KR100847966B1 - 자동차용 컨버터의 히트 실드 - Google Patents

자동차용 컨버터의 히트 실드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 배기가스 저감장치에 관한 것으로서, 컨버터에서 발생되는 고온의 열로 인해 주변 제품의 열 손상을 방지하기 위하여 설치되는 히트 실드(Heat Shield)의 일측에 다수개의 홀(Hole)을 형성하고, 그 타측에 가는 직경의 파이프(pipe)를 방사상으로 다수개 설치하되, 엔진의 흡기구에 연결함으로써 컨버터와 히트 실드 내부에 강력한 유동을 형성시켜 히트 실드의 외측 공기와 내측 공기를 혼합하여 컨버터와 히트 실드 사이의 온도를 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 열 차단 효과를 현저히 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 절연 재료(Insulation Material)의 추가 보강을 피할 수 있어 제품 단가를 저감시킬 수 있는 자동차용 컨버터의 히트 실드를 제공하기 위한 것으로, 그 기술적 구성은 엔진에서 배출되는 배기가스가 유입되기 위한 배기 매니폴드와 머플러 사이에 설치되는 컨버터와, 상기 컨버터의 전, 후면부에 연통되는 각각의 흡, 배기관과, 상기 컨버터의 내부에 장착되어 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질을 포집하기 위한 여과 필터와, 상기 컨버터의 외주연에 설치되되 컨버터에서 발생되는 열을 차단하기 위한 히트 실드를 포함하여 이루어지는 자동차용 배기가스 저감장치에 있어서, 상기 히트 실드의 길이방향 일측 외주연 소정위치에 방사상으로 적어도 하나 이상의 홀이 관통형성되는 것을 특징으로 한다.
컨버터, 히트 실드, 홀, 파이프, 단열

Description

자동차용 컨버터의 히트 실드{Heat Shield of convert in vehicle}
도 1은 종래기술에 따른 자동차용 컨버터를 개략적으로 나타내는 단면도,
도 2는 종래기술에 따른 자동차용 컨버터에 히트 실드가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 자동차용 컨버터에 히트 실드가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 자동차용 컨버터의 히트 실드가 엔진의 흡기구에 연결된 모습을 개략적으로 나타내는 도면.
**** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****
1 : 배기가스 저감장치, 3 : 배기 매니폴드,
5 : 머플러, 10 : 컨버터,
11 : 여과 필터, 12 : 흡기관,
13 : 배기관, 30 : 히트 실드,
31 : 홀, 33 : 파이프.
본 발명은 자동차의 배기가스 저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컨버터에서 발생되는 고온의 열로 인해 주변 제품의 열 손상을 방지하기 위하여 설치되는 히트 실드(Heat Shield)의 일측에 다수개의 홀(Hole)을 형성하고, 그 타측에 가는 직경의 파이프(pipe)를 방사상으로 다수개 설치하되, 엔진의 흡기구에 연결함으로써 컨버터와 히트 실드 내부에 강력한 유동을 형성시켜 히트 실드의 외측 공기와 내측 공기를 혼합하여 컨버터와 히트 실드 사이의 온도를 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 열 차단 효과를 현저히 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 절연 재료(Insulation Material)의 추가 보강을 피할 수 있는 자동차용 컨버터의 히트 실드에 관한 것이다.
일반적으로, 가솔린 또는 디젤을 연료로 사용하는 가솔린 차량 또는 디젤 차량에는 배출되는 배기가스 중에서 일산화 탄소, 탄화 수소, 질소 산화물(NOx), 황산화물 및 입자상 물질(Particulate Matter, PM)이 포함된다.
여기서, 차량에서 배출되는 일산화 탄소, 탄화 수소, 질소 산화물(NOx), 황산화물 및 입자상 물질(Particulate Matter, PM) 등의 배기가스 중 입자상 물질은 부유 분진의 발생을 가중시킴으로써 대기 오염의 주요 원인으로 알려져 있다.
상술한 바와 같은 대기 오염 물질에 따른 인간의 쾌적한 환경의 요구 및 각 국의 환경 규제에 의하여 배기가스에 포함되는 대기 오염 물질에 대한 규제가 점차 증가하고 있으며, 이에 대한 대책으로 다양한 배기가스 여과 방법이 연구되고 있다.
즉, 배기가스에 포함되는 대기 오염 물질을 감소시키기 위하여 차량의 엔진 내부에서 자체적으로 오염 물질을 저감시키는 기술로서, 엔진 기술 및 전처리 기술 등이 개발되고 있으나, 배기가스의 규제가 강화됨에 따라 엔진 내부에서의 유해 가스 저감 기술만으로는 규제를 만족시키는데 한계가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 차량의 엔진에서 연소된 후 배출되는 배기가스를 처리하는 후처리 기술(Aftertreatment Technology)이 제안되었으며, 상술한 후처리 기술은 산화 촉매, 질소 산화물 촉매 및 매연 여과장치를 통한 배기가스 저감장치 등이 있다.
상술한 바와 같은 산화 촉매, 질소 산화물 촉매 및 매연 여과장치 중 입자상 물질을 저감시키는 가장 효율적이고 실용화에 접근되는 기술은 매연 여과장치(Diesel Particulate Filter Trap, DPF)를 이용한 배기가스 저감장치가다.
이러한 배기가스 저감장치는 디젤 또는 가솔린 엔진에서 배출되는 입자상 물질을 필터로 포집한 후 이것을 태우고(이하, 재생이라함) 다시 입자상 물질을 포집하여 계속 사용하는 기술로서 매연을 80% 이상 저감할 수 있어 성능면에서는 아주 우수하나, 내구성과 경제성이 실용화의 장애요인으로 작용하고 있다.
한편, 차량에 장착되어 배기가스를 저감시키는 배기가스 저감장치는 도 1, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 엔진(E/G)에서 배출되는 배기가스가 유입되기 위한 배기 매니폴드(130)와 머플러(150) 사이에 설치되는 컨버터(120)와 상기 컨버터(120)의 전, 후면부에 연통되는 각각의 흡, 배기관(120a, 120b)과 상기 컨버터(120)의 내부에 장착되어 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질을 포집하기 위한 여과 필터(121)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기서, 상기 배기가스 저감장치(100)의 컨버터(120) 외주연 적소에는 배기가스의 유입에 따라 컨버터(120)에서 발생되는 열에 의해 그 주변에 위치하는 주변 부품들이 손상되는 것을 방지하기 위하여 컨버터(120)를 감싸는 형상의 히트 실드(Heat Shield : 130)가 추가로 설치된다.
한편, 상기 히트 실드(130)는 컨버터(120)에 나사 결합으로 연결되며, 상기 컨버터(120)에서 발생되는 열을 차단하여 컨버터(120)의 표면 온도를 적정하게 유지시켜주는 역할을 담당한다.
이러한 히트 실드는 컨버터에서 발생되는 열을 차단하기 위하여 컨버터의 외주연에 설치되지만, 설치 위치가 협소하고, 이로 인해 설치 후에도 여전히 컨버터의 주변에 위치하는 주변 부품들에 대한 열 손상에 따른 우려가 남게된다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 히트 실드의 내주연, 즉 컨버터의 외주연과 히트 실드의 내측면에 별도의 단열재를 추가하거나, 컨버터의 내주연에 고가의 단열재를 설치하여 단열성을 향상시키는 방법이 제안되었으나, 별도의 단열재를 설치하여야 하기 때문에 컨버터의 제조 비용이 증대된다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 컨버터 내주연에 단열재를 설치할 경우, 컨버터에 수용되는 여과 필터의 크기 및 두께가 감소하여 배기가스를 정화하기 위한 컨버터가 제 기능을 수행하 기 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 컨버터에서 발생되는 고온의 열로 인해 주변 제품의 열 손상을 방지하기 위하여 설치되는 히트 실드(Heat Shield)의 일측에 다수개의 홀(Hole)을 형성하고, 그 타측에 가는 직경의 파이프(pipe)를 방사상으로 다수개 설치하되, 엔진의 흡기구에 연결함으로써 컨버터와 히트 실드 내부에 강력한 유동을 형성시켜 히트 실드의 외측 공기와 내측 공기를 혼합하여 컨버터와 히트 실드 사이의 온도를 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 열 차단 효과를 현저히 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 절연 재료(Insulation Material)의 추가 보강을 피할 수 있어 제품 단가를 저감시킬 수 있는 자동차용 컨버터의 히트 실드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진에서 배출되는 배기가스가 유입되기 위한 배기 매니폴드와 머플러 사이에 설치되는 컨버터와, 상기 컨버터의 전, 후면부에 연통되는 각각의 흡, 배기관과, 상기 컨버터의 내부에 장착되어 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질을 포집하기 위한 여과 필터와, 상기 컨버터의 외주연에 설치되되 컨버터에서 발생되는 열을 차단하기 위한 히트 실드를 포함하여 이루어지는 자동차용 배기가스 저감장치에 있어서, 상기 히트 실드의 길이 방향 일측 외주연 소정위치에 방사상으로 적어도 하나 이상의 홀이 관통형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 히트 실드의 길이방향 타측 외주연 적소에 원주방향으로 봉상체 형상의 파이프가 다수개 연통설치되되, 상기 각 파이프가 엔진의 흡기구에 연결된다.
대안적으로는, 상기 히트 실드에 연통설치되는 각 파이프의 적소가 소정각도로 절곡형성된다.
한편, 상기 각 파이프의 적소에 엔진 흡기구를 통하여 유입되는 공기를 차단하기 위한 밸브가 더 포함된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 자동차용 컨버터에 히트 실드가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
여기서, 본 발명에 의한 자동차용 컨버터의 히트 실드에 있어서, 그 기본적인 구성은 종래 기술과 동일하므로, 이하에서는 상기한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 컨버터에서 발생되는 열을 차단하기 위하여 컨버터의 외주연에 설치되는 본 발명에 의한 히트 실드의 구조에 차이가 있음을 나타내기로 한다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 배기가스 저감장치(1)는 엔진에서 배출되는 배기가스가 유입되기 위한 배기 매니폴드(3)와 머플러(5) 사이에 설치되는 컨버터(10)와, 상기 컨버터(10)의 전, 후면부에 연통되는 각각의 흡, 배기관(12, 13)과, 상기 컨버터(10)의 내부에 장착되어 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질을 포집하기 위한 여과 필터(11)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 컨버터(10)의 외주연에는 컨버터(10)에서 발생되는 열에 의하여 그 주변에 위치하는 주변 부품이 열 손상되는 것을 방지하기 위하여 히트 실드(Heat Shield : 30)가 구비되되, 상기 히트 실드(30)의 길이방향 일측 외주연 소정위치에 방사상으로 적어도 하나 이상의 홀(31)이 관통형성된다.
즉, 상기 컨버터(10)의 외주연을 감싸는 형상으로 설치되는 히트 실드(30)의 배기 매니폴드(3)측 외주연 소정위치에 방사상으로 다수개의 홀(31)이 관통형성된다.
상기한 바와 같이, 상기 히트 실드(30)의 일측 외주연에 다수개의 홀(31)이 방사상으로 관통형성됨으로써 컨버터(10)를 통하여 발생되는 열과 상기 홀(31)을 통하여 유입되는 외부의 공기로 혼합되거나, 상기 홀(31)을 통하여 컨버터(10)에서 발생되는 열이 외부로 배출되도록 이루어짐으로써 컨버터(10)에서 발생되는 열을 차단하기 용이하다.
한편, 상기 히트 실드(30)의 길이방향 타측 외주연 적소에 원주방향으로 봉상체형상의 파이프(33)가 다수개 연통설치된다. 즉, 상기 히트 실드(30)의 머플러(5)측 외주연 적소에 원주방향으로 다수개의 파이프(33)가 연통설치되되, 상기 히트 실드(30)에 연통설치되는 다수개의 파이프(33)는 엔진의 흡기구에 연결된다.
여기서, 상기 히트 실드(30)에 연통설치되는 각 파이프(33)의 적소가 소정각 도로 절곡형성된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 히트 실드(30)에 연통설치되는 각 파이프(33)의 적소가 소정각도로 절곡형성되어 있으나, 상기 각 파이프(33)가 절곡형성되지 않거나, 다수번 절곡형성되는 것도 가능하다.
한편, 엔진(E/G) 흡기구에 연결되는 상기 히트 실드(30)의 각 파이프(33)는 엔진 흡기구를 통하여 제공되는 외부의 공기가 히트 실드(30)의 내측면 및 컨버터(10)의 외주연에 유입된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 컨버터(10)의 표면과 히트 실드(30)의 내측면에 발생되는 열은 엔진(E/G)의 흡기구에 연결되는 각 파이프(33)를 통하여 유입되는 외부의 공기와 혼합되고, 이로 인해 컨버터(10)와 히트 실드(30) 사이의 온도를 낮출 수 있다.
즉, 상기 히트 실드(30)에 연통설치되되, 엔진의 흡기구에 연결되는 각 파이프(33)를 통하여 외부의 공기가 유입되어 컨버터(10) 및 상기 컨버터(10)의 외주연에 설치되는 히트 실드(30) 사이에 발생되는 열과 혼합되어 컨버터(10)의 표면 온도를 낮추게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 히트 실드(30)의 각 파이프(33)가 엔진의 흡기구에 연결되도록 이루어짐으로써 엔진의 흡기구에서 제공되는 외부의 공기가 유입되도록 이루어져 있으나, 상기 히트 실드(30)의 각 파이프(33)가 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 엔진에 연결되는 터보 차지(Turbo Charge)에 연결되고, 상기 터보 차지를 통하여 외부의 공기, 즉 외부의 냉각된 공기가 유입되도록 이루어지는 것도 가능하다.
이로 인해, 히트 실드(30)에 냉각된 공기를 공급하기 위한 별도의 추가 장치를 설치할 필요가 없으며, 상기 각 파이프(33)가 터보 차지에 연결됨으로써 많은 양의 냉각된 공기가 히트 실드(30)로 유입될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 히트 실드(30)의 길이방향 일측 외주연 적소에 원주방향으로 봉상체형상의 파이프(33)이 각각 3개씩 연통설치되도록 이루어져 있으나, 엔진의 흡기구에 연결되되, 외부의 공기가 유입되기 용이하다면 상기 파이프(33)가 그 이상 또는 이하의 갯수로 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 히트 실드(30)의 각 파이프(33)의 적소에 엔진의 흡기구를 통하여 유입되는 외부의 공기를 차단 또는 공급하기 위한 밸브가 더 포함되는 것도 바람직하다.
즉, 엔진의 흡기구를 통하여 히트 실드(30)로 유입되는 외부의 냉각된 공기로 인해 배기가스 저감장치의 전체적인 효율이 저하되는 것을 방지하기 위해 엔진 흡기구를 통하여 유입되는 외부의 공기가 적정 온도에 도달할 때까지 히트 실드(30)로 유입되는 것을 방지하도록 상기 각 파이프(33)의 적소에 냉각된 공기의 유입을 차단하기 위한 밸브가 구비된다.
한편, 상기 히트 실드(30)의 각 파이프(33)가 자동차 내의 전기 히터 등과 연결되어 초기 시동 시 컨버터에 가열된 공기를 제공함으로써 컨버터의 예열 기능을 더불어 수행하도록 이루어지는 것도 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 컨버터에서 발생되는 고온의 열로 인해 주변 제품의 열 손상을 방지하기 위하여 설치되는 히트 실드(Heat Shield)의 일측에 다수개의 홀(Hole)을 형성하고, 그 타측에 가는 직경의 파이프(pipe)를 방사상으로 다수개 설치하되, 엔진의 흡기구에 연결함으로써 컨버터와 히트 실드 내부에 강력한 유동을 형성시켜 히트 실드의 외측 공기와 내측 공기를 혼합하여 컨버터와 히트 실드 사이의 온도를 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 열 차단 효과를 현저히 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 절연 재료(Insulation Material)의 추가 보강을 피할 수 있어 제품 단가를 저감시킬 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.

Claims (4)

  1. 엔진에서 배출되는 배기가스가 유입되기 위한 배기 매니폴드(3)와 머플러(5) 사이에 설치되는 컨버터(10)와, 상기 컨버터(10)의 전, 후면부에 연통되는 각각의 흡, 배기관(12, 13)과, 상기 컨버터(10)의 내부에 장착되어 배기가스 중에 포함되는 입자상 물질을 포집하기 위한 여과 필터(11)와, 상기 컨버터(10)의 외주연에 설치되되 컨버터(10)에서 발생되는 열을 차단하기 위한 히트 실드(30)를 포함하여 이루어지는 자동차용 배기가스 저감장치(1)에 있어서,
    상기 히트 실드(30)의 길이방향 일측 외주연 소정위치에 방사상으로 적어도 하나 이상의 홀(31)이 관통형성되고, 상기 히트 실드(30)의 길이방향 타측 외주연 적소에 원주방향으로 봉상체 형상의 파이프(33)가 다수개 연통설치되되 상기 각 파이프(33)가 엔진의 흡기구에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 컨버터의 히트 실드.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히트 실드(30)에 연통설치되는 각 파이프(33)의 적소가 소정각도로 절곡형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 컨버터의 히트 실드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 파이프(33)의 적소에 엔진 흡기구를 통하여 유입되는 공기를 차단하기 위한 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차용 컨버터의 히트 실드.
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KR101832379B1 (ko) * 2016-11-23 2018-02-26 주식회사 트론 주행 농약살포기의 배기관

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KR20010001408A (ko) * 1999-06-04 2001-01-05 정몽규 내연기관의 배기 매니폴드 히트 프로텍터

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