에서는 이를 응용한 것이다.

이와 같이 본 발명의 머플러는 배기가스의 정화는 물론 소음을 점차적이면서 효과적으로 감소시키도록 구조를 단순화하여 주므로서 생산성을 높힐 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 케이스와, 케이스의 일측에 각각 설치되어 배기가스의 유입 및 배기토록 하는 유입관 및 배기관과, 케이스내에 다수의 챔버가 각각 형성되도록 공간을 구획하여 각 챔버로 배기가스를 이송시키면서 저주파소음을 단계적으로 감소시키도록 하는 소음감소수단과, 이웃하는 챔버로 이송되는 배기가스내의 유해물질을 걸러내어 정화시키도록 하는 촉매로 구성된 촉매가 장착된 머플러에 있어서,

   상기 소음감소수단은, 케이스(10)내에 공간이 구획되게 제1,2,3배플(40a)(40b)(40c)을 설정된 간격으로 배치한 뒤 유입관(20)을 통해 유입되는 배기가스의 저주파소음을 단계적으로 감소시키는 제1,2,3,4챔버(30a)(30b)(30c)(30d)와, 상기 제1챔버(30a)에서 1차로 배기가스의 저주파소음을 감소시킨 뒤 제2챔버(30b)로 유입된 배기가스의 저주파소음을 2차로 감소시켜 배기가스는 배기관(60)을 통해 외부로 배기시키는 동시에 배기가스의 저주파소음을 제3챔버(30c)로 유입시키도록 제2배플(40b)에 형성되는 제1소음공(70)과, 제3챔버(30c)로 유입된 배기소음을 3차로 감소시켜 다시 제4챔버(30d)로 유입되게 하여 4차로 감소시키도록 제3배플(40c)에 형성되는 제2소음공(80)으로 구성한 것을 특징으로 하는 촉매가 장착된 머플러.
3. 청구항 2에 있어서, 제1소음공(70)의 개수는 제2소음공(80) 보다 많이 형성되게 하여 순간적으로 팽창 유입되는 배기가스의 저주파소음을 점차적으로 완화시켜 감소시키도록 한 것을 특징으로 하는 촉매가 장착된 머플러.
4. 청구항 3에 있어서, 제1소음공(70)과 제2소음공(80)의 비율을 2-3배로 구성되도록 한 것을 특징으로 하는 촉매가 장착된 머플러.
5. 삭제

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