KR20050113104A - 선회류를 이용한 프리필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 에어클리너 장치의 먼지 및 이물질을 1차적으로 필터링하기 위한 장치에 관한 것으로, 다량의 공기를 흡입시 발생하는 흡입 공기 소음을 줄이기 위한 종(bell)모양의 공기 유입부(51)와 흡입되는 공기에 회전을 부가하기 위하여 일정한 각을 갖는 다수의 고정 베인(52)을 포함하고, 흡입 공기에서 원심력에 의해 분리된 먼지 및 이물질을 외부로 원활하게 배출하기 위한 나선 배출판(56)이 설치되어 있으며, 흡입공기를 에어필터로 공급하기 위한 공기 유출부(54)에 분리된 먼지 및 이물질의 역류를 방지하기 위하여 공기 유출부 입구에 역류방지막(55)이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 이 장치를 작은 셀(50)로 구성하고 셀의 개수를 엔진의 흡인유량에 따라 설정하여 배치함으로서 고마력의 엔진에서 빠르게 흡입되는 공기 중의 먼지나 이물질에 원심력을 부가하여 원활하게 흡입 공기와 분리 배출 시켜줌으로서 엔진으로 들어오는 공기의 상태를 청정하게 유지할 수 있는 영구적인 1차 에어필터의 기능을 갖으며 에어필터 엘리먼트(32)의 수명을 연장할 수 있는 장치이다.

Description

선회류를 이용한 프리필터{Pre-filter used swirl flow}

일반적으로 자동차에 흡입되는 공기의 상태는 엔진의 출력, 연료 소모율, 배기가스 배출 등과 엔진의 수명에 직접적인 영향을 미치며, 흡입공기 중 먼지는 엔진의 피스톤 링 및 밸브를 마모시키는 주요 원인이 되므로 흡입되는 공기의 청정도는 매우 중요시 되고 있다.

이와 같은 기능을 위하여 흡입 공기가 엔진으로 공급되기 전에 에어클리너 장치를 통과하게 된다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 상용차용 흡기 시스템으로 외부로부터 흡기구(11)로 유입된 공기는 1차 먼지·수분 분리장치(20)와 연결된 파이프와 호스(12)를 거쳐 에어클리너(30)를 통과한 후 흡기 배관(13)을 거쳐 엔진에 공급된다.

종래의 흡기 시스템은 도 2와 같은 1차 먼지 수분 분리장치(20)를 부착하고 있으며, 이 장치는 입구(21)로 유입된 공기 중의 먼지와 이물질(24)을 공명실(22)의 상부에 설치된 출구(23)로 유동 중에 먼지와 이물질(24)의 자중으로 인하여 출구(23)로 빠져 나가지 못하고 공명실(22)에 쌓이도록 되어 있는 장치이나, 고마력의 엔진에 적용시 공기 흡입속도가 빠르기 때문에 먼지와 이물질이 흡입 공기를 따라 유동 하여 출구(23)로 빠져나가므로 먼지와 이물질의 자중에 의한 분리 효과가 거의 없고, 장착시 연결에 필요한 파이프 및 부가적인 연결 장치(12)들로 인하여 공간 확보가 어려워 흡기 시스템 설계시 문제점이 발생한다.

도 3은 전형적인 상용차용 에어클리너로 유입되는 공기가 사이클론 현상을 유지하기 위하여 공기 유입구(31)가 에어클리너 하우징(36)의 중심부에서 측면으로 치우쳐 설치되어 있으며, 이로 인하여 유입된 공기는 에어필터 엘리먼트(32)의 바깥쪽으로 선회를 하면서 에어클리너 하부로 이동 중에 필터 엘리먼트(32)를 통과한 흡입공기는 중공부(33)를 거쳐 공기 배출구(35)를 통하여 엔진에 공급된다.

이런 과정 중 먼지와 이물질은 원심력에 의하여 하부의 먼지포집부(34)에 쌓이게 되고 이후 외부로 배출된다.

그러나 에어클리너 상단 공기 유입구(31)와 하단 먼지 포집부(34)를 제외하면 실제 필터 엘리먼트(32)의 이용율은 50퍼센트(%)가 되지 않고 특정부위에 집중적으로 공기가 유입되는 현상이 발생하여 유동 저항을 증가시키며 필터 엘리먼트(32)의 수명을 저하시킨다.

이와 같은 상태에서 장시간 사용할 경우 필터 엘리먼트(32) 여지에 미세한 구멍이 발생하여 엔진 내부로 먼지가 유입되는 문제점이 발생한다

상기에 서술한 바와 같이 종래의 흡기 시스템에 있어서 상용차용 에어클리너(30)는 필터 엘리먼트(32)의 이용율이 저조하고, 굵은 모래와 같은 이물질 및 먼지 등에 의한 에어클리너 필터 엘리먼트(32) 파손을 방지하기 위한 1차 먼지·수분분리장치(20)의 설치를 필요로 하는 문제점으로 인하여 흡기 시스템 설계시 많은 어려움이 있다.

본 발명은 상기의 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 흡입되는 공기에 선회를 부가하여 굵은 모래와 같은 이물질에 원심력을 주어 에어필터(30)로 공급되는 공기와 분리할 수 있는 프리필터링(pre-filtering) 기능을 갖도록 한 것이다.

도 6과 같이 도 4의 프리필터를 소규모 셀로 만들어 엔진의 흡입 공기유량 성능에 따라 셀의 수를 조절하여 구성함으로서 흡입 유량이 큰 고마력의 엔진에서도 설계하여 적용할 수 있는 이점이 있다.

또한, 도 6과 같이 선회류를 이용한 프리필터 셀(50)을 이용하여 에어클리너(30)와 모듈화하여 구성할 경우, 종래 흡기 시스템에서 사용되고 있는 연결 파이프 및 호스(12)의 사용이 불필요하여 차량 설계시 공간 활용을 증대시킬 수 있는 이점이 있는 장치이다.

본 발명은 도면 4의 공기 유입구(51)쪽으로 모래와 이물질들을 포함한 흡입공기가 빠르게 유입될 때 발생하는 소음을 줄이기 위하여 종(bell) 모양의 형상을 유지하는 공기 흡입부(51)와 흡입 공기와 이물질들을 강제 선회시키기 위하여 선회형 고정 베인(52)이 설치되어 있는 선회부, 선회되는 먼지 입자가 원심력을 얻어 프리필터링 외곽으로 선회하여 흡입공기와 분리되어 배출될 수 있도록 설치된 나선(spiral)형상을 한 먼지 배출판(56), 이 때 흡입 공기와 분리된 먼지 및 이물질이 역류하여 공기 배출구(54) 입구로 유입되는 것을 방지하기 위하여 공기 배출구(54) 입구에 설치된 역류방지막(55), 먼지 및 이물질이 1차적으로 분리된 공기가 필터 엘리먼트(32)로 공급되기 위한 공기 배출구(54)로 구성되어 있다.

외부로부터 먼지와 이물질이 포함된 공기가 프리필터 셀(50)의 공기 유입구(51)를 통하여 유입되면 셀 몸체에 고정되어 있는 일정한 각의 선회형 베인(52)에 의해 회전력이 부가되어 먼지와 이물질은 원심력에 의하여 원통형 셀 몸체를 따라 선회 유동하면서 나선형 배출판(56) 사이의 먼지 배출구(53)를 통하여 먼지 포집부(34)로 이동하고, 먼지와 이물질이 분리된 청정한 흡입공기는 공기 배출구(54)를 통하여 흡입 공기 중에 포함된 미세한 먼지를 걸러내기 위하여 에어필터 엘리먼트(32)로 보내지게 된다. 이 때 분리된 먼지와 이물질이 역류하여 공기 배출구(54) 입구를 통하여 유입되는 것을 방지하기 위하여 설치되어 있는 공기 배출구(54) 입구의 역류방지막(55)에 의해 유입이 차단된다.

도 6과 같이 엔진의 구동 마력에 따른 흡입 공기량에 알맞게 이를 프리필터 셀(50)의 수를 구성함으로서 에어클리너(30) 유입되기 이전에 1차적으로 모래와 같은 입자 및 먼지 등의 크기가 큰 이물질을 분리할 수 있다.

본 발명은 에어클리너 필터 엘리먼트(32)의 수명을 증대함에 따른 필터 엘리먼트(32) 교환 주기가 늘어남으로서 교환 비용의 절감과 이에 따른 폐 필터 엘리먼트(32)의 폐기물 생성을 줄여 줌으로서 환경오염에 따른 처리 비용을 감소할 수 있는 이점이 있다.

또한, 흡기 시스템의 구성 부품의 감소에 따른 차량 설계시 설계 자유도가 증가함으로서 차량의 구성품의 배치 및 구성을 용이하게 하며, 흡기 성능 개선에 따른 차량 출력 증대와 연비 개선 효과를 얻을 수 있으며, 흡기 효율 증대에 따른 엔진 내구성 향상으로 차량 성능을 개선함으로서 판매 증진을 기대할 수 있다.

도 1은 종래 상용차용 흡기 시스템을 개략적으로 도시한 사시도.

도 2는 도면 1에 도시된 종래 1차 먼지·수분 분리장치를 도시한 단면도.

도 3은 도면 1에 도시된 종래의 에어클리너 장치를 개략적으로 나타낸 분해 사시도.

도 4는 본 발명 프리필터 셀의 분해 사시도.

도 5는 도 4의 전단선 A-A를 따라 절단한 단면도.

도 6은 본 발명 에어클리너 구성의 일례를 도시한 단면도.

도 7은 본 발명의 프리필터 셀을 이용하여 구성한 사시도.

[도면의 주요부분에 대한 부호 설명]

20 : 1차 먼지·수분분리장치30 : 에어클리너

32 : 필터 엘리먼트33 : 중공부

34 : 먼지 포집부50 : 프리필터 셀

51 : 공기 유입구52 : 선회형 고정 베인

53 : 먼지 배출구54 : 공기 배출구

55 : 먼지 역류 방지막56 : 나선형 먼지 배출판

60 : 프리필터

Claims (3)

1. 차량의 흡입 공기유량 중 유입되는 먼지와 이물질을 원심력을 이용하여 1차적으로 제거하기 위한 장치로 흡입 공기의 소음을 감소시키기 위하여 종(bell) 모양의 형상을 한 공기 유입부, 다수의 고정 베인으로 구성된 공기 선회부, 먼지 배출구, 에어필터로 공기를 공급하기 위한 공기 배출구를로 구성되어짐을 특징으로 하는 선회류를 이용한 프리필터 장치.
2. 제 1항에 있어 먼지 배출구는 흡입공기 중의 먼지를 원활하게 배출하기 위하여 나선(spiral)형상을 한 나선형 먼지배출판으로 구성됨을 특징으로 하는 선회류를 이용한 프리필터 장치.
3. 제 1항에 있어 공기배출구는 선회된 먼지와 이물질이 역류하여 공기배출구를 통하여 에어클리너로 유입되는 것을 방지하기 위하여 공기 배출구 입구에 역류방지막이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선회류를 이용한 프리필터 장치.