KR20010058903A - 자동차용 촉매 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 촉매에 관한 것으로서, 배기가스의 유속에 의해 자연스럽게 회전될 수 있는 날개차 수단을 구비하고, 이 날개차 수단의 분산작용을 통해 배기가스가 담체 내에 골고루 퍼질 수 있도록 함으로써, 담체와 배기가스 간의 접촉 반응조건을 충분하게 확보할 수 있고, 이에 따라 촉매의 전체적인 배기가스 정화효율을 높일 수 있도록 한 자동차용 촉매를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 촉매{Catalyst for automobile}

본 발명은 자동차 배기계통에 설치되는 촉매에 관한 것으로서, 특히 배기가스를 분산시켜 줄 수 있는 날개차 수단을 채용하여 배기가스가 담체 내에 골고루 퍼질 수 있도록 함으로써, 배기가스 정화효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 촉매에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 배기가스는 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물 등과 같은 유해물질을 포함하고 있기 때문에 자동차의 배기계통에 촉매를 설치하여 이를 정화시키고 있다.

기존의 촉매는 소정의 케이스 내에 입자상의 담체를 포함하고 있는 것이 대부분이며, 배기가스가 담체를 통과하도록 하여 유해한 CO, HC를 산화시켜 무해한 CO₂, H₂O로 한다든지 유해한 NO_X를 무해한 N₂, O₂로 환원시키는 정화작용을 한다.

그러나, 이러한 기존의 촉매는 소정의 부피로 조합되어 있는 입자상의 담체에 배기가스를 통과시키면서 접촉반응이 일어나도록 하는 방식으로 배기가스를 정화시키고 있기 때문에 배기가스를 담체 내에서 골고루 접촉시키기가 어렵고 배기가스가 어느 한곳으로 집중되거나 어느 한쪽으로 편중되는 등 담체가 제기능을 충분히 발휘하는데 미흡한 점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 배기가스의 유속에 의해 자연스럽게 회전될 수 있는 날개차 수단을 구비하고, 이 날개차 수단의 분산작용을 통해 배기가스가 담체 내에 골고루 퍼질 수 있도록 함으로써, 담체와 배기가스 간의 접촉 반응조건을 충분하게 확보할 수 있고, 이에 따라 촉매의 전체적인 배기가스 정화효율을 높일 수 있도록 한 자동차용 촉매를 제공하는데 그 안출의 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 촉매의 분해사시도

도 2는 도 1의 단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10,11 : 담체 12 : 날개차

13 : 배기가스 유도관 14 : 케이스

15 : 홀 16 : 상판

17 : 홈 18 : 하판

19 : 샤프트 20 : 그루브

21 : 리브 22 : 절개부

23 : 턱

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 소정의 간격을 두고 상하 배치되는 2개의 원통형 담체(10),(11)와, 상기 담체(10),(11)의 사이에 위치되며 하단 축을 중심으로 회전되면서 상부 담체(10)를 통과한 배기가스를 하부 담체(11)측으로 분산시켜주는 날개차(12)와, 상기 날개차(12)의 한쪽 측면쪽으로 소정의 유속을 갖는 배기가스를 유도하는 배기가스 유도관(13)과, 내부의 나머지 빈 공간에는 금속섬유가 채워져 있으며 상기 담체(10),(11) 및 날개차(12)를 포함하는 원통형 케이스(14)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 날개차(12)는 배기가스 통과를 위한 다수의 홀(15)과 경사진 윗면을 갖는 상판(16)과, 이 상판(16)의 하부에 조합되며 측면 둘레에는 배기가스와의 간섭 저항을 받기 위해 일정한 간격으로 배치되는 홈(17)과 전체면적에 걸쳐 분포되는 홀(15)을 갖는 하판(18)과, 상기 하판(18)의 저면 중심과 상기 케이스(14)의 바닥 중앙에 세워져 지지되면서 상판(16)과 하판(18)의 회전 중심축 역할을 하는 샤프트(19)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기가스 유도관(13)은 U자형의 단면을 갖는 형상으로 제작되어케이스(14)의 벽면을 이용하여 하나의 밀폐된 배기가스 흐름통로를 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상판(16)의 경사진 윗면에는 다수의 나선형 그루브(20)가 등간격으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스(14)의 바닥은 샤프트(19)가 고정되는 중앙과 적어도 3개의 리브(21)를 제외하고는 전체가 절개부(22)로 되는 것을 특징으로 한다.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 촉매의 구성요소를 보여주는 분해사시도이다.

본 발명의 촉매는 크게 상하 배치되는 2개의 촉매(10),(11)와, 그 사이에 배치되어 배기가스의 분산을 도모하는 회전 가능한 날개차(12)와, 날개차(12)를 회전시키기 위해 배기가스를 유도하는 배기가스 유도관(13)과, 이것들을 포함하는 케이스(14)로 구성된다.

상기 촉매(10),(11)는 소정의 두께를 갖는 원통형으로서 그 성분이나 조성은 기존의 것을 그대로 사용할 수 있으며, 2개가 준비되어 상하 일정한 간격을 두고 배치된다.

상기 날개차(12)는 배기가스의 유속에 의해 회전되면서 배기가스를 골고루 분산시켜주는 역할을 한다.

이러한 날개차(12)는 경사진 윗면을 갖는 상판(16)과 이를 수용할 수 있는 원판 용기형의 하판(18)을 상하 조합하고, 하판(18)의 저면 중심에서 수직으로 샤프트(19)를 연장 설치하여 회전 중심축을 확보함에 따라 회전가능한 상태가 되도록 한 구조로 구성된다.

상기 샤프트(19)는 하부 담체(11)를 관통하는 상태로 케이스(14)의 바닥 중앙에 베어링 등을 매개로 지지되면서 상판(16)과 하판(18)의 회전 중심축 역할을 하며, 각각 판에는 배기가스 통과를 위한 다수의 홀(15)이 전체 면적에 걸쳐 분포되어 있어서, 배기가스 흐름에는 전혀 지장을 주지 않게 된다.

특히, 상기 상판(16)의 경사진 윗면에는 돌출된 다수의 나선형 그루브(20)가 한쪽 방향성을 가지면서 형성되어 있고, 또 상기 하판(18)의 측면 둘레에는 소정의 깊이를 갖는 수직의 홈(17)이 일정한 간격으로 형성되어 있어서, 이것들을 이용하여 배기가스의 유속을 취하면서 회전될 수 있게 된다.

상기 배기가스 유도관(13)은 대략적으로 U자형 단면을 갖는 길다란 띠편형 부재로서, 케이스(14)의 한쪽 벽면에 위아래로 부착 설치되어 이곳으로 유도된 빠른 유속의 배기가스가 상기 하판(18)의 측면 홈(17)에 분출되므로서, 하판(18)을 포함하는 날개차(12) 전체가 회전될 수 있게 되는 것이다.

이때의 상기 배기가스 유도관(13)의 하단 출구는 하판(18)의 측면에 대해 약간 비스듬히 경사진 각도로 배치되게 하여 날개차(12)의 회전방향으로 배기가스가 분출될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 케이스(14)는 그 상단과 하단이 배기 파이프와 연통되는 구조로 설치되며, 상단은 상부 담체(10)가 그대로 노출되도록 배기 파이프와 연결되며 하단은 샤프트(19)가 받쳐지는 바닥 중앙과 이것을 지지하는 적어도 3개의 리브(21)를 제외한 나머지 면적이 절개부(22)로 형성되는 형태로 배기 파이프와 연결된다.

이러한 케이스(14)의 내부에는 상하 담체(10),(11) 및 날개차(12)가 배치되고 나머지 부분에는 금속섬유가 채워지게 되며, 특히 벽면의 중간 일측, 즉 날개차(12)의 상판(16)과 하판(18) 위아래로 턱(23)이 돌출 형성되어 상판(16) 및 하판(18)이 금속섬유와 접촉되는 것이 방지될 수 있게 된다.

또한, 케이스(14)의 바닥부는 본체와 분리 제작 후 용접 등의 방법으로 일체 결합시킬 수 있도록 하여 그 내부에 배치되는 각 요소들의 조립을 가능하게 하는 것이 바람직하다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 촉매의 조립된 상태를 보여주는 단면도이다.

원통형 케이스(14)의 내부에 상하 2개의 담체(10),(11)가 배치되고, 그 사이에 날개차(12)의 상판(16)과 하판(18)이 배치되는 동시에 하판(18)에서 아래로 연장되는 샤프트(19)는 케이스(14)의 바닥에 지지되며, 상기 케이스(14)의 상단부터 벽면을 타고 하판(18)의 측면에 근접되도록 배기가스 유도관(13)이 설치되는 동시에 케이스(14)의 나머지 공간에는 금속섬유가 채워지게 되는 구조를 보여주고 있다.

따라서, 연소실에서 연소된 배기가스가 배기 파이프를 거쳐 케이스의 상부 담체를 통과하면서 상판의 그루브측으로 보내지고, 일부는 배기가스 유도관을 통해 유도되어 날개차의 하판 측면으로 강하게 분출됨에 따라 날개차는 샤프트를 중심으로하여 회전하게 되므로 배기가스가 하부 담체의 전체 면적에 걸쳐서 고루게 분산되면서 퍼져나갈 수 있게 되며, 케이스를 빠져나온 정화된 배기가스는 머플러를 통해 대기중으로 배출될 수 있게 된다.

즉, 본 발명에서는 배기가스가 담체의 전체 구간을 고르게 통과하면서 접촉반응을 일으키게 되므로 촉매의 전체적인 정화성능을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 배기가스를 담체 전체 면적에 걸쳐 고르게 분산시켜줄 수 있는 회전 분산수단을 제공함으로써, 자동차용 촉매의 전반적인 배기가스 정화효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (5)

1. 소정의 간격을 두고 상하 배치되는 2개의 원통형 담체(10),(11)와, 상기 담체(10),(11)의 사이에 위치되며 하단 축을 중심으로 회전되면서 상부 담체(10)를 통과한 배기가스를 하부 담체(11)측으로 분산시켜주는 날개차(12)와, 상기 날개차(12)의 한쪽 측면쪽으로 소정의 유속을 갖는 배기가스를 유도하는 배기가스 유도관(13)과, 내부의 나머지 빈 공간에는 금속섬유가 채워져 있으며 상기 담체(10),(11) 및 날개차(12)를 포함하는 원통형 케이스(14)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 날개차(12)는 배기가스 통과를 위한 다수의 홀(15)과 경사진 윗면을 갖는 상판(16)과, 이 상판(16)의 하부에 조합되며 측면 둘레에는 배기가스와의 간섭 저항을 받기 위해 일정한 간격으로 배치되는 홈(17)과 전체면적에 걸쳐 분포되는 홀(15)을 갖는 하판(18)과, 상기 하판(18)의 저면 중심과 상기 케이스(14)의 바닥 중앙에 세워져 지지되면서 상판(16)과 하판(18)의 회전 중심축 역할을 하는 샤프트(19)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 배기가스 유도관(13)은 U자형의 단면을 갖는 형상으로 제작되어 케이스(14)의 벽면을 이용하여 하나의 밀폐된 배기가스 흐름통로를 구성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 상판(16)의 경사진 윗면에는 다수의 나선형 그루브(20)가 등간격으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스(14)의 바닥은 샤프트(19)가 고정되는 중앙과 적어도 3개의 리브(21)를 제외하고는 전체가 절개부(22)로 되는 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매.