KR101268856B1 - 다공성 세라믹 비드 포집재를 이용한 매연저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매연저감장치에 관한 것으로, 일측에는 매연이 유입되는 유입구(13)가 형성되고 타측에는 유입된 매연이 배출되도록 배출구(14)가 형성된 몸통부(10)와, 상기 몸통부(10)에 삽입되는 중심축(21) 및 상기 중심축(21)의 외주면에 나선형으로 고정 형성된 날개부(22)로 구성되는 스크류부재(20), 및 상기 유입구(13)를 통해 유입된 매연을 포집하도록 몸통부(10) 내에 장입되는 매연포집재(30)를 포함하여 구성되는 매연저감장치(100)를 제공한다.
이에 따라 매연의 흐름을 와류 형태로 유도하여 매연의 이동경로(거리)를 증가시킴으로써 포집된 매연의 반응을 위한 필터링(정화) 효율을 극대화할 수 있다.

Description

다공성 세라믹 비드 포집재를 이용한 매연저감장치{A SMOKE REDUCTION APPARATUS USING POROUS CERAMIC BEAD TRAPPING AGENT}

본 발명은 디젤엔진 및 기타 연소기기 등에서 발생되는 각종 유해가스(매연)를 포집하기 위한 매연저감장치에 관한 것으로, 매연의 흐름을 와류로 변형시키도록 매연포집재가 장입된 몸통부에 나선형의 스크류부재를 장착하여 매연의 이동 경로를 연장시킴으로써 매연포집재(다공성 세라믹 비드)에 의한 매연 포집능력을 극대화하고, 스크류부재에 열전도체 기능을 추가시켜 매연포집재 전체에 빠르고 균일하게 열을 전달하여 단시간에 포집된 매연을 연소할 수 있도록 하는 다공성 세라믹 비드 포집재를 이용한 매연저감장치에 관한 것이다.

최근 들어 각국의 온실가스 배출량이 급증하여 지구온난화로 인한 피해가 점차 커짐에 따라 환경 문제에 대한 관심이 고조되고 있는 실정이다. 이에 따라 에너지 절감을 위한 방안들이 지속적으로 모색되고 있으며, 그러한 방안들중 하나로서 가솔린 자동차에 비해 20~30% 연비가 좋은 경유자동차에 대한 관심이 높아지고 있다. 여기에 더하여 경유자동차는 내구성 또한 뛰어나 그 수요가 증가되는 추세이다.

그러나, 경유자동차는 연소방식의 특성상 입자상물질(particulate matter)과 질소산화물(NOx)이 다량 배출되는 문제를 가지고 있어 오히려 환경에 악영향을 미칠 수 있다. 특히, 입자상물질은 호흡기계통에 흡착되기 쉬워 인체유해도가 매우 큰 문제가 따른다.

따라서 전술한 바와 같은 경유자동차의 증가 추세에 부응하여 대기환경을 심각하게 위협하고 인체에 유해한 영향을 미치는 경유자동차의 유해 배출물을 저감할 수 있는 방법의 모색이 시급한 실정이다.

현재 입자상물질을 제거하기 위한 장치로 디젤미립자필터(DPF; Diesel Particulate Filter)가 많이 사용되고 있다. 이는 디젤미립자필터가 높은 매연포집효율을 가지고 있기 때문이다. 디젤미립자필터의 재질이나 형상은 매연포집효율에 중요한 영향을 미치며, 이에 따라 매연저감 성능이 결정된다.

이러한 디젤미립자필터는 엔진으로부터 배출되는 매연을 필터로 포집하여 매연을 저감시키는 방법이기 때문에, 포집된 매연에 의하여 디젤미립자필터의 배기가 원활하게 이루어지는 단계로 진행되기 전에 디젤미립자필터의 연소에 의한 재생을 필요로 한다.

도 1은 종래의 매연저감장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 매연저감장치는 매연입자가 발생되는 연소기기 본체(1)에 배기 유로(2)를 연결하여 매연입자를 매연저감부몸체(7)로 공급하고, 매연저감부몸체(7)에 장입된 비드(3)에 의하여 포집함으로써 매연을 저감하도록 하고 있다. 도면부호 4는 비드(3)를 수용하여 일정한 형태를 유지시키기 위한 지지망이다.

비드(3)는 매연입자의 포집을 위하여 금속 또는 세라믹이 사용되며, 전기 공급에 따라 발열되는 발열선(5)에 의하여 가열된다. 발열선(5)은 비드(3)에 직접 접촉되지 않도록 세라믹 또는 금속 재질의 보호관(6)으로 피복되어져 매연저감부몸체(7)에 삽입되도록 구성된다.

이러한 종래의 매연저감장치는 보호관(6) 안에 장착된 발열선(5)을 비드 사이에 위치시켜 디젤엔진을 비롯한 기타 연소기기에서 발생되는 매연입자를 포집하여 연소시켜 재생시키도록 하고 있다.

그러나 전술한 바와 같은 매연저감장치는 비드(3)를 수용하여 일정한 형태를 유지하고 통과시키는 역할을 하는 매연저감부몸체(7)의 크기나 길이가 제한적이어서 필터링하고자 하는 대상의 이동거리가 한정되므로, 매연 포집을 위한 필터링 효과가 제한적일 수 밖에 없다.

또한 종래에는 비드를 수용하는 매연저감부몸체(7)의 형태 변화를 통해 매연저감장치의 포집효율의 상승을 도모하고, 다중 배치방식을 적용하기도 하였으나, 매연저감부몸체(7)의 길이나 폭이 한정적이어서 포집 효율 향상에 크게 기여하지는 못하였다.

그리고 기존 매연저감장치에 장착되는 세라믹 필터의 경우 금형을 통해 제작되어 대량생산의 이점은 있지만 크기와 모양이 일정할 수 밖에 없고 무거워 설치에 어려움이 많았다.

뿐만 아니라, 세라믹 보호관(6) 안에 존재하는 발열선(5)에 전기가 공급되어 비드(3)가 순차적으로 가열되어 온도가 증가하는 방식을 적용하고 있는 바, 매연저감부몸체(7) 내부의 비드(3) 전체에 빠르고 고른 온도 구배를 갖도록 하기에는 어려움이 따랐다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 안출된 것으로, 그 목적은 매연포집재가 장입된 몸통부 내에 나선형의 스크류부재를 갖추어 몸통부로 유입된 매연의 흐름을 와류 형태로 유도함으로써 정화길이 및 시간을 늘려 정화 효율을 높일 수 있도록 하는 다공성 세라믹 비드 포집재를 이용한 매연저감장치를 제공하고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 나선형의 스크류부재를 열전도체로 이용하여 반응열을 빠르게 확산시키고, 매연포집재가 균일한 열분포를 갖도록 함으로써 매연포집재의 재생효율을 높일 수 있는 매연저감장치를 제공하고자 함에 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 몸통부의 유입구측 및 배출구측에 장입된 매연포집재의 크기를 몸통부의 중앙측에 장입된 매연포집재의 크기보다 크게 함으로써 매연포집능력을 극대화할 수 있는 매연저감장치를 제공하고자 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 원통형 보호관의 개방된 단부에 체결된 고정캡에 매연포집재를 투입할 수 있도록 투입홀을 형성시킴으로써 매연포집재를 손쉽게 장입할 수 있는 매연저감장치를 제공하고자 함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 매연저감장치는 일측에는 매연이 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에는 유입된 매연이 배출되도록 배출구가 형성된 몸통부와; 상기 몸통부에 삽입되는 중심축 및 상기 중심축의 외주면에 나선형으로 고정 형성된 날개부로 구성되는 스크류부재; 및 상기 유입구를 통해 유입된 매연을 포집하도록 몸통부 내에 장입되는 매연포집재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 매연저감장치는 상기 스크류부재의 중심축에 외부 전원의 인가에 의하여 발열하도록 된 발열체가 삽입된 것에 특징이 있다.

본 발명의 매연저감장치는 상기 몸통부에 외부 전원의 인가에 의하여 발열하도록 된 발열체가 적어도 하나 이상 삽입되어 상기 스크류부재의 날개부를 관통하여서 설치된 것에도 특징이 있다.

본 발명의 매연저감장치는 상기 스크류부재는 알루미늄 합금, 구리 합금, 스테인레스 합금 혹은 탄소질 세라믹스, 코디어라이트질 세라믹스로 된 것에도 특징이 있다.

본 발명의 매연저감장치는 상기 몸통부는 일단이 개방된 원통형의 보호관; 및 상기 보호관의 개방된 단부에 체결되는 고정캡;을 포함하여 구성되고, 상기 스크류부재의 날개부는 외연부가 상기 보호관의 내면에 밀착 접촉되도록 설치되는 것에도 특징이 있다.

본 발명의 매연저감장치는 상기 고정캡에 형성된 유입구 및 보호관에 형성된 배출구에는 거름망이 설치된 것에도 특징이 있다.

본 발명의 매연저감장치는 상기 고정캡에 매연포집재를 투입할 수 있도록 투입홀이 형성되고, 상기 투입홀에는 체결캡이 나사체결되는 것에도 특징이 있다.

본 발명의 매연저감장치는 상기 몸통부의 매연흡입부 및 매연배기부에 장입된 매연포집재의 크기가 몸통부의 매연중앙통로부에 장입된 매연포집재의 크기보다 큰 것에도 특징이 있다.

본 발명의 매연저감장치는 상기 매연포집재는 다공성 세라믹 비드로 이루어지고, 다공성 세라믹 비드는 천연 제올라이트, 합성 제올라이트, 코디어라이트, 스피넬, 질화규소, 알루미나 그리고 탄화규소 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성된 것에도 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 첫째, 매연포집재가 장입된 몸통부 내에 나선형의 스크류부재를 갖추어 몸통부로 유입된 매연의 흐름을 와류 형태로 유도할 수 있고, 이에 따라 매연의 이동거리를 획기적으로 증가시켜 포집된 매연의 반응을 위한 필터링(정화) 효율을 극대화할 수 있다.

둘째, 나선형의 스크류부재를 열전도체로 이용하여 반응열을 빠르게 확산시키고, 매연포집재(다공성 세라믹 비드)에 고르고 빠른 온도 전달 상승 작용을 가하여 연소 반응이 즉시 이루어지도록 함으로써 매연포집재의 재생효율을 높일 수 있다.

셋째, 몸통부의 유입구측(매연흡입부) 및 배출구측(매연배기부)에 장입된 매연포집재의 크기를 몸통부의 중앙측(매연중앙통로부)에 장입된 매연포집재의 크기보다 크게 하여 효율적이고 단계적인 매연포집이 이루어지도록 함으로써 매연포집능력을 극대화할 수 있다.

넷째, 구조가 단순하여 제작이 용이할 뿐 아니라, 기존의 매연저감장치보다 가격면에서 경쟁력이 뛰어나며, 원통형 보호관의 개방된 단부에 체결된 고정캡에 매연포집재를 투입할 수 있도록 투입홀을 형성시킴으로써 장시간 사용된 후 매연포집재를 손쉽게 교체하여 사용할 수 있다.

도 1은 종래의 매연저감장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 매연저감장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 매연저감장치의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 매연저감장치의 A-A'단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 매연저감장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 매연저감장치의 분해사시도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 매연저감장치의 B-B'단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 매연저감장치의 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 매연저감장치의 분해사시도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 매연저감장치의 A-A'단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 매연저감장치(100)는 원통형상의 몸통부(10)와, 몸통부(10)내에 구비되는 스크류부재(20) 및 몸통부(10) 내에 장입되어 몸통부(10)로 유입된 매연을 포집하는 매연포집재(30)를 포함하여 구성된다.

몸통부(10)는 매연포집재(30)를 수용하고 보호하도록 된 금속 재질의 원통형 보호관(11)과, 보호관(11)의 개방된 상단부에 나사체결되어 보호관(11)을 덮는 고정캡(12)으로 구성되어 있다.

고정캡(12)은 상부면 일측에 매연이 유입되도록 유입구(13)가 관통 형성되어 있다. 보호관(11)의 하부면에는 매연포집재(30)를 통해 정화된 매연이 배출될 수 있도록 배출구(14)가 관통 형성되어 있다.

스크류부재(20)는 원통 혹은 원기둥형 중심축(21)의 외주면을 따라 길이 방향으로 나선형 날개부(22)가 고정 형성된 구조로 이루어지며, 중심축(21)이 원통형 보호관(11)과 동축을 이루도록 보호관(11)내에 삽입된다.

전술한 스크류부재(20) 구조를 갖는 매연저감장치에 의하면 유입구(13)를 통해 보호관(11) 안으로 공급된 매연이 직진성 흐름을 형성하는 대신, 스크류부재(20)의 나선형 날개부(22)를 따라 와류를 형성하면서 하강되므로, 유입구(13)에서 외측으로 벗어난 위치에 장입된 매연포집재(30)로도 균일하게 매연이 흐르도록 할 수 있고, 필터링하고자 하는 매연의 이동 경로(거리)를 연장시킴으로써 매연포집재(30)에 의한 매연의 포집효율이 높아진다.

고정캡(12)의 유입구(13)와 보호관(11)의 배출구(14)에는 각각 거름망(17,18)이 설치된다. 유입구(13)에 설치되는 거름망(17)은 매연포집재(30)를 수용하여 상부배출을 막는 것은 물론, 엔진 등으로부터 배출된 매연입자를 흡입하는 과정에서 큰 입자를 걸러주는 역할을 한다.

배출구(14)에 설치되는 거름망(18)은 매연포집재(30)가 하부로 배출되지 않도록 막는 역할을 한다.

고정캡(12)의 상부면에는 매연포집재(30)를 보호관(11)으로 투입할 수 있도록 별도로 투입홀(19)이 관통 형성되어 있으며, 투입된 매연포집재(30)가 외부로 배출되지 않도록 투입홀(19)에 체결캡(40)을 나사체결하도록 구성되어 있다. 따라서 본 발명의 매연저감장치를 장시간 사용함에 따라 매연포집재(30)를 새로 교체하여야 할 경우, 고정캡(12)을 열거나 혹은 투입홀(19)에 나사체결된 체결캡(40)을 열어 손쉽게 새로운 매연포집재(30)로 교체할 수 있다.

스크류부재(20)의 중심축(21)에는 외부 전원의 인가에 의하여 발열하도록 된 발열체(23)가 삽입된다. 상기 발열체(23)는 시스히터(Sheath Heater)와 같은 형태로 이루어질 수 있으며, 발생된 열을 스크류부재(20)의 중심축(21)으로부터 날개부(22)로 전도함에 의하여 매연포집재(30)에 열을 공급한다. 발열체(23)는 고정캡(12)의 상부면 중심부 인출홀을 통해 외부로 인출되어 외부 전원과 연결되고, 외부 전원의 인가에 따라 열을 발생하도록 구성될 수 있다. 매연의 배기압이 인출홀을 통해 손실되지 않도록 인출홀에는 마감부재를 처리하여 밀폐구조를 이루는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 매연저감장치(100)는 임펠러 구조의 나선형 날개부(22)를 갖는 스크류부재(20)에 발열체(23)를 삽입한 구조로서, 스크류부재(20)가 열전도체(HEAT CONDUCTOR)의 구실을 하게 되고, 그 결과 발열체(23)에서 발생된 열이 스크류부재(20)의 날개부(22)의 넓은 면적을 통하여 매연포집재(30)로 골고루 확산되어 매연포집재(30)의 온도를 단시간에 고르게 상승시키는 것이다. 이와 같이 매연포집재(30) 전체에 빠르고 균일하게 열을 전달함으로써 포집된 매연을 단시간에 연소시키고, 매연의 분해, 환원반응작용을 빠른 시간내에 일으켜 재생할 수 있는 것이다.

스크류부재(20)의 열전도체로서의 기능을 극대화하기 위하여, 스크류부재(20)는 금속 재질중에서는 열전도도 및 강도가 좋은 알루미늄 합금이나 구리 합금 혹은 스테인레스 합금이 사용됨이 바람직하며, 세라믹 재질중에서는 열전도도가 뛰어나고 열간강도가 좋은 탄소질 세라믹스, 코디어라이트질 세라믹스가 사용됨이 바람직하다.

보호관(11)내부로 공급된 매연중의 일부가 스크류부재(20)의 날개부(22) 선단부와 보호관(11) 내주면 사이로 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 스크류부재(20)의 날개부(22) 직경은 보호관(11)의 내경과 동일하도록 설계하여 날개부(22)의 외연부가 보호관(11)의 내면에 밀착 접촉되도록 함이 바람직하다.

스크류부재(20)는 포집되는 매연의 종류나, 필터링하고자 하는 매연의 양, 몸통부(10)의 크기 등 제반 변수를 고려하여 그 길이 및 날개부(22)를 이루는 스크류 임펠러간 피치(pitch)를 적절히 설계하여 사용할 필요가 있다. 본 발명에 따른 매연저감장치는 자동차에 국한되지 않으며, 스크류부재(20)의 길이 및 날개부(22) 각도 등을 조절함으로써 산업용 건설기계, 선박 및 공조장치 등의 다양한 형태의 매연 및 각종 유해물질을 저감하는데 사용될 수 있는 것이다.

매연포집재(30)로는 매연 포집효율이 우수한 다공성 세라믹 비드가 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 다공성 세라믹 비드로는 내부에 많은 기공을 갖는 재료들, 예를 들어 천연 혹은 합성 제올라이트(zeolite), 코디어라이트(cordierite), 스피넬(spinel), 질화규소, 알루미나 혹은 탄화규소 등의 재료가 사용됨이 바람직하다.

제올라이트는 Na, K, Ca, Mg, Sr 또는 Ba을 양이온으로 소량 함유하는 함수규산염(hydrous aluminosilicates) 광물로서, 결정 구조상으로 규산염 광물의 기본 단위의 하나인 (Si,Al)O₄ 사면체의 모든 산소들이 또 다른 사면체에 의해서 공유되면서 3차원적으로 연결되는 망상규산염(tektosilicates) 광물 형태를 이루고 있다. 이와 유사한 구조형태를 갖는 석영과 장석 광물들은 매우 치밀한 구조를 이루는 데 비해서, 제올라이트는 구조 내에 2.3~7.5Å 크기의 큰 공동(open channel)이 형성될 정도로 엉성한 격자 구조(비중: 2.0~2.3)를 이루기 때문에 흡착 및 분자체 특성이 좋으며 매연포집효율이 높은 잇점이 있다.

코디어라이트는 열팽창이 굉장히 낮은 특징을 가지고 있는 비등방성 결정체 물질로서, 고온의 증기, 이산화황(sulfur dioxide), 그리고 오일첨가제 성분 등 배기가스의 가혹한 환경에 대한 저항력을 갖는 잇점이 있다.

탄화규소(SiC)는 합성재료로서 세라믹스 분야에서 가장 중요한 탄화물이며 입방정(cubic) 결정구조를 갖는 β상과 육방정(hexagonal) 결정구조를 갖는 α상이 존재한다. β상은 1400~1800℃의 온도 범위에서 안정하고, α상은 2000℃ 이상에서 형성되며 고온강도가 높고, 내마모성, 내산화성, 내식성, 크립저항성 등의 특성이 우수한 잇점이 있다.

본 발명의 매연저감장치는 몸통부(10)의 매연흡입부(a) 및 매연배기부(c)에 장입된 매연포집재(31,33)의 크기가 몸통부(10)의 매연중앙통로부(b)에 장입된 매연포집재(32)의 크기보다 크도록 함이 바람직하다.

이때 매연흡입부(a)는 몸통부(10)에서 유입구(13)로부터 배출구(14)에 이르는 공간을 그 높이에 따라 삼등분하였을 때에 상부층 1/3 영역, 매연중앙통로부(b)는 중간층 1/3 영역, 매연배기부(c)는 하부층 1/3 영역이다.

이와 같이 매연포집재(30)를 원통형 보호관 내부의 매연흡입부(a)와 매연중앙통로부(b), 매연배기부(c)에 따라 크기를 조절함으로써 매연포집효율을 극대화할 수 있다.

본 발명자의 실험 결과에 의하면, 매연흡입부(a)측 매연포집재(31)의 평균크기를 4~6mm로 하고, 매연중앙통로부(b)측 매연포집재(32)의 평균크기를 1~2mm로 하고, 매연배기부(c)측 매연포집재(33)의 평균크기를 2~4mm로 하였을 때, 매연포집효율이 극대화되는 것으로 조사되었다.

이와 같이 각 구간별로 매연포집재(30)의 크기를 달리하는 것은 매연저감장치의 몸통부(10)로 매연이 유입될 때, 매연흡입부(a)에서 상대적으로 큰 다공성을 가진 매연포집재에 의하여 입자가 큰 매연이 포집된 후, 매연중앙통로부(b)를 지나면서 입자가 작은 매연이 포집되도록 함으로써 효율적이고 단계적으로 매연을 포집할 수 있을 뿐만 아니라, 매연배기부(c)에서는 상대적으로 큰 다공성의 매연포집재를 재사용함으로서 매연포집 후 원활한 배기가 이루어지도록 할 수 있기 때문이다.

매연포집재(30)가 정확하게 구형이 아닌 경우, 매연포집재(30)의 크기는 최장경과 최단경을 더하여 평균한 값으로 한다.

그러나 본 발명의 매연저감장치가 전술한 매연포집재(30)의 크기로 한정되는 것은 아니며, 매연포집효율 및 적용 부분에 따라 다양하게 변화될 수 있는 것이다. 매연포집재(30)는 그 크기에 따라 미세 기공의 크기를 달리 설계함으로써 매연이 가지고 있는 여러가지 물질을 포집하도록 할 수도 있다.

본 발명의 매연저감장치는 그 형상에 특별한 제약이 가해지지 않고, 다양한 형태로 변형되어 사용될 수 있음은 물론이다. 본 발명의 매연저감장치는 기존 세라믹 허니컴형 필터보다 가볍고 변형이 자유로우며, 또한 일정 시간 사용된 후에 있어서는 매연포집재(30)의 교체를 용이하게 수행할 수 있는 잇점을 갖는다.

본 발명의 제1 실시예에서 미설명된 도면부호 15는 디젤엔진 기타 연소기기에서 각종 유해가스(매연)가 배출되는 배출부 혹은 배출부로부터 매연을 몸통부로 공급하도록 연통된 배관과 연결되도록 체결부가 형성된 유입측플랜지이고, 미설명부호 16은 매연포집재(30)를 통해 정화되어 배출구(14)를 통해 배출된 매연이 배출되도록 배출배관(미도시)과 연결하도록 체결부가 형성된 배출측플랜지이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 매연저감장치의 사시도, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 매연저감장치의 분해사시도, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 매연저감장치의 B-B'단면도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 매연저감장치는 발열체의 삽입위치에 있어 제1 실시예와 차이를 갖는다.

몸통부(10)에는 외부 전원의 인가에 의하여 발열하도록 된 발열체(24)가 양 측에 삽입되어 스크류부재(20)의 날개부(22)를 관통하여서 설치된다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 매연저감장치(100)는 발열체(24)가 스크류부재(20)의 중심축(21)에 삽입되지 않고, 스크류부재(20)의 날개부(22)를 이루는 임펠러 부분에 직접 관통하여 삽입되어 있다.

발열체(24)는 고정캡(12)의 양측에 형성된 인출홀을 통해 외부로 인출되어 외부 전원과 인가되어 열을 발생하도록 구성된다. 이에 따라 발열체(24)는 날개부(22)의 임펠러를 빠르게 가열시키고, 가열된 날개부(22)의 넓은 면적을 통해 열을 전도시킴으로써 매연포집재(30)의 온도를 빠르게 상승시키고, 매연포집재(30) 전체적으로 균일한 온도 구배를 갖도록 할 수 있다.

이하에서는 전술한 바와 같은 본 발명의 매연저감장치(100)를 이용한 매연정화과정을 설명한다.

먼저, 매연저감장치의 고정캡(12)에 형성된 투입홀(19)을 통해 매연포집재(30)를 원통형 보호관(11)내에 장입하도록 한다. 이때, 매연포집재(30)의 매연중앙통로부(b)측 크기가 매연흡입부(a) 및 매연배기부(c)측 크기보다 작게 되도록 매연포집재(30)를 각 크기별로 장입하는 것이 바람직하다.

이는 전술한 바와 같이, 매연흡입부(a)와 매연중앙통로부(b)측 매연포집재(31,32)의 크기를 달리하여 입자크기별로 단계적으로 매연을 포집하도록 하고, 매연배기부(c)에서는 상대적으로 큰 다공성의 매연포집재(33)를 사용함으로서 원활한 배기를 형성하기 위함이다. 장입된 매연포집재(30)는 스크류부재(20)의 날개부(22)를 따라 선회하면서 차례로 충진된다.

이후, 본 발명의 매연저감장치의 유입구(13)를 통해 매연을 보호관(11)내로 공급하게 되면, 매연은 보호관(11)에 장입된 매연포집재(30)에 의해 포집되어 정화처리된다. 이때, 본 발명의 매연저감장치는 직선형 매연저감장치와 달리, 매연의 흐름이 스크류부재(20)의 날개부(22)를 따라 와류 형태로 변형되므로, 매연 이동 경로가 획기적으로 길어져 매연 포집 성능이 향상된다.

또한 본 발명의 매연저감장치는 스크류부재(20)가 열전도체 역할을 하여 스크류부재(20)의 날개부(22)의 넓은 면적을 통해 원활히 열전달이 이루어지므로, 보호관(11) 내부 매연포집재(30)의 온도가 빠르고 균일하게 증가되며, 이에 따라 포집된 매연가스가 단시간내에 반응 연소되어 재생된다.

뿐만 아니라, 본 발명의 매연저감장치는 장시간 사용되어 매연포집재(30)를 새로 교체하여야 할 경우, 고정캡(12)을 열거나 투입홀(19)에 나사체결된 체결캡(40)을 열어 손쉽게 새로운 매연포집재(30)로 교체할 수 있다.

10: 몸통부 11: 보호관 12: 고정캡
13: 유입구 14: 배출구 15: 유입측플랜지
16: 배출측플랜지 17,18: 거름망 19: 투입홀
20: 스크류부재 21: 중심축 22: 날개부
23,24: 발열체 30,31~33: 매연포집재 40: 체결캡
100: 매연저감장치

Claims (11)

1. 일측에는 매연이 유입되는 유입구가 형성되고, 타측에는 유입된 매연이 배출되도록 배출구가 형성되며, 일단이 개방된 원통형의 보호관 및 상기 보호관의 개방된 단부에 체결되는 고정캡을 포함하는 몸통부와;
   상기 몸통부에 삽입되는 중심축 및 상기 중심축의 외주면에 나선형으로 고정 형성된 날개부로 구성되고, 상기 날개부는 외연부가 보호관의 내면에 밀착 접촉되도록 설치되는 스크류부재; 및
   상기 유입구를 통해 유입된 매연을 포집하도록 몸통부 내에 장입되는 매연포집재;
   를 포함하여 구성되는 매연저감장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스크류부재의 중심축에는 외부 전원의 인가에 의하여 발열하도록 된 발열체가 삽입된 것을 특징으로 하는 매연저감장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 몸통부에는 외부 전원의 인가에 의하여 발열하도록 된 발열체가 적어도 하나 이상 삽입되어 상기 스크류부재의 날개부를 관통하여서 설치된 것을 특징으로 하는 매연저감장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스크류부재는 알루미늄 합금, 구리 합금, 스테인레스 합금 혹은 탄소질 세라믹스, 코디어라이트질 세라믹스로 된 것을 특징으로 하는 매연저감장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 고정캡에 형성된 유입구 및 보호관에 형성된 배출구에는 거름망이 설치된 것을 특징으로 하는 매연저감장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 고정캡에는 매연포집재를 투입할 수 있도록 투입홀이 형성되고, 상기 투입홀에는 체결캡이 나사체결됨을 특징으로 하는 매연저감장치.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 몸통부의 매연흡입부 및 매연배기부에 장입된 매연포집재의 크기가 몸통부의 매연중앙통로부에 장입된 매연포집재의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 매연저감장치.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매연포집재는 다공성 세라믹 비드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매연저감장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 비드는 천연 제올라이트, 합성 제올라이트, 코디어라이트, 스피넬, 질화규소, 알루미나 그리고 탄화규소 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 매연저감장치.

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