KR20210079941A - A device for purifying air in the atmosphere - Google Patents

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노영범
심우찬
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주식회사 블루플래닛
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Abstract

A device for purifying air in atmosphere is a device mounted on a vehicle to purify air in the atmosphere flowing in from the outside of the vehicle, and includes a catalyst device mounted on the vehicle to enable heat transfer from the exhaust manifold that collects the exhaust gas discharged from each cylinder of the engine of the vehicle to purify air in the atmosphere flowing in from the outside of the vehicle including a catalyst. The catalyst includes a three-way catalyst and/or an oxidation catalyst. The purifier is mounted so as to transfer heat from the exhaust manifold so that the catalyst rises to a temperature of 200°C or higher while the vehicle is running. The catalyst device is mounted to surround at least a portion of the exhaust manifold. The catalyst device is mounted to come into contact with or be spaced apart from the exhaust manifold. The air purifier further includes a guide pipe for guiding air in the atmosphere outside the vehicle into the inside of the catalyst device. In some embodiments, the purifier is installed inside the engine room of the vehicle.

Description

대기 중의 공기 정화장치{A DEVICE FOR PURIFYING AIR IN THE ATMOSPHERE}A DEVICE FOR PURIFYING AIR IN THE ATMOSPHERE

본 발명은 차량에 장착되어 차량의 주행 시 자연스럽게 대기중의 미세먼지 및/또는 유해가스를 정화시키는 대기 중의 공기 정화장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 차량이 도로를 주행 시 차량에 장착된 촉매장치를 통하는 대기 중의 오염된 유해가스가 촉매작용으로 인해 무해한 물질로 변화되어 대기를 정화시킬 수 있는 주행 중 차량으로 대기 중 미세먼지 및/또는 유해가스를 정화하는 정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air purification device installed in a vehicle to naturally purify fine dust and/or harmful gas in the atmosphere when the vehicle is driving, and more particularly, to a catalyst device mounted on the vehicle when the vehicle is driving on a road. It relates to a purification device for purifying fine dust and/or noxious gas in the air while driving a vehicle that can purify the atmosphere by changing the polluted noxious gas in the air through the catalytic action into a harmless substance.

엔진에서 연소되어 발생한 배기가스는 실린더 헤드에 접속된 배기매니폴드 및 그 배기매니폴드에 접속된 배기파이프를 통하여 대기로 방출되어진다. 그런데 연소 후 발생한 배기가스 중에는 인체에 유해한 CO, HC, NOx 등의 각종 유해가스가 포함되어 있어 이를 그대로 대기로 방출하게 되면 심각한 환경 오염을 유발하고 호흡기 질환 및 각종 질병을 일으키는 원인이 된다. 이 때문에 배기파이프의 도중에 촉매정화기의 설치를 의무화하여 이 촉매정화기 속을 배기가스가 통과하면 배기가스 중의 유해성분인 CO, HC, NOx가 각기 무해한 CO2, H2O, N2로 산화 환원되도록 정화 시킨 후 배출토록 하고 있다. 일반적으로 이러한 촉매정화기는 백금 및 팔라듐을 포함하는 산화촉매를 사용하거나 백금, 팔라듐 및 로듐을 포함하는 삼원촉매를 사용하고 있다. Exhaust gas generated by combustion in the engine is discharged to the atmosphere through an exhaust manifold connected to the cylinder head and an exhaust pipe connected to the exhaust manifold. However, the exhaust gas generated after combustion contains various harmful gases such as CO, HC, and NOx that are harmful to the human body, and when released into the atmosphere as it is, it causes serious environmental pollution and causes respiratory diseases and various diseases. For this reason, it is mandatory to install a catalytic purifier in the middle of the exhaust pipe, and when the exhaust gas passes through the catalytic purifier, the harmful components CO, HC, and NOx in the exhaust gas are purified so that they are oxidized and reduced to harmless CO2, H2O and N2, respectively. doing so In general, such a catalyst purifier uses an oxidation catalyst containing platinum and palladium or a three-way catalyst containing platinum, palladium and rhodium.

그러나, 이러한 촉매정화기를 사용한다고 하더라도, 차량의 배기 가스의 유해 성분을 완전히 정화하는 것은 불가능하기 때문에, 불완전하게 정화된 유해 가스가 차량으로부터 대기 중으로 배출되고, 이 밖에 다른 배출원들로부터 배출된 유해 가스들로 인하여 대기 중의 공기의 질은 갈수록 악화되고 있고, 이에 대해서는 마땅한 대책이 없는 실정이다. 최근에는 노후 차량 운행 제한 등의 정부 정책을 펼치고 있으나, 그 실효성에 대하여 논란이 있을 수 있다. 따라서, 대기 중의 공기를 정화할 수 있는 실효성 있는 대책이 요구되고 있는 실정이다. However, even if such a catalytic purifier is used, since it is impossible to completely purify the harmful components of the exhaust gas of the vehicle, the incompletely purified noxious gas is discharged from the vehicle into the atmosphere, and the noxious gas discharged from other emission sources The air quality in the air is getting worse and worse due to these factors, and there is no proper countermeasure against this. Recently, government policies such as limiting the operation of old vehicles have been implemented, but there may be controversy over their effectiveness. Therefore, an effective countermeasure capable of purifying the air in the atmosphere is required.

이러한 요구에 따라, 차량의 외부에 촉매장치를 장착하여 차량의 주행 시 자연스럽게 대기 중의 공기를 정화하는 장치가 제안될 수 있다. 하지만, 상기와 같이 촉매제로 사용되는 백금, 팔라듐, 로듐과 같은 귀금속을 사용하는 촉매는 대기가스 정화를 위하여 촉매활동을 하는 기구에 적어도 섭씨 200도 이상의 기본적인 온도가 주어져야 촉매로서의 기능을 발휘할 수 있게 된다.In response to this demand, a device for naturally purifying air in the atmosphere when the vehicle is driven by mounting a catalyst device on the outside of the vehicle may be proposed. However, catalysts using noble metals such as platinum, palladium, and rhodium, which are used as catalysts as described above, can function as catalysts only when a basic temperature of at least 200 degrees Celsius is given to the catalytic mechanism for atmospheric gas purification. .

이러한 문제를 해결하기 위해, 차량의 시동 및 기타 전기장치에 전원을 공급하는 차량용 밧데리를 사용하여 촉매를 가열시키는 등의 방법을 택해왔으나 이는 차량용 전용 밧데리의 용량에 한계가 있어 계속 차량용 밧데리로 촉매의 온도를 올리는 것은 불가능 하였다.In order to solve this problem, methods such as heating the catalyst using a vehicle battery that supplies power to the vehicle's starting and other electric devices have been adopted, but this has a limitation in the capacity of the vehicle's battery and continues to use the vehicle battery as the catalyst. It was impossible to raise the temperature.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 일반적인 차량용 엔진의 배기 매니폴드의 외부에 본 촉매장치를 접촉 또는 근접하게 장착하여 자동차가 주행 시 배기열로 가열되어 있는 배기 매니폴드의 열을 활용, 촉매가 섭씨 200도 이상의 환경에 항상 노출 되게 하여 주행 중 자동차로 유입되는 대기중의 오염된 공기를 가열된 촉매를 통과하게 하여 대기 중의 오염된 대기가스를 정화할 수 있는, 주행 중 차량으로 대기 중 미세먼지 및 유해가스를 정화하는 정화장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and the present catalytic device is mounted in contact or close to the outside of the exhaust manifold of a general vehicle engine, and the exhaust manifold is heated by exhaust heat when the vehicle is running. By utilizing the heat of the fold, the catalyst is always exposed to an environment of 200 degrees Celsius or higher, and the polluted air in the air flowing into the vehicle passes through the heated catalyst while driving, which can purify the polluted atmospheric gas. An object of the present invention is to provide a purification device that purifies fine dust and harmful gases in the air while driving.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 차량에 장착되어 상기 차량의 외부로부터 유입되는 대기 중의 공기를 정화하는 장치로서, 상기 차량의 엔진의 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 모으는 배기매니폴드로부터 열전달 가능하게 차량에 장착되고, 촉매를 포함하여 상기 차량의 외부로부터 유입되는 대기 중의 공기를 정화하는 촉매장치를 포함하는, 대기 중의 공기 정화장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a device mounted on a vehicle to purify atmospheric air flowing in from the outside of the vehicle, from an exhaust manifold collecting exhaust gas discharged from each cylinder of the engine of the vehicle. Provided is an air purification apparatus mounted on a vehicle to enable heat transfer, and including a catalyst apparatus for purifying atmospheric air introduced from the outside of the vehicle including a catalyst.

어떠한 실시예들에서, 상기 촉매는 삼원촉매 및/또는 산화촉매일 수 있다. In some embodiments, the catalyst may be a three-way catalyst and/or an oxidation catalyst.

어떠한 실시예들에서, 상기 정화장치는, 상기 차량의 주행 중 상기 촉매가 200℃ 이상의 온도까지 상승하도록, 상기 배기매니폴드로부터 열전달 가능하게 장착될 수 있다. In some embodiments, the purifier may be mounted to transfer heat from the exhaust manifold so that the catalyst rises to a temperature of 200° C. or higher while the vehicle is driving.

어떠한 실시예들에서, 상기 촉매장치는, 상기 배기매니폴드의 적어도 일부위를 감싸도록 장착될 수 있다. In some embodiments, the catalyst device may be mounted to surround at least a portion of the exhaust manifold.

어떠한 실시예들에서, 상기 촉매장치는 상기 배기매니폴드와 접촉 또는 이격되도록 장착될 수 있다. In some embodiments, the catalyst device may be mounted in contact with or spaced apart from the exhaust manifold.

어떠한 실시예들에서, 상기 공기 정화장치는, 상기 차량 외부의 대기 중의 공기를 상기 촉매장치의 내부로 유도하는 유도관을 추가로 포함할 수 있다. In some embodiments, the air purifier may further include a guide pipe for guiding air in the atmosphere outside the vehicle to the inside of the catalyst device.

어떠한 실시예들에서, 상기 정화장치는, 상기 차량의 엔진룸 내부에 설치될 수 있다. In some embodiments, the purifier may be installed inside an engine room of the vehicle.

본 발명에 따르면, 대기 중에 포함되어 있는 각종 유해 물질들이 차량이 도로를 주행할 때 배기가스를 배출도 하지만 동시에 본 장치가 장착된 차량으로 인하여 대기를 정화시킬 수 도 있으며, 본 촉매 장치는 도로를 주행하고 있는 차량에 모두 다 용이하게 장착 할 수 있을 뿐 아니라 자동차 운행을 하는 운전자에게 전혀 차량의 주행 성능을 저하시키는 일이 없이 오염된 대기를 제거할 수 있는 장치이다.According to the present invention, various harmful substances contained in the atmosphere not only emit exhaust gas when the vehicle travels on the road, but can also purify the atmosphere due to the vehicle equipped with this device, and the catalytic device cleans the road It is a device that can be easily installed on all running vehicles and can remove polluted air without degrading the driving performance of the vehicle to the driver of the vehicle.

즉, 본 발명에 따르면, 주행중인 차량 쪽으로 유입되는 일부 유해한 공기를 무해한 공기로 정화 할 수 있다.That is, according to the present invention, it is possible to purify some harmful air flowing toward the driving vehicle into harmless air.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing an air purification apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴본다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화장치(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 1 is a view schematically showing an air purifier 10 according to an embodiment of the present invention.

공기 정화장치(10)는 배기매니폴드에 접촉 또는 근접되게 차량에 장착되어 차량의 외부로부터 유입되는 대기 중의 공기를 정화할 수 있다. The air purifier 10 may be mounted on a vehicle in contact with or close to the exhaust manifold to purify air in the atmosphere flowing in from the outside of the vehicle.

도시한 바와 같이, 공기 정화장치(10)는, 차량의 엔진의 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 모으는 배기매니폴드의 적어도 일부위를 감싸도록 장착될 수 있다. 각 실린더에서 배출되는 고온의 배기가스가 배기매니폴드 내를 통과하면서 배기매니폴드는 가열되고, 배기매니폴드의 열은 촉매장치로 열전달될 수 있다. As shown, the air purifier 10 may be mounted to surround at least a portion of an exhaust manifold that collects exhaust gas discharged from each cylinder of the engine of the vehicle. As the high-temperature exhaust gas discharged from each cylinder passes through the exhaust manifold, the exhaust manifold is heated, and heat from the exhaust manifold may be transferred to the catalyst device.

어떠한 실시예들에서 촉매장치는 배기매니폴드에 집적 접촉되게 장착될 수 있으나, 어떠한 다른 실시예들에서 촉매장치는 배기매니폴드로부터 이격되어 장착될 수 있다. 어떠한 실시예들에서, 배기매니폴드와 촉매장치의 사이 공간은 빈 공간일 수 있으나, 어떠한 다른 실시예들에서 배기매니폴드와 촉매장치의 사이 공간에는 어떠한 물질 및/또는 구조물이 개재될 수 있다. 어떠한 실시예들에서, 이러한 물질 및/또는 구조물은 배기매니폴드로부터 촉매장치로의 열전달을 촉진시킬 수 있다.In some embodiments, the catalyst device may be mounted in integral contact with the exhaust manifold, while in other embodiments the catalyst device may be mounted away from the exhaust manifold. In some embodiments, the space between the exhaust manifold and the catalyst device may be an empty space, but in other embodiments, any material and/or structure may be interposed in the space between the exhaust manifold and the catalyst device. In some embodiments, such materials and/or structures may facilitate heat transfer from the exhaust manifold to the catalyst device.

촉매장치는 촉매를 포함할 수 있다. 어떠한 실시예들에서 촉매장치는 내부에 공기가 통과할 수 있는 공간이 마련된 케이스와 그 케이스 내부에 위치되는 담체에 담지된 촉매를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 어떠한 실시예들에 촉매장치는 케이스를 포함하지 않을 수도 있다. 이러한 실시예들에서는, 촉매를 차량에 고정시킬 구조물이 필요할 수 있을 것이다. 어떠한 실시예에서, 케이스는 스틸과 같은 열전달률이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 케이스에는 공기가 유입되는 유입구(미도시)와 공기가 유출되는 유출구(미도시)가 마련될 수 있다. 어떠한 실시예들에서 대기 중의 공기가 케이스 내부로 효과적으로 유입될 수 있도록 하기 위하여, 유입구는 차량의 전방을 향하여 열려 있을 수 있다. 또한 어떠한 실시예들에서 정화된 공기를 케이스 내부로부터 외부로, 즉 대기 중으로 효과적으로 배출시키기 위하여 유출구는 차량의 후방 또는 측방을 향하여 열려 있을 수 있다. The catalyst device may include a catalyst. In some embodiments, the catalyst device may include a case having a space through which air can pass therein and a catalyst supported on a carrier positioned inside the case. However, the present invention is not limited thereto, and in some embodiments, the catalyst device may not include a case. In such embodiments, a structure may be required to secure the catalyst to the vehicle. In some embodiments, the case may be made of a material having a good heat transfer rate, such as steel. The case may be provided with an inlet (not shown) through which air is introduced and an outlet (not shown) through which air is discharged. In some embodiments, the inlet may be open toward the front of the vehicle to allow atmospheric air to be effectively introduced into the case interior. Also, in some embodiments, the outlet may be open toward the rear or side of the vehicle in order to effectively discharge the purified air from the inside of the case to the outside, ie, into the atmosphere.

차량이 초기 시동이 시작되어 일정 시간이 지나면 엔진이 가열되어 차량의 구성부 중 가장 온도가 빠르고 높이 올라가는 배기매니폴드는 최소한 섭씨 300도에서 섭씨900도까지 올라가는데, 이러한 열원을 것을 활용하여 촉매가 활동을 시작하는 최소의 열원인 섭씨 200도 이상을 확보할 수 있다. 이를 위하여 촉매장치는 전술한 바와 같이 배기매니폴드로부터 열전달 가능한 위치에 장착될 수 있다. The engine is heated after a certain period of time from the initial start of the vehicle, and the exhaust manifold, which has the fastest and highest temperature among the components of the vehicle, rises from at least 300 degrees Celsius to 900 degrees Celsius. It is possible to secure more than 200 degrees Celsius, which is the minimum heat source to start the activity. To this end, the catalyst device may be mounted at a position capable of transferring heat from the exhaust manifold as described above.

촉매로는 삼원촉매 및/또는 산화촉매가 사용될 수 있다. 촉매는 산화, 환원 반응을 통해 대기 중에 포함되어 있는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NOx)을 이산화탄소(CO2), 물(H2O) 및 질소(N)로 변환시킬 수 있다.A three-way catalyst and/or an oxidation catalyst may be used as the catalyst. The catalyst converts carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NO x ) contained in the atmosphere into carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O) and nitrogen (N) through oxidation and reduction reactions. can

어떠한 실시예들에서, 공기 정화장치(10)는, 차량 외부의 대기 중의 공기를 촉매장치(의 케이스)의 내부로 유도하는 유도관(미도시)을 포함할 수 있다. 어떠한 실시예들에서, 유도관은 깔대기 모양의 나팔관 형태를 가질 수 있다. 차량 주행시 엔진룸 내부로 유입되는 대기 중 공기를 깔대기 모양의 나팔관 형태의 유도관으로 모아 그 공기를 가열 되어진 촉매를 지나도록 하면 촉매작용으로 인해 유해한 대기중의 가스가 무해한 가스로 정화할 수 있다. 어떠한 실시예들에서 대기 중의 공기가 케이스 내부로 효과적으로 유입될 수 있도록 하기 위하여, 유도관은 차량의 전방을 향하여 열려 있을 수 있다. In some embodiments, the air purifier 10 may include a guide pipe (not shown) for guiding air in the atmosphere outside the vehicle to the inside of (the case of) the catalyst device. In some embodiments, the introducer tube may have the form of a funnel-shaped fallopian tube. By collecting atmospheric air flowing into the engine room during vehicle driving with a funnel-shaped fallopian tube-shaped guide tube, and allowing the air to pass through the heated catalyst, harmful gases in the atmosphere can be purified into harmless gases due to catalysis. In some embodiments, the guide tube may be open toward the front of the vehicle to allow atmospheric air to be effectively introduced into the case interior.

어떠한 실시예들에서, 공기 정화장치(10)는 촉매장치에서 정화된 공기를 촉매장치의 외부로 배출시키기 위한 배출관(미도시)을 포함할 수 있다. 어떠한 실시예들에서 정화된 공기를 케이스 내부로부터 외부로, 즉 대기 중으로 효과적으로 배출시키기 위하여 배출관은 차량의 후방 또는 측방을 향하여 열려 있을 수 있다.In some embodiments, the air purifier 10 may include an exhaust pipe (not shown) for discharging air purified from the catalytic device to the outside of the catalytic device. In some embodiments, the exhaust pipe may be open toward the rear or side of the vehicle to effectively exhaust the purified air from the inside of the case to the outside, ie, into the atmosphere.

Claims (7)

차량에 장착되어 상기 차량의 외부로부터 유입되는 대기 중의 공기를 정화하는 장치로서,
상기 차량의 엔진의 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 모으는 배기매니폴드로부터 열전달 가능하게 차량에 장착되고, 촉매를 포함하여 상기 차량의 외부로부터 유입되는 대기 중의 공기를 정화하는 촉매장치를 포함하는,
대기 중의 공기 정화장치.
A device mounted on a vehicle to purify air in the atmosphere flowing in from the outside of the vehicle,
A catalytic device mounted on a vehicle to enable heat transfer from an exhaust manifold that collects exhaust gas discharged from each cylinder of the engine of the vehicle, and includes a catalyst to purify air in the atmosphere flowing in from the outside of the vehicle,
Atmospheric air purifier.
 제1항에 있어서,
상기 정화장치는, 상기 차량의 주행 중 상기 촉매가 200℃ 이상의 온도까지 상승하도록, 상기 배기매니폴드로부터 열전달 가능하게 장착되는,
대기 중의 공기 정화장치.
According to claim 1,
The purifier is mounted to transfer heat from the exhaust manifold so that the catalyst rises to a temperature of 200° C. or higher while the vehicle is running,
Atmospheric air purifier.
 제1항에 있어서,
상기 촉매장치는, 상기 배기매니폴드의 적어도 일부위를 감싸도록 장착되는,
대기 중의 공기 정화장치.
According to claim 1,
The catalyst device is mounted to surround at least a portion of the exhaust manifold,
Atmospheric air purifier.
 제3항에 있어서,
상기 촉매장치는 상기 배기매니폴드와 접촉 또는 이격되도록 장착되는,
대기 중의 공기 정화장치.
4. The method of claim 3,
The catalyst device is mounted to be in contact with or spaced apart from the exhaust manifold,
Atmospheric air purifier.
 제1항에 있어서,
상기 정화장치는, 상기 차량의 엔진룸 내부에 설치되는,
대기 중의 공기 정화장치.
According to claim 1,
The purification device is installed in the engine room of the vehicle,
Atmospheric air purifier.
 제1항에 있어서,
상기 촉매는 삼원촉매 및/또는 산화촉매인,
대기 중의 공기 정화장치.
According to claim 1,
The catalyst is a three-way catalyst and / or oxidation catalyst,
Atmospheric air purifier.
 제1항에 있어서,
상기 차량 외부의 대기 중의 공기를 상기 촉매장치의 내부로 유도하는 유도관을 추가로 포함하는,
대기 중의 공기 정화장치.According to claim 1,
Further comprising a guide pipe for guiding air in the atmosphere outside the vehicle into the inside of the catalyst device
Atmospheric air purifier.
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