KR20090069948A - 자동차의 배기가스 정화장치 - Google Patents

자동차의 배기가스 정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스를 정화하기 위한 담체와, 상기 담체를 감싸는 형상으로 형성되는 서포트 매트와, 상기 담체 및 서포트 매트를 그 내부에 수용하는 쉘과, 상기 쉘의 양측에 엔드콘으로 접촉결합되는 유입부 및 배출부로 이루어져, 배기가스 중에 포함되는 입자상의 물질을 포집하여 정화시키는 자동차의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 엔드콘은 내부에 단열재를 보유하도록 상호 이격된 이너 엔드콘 및 아우터 엔드콘으로 형성되되, 상기 이너 엔드콘 및 상기 아우터 엔드콘의 일측은 각각 상기 셀의 외측에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 정화장치로 구성되며, 내부에 단열재를 보유하는 이너 엔드콘과 아우터 엔드콘의 일측이 각각 셀의 외측에 결합됨으로써 배기가스가 상기 단열재와 접촉되는 것을 방지하여 상기 단열재의 침식을 방지하며, 정화효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
담체, 이너 엔드콘, 아우터 엔드콘, 제1절곡부, 제2절곡부

Description

자동차의 배기가스 정화장치{Catalytic converter for exhaust gas of vehicle}
본 발명은 자동차의 배기가스 정화장치에 관한 것으로서, 엔드콘 내에 단열재가 구비되는 자동차의 배기가스 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가솔린 또는 디젤을 연료로 사용하는 가솔린 차량 또는 디젤 차량에는 배출되는 배기가스 중에서 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물(NOx), 황산화물 및 입자상 물질(Particulate Matter, PM)이 포함된다.
여기서, 차량에서 배출되는 일산화탄소, 탄화수소, 질소 산화물(NOx), 황산화물 및 입자상 물질(Particulate Matter, PM) 등의 배기가스 중 입자상 물질은 부유 분진의 발생을 가중시킴으로써 대기 오염의 주요 원인으로 알려져 있다.
인간의 쾌적한 환경에 대한 요구 및 각국의 환경 규제에 의하여, 상술한 바와 같은 배기가스에 포함되는 대기 오염 물질에 대한 규제가 점차 증가하고 있으며, 이에 대한 대책으로 다양한 배기가스 여과 방법이 연구되고 있다.
즉, 배기가스에 포함되는 대기 오염 물질을 감소시키기 위하여 차량의 엔진 내부에서 자체적으로 오염 물질을 저감시키는 기술로서, 엔진 기술 및 전처리 기술 등이 개발되고 있으나, 배기가스의 규제가 강화됨에 따라 엔진 내부에서의 유해 가스 저감 기술만으로는 규제를 만족시키는데 한계가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 차량의 엔진에서 연소된 후 배출되는 배기가스를 처리하는 후처리 기술(Aftertreatment Technology)이 제안되었으며, 상술한 후처리 기술에는 산화 촉매, 질소 산화물 촉매 및 매연 여과장치를 통한 배기가스 정화장치 등이 있다.
상술한 바와 같은 산화 촉매, 질소 산화물 촉매 및 매연 여과장치 중 입자상 물질을 저감시키는 가장 효율적이고 실용화에 접근되는 기술은 매연 여과장치(Diesel Particulate Filter Trap, DPF)를 이용한 배기가스 정화장치이다.
이러한 배기가스 정화장치는 디젤 또는 가솔린 엔진에서 배출되는 입자상 물질을 필터로 포집한 후 이것을 태우고(이하, "재생"이라 함) 다시 입자상 물질을 포집하여 계속 사용하는 기술로서 매연을 80% 이상 저감할 수 있어 성능면에서는 아주 우수하나, 내구성과 경제성이 실용화의 장해 요인으로 작용하고 있다.
여기서, 차량에 장착되어 배기가스를 저감시키는 배기가스 정화장치는 배기가스를 여과시키기 위한 담체와 이를 보호하기 위한 매트(Mat) 및 담체와 매트를 수용하는 쉘(Shell)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
이러한, 종래 기술에 따른 배기가스 정화장치는 도 1 및 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 배기가스를 정화하기 위한 담체(10)와, 상기 담체(10)를 감싸는 형상으로 형성되는 서포트 매트(20)와, 상기 담체(10) 및 서포트 매트(20)를 그 내부에 수용하는 쉘(30)과, 상기 쉘(30)의 양측에 엔드콘으로 접촉결합되는 유입부(60) 및 배출부(50)로 이루어지며, 상기 엔드콘은 내부에 단열재(45)를 보유하도록 상호 이격된 이너 엔드콘(41) 및 아우터 엔드콘(43)으로 형성된다.
상기 이너 엔드콘(41)의 일단은 상기 서포트 매트(20)에 삽입되며, 상기 아우터 엔드콘(43)의 일단은 상기 쉘(30)의 외측에 용접된다. 또한, 상기 이너 엔드콘(41)의 타단 및 아우터 엔드콘(43)의 타단은 상호 접촉되어 용접된다.
그러나 상기 종래 기술에 따른 배기가스 정화장치는 상기 이너 엔드콘(41)과 아우터 엔드콘(43)의 타단은 용접으로 실링되지만, 상기 이너 엔드콘(41)과 아우터 엔드콘(43)의 일단은 오픈된다.
따라서, 상기 단열재(45)에 배기가스가 침투되어 침식이 발생될 수 있으며, 상기 침식이 발생되면 표면온도가 상승할 수 있고, 침식된 단열재는 상기 담체를 손상시켜 궁극적으로 정화작용에 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 자동차의 배기가스 정화장치에 관한 것으로서, 엔드콘 내의 단열재에 배기가스가 침입하는 것을 막을 수 있는 자동차의 배기가스 정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 배기가스를 정화하기 위한 담체와, 상기 담체를 감싸는 형상으로 형성되는 서포트 매트와, 상기 담체 및 서포트 매트를 그 내부에 수용하는 쉘과, 상기 쉘의 양측에 엔드콘으로 접촉결합되는 유입부 및 배출부로 이루어져, 배기가스 중에 포함되는 입자상의 물질을 포집하여 정화시키는 자동차의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 엔드콘은 내부에 단열재를 보유하도록 상호 이격된 이너 엔드콘 및 아우터 엔드콘으로 형성되되, 상기 이너 엔드콘 및 상기 아우터 엔드콘의 일측은 각각 상기 셀의 외측에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 정화장치를 제공한다.
상기 이너 엔드콘에는 상기 단열재쪽으로 절곡되어 상기 이너 엔드콘의 원주방향으로 연장형성된 제1절곡부가 구비될 수 있다.
상기 유입부를 통과한 배기가스가 직접적으로 상기 서포트 매트로 유동되는 것을 막도록, 상기 이너 엔드콘에서 상기 담체방향으로 제2절곡부가 형성될 수 있다.
상기 제2절곡부는 상기 담체와 상기 서포트 매트가 접촉되는 높이에서 상기 담체의 일측과 만나도록 형성될 수 있다.
상기 아우터 엔드콘에는, 상기 이너 엔드콘과 아우터 엔드콘 사이의 공기가 외부로 유출되는 유출홀이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치는 내부에 단열재를 보유하는 이너 엔드콘과 아우터 엔드콘의 일측이 각각 셀의 외측에 결합됨으로써 배기가스가 상기 단열재와 접촉되는 것을 방지하여 상기 단열재의 침식을 방지하며, 정화효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 엔드콘이 도시된 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 제2절곡부가 도시된 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 유출홀이 도시된 단면도이다.
본 발명은 배기가스를 정화하기 위한 담체(110)와, 상기 담체(110)를 감싸는 형상으로 형성되는 서포트 매트(120)와, 상기 담체(110) 및 서포트 매트(120)를 그 내부에 수용하는 쉘(130)과, 상기 쉘(130)의 양측에 엔드콘(140)으로 접촉결합되는 유입부 및 배출부로 이루어져, 배기가스 중에 포함되는 입자상의 물질을 포집하여 정화시키는 자동차의 배기가스 정화장치에 있어서, 상기 엔드콘(140)은 내부에 단열재(145)를 보유하도록 상호 이격된 이너 엔드콘(141) 및 아우터 엔드콘(143)으로 형성되되, 상기 이너 엔드콘(141) 및 상기 아우터 엔드콘(143)의 일측은 각각 상기 셀(130)의 외측에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차의 배기가스 정화장치를 제공한다.
즉, 상기 단열재(145)는 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143) 사이에 구비되며, 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143)의 단부 전체는 상호 결합된다.
상기 단열재(145)는 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143)의 사이에 모두 충진될 수 있으며, 바람직하게는 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143)의 사이에 부분적으로 충진되며, 상기 쉘(130)과 근접한 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143)의 사이에는 상기 단열재(145)가 충진되지 않은 공간부가 형성된다.
자동차의 배기가스가 상기 단열재(145)에 직접적으로 접촉되는 것을 막기 위해 상기 이너 엔드콘(141)의 일단이 상기 쉘(130)의 외측에 용접결합된다.
상기 이너 엔드콘(141)에는 상기 단열재(145)쪽으로 절곡되어 상기 이너 엔드콘의 원주방향을 따라 오목하게 형성된 제1절곡부(141a)가 구비된다.
상기 이너 엔드콘(141)의 제1절곡부(141a)는 상기 이너 엔드콘(141)의 중앙부에 형성되며, 상기 제1절곡부(141a)는 상기 이너 엔드콘(141)의 원주방향을 따라 오목하게 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 유입부를 통과한 배기가스가 직접적으로 상기 서포트 매트(120)로 유동되는 것을 막도록, 상기 이너 엔드콘(141)에서 상기 담체(110)방향으로 제2절곡부(141b)가 형성된다.
또한, 상기 제2절곡부(141b)는 상기 이너 엔드콘(141)에서 원주방향으로 연장형성된다.
상기 제2절곡부(141b)는 상기 담체(110)와 상기 서포트 매트(120)가 접촉되는 높이에서 상기 담체(110)의 일측과 만나도록 형성된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 아우터 엔드콘(143)에는, 상기 이너 엔드콘(141)과 아우터 엔드콘(143) 사이의 공기가 외부로 유출되는 유출홀(h)이 형성된다.
바람직하게는, 상기 유출홀(h)은 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143)의 사이에 상기 단열재(145)가 충진되지 않은 공간부에 형성된다.
또한, 상기 유출홀(h)은 상기 아우터 엔드콘(143)에 원주방향으로 일정간격으로 다수개 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명이 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치는 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143)의 단부가 전체적으로 밀봉된다.
즉, 상기 단열재(145)가 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143) 사이에 실링됨으로써, 상기 배기가스와 상기 단열재(145)가 직접적으로 접촉되는 것을 막는다.
또한, 상기 이너 엔드콘(141)의 제1절곡부(141a)는 상기 배기가스에 의한 상기 이너 엔드콘(141)의 열팽창 및 수축을 흡수하여 상기 이너 엔드콘(141)의 파손을 막을 수 있다.
상기 이너 엔드콘(141)의 제2절곡부(141b)는 상기 유입부에서 상기 배기가스가 상기 서포트 매트(120)에 직접적으로 접촉되는 것을 막을 수 있으며, 상기 제1절곡부(141a)와 마찬가지로 상기 이너 엔드콘(141)에 발생되는 열팽창 및 수축을 흡수하여 상기 이너 엔드콘(141)의 파손을 막을 수 있다.
상기 아우터 엔드콘(143)에 형성된 유출홀(h)에 의해 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143) 사이의 공기가 외부로 유출된다.
즉, 상기 아우터 엔드콘(143)의 유출홀(h)에 의해 상기 이너 엔드콘(141)과 상기 아우터 엔드콘(143) 사이의 공기가 가열되어 상기 엔드콘(140)이 팽창되거나 상기 단열재(145)가 가열되어 발생되는 가스에 의해서 상기 엔드콘(140)이 팽창되는 것이 방지된다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 배기가스 정화장치가 도시된 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 엔드콘이 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 엔드콘이 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 제2절곡부가 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동차의 배기가스 정화장치의 유출홀이 도시된 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110: 담체 120: 서포트 매트
130: 쉘 140: 엔드콘
141: 이너 엔드콘 141a: 제1절곡부
141b: 제2절곡부 143: 아우터 엔드콘
145: 단열재 h: 유출홀

Claims (5)

  1. 배기가스를 정화하기 위한 담체와, 상기 담체를 감싸는 형상으로 형성되는 서포트 매트와, 상기 담체 및 서포트 매트를 그 내부에 수용하는 쉘과, 상기 쉘의 양측에 엔드콘으로 접촉결합되는 유입부 및 배출부로 이루어져, 배기가스 중에 포함되는 입자상의 물질을 포집하여 정화시키는 자동차의 배기가스 정화장치에 있어서,
    상기 엔드콘은 내부에 단열재를 보유하도록 상호 이격된 이너 엔드콘 및 아우터 엔드콘으로 형성되되, 상기 이너 엔드콘 및 상기 아우터 엔드콘의 일측은 각각 상기 셀의 외측에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이너 엔드콘에는 상기 단열재쪽으로 절곡되어 상기 이너 엔드콘의 원주방향을 따라 오목하게 형성된 제1절곡부가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 정화장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입부를 통과한 배기가스가 직접적으로 상기 서포트 매트로 유동되는 것을 막도록, 상기 이너 엔드콘에서 상기 담체방향으로 제2절곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 정화장치.
  4. 청구항 3항에 있어서,
    상기 제2절곡부는 상기 담체와 상기 서포트 매트가 접촉되는 높이에서 상기 담체의 일측과 만나는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 정화장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아우터 엔드콘에는, 상기 이너 엔드콘과 아우터 엔드콘 사이의 공기가 외부로 유출되는 유출홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 배기가스 정화장치.
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