KR101037715B1 - 매연의 비산 방지용 배기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진구동시 발생하는 배기가스에서 오염성 매연을 효과적으로 분리 및 포집하고, 배출시에는 비산 가능성을 최소화시켜서, 청정한 대기환경 조성에 일조할 수 있는 매연의 비산 방지용 배기장치에 관한 것으로, 엔진부(10)로부터 배출된 배기가스의 이동을 안내하는 배기라인(110); 통기구(121b)를 매개로 중공과 흡기공(121a)이 상호 연통하게 구획되는 관 형상을 이루고 중공이 배기라인(110)에 연통하는 본체(121)와, 중공의 내벽에 배치되고 다공성 재질의 여과체(122)를 구비한 여과부(120); 수분을 저수하고, 배수라인(131)을 매개로 여과체(122)에 수분을 공급하는 탱크부(130); 일단이 여과부(120)의 흡기공(121a)에 연통하고, 타단이 배기라인(110)에 연통하는 순환라인(140); 및 순환라인(140)에 기류를 발생시켜서 순환라인(140)이 자체 흡기력을 갖도록 구동하는 순환구동부(150)를 포함하는 것이다.

Description

매연의 비산 방지용 배기장치{Exhaust apparatus preventing the dust and smoke dispersing}

본 발명은 자동차의 엔진구동시 발생하는 배기가스에서 오염성 매연을 효과적으로 분리 및 포집하고, 배출시에는 비산 가능성을 최소화시켜서, 청정한 대기환경 조성에 일조할 수 있는 매연의 비산 방지용 배기장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 자동차의 구동원인 엔진은 연료의 폭발로부터 자동차의 주행 출력을 발생시키는 장치이므로, 구동 엔진으로부터는 연료의 폭발 및 연소에 의한 배기가스 발생이 불가피하다. 이러한 배기가스는 다양한 화학물질을 포함하고, 이 화학물질들 중에는 인체에 유해하거나 대기오염을 일으킬 수 있는 각종 매연이 포함된다.

따라서, 인체와 환경 보호를 위해 배기가스를 걸러내는 필터의 차량부착 의무화가 정책적으로 시행되고 있다.

그런데, 현재 이용되고 있는 필터는 매연 입자의 걸림을 위한 필터 막이 자동차의 배기라인을 횡단하게끔 배치되어서 배기가스의 기류를 직접적으로 방해했고, 장시간 사용시에는 각종 매연 입자가 상기 필터 막 표면에 퇴적되면서 통기구 를 폐구해 배기가스의 원활한 배기가 제한되는 문제가 있었다.

물론, 이러한 문제를 해소하기 위해 필터를 정기적으로 교체하거나, 압축공기를 이용해 필터 세척 작업을 진행하고 있으나, 필터가 비교적 고가이므로 정기적인 교체가 보장되지 못했고, 필터 세척 작업 시에는 퇴적된 매연 입자가 부주의로 인해 쉽게 비산할 수 있어서 매연의 비산을 방지코자 설치된 필터의 효과가 무용해지는 문제가 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 자동차의 배기가스로부터 매연의 비산을 최소화하고, 배기가스의 원활한 배출을 가능케 하며, 이를 위한 장치의 유지 및 관리에 대한 부담을 줄일 수 있도록 하는 매연의 비산 방지용 배기장치의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

엔진부로부터 배출된 배기가스의 이동을 안내하는 배기라인;

통기구를 매개로 중공과 흡기공이 상호 연통하게 구획되는 관 형상을 이루고 중공이 배기라인에 연통하는 본체와, 중공의 내벽에 배치되고 다공성 재질의 여과체를 구비한 여과부;

수분을 저수하고, 배수라인을 매개로 여과체에 수분을 공급하는 탱크부;

일단이 여과부의 흡기공에 연통하고, 타단이 배기라인에 연통하는 순환라인; 및

순환라인에 기류를 발생시켜서 순환라인이 자체 흡기력을 갖도록 구동하는 순환구동부;

를 포함하는 매연의 비산 방지용 배기장치이다.

상기의 본 발명은, 매연 입자의 수분 흡수를 통해 비중을 증가시킴으로서 매 연 입자의 비산 가능성을 최소화할 수 있고, 배기라인의 폐구를 방지해서 배기가스의 원활한 배출환경을 조성할 수 있으며, 간단한 세척과 저렴한 수분 충전을 통해 지속적인 사용이 가능하므로 유지 및 관리에 필요한 비용의 절감을 기대할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배기장치의 제1실시모습을 도시한 블록도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 배기장치(100)는 엔진부(10)로부터 발생하는 배기가스를 안내 이송하는 배기라인(110)과, 배기라인(110)과 연통하면서 배기가스가 통과하는 여과부(120)와, 수분을 저장하며 상기 수분을 여과부(120)에 공급하는 탱크부(130)와, 일단이 여과부(120)와 연통하고 타단이 배기라인(110)과 연통하는 순환라인(140)과, 배기라인(110)을 따라 흐르는 배기가스를 순환라인(140)으로 강제 유입하는 순환구동부(150)를 포함한다.

상기 배기장치(100)는 배기가스에 포함된 각종 매연이 수분과 결합해 자체 점성과 충분한 비중을 갖도록 해서 매연의 비산 성질을 약화시키는 것으로, 배기라인(110)을 통해 흐르는 배기가스가 수분과 효과적으로 접하도록 배기가스를 유인하는 배관구조를 이룬다.

상기 배기라인(110)은 엔진부(10)와 연통하는 관으로, 배기라인(110)의 폭발 및 연소를 통해 배출되는 배기가스를 수집 및 안내한다.

상기 여과부(120)는 배기라인(110)과 일렬로 연통하면서 배기가스를 흡기하는 것으로, 배기라인(110)과 연통하는 관 형상의 본체(121)와, 본체(121) 내면에 형성되어서 배기가스와 접하는 여과체(122)를 포함한다.

여기서, 상기 본체(121)는 배기라인(110)과 연통하는 관 형상을 이루고, 둘레부 내측에는 중공과 구획되는 흡기공(121a)을 구비하며, 중공과 흡기공(121a)은 다수의 통기구(121b)를 통해 연통한다. 이는 배기라인(110)을 통하는 배기가스가 통기구(121b)를 통해 흡기공(121a)으로 수집된 후 순환라인(140)으로 유입되도록 하기 위함이다.

한편, 상기 여과체(122)는 본체(121)의 내면에 설치되어서 배기라인(110)을 따라 이동하는 배기가스에 수분을 공급해 각종 매연의 비산성을 저하시킨다.

주지된 바와 같이, 매연은 비교적 큰 부피를 갖는 입자로, 수분과 접하면서 점성과 비중이 증대돼 비산성이 약해지고, 결국 배기라인(110)을 통한 외부 배출시 도로면에 퇴적될 수밖에 없다. 물론, 이렇게 퇴적된 매연은 이웃하는 매연과 점성 등에 의해 자체 결집하면서 체적이 더욱 증가하므로, 별도의 미화작업을 통해 제거될 수 있다. 결국, 공기 중에 비산하는 매연은 저감되어 공기 청정에 이로운 영향을 미치는 것이다.

한편, 여과체(122)는 배기가스로의 지속적인 수분 공급에 유리하도록, 수분의 흡수성 및 함수비율을 높일 수 있는 재질인 것이 바람직하다. 따라서, 스폰지 등과 같이 다공성 재질로 제작되어야 한다.

계속해서, 본 발명에 따른 배기장치(100)는, 여과체(122)가 배기라인(110)을 따라 흐르는 배기가스에 수분을 효과적으로 전달할 수 있도록 상기 배기가스가 여과체(122)를 관통하도록 하고, 이를 위한 구동력은 순환구동부(150)의 흡기력에 의한다. 따라서, 여과체(122)가 도포 또는 부착된 본체(121) 중공의 내벽에는 흡기공(121a)과 중공의 통기를 위한 다수 개의 통기구(121b)가 형성되고, 순환구동부(150)의 흡기력은 통기구(121b) 및 여과체(122)를 통해 본체(121)의 중공으로 전달되어서, 본체(121)를 관통하는 배기가스는 여과체(122), 통기구(121b) 및 흡기공(121a)을 순차 관통해 순환구동부(150)가 이끄는 순환라인(140)으로 집중된다.

배기가스와 직접 접하는 여과체(122)의 노출면은 배기가스와의 접촉률을 높이기 위해 굴곡진 형상이 바람직할 것이다. 본 발명에 따른 실시예에서는 도 1에 도시한 바와 같이 배기가스와 접하는 노출면에 접촉돌기(122a)를 형성시켜서, 여과체(122)를 통과하는 배기가스가 효과적으로 접할 수 있도록 하고, 더욱 바람직하게는 서로 마주하는 접촉돌기(122a)가 엇갈리도록 배치해서, 여과체(122)를 통과하는 배기가스가 직선이동이 아닌 지그재그 형태의 굴곡진 이동방향성을 갖도록 한다.

상기 탱크부(130)는 여과체(122)에 공급되는 수분을 저장하는 것으로, 여과체(122)에 연결되는 배수라인(131)을 통해 저장한 수분을 공급한다. 참고로, 여과체(122)가 배기가스와의 지속적인 접촉으로 탈수되면, 탱크부(130)의 수분은 배수라인(131)을 통해 여과체(122)로 공급되어서, 여과체(122)는 항시 일정한 함수율을 유지할 수 있게 된다.

한편, 배수라인(131)은 별도의 개폐밸브(미도시함)을 포함할 수 있고, 엔진부(10)의 구동 여부에 따라 그 개폐가 조작될 수 있다. 즉, 엔진부(10)가 구동을 시작하면 개폐밸브는 배수라인(131)을 개구해서 여과체(122)가 탱크부(130)로부터 지속적인 수분 공급을 받을 수 있도록 하고, 엔진부(10)가 정지하면 개폐밸브는 배수라인(131)을 폐구해서 여과체(122)로의 수분 공급을 중단하도록 하는 것이다.

하지만, 탱크부(130)에 충진되는 수분의 점성을 높이고 배수라인(131)의 직경을 조정해서, 여과체(122)가 수분으로 충진되면 탱크부(130)로부터 더 이상의 수분공급이 이루어지지 않도록 할 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 실시예에서는 배수라인(131)의 개수를 여과체별로 한 개만이 연결되도록 도시하였지만, 여과체(122)의 체적에 따라 배수라인(131)의 개수는 다양하게 변형될 수 있을 것이다.

상기 순환라인(140)은 일단이 여과부(120)와 연통하고, 타단이 배기라인(110)과 연통하도록 배관되어서, 여과부(120)를 통해 배기가스를 유입하고, 이를 다시 배기라인(110)으로 배출한다.

상기 순환구동부(150)는 순환라인(140)에 흡기력을 발생시켜서 배기라인(110)을 따라 이동하는 배기가스가 순환라인(140)에 효과적으로 유입되도록 하는 것으로, 흡기력을 발생시킬 수 있는 것이라면 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형실시될 수 있을 것이다. 통상적으로 흡기력 발생을 위해서는 터빈과 같은 기구가 요구되고, 터빈의 구동은 별도의 전기력 또는 자력으로 가능할 것인데, 제1실시모습에서는 전기력을 이용한 터빈의 구동을 예시한다.

순환구동부(150)는 전기력을 받아 회전 구동하는 일반적인 모터가 적용될 수 있고, 터빈은 상기 모터로부터 회전력을 받아 회전한다. 물론, 일방향으로 회전하 는 터빈은 순환라인(140)에 강제 기류를 발생시켜서 배기라인(110)을 따라 이동하는 배기가스의 흡기를 진행할 수 있을 것이다.

결국, 배기라인(110)을 따라 이동하는 배기가스는 여과부(120)를 통해 순환라인(140)으로 인입된 후 배기라인(110)으로 재인출되는 이동경로를 갖는다.

제어부(160)는 엔진부(10)의 동작상태를 확인해서 순환구동부(150)의 구동을 제어하는 것으로, 엔진부(10)의 RPM, 배기가스의 배출압 등을 확인해서 세팅된 기준에 따라 순환구동부(150)의 모터 출력을 조정한다.

도 2는 본 발명에 따른 배기장치의 제2실시모습을 도시한 블록도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 배기장치(100')는 소음부(170)를 더 포함한다.

소음부(170)는 내연기관이나 환기장치로부터 나오는 소음을 줄이기 위한 장치로, 가는 관에서 넓은 공간으로 확산시켜 소리를 작게 하는 팽창식과, 가는 관의 많은 구멍에서 넓은 공명실(共鳴室)로 확산시켜서 음을 상쇄시키는 공명식(共鳴式)과, 스틸울(금속을 실 모양으로 한 것)에 흡수시키는 흡수식과, 앞의 세 가지 방식을 혼합한 격벽식(隔壁式) 등이 있다.

본 발명에 따른 배기장치(100')는 이러한 소음부(170)를 여과부(120)에 내설해서 소음기능을 갖도록 하고, 아울러 소음부(170)에 의한 배기가스의 진로 분산을 통해 여과체(122)로의 배기가스 유입이 효과적으로 이루어지도록 해서, 소음과 매연저감 기능이 함께 이루어지도록 한다.

순환구동부(150')는 엔진부(10)로부터 배기되는 배기가스의 유력을 구동원으로 하여 동작하고, 이를 통해 엔진부(10)로부터 배출되는 배기가스의 양에 따라 배기장치(100')가 흡기하는 배기가스의 양을 조정할 수 있도록 된다.

이를 위해 상기 순환구동부(150')는 엔진부(10)로부터 배출되는 배기가스의 유력을 전달받는 임펠러(151)와, 임펠러(151)와 구동축(152)을 매개로 연동하면서 순환라인(140)의 기압을 조정하는 터빈(153)으로 구성된다.

상기 임펠러(151)는 엔진부(10)에 인접한 배기라인(110)에 내설되어서, 엔진부(10)로부터 배출되는 배기가스의 유력을 회전력으로 변환하는 것으로, 엔진부(10)의 출력변화에 따라 배출력 및 배출량이 달라지는 배기가스의 유력에 상응해서 자체 회전속 및 회전력이 변동된다. 따라서, 자동차의 가속 등으로 엔진부(10)의 출력이 상승하면 이에 동반해 증가하는 배기가스의 배출력 및 배출량이 임펠러(151)에 전달되어 그 회전속 및 회전력을 상승시키고, 자동차의 감속 등으로 엔진부(10)의 출력이 하강하면 이에 동반해 감소하는 배기가스의 배출력 및 배출량이 임펠러(151)에 전달되어 그 회전속 및 회전력을 저하시킨다.

상기 터빈(153)은 순환라인(140)에 내설되고, 임펠러(151)로부터 전달된 회전력으로 순환라인(140)의 기압을 조정해서 순환라인(140)이 흡기력이 발생하도록 한다.

터빈(153)은 임펠러(151)와 연동하므로, 임펠러(151)의 회전속 및 회전력에 따라 터빈(153)의 회전속 및 회전력도 변동한다. 따라서, 엔진부(10)의 출력에 따른 배기가스의 배출량에 상응해서 순환라인(140)의 흡기력에 변화가 발생하므로, 순환구동부(150')를 별도로 제어하지 않아도 엔진부(10)의 상태에 부합하는 동작형태를 보인다.

참고로, 임펠러(151)와 터빈(153)은 구동축(152)을 동축으로 해서 연동할 수도 있고, 임펠러(151)의 회전속 및 회전력 대비 터빈(153)의 회전속 및 회전력을 조정하기 위한 별도의 기어박스를 매개로 연동할 수도 있다. 한편, 도 2에서는 구동축(152)이 베벨기어 타입의 기어박스로 되어서, 상호 이격된 임펠러(151)와 터빈(153) 간의 연동을 매개토록 하는 실시예를 도시하였다.

도 3은 본 발명에 따른 배기장치의 제3실시모습을 도시한 블록도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 탱크부(130)는 분사라인(132)을 더 포함한다.

분사라인(132)은 탱크부(130)와 배기라인(110)을 상호 연통하면서, 배기가스가 여과부(120)로 유입되기 전 배기가스의 함수율을 높이기 위해 수분을 분사하는 것으로, 엔진부(10)의 가동상태 또는 배기가스의 상태 등에 따라 제어부(160)의 조작으로 그 구동 여부가 결정된다.

한편, 분사라인(132)을 통해 배기라인(110)으로 공급되는 수분이 배기가스와 효율적으로 혼합되기 위해서는 상기 수분이 분무형태로 배출되는 것이 바람직하므로, 배기라인(110)과 접하는 분사라인(132)의 말단은 분무효율을 높이기 위한 노즐형태인 것이 좋을 것이다.

또한, 수분의 강제 공급 및 선택적인 공급 여부를 제어하기 위해서는 분사라 인(132)은 제어부(160)의 제어를 받는 별도의 구동원이 구비되어야 할 것이며, 이를 위해 본 발명에 따른 실시예에서는 분사구동부(150")를 더 포함한다.

분사구동부(150")는 통상적인 인젝터가 적용될 수도 있고, 기어 또는 벨트 등을 매개로 한 순환구동부(150)와의 연동을 통해 동력을 전달받을 수도 있을 것이다.

분사구동부(150")의 실시예로 제시된 인젝터의 경우, 상기 분사구동부(150"; 인젝터)는 분사라인(132)에 설치되어서 배기라인(110)으로의 강제 기류를 발생시킨다. 한편, 분사라인(132)을 통해 탱크부(130)로부터 배출되는 수분은 상기 기류를 타고 배기라인(110)으로 강제 분사된다.

한편, 분사구동부(150")가 순환구동부(150)와 연동하는 후자의 경우, 순환구동부(150)로부터 동력을 전달받는 분사구동부(150")는 임펠러 형태로 분사라인(132)에 탑재되어서, 탱크부(130)로부터 배출되는 수분을 강제로 이동시켜 배기라인(110)으로 분사한다.

도 1은 본 발명에 따른 배기장치의 제1실시모습을 도시한 블록도이고,

도 2는 본 발명에 따른 배기장치의 제2실시모습을 도시한 블록도이고,

도 3은 본 발명에 따른 배기장치의 제3실시모습을 도시한 블록도이다.

- 첨부도면의 주요부분에 대한 용어설명 -

10; 엔진부 20; 배기라인 100,100'; 배기장치

110; 인입라인 120,150; 제1,2여과기 121,151; 접촉돌기

130; 탱크부 140; 인출라인 160; 제어부

170; 소음부

Claims (7)

1. 엔진부(10)로부터 배출된 배기가스의 이동을 안내하는 배기라인(110);

   통기구(121b)를 매개로 중공과 흡기공(121a)이 상호 연통하게 구획되는 관 형상을 이루고 중공이 배기라인(110)에 연통하는 본체(121)와, 중공의 내벽에 배치되고 다공성 재질의 여과체(122)를 구비한 여과부(120);

   수분을 저수하고, 배수라인(131)을 매개로 여과체(122)에 수분을 공급하는 탱크부(130);

   일단이 여과부(120)의 흡기공(121a)에 연통하고, 타단이 배기라인(110)에 연통하는 순환라인(140); 및

   순환라인(140)에 기류를 발생시켜서 순환라인(140)이 자체 흡기력을 갖도록 구동하는 순환구동부(150);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 매연의 비산 방지용 배기장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   배기가스와 접하는 상기 여과체(122)의 노출면은 표면적을 넓히기 위한 다수의 접촉돌기(122a)가 형성된 것을 특징으로 하는 매연의 비산 방지용 배기장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 여과체(122) 내에서 서로 마주하는 접촉돌기(122a)가 상호 엇갈리게 형 성되어서, 여과체(122)를 통과하는 배기가스가 지그재그 형태의 이동경로를 갖도록 된 것을 특징으로 하는 매연의 비산 방지용 배기장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 순환구동부(150)는, 강제 기류를 발생시키는 터빈과, 터빈을 회전시키는 모터로 구성되고;

   엔진부(10)의 동작상태를 확인해서 모터의 출력을 조정하는 제어부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매연의 비산 방지용 배기장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 순환구동부(150)는, 엔진부(10)로부터 배출되는 배기가스의 유력으로 회전하는 임펠러(151)와, 순환라인(140)에 기류가 발생하도록 순환라인(140)에 회전가능하게 내설되고 임펠러(151)와 연동하는 터빈(153)을 구비한 것을 특징으로 하는 매연의 비산 방지용 배기장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 여과부(120)의 중공에 내설되는 소음부(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매연의 비산 방지용 배기장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 탱크부(130)는 배기라인(110)과의 연통을 매개하는 배기라인(132)을 더 포함하고;

   탱크부(130)에 저수된 수분이 배기라인(132)을 통해 강제 배출되도록 출력을 가하는 분사구동부(150"); 및

   엔진부(10)의 동작상태를 확인해서 분사구동부(150")의 출력을 조정하는 제어부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매연의 비산 방지용 배기장치.

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