KR19990046621A - 자동차의배기가스제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 배기가스를 제거하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자동차의 소음기를 통과하여 배출되는 오염물질이 함유된 배기가스를 공기와의 접촉으로 액화시켜 배출함으로써 소음기로부터 공기중으로 배출되는 배기가스를 근본적으로 차단함으로써 대기오염을 획기적으로 감소시킬 수 있는 자동차의 배기가스 제거장치에 관한 것이다.

본 발명의 자동차의 배기가스 제거장치는, 자동차의 소음기(50)를 통하여 배출되는 배기가스를 유도하는 것으로 연장관(110)의 단부에 형성된 유입구(102)와, 상기 유입구(102)의 내측에 형성되며 단부가 테이퍼진 형태의 노즐(104)과, 상기 노즐(104)을 통과한 배기가스와 혼합되는 외부의 공기를 유입시키는 것으로 노즐(104)의 단부후면에 위치하는 흡입공(106)과, 상기 배기가스와 공기유입에 의한 소음을 방지하기 위한 방음부재(108)와, 배기가스와 공기의 혼합에 의하여 생성된 물방울을 분산시키기 위한 분산수단(112)과, 상기 분산수단(112)에 의하여 비산되는 물을 저장하기 위한 집수부(118)와, 상기 집수부(118)에 유입되는 물방울을 흡수하고 배출하기 위한 필터(114,116)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 배기가스 제거장치{A device for eleminating exhaust gas for vehicle}

본 발명은 자동차의 배기가스를 제거하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자동차의 소음기를 통과하여 배출되는 오염물질이 함유된 배기가스를 공기와의 접촉으로 액화시켜 배출함으로써 소음기로부터 공기중으로 배출되는 배기가스를 근본적으로 차단함으로써 대기오염을 획기적으로 감소시킬 수 있는 자동차의 배기가스 제거장치에 관한 것이다.

차량의 증가에 따라서 생활의 편리함과 함께 환경오염이라는 문제가 실생활에 큰 문제로 대두되고 있다. 차량에 의한 환경오염의 문제점은 연료로서 가솔린은 사용하는데 기인(起因)한다. 즉 자동차 연료인 가솔린의 연소중에 발생되는 배기가스에는 환경오염물질이 다량 함유되고 이것이 적절하게 여과되지 않고 배출되기 때문에 대기의 오염을 초래함으로써 발생된다.

배기가스를 제거하기 위하여 완전연소방법, 또는 오염물질을 제거하는 필터등에 관하여 많은 연구가 수행되고 있으나 완전하게 배기가스중에서 오염물질을 제거하는 데에는 많은 비용이 소요되기 때문에 효율적이며 저가의 장비 개발이 더욱 필요한 상황이다.

먼저 도 1을 참고하여 종래 자동차 엔진에서의 연소에 필요한 공기를 공급하고 배기시키는 급배기시스템을 간단히 설명한다.

흡입되는 공기속에 포함된 먼지등은 공기청정기(미도시됨)에서 제거된 후에 연료와 공기의 혼합기체를 공급하는 흡기매니폴드(20)에 의하여 각 실린더에 공급된다. 각각의 실린더에 공급된 연료-공기 혼합기체는 점화플러그로부터의 불꽃방전에 의하여 폭발하면서 이 때 발생되는 에너지를 회전력으로 변환하여 자동차의 동력을 제공한다.

배기매니폴드(10)는 차량의 엔진에 있는 각각의 실린더로부터 연소된 가스를 모으는 장치이며, 모여진 배기가스는 배기파이프(30)를 통하여 보조소음기(40)를 통과하면서 소음이 감소된 후에 소음기(50)를 통하여 배출된다. 소음기(50)에 연결된 배플(60)은 배기가스가 배출되는 단부로서 역시 소음을 감소시킬 수 있는 구조를 가진다. 소음기(50)는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어서 배기소음을 감쇠시키는 장치로서 종래에 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 구조의 자동차 급배기시스템에서는 자동차의 사용연수가 증가함에 따라서 공기청정기의 먼지제거능력, 흡기매니폴드에 공급되는 혼합기체의 적절한 혼합비 등이 최초 설정된 상태에서 벗어나며 적정상태로 유지되던 배기가스중의 오염물질농도가 증가한다. 이에 따라서 오염물질의 배출이 증대되고 대기오염이 가속화되는 것이다. 대기오염정도는 차량의 통행이 많은 지역이 적은 지역보다 더욱 심하다는 것이 잘 알려져 있다.

더욱이 경찰과 같은 행정기관등에서 오래된 차량의 배기가스배출을 단속하고 있지만 현실적으로 모든 차량을 단속하는 것이 불가능하기 때문에 대기오염이 점차 심화되고 있으며, 호흡기질환이 늘어나서 국민건강에 적신호가 켜지고 이에 따른 막대한 의료비가 낭비되는 문제점이 있었다. 더욱이 차량의 배기가스규제가 세계적으로 더욱 강화되고 있어서 차량의 수출에도 막대한 비용이 추가되고 있는 형편인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차의 소음기를 통과하여 배출되는 오염물질이 포함되어 있는 배기가스를 액화시켜 제거하여 소음기로부터 공기중으로 배출되는 배기가스를 근본적으로 차단함으로써 대기오염을 획기적으로 감소시킬 수 있는 자동차의 배기가스 제거장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 차량으로부터 공기중으로 배출되는 대기오염물질을 감소시켜서 국민건강에 이바지하고 명랑한 생활을 영위할 수 있는 자동차의 배기가스 제거장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차의 배기가스 제거장치는, 자동차의 소음기를 통하여 배출되는 배기가스를 유도하는 것으로 연장관의 단부에 형성된 유입구와, 상기 유입구의 내측에 형성되며 단부가 테이퍼진 형태의 노즐과, 상기 노즐을 통과한 배기가스와 혼합되는 외부의 공기를 유입시키는 것으로 노즐의 단부후면에 위치하는 흡입공과, 상기 배기가스와 공기유입에 의한 소음을 방지하기 위한 방음부재와, 배기가스와 공기의 혼합에 의하여 생성된 물방울을 분산시키기 위한 분산수단과, 상기 분산수단에 의하여 비산되는 물을 저장하기 위한 집수부와, 상기 집수부에 유입되는 물방울을 흡수하고 배출하기 위한 필터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 사용되는 자동차의 급배기계통을 나타내는 개략적인 구조도,

도 2는 본 발명의 배기가스 제거장치의 설치상태를 나타내는 개략도,

도 3은 본 발명의 배기가스 제거장치의 구조를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10. 배기매니폴드 20. 흡기매니폴드 30. 배기파이프

40. 보조소음기 50. 소음기 60. 배플

100. 배기가스제거장치 102. 유입구 104. 노즐

106. 흡입공 108. 방음부재 110. 연장관

112. 분산수단 114. 필터 116. 필터

118. 집수부 120. 연결부

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 자동차의 배기가스 제거장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 차량의 배기가스를 액화시켜 공기중으로 배출되는 배기가스량을 현저하게 감소시킴으로써 대기오염을 방지하고 국민건강에 이바지할 수 있는 장치이다.

본 발명의 자동차의 배기가스 제거장치는, 도 2와 도 3을 참고하면, 자동차의 소음기(50)를 통하여 배출되는 배기가스를 유도하는 것으로 연장관(110)의 단부에 형성된 유입구(102)와, 상기 유입구(102)의 내측에 형성되며 단부가 테이퍼진 형태의 노즐(104)과, 상기 노즐(104)을 통과한 배기가스와 혼합되는 외부의 공기를 유입시키는 것으로 노즐(104)의 단부후면에 위치하는 흡입공(106)과, 상기 배기가스와 공기유입에 의한 소음을 방지하기 위한 방음부재(108)와, 배기가스와 공기의 혼합에 의하여 생성된 물방울을 분산시키기 위한 분산수단(112)과, 상기 분산수단(112)에 의하여 비산되는 물을 저장하기 위한 집수부(118)와, 상기 집수부(118)에 유입되는 물방울을 흡수하고 배출하기 위한 필터(114,116)로 구성된다.

본 발명의 배기가스 제거장치는 종래의 소음기(50)에 연결되던 배플(60)을 대신하여 설치될 수 있으면 이것이 도 2에 도시되어 있다. 소음기(50)로부터 배출되는 오염물질포함의 배기가스를 유입받아서 액화시킨 후에 액체중에 포함된 오염물질을 제거하고 청정한 물을 배출함으로서 환경오염을 방지할 수 있다.

소음기(50)로부터 배출된 배기가스는, 도 3에 도시된 화살표 방향으로 유입구(102)를 통하여 배기가스 제거장치(100) 내부로 유입된다. 배기가스의 온도는 소음기(50)를 통과하면서 충분히 낮아진 상태이지만 외부공기의 온도보다는 매우 높은 온도이다.

유입구(102)의 내측으로 노즐(104)이 형성되어 있다. 노즐(104)은 유입구(102)로부터 멀어질수록, 즉 배기가스 제거장치(100) 내부로 갈수록 입구가 좁아지는 테이퍼진 형태로서 유입되는 배기가스는 노즐(104)의 단부(104a)를 통과하면서 유속이 최대가 되며 이에 따라서 압력은 낮아진다. 노즐(104)의 단부(104a)를 통과한 배기가스는 넓은 공간(A)으로 나오면서 팽창된다.

노즐(104)은 도면에서는 연장관(110)과 일체형으로 도시되어 있지만 연장관의 유입구(102) 내측에 나사산을 형성하고 노즐(104)의 평행한 부분에도 역시 나사산을 형성하여 나사결합하도록 구성할 수 있다. 이것은 노즐(104)이 배기가스와의 접촉에 의하여 파손되는 경우에 노즐(104)의 교환을 용이하게 한다.

노즐(104)의 단부(104a)의 외측에는 외부공기를 유도하기 위한 흡입공(106)이 형성되어 있다. 노즐(104)에 의하여 배기가스의 속도가 빨라져서 내부의 압력이 외부의 대기압보다 낮아지므로 외부의 차가운 공기는 흡입공(106)을 통하여 자연적으로 유입된다. 배기가스와 차가운 공기의 접촉으로 인하여 배기가스 제거장치(100)의 내부에서는 결로현상에 의하여 물방울이 생성된다.

또한 흡입공(106)을 통과하여 유입되는 공기의 유속을 높이기 위하여 노즐(104a)의 단부와 벽면사이의 공간을 좁히는 돌출부를 형성한다. 돌출부는 도 3에서 방음부재(108)의 내측표면에 삼각형으로 형성되어 있음을 알 수 있다. 공기의 유속이 증가함으로서 배기가스와 유입공기와의 혼합이 더욱 효율적으로 수행되는 효과가 있다.

노즐(104)의 선단부에서는 배기가스의 속도가 빨라지므로 소음이 발생된다. 이것을 흡수하기 위하여 흡입공(106)에 인접하여 방음부재(108)가 설치된다. 상기 방음부재(108)는 고온에 잘 견디며 충분한 소음을 흡수할 수 있는 재질로 제조하는 것이 바람직하다. 상기 유입구(102)와, 노즐(104)과, 흡입공(106)고, 방음부재(108)등은 모두 인접하여서 하나의 파이프인 연장관(110)에 설치될 수 있다.

연장관(110)의 하부에는 분산수단(112)이 설치되어 있다. 상기 분산수단(112)은 결로현상에 의하여 생성된 물방울을 비산하는데 사용되며 또한 미처 물방울로 되지 못한 배기가스를 물방울과 접촉시켜서 액화시키는 데도 도움이 된다. 분산수단(112)은 형성된 물방울이 자중에 의하여 수직으로 떨어지게 되므로 물방울이 가장 많이 생성되어서 떨어지는 지점의 하부에 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 구조를 위하여 연장관(110)은 하부를 향하여 구부러진 형태를 갖는다.

분산수단(112)은 예를 들어서 물방울 또는 가스의 이동에 의하여 자체적으로 회전할 수 있는 방식의 무동력 임펠라를 사용하여 구성할 수 있다. 그러나 물방울의 분산효율을 높이기 위하여 빠른 속도로 모터등에 의하여 강제적으로 회전하는 임펠라를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

분산수단(112)에 의하여 비산된 물방울들은 도 3에 도시된 바와 같이 중앙과 측면에 위치한 집수부(118)에서 모여진다. 집수부(118)에는 물방울로부터 먼지, 오염물질등을 여과하기 위한 필터(114,116)가 설치되어 있다. 필터(114,116)들을 통과하면서 여과된 물방울은 필터를 통과하여 외부로 배출된다. 상기 필터(114,116)들은 예를 들어서 철수세미형태의 것을 사용할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 자동차의 배기가스 제거장치의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

자동차의 소음기(50)로부터 배출되는 배기가스중에는 오염물질등이 포함되어 있으며, 이것이 배기가스 제거장치(100)의 유입구(102)를 통하여 유입된다. 유입된 배기가스는 노즐(104)에 의하여 속도가 빨라지면서 단부(104a)를 통하여 배출된다. 배출된 배기가스는 단부(104a)를 통과하면서 넓은 공간을 만나면서 팽창된다.

이 때 흡입공(106)을 통하여 외부로부터 차가운 공기가 유입된다. 압력은 외부가 높고 배기가스 제거장치(100)의 내부가 낮기 때문에 압력차에 의하여 외부로부터 공기가 자연스럽게 연장관(110) 내부로 유입된다.

유입된 공기는 노즐(104)의 선단부인 A 지점을 통과하면서 배기가스와 혼합된다. 주지하는 바와 같이 연소후에 배출되는 배기가스는 외부의 공기 온도보다 매우 높은 온도를 가지고 있기 때문에 외부의 낮은 공기와 혼합되면 응축, 냉각되어서 물방울이 형성된다. 노즐(104)을 통과하면서 발생되는 소음은 방음부재(108)에 의하여 흡수된다.

물방울의 형성은 노즐(104)의 선단부인 A지점에서 시작되어서 B지점에서는 다량의 공기가 응축되어서 더욱 큰 물방울로 응결된다. 즉 물방울에는 배기가스에 포함되었던 배기가스입자, 먼지등의 오염물질등이 합쳐지면서 물방울의 입자가 커지게 되는 것이다.

입자가 커진 물방울은 이동하면서 하부에 위치한 분산수단(112)에 의하여 비산된다. 비산된 물방울은 집수부(118)에 의하여 수집된 후에 집수부(118) 내부에 설치된 필터(114,116)에 의하여 여과된다. 여관된 물은 필터들을 통하여 외부로 배출된다. 이 때 배출되는 물은 오염물질등이 제거된 상태이므로 도로의 표면으로 배출되어도 무해하다. 오염물질의 제거를 위하여 다양한 필터를 사용할 수 있다.

본 발명에서는 필터(114,116)들의 교환을 용이하게 하기 위하여 분산수단(112)과 필터(114,116)가 설치된 부분을 별도의 부분으로 분리하여 구성하는 것이 바람직하다. 즉 연장관(110)의 일측단부에 나사산을 형성하고, 내측에 상기 나사산과 결합되는 연결부(120)를 구성함으로써 나사결합으로 용이하게 분리, 결합시킬 수 있다. 따라서 필터(114,116)들을 자주 교체함으로서 제거효율을 높일 수 있는 것이다. 또는 압입방식으로 끼워준 후에 나사를 이용하여 연장관(110)과 연결부(120)를 관통하여 결합하는 것도 가능하다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 자동차의 소음기를 통과하여 배출되는 오염물질이 포함되어 있는 배기가스를 액화시켜 소음기로부터 공기중으로 배출되는 배기가스를 근본적으로 차단함으로써 대기오염을 획기적으로 감소시키는 효과가 있으며, 국민건강에 이바지 할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 자동차의 소음기(50)를 통하여 배출되는 배기가스를 유도하는 것으로 연장관(110)의 단부에 형성된 유입구(102)와, 상기 유입구(102)의 내측에 형성되며 단부가 테이퍼진 형태의 노즐(104)과, 상기 노즐(104)을 통과한 배기가스와 혼합되는 외부의 공기를 유입시키는 것으로 노즐(104)의 단부후면에 위치하는 흡입공(106)과, 상기 배기가스와 공기유입에 의한 소음을 방지하기 위한 방음부재(108)와, 배기가스와 공기의 혼합에 의하여 생성된 물방울을 분산시키기 위한 분산수단(112)과, 상기 분산수단(112)에 의하여 비산되는 물을 저장하기 위한 집수부(118)와, 상기 집수부(118)에 유입되는 물방울을 흡수하고 배출하기 위한 필터(114,116)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 제거장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 분산수단(112)과 필터(114,116)들을 포함하는 집수부(118)가 연장관(110)과 서로 착탈이 가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 제거장치.