KR19980055556U - 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속제 하우징속에 들어 있는 담체의 구조를 변경하여 정화효율을 증가시키고 담체의 내구성을 향상시키도록 한 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기구조에 관한 것이다.

본 고안의 3원 촉매기구조는 금속제하우징(3), 그 내부에 귀금속의 백금(Pt)과 로디움(Rh) 또는 팔라듐(Pd)과 로디움(Rh)의 촉매층이 형성되어 있는 담체(1), 그리고 상기 담체(1)와 하우징(3)사이의 탄성물질(2)를 포함하는 3원 촉매기에 있어서, 상기 촉매층이 형성되어 있는 담체(1)의 전방에 촉매층이 형성되지 않은 다공성 담체(4)가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 배기가스정화용 3원 촉매기구조

본 고안은 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속제 하우징속에 들어 있는 담체의 구조를 변경하여 정화효율을 증가시키고 담체의 내구성을 향상시키도록 한 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기구조에 관한 것이다.

최근 자동차가 급격히 증가함에 따라 배기가스중에 유해한 가스를 정화하는 것이 중요한 문제로 대두되고 있다. 3원 촉매기는 배기가스중에 포함되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 그리고 질소산화물(NOx) 등의 유해가스를 한꺼번에 제거하는 것이다.

상기와 같이 3원 촉매기가 3개의 유해가스를 동시에 제거하기 위해서는 유해가스의 비율이 각각 일정범위내에 있어야 하고 이를 위해서는 공연비가 이론공연비(14.7)근처에 있어야 한다. 만약 공연비가 이론공연비근처에 있지 않을 경우에는 유해가스의 약 50 % 밖에 정화할수 없다.

이와 같이 공연비를 이론공연비근처에 있게 하기 위해서 산소센서를 이용하여 배기가스에 포함되는 공기비를 측정하고 이를 피드백데이타로 이용하여 연료분사량을 제어하고 있다. 이와 같은 이유로 인하여 3원 촉매기는 통상적으로 산소센서와 같이 사용되어 진다.

상기와 같은 3원 촉매기는 금속제 하우징의 내부에 담체(substrate)가 들어 있는데, 담체는 구슬형, 세라믹일체형, 금속제형이 있다.

구슬형 담체는 세라믹으로 된 작은 구슬 수천개를 금속제하우징내에 넣어 그 사이로 배기가스가 통과하도록 한 것으로서 그 구슬표면에 촉매물질이 도포되어 있다.

세라믹 일체형 담체는 내열성이 높은 마그네슘, 알미늄 실리케이트가 그 주요성분이며 배기가스가 통과하는 수천개의 통로가 뚫려 있다. 세라믹 일체형 담체는 뚫려 있는 수천개의 작은 통로에 다공성의 중간층을 만들고 그 중간층에 실제 촉매층으로서 백금(Pt)과 로디움(Rh) 또는 팔라듐(Pd)과 로디움(Rh)을 얇게 입힌다. 세라믹일체형 담체는 진동이나 충격에 특히 약하기 때문에 하우징과 담체사이에는 금속섬유등과 같은 탄성물질을 채워 두고 있다. 이 탄성물질은 자동차 운전중 담체와 하우징의 팽창계수차를 보상해 주며 기계적 응력을 흡수한다. 세라믹일체형 담체는 오늘날 가장 많이 사용하는 형식이다.

금속제 담체는 가는 내열, 내부식성의 철선으로 짠 그물망의 띠를 감아서 만든 것으로 그 표면에 촉매물질을 도포한 것이다. 금속제 담체는 배압의 감소, 단위체적당 표면적의 증대, 높은 열전도율, 낮은 비열 등의 장점이 있다. 그러나 가격이 비싸고 고온 부식의 위험이 있으며, 정지와 출발을 반복하는 경우엔 낮은 비열 때문에 촉매기가 쉽게 냉각된다는 등의 단점이 있다.

상기 3원 촉매기중에서 세라믹일체형 3원 촉매기는 종래에 도 1에 도시된 바와 같이 금속제 하우징(3)내에 들어 있는 담체(1)와 이를 감싸는 탄성물질(2)이 각각 2등분되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 3원 촉매기는 전술한 바와 같이 담체(1)에 수천개의 통로가 뚫려 있으며, 상기 수천개의 작은 통로에 다공성의 중간층을 만들고 그 중간층에 실제 촉매층으로서 값비싼 귀금속의 백금(Pt)과 로디움(Rh) 또는 팔라듐(Pd)과 로디움(Rh)을 얇게 입혀져 있다.

그런데 배기가스가 상기 담체(1)의 작은 구멍을 통과할 때에 배기가스에 포함되는 엔진오일불순물, 연료의 불순물이 함께 통과하게 되는데 이들 불순물들은 대부분 담체(1)의 앞부분에 퇴적하게 된다.

따라서 담체(1)의 앞부분은 상기 퇴적물로 말미암아 정화작용을 할수 없을 뿐만 아니라 값비싼 귀금속이 무용지물이 되어 버리는 문제점이 있다.

본 고안은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 촉매층을 형성하지 않은 다공성 담체를 촉매층이 형성된 담체의 전방에 위치시켜 엔진오일불순물, 연료불순물들이 상기 촉매층이 형성되지 않은 담체에 퇴적되게 하여 귀금속의 손실을 최소화하고 정화효율을 향상시키는 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기구조는 촉매층이 형성되어 있는 담체의 전방에 촉매층이 형성되지 않은 다공성 담체가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 3원 촉매기구조를 나타내는 단면도,

도 2는 본 고안의 자동차 배기가수정화용 3원 촉매기구조를 나타내는 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 담체 2: 탄성물질

3. 금속제 하우징 4: 담체

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 3원 촉매기구조를 나타내는 단면도이다.

도시되어 있는 바와 같이, 본 고안의 3원 촉매기구조는 종래와 같이 금속제하우징(3), 그 내부에 귀금속의 백금(Pt)과 로디움(Rh) 또는 팔라듐(Pd)과 로디움(Rh)의 촉매층이 형성되어 있는 담체(1), 그리고 상기 담체(1)와 하우징(3)사이의 탄성물질(2)을 포함하고 있다.

그러나 본 고안은 촉매층이 형성되어 있는 담체(1)의 전방에 촉매층이 형성되지 않은 다공성 담체(4)가 배치되어 있다. 상기 담체(4)는 세라믹으로 된 다공체로서 담체(1)와 마찬가지로 수천개의 구멍이 뚫려 있다. 이 담체(4)는 단지 촉매층이 형성되어 있지 않은 것이 담체(1)와 다르다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 3원 촉매기는 다음과 같이 작용한다.

배기가스가 3원 촉매기를 통과하 때에 우선 촉매층이 형성되어 있지 않은 담체(4)를 통과하게 된다. 이 때 배기가스에 포함된 엔진오일불순물, 연료불순물등은 촉매층이 형성되어 있지 않은 담체(4)에 퇴적하게 된다. 따라서 촉매층이 형성되어 있는 담체(1)에는 거의 불순물이 퇴적하지 않게 된다. 따라서 담체(1)의 정화능력을 감소하지 않고 배기가스에 포함된 유해물질을 정화하게 된다.

또한 담체(4)에 불순물이 심하게 퇴적하는 경우에는 담체(4)만을 교체하면 되므로 값비싼 금속이 도포되어 촉매층을 이루는 담체(1)는 반영구적으로 사용할수 있다.

전술한 바와 같이 본 고안의 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기는 촉매층이 형성되어 있지 않은 담체(4)가 촉매층이 형성되어 있는 담체(1)전방에 배치되어 있어서 엔진오일불순물, 연료불순물 등을 거르므로 촉매층이 형성되어 있는 담체(1)의 정화효율이 향상되고 담체(1)를 장기간 사용할수 있어서 경제적이고 담체(1)의 내구성이 향상되는 효과를 발휘한다.

본 고안은 기재된 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위내에서 다양하게 수정 또는 변형을 할수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에는 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (2)

1. 금속제하우징(3), 그 내부에 귀금속의 백금(Pt)과 로디움(Rh) 또는 팔라듐(Pd)과 로디움(Rh)의 촉매층이 형성되어 있는 담체(1), 그리고 상기 담체(1)와 하우징(3)사이의 탄성물질(2)를 포함하는 3원 촉매기에 있어서,

   상기 촉매층이 형성되어 있는 담체(1)의 전방에 촉매층이 형성되지 않은 다공성 담체(4)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스정화용 3원촉매기구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 담체(4)는 다공성 세라믹 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 배기가스정화용 3원 촉매기구조.