KR200224276Y1 - 자동차의매연여과장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하는 여과장치에 관한 것으로, 중앙케이싱내에 설치되는 상,하부 다공판사이에 실리카천 및 세라믹볼로 구성되는 다수의 포집셀을 적층하고, 흡기관으로 부터 이동된 배기가스를 상기 적층된 다수의 포집셀을 차례로 거치면서 다단계의 여과과정을 거치게 되므로 배기가스의 입자상물질의 여과효율을 높이고, 포집셀의 전체면적을 통해 분산통과 되면서 여과되기 때문에 그 만큼 여과면적이 크게되어 배압상승을 억제할 수 있고, 포집된 입자상물질을 외부는 용이하게 배출시킬 수 있도록 하였다.

Description

자동차의 매연여과장치

본 고안은 자동차의 매연 후처리를 위한 매연여과장치에 관한 것으로 특히 디젤 자동차에서 배출되는 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하기 위한 자동차의 매연 여과장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에서 배출되는 배기가스에는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NO_x), 황산화물(SO_x) 및 입자상물질과 독성화합물이 포함되어 있다. 이러한 유해물질을 감소시키기 위하여 가솔린 자동차에서는 촉매장치를 부착하여 엔진으로 부터 배출되는 오염물질인 CO, HC는 물과 탄산가스로, NO_x는 질소와 산소로 여과처리하고 있다.

또한, 디젤 자동차에서는 배출되는 유해성분을 감소시키기 위하여 흡기 다기관의 모양변경 및 흡기구멍의 개량, 밸브개폐시기의 변경등으로 흡기저항을 감소시켜 연소에 필요한 공기를 충분히 확보되도록 하고 실린더 내로 흡입되는 공기에 와류를 주어 연료와의 혼합을 촉진하여 양호한 연소조건을 제공하게 하고, 또한, 연료분사장치의 분사시기, 분사량, 분사압력, 무화의 정도, 연료입자의 분포상태 등을 적절히 조절하여 유해물질을 감소시켰다.

그러나, 각 기관마다 배기량, 압축비, 연소실의 모양, 밸브개폐시기, 연료분사시기, 연소분사량등이 다르기 때문에 배출가스의 발생경향이 다를 뿐만 아니라 자기 착화로 점화되는 디젤기관의 특성상 연소상태를 제어하기 어렵기 때문에 NO_x와 입자상 물질을 동시에 감소시키기가 대단히 어려운 문제이다.

이러한 문제점을 감안하여, 배기관과 소음기 사이에 세라믹으로된 미세다공여과판을 끼움설치하여 배기가스중에 함유된 아황산가스와 매연가스를 이 여과판의 미세다공을 통과시키는 과정에서 통과벽면이 여과하는 형식으로 이를 포집하게 하였으나 이에 형성된 미세다공은 구성이 조밀하여 제작상의 난점과 함께 국내에서는 생산이 불가능하여 수입에 의존하고 있을 뿐만 아니라 이는 특히 미입자인 SO_x의 포집은 가능하나 불완전연소되는 일산화탄소의 입자는 미세통공주벽에 쉽게 부착되어 미세통공을 폐쇄시킴으로해서 여과기능을 저하시키고, 이러한 매연축적 현상으로 배압증가가 크고 재생과정에서 발생하는 열응력에 의해 파손이 용이한 단점이 있었다.

또한, 세라믹필터나 스테인레스강선에 세라믹을 코팅한후 귀금속 촉매를 처리한 촉매산화 여과필터(Catalytic Trap Oxidizer)가 사용되고 있다.

이는 배기가스중의 입자상물질을 여과시킴과 동시에 산화시킴으로써 재생시키는 필터로써, 매연이 탄화수소의 재생과정에서 발생되는 열에 의하여 온도가 상승되므로 연소가 된다.

따라서, 매연이 필터내부에 많이 축적되지 않아 배압의 증가가 낮으나, 매연 발생률이 산화률보다 높은 경우에는 매연의 축적이 발생하고, 매연이 과축적하게 되면 열발생이 많아 결국에는 파손으로 연결되는 단점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여, 배기가스에 포함된 입자상물질의 포집효율을 높이고, 또한 배기가스 배출시 입구부와 배출구사이의 압력강하를 극소화 하여 배압상승을 억제하므로써, 매연축적에 따른 배압의 증가와 재생과정에서 발생하는 열응력에 의해 발생하는 필터의 파손을 방지하고, 특히 유동배기가스의 용량에 따라 필터를 표준, 규격화 할 수 있도록 하고, 포집된 입자상물질을 효과적으로 배출시키고자 하는데 있다.

제1도는 본 고안장치의 일부절결 참고사시도.

제2도는 본 고안장치의 단면구성도.

제3도는 제2도의 “A”부분 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중앙케이싱 2,3 : 흡,배기관

6 : 여과기본체 10 : 다수의구멍

11 : 상부타공판 12 : 하부타공판

13 : 중앙타공판 18 : 포집셀

본 고안에 따른 매연여과장치는 중앙케이싱의 전,후방에 각각 흡,배기관을 일체로 형성한 여과기본체를 기관의 배기매니폴드와 머플러 사이에 설치하여 배기되는 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하기 위한 것으로, 상기 중앙케이싱의 내부중앙에 다수의 구멍이 형성된 상부타공판을 상기 배기관의 하부에 위치하도록 설치하고, 상기 상부타공판의 하부에는 상기 흡기관의 상부에 위치하도록 다수의 구멍이 형성된 하부타공판을 설치하여서, 상기 상부타공판과 하부타공판사이에 실리카천, 일정한 높이만큼 밀집되는 다수의 세라믹볼과 다수의 구멍이 형성된 중앙타공판으로 이루어진 포집셀을 다수개 적층하고 상기 하부타공판의 하부와 상기 흡기관의 상부에는 경사진 가이드판이 설치되어 그 중앙에 이송스크류가 배설되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하여 구성된다.

본 고안을 제1도 내지 제3도에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

중앙케이싱(1)의 전,후방에 각각 흡,배기관(2),(3)을 일체로 형성한 여과기본체(6)를 기관의 배기매니폴드와 머플러 사이에 설치하여 배기되는 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하기 위한 자동차의 매연여과장치에 있어서, 상기 중앙케이싱(1)의 내부중앙에 다수의 구멍(10)이 형성된 상부타공판(11)을 상기 배기관(3)의 하부에 위치하도록 설치하고, 상기 상부타공판(11)의 하부에는 상기 흡기관(2)의 상부에 위치하도록 다수의 구멍(10)이 형성된 하부타공판(12)을 설치하여서, 상기 상부타공판(11)과 하부타공판(12)사이에 실리카천(15), 일정한 높이만큼 밀집되는 다수의 세라믹볼(16)과 다수의 구멍(10)이 형성된 중앙타공판(13)으로 이루어진 포집셀(18)을 다수개 적층하고 상기 하부타공판(12)의 하부와 상기 흡기관(2)의 상부에는 경사진 가이드판(20)이 설치되어 그 중앙에 이송스크류(21)가 배설되는 구조로 이루어진다.

기관측의 배기매니폴드에서 배기되는 배기가스는 흡기관(2)을 통해 중앙케이싱(1)의 하부로 이동되게 된다. 이러한 배기가스는 하부타공판(12)의 구멍(10)을 통해 적층된 다수의 포집셀(18)을 통과하여 상부로 이동하게 된다. 이렇게 배기가스가 적층된 다수의 포집셀(18)을 통과하면서 배기가스의 입자상물질이 포집되는 여과과정을 거치게 된다.

즉, 포집셀(18)을 구성하는 실리카천(15)을 통과하면서 1차적으로 배기가스의 입자상물질이 포집되고, 다시 실리카천(15)을 통과한 배기가스는 다시 일정한 높이로 밀집된 세라믹볼(16)사이를 통과하면서 배기가스의 입자상 물질이 세라믹볼(16)의 주변에 흡착되는 과정을 거치는 2차적 포집이 이루어지게 된다.

이렇게 2차적 포집이 이루어진 배기가스는 실리카천(15)에서 다시 3차적 포집이 이루어진 후에 중앙타공판(13)의 구멍(10)을 통과하여 상부로 이동하게 된다. 이러한 과정을 적층된 포집셀(18)을 따라 차례로 거치면서 배기가스의 입자상 물질의 포집이 계속하여 이루어지게 된다. 이러한 배기가스의 입자상물질의 포집이 이루어진후의 배기가스는 중앙케이싱(1)의 상부에서 배기관(3)을 통해 머플러측으로 배기시키게 되는 일련의 과정이 이루어지게 된다.

한편, 상기한 포집셀(18)을 구성하는 세라믹볼(16)을 밀집시키기 위한 높이는 일측상에 설치되는 높이조절판(17)의 높이에 의하여 조절을 할 수 있다. 즉, 배기가스의 배출용량에 따라 세라믹볼(16)의 밀집높이를 조절하여 배기가스의 입자상물질의 포집효율을 극대히 할 수 있게 된다.

이와같이 본 고안은 중앙케이싱(1)이 구성하고 있는 단면적상의 크기로 포집셀(18)이 다수개 적층설치되기 때문에 중앙케이싱(1)의 하부로 인입된 배기가스는 포집셀의 전체면적을 통하여 분산통과 되면서 배기가스의 입자상물질이 포집여과되고, 또한 배기가스는 다수개로 적층된 포집셀(18)을 차례로 거치면서 다단계로 여과과정이 이루어지기 때문에 여과효율을 크게 향상할 수 있게 된다.

이러한 포집셀(18)의 여과는 결국 포집셀(18)이 구성하고 있는 전체면적을 통하여 여과과정이 이루어지기 때문에 결국 배기가스의 흡기와 배기사이의 압력강하를 극소화하여 배압상승을 억제할 수 있게 된다.

이렇게 하여 포집된 배기가스의 입자상물질은 그 하중 또는 외부에서 전달되는 충격에 의해 하향하게 되고 하향낙하된 입자상물질은 경사진가이드판(20)으로 포집되어 진다. 이렇게 경사진 가이드판(20)에 낙하하여 포집된 입자상물질은 경사진 가이드판(20)의 중앙에 포집되기 때문에 이송스크류(21)의 작동에 의해 외부로 배출시킬 수 있게 된다.

상기한 바와같이 본 고안은 중앙케이싱내에 설치되는 상,하부 다공판사이에 실리카천 및 세라믹볼로 구성되는 다수의 포집셀을 적층하고, 흡기관으로 부터 이동된 배기가스를 상기 적층된 다수의 포집셀을 차례로 거치면서 다단계의 여과과정을 거치게 되므로 배기가스의 입자상물질의 여과효율을 높이고, 또한, 포집셀의 전체면적을 통해 분산통과 되면서 여과되기 때문에 그 만큼 여과면적이 크게되어 배압상승을 억제할 수 있고, 포집된 입자상물질을 외부는 용이하게 배출시킬 수 있는 매우 유용한 고안임이 명백하다.

Claims (2)

1. 중앙케이싱(1)의 전,후방에 각각 흡,배기관(2),(3)을 일체로 형성한 여과기본체(6)를 기관의 배기매니폴드와 머플러 사이에 설치하여 배기되는 배기가스에 포함된 입자상물질을 포집하기 위한 자동차의 매연여과장치에 있어서, 상기 중앙케이싱(1)의 내주면에 지지되며 다수의 구멍(10)이 형성된 하부타공판(12)과, 상기 하부타공판(12)의 상측으로 설치되고 내부에 다수개의 세라믹볼(16)이 내장되는 복수개의 실리카천(15)과, 상기 실리카천(15)의 사이에 설치되며 다수개의 구멍(10)이 형성된 중앙타공판(13)과, 상기 실리카천(15)의 상측에 설치되며 다수의 구멍(10)이 형성된 하부타공판(12)으로 이루어지고, 상기 여과기 본체(6)의 중앙 케이싱(1)내에 배기관(3)보다 낮고 흡기관(2)보다 높은 위치에 설치되며, 상기 중앙케이싱(1)내에 다수개 적층 설치되는 포집셀(18)과; 상기 포집셀(18)의 하부에 설치되고 배기가스의 입자상물질을 포집하도록 경사지게 형성되는 가이드판(20)과; 상기 가이드판(20)의 중앙에 설치되어 포집된 입자상물질을 외부로 배출시키는 이송스크류(21);를 구비한 것을 특징으로 하는 자동차의 매연 여과장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 상/하부타공판(11,12)과 중앙타공판(13)사이에는 높이조절판(17)이 각각 개재 설치되어서, 상기 세라믹볼(16)이 밀집되는 밀집공간이 높이조절판(17)의 높이에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연 여과장치.