KR19980084955A

KR19980084955A - 매연제거 소음기

Info

Publication number: KR19980084955A
Application number: KR1019970020880A
Authority: KR
Inventors: 김진호; 정원교
Original assignee: 김진호
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1998-12-05

Abstract

본 발명은 매연제거 소음기에 관한 것이다.

구성상, 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 외부공기의 흡입 혼합으로 자기냉각시키는 자기냉각장치(10)와, 고압기류 속의 배기가스를 전기 분해 또는 회전현상에 의해 집진시키고 소음을 흡수하는 소음정화장치(30)와, 이온화된 배기가스를 공기냉각하여 압축하는 공냉압축장치(70)를 포함하여, 정화된 이온농축의 배기가스를 엔진의 흡입구로 유입 순환시키도록 되어 있다. 특히 소음정화장치는, 내부에 배기가스통로를 가지는 몸체(34)와, 다수의 프로펠러 구비의 회전전극(38)과, 집진하는 타공망(46)과, 흡음재(48) 및 방음재(52)와, 활성필터(54)와, 회전전극에 고압으로 인가시키는 양전극(56) 및, 타공망에 그라운드 전위를 형성시키고 정화된 가스를 이온화하는 음전극(58)으로 구성된다.

따라서 본 발명은 자동차 배기가스의 폭발음 흡수기능과 배기가스 규제치 이하로 저감시키는 정화기능을 동시에 수행하여 엔진의 배기의 원활화, 연료효율 및 엔진의 출력성능을 향상시키는 효과가 있다. 또 정화된 배기가스를 냉각응축하여 흡입공기와 혼합시켜 재공급하는 인터쿨러로서의 배출가스 순환시스템을 구축할 수 있다. 그리고 자동차 뿐만 아니라 발전기, 보일러 소각로등 산업등 기기에도 적용할 수가 있는 효과가 있다.

Description

매연제거 소음기

본 발명은 매연제거 소음기에 관한 것으로서, 특히 자동차에서 배출되는 배기가스의 정화기능은 물론 폭발음의 흡수기능을 동시에 수행하면서 자동차는 물론 산업용 기기에도 적용할 수 있는 매연제거 소음기에 관한 것이다.

예를 들어 자동차의 엔진으로부터 배출되는 가스는 상당히 높은 온도와 압력을 가지고 있으며 이 배출가스중에는 미연소물질과 일산화탄소, 질소화합물, 탄화수소, 유황산화물등 대기를 오염시키는 유해가스 등 매연을 포함하고 있다. 이러한 배기가스가 외기로 방출되면 강한 폭발음을 내게 되는데 이것을 방지하기 위한 것이 소음기(MUFFLER)이다.

기존의 소음기를 살펴볼 때 폭발음을 제거하기 위하여 강제적으로 기계적 구조물을 통과하게 되어 있어 배기가 원활하지 못하고, 음압의 충격으로 소음기의 수명이 짧고, 엔진의 성능이 떨어지는 결점이 있다. 또한 배출가스 재순환시스템으로서 배기가스를 제거하는 기능은 전무하며, 이를 위해 별도의 정화장치 또는 제거필터를 사용해야 하는 설정에 있다. 따라서 이러한 소음기가 흡읍기능외에도 유해물질을 규제치이하로 정화하는 기능을 겸하는 것이 절실히 요구되고 있다.

그리고 자동차 배기가스가 대기 환경오염의 주원인이 되고 있어 정부로부터 규제에 관한 법률을 제정 시행하고 있지만 실효를 거두기에는 여건상 어려운 것이 현실이다. 그 이유로서 첫째, 신차종은 검사 및 품질관리를 통하여 가능하지만, 운행되고 있는 차종은 단속인력 및 장비의 부족으로 유효 적절히 대처하기가 쉽지 않고, 둘째, 사용자가 배기가스 규제에 대한 인식상의 문제로 단속시 적발되어도 뚜렷한 대책이 없으며 일시적인 눈가림으로 연료량을 줄여 정기검사를 통과하는 현상의 문제점도 있다.

이러한 현상에 비추어 볼 때 인위적인 부과장치 또는 기술개발을 통하여 사용자가 손쉽게 자기차량을 관리할 수 있는 제품의 개발이 시급히 요구되고 있다. 또한 실질적인 배기가스 규제는 노후 차종부터 적절히 시행되어야 하고 이러한 개발품이 노후된 소음기를 제거하고 손쉽게 장착할 수 있는 구조로서 자동차에 적용할 시 엔진의 배기를 원활하게 하면서 엔진의 출력을 향상시키고 배기가스도 정화기기를 통하여 배출되므로 환경개선의 효과가 얻어 짐은 당연하다 하겠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점에 비추어 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동차 배기가스의 폭발음 흡수기능과 배기가스 규제치 이하로 저감시키는 정화기능을 동시에 수행하는 매연제거 소음기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 손쉽게 장착할 수 있는 구조로서 엔진의 배기의 원활화, 연료효율 및 엔진의 출력 성능을 향상시키는 매연제거 소음기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 정화된 배기가스를 냉각응축하여 흡입공기와 혼합시켜 재공급하는 인터쿨러로서의 배출가스 순환시스템을 구축할 수 있는 매연제거 소음기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소음기 장착공간을 엔진룸에 한정하지 않고 실내공간을 충분히 활용할 수 있으며 차체 후미에서의 다양한 디자인을 창출할 수 있게 하는 매연제거 소음기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 발전기, 보일러, 소각로 등 산업용 기기에도 적용할 수 있는 매연제거 소음기를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 외부공기의 흡입 혼합으로 자기냉각시키는 자기냉각장치와, 고압기류속의 배기가스를 전기분해 또는 회전현상에 의해 집진시키고 소음을 흡수하는 소음정화장치와, 이온화된 배기가스를 공기냉각하여 압축시키는 공냉압축장치를 포함하여, 정화된 이온농축의 배기가스를 엔진의 흡입구로 유입 순환 시키게 되어 있다.

본 발명의 자기냉각장치는, 다수의 공기흡입공과 냉각핀을 구비하는 몸체와, 몸체의 내주에 설치되면서 내부에 흐르는 배기가스를 자화시키는 자성체를 포함하고, 소음정화장치는, 내부에 배기가스통로를 가지는 몸체와, 배기가스통로내에 설치된 다수의 프로펠러 구비의 회전전극과, 회전전극의 외주에 설치되면서 방전에 의해 집진하는 타공망과, 타공망외주에 구비된 흡음재 및 방음재와, 방음재의 외주에 설치되는 활성필터와, 회전전극에 고압으로 인가시키는 양전극 및, 타공망에 그라운드 전위를 형성시키고, 정화공기를 이온화 하는 음전극을 포함하고, 공냉압축장치는, 유니온 커플링으로 유입되는 배기가스를 배기가스통로의 통과시 냉각시키는 냉각핀과, 배출가스의 압축 및 저장을 위한 압축기 및 압축탱크를 포함한다.

도 1A는 자기냉각장치의 정면도.

도 1B는 자기냉각장치의 우측면도.

도 1C는 도 1A의 A-A'를 따라 취한 단면도.

도 2A는 소음정화장치의 정면도.

도 2B는 소음정화장치의 우측면도.

도 2C는 도 2A의 B-B'를 따라 취한 단면도.

도 2D는 도 2A의 C-C'를 따라 취한 단면도.

도 2E는 타공망의 사시도.

도 3은 출가스 순환시스템의 개략 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:자기냉각장치14:냉각핀

16:자성체18:공기흡입공

30:소음정화장치34:몸체

38:회전전극46:타공망

48:흡음재54:활성필터

56:양전극58:음전극

70:공냉압축장치 76:냉각핀

78:압축기82:압축탱크

이하, 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명의 구성에 있어서 자기냉각장치를 소음정화장치의 앞이나 뒤 어느쪽에도 연결 설치할 수 있으며, 설명의 편의상 소음정화장치의 앞 즉 엔진에서 배출되는 배기가스가 자기냉각장치를 거쳐 소음정화장치로 유입되는 구성을 가지고 설명한다.

도 1A 내지 도 1C에는 자기냉각장치(10)가 도시되어 있다. 엔진으로부터 방출되는 고온의 배기가스를 효율적으로 냉각시키기 위해 몸체(12)의 재질을 열전도율이 좋은 알루미늄 또는 세라믹으로 그 외관을 구성하고, 외부에는 효율적인 냉각을 위해 냉각핀(COOLING FIN, 14)이 형성된다. 몸체(12)의 내주에는 배기가스를 자화하는 자석과 같은 자성체(16)를 구비한다. 그리고 몸체에는 미세공의 공기흡입공(18)이 소요의 경사각(예를 들어 15°)으로 형성되어 외부공기가 이 공기흡입공으로 유입되면 내부에 흐르는 배기가스는 효율적으로 혼합 냉각된다.

즉 엔진으로부터 방출되는 고온의 배기가스가 자기냉각장치(10)를 통과할 때 자성체(16)에 의한 자화 과정에서 분자구조의 응집력이 떨어지고, 내부의 배기가스 흐름에 의한 압력차에 의해 외부공기가 공기흡입공(18)으로 유입되어 효율적으로 혼합 냉각된다.

도 2A 내지 도 2D에는 소음정화장치(30)가 도시되어 있다. 한 단부에 플랜지(32)를 구비한 몸체(34)의 내부에는 배기가스통로(36)가 형성되고, 이 통로의 중심에는 배기가스의 흐름방향으로 회전전극(38)이 구비된다. 이 회전전극은 프로펠러(42)와 같은 것이 형성되어 있고 그 양단부에는 베어링(44,44')이 설치되어 자유로이 회전할 수 있다. 따라서 배기가스통로(36)내를 빠른 속도로 흐르는 배기가스는 회전전극(38)에 부닥쳐서 외부로 반사되어 나오고 회전전극(38)은 회전하게 된다. 즉 배기가스 기류의 회전현상이 일어난다.

회전전극(38)의 외주측에는 도 2E에 도시된 바와 같이 알루미늄 또는 세라믹과 같은 재질의 타공망(46)이 구비되고, 이 타공망(46)의 외부에는 소음을 흡수하는 부드러운 실크와 같은 흡음재(48)가 구비되며, 그 외측에는 캐시미어와 같은 방음재(52)가 구비된다. 다시 이들 외측에는 활성필터(54)가 구비된다.

그리고 회전전극(38)에 예를 들어 (+) 20,000V와 같은 고압을 인가시키기 위해 양전극(56)을 구비시키고, 타공망(46)에는 그라운드 전위를 형성시키고 출구쪽에는 예를 들어(-) 10,000V와 같은 저전위를 형성시키기 위하여 음전극(58)을 구비시킨다. 따라서 전압 인가시 회전전극과 타공망간에는 고압기류가 형성되며 출구쪽으로 기류가 이동하면서 이동화된다. 그리고 몸체의 다른 단부측에는 연결을 위한 커플링(62)을 구성시킨다.

따라서 상기 자기냉각장치(10)를 통해 냉각된 배기가스가 소음정화장치(30)로 유입되면 고압전극을 통해 배기가스를 전기분해 또는 집진하며, 회전전극(38)에 의한 방전기류에 의해 소음이 흡수되는 데, 특히 배기가스 기류의 회전현상에 의해 매연은 그라운드 전위를 가진 타공망(46)에 집진되면서 보다 빠른 배기효과를 가져오고 아울러 소음은 타공망외부에 구비된 흡읍재(48)에 의해 흡수된다. 이러한 전기분해 및 집진과정에서 매연을 거의(예를 들어 90%) 제거하며, 소음도 대폭(예를 들어 60db 이하로) 흡수된다. 물론 출구쪽의 전극이 (-) 10,000V와 같은 저전위를 형성하여 배기가스는 이온화되어 방출된다. 이렇게 해서 배기가스를 정화하여 그대로 외기로 방출할 수 있으나 다시 공냉압축장치를 통해 엔진의 흡입구로 유입시켜 순환시키는 구성으로도 할 수가 있다. 즉 배출가스를 엔진→소음정화장치→자기냉각장치→공냉압축장치→엔진(흡입구)으로의 순환시스템을 이룰 수 있다. 여기에는 흡입구의 최적조건을 제공하기 위해 산소감지 및 전자제어장치를 구비할 수 있다.

도 3에는 공냉압축장치(70)의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 소음정화장치(30)의 출구로부터 이온화된 배기가스가 유니온 커플링(72)으로 유입되어 배기가스통로(74)를 지나며 이 외부에는 냉각핀(76)이 형성되어 있다. 다시 압축기(78)와 압축탱크(82)를 거치게 되며 이렇게 하여 매연이 제거된 이온농축의 깨끗한 공기로서의 배출가스가 엔진의 흡입구로 유입된다. 따라서 자동차의 기존의 소음기처럼 많은 공간을 차지하지 않으며 흡입구의 에어필터를 필요로 하지 않는 구조로도 할 수가 있는 것이다.

이상의 시스템을 자동차 배출가스의 순환방법 측면에서 요약해 보면, 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 외부공기의 흡입 혼합으로 자기냉각시키고, 고압기류 속의 배기가스를 전기분해 또는 회전현상에 의해 집진시키고, 소음을 흡수하며, 공냉압축하고, 엔진의 흡입구로 유입시키는 단계로서 요약해 볼 수 있다.

그리고 설명의 편의상 소음정화장치의 앞에 자기냉각장치를 설치하여 엔진에서 배출되는 배기가스가 자기냉각장치를 거쳐 소음정화장치로 유입되는 구성을 가지고 설명을 하였지만, 자기냉각장치를 소음정화장치 뒤에 설치할 수 있음은 물론이다. 또 자동차에의 적용뿐만 아니라 본 발명의 취지상 발전기, 보일러, 소각로등 산업용 기기에도 적용할 수 있음은 당연하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 자동차 배기가스의 폭발음 흡수기능과 배기가스 규제치 이하로 저감시키는 정화기능을 동시에 수행하여 엔진의 배기의 원활화, 연료효율 및 엔진의 출력성능을 향상시키는 효과가 있다. 또 정화된 배기가스를 냉각응축하여 흡입공기와 혼합시켜 재공급하는 인터쿨러로서의 배출가스 순환시스템을 구축할 수 있다. 손쉽게 장착할 수 있는 구조로서 소음기 장착공간을 엔진룸에 한정하지 않고 실내공간을 충분히 활용할 수 있으며 차체 후미에서의 다양한 디자인을 창출할 수 있다. 그리고 자동차 뿐만 아니라 발전기, 보일러, 소각로 등 산업용 기기에도 적용할 수가 있다.

Claims

내부에 배기가스통로(36)를 가지는 몸체(34)와,

상기 배기가스통로내에 설치된 다수의 프로펠러(42) 구비의 회전전극(38)과,

상기 회전전극(38)의 외주에 설치되면서 방전에 의해 집진하는 타공망(46)과,

상기 타공망(46) 외주에 구비된 흡음재(48) 및 방음재(52)와,

상기 방음재(52)의 외주에 설치되는 활성필터(54)와,

상기 회전전극(38)에 고압으로 인가시키는 양전극(56) 및,

이온화를 위한 음전극(58)으로 구성되는 소음정화장치(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
제1항에 있어서,

상기 타공망(46)은 알루미늄 또는 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
제1항에 있어서,

기 회전전극(38)에는 (+) 20,000V의 고압이 인가되고, 상기 타공망(46)에는 그라운드 전위를 형성하고, 음전극(58)에는 (-) 10,000V의 저전위가 형성되는 것을 특징을으로 하는 매연제거 소음기.
제1항에 있어서,

상기 회전전극(38)의 양단에 베어링(44,44')을 구비하는 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
제1항에 있어서,

상기 몸체(34)의 한 단부에 커플링(62)을 구비하는 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
제1항에 있어서,

상기 소음정화장치(30)의 앞 또는 뒤에 자기냉각장치(10)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
제6항에 있어서,

상기 자기냉각장치(10)는 다수의 공기흡입공(18)과 냉각핀(14)을 구비하는 몸체(12)와,

상기 몸체(12)의 내주에 설치되면서 내부에 흐르는 배기가스를 자화시키는 자성체(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
제7항에 있어서,

상기 공기흡입공(18)은 소요의 경사각을 이루는 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
제7항에 있어서,

상기 몸체(12)는 열전도율이 좋은 알루미늄 또는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
제1항 내지 제9항중 어느 1항에 있어서,

배기가스에 대한 공해 방지 설비로서 산업용 기기에 적용하는 것을 특징으로 하는 매연제거 소음기.
엔진으로부터 배출되는 배기가스를 외부공기의 흡입 혼합으로 자기냉각시키는 자기냉각장치와,

고압기류 속의 배기가스를 전기 분해 또는 회전현상에 의해 집진시키고 소음을 흡수하는 소음정화장치와,

이온화된 배기가스를 공기냉각하여 압축하는 공냉압축장치를 포함하여, 정화된 이온농축의 배기가스를 엔진의 흡입구로 유입 순환시키는 것을 특징으로 하는 배출가스 순환시스템.
제11항에 있어서,

상기 자기냉각장치는, 다수의 공기흡입공(18)과 냉각핀(14)을 구비하는 몸체(12)와,

상기 몸체(12)의 내주에 설치되면서 내부에 흐르는 배기가스를 자화시키는 자성체(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 순환시스템.
제11항에 있어서,

상기 소음정화장치는, 내부에 배기가스통로(36)를 가지는 몸체(34)와,

상기 배기가스통로 내에 설치된 다수의 프로펠러(42) 구비의 회전전극(38)과,

상기 회전전극(38)의 외주에 설치되면서 방전에 의해 집진하는 타공망(46)과,

상기 타공망(46) 외주에 구비된 흡음재(48) 및 방음재(52)와,

상기 방음재(52)의 외주에 설치되는 활성필터(54)와,

상기 회전전극(38)에 고압으로 인가시키는 양전극(56) 및,

이온화를 위한 음전극(58)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 순환시스템.
제11항에 있어서,

상기 공냉압축장치는, 유니온 커플링(72)으로 유입되는 배기가스를 배기가스통로(74)의 통과시 냉각시키는 냉각핀(76)과,

배출가스의 압축 및 저장을 위한 압축기(78) 및 압축탱크(82)를 포함하는 것을 특징을 하는 배출가스 순환 시스템.
제11항에 있어서,

산소감지 및 전자제어장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 순환시스템.
제11항 내지 제15항중 어느 1항에 있어서,

배기가스에 대한 공해 방지 설비로서 산업용 기기에 적용하는 것을 특징으로 하는 배출가스 순환시스템.
엔진으로부터 배출되는 배기가스를 외부공기의 흡입 혼합으로 자기냉각시키고, 고압기류속의 배기가스를 전기분해 또는 회전현상에 의해 집진시키고, 소음을 흡수하며, 공냉압축하고, 엔진의 흡입구로 유입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 순환방법.