KR100956123B1

KR100956123B1 - 촉매변환기 내장형 머플러

Info

Publication number: KR100956123B1
Application number: KR1020080054574A
Authority: KR
Inventors: 장명환
Original assignee: 세종공업 주식회사
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2010-05-07
Also published as: KR20090128698A

Abstract

본 발명은 머플러의 하우징 내에서 배기가스의 유동거리를 최대한 확보함으로써 질소산화물 내지 입자상 물질을 대폭 감소시킬 수 있는 촉매변환기 내장형 머플러에 관한 것이다.

본 발명에 의한 촉매변환기 내장형 머플러는, 배기가스가 유입되는 인렛파이프 및 배기가스가 유출되는 아웃렛파이프가 설치되고, 내부에 중공부를 가지며, 상기 중공부는 2이상의 격벽에 의해 3 이상의 구획공간으로 구획되고, 양단이 제1 및 제2 단부플레이트에 의해 폐쇄된 하우징; 상기 격벽들을 관통하여 설치되고, 유입구가 하우징의 타단 내측에 인접하며, 유출구는 하우징의 일단 내측에 하우징의 내부에 설치된 촉매변환기; 상기 격벽과 격벽 사이에 설치되어 구획공간들을 소통시키는 하나 이상의 소통관; 및 상기 소통관에 인접하여 설치되어 각 구획공간 내에서 촉매변환기의 외주면을 따라 배기가스의 흐름을 우회시키는 하나 이상의 차단플레이트를 포함한다.

머플러, 하우징, 격벽, 우회

Description

촉매변환기 내장형 머플러{MUFFLER WITHIN CATALYST CONVERTER}

본 발명은 머플러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 머플러의 하우징 내에서 배기가스의 유동거리를 최대한 확보함으로써 질소산화물 내지 입자상 물질을 대폭 감소시킬 수 있는 촉매변환기 내장형 머플러에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 장착되는 배기시스템은 차량의 플로어 하부면에 배치되어 기관에서 발생하는 각종 배기가스의 소음 및 불순물 등을 제거하여 외부로 배출하는 장치로서, 기관의 실린더헤드 등에 연결된 배기다기관과, 기관으로부터 토출되는 배기가스에 유동저항을 부여하여 소음을 감소시키는 하나 이상의 머플러와, 배기가스 중의 유해물질인 탄화수소, 일산화탄소 및 질소산화물을 산화 및 환원작용에 의해 인체에 해가 없는 이산화탄소, 물, 질소 및 산소 등으로 전환시키는 촉매변환기로 이루어지고, 상술한 배기다기관, 머플러 및 촉매변환기는 배기파이프에 의해 연통되고, 머플러의 최종단에는 외부로 연통되는 테일파이프가 결합된다.

한편, 최근에는 배기시스템의 설치공간을 줄임과 더불어 그 레이아웃의 간소화를 위해, 촉매변환기를 머플러 내에 내장시킨 촉매변환기 내장형 머플러가 널리 이용되고 있다. 이러한 촉매변환기 내장형 머플러는 촉매변환기의 파손 위험을 줄 여 그 내구성을 향상시킬 수 있고, 촉매의 활성화시간을 단축함으로써 그 정화성능을 향상시키는 장점이 있다.

그리고, 촉매변환기 내장형 머플러는 EURO-5, 6 등과 같은 배기가스 배출규제를 만족시킬 수 있을 정도로 질소산화물, 입자상 물질 등을 저감하기 위해서는 인렛파이프로부터 촉매변환기까지의 배기가스 유동거리가 최대한 확보되어야 할 필요가 있다.

특히, SCR(Selective Catalytic Reduction)용 머플러의 경우 인렛파이프 상류측에서 요소(urea) 등과 같은 질소환원제를 배기가스에 분사시켜 질소환원제와 배기가스를 희석하여 반응시킴으로써 배기가스 내의 질소산화물 내지 입자상 물질을 감소시켜야 한다. 이때, 촉매변환기로 유입되기 까지의 배기가스 유동거리가 충분히 확보되지 않을 경우에는 질소환원제와 배기가스의 희석이 용이하지 못하여 촉매변환기에 의한 정화효율이 극히 저하될 수 있다.

하지만, 종래의 머플러는 상술한 배기가스의 유동거리를 확보하기 위해서는 머플러의 길이 내지 부피가 커지므로 그 제조단가가 상승할 뿐만 아니라 그 설치가 매우 어려운 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 머플러의 컴팩트한 크기를 유지하면서 머플러의 하우징 내에서 배기가스의 유동거리를 충분히 확보함으로써 질소산화물 내지 입자상 물질의 저감을 최대화할 수 있는 촉매변환기 내장형 머플러를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예는,

내부에 중공부를 가지고, 상기 중공부는 2 이상의 격벽에 의해 3 이상의 구획공간으로 구획된 하우징;

상기 3 이상의 구획공간 중에서 적어도 하나의 구획공간에 설치되어 구획공간들을 소통시키는 하나 이상의 소통관;

상기 격벽들을 관통하여 설치된 촉매변환기; 및

상기 소통관에 인접하여 설치되고, 촉매변환기의 둘레로 배기가스의 흐름을 우회시키는 하나 이상의 차단플레이트를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 촉매변환기 내장형 머플러는,

배기가스가 유입되는 인렛파이프 및 배기가스가 유출되는 아웃렛파이프가 설치되고, 내부에 중공부를 가지며, 상기 중공부는 2이상의 격벽에 의해 3 이상의 구획공간으로 구획되고, 양단이 제1 및 제2 단부플레이트에 의해 폐쇄된 하우징;

상기 격벽들을 관통하여 설치되고, 유입구가 하우징의 타단 내측에 인접하 며, 유출구는 하우징의 일단 내측에 하우징의 내부에 설치된 촉매변환기;

상기 격벽과 격벽 사이에 설치되어 구획공간들을 소통시키는 하나 이상의 소통관; 및

상기 소통관에 인접하여 설치되어 각 구획공간 내에서 촉매변환기의 외주면을 따라 배기가스의 흐름을 우회시키는 하나 이상의 차단플레이트를 포함한다.

상기 차단플레이트는 상호 대향하는 한 쌍의 제1단부 및 상호 대향하는 한 쌍의 제2단부를 가지고, 상기 제1단부들은 상기 촉매변환기의 외주면 및 상기 하우징의 내측면에 밀착되고, 상기 제2단부들은 상기 격벽들의 인접하는 면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

상기 소통관은 그 외주면에 복수의 소통공을 가지며, 일단은 폐쇄되고, 타단은 개방된다.

상기 하우징의 중공부는 제1 내지 제3 격벽에 의해 제1 내지 제4 구획공간으로 구획된다.

상기 제1격벽은 상기 제1단부플레이트에서 일정간격으로 이격됨으로써 제1구획공간을 형성하고, 상기 제1격벽에는 인렛파이프의 단부가 관통된다.

상기 제2격벽은 상기 제1격벽에서 일정간격으로 이격됨으로써 제2구획공간을 형성하고, 상기 제1격벽 및 제2격벽을 관통하여 제1소통관이 설치되며, 상기 제1소통관의 폐쇄단부는 상기 제1격벽에 위치하고, 상기 제1소통관의 개방단부는 제2격벽에 위치한다.

상기 제3격벽은 상기 제2격벽과 제2단부플레이트 사이에 설치됨으로써 제3 및 제4 구획공간을 형성하고, 상기 제2 및 제3 격벽을 관통하여 제2소통관이 설치되고, 상기 제2소통관의 폐쇄단부는 상기 제2격벽에 위치하며, 상기 제2소통관의 개방단부는 상기 제3격벽에 위치한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 머플러의 컴팩트한 크기를 유지하면서 머플러의 하우징 내에서 배기가스의 유동거리를 충분히 확보함으로써 질소산화물 내지 입자상 물질의 저감을 최대화할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 머플러를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 머플러는 인렛파이프(11) 및 아웃렛파이프(12)가 설치된 하우징(10)을 포함하고, 하우징(10)의 내에는 촉매변환기(20)가 내장된다.

하우징(10)은 그 내부에 중공부(30)를 가지고, 이 중공부(30)는 인렛파이프(11) 및 아웃렛파이프(12)와 소통한다. 중공부(30)는 2이상의 격벽(16, 17, 18)에 의해 3이상의 공간(31, 32, 33, 34)으로 구획될 수 있다.

2이상의 격벽(16, 17, 18)들 사이에는 하나 이상의 소통관(41, 42)이 설치되 고, 각 소통관(41, 42)은 그 외주면에 복수의 소통공(41a, 42a)을 가진다. 소통관(41, 42)의 각 일단(41b, 42b)은 폐쇄되고, 소통관(41, 42)의 각 타단(41c, 42c)은 개방된다.

하우징(10)의 양단은 제1 및 제2 단부플레이트(13, 14)에 의해 폐쇄되고, 제1 및 제2 단부플레이트(13, 14)의 내부에는 글래스울(glass wol; 13a, 14a)이 설치되고, 이 글래스울(13a, 14a)은 배기소음을 저감시킴과 더불어 단열 기능 등을 수행한다.

도 2 내지 도 5는 중공부(30)가 제1 내지 제3 격벽(16, 17, 18)에 의해 제1 내지 제4 구획공간(31, 32, 33, 34)으로 구획되고, 제1 및 제2 소통관(41, 42)에 의해 제2 및 제3구획공간(32, 33)이 소통하는 상태를 예시하고 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고, 격벽의 갯수가 2이상으로 설정될 수 있고, 이에 따라 소통관의 갯수는 하나 이상, 구획공간의 갯수는 3이상으로 설정될 수 있다.

제1격벽(16)은 제1단부플레이트(13)에서 일정간격으로 이격되어 설치됨으로써 제1구획공간(31)을 형성하고, 제1구획공간(31)은 제1격벽(16) 및 제1단부플레이트(13)에 의해 한정된다. 제1격벽(16)에는 인렛파이프(11)의 단부가 관통된다.

제2격벽(17)은 제1격벽(16)에서 일정간격으로 이격되어 설치됨으로써 제2구획공간(32)을 형성하고, 제2구획공간(32)은 제2격벽(17) 및 제1격벽(16)에 의해 한정된다. 제1소통관(41)은 그 양단이 제1 및 제2 격벽(16, 17)을 관통하여 설치되고, 제1소통관(41)의 폐쇄단부(41b)는 제1격벽(16)에 위치하며, 제1소통관(41)의 개방단부(41c)는 제2격벽(17)에 위치한다. 이에 의해, 제1소통관(41)의 소통 공(41a) 및 개방된 단부(41c)를 통해 제2구획공간(32)과 제3구획공간(33)은 서로 소통한다.

제3격벽(18)은 제2격벽(17)과 제2단부플레이트(14) 사이에 개재되어 설치됨으로써 제3 및 제4 구획공간(33, 34)을 형성한다. 제3구획공간(33)은 제2 및 제3 격벽(17, 18)에 의해 한정되고, 제4구획공간(34)은 제3격벽(18) 및 제2단부플레이트(14)에 의해 한정된다. 제2소통관(42)은 그 양단이 제2 및 제3 격벽(17, 18)을 관통하여 설치되고, 제2소통관(42)의 폐쇄단부(42b)는 제2격벽(17)에 위치하며, 제2소통관(42)의 개방단부(42c)는 제3격벽(18)에 위치한다. 이에 의해, 제2소통관(42)의 소통공(42a) 및 개방된 단부(42c)를 통해 제3구획공간(33)과 제4구획공간(34)은 서로 소통한다.

촉매변환기(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(21), 케이스(21) 내에 설치된 촉매(22), 상기 촉매(22)의 외주면을 감싸는 지지매트(23)를 포함한다.

케이스(21)는 그 일단에 배기가스가 유입되는 유입구(21a)를 가지고, 그 타단에 배기가스가 유출되는 유출구(21b)를 가진다.

촉매(22)는 메탈촉매, 세라믹촉매 등과 같은 다양한 종류의 촉매가 이용될 수 있다.

지지매트(23)는 촉매(22)의 외주면을 감싸면서 설치됨으로써 촉매(22)를 케이스(21)측에 견고하게 지지함과 더불어 충격흡수를 가능하게 한다.

그리고, 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 소통관(41, 42)에 인접하여 제1 및 제2 차단플레이트(51, 52)가 설치되고, 각 차단플레이트(51, 52) 는 제2 및 제3 구획공간(32, 33)에서 제1 및 제2 소통관(41, 42)의 소통공(41a, 42a)으로 배기가스가 직접적으로 유입됨을 차단하도록 설치된다. 즉, 차단플레이트(51, 52)는 배기가스를 촉매변환기(20)의 외주면을 따라 우회하도록 유도함으로써 배기가스의 유동거리를 최대한으로 확보할 수 있고, 이에 배기가스 내의 질소산화물 내지 입자상 물질 등을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다. 그리고, 본 발명의 머플러가 SCR(Selective Catalytic Reduction)에 적용될 경우 배기가스의 유동거리를 최대한으로 확보할 수 있으므로 요소 등과 같은 질소환원제와 배기가스의 혼합 내지 희석을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

각 차단플레이트(51, 52)는 서로 대향하는 한 쌍의 제1단부(51a, 52a) 및 서로 대향하는 한 쌍의 제2단부(51b, 52b)를 각각 가진다.

제1차단플레이트(51)의 제1단부(51a)들은 도 6에 도시된 바와 같이 제2구획공간(32) 내에서 서로 인접하는 촉매변환기(20)의 외주면 및 하우징(10)의 내측면에 개별적으로 밀착되고, 제1차단플레이트(51)의 제2단부(51b)들은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 격벽(16, 17)의 서로 인접하는 부분에 개별적으로 밀착되게 설치된다. 이에 의해, 인렛파이프(11)를 통해 배기가스가 제2구획공간(32)으로 유입되면, 제2구획공간(32) 내에서 배기가스는 제1차단플레이트(51)에 의해 막혀 촉매변환기(20)의 외주면을 따라 우회한 후에 소통공(41a)을 통해 제1소통관(41)내로 유입되고, 제1소통관(41)의 개방된 단부(41c)를 통과하여 제3구획공간(33) 내로 유입된다.

제2차단플레이트(52)의 제1단부(52a)들은 도 7에 도시된 바와 같이 제3구획 공간(33) 내에서 서로 인접하는 촉매변환기(20)의 외주면 및 하우징(10)의 내측면에 개별적으로 밀착되고, 제2차단플레이트(52)의 제2단부(52b)들은 도 5에 도시된 바와 같이 제2 및 제3 격벽(17, 18)의 서로 인접하는 부분에 개별적으로 밀착되게 설치된다.

이에 의해, 제1소통관(41)의 개방된 단부(41c)를 통해 배기가스가 제3구획공간(33) 내로 유입되면, 제3구획공간(33) 내에서 배기가스는 제2차단플레이트(52)에 의해 막혀 촉매변환기(20)의 외주면을 따라 우회한 후에 소통공(42a)을 통해 제2소통관(42) 내로 유입되고, 제2소통관(42)의 개방된 단부(42c)를 통과하여 제4구획공간(34) 내로 유입된다.

즉, 차단플레이트(51, 52)는 배기가스가 제1 및 제2 소통관(41, 42)의 각 소통공(41a, 42a)측으로 직접적으로 유입됨을 차단하고, 배기가스가 촉매변환기(20)의 외주면을 따라 우회한 후에 각 소통관(41, 42)의 소통공(41a, 42a)측으로 유입되도록 유도한다.

그리고, 각 차단플레이트(51, 52)는 하나 이상의 보강돌출부(51c, 52c)를 각각 가질 수 있고, 이 보강돌출부(51c, 52c)에 의해 차단플레이트(51, 52)는 그 강성이 보강되어 크랙 등을 방지할 수 있다.

한편, 차단플레이트(51, 52)는 소통관(41, 42)의 갯수에 대응하여 변경가능할 것이다. 예컨대, 소통관이 1개 일 경우 1개의 차단플레이트가, 소통관이 2개일 경우 2개의 차단플레이트가 각 소통관에 인접하여 설치될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 촉매변환기 내장형 머플러를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 의한 촉매변환기 내장형 머플러에서 하우징이 부분적으로 제거된 상태를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.

도 4는 도 2의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.

도 5는 도 2의 화살표 C방향에서 바라본 평면도이다.

도 6은 도 3의 D-D선을 따라 도시한 단면도이다.

도 7은 도 3의 E-E선을 따라 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10: 하우징 11: 인렛파이프

12: 아웃렛파이프 16, 17, 18: 제1 내지 제3 격벽

20: 촉매변환기 31, 32, 33, 34: 제1 내지 제4 구획공간

41, 42: 제1 및 제2 소통관

51, 52: 제1 및 제2 차단플레이트

Claims

내부에 중공부를 가지고, 상기 중공부는 2 이상의 격벽에 의해 3 이상의 구획공간으로 구획된 하우징;

상기 3 이상의 구획공간 중에서 적어도 하나의 구획공간에 설치되어 구획공간들을 소통시키는 하나 이상의 소통관;

상기 격벽들을 관통하여 설치된 촉매변환기; 및

상기 소통관에 인접하여 설치되고, 상기 촉매변환기의 둘레로 배기가스의 흐름을 우회시키는 하나 이상의 차단플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매변환기 내장형 머플러.
배기가스가 유입되는 인렛파이프 및 배기가스가 유출되는 아웃렛파이프가 설치되고, 내부에 중공부를 가지며, 상기 중공부는 2이상의 격벽에 의해 3 이상의 구획공간으로 구획되고, 양단이 제1 및 제2 단부플레이트에 의해 폐쇄된 하우징;

상기 격벽들을 관통하여 설치되고, 유입구가 하우징의 타단 내측에 인접하며, 유출구는 하우징의 일단 내측에 하우징의 내부에 설치된 촉매변환기;

상기 격벽과 격벽 사이에 설치되어 구획공간들을 소통시키는 하나 이상의 소통관; 및

상기 소통관에 인접하여 설치되어 각 구획공간 내에서 촉매변환기의 외주면을 따라 배기가스의 흐름을 우회시키는 하나 이상의 차단플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매변환기 내장형 머플러.
제2항에 있어서,

상기 차단플레이트는 상호 대향하는 한 쌍의 제1단부 및 상호 대향하는 한 쌍의 제2단부를 가지고, 상기 제1단부들은 상기 촉매변환기의 외주면 및 상기 하우징의 내측면에 밀착되고, 상기 제2단부들은 상기 격벽들의 인접하는 면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 촉매변환기 내장형 머플러.
제3항에 있어서,

상기 소통관은 그 외주면에 복수의 소통공을 가지며, 일단은 폐쇄되고, 타단은 개방되는 것을 특징으로 하는 촉매변환기 내장형 머플러.
제4항에 있어서,

상기 하우징의 중공부는 제1 내지 제3 격벽에 의해 제1 내지 제4 구획공간으로 구획되는 것을 특징으로 하는 촉매변환기 내장형 머플러.
제5항에 있어서,

상기 제1격벽은 상기 제1단부플레이트에서 일정간격으로 이격됨으로써 제1구획공간을 형성하고, 상기 제1격벽에는 인렛파이프의 단부가 관통되는 것을 특징으로 하는 촉매변환기 내장형 머플러.
제6항에 있어서,

상기 제2격벽은 상기 제1격벽에서 일정간격으로 이격됨으로써 제2구획공간을 형성하고, 상기 제1격벽 및 제2격벽을 관통하여 제1소통관이 설치되며, 상기 제1소통관의 폐쇄단부는 상기 제1격벽에 위치하고, 상기 제1소통관의 개방단부는 제2격벽에 위치하는 것을 특징으로 하는 촉매변환기 내장형 머플러.
제7항에 있어서,

상기 제3격벽은 상기 제2격벽과 제2단부플레이트 사이에 설치됨으로써 제3 및 제4 구획공간을 형성하고, 상기 제2 및 제3 격벽을 관통하여 제2소통관이 설치되고, 상기 제2소통관의 폐쇄단부는 상기 제2격벽에 위치하며, 상기 제2소통관의 개방단부는 상기 제3격벽에 위치하는 것을 특징으로 하는 촉매변환기 내장형 머플러.