KR101214948B1 - 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 엔진에서 연소 후 배출되는 가스를 외기로 배기하는 관 내에 와류 발생 수단을 구비함으로써 배기가스의 방출시 배기가스가 와류현상을 일으키며 배기관 내부저항 및 대기와의 저항이 감소되도록 하여 엔진 출력을 향상시키는 동시에 연료를 절감할 수 있도록 한 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치에 관한 것이다.

Description

배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치{FULE SAVING DEVICE USING EDDY OF EXHAUST GAS}

본 발명은 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 등 내연기관의 엔진에서 연소 후 배출되는 가스를 외기로 배기하는 관 내에 와류 발생 수단을 구비함으로써 배기가스의 방출시 배기가스가 와류현상을 일으키며 배기관의 내부저항과 대기와의 저항이 감소되도록 하여 엔진 출력을 향상시켜서 연료를 절감할 수 있도록 하기 위한 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 디젤, 가솔린, 천연가스(LPG) 등을 연료로 구동하는 엔진이 장착되며, 이들 엔진은 위 연료를 연소시켜서 출력을 얻음으로써 차량을 구동시킨다.

도 1은 일반적인 자동차 배기가스의 배출 경로를 개략적으로 보인 구성도로서, 도 1을 참조하는 바와 같이 엔진(1)에서 차량의 연료 연소시 생성된 배기가스는 촉매장치(2), 제1배기관(3), 제2배기관(6), 머플러(Muffler : 소음기)(7), 제3배기관(8)을 차례로 경유하여 외부로 배출되며, 이때 상기 제1배기관(3)과 제2배기관(6) 이음부에는 각각 제1플랜지(4)와 제2플랜지(5)가 설치될 수 있다.

대게 엔진은 경차의 경우 3개, 소형차나 중형차의 경우 4개, 중대형이나 대형차의 경우 6개 또는 8개의 실린더가 구비되고, 상기 실런더 내의 피스톤은 실린더 내부로 흡입된 연료를 압축, 폭발시켜서 왕복 이동하는 구조로 되어 있으며, 각 실린더가 일정한 패턴으로 순차적으로 폭발하면서 가스가 배출되기 때문에 배기가스는 맥동적으로 배출될 수밖에 없다.

그 결과 각 배기관(3)(6)(8)을 흐르는 배기가스의 압력 변화 및 외부 공기와의 압력 차에 의해 배기가스가 대기 중으로 쉽게 배출되지 않게 되어 엔진(1)의 출력이 저하되고 연료 소모율이 증가하게 되는 등의 문제점이 있다.

따라서 각 배기관(3)(6)(8) 내부를 흐르는 배기가스를 원활하게 배출되도록 하기 위한 수단이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진에서 배출된 배기가스가 배기관을 통과할 때 와류 현상을 일으켜서 배기가스의 맥동 압력 변화 폭을 감소시키는 동시에 외부로 방출되는 배기가스와 대기와의 압력 차에 의한 저항을 감소시켜서 배기가스가 대기로 원활히 배출되도록 하는 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엔진에서 발생한 배기가스를 외부로 배기하기 위한 배기관 내에 배기가스를 와류시키는 와류수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예로서, 상기 와류수단은 배기관 내에 장착된 코일형 스프링일 수 있고, 상기 코일형 스프링은 배기관의 이음용 제1플랜지와 제2플랜지 사이에 개재된 고정판의 내부 홀에 고정되거나 배기관의 소정부 내경이 상기 코일형 스프링의 외경보다 작게 된 축소된 축경부에 의해 고정될 수 있다.

바람직한 실시 예로서, 상기 와류수단은 배기관의 이음용 제1플랜지와 제2플랜지 사이에 개재된 고정판의 내부 홀에서 고정판과 일체로 성형된 것일 수 있으며, 이 경우 상기 와류수단은 외면이 상기 홀의 내면에서 일정거리 이격된 한 쌍의 C형 판재이거나, D형 판재 또는 나선형 판재일 수 있다.

바람직한 실시 예로서, 상기 와류수단은 배기관 자체의 내면에 형성된 나선일 수 있다.

본 발명에 의하면, 엔진에서 배출된 배기가스가 배기관을 통과할 때 와류 발생수단에 의해서 와류 현상을 일으키므로 배기가스의 압력 변화 폭이 감소되는 동시에 외부로 방출되는 배기가스와 배기관의 내부저항 및 대기와의 저항이 감소되어 배기가스가 대기로 원활히 배출되며, 그 결과 차량의 엔진 구동 저항을 감소시키셔 출력을 향상시키는 동시에 연료 소모를 절감할 수 있게 되는 매우 유용한 발명이다.

도 1은 일반적인 자동차 배기가스의 배출 경로를 개략적으로 보인 구성도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료 절감 장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료 절감 장치의 조립 사시도.
도 4는 도 3의 제1실시예를 변형한 연료 절감 장치의 조립 사시도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료 절감 장치의 구성도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 연료 절감 장치의 정면도 및 사시도.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 연료 절감 장치의 정면도 및 사시도.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 연료 절감 장치의 정면도 및 사시도.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 연료 절감 장치의 정면도 및 사시도.
도 10은 본 발명의 제7실시예에 따른 연료 절감 장치의 구성도 및 부분확대도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보인 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 첨부된 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예이므로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 기술이거나 용이하게 도출되는 정도의 기술에 대해서는 그에 관한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 특징적 구성은 도 1과 같이 엔진(1)에서 발생한 배기가스를 외부로 배기하기 위한 배기관 내에 배기가스를 와류시키는 와류수단이 구비된 것으로, 상기 와류수단은 배기가스를 와류시키는 것이면 그 형태에 제한이 없으며, 그 위치도 촉매장치 후단부의 배기관이라면 어디에도 설치될 수 있으며, 이하에서 몇가지 실시예를 들어 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료 절감 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료 절감 장치의 조립 사시도이며, 도 4는 도 3의 제1실시예를 변형한 연료 절감 장치의 조립 사시도이다.

도 2를 참조하는 바와 같이 본 발명의 와류수단은 코일형 스프링(20)일 수 있으며, 상기 코일형 스프링(20)은 고정판(10)의 내부 홀(11)에 고정될 수 있다.

상기 코일형 스프링(20)은 그 선의 단면이 도시한 것과 같이 사각형일 수도 있고 원형일 수도 있으며, 상기 고정판(10)은 제1배기관(3)과 제2배기관(6)을 서로 잇기 위한 제1플랜지(4)와 제2플랜지(5) 사이에 개재된 것으로 각 플랜지(4)(5)와 동일한 형태일 수 있다.

도 3을 참조하는 바와 같이 상기 코일형 스프링(20)의 선단부가 상기 홀(11)에 용접(21)으로 고정될 수 있고, 또한 도 4를 참조하는 바와 같이 코일 스프링(20)의 중간부가 상기 홀(11)에 용접(21)으로 고정될 수 있다.

이때 상기 코일형 스프링(20)의 외경은 상기 배기관의 내경보다 작아야 한다는 것은 당연하며, 이 경우 상기 코일형 스프링(20)은 제2배기관(6) 내부 또는 제1배기관(3)과 제2배기관(6) 내부에 삽입 설치된다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료 절감 장치의 구성도로서, 도 5를 참조하는 바와 같이 코일형 스프링(20)은 제1배기관(3)이나 제2배기관(6) 또는 제3배기관(8) 내에 설치될 수 있으며, 이때 상기 코일형 스프링(20)의 고정 형태는, 각 배기관에서 코일형 스프링을 설치하고자 하는 소정 위치의 내경을 상기 코일형 스프링(20)의 외경보다 작게 축소한 축경부(22)를 형성함으로써 코일형 스프링(20)이 움직이지 않도록 고정할 수 있다.

한편, 상기 와류수단은 배기관의 이음용 제1플랜지(4)와 제2플랜지(5) 사이에 개재된 고정판(10)의 내부 홀(11)에서 고정판(10)과 일체로 성형된 것일 수 있으며, 예를 들어 도 6 내지 도 9와 같은 형태일 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 연료 절감 장치의 정면도 및 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 연료 절감 장치의 정면도 및 사시도로서, 도 6 및 도 7을 참조하는 바와 같이 본 발명의 와류수단은 외면이 고정판(10)의 홀(11) 내면에서 일정거리 이격된 한 쌍의 C형 판재(30)(40)일 수 있고, 상기 각 C형 판재(30)(40)는 홀(11)의 중심에 대해 서로 대칭한 형태일 수 있다.

도 6과 같이 홀(11)의 내측에 형성된 각 C형 판재(30)의 중간부분이 상기 홀(11)의 내면에 연결부(31)로 연결될 수 있고, 상기 각 연결부(31)는 서로 반대 방향으로 비틀어지며, 이 경우 각 C형 판재(30)의 양측 단부는 각각 고정판(10)의 전면과 후면 측으로 돌출됨으로써 각 C형 판재(30)가 배기가스의 흐름 방향에 대해 경사면을 형성하게 되어 배기가스를 와류시킬 수 있다.

또한 도 7과 같이 홀(11)의 내측에 형성된 각 C형 판재(40)의 일측 단부가 상기 홀(11)의 내면에 연결부(41)로 연결될 수 있고, 상기 각 연결부(41)는 서로 반대 방향으로 비틀어지며, 이 경우 각 C형 판재(40)의 타측 단부는 각각 고정판(10)의 전면과 후면 측으로 돌출됨으로써 각 C형 판재(40)가 배기가스의 흐름 방향에 대해 경사면을 형성하게 되어 배기가스를 와류시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 연료 절감 장치의 정면도 및 사시도이다.

도 8을 참조하는 바와 같이 본 발명의 와류수단은 외면이 고정판(10)의 홀(11) 내면에서 일정거리 이격된 한 쌍의 D형 판재(50)일 수 있고, 상기 각 D형 판재(50)의 반대측 중간부분이 상기 홀(11)의 내면에 연결부(51)로 연결되며, 상기 각 연결부(51)는 서로 반대 방향으로 비틀어진다. 이 경우 각 D형 판재(50)의 양측 단부가 각각 고정판(10)의 전면과 후면 측으로 돌출됨으로써 각 D형 판재(50)가 배기가스의 흐름 방향에 대해 경사면을 형성하게 되어 배기가스를 와류시킬 수 있다.

이때 상기 D형 판재(50)의 면적이 지나치게 크면 오히려 배기가스의 흐름을 방해할 수 있으므로 이를 방지하기 위해 상기 각 D형 판재(50)의 마주보는 면 중간부에 각각 반원형의 홈(52)을 형성하여 배기가스가 원활하게 지나갈 수 있도록 하여도 좋다.

도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 연료 절감 장치의 정면도 및 사시도이다.

도 9를 참조하는 바와 같이 본 발명의 와류수단은 고정판(10)의 홀(11) 내면에서 일정 폭이 절삭된 나선형 판재(60)일 수 있고, 상기 나선형 판재(60)의 일측 단부는 상기 홀(11)의 내면 중 어느 한 부분에 연결부(61)로 연결되며, 상기 연결부(61)가 배기가스가 흐르는 방향으로 꺾인다. 이 경우 나선형 판재(60)의 타측 단부, 즉 연결부(61)에 의해 고정되지 않은 자유 단부가 고정판(10)의 측면으로 돌출됨으로써 나선형 판재(60)가 배기가스의 흐름 방향에 대해 경사면을 형성하게 되어 배기가스를 와류시킬 수 있다.

이때 상기 상기 나선형 판재(60)가 더 효과적으로 와류를 형성하기 위해서 상기 나선형 판재(60)의 돌출 형태는 상기 연결부(61)에서 나선형 판재(60)의 타측 단부(자유 단부)까지 고정판의 측면으로부터 점진적으로 멀어지게 형성하여 마치 스프링을 1회 감은 것과 같은 형태로 제조하는 것이 바람직하다.

도 10은 본 발명의 제7실시예에 따른 연료 절감 장치의 구성도 및 부분 확대도이다.

도 10을 참조하는 바와 같이 본 발명의 와류수단은 배기관 자체의 내면에 나선(70)이 형성된 것일 수 있다. 즉 제1배기관(3)이나 제2배기관(6) 또는 제3배기관(8)을 제작할 때 각 배기관을 꼬아서 나선형 형태로 제조하면 내면에 나선(70)이 형성되므로 배기가스를 와류시킬 수 있는데, 이는 마치 총신의 내면에 나선이 형성됨으로써 날아가는 총알이 회전하게 하는 것과 같은 원리이다.

이때 주요한 것은 배기관의 내면에 나선(70)이 형성된 것이며, 이를 제조하는 방법 또는 배기관의 외면에 나선이 형성되어 있는지 여부가 본 발명을 규정해서는 안될 것이다.

이상의 설명은 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명하다.

10: 고정판 11: 홀
20: 코일형 스프링
30, 40: C형 판재
50: D형 판재
60: 나선형 판재
70: 나선

Claims (13)

1. 삭제
2. 엔진에서 발생한 배기가스를 외부로 배기하기 위한 배기관 내에 배기가스를 와류시키는 와류수단이 구비되되,
   상기 와류수단은 배기관 내에 장착된 코일형 스프링(20)인 것을 특징으로 하는 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 코일형 스프링은 배기관의 이음용 제1플랜지(4)와 제2플랜지(5) 사이에 개재된 고정판(10)의 내부 홀(11)에 고정된 것을 특징으로 하는 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 코일형 스프링의 선단부 또는 중간부가 상기 홀(11)에 용접(21)으로 고정된 것을 특징으로 하는 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 코일형 스프링은 배기관의 소정부 내경이 상기 코일형 스프링의 외경보다 작게 축소된 축경부(22)에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 배기가스 와류를 이용한 연료 절감 장치.
   
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