KR101566161B1 - 캐털라이저 및 촉매 장치 - Google Patents

Abstract

캐털라이저 본체를 보호함과 동시에 용이하게 유지하는 것이 가능한 캐털라이저 및 촉매 장치를 제공한다.
선재를 엮어 압축함으로써 통형상 또는 원환상으로 형성된 유지 부재(32); 이 유지 부재(32)의 내주부에 끼워지고, 금속 촉매가 담지되며, 섬유재 또는 선재마다 엮어 그물형상으로 하고, 또 이들 그물을 감아 소정의 외형으로 형성한 와이어 니트 구조를 갖는 캐털라이저 본체(31); 유지 부재(32)의 단면에 배치되고, 캐털라이저 본체(31)의 유지 부재(32)로부터의 빠져나감을 막기 위한 캐털라이저 본체(31)에 흘러 들어가는 배기 가스의 흐름을 방해하지 않도록 큰 눈을 갖는 네트 부재(34);를 구비한다.

Description

캐털라이저 및 촉매 장치{CATALYZER AND CATALYST APPARATUS}

본 발명은 와이어 니트 구조를 갖는 캐털라이저 본체를 유지 부재로 유지한 캐털라이저 및 촉매 장치에 관한 것이다.

엔진으로부터 배출되는 배기 가스에는 탄화 수소(HC), 일산화 탄소(CO), 질소 산화물(NOx) 등이 포함되고, 이들을 제거하기 위해 예를 들면 허니콤 담체에 플라티나 등의 금속 촉매를 담지시켜 조립한 캐털라이저가 일반적으로 이용된다. 이러한 캐털라이저로서 상기한 허니콤 담체와는 별도로 금속제의 선재를 엮어 그물재를 형성하고, 이 그물재에 금속 촉매를 담지시키며, 그물재를 절곡하여 겹쳐 맞춘 와이어 니트 구조의 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1의 와이어 니트 구조를 갖는 촉매 요소는, 머플러의 구획판에 형성된 오목부에 수용됨과 동시에 오목부의 개구에 설치된 누름 부재로 눌려 있다.

일본특개 2009-162070호 공보

특허문헌 1에서는, 예를 들면 머플러에 엔진의 진동이 전해졌을 때에 구획판으로부터 직접 촉매 요소로 진동이 전해지게 된다. 이에 의해, 촉매 요소가 진동함으로써 구획판과 촉매 요소에 간극이 생기기 쉬워지고, 간극이 생겼을 때에는 그 간극으로부터 배기 가스가 새어 배기 가스의 정화가 이루어지지 않게 된다. 따라서, 촉매 요소의 진동을 억제하여 보호할 필요가 있다. 또한, 구획판에 오목부를 형성함과 동시에 오목부의 개구를 막기 위해 구획판의 개구 가장자리부에 누름 부재를 장착하는 구조로 하고 있는데, 비용을 삭감하기 위해서는 보다 간단한 구조로 촉매 요소를 유지하는 것이 요구된다.

본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 캐털라이저 본체를 보호함과 동시에 보다 간단한 구조로 캐털라이저 본체를 유지하는 것이 가능한 캐털라이저 및 촉매 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 선재를 엮어 압축함으로써 통형상 또는 원환상으로 형성된 유지 부재; 이 유지 부재의 내주부에 끼워지고, 금속 촉매가 담지되며, 섬유재 또는 선재마다 엮어 그물형상으로 하고, 또 이들 그물을 감아 소정의 외형으로 형성한 와이어 니트 구조를 갖는 캐털라이저 본체; 상기 유지 부재의 단면에 배치되고, 상기 캐털라이저 본체의 상기 유지 부재로부터의 빠져나감을 막기 위한 상기 캐털라이저 본체에 흘러 들어가는 배기 가스의 흐름을 방해하지 않도록 큰 눈을 갖는 네트 부재;를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 따르면, 캐털라이저 본체를 유지 부재를 개재하여 배기관을 구성하는 통 안에 수용하면, 유지 부재의 탄성력에 따라 캐털라이저 본체의 완충 작용을 이룰 수 있어 캐털라이저 본체를 보호할 수 있다.

또한, 완충 작용을 이루는 유지 부재의 내측에 캐털라이저 본체를 수용하면서 유지 부재의 단면을 네트 부재로 막는 간단한 구조로 캐털라이저 본체가 유지 부재로부터 빠져나가지 않도록 유지할 수 있어 비용을 삭감할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 네트 부재는 상기 유지 부재의 단면에 용접에 의해 고정되어 있어도 된다. 이 구성에 따르면, 네트 부재를 유지 부재에 용이하게 고정할 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 네트 부재는 상기 캐털라이저 본체의 중심부를 통과하여 직경방향으로 연장되는 부분을 갖도록 해도 된다. 이 구성에 따르면, 네트 부재가 캐털라이저 본체의 중심부를 통과함으로써, 네트 부재가 캐털라이저 본체를 덮는 면적이 작아도 캐털라이저 본체의 빠져나감을 효과적으로 방지할 수 있어 네트 부재의 중량 및 비용을 억제할 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 캐털라이저 본체는 그물형상으로 한 후에 금속 촉매를 도금 처리하여 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 따르면, 도금의 박리를 방지할 수 있어 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서, 엔진의 배기계에 설치한 배기관 내에 캐털라이저를 가지고, 이 캐털라이저의 직상류에 선재를 엮어 구성되며, 금속 촉매가 담지된 수분 트랩체를 구비해도 된다. 이 구성에 따르면, 엔진 냉간 시동 시에 배기 가스 중에 존재하는 수분을 수분 트랩체에서 받아들여 하류측의 캐털라이저 측으로 흐르기 어렵게 할 수 있다. 이 결과, 캐털라이저에 수분이 부착되기 어려워지므로 캐털라이저의 촉매 반응의 저하를 억제할 수 있고, 엔진 냉간 시동 시의 조기부터 배기 가스를 정화할 수 있다.

본 발명은 선재를 엮어 압축함으로써 통형상 또는 원환상으로 형성된 유지 부재; 이 유지 부재의 내주부에 끼워지고, 금속 촉매가 담지되며, 섬유재 또는 선재마다 엮어 그물형상으로 하고, 또 이들 그물을 감아 소정의 외형으로 형성한 와이어 니트 구조를 갖는 캐털라이저 본체; 유지 부재의 단면에 배치되고, 캐털라이저 본체의 유지 부재로부터의 빠져나감을 막기 위한 캐털라이저 본체에 흘러 들어가는 배기 가스의 흐름을 방해하지 않도록 큰 눈을 갖는 네트 부재;를 구비하였으므로, 캐털라이저 본체를 유지 부재를 개재하여 배기관을 구성하는 통 안에 수용하면, 유지 부재의 탄성력에 따라 캐털라이저 본체의 완충 작용을 이룰 수 있어 캐털라이저 본체를 보호할 수 있다.

또한, 완충 작용을 이루는 유지 부재의 내측에 캐털라이저 본체를 수용하면서 유지 부재의 단면을 네트 부재로 막는 간단한 구조로 캐털라이저 본체가 유지 부재로부터 빠져나가지 않도록 유지할 수 있어 비용을 삭감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 제1 실시형태의 촉매 장치를 구비한 배기 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 캐털라이저 구성체를 도시한 사시도이다.
도 3은 캐털라이저 구성체를 도시한 정면도이다.
도 4는 캐털라이저 구성체를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 캐털라이저의 구조를 설명하는 사시도이다.
도 6은 캐털라이저의 구조를 도시한 설명도이다.
도 7은 캐털라이저의 각 금망을 구성하는 선상 캐털라이저를 도시한 설명도이다.
도 8은 제2 실시형태의 캐털라이저의 구조를 도시한 설명도이다.
도 9는 제3 실시형태의 캐털라이저의 구조를 도시한 설명도이다.
도 10은 제4 실시형태의 캐털라이저의 구조를 도시한 설명도이다.
도 11은 제5 실시형태의 캐털라이저의 구조를 도시한 설명도이다.
도 12는 제6 실시형태의 선상 캐털라이저를 도시한 설명도이다.
도 13은 제7 실시형태의 꼬임선을 도시한 설명도이다.
도 14는 제8 실시형태의 촉매 장치를 구비한 배기 장치를 도시한 단면도이다.
도 15는 촉매 장치의 작용을 도시한 제1 작용도이다.
도 16은 촉매 장치의 작용을 도시한 제2 작용도이다.
도 17은 제9 실시형태의 촉매 장치를 구비한 배기 장치를 도시한 단면도이다.
도 18은 제10 실시형태의 촉매 장치를 구비한 배기 장치를 도시한 단면도이다.
도 19는 제11 실시형태의 캐털라이저 구성체를 도시한 정면도이다.
도 20은 제12 실시형태의 캐털라이저 구성체를 도시한 설명도이다.
도 21 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 장치를 나타낸 도면이다.
도 22 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 장치가 차량 내에 배치된 형태를 나타낸 도면이다.
도 23 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 장치를 나타낸 도면이다.
도 24 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 장치를 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또, 이하의 설명 중의 「상류」, 「하류」는 배기 가스의 흐름의 상류, 하류를 나타내고 있다.

<제1 실시형태>

도 1은 본 발명에 관한 제1 실시형태의 촉매 장치(11)를 구비한 배기 장치(10)를 도시한 단면도이다.

배기 장치(10)는 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하는 촉매 장치(11)를 구비한 부품(배기관)으로서, 엔진의 실린더 헤드에 접속되는 접속관(13)과, 이 접속관(13)에 일단이 접속된 상류측 테이퍼관(14)과, 이 상류측 테이퍼관(14)의 타단에 접속된 촉매 장치(11)와, 이 촉매 장치(11)의 하류측 단부에 접속된 하류측 테이퍼관(16)으로 이루어지고, 하류측 테이퍼관(16)은 예를 들면 다른 배기관, 소음기 등에 접속된다.

접속관(13)은, 실린더 헤드에 배기 장치(10)를 볼트로 장착할 때의 볼트 구멍(21a, 21a)이 열린 플랜지부(21)와, 이 플랜지부(21)에 장착된 관부(22)로 이루어진다. 상류측 테이퍼관(14)은 접속관(13)의 관부(22)의 외주면에 장착된 소직경 관부(14a)와, 촉매 장치(11)(자세하게는 외통(25))의 내주면에 장착된 대직경 관부(14b)와, 이들 소직경 관부(14a) 및 대직경 관부(14b) 각각을 일체로 연결하는 테이퍼부(14c)로 이루어진다.

촉매 장치(11)는 외통(25)과, 이 외통(25) 내에 배치된 캐털라이저(26)로 이루어진다. 하류측 테이퍼관(16)은 외통(25)의 내주면에 장착된 대직경 관부(16a)와, 이 대직경 관부(16a)보다 소직경으로 형성된 소직경 관부(16b)와, 이들 대직경 관부(16a) 및 소직경 관부(16b) 각각을 일체로 연결하는 테이퍼부(16c)로 이루어진다.

캐털라이저(26)는 금속 촉매로서 플라티나(Pt), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd)이 담지된 선재를 각각 따로따로 엮어 생긴 각 촉매층을 겹쳐 맞춘 캐털라이저 본체(31)와, 이 캐털라이저 본체(31)를 유지하는 원통형상의 유지 부재(32)와, 캐털라이저 본체(31) 및 유지 부재(32) 각각의 반경 방향의 간극을 막기 위해 캐털라이저 본체(31)의 양측의 외주연부 근방에 설치된 한 쌍의 링 부재(33, 33)와, 캐털라이저 본체(31) 및 링 부재(33, 33)를 유지 부재(32) 안에 남겨 두기 위해 유지 부재(32)의 양 단면에 장착된 네트 부재(34, 34)로 구성되어 있다.

캐털라이저 본체(31)는 배기 가스 중의 HC, CO, NOx를 제거하는 3원 촉매이다. 유지 부재(32)는 외주부가 외통(25)에 장착되어 있다. 유지 부재(32) 및 링 부재(33)는 스텐레스강제의 선재를 엮어, 유지 부재(32)는 통형상, 링 부재(33)는 원환상으로 압축하여 굳힌 부품이다. 네트 부재(34)는 비교적 선직경이 큰 스텐레스강제의 선재를 평직 등으로 엮은 금망이다.

도 2는 캐털라이저(26)를 도시한 사시도, 도 3은 캐털라이저(26)를 도시한 정면도, 도 4는 캐털라이저(26)를 도시한 분해 사시도이다.

캐털라이저 본체(31)는 금속 촉매(플라티나, 로듐, 팔라듐)가 담지된 섬유재 또는 선재마다 엮어 그물형상으로 하고, 또 이들 그물을 감아 소정의 외형으로 형성한 와이어 니트 구조를 가진다. 이러한 구조로 함으로써 섬유재 또는 선재의 표면적이 넓어지고 담지된 금속 촉매의 표면적도 넓어지므로, 배기 가스 정화 성능을 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 배기 가스의 정화에 필요한 일정한 표면적을 확보한 경우에는 캐털라이저 본체(31)를 보다 소형으로 할 수 있고, 나아가서는 캐털라이저(26)를 소형으로 할 수 있다.

유지 부재(32) 및 링 부재(33)는, 예를 들면 스텐레스강제의 선재를 엮어 압축함으로써 통형상 또는 원환상으로 형성된 부재이고, 모두 탄성을 가지기 때문에 엔진으로부터 전해진 진동을 흡수할 수 있고 캐털라이저 본체(31)를 보호하는 것이 가능하다. 유지 부재(32)는 외통(25)(도 1 참조)에 예를 들면 납땜 등에 의해 고정된다.

네트 부재(34)는, 캐털라이저 본체(31)에 흘러 들어가는 배기 가스의 흐름을 방해하지 않도록 큰 눈을 갖는 예를 들면 스텐레스강제의 금망이고, 유지 부재(32)의 단면에 예를 들면 용접, 납땜 등에 의해 고정된다. 도 3 중의 부호 26A는 캐털라이저(26)의 중앙부인 중심점이고, 네트 부재(34)는 그 일부가 정면에서 보아 중심점(26A)과 겹치도록 배치되어 있다.

도 5는 캐털라이저 본체(31)의 구조를 설명하는 사시도이다.

캐털라이저 본체(31)(도 2~도 4 참조)는 예를 들면 3개의 캐털라이저 소재(41, 42, 43)로 구성되고, 이하에서는 같은 도면에서 캐털라이저 소재(41, 42, 43)를 설명한다.

캐털라이저 소재(41)는, 플라티나가 전기 도금에 의해 담지된 섬유재 또는 선재를 예를 들면 평직 또는 메리야스 뜨기 등으로 평평하게 성형한 평형 금망(103)과, 플라티나가 전기 도금에 의해 담지된 섬유재 또는 선재를 예를 들면 평직 또는 메리야스 뜨기 등으로 평평하게 성형한 후에 파형으로 성형한 파형 금망(104)으로 구성된다.

하기에서는 도금 방식에 관해 전기 도금을 일 예로 설명하였으나, 도금 방식은 전기 도금에 한정하지 아니하며, 예컨대 화학 도금, 용해 금속 침지, 증착 도금, 음극 분무 도금 등 다양한 도금 방식이 사용될 수 있다.

마찬가지로 캐털라이저 소재(42)는 평형 금망(105)과 파형 금망(106)으로 구성되고, 캐털라이저 소재(43)는 평형 금망(107)과 파형 금망(108)으로 구성된다. 캐털라이저 소재(42, 43)는, 캐털라이저 소재(41)에 대해 섬유재 또는 선재에 전기 도금에 의해 담지된 금속 촉매만이 다르다. 캐털라이저 소재(42)는 로듐, 캐털라이저 소재(43)는 팔라듐이 담지되어 있다.

도 6은 캐털라이저 본체(31)의 구조를 도시한 설명도이다. 도 6의 (A)는 캐털라이저 본체(31)(도 6의 (B) 참조)의 구성을 도시한 측면도, 도 6의 (B)는 캐털라이저 본체(31)의 제조 과정을 도시한 측면도이다.

도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 캐털라이저 본체(31)를 제조하는 재료로서의 캐털라이저 소재(102)는 평형 금망(103), 파형 금망(104), 평형 금망(105), 파형 금망(106), 평형 금망(107), 파형 금망(108)으로 구성된다.

도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 평형 금망(103), 파형 금망(104), 평형 금망(105), 파형 금망(106), 평형 금망(107), 파형 금망(108)이 차례대로 겹쳐져 평형 금망(103)이 가장 외주측이 되도록 감기고, 다 감긴 것은 납땜 등에 의해 감겨 있는 부분에 고정되며, 또 감김 방향에 직교하는 방향(지면의 표리 방향)으로 소정 폭이 되도록 절단되어 캐털라이저 본체(31)가 생긴다.

도 7은 캐털라이저 본체(31)의 각 금망을 구성하는 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)를 도시한 설명도이다. 도 7의 (A)는 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)의 사시도, 도 7의 (B)는 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)의 단면도이다. 또, 도 7의 (B)에서는 같은 도면에서 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)의 단면 형상을 설명한다.

도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 스텐레스강으로 이루어진 선재(45)의 표면에 금속 촉매(46)로서 플라티나가 전기 도금되어 선상 캐털라이저 본체(47)가 형성된다. 또한, 선재(45)의 표면에 금속 촉매(176)로서 로듐이 전기 도금되어 선상 캐털라이저 본체(173)가 형성된다. 또한, 선재(45)의 표면에 금속 촉매(177)로서 팔라듐이 전기 도금되어 선상 캐털라이저 본체(174)가 형성된다.

선재(45)가 되는 스텐레스강으로서는 고내열성을 갖는 페라이트계, 알루미늄 함유 페라이트계, 오스테나이트계 등이 적합하다. 상기한 선재를 보다 직경이 작은 섬유재로 해도 된다. 선재의 직경으로서는 O.1~1mm, 섬유재의 직경으로서는 1~1OOμm가 적합하다.

도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)는 스텐레스강의 선재(45)의 표면에 전기 도금에 의해 금속 촉매(46, 176, 177)의 층이 형성된다. 금속 촉매(46, 176, 177)의 층의 막두께는 전기 도금 처리 조건을 도금 처리되는 금속 촉매의 종류나 선재량 등에 따라 선택함으로써 보다 균일하고 보다 얇게 형성하는 것이 가능하게 되고, 또한 금속 촉매(46, 176, 177)의 막두께를 용이하게 설정하는 것도 가능하여 막두께 관리가 용이하다. 따라서, 고가의 귀금속인 금속 촉매(46, 176, 177)의 사용량을 적게 하는 데에 전기 도금은 유효한 수단이라고 할 수 있다.

이상의 도 6의 (A), (B) 및 도 7의 (A), (B)에서, 캐털라이저 본체(31)에는 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)를 실험 데이터에 기초하여 정해진 일정 비율로 포함하고 있다. 즉, 금속 촉매로서의 Pt, Rh, Pd를 일정 비율로 포함하고 있다.

<제2 실시형태>

도 8은 제2 실시형태의 캐털라이저 본체(121)의 구조를 도시한 설명도이다. 도 8의 (A)는 캐털라이저 본체(121)(도 8의 (B) 참조)의 구성을 도시한 측면도, 도 8의 (B)는 캐털라이저 본체(121)의 제조 과정을 도시한 측면도이다.

도 8의 (A)에 도시된 바와 같이, 캐털라이저 본체(121)를 제조하는 재료로서의 캐털라이저 소재(122)는 평형 금망(123), 파형 금망(124), 파형 금망(126), 파형 금망(128)으로 구성된다.

평형 금망(123)은, 스텐레스강으로 이루어진 섬유재 또는 선재를 평직 또는 메리야스 뜨기 등으로 평평하게 성형한 소재이다.

파형 금망(124, 126, 128)은, 스텐레스강으로 이루어진 섬유재 또는 선재를 평직 또는 메리야스 뜨기 등으로 평평하게 성형한 후에 파형으로 성형한 소재이다.

파형 금망(124)은, 섬유재 또는 선재의 표면에 금속 촉매로서 예를 들면 플라티나를 전기 도금한 것이다. 파형 금망(126)은, 섬유재 또는 선재의 표면에 금속 촉매로서 예를 들면 로듐을 전기 도금한 것이다. 파형 금망(128)은, 섬유재 또는 선재의 표면에 금속 촉매로서 예를 들면 팔라듐을 전기 도금한 것이다. 평형 금망(123)은, 섬유재 또는 선재의 표면에 금속 촉매로서 플라티나, 로듐, 팔라듐 중 어느 하나를 전기 도금한 것 혹은 어떤 전기 도금도 하지 않은 것이다.

캐털라이저 본체(121)를 제조하는 경우는, 우선 평형 금망(123), 파형 금망(124), 파형 금망(126), 파형 금망(128)을 차례대로 겹친다. 이 때, 파형 금망(126)의 물결이 연장되는 방향(도면의 좌우 방향)과 파형 금망(124, 128)의 물결이 연장되는 방향(지면의 표리 방향)이 직각이 되도록 한다.

그리고, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 평형 금망(123)이 가장 외주측이 되도록 평형 금망(123), 파형 금망(124), 파형 금망(126), 파형 금망(128)이 감기고, 다 감긴 것은 납땜 등에 의해 감겨 있는 부분에 고정되며, 또 감김 방향에 직교하는 방향(지면의 표리 방향)으로 소정 폭이 되도록 절단되어 캐털라이저 본체(121)가 생긴다. 이 캐털라이저 본체(121)는 금속 촉매로서 플라티나, 로듐 및 팔라듐을 포함한 3원 촉매를 구성한다. 이 캐털라이저 본체(121)에서는, 파형 금망(126)의 물결의 방향을 파형 금망(124, 128)의 물결의 방향에 대해 직각으로 배치함으로써, 평형 금망(123)의 매수를 적게 하면서 각 파형 금망(124, 126, 128) 간의 간극을 확보할 수 있다.

<제3 실시형태>

도 9는 제3 실시형태의 캐털라이저 본체(131)의 구조를 도시한 설명도이다. 도 9의 (A)는 캐털라이저 본체(131)(도 9의 (B) 참조)의 구성을 도시한 사시도, 도 9의 (B)는 캐털라이저 본체(131)를 도시한 사시도이다.

도 9의 (A)에 도시된 바와 같이, 캐털라이저 본체(131)를 제조하는 재료로서의 캐털라이저 소재(132)는 복수의 파형 금망(133)과 복수의 파형 금망(134)과 복수의 파형 금망(135)으로 구성된다.

파형 금망(133, 134, 135)은, 스텐레스강으로 이루어진 섬유재 또는 선재가 평직 또는 메리야스 뜨기 등으로 평평하게 성형된 후에 파형으로 성형되고, 또 외형이 원형으로 절단된 소재이다.

파형 금망(133)은, 섬유재 또는 선재의 표면에 금속 촉매로서 예를 들면 플라티나를 전기 도금한 것이다. 파형 금망(134)은, 섬유재 또는 선재의 표면에 금속 촉매로서 예를 들면 로듐을 전기 도금한 것이다. 파형 금망(135)은, 섬유재 또는 선재의 표면에 금속 촉매로서 예를 들면 팔라듐을 전기 도금한 것이다.

캐털라이저 본체(131)를 제조하는 경우는, 우선 파형 금망(133, 134, 135)이 차례대로 겹쳐진다. 이 때, 인접하는 파형 금망(133, 134, 135)끼리의 물결이 연장되는 방향이 바람직하게는 거의 직각이 되도록 하거나 혹은 일치하지 않도록 한다. 이 결과, 도 9의 (B)에 도시된 캐털라이저 본체(131)가 생긴다.

<제4 실시형태>

도 10은 제4 실시형태의 캐털라이저 본체(141)의 구조를 도시한 설명도이다. 도 10의 (A)는 캐털라이저 본체(141)(도 10의 (B) 참조)의 구성을 도시한 사시도, 도 10의 (B)는 캐털라이저 본체(141)를 도시한 사시도이다.

도 10의 (A), (B)에 도시된 바와 같이, 캐털라이저 본체(141)를 제조하는 재료로서의 캐털라이저 소재(142)는, 도 9의 (B)에 도시된 제3 실시형태의 캐털라이저 소재(132)에 대해 평형 금망(143)을 복수의 파형 금망(133), 복수의 파형 금망(134) 및 복수의 파형 금망(135)의 사이에 추가한 점이 다르다.

평형 금망(143)은 스텐레스강으로 이루어진 섬유재 또는 선재가 평직 또는 메리야스 뜨기 등으로 평평하게 성형되고, 또 외형이 원형으로 절단된 소재이다.

이와 같이 평형 금망(143)을 추가함으로써, 캐털라이저 본체(141) 전체의 강성이 향상되어 휘어지기 어려워지고 유지 부재(32)(도 4 참조) 안에의 부착이 용이하게 된다.

<제5 실시형태>

도 11은 제5 실시형태의 캐털라이저 본체(151)의 구조를 도시한 설명도이다. 도 11의 (A)는 캐털라이저 본체(151)(도 11의 (B) 참조)의 소재(152)를 도시한 정면도, 도 11의 (B)는 도 11의 (A)의 B-B선 단면도, 도 11의 (C)는 소재(152, 153, 154)에 의해 구성된 캐털라이저 본체(151)를 도시한 측면도이다.

도 11의 (A)에 도시된 바와 같이, 캐털라이저 본체(151)를 제조하는 재료로서의 소재(152)는 스텐레스강으로 이루어진 섬유재 또는 선재가 평직 또는 메리야스 뜨기 등으로 평평하게 성형된 후에 파형으로 성형되고, 또 복수의 움푹 패인 곳(152a)이 형성되며, 외형이 원형으로 절단되어 있다. 소재(152)에는 섬유재 또는 선재의 표면에 금속 촉매로서 예를 들면 플라티나가 전기 도금되어 있다.

도 11의 (B)에 도시된 바와 같이, 소재(152)에 복수 형성된 움푹 패인 곳(152a)은 파형의 골짜기보다 깊게 형성되어 있다.

도 11의 (C)에 도시된 바와 같이, 소재(152) 및 이 소재(152)에 대해 담지된 금속 촉매만이 다른 소재(153, 154)를 각각 복수 겹침으로써 캐털라이저 본체(151)가 생긴다. 소재(153)에는 섬유재 또는 선재에 로듐이 전기 도금되고, 소재(154)에는 섬유재 또는 선재에 팔라듐이 전기 도금되어 있다. 이와 같이 소재(152, 153, 154)에 움푹 패인 곳(152a, 153a, 154a)을 형성함으로써, 이들 소재(152, 153, 154)를 겹쳤을 때에 소재(152, 153, 154) 각각의 파형의 산과 산, 골짜기와 골짜기가 겹치는 것을 방지할 수 있고, 소재(152, 153, 154) 간의 간극을 확보할 수 있다.

<제6 실시형태>

도 12는 제6 실시형태의 선상 캐털라이저 본체(163)를 도시한 설명도이다. 도 12의 (A)는 선상 캐털라이저 본체(163)의 사시도, 도 12의 (B)는 선상 캐털라이저 본체(163)의 단면도이다.

도 12의 (A)에 도시된 바와 같이, 스텐레스강으로 이루어진 선재(161)는 그 표면이 에칭에 의해 조면(粗面)으로 되어 있다. 이 선재(161)에 금속 촉매(162)로서 플라티나, 로듐 또는 팔라듐 중 어느 1종이 전기 도금되어 선상 캐털라이저 본체(163)가 형성된다. 상기한 선재를 보다 직경이 작은 섬유재로 바꿔도 된다.

도 12의 (B)에 도시된 바와 같이, 스텐레스강의 선재(161)의 표면에 전기 도금에 의해 금속 촉매(162)가 층으로서 형성된다. 이와 같이 선재(161)의 표면을 조면으로 한 후에 금속 촉매(162)를 전기 도금함으로써, 금속 촉매(162)의 표면적을 보다 크게 할 수 있고 촉매 반응을 촉진할 수 있다.

상기 선상 캐털라이저 본체(163)로서 플라티나, 로듐 또는 팔라듐을 담지한 것을 각각 준비하고, 이들 금속 촉매마다의 선상 캐털라이저 본체를 따로따로 엮어 그물재를 형성하며, 금속 촉매마다의 그물재를 겹쳐 맞춰 캐털라이저를 형성함으로써 3원 촉매를 구성할 수 있다.

<제7 실시형태>

도 13은 제7 실시형태의 꼬임선(171)을 도시한 설명도이다. 도 13의 (A)는 꼬임선(171)의 사시도, 도 13의 (B)는 꼬임선(171)의 단면도이다.

도 13의 (A)에 도시된 바와 같이, 꼬임선(171)은 3개의 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)를 꼬아 형성한 것이다. 이 꼬임선(171)을 엮어 감은 것을 예를 들면 도 1에 도시된 캐털라이저 본체(31)로 바꿈으로써 3원 촉매로 할 수 있다. 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)를 섬유재로 형성해도 된다.

도 13의 (B)에 도시된 바와 같이, 스텐레스강의 선재(45, 45, 45) 각각의 표면에 전기 도금에 의해 금속 촉매(46, 176, 177)의 층이 형성된다.

이와 같이 꼬임선(171)으로부터 캐털라이저를 형성함으로써, 예를 들면 각 금속 촉매가 담지된 선재마다 엮은 그물재를 복수 겹쳐 캐털라이저 본체를 만드는 것과 같은 공정을 생략하는 것이 가능하게 되어 생산성을 향상시킬 수 있다.

<제8 실시형태>

도 14는 제8 실시형태의 촉매 장치(181)를 구비한 배기 장치(180)를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 제1 실시형태와 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

촉매 장치(181)는 외통(156)과, 이 외통(156) 내의 상류측에 배치된 캐털라이저(26)와, 외통(156) 내에서 캐털라이저(26)의 하류측에 배치된 캐털라이저(27)로 구성되어 있다. 또, 부호 28은 외통(156)과 캐털라이저(26)와 캐털라이저(27)로 둘러싸이는 촉매간 공간이다.

캐털라이저(27)는 금속 촉매로서 플라티나, 로듐 및 팔라듐이 담지된 3원 촉매로서의 캐털라이저 본체(37)와, 이 캐털라이저 본체(37)를 외통(156)에 대해 유지하는 유지체(38)로 이루어진다. 캐털라이저 본체(37)는, 원주형상의 내측에 축선 방향을 따라 연장되는 다수의 가는 구멍이 허니콤 형상으로 형성된 세라믹스제 또는 메탈제의 허니콤 담체와, 이 허니콤 담체의 각 가는 구멍의 내벽에 담지된 배기 가스 성분을 정화하는 금속 촉매로서의 플라티나, 로듐, 팔라듐으로 이루어진 세라믹 허니콤 촉매 또는 메탈 허니콤 촉매이다. 또, 도면 중의 L은 캐털라이저(26)의 캐털라이저 본체(31)와 캐털라이저(27)의 캐털라이저 본체(37)의 간격이다.

상기한 바와 같이, 촉매 장치(181)는 2개의 캐털라이저(26, 27)를 구비하는 캐털라이저 본체(31, 37)에서 배기 가스를 정화한다. 촉매 장치(181)에서는 동일한 외통(156) 내에 소정의 간격(L)을 두고 캐털라이저(26)와 캐털라이저(27)를 배치하고 있으므로, 캐털라이저(27)의 직상류에 캐털라이저(26)를 배치하고 있다고 할 수 있다.

이상으로 설명한 촉매 장치(181)의 작용을 다음에 설명한다.

도 15는 촉매 장치(181)의 작용을 도시한 제1 작용도이다.

엔진의 실린더 헤드 측으로부터 화살표 A로 나타낸 바와 같이 배기 장치(180) 내에 배기 가스가 흘러 들어가면, 배기 가스는 화살표 B로 나타낸 바와 같이 우선 촉매 장치(181)의 캐털라이저(26) 안을 통과한다. 이 때, 그물형상의 캐털라이저 본체(31) 안을 통과함으로써 배기 가스가 캐털라이저 본체(31) 내에서 흐름의 혼란을 일으키면서 금속 촉매와 접촉하기 때문에, 금속 촉매에 의한 촉매 반응이 촉진되어 배기 가스의 정화 성능이 높아진다. 또, 배기 가스는 캐털라이저 본체(31)를 통과한 후에도 캐털라이저(26)와 캐털라이저(27) 간의 촉매간 공간(28)에서는 화살표 C로 나타낸 바와 같이 계속해서 배기 가스의 흐름의 난류가 생긴다. 그리고, 배기 가스는 화살표 D로 나타낸 바와 같이 캐털라이저(27) 내에 배기 장치(180)의 축선(180a)을 따라 형성된 다수의 가는 구멍을 통과하는 동안에 금속 촉매와 접촉하여 배기 가스가 정화된다. 그리고, 화살표 E로 나타낸 바와 같이 배기 장치(180)로부터 배기관, 소음기 등을 통과하여 외부로 배출된다.

도 16은 촉매 장치(181)의 작용을 도시한 제2 작용도로서, 도 15에서 설명한 작용을 상세하게 설명한다.

배기 가스가 화살표 F1, F2로 나타낸 바와 같이 캐털라이저(26) 안을 통과할 때에는, 그물형상의 캐털라이저 본체(31) 안을 통과함으로써 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)(선상 캐털라이저 본체(173, 174)에 대해서는 도 7의 (A) 참조)가 캐털라이저 본체(31) 안의 모든 방향으로 굴곡되어 있는 것, 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)의 단면이 원형인 것 및 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)가 밀집되어 있음으로써 배기 가스에 난류가 생기고, 배기 가스는 캐털라이저 본체(31)의 금속 촉매에 한층 더 접촉하기 쉬워지며 촉매 반응이 보다 촉진되어 배기 가스 정화 성능을 높일 수 있다.

또한, 엔진이 차가워진 상태에서 시동된 경우에는 캐털라이저 본체(31)를 포함한 배기 장치(180)(도 15 참조)의 온도가 낮기 때문에, 배기 가스에 포함되는 수분이 캐털라이저 본체(31) 내에서 결로하기 쉬워지고, 물방울(48)로서 캐털라이저 본체(31)의 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)에 부착된다. 또한, 촉매간 공간(28)에서는 화살표 G로 나타낸 바와 같이 배기 가스에 난류가 생기기 때문에, 캐털라이저 본체(31) 측으로부터 일부의 비산한 물방울(48)은 흰 화살표 H로 나타낸 바와 같이 발산하도록 진행되기 때문에, 캐털라이저(27)에 닿기 어려워진다.

이 결과, 배기 가스는 화살표 J로 나타낸 바와 같이 촉매간 공간(28)으로부터 캐털라이저(27)의 캐털라이저 본체(37)에 축선(180a)(도 15 참조)을 따라 형성된 복수의 가는 구멍(27a) 안으로 진행될 때에는 배기 가스 내에 수분이 적어지고, 가는 구멍(27a)의 내면에 담지된 금속 촉매의 표면에는 물방울이 부착되기 어려워진다. 따라서, 캐털라이저 본체(37)의 금속 촉매에의 배기 가스의 접촉이 물방울에 의해 방해되지 않기 때문에, 촉매 반응이 촉진되어 배기 가스 정화 성능을 높일 수 있다.

이윽고 엔진의 난기(暖機)에 따라 캐털라이저 본체(31)의 온도가 상승하여 촉매 활성 온도까지 높아지면, 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)에의 물방울의 결로도 하기 어려워지고, 부착된 물방울의 증발도 촉진되기 때문에, 선상 캐털라이저 본체(47)에서의 금속 촉매의 표면이 배기 가스에 접촉하기 쉬워지므로, 배기 가스 정화 성능이 높아지고 캐털라이저 본체(31, 37) 양쪽에서의 배기 가스 정화를 행할 수 있다.

상기한 바와 같이, 촉매 장치(181)(도 15 참조)에서 캐털라이저(27)의 상류측에 캐털라이저(26)를 촉매간 공간(28)을 개재하여 설치함으로써, 특히 엔진 냉간 시동시에 캐털라이저(26)에서 배기 가스 중의 물방울을 포집(트랩)할 수 있고, 이 결과, 캐털라이저(27)의 캐털라이저 본체(37)의 금속 촉매에 배기 가스를 접촉하기 쉽게 할 수 있고, 엔진 시동시에 조기부터 배기 가스 정화 성능을 높일 수 있다. 또한, 캐털라이저(26)의 캐털라이저 본체(31)의 온도가 상승하면, 캐털라이저 본체(31)의 본래의 배기 가스 정화 성능을 발휘시킬 수 있다. 또, 촉매간 공간(28)에 의해 물방울을 발산시켜 캐털라이저(27)에 닿기 어렵게 할 수 있기 때문에, 캐털라이저(27)에 의한 배기 가스 정화 성능을 한층 더 높일 수 있다.

<제9 실시형태>

도 17은 제9 실시형태의 촉매 장치(71)를 구비한 배기 장치(70)를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시한 실시형태와 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

배기 장치(70)는 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하는 촉매 장치(71)를 구비한 부품(배기관)으로서, 접속관(13), 상류측 테이퍼관(14), 이 상류측 테이퍼관(14)의 타단에 접속된 촉매 장치(71), 이 촉매 장치(71)의 하류측 단부에 접속된 하류측 테이퍼관(16)으로 이루어진다.

촉매 장치(71)는 외통(73)과 이 외통(73) 내에 상류측에서 하류측으로 차례대로 배치된 캐털라이저(26, 55, 56)로 구성되고, 캐털라이저(55)는 캐털라이저(26)로부터 하류측에 떨어진 위치에 설치되며, 캐털라이저(56)는 캐털라이저(55)에 인접하여 설치되어 있다.

캐털라이저(55, 56)는 캐털라이저(26)와 담지된 금속 촉매만이 다르다.

즉, 캐털라이저(55)는 예를 들면 로듐이 섬유재 또는 선재에 담지된 캐털라이저 본체(61)를 구비하고, 캐털라이저(56)는 예를 들면 팔라듐이 섬유재 또는 선재에 담지된 캐털라이저 본체(62)를 구비한다.

캐털라이저 본체(31)는 플라티나, 캐털라이저 본체(61)는 로듐, 캐털라이저 본체(62)는 팔라듐이 담지되고, 이들 캐털라이저 본체(31, 61, 62)로 3원 촉매가 구성되어 있다. 도면 중의 부호 L1은 캐털라이저(26)의 캐털라이저 본체(31)와 캐털라이저(55)의 캐털라이저 본체(61)의 간격, W1은 캐털라이저 본체(31)의 폭, W2는 캐털라이저 본체(61)의 폭, W3은 캐털라이저 본체(62)의 폭이고 W1=W2=W3이지만, 이들 폭(W1, W2, W3)을 각각 다르게 해도 된다.

이와 같이 폭(W1, W2, W3)을 다르게 함으로써, 각 금속 촉매의 담지량을 조정하는 것도 가능하다. 또한, 가장 상류측의 캐털라이저 본체(31)에는 엔진의 냉간 시동시에 온도가 낮은 배기 가스가 처음에 닿기 때문에, 예를 들면 상기 3종의 금속 촉매에 관해 상기 구성과는 별도로 가장 낮은 온도에서 활성화하는 금속 촉매를 캐털라이저 본체(31)에 담지하도록 해도 된다.

<제10 실시형태>

도 18은 제10 실시형태의 촉매 장치(51)를 구비한 배기 장치(50)를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시한 실시형태, 도 17에 도시한 실시형태와 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

배기 장치(50)는 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 정화하는 촉매 장치(51)를 구비한 부품(배기관)으로서, 접속관(13), 상류측 테이퍼관(14), 이 상류측 테이퍼관(14)의 타단에 접속된 촉매 장치(51), 이 촉매 장치(51)의 하류측 단부에 접속된 하류측 테이퍼관(16)으로 이루어진다.

촉매 장치(51)는 외통(53)과, 이 외통(53) 내에 상류측에서 하류측으로 차례대로 인접하도록 배치된 캐털라이저(26, 55, 56)로 구성되어 있다. 이와 같이 캐털라이저(26, 55, 56)를 인접시킴으로써 촉매 장치(51), 나아가서는 배기 장치(50)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다.

<제11 실시형태>

도 19는 제11 실시형태의 캐털라이저(190)를 도시한 정면도이다.

캐털라이저(190)는 캐털라이저 본체(31)와, 이 캐털라이저 본체(31)를 유지하는 유지 부재(32)와, 캐털라이저 본체(31)를 유지 부재(32) 안에 남겨 두기 위해 유지 부재(32)의 양 단면에 장착된 네트 부재(191, 191)(앞쪽의 네트 부재(191)만 도시)로 구성되어 있다. 네트 부재(191)는, 캐털라이저 본체(31)의 중심부인 중심점(26A)(캐털라이저(190)의 중심부이기도 함)을 통과하는 2개의 선재(192, 192)로 이루어진다. 선재(192)의 재질로서는 스텐레스강이 적합하다.

<제12 실시형태>

도 20은 제12 실시형태의 캐털라이저(195)를 도시한 설명도이다. 도 20의 (A)는 정면도, 도 20의 (B)는 도 20의 (A)의 B-B선 단면도이다.

도 20의 (A)에 도시된 바와 같이, 캐털라이저(195)는 캐털라이저 본체(31)와, 이 캐털라이저 본체(31)를 유지하는 유지 부재(32)와, 캐털라이저 본체(31)를 유지 부재(32) 안에 남겨 두기 위해 유지 부재(32)의 양 단면에 장착된 네트 부재(196, 196)(앞쪽의 네트 부재(196)만 도시)로 구성되어 있다. 네트 부재(196)는 프레스 성형에 의해 형성된 부재로서, 캐털라이저 본체(31)의 중심부인 중심점(26A)(캐털라이저(195)의 중심부이기도 함)을 통과하는 십자형부(196a)와, 이 십자형부(196a)의 외주측 단부를 연결하는 원환부(196b)가 일체로 형성되어 있다. 십자형부(196a)는 4개의 아암부(196c)로 이루어진다. 네트 부재(196)의 재질로서는 스텐레스강이 적합하다.

도 20의 (B)에 도시된 바와 같이, 네트 부재(196)의 아암부(196c)는 단면 コ자 형상으로 형성되고, 평탄형상의 베이스부(196d)와, 이 베이스부(196d)의 양 가장자리로부터 거의 직각으로 구부려진 굴곡부(196e, 196e)로 이루어진다. 이와 같이 아암부(196c)를 단면 コ자 형상으로 함으로써 아암부(196c)의 강성을 향상시킬 수 있고, 도 20의 (A)에 도시된 유지 부재(32)로부터의 캐털라이저(26)의 빠져나감을 확실히 막을 수 있다.

이상의 도 2~도 4에 도시된 바와 같이, 선재를 엮어 압축함으로써 통형상 또는 원환상으로 형성된 유지 부재(32)와, 이 유지 부재(32)의 내주부에 끼워지고, 금속 촉매가 담지되며, 섬유재 또는 선재마다 엮어 그물형상으로 하고, 또 이들 그물을 감아 소정의 외형으로 형성한 와이어 니트 구조를 갖는 캐털라이저 본체(31)와, 유지 부재(32)의 단면에 배치되고, 캐털라이저 본체(31)의 유지 부재(32)로부터의 빠져나감을 막기 위한 캐털라이저 본체(31)에 흘러 들어가는 배기 가스의 흐름을 방해하지 않도록 큰 눈을 갖는 네트 부재(34)를 구비한다.

이 구성에 따르면, 캐털라이저 본체(31)를 유지 부재(32)를 개재하여 배기관으로서의 배기 장치(10)를 구성하는 외통(25) 내에 수용하면, 유지 부재(32)의 탄성력에 따라 캐털라이저 본체(31)의 완충 작용을 이룰 수 있고 캐털라이저 본체(31)를 보호할 수 있다.

또한, 완충 작용을 이루는 유지 부재(32)의 내측에 캐털라이저 본체(31)를 수용하면서 유지 부재(32)의 단면을 네트 부재(34)로 막는 간단한 구조로 함으로써, 유지 부재(32)에서 캐털라이저 본체(31)를 유지하면서 네트 부재(34)에서 캐털라이저 본체(31)가 유지 부재(32)로부터 빠져나가지 않도록 유지할 수 있고, 부품수도 줄일 수 있어 캐털라이저(26)의 비용을 삭감할 수 있다.

또, 섬유재 또는 선재로 이루어진 캐털라이저 본체(31)를 동일한 재료인 선재로 이루어진 유지 부재(32)의 내주부에 끼움으로써, 캐털라이저 본체(31)와 유지 부재(32)의 끼워맞춤부의 밀착성을 향상시킬 수 있어 간극을 보다 작게 하거나 또는 없앨 수 있다.

또한, 네트 부재(34)는 유지 부재(32)의 단면에 용접에 의해 고정되어 있으므로, 네트 부재(34)를 유지 부재(32)에 용이하게 고정할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 네트 부재(34)는 캐털라이저 본체(31)의 중심부(중심점(26A))를 통과하여 직경방향으로 연장되는 부분을 가지므로, 캐털라이저(26)의 정면에서 보아 네트 부재(34)가 캐털라이저 본체(31)를 덮는 면적이 작아도 캐털라이저 본체(31)의 빠져나감을 효과적으로 막을 수 있고, 네트 부재(34)의 중량 및 비용을 억제할 수 있으며, 나아가서는 캐털라이저(26)의 중량 및 비용을 저감할 수 있다.

또한, 도 2~도 4에 도시된 바와 같이, 캐털라이저 본체(31)는 그물형상으로 한 후에 금속 촉매를 도금 처리하여 구성되어도 된다. 이에 의해, 도금의 박리를 방지할 수 있어 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 14 및 도 17에 도시된 바와 같이, 엔진의 배기계에 설치한 배기관으로서의 배기 장치(180) 내에 캐털라이저(27)를 가지고, 이 캐털라이저(27)의 직상류에 선재를 엮어 구성되고 금속 촉매가 담지된 수분 트랩체로서의 캐털라이저(26)를 구비하며, 또한 엔진의 배기계에 설치한 배기관으로서의 배기 장치(70) 내에 캐털라이저(55, 56)를 가지고, 이들 캐털라이저(55, 56)의 직상류에 선재를 엮어 구성되고 금속 촉매가 담지된 수분 트랩체로서의 캐털라이저(26)를 구비하므로, 엔진 냉간 시동시에 배기 가스 중에 존재하는 수분을 캐털라이저(26)(자세하게는 캐털라이저 본체(31))에서 받아들여 하류측의 캐털라이저(27, 55, 56) 측으로 흐르기 어렵게 할 수 있다. 이 결과, 캐털라이저(27, 55, 56)에 수분이 부착되기 어려워지므로, 캐털라이저(27, 55, 56)의 촉매 반응의 저하를 억제할 수 있고 엔진 냉간 시동시의 조기부터 배기 가스를 정화할 수 있다.

상기의 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 플라티나를 도금 처리한 제1 선재로서의 선상 캐털라이저 본체(47)와, 로듐을 도금 처리한 제2 선재로서의 선상 캐털라이저 본체(173)와, 팔라듐을 도금 처리한 제3 선재로서의 선상 캐털라이저 본체(174)를 따로따로 엮거나 또는 2종 이상의 선재를 엮어 구성한 복수의 촉매층으로서의 평형 금망(103, 105, 107), 파형 금망(104, 106, 108)을 구비하고, 각 평형 금망(103, 105, 107), 파형 금망(104, 106, 108)을 겹쳐 맞춰 구성하였다.

이 구성에 따르면, 각각의 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)마다 금속 촉매로 도금 처리한 후에 엮어 평형 금망(103, 105, 107), 파형 금망(104, 106, 108)을 겹쳐 맞춤으로써 3원 촉매를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 각 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)를 도금 처리함으로써 금속 촉매를 선재(45)에 의해 균일하고 보다 얇게 코팅할 수 있고, 또 막두께 관리도 용이하기 때문에, 금속 촉매의 촉매 반응을 확보하면서 비용을 억제할 수 있다.

또한, 평형 금망(103, 105, 107), 파형 금망(104, 106, 108)을 속이 비지 않은 상태로 감아 형성하므로, 캐털라이저 본체(31)를 한층 더 용이하게 제조할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에서, 금속제의 선재를 통형상으로 굳힌 유지 부재(32)의 내측에 평형 금망(103, 105, 107), 파형 금망(104, 106, 108), 즉 캐털라이저 본체(31)를 유지하므로, 캐털라이저 본체(31)를 통형상의 유지 부재(32)로 용이하게 유지할 수 있고, 또한 통형상의 유지 부재(32)를 통체로서의 외통(25)에 용이하게 장착할 수 있다.

또한, 엔진의 배기계에 설치한 외통(25) 내에 캐털라이저 본체(31)를 배치하였으므로, 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 3원 촉매로 정화할 수 있다.

또한, 엔진의 배기계에 설치한 외통(25) 내에 캐털라이저 본체(31)를 수분 트랩을 겸하여 배치하고, 캐털라이저 본체(31)의 하류에 허니콤 3원 촉매로서의 캐털라이저 본체(37)를 배치하였으므로, 엔진 냉간 시동시에 배기 가스 중에 존재하는 수분을 캐털라이저 본체(31)에서 받아들여 하류측의 캐털라이저 본체(37) 측으로 흐르기 어렵게 할 수 있다. 이 결과, 캐털라이저 본체(37)에 수분이 부착되기 어려워지므로, 캐털라이저 본체(37)의 촉매 반응의 저하를 억제할 수 있고, 엔진 냉간 시동시의 조기부터 배기 가스를 정화할 수 있다.

상술한 실시형태는 어디까지나 본 발명의 일 태양을 나타내는 것이고, 본 발명의 주지를 벗어나지 않는 범위에서 임의로 변형 및 응용이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시형태에 있어서 도 6의 (A), (B) 및 도 7의 (A), (B)에 도시된 바와 같이, 3종의 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)를 따로따로 엮어 그물형상으로 하고, 이들 그물을 겹쳐 맞춰 3원 촉매로 하였지만, 이에 한정되지 않고, 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174) 중에서 어느 2종의 선상 캐털라이저를 따로따로 엮어 그물형상으로 하고, 이들 그물을 겹쳐 맞춰 3원 촉매로 해도 된다.

또한, 도 6의 (A), (B)에서는, 섬유재 또는 선재에 금속 촉매를 담지한 후에 평형 금망(103), 파형 금망(104), 평형 금망(105), 파형 금망(106), 평형 금망(107), 파형 금망(108)을 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 각 평형 금망 및 각 파형 금망을 형성한 후에 각 평형 금망 및 각 파형 금망에 각각 전기 도금을 실시하여 금속 촉매를 담지하고, 다른 3종의 금속 촉매(Pt, Rh, Pd)의 촉매층을 겹쳐 맞춰 3원 촉매를 형성해도 된다. 이러한 3원 촉매에서는 Pt, Rh, Pd를 실험 데이터에 기초하여 정해진 일정 비율로 포함하고 있다.

또, 각 평형 금망 및 각 파형 금망을 감은 후에 Pt, Rh, Pd 등 어느 1종의 금속 촉매를 전기 도금에 의해 담지하여 캐털라이저를 제조해도 된다. 이 경우, 다 감긴 것을 고정하지 않고 지그로 유지하고, 그 상태로 전기 도금해도 된다.

도금한 것을 그대로 유지 부재 내에 삽입하면, 다 감긴 것을 고정하지 않아도 캐털라이저의 형상을 유지할 수 있고 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 캐털라이저와 유지 부재가 동일한 재료(선재 또는 섬유재)이므로, 캐털라이저 및 유지 부재 각각의 접촉부의 요철에 의해 밀착성을 향상시킬 수 있고, 캐털라이저와 유지 부재의 직경방향의 간극을 보다 작게 하거나 또는 없앨 수 있다.

따라서, 도 2~도 4에 도시된 2개의 링 부재(33)를 생략하는 것도 가능하다.

또한, 도 6의 (A), (B)에서는 플라티나가 담지된 캐털라이저 소재(41), 로듐이 담지된 캐털라이저 소재(42), 팔라듐이 담지된 캐털라이저 소재(43)를 캐털라이저 소재(43)가 가장 내측, 캐털라이저 소재(42)가 캐털라이저 소재(41, 43)의 사이, 캐털라이저 소재(41)가 가장 외측이 되도록 감았지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 마찬가지로 도 8의 (A), (B)에서는 플라티나가 담지된 평형 금망(123), 파형 금망(124), 로듐이 담지된 파형 금망(126), 팔라듐이 담지된 파형 금망(128)을 파형 금망(128)이 가장 내측, 평형 금망(123) 및 파형 금망(124)이 가장 외측, 파형 금망(126)이 파형 금망(124, 128)의 사이가 되도록 감았지만, 이에 한정되지 않는다.

또한, 도 9의 (A), (B) 및 도 10의 (A), (B)에서는 파형 금망(133, 134, 135)을 이 순서로 배치하였지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 10의 (A), (B)에서 평형 금망(143)을 도면에 나타낸 위치에 한정되지 않고, 인접하는 임의의 파형 금망 사이에 배치해도 된다.

또한, 도 11의 (C)에서 소재(152, 153, 154)를 겹치는 순서는 도면의 순서에 한정되지 않는다.

또한, 도 13의 (A)에서는 3개의 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)를 꼼으로써 꼬임선(171)을 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174)를 하나로 묶어 1개의 끈형상으로 해도 되고, 3개 엮음으로 하여 1개의 끈형상으로 해도 된다.

또한, 3개의 선상 캐털라이저 본체(47, 173, 174) 중 어느 2개를 꼬고 엮어 그물형상으로 형성하고, 이 그물을 겹쳐 맞춰 3원 촉매를 형성해도 된다.

또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 캐털라이저(27)의 상류측에 캐털라이저 본체(31)를 구비하는 캐털라이저(26)를 배치하였지만, 이에 한정되지 않고, 캐털라이저(27)의 상류측에 섬유재 또는 선재를 엮어 그물형상으로 하고, 이 그물형상의 것을 복수 겹쳐 맞춘 와이어 니트 부재, 즉 캐털라이저 본체(31)에서 섬유재 또는 선재에 금속 촉매를 담지하지 않은 부재를 배치해도 된다. 이에 의해, 수분 트랩 기능을 갖는 와이어 니트 부재(수분 트랩체)가 생기고, 금속 촉매를 사용하지 않으므로 비용을 억제할 수 있다.

또한, 도 17에서는 상류측부터 차례대로 플라티나가 담지된 캐털라이저(26), 로듐이 담지된 캐털라이저(55), 팔라듐이 담지된 캐털라이저(56)를 배치하였지만, 이 순서에는 한정되지 않는다.

또한, 도 19 및 도 20에서는 선재 또는 프레스 성형재로 네트 부재를 구성하였지만, 이에 한정되지 않고, 네트 부재로서 펀칭 메탈을 채용해도 된다.

도 21 내지 도 24 는 본 발명에 따른 상기 캐털라이저를 포함하는 배기 장치를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 배기 장치(200)는 상기 설명한 캐털라이저를 포함할 수 있다. 한편, 배기 장치(200)는 상기 캐털라이저를 포함한 상기 촉매 장치를 포함할 수 있으며, 그 형태는 상기 설명한 실시예와 같다.

상기 배기 장치(200)는, 상술한 캐털라이저를 포함하되, 상기 캐털라이저는 소정의 관로 형태의 배기관(210) 내부에 배치될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배기 장치(200)는 상기 캐털라이저 및 상기 캐털라이저가 내부에 배치되는 관 형태의 배기관(210)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 배기관(210)의 일 단은 소정의 엔진에 연결되어 엔진에서 생성된 배기 가스가 상기 배기관(210)을 통과할 수 있고, 이 과정에서 상기 캐털라이저를 통과할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 배기관(210)은 길이 방향으로 균일한 직경을 가지며 연장되는 관형 형상을 가질 수 있다. 즉, 도 21 에 도시된 바와 같이, 상기 배기관(210)은 소정의 직선형 관으로 구성되며, 상기 배기관(210)의 직경은 균일하게 유지될 수 있다. 바람직하게는, 상기 직선 관 형태의 배기관(210) 내에서 소정의 길이 영역만큼 상기 캐털라이저가 배치될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따라서, 상기 배기관(210)이 직선 관형으로 구성되며, 따라서, 배기관(210) 및 배기 장치(200)의 배치가 용이하게 구성될 수 있다. 즉, 도 22 와 같이 차량 내에 상기 배기 장치(200)를 배치시킬 때, 상기 배기관(210)이 직선 관로로 구성됨에 따라서, 차량 내에 배치에 필요한 배치 공간이 축소될 수 있다. 아울러, 상기 배기 장치(200)의 배기관(210)은 통상 차량의 뒷좌석의 중심 공간을 통과하므로, 배기관(210)이 통과함에 따라서 차지하는 공간이 작게 유지되며, 탑승자의 편의가 개선될 수 있다.

한편, 상기 배기관(210)은 도 23 에 도시된 바와 같이, 소정의 평면 상에서 적어도 1 회 이상 굴곡되도록 굴곡부(220)를 가질 수 있다. 상기 굴곡부(220)는 소정의 평면 상에서 형성되며, 1개 이상 형성되어 상기 배기관(210)이 1회 이상 굴곡된 형상을 가질 수 있다. 상기 굴곡부(220)에 따라서, 배기 가스가 통과하는 길이 및 용적이 증가하며, 따라서 배기 가스의 정화가 더욱 용이하게 이루어질 수 있다.

한편, 상기 배기관(210)은 도 24 에 도시된 바와 같이, 나선형으로 연선되며 길이 방향으로 연장되는 구성을 가질 수 있다. 이러한 나선형 연선 구조는 소위 꼬아지며 연장되는 구조로서, 상기 굴곡부(220)를 갖는 경우와 같이, 배기 가스가 통과하는 길이 및 용적을 증가시키는 효과를 가지며, 따라서 배기 가스의 정화를 더욱 용이하게 할 수 있다.

10, 50, 70, 180 배기 장치(배기관)
11, 51, 71, 181 촉매 장치
26, 27, 55, 56, 190, 195 캐털라이저
31, 61, 62, 121, 131, 141, 151 캐털라이저 본체
32 유지 부재
34, 191, 196 네트 부재

Claims (25)

1. 선재를 엮어 압축함으로써 통형상 또는 원환상으로 형성된 유지 부재;
   이 유지 부재의 내주부에 끼워지고, 금속 촉매가 담지되며, 섬유재 또는 선재마다 엮어 그물형상으로 하고, 또 이들 그물을 감아 소정의 외형으로 형성한 와이어 니트 구조를 갖는 캐털라이저 본체;
   상기 유지 부재의 단면에 배치되고, 상기 캐털라이저 본체의 상기 유지 부재로부터의 빠져나감을 막기 위한 상기 캐털라이저 본체에 흘러 들어가는 배기 가스의 흐름을 방해하지 않도록 큰 눈을 갖는 네트 부재;를 구비한 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
2. 제1항에 있어서,
   상기 네트 부재는 상기 유지 부재의 단면에 용접에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 네트 부재는 상기 캐털라이저 본체의 중심부를 통과하여 직경방향으로 연장되는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
4. 제1항에 있어서,
   상기 캐털라이저 본체는 그물형상으로 한 후에 금속 촉매를 도금 처리하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
5. 제1항에 있어서,
   상기 네트 부재는
   상기 캐털라이저 본체의 중심부를 통과하는 십자형부와, 이 십자형부의 외주측 단부를 연결하는 원환부를 포함하며,
   상기 십자형부는 4개의 아암부로 구성되고,
   상기 아암부는, 평탄형상의 베이스부와 상기 베이스부의 양 가장자리로부터 직각으로 구부려진 굴곡부를 포함하여, ㄷ 자 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
6. 제1항에 있어서,
   상기 캐털라이저 본체는 복수의 캐털라이저 소재를 포함하되,
   상기 캐털라이저 소재는 금속 촉매가 도금에 의해서 담지된 섬유재 또는 선재로 형성된 금망으로 구성되는 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
7. 제6항에 있어서,
   상기 금망은,
   평평하게 형성된 평형 금망, 및
   파형으로 형성된 파형 금망 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
8. 제7항에 있어서,
   상기 캐털라이저 본체는,
   상기 평형 금망과 상기 파형 금망이 교대로 겹쳐지며 배치되게 구성되는 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
9. 제7항에 있어서,
   상기 캐털라이저 본체는,
   상기 파형 금망이 복수 개 겹쳐지게 구성되되,
   상기 파형 금망의 파형이 서로 소정의 각을 이루도록 교차하며 겹쳐지게 구성되는 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
10. 제6항에 있어서,
    상기 금망은,
    직조된 복수의 섬유재, 또는 선재로 구성되되,
    선재의 표면에 금속 촉매가 도금된 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
11. 제10항에 있어서,
    상기 선재, 또는 섬유재는,
    표면이 요철을 갖는 조면으로 형성된 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
12. 제10항에 있어서,
    상기 선재, 또는 섬유재가 복수 개 연선되어 꼬임선을 형성하게 구성된 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
13. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 파형 금망 중 적어도 하나는,
    복수의 움푹 패인 함몰부를 포함하되,
    상기 함몰부는 파형의 골짜기보다 깊게 형성된 것을 특징으로 하는 캐털라이저.
14. 엔진의 배기계에 설치한 배기관 내에 제1항에 기재된 캐털라이저를 하나 이상 갖는 것을 특징으로 하는 촉매 장치.
15. 제14항에 있어서,
    복수의 캐털라이저를 포함하며,
    상기 복수의 캐털라이저 중 적어도 하나는 상기 촉매 장치의 상류에 배치되며,
    상기 복수의 캐털라이저 중 적어도 하나는 상기 촉매 장치의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 촉매 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 캐털라이저는 서로 소정의 이격거리를 가지며 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 촉매 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 캐털라이저는 서로 소정의 이격거리를 가지며 이격되게 배치되고,
    상기 복수의 캐털라이저 사이에는 수분 포집 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 장치.
18. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 캐털라이저 사이의 이격거리는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 촉매 장치.
19. 제15항에 있어서,
    상기 각각의 캐털라이저는 서로 상이한 금속 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상류에 위치하는 캐털라이저에 포함된 금속 촉매는,
    하류에 위치한 캐털라이저에 포함된 금속 촉매에 비해 낮은 온도에서 활성화하는 것을 특징으로 하는 촉매 장치.
21. 엔진의 배기계에 설치한 배기관 내에 제1항에 기재된 캐털라이저를 가지고, 이 캐털라이저의 직상류에 선재를 엮어 구성되며, 금속 촉매가 담지된 수분 트랩체를 구비한 것을 특징으로 하는 촉매 장치.
22. 제1항의 캐털라이저를 포함하는 배기 장치.
23. 제22항에 있어서,
    상기 배기 장치는,
    내부에 상기 캐털라이저가 배치되는 배기관을 포함하며,
    상기 배기관은 길이 방향으로 균일한 직경을 가지며 연장되는 관형 형상을 갖는 배기 장치.
24. 제22항에 있어서,
    상기 배기 장치는 내부에 상기 캐털라이저가 배치되는 배기관을 포함하며,
    상기 배기관은,
    소정의 평면 상에서 적어도 1 회 이상 굴곡되도록 굴곡부를 갖는 배기 장치.
25. 제22항에 있어서,
    상기 배기 장치는 내부에 상기 캐털라이저가 배치되는 배기관을 포함하며,
    상기 배기관은,
    나선형으로 연선되며 길이 방향으로 연장되는 배기 장치.
    

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