KR0172978B1 - 전기 가열식 촉매장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배기가스유입구로 유입되는 배기가스의 단위면적을 변환 시키면서 히터부로 유도 시키어, 히터부에 의하여 배기가스가 가열된 상태에서 촉매체를 통과 하도록하여, 촉매체의 단위 면적당 가열 열량을 급속히 증대 시키므로써, 촉매체가 정상적인 제기능을 빠른 시간내에 발휘할 수 있는 전기 가열식 촉매장치를 제공하고자 하는 것으로, 본 발명의 주 요지는, 배기가스가 배기되는 배기관과 연결되어 통하도록 된 확관원통체(10)의 내부에 일정의 촉매 활성온도에서 정화 기능을 발휘하는 촉매체(20)를 형성하여, 확관원통체(10)로 배출되는 배기 유독 가스를 정화 시킴에 있어서, 상기 배기가스가 유입되는 확관원통체(10)의 배기가스유입구(30)와 대향하는 주위에 전원과 연결되어 배기가스유입구(30)를 통하여 유입되는 배기가스를 가열 시킬수 있는 히터부(50)와, 상기 확관원통체(10)의 배기가스유입구(30)쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과면적을 작게 변환 시키어 상기의 히터부(50)쪽으로 배기가스를 유도 시킬수 있는 유량조정수단을 형성하여, 상기의 배기가스가 유량조정수단(600)에 의하여 히터부(50)쪽으로 유도되어 가열된 상태에서 확관원통체(10)의 촉매체(20)를 통과하도록 하여서, 촉매체(20)의 단위면적당 가열 열량을 변환 증대시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

전기 가열식 촉매장치

제1도(a)는, 본 발명의 제 1 실시예의 유량조정수단이 배기가스를 히터부로 안내 유도하는 상태의 단면 개략도.

(b)는, 본 발명의 제 1 실시예의 유량조정수단이 배기가스를 정상적으로 안내 유도하는 상태의 단면 개략도.

(c)는, (b)의 횡단면 개략도.

제2도(a)는, 본 발명의 제 2 실시예의 유량조정수단이 배기가스를 히터부로 안내 유도하는 상태의 단면 개략도.

(b)는, 본 발명의 제 2 실시예의 유량조정수단이 배기가스를 정상적으로 안내 유도하는 상태의 단면 개략도.

(c)는, (b)의 횡단면 개략도.

제3도(a)는, 본 발명의 제 3 실시예의 유량조정수단이 배기가스를 히터부로 안내 유도하는 상태의 단면 개략도.

(b)는, 본 발명의 제 3 실시예의 유량조정수단이 배기가스를 정상적으로 안내 유도하는 상태의 단면 개략도.

(c)는, (b)의 횡단면 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 확관원통체 20 : 촉매체

30 : 배기가스유입구 50 : 히터부

60 : 유량조정판 61 : 힌지축

62 : 익편 600 : 유량조정수단

본 발명은 전기 가열식 촉매장치에 관한 것으로, 배기가스에 포함되어 있는 유독가스를 제거하기 위하여 배기관의 확관원통체에 형성하는 촉매체에, 차량의 시동과 동시에, 배기가스의 촉매체로의 분출되는 배기 단위면적을 최소로 변환 시키는 동시에, 배기가스가 히터부에 안내 유도되어 가열된 상태에서 촉매체를 통과 하도록 하여, 촉매체의 활성온도로 신속히 확산 변위 시키어, 촉매체가 빠른 시간내에 제 기능을 발휘할 수 있도록 하므로써, 배기가스의 확실한 정화로 대기 환경 오염을 줄일수 있는 전기 가열식 촉매장치에 관한 것이다.

최근에 자동차의 보급이 증가함은 물론이고 국민생활에 있어서도 자동차는 필수요건으로 되어 효율적인 이용 가치도 있지만, 한편으로는 교통 재해와 배기가스에 의한 대기 오염으로 인한 도시의 새로운 공해로써, 증대한 사회 문제화 되고 있다.

종래의 탄화수소 등의 유해물질을 정화시키는 방법으로써, 배기가스유입구와 경사연결부로 연결되는 원통형상의 확관원통체내에 세라믹 및 메탈 등의 촉매체를 형성 하여, 배기가스가 상기의 촉매체를 통과 하면서 배기가스에 포함되어 있는 유해물질을 정화시킬수 있도록 하고 있다.

즉, 배기가스는 일정 직경의 배기관으로 부터 확관원통체의 배기가스유입구에서 배기관의 직경 보다 큰 직경 부위로 통과 하면서 유속의 저하와 함께 배기가스가 촉매체의 각부분으로 확산되어 배기가스에 포함되어 있는 유독의 배기가스를 정화 시키도록 되어 있다.

그런데, 촉매체의 촉매활성 온도는 대략 400℃ 전,후로써 이 온도에 도달하기 전까지는 촉매체가 제기능을 발휘하지 못하여,상기의 확관원통체를 통과 하는 배기가스를 정화 시키지 못하게 된다.

위와 같은 현상은 엔진의 저온 시동시에 있어서의 촉매체의 활성 온도 보다 온도가 낮아서 확관원통체의 배기유입구에서 배기유출구로 빠겨 나가는 배기가스의 유해물질을 정화 시키지 못하고 그대로 대기로 빠져 나가게 함에 따라서 대기오염을 일으키는 주요인이 되었던 것이다.

본 발명은, 상기의 배기가스가 통과하는 촉매체를 빠른 시간내에 촉매활성 온도로 활성화 시킬 수 있도록 하기 위하여, 배기가스유입구로 유입되는 배기가스의 단위면적을 변환 시키면서 히터부로 유도 시키어, 히터부에 의하여 배기가스가 가열된 상태에서 촉매체를 통과하도록 하여, 촉매체의 단위 면적당 가열 열량을 급속히 증대 시키므로써, 촉매체가 정상적인 제기능을 빠른 시간내에 발휘할 수 있는 전기 가열식 촉매장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 주 요지는, 배기가스가 배기되는 배기관과 연결되어 통하도록 된 확관원통체의 내부에 일정의 촉매 활성온도에서 정화 기능을 발휘하는 촉매체를 형성하여, 확관원통체로 배출되는 배기 유독 가스를 정화 시킴에 있어서, 상기 배기가스가 유입되는 확관원통체의 배기가스유입구와 대향하는 주위에 전원과 연결되어 배기가스유입구를 통하여 유입되는 배기가스를 가열 시킬수 있는 히터부와, 상기 확관원통체의 배기가스유입구쪽으로부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키어 상기의 히터부쪽으로 배기가스를 유도 시킬수 있는 유량 조정수단을 형성하여, 상기의 배기가스가 유량조정수단에 의하여 히터부쪽으로 유도되어 가열된 상태에서 확관원통체의 촉매체를 통과하도록 하여서, 촉매체의 단위면적당 가열 열량을 변환 증대시킬 수 있도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 기술적 구성을 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

배기관이 연결되는 확관원통체(10)는 배기관의 직경 보다 큰직경의 원통 형상으로, 이 확관원통체(10)내에는 세라믹 및 메탈의 촉매체(20)가 형성되도록 되어 있다.

상기의 확관원통체(10)양쪽의 배기가스유입구(30)와 배기가스유출구(40)가 경사연결부(11)들로써 연이어 일체로 연결되어 통하도록 되어, 배기가스는 엔진의 배기매니폴드에서 배기관을 통하여, 상기의 배기가스유입구(30)로 유입되어, 확관원통체의 촉매체로 확산되어 촉매체를 통과하면서 배기가스가 정화되어서, 상기의 배기가스유출구(40)를 통하여 빠져 나갈 수 있도록 되어 있다.

상기의 확관원통체(10)내의 촉매체(20)는, 엔진의 배기매니폴드를 빠져 나오는 400℃~600℃의 배기가스에 의하여 가열되어서, 대략 400℃의 전,후에서 배기가스를 정화시킬 수 있는 제기능을 발휘할 수 있는 것이다.

본 발명은, 상기 배기가스가 유입되는 확관원통체(10)의 배기가스유입구(30)와 대향하는 주위에 전원과 연결되어 배기가스유입구(30)를 통하여 유입되는 배기가스를 가열시킬 수 있는 전극부(51)와 연결된 히터부(50)가 형성되어 있다.

또한, 상기 확관원통체(10)의 배기가스유입구(30)주위에는, 배기가스유입구(30)쪽으로부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키어 상기의 히터부(50)쪽으로 배기가스를 유도시킬 수 있는 유량조정수단(600)을 형성하여, 상기의 유량조정수단(600)에 의하여 히터부(50)쪽으로 유도되어 가열된 상태에서 확관원통체(101)의 촉매체(20)를 통과하도록 하여서, 촉매체(20)의 단위면적당 가열 열량을 변환 증대시킬 수 있도록 구성한 것이다.

상기의 유량조정수단(600)은, 힌지축(61)을 중심으로 유동가능하도록 된 유량조정판(60)이, 상기의 히터부(50)와 대향되게 형성되어, 상기 확관원통체(10)의 배기가스유입구(30)쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키어 상기의 히터부(50)쪽으로 배기가스를 안내 유도시킬 수 있도록 되어 있다.

제1도 (a),(b),(c)에 나타낸 바와 같이, 히터부(50)를, 유량조정수단(600)인 유량조정판(60)과 대향하는 확관원통체(10)의 원주부위에 형성하고, 상기의 유량조정판(60)은, 각각의 힌지축(61)에 복수개의 방사형의 익편(62)으로 형성하여, 제1도 (a)상태와 같이 익편(62)이 서로 접한 상태에서는 배기가스유입구(30)로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환시키는 동시에, 배기가스를 상기의 히터부(50)쪽으로 안내 유도시키어, 배기가스가 히터부(50)에 의하여 가열된 상태에서 촉매체(20)를 통과하도록 하므로써, 촉매체(20)의 단위 면적당의 가열열량을 증대 시켜 신속히 촉매체(20)를 촉매활성온도로 유지시킬 수 있는 것이다.

상기의 상태에서, 촉매체(20)가 촉매 활성온도로 유지되면, 제1도(b)에 나타낸 바와 같이, 유량조정판(60)이 각각의 힌지축(61)을 중심으로 회동하여, 배기가스를 정상적으로 안내 유도할 수 있도록 되어 있는 것이다.

또한, 제2도 (a),(b),(c)에서는, 히터부(50)를, 유량조정수단(600)의 유량조정판(60)과 대향하는 확관원통체(10)의 원주부위에 형성하고, 상기의 유량조정판(60)은, 제2도(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 하나의 힌지축(61)을 중심으로 확관원통체(10)의 원주부위에 형성된 히터부(50) 쪽으로 이동하여, 배기가스유입구(30)쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키는 동시에, 상기의 히터부(50)쪽으로 배기가스를 안내 유도시키어, 배기가스가 히터부(50)에 의하여 가열된 상태에서 촉매체(20)를 통과하도록 하므로써, 촉매체(20)의 단위 면적당의 가열열량을 증대 시켜 신속히 촉매체(20)를 촉매활성온도로 유지 시킬 수 있는 것이다.

상기의 상태에서도 마찬가지로, 촉매체(20)가 촉매 활성온도로 유지되면, 제2도(b)에 나타낸 바와 같이, 유량조정판(60)이 각각의 힌지축(61)을 중심으로 회동하여, 배기가스를 정상적으로 안내 유도할 수 있도록 되어 있는 것이다.

또한, 제3도 (a),(b),(c)에서는, 히터부(50)를, 유량조정수단(600)의 유량조정판(60)과 대향하는 확관원통체(10)의 중앙부위에 형성하고, 상기의 유량조정판(60)은, 제3도(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 각각의 힌지축(61)에 서로 대향하게 형성되어, 이 유량조정판(60)이 제3도 (a)와 같이 이 상기 중앙부위의 히터부(50)를 포위하여 배기가스유입구(30)쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키는 동시에, 상기의 히터부(50)를 통과 하도록 배기가스를 안내 유도 시키어, 배기가스가 히터부(50)에 의하여 가열된 상태에서 촉매체(20)를 통과하도록 하므로써, 촉매체(20)의 단위 면적당의 가열열량을 증대시켜 신속히 촉매체(20)를 촉매활성온도로 유지시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기의 상태에서, 촉매체(20)가 촉매 활성온도로 유지되면, 제3도(b)에 나타낸 바와 같이, 유량조정판(60)이 각각의 힌지축(61)을 중심으로 회동하여, 배기가스를 정상적으로 안내 유도할 수 있도록 되어 있는 것이다.

즉, 상기 유량조정수단(600)의 유량조정판(60)은, 촉매체(20)의 활성온도 이하인 경우, 확관원통체(10)의 반경 보다 작은 단위 면적으로 변환되는 동시에, 배기가스를 히터부(50)로 안내 유도하고, 상기의 적정의 활성온도로 유지 되었을 때는, 원래의 위치로 변환되도록 되어 있는 것이다.

본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

확관인통체(10)내의 촉매체(20)의 촉매활성 온도는 대략 400℃ 전,후로써, 이 온도에 도달하기 전까지는 촉매체가 제기능을 발휘하지 못하여, 촉매 활성온도 이하의 상태 즉,겨울철의 온도가 낮은 상태에서의 시동에 있어서, 배기관을 통하여 확관원통체(10)를 통과하는 배기가스는 정화되지 못하여 다량의 탄화수소를 대기로 그대로 방출하게 되는데, 본 발명은 엔진의 시동과 동시에 콘트롤유니트에서 온도센서의 신호를 받아 확관원통체(10)내의 유량조정수단(600)의 유량조정판(60)이 작동하게 된다.

따라서, 확관원통체(10)내의 촉매체(20)의 온도가 촉매활성온도 이하인 경우에는, 제1도(a)에 나타낸 바와 같이,유량조정판(60)들이 각각의 힌지축(61)을 중심으로 회동하여 서로 대향하는 익편(62)이 접하게 됨에 따라서 배기가스를 화살표시와 같이 히터부(50)쪽으로 안내 유도시키어, 촉매체(20)를 통과하는 배기가스의 온도를 높여서 빠른 시간내에 촉매체(20)가 촉매 활성온도로 도달하여 정상적인 기능을 발휘할 수 있도록 할 수 있는 것이다.

이로 인하여, 상기의 촉매체(20)를 통과하는 히터부에 의하여 가열된 배기가스는 국부적으로 집중하여 빠져 나감에 따라서 촉매체의 단위 면적당의 가열열량을 증대 시키어 신속히 촉매체를 가열시키므로써, 촉매체를 촉매활성온도로 유지 시킬수 있는 것이다.

위와 같이, 촉매체(20)가 촉매활성온도로 유지되면, 온도센서의 신호에 의하여 유량조정판(60)이 구동 되어 제1도(b)에 나타낸 바와 같이, 배기가스가 원활하게 확관원통체(10)내로 유입될 수 있도록 하여, 정상적으로 배기가스를 배출시키게 된다.

또한, 제2도(a),(b),(c)에서는, 확관원통체(10)내의 촉매체(20)의 온도가 촉매활성온도 이하인 경우에, 유량조정판(60)이, 제2도(a)에 나타낸 바와 같이 하나의 힌지축(61)을 중심으로 확관원통체(10)의 원주부위에 형성된 히터부(50) 쪽으로 이동하여, 배기가스유입구(30)쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환시키는 동시에, 상기의 히터부(50)쪽으로 배기가스를 안내 유도 시키어, 배기가스가 히터부(50)에 의하여 가열된 상태에서 촉매체(20)를 통과 하도록 하는 것이며, 상기의 상태에서, 촉매체(20)가 촉매 활성온도로 유지되면, 제2도(b)에 나타낸 바와 같이, 유량조정판(60)이 각각의 힌지축(61)을 중심으로 회동하여, 배기가스를 정상적으로 안내 유도하는 것이다.

또한, 제3도(a),(b),(c)에서는, 확관원통체(10)내의 촉매체(20)의 온도가 촉매활성온도 이하인 경우에, 유량조정판(60)이, 제3도(a)에 나타낸 바와 같이, 확관원통체(10)내의 중앙부위의 히터부(50)를 포위하여 배기가스유입구(30)쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환시키는 동시에, 상기의 히터부(50)를 통과하도록 배기가스를 안내 유도시키어, 배기가스가 히터부(50)에 의하여 가열된 상태에서 촉매체(20)를 통과하도록 하므로써, 촉매체(20)의 단위 면적당의 가열열량을 증대 시켜 신속히 촉매체(20)를 촉매활성온도로 유지 시킬 수 있는 것이며, 또한, 상기의 상태에서, 촉매체(20)가 촉매 활성온도로 유지되면, 제3도(b)에 나타낸 바와 같이, 유량조정판(60)이 각각의 힌지축(61)을 중심으로 회동하여, 배기가스를 정상적으로 안내 유도할 수 있도록 되어 있는 것이다.

즉, 배기가스는, 확관원통체(10)의 배기가스유입구(30)으로 유입되어 배기관의 직경보다 큰 직경의 확관원통체(10)내를 통과하면서 유속의 저하와 함께, 촉매체(20)의 각 부분으로 확산되어 배기가스에 포함되어 있는 유독물질이 정화되게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 초기의 시동에서 부터 촉매체를 촉매활성 온도로 유지 시킨 상태에서 배기가스를 배출 시키므로써, 확관원통체의 배기가스유입구에서 배기가스유출구로 빠져 나가는 배기가스에 포함된 탄화수소 등의 유해물질을 정화 시키어 유해물질을 저감시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 배기가스의 전기 가열식 촉매 가열 변환 장치는 가솔린,디젤 및 LPG 기관등의 여러 기관에 적용하여 사용할 수 있는 것이다.

Claims (8)

1. 배기가스가 배기되는 배기관과 연결되어 통하도록 된 확관원통체의 내부에 일정의 촉매 활성온도에서 정화 기능을 발휘하는 촉매체를 형성하여, 확관원통체로 배출되는 배기 유독 가스를 정화 시킴에 있어서, 상기 배기가스가 유입되는 확관원통체의 배기가스유입구와 대향하는 주위에 전원과 연결되어 배기가스유입구를 통하여 유입되는 배기가스를 가열 시킬수 있는 히터부와, 상기 확관원통체의 배기가스유입구쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키어 상기의 히터부쪽으로 배기가스를 유도 시킬수 있는 유량 조정수단을 형성하여, 상기의 배기가스가 유량조정수단에 의하여 히터부쪽으로 유도되어 가열된 상태에서 확관원통체의 촉매체를 통과하도록 하여서, 촉매체의 단위면적당 가열 열량을 변환 증대시킬수 있도록 함을 특징으로 하는 전기 가열식 촉매장치.
2. 제1항에 있어서, 상기의 유량조정수단은, 힌지축을 중심으로 유동가능 하도록된 유량조정판이, 상기의 히터부와 대향되게 형성되어, 상기 확관원통체의 배기가스유입구쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키어 상기의 히터부쪽으로 배기가스를 안내 유도 시킬수 있도록 됨을 특징으로 하는 전기 가열식 촉매장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 히터부는, 유량조정수단과 대향하는 확관원통체의 원주부위에 형성됨을 특징으로 하는 전기 가열식 촉매장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 히터부는, 유량조정수단과 대향하는 확관원통체의 중앙부위 형성 됨을 특징으로 하는 전기 가열식 촉매장치.
5. 제2항에 있어서, 상기의 유량조정판은, 각각의 힌지축에 방사형의 익편으로 형성되어 익편이 서로 접할수 있도록 대향하게 형성되어, 상기 확관원통체의 배기가스 유입구쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키어 상기의 히터부쪽으로 배기가스를 안내 유도시킬 수 있도록 됨을 특징으로 하는 전기 가열식 촉매장치.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기의 유량조정판은, 힌지축을 증심으로 확관원통체의 원주부위에 형성된 히터부 쪽으로 이동하여, 배기가스유입구쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환시키어 상기의 히터부쪽으로 배기가스를 안내 유도시킬 수 있도록 됨을 특징으로 하는 전기 가열식 촉매장치.
7. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기의 유량조정판은, 각각의 힌지축에 서로 대향하게 형성되어, 이 유량조정판이 상기 중앙부위의 히터부를 포위하여 배기가스유입구쪽으로 부터 유입되는 배기가스의 통과 면적을 작게 변환 시키어 배기가스가 상기 히터부를 통과하도록 함을 특징으로 하는 전기 가열식 촉매장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유량조정수단의 유량조정판은, 촉매체의 활성 온도 이하인 경우, 확관원통체의 반경 보다 작은 단위 면적으로 변환되고, 상기의 적정의 활성은도로 유지 되었을 때는, 원래의 위치로 변환 됨을 특징으로 하는 전기 가열식 촉매장치.