KR101022725B1 - 자동차의 매연포집장치 - Google Patents

자동차의 매연포집장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기 가스에 포함된 매연을 습식으로 포집할 수 있는 자동차의 매연포집장치를 개시한다. 본 발명에 따른 자동차의 매연포집장치는, 연소장치에서 토출된 배기가스가 유동되도록 정화유로가 형성된 본체; 상기 본체에 배치되고 물이 수용되는 수조; 상기 정화유로상에 배치되어 상기 정화유로의 배기가스가 통과함에 따라 여과되도록 하는 하나 이상의 필터; 상기 수조의 물을 정화유로와 필터에 분사하여 배기가스에 포함된 매연을 제거하는 분사장치; 및 상기 정화유로의 후류측에 배치되어 상기 분사장치에서 분사된 물에 의해 여과된 매연을 분리하는 이물질 분리부;를 포함하며, 상기 필터는 배기가스 유입측 부분이 폐쇄된 통 형태로 형성되고, 상기 필터의 배기가스 유입측 부분에는 방사상으로 다수의 블레이드가 형성된다.
자동차, 매연포집장치, 필터

Description

자동차의 매연포집장치{SOOT COLLECTOR OF VEHICLE}
본 발명은 자동차의 매연포집장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 화석연료를 실린더에서 연소시킴에 따라 주행하는 장치이다. 상기 실린더에서 화석연료가 연소됨에 따라 배기가스가 배출된다.
상기 배기가스에는 화석연료가 불완전 연소됨에 의해 분진, 일산화탄소, 이산화탄소, 탄화수소(CmHn), 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx) 등과 같은 오염물질(이하, 매연이라고 한다)이 함유되어 있다. 이러한 매연은 매연포집장치의 가열장치와 촉매 작용에 의해 일정한 수준까지 연소된다.
그러나, 종래의 매연포집장치는 250℃ 이상의 고온으로 가열된 상태에서 불완전 연소된 매연을 연소시킬 수 있으므로, 상기 매연포집장치가 250℃ 이상의 온도로 가열되기 전에는 기준치 이상의 매연이 배기되는 경우가 있었다.
또한, 상기 매연포집장치는 급격하게 고온에 도달되는 가열장치를 포함하므로, 전기 에너지 사용에 따른 에너지 효율성의 확보와 복잡한 장치 구조의 개선이 요구되었다.
또한, 상기 매연포집장치는 매연을 가열하여 연소시키므로, 상기 매연포집장 치에서 배출되는 배기가스의 온도가 현저히 높았다. 따라서, 도시의 기온 상승을 발생시키는 원인이 될 수도 있었다.
상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 매연을 연소시키지 않고 포집할 수 있는 자동차의 매연포집장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 매연을 제거하면서도 전기 에너지 효율성을 확보하고 장치 구조를 단순화시킬 수 있는 자동차의 매연포집장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 배기가스의 온도를 현저히 감소시킬 수 있는 자동차의 매연포집장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 매연포집장치는, 연소장치에서 토출된 배기가스가 유동되도록 정화유로가 형성된 본체; 상기 본체에 배치되고 물이 수용되는 수조; 상기 정화유로상에 배치되어 상기 정화유로의 배기가스가 통과함에 따라 여과되도록 하는 하나 이상의 필터; 상기 수조의 물을 정화유로와 필터에 분사하여 배기가스에 포함된 매연을 제거하는 분사장치; 및 상기 정화유로의 후류측에 배치되어 상기 분사장치에서 분사된 물에 의해 여과된 매연을 분리하는 이물질 분리부;를 포함하며, 상기 필터는 배기가스 유입측 부분이 폐쇄된 통 형태로 형성되고, 상기 필터의 배기가스 유입측 부분에는 방사상으로 다수의 블레이드가 형성될 수 있다.
삭제
상기 각 블레이드는 배기가스가 필터를 중심으로 비틀리면서 유동될 수 있도록 반경방향에 대해 경사지게 형성될 수 있다.
상기 필터는 다수의 필터부재가 겹쳐져 이루어지고, 상기 필터부재들은 필터의 외측에서 내측으로 갈수록 작은 입자를 여과하는 필터부재일 수 있다.
상기 분사장치의 물분사량은 배기가스 유입측에서 토출측으로 갈수록 상대적으로 작아질 수 있다.
본 발명에 의하면, 매연을 연소시키지 않고 포집할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 전기 에너지 효율을 확보하고 장치 구조를 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 배기가스의 온도를 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 매연포집장치에 관한 구체적인 실시예에 관해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 배기 구조를 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 자동차 엔진의 연소장치(10)에서 배출된 배기가스는 매니폴드(20)(manifold), 머플러(30)(muffler) 및 매연포집장치(40)를 순차적으로 거쳐 외부에 배기된다.
상기 연소장치(10)는 다수의 실린더(미도시)를 포함한다. 상기 연소장치(10)는 흡입행정, 압축행정, 폭발행정, 배기행정을 반복함에 의해 가솔린이나 경유 같은 화석연료를 연소시킨다. 이러한 연소장치(10)는 자동차가 주행할 수 있도록 구 동력을 발생시킨다.
상기 연소장치(10)에는 다수의 실린더(미도시)에서 배출되는 배기가스를 하나의 관로에 모아주는 매니폴드(20)가 결합된다.
상기 머플러(30)는 매니폴드(20)에서 배출된 배기가스가 완만하게 팽창되도록 하여 배기소음을 감소시키는 장치이다. 이러한 머플러(30)는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 머플러(30)는 배기가스의 압력과 온도를 저하시킨다.
상기 매연포집장치(40)는 머플러(30)에서 배출된 배기가스의 매연을 포집한다.
도 2는 매연포집장치를 도시한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 매연포집장치(40)는 머플러(30)에서 배출된 배기가스가 유동되는 정화유로(111)가 형성된 본체(110)를 포함한다. 상기 본체(110)는 머플러(30)에서 배출된 배기가스의 온도와 압력에 충분히 견딜 수 있도록 내열성 및 내압성 재질로 형성된다. 상기 정화유로(111)의 길이 및 형상은 상기 매연포집장치(40)에 유입되는 배기가스의 압력과 유속에 따라 적절하게 설계되어야 할 것이다.
상기 정화유로(111)의 유입측에는 머플러(30)에서 토출된 배기가스가 유입되도록 흡입배관(113)이 결합된다. 또한, 상기 정화유로(111)의 토출측에는 배기가스가 외부에 토출될 수 있도록 배기구(114)가 형성된다.
상기 본체(110)의 바닥면에 접촉되거나 이격되도록 수조(120)가 배치될 수 있다. 이러한 수조(120)에는 수조(120)에 공급되거나 저장된 물의 수위를 측정할 수 있도록 수위감지센서(121)가 설치될 수 있다. 상기 수위감지센서(121)는 물과의 접촉될 때에 발생되는 저항을 감지하여 물의 수위를 측정한다. 이러한 수위감지센서(121)에는 다양한 종류가 있으므로 그 설명을 생략하기로 한다.
상기 수조(120)의 상측에는 물을 급수할 수 있도록 급수밸브(123)가 설치되고, 상기 수조(120)의 하측에는 물을 배수할 수 있도록 드레인 밸브(125)가 설치될 수 있다. 따라서, 상기 급수밸브(123)와 드레인 밸브(125)를 조작하여 수조(120)에서 물을 배수시켜 오염된 물을 주기적으로 교체할 수 있다.
상기 정화유로(111)상에는 상기 정화유로(111)의 배기가스가 통과함에 따라 여과되도록 2개 이상의 필터(130)가 설치된다. 상기 필터(130)는 공기 유입측 부분이 폐쇄되고 공기 토출측이 개방된 원추형 통 또는 원통 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 정화유로(111)의 배기가스 유입측에서 토출측으로 갈수록 상대적으로 작은 입자의 매연을 포집하는 필터(130)가 순차적으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 정화유로(111)의 배기가스 유입측 필터(130)에서는 상대적으로 큰 입자의 매연이 포집되고, 상기 정화유로(111)의 배기가스 토출측 필터(130)에서는 상대적으로 작은 입자의 매연이 포집되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 정화유로(111)에 전체적으로 작은 입자의 매연을 포집하는 필터(130)가 설치되는 경우에 비해 상기 정화유로(111)에서 배기가스의 유동저항을 감소시킬 수 있다.
상기 필터(130)가 원추형 통 형태로 형성된 경우, 상기 필터(130)는 공기 유입측 부분의 직경이 상대적으로 작게 형성되므로, 공기의 유동 저항을 상대적으로 감소시킬 수 있도록 한다. 또한, 상기 필터(130)의 공기 유입측 부분은 원추형으로 형성될 수 있다. 이러한 필터(130)에 관해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 본체(110)에는 정화유로(111)와 필터(130)들에 물을 분사하여 배기가스에 포함된 매연을 제거하는 분사장치(140)가 설치된다. 상기 분사장치(140)는 물을 분사함에 의해 배기가스와 필터(130)를 냉각시킨다. 따라서, 상기 필터(130)들이 고온의 배기가스에 의해 연소되는 것을 방지할 수 있다.
상기 분사장치(140)는 펌프(141) 및 분사관(143)을 포함할 수 있다. 상기 물분사관(143)의 소정 부분에는 펌프(141)가 결합된다. 이때, 상기 물분사관(143)은 상기 펌프(141)의 물 흡입측에 연결되는 흡입배관(144)과, 상기 펌프(141)의 물 토출측에 배치되어 상기 정화유로(111)의 길이방향을 따라 배치되는 분사배관(145)을 포함한다. 그리고, 상기 분사배관(145)은 분사배관(145)의 길이방향을 따라 배치된 다수의 분사노즐(146)을 포함한다.
또한, 상기 물분사관(143)은 배기가스 유입측이 토출측보다 상대적으로 물분사량이 증가될 수 있다. 따라서, 상기 정화유로(111)의 배기가스 유입측에는 토출측에 비해 상대적으로 많은 양의 매연이 포함된 배기가스가 유동되므로, 상기 정화유로(111)의 배기가스 유입측에 물분사량을 증가시켜 매연 포집 효율을 증가시킬 수 있게 된다. 나아가, 상기 정화유로(111)의 배기가스 유입측에서 매연 포집 효율이 증가됨에 따라 상기 정화유로(111)에는 상대적으로 매연이 적게 포함된 배기가스가 유동하게 되므로, 상기 매연포집장치(40)의 매연 포집 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 정화유로(111)에 유입되는 배기가스에 상대적으로 많은 양의 물 을 분사시키므로, 상기 배기가스가 상대적으로 낮은 온도 상태에서 정화유로(111)를 유동하게 될 수 있다. 따라서, 상기 매연포집장치(40)에서 배출되는 배기가스의 온도를 상대적으로 감소시킬 수 있다.
상기 정화유로(111)의 후류측에는 상기 분사장치(140)에서 분사된 물에 의해 여과된 매연이 상기 수조(120)에 회수되도록 하는 이물질 분리부(150)가 설치될 수 있다.
상기 이물질 분리부(150)는 공기는 통과하고 물은 아래로 유출될 수 있는 중공 구조를 가질 수 있다. 상기 이물질 분리부(150)의 바닥면에는 이물질 분리부(150)에서 아래로 흘러내린 물이 상기 수조(120)에 회수될 수 있도록 다공성 패널(151)이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 다공성 패널(151)의 하부에는 상기 이물질 분리부(150)와 다공성 패널(151)에서 흘러내린 물이 모일 수 있도록 드레인판(153)이 설치될 수 있다. 상기 드레인판(153)은 아래로 경사진 깔때기 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 드레인판(153)의 하측에는 수조(120)가 배치되어 상기 드레인판(153)에 모인 물이 수조(120)에 회수된다.
도 3은 매연포집장치의 필터를 도시한 사시도이고, 도 4는 필터의 내부 구조를 도시한 정면도이며, 도 5는 필터를 도시한 상면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 필터(130)는 다수의 필터부재(131)가 겹쳐져 이루어진다. 예를 들면, 상기 필터부재(131)에는 스테인리스 부재(131a), 타올 부재(131b), 면사부재(131c), 부직포 등 다양한 재질의 필터부재(131)가 적용될 수 있다.
이때, 상기 필터부재(131)들은 필터(130)의 외측에 내측으로 갈수록 점차적으로 작은 입자를 여과하는 필터부재(131) 순서로 겹쳐질 수 있다.
상기 필터(130)의 배기가스 유입측 부분에는 방사상으로 다수의 블레이드(135)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 각 블레이드(135)는 배기가스가 필터(130)를 중심으로 비틀리면서 유동될 수 있도록 반경 방향에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 블레이드(135)들은 배기가스가 필터(130)를 중심으로 비틀리면서 확산된 후 상기 필터(130)를 통과하게 유도하므로, 상기 배기가스가 분사되는 물과 접촉되는 시간을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 배기가스가 필터(130)의 특정 부분에 편중되어 통과하지 않고 전체적으로 통과하도록 유도하므로, 상기 필터(130)의 여과 성능을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차의 매연포집장치의 작용에 관해 설명하기로 한다.
자동차가 가동되면, 상기 연소장치(10)에서 배출된 배기가스는 매니폴드(20) 및 머플러(30)를 통해 매연포집장치(40)의 정화유로(111)에 유입된다. 상기 정화유로(111)에 유입된 배기가스는 별도의 구동원 없이 연소장치(10)의 배기압에 의해 유동된다.
또한, 상기 펌프(141)가 가동됨에 따라 상기 수조(120)에 수용된 물은 분사관(143)의 분사노즐(146)에 의해 상기 정화유로(111)에 고르게 분사된다.
동시에, 상기 정화유로(111)의 유동 배기가스는 상기 블레이드(135)들의 안 내에 의해 필터(130)를 중심으로 비틀리면서 필터(130)의 외측으로 확산되도록 유도된다. 이때, 상기 필터(130)의 외부로 확산되는 배기가스는 상기 정화유로(111)에 분사되는 물과 접촉된다. 따라서, 상기 배기가스에 포함된 매연이 상기 분사되는 물과 섞여 하부로 떨어지게 된다. 이어, 상기 배기가스는 필터(130)의 외측에서 내측으로 유동하면서 필터(130)에 의해 여과된다. 따라서, 상기 배기가스는 필터(130)들과 분사되는 물에 의해 여과된다. 상기 정화유로(111)의 배기가스는 정화유로(111)를 따라 유동되면서 점차적으로 매연이 감소되고 온도도 낮아진다.
상기 정화유로(111)의 배기가스는 모든 필터(130)들을 통과한 후 이물질 분리부(150)로 유입된다. 상기 이물질 분리부(150)를 통과한 배기가스는 배기구(114)를 통해 외부로 배출된다.
또한, 상기 정화유로(111)의 바닥면은 이물질 분리부(150) 측으로 경사지게 형성되므로, 상기 정화유로(111)에 분사된 물은 정화유로(111)의 바닥면을 따라 이물질 분리부(150)로 흘러내린다. 상기 이물질 분리부(150)에서 낙하된 물에 포함된 매연이 분리된다. 상기 이물질 분리부(150)를 통과한 물은 다공성 패널(151)과 드레인판(153)에 의해 수조(120)로 회수된다.
상기와 같이 배기가스가 분사되는 물과 필터(130)에 의해 여과되므로, 배기가스의 포집 성능이 향상되고 배기가스가 냉각된 상태로 배출된다.
본 발명은 불완전 연소된 배기가스를 태우지 않고 매연을 포집하고, 배기가스의 온도를 낮출 수 있으므로, 산업상으로 현저한 이용 가능성이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 배기 구조를 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1의 매연포집장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2의 매연포집장치의 필터를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 필터의 내부 구조를 도시한 정면도이다.
도 5는 도 3의 필터를 도시한 상면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20: 매니폴드 30: 매연포집장치
110: 본체 111: 정화유로
120: 수조 130: 필터
131: 필터부재 135: 블레이드
140: 분사장치 141: 펌프
143: 분사관 150: 이물질 분리부

Claims (5)

  1. 연소장치에서 토출된 배기가스가 유동되도록 정화유로가 형성된 본체;
    상기 본체에 배치되고 물이 수용되는 수조;
    상기 정화유로상에 배치되어 상기 정화유로의 배기가스가 통과함에 따라 여과되도록 하는 하나 이상의 필터;
    상기 수조의 물을 정화유로와 필터에 분사하여 배기가스에 포함된 매연을 제거하는 분사장치; 및
    상기 정화유로의 후류측에 배치되어 상기 분사장치에서 분사된 물에 의해 여과된 매연을 분리하는 이물질 분리부;를 포함하며,
    상기 필터는 배기가스 유입측 부분이 폐쇄된 통 형태로 형성되고, 상기 필터의 배기가스 유입측 부분에는 방사상으로 다수의 블레이드가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연포집장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 블레이드는 배기가스가 필터를 중심으로 비틀리면서 유동될 수 있도록 반경방향에 대해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연포집장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 다수의 필터부재가 겹쳐져 이루어지고,
    상기 필터부재들은 필터의 외측에서 내측으로 갈수록 작은 입자를 여과하는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연포집장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사장치의 물분사량은 배기가스 유입측에서 토출측으로 갈수록 상대적으로 작아지는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연포집장치.
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