KR20220152818A - 촉매 반응 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 촉매 반응효율을 갖고 촉매의 구부러짐 현상 및 이탈을 방지할 수 있는 촉매 반응 장치에 관한 것으로, 둘 이상 적층되어 구비되는 촉매부, 적층된 촉매부를 감싸는 프레임부를 포함하고, 프레임부는 각 면마다 내측 방향으로 돌출된 돌출부를 더 구비하며, 촉매부는 프레임부 측면의 돌출부에 대응되는 형상의 홈부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

촉매 반응 장치{CATALYTIC REACTOR}

본 발명은 촉매 반응 장치에 관한 것으로, 높은 촉매 반응효율을 갖고 촉매의 구부러짐 현상 및 이탈을 방지할 수 있는 촉매 반응 장치에 관한 것이다.

일반적으로 질소산화물(NOx)은 고온의 연소설비에서 공기의 과잉 공급으로 질소와 산소가 반응하여 생성되는 화합물을 총칭하는 것으로 인체에 유해한것은 물론 산성비 또는 스모그(Smog)를 발생시켜 대기오염을 야기하는 직접적인 원인물질로 알려져 있다. 특히, 화석연료를 사용하는 자동차 등의 내연기관에서는 필연적으로 질소산화물이 생성되기 때문에 각종 규제나 법규를 통해 배기가스 중에 포함된 질소산화물 배출량을 엄격하게 통제하고 있는 실정이다.

특히 질소산화물에 대한 후처리 기술로는 선택적 촉매 환원법(SCR), 선택적 비촉매 환원법(SNCR), 로우 낙스 버너법(LOW-NOX BURNER) 등이 알려져 있다. 선택적 촉매 환원법의 경우 질소산화물을 촉매와 접촉시켜 질소와 물로 환원시키는 기술로서 접촉면의 성분, 방법, 표면적 등에 따라 환원 효율에 큰 차이를 나타낸다. 또한, 선택적 비촉매 환원법은 촉매 없이 환원제만 사용하는 기술이고, 로우 낙스 버너법은 가열로 내의 연소 상태를 제어하는 기술이나, 2차 오염 발생 유무, 제거 효율, 운전비 등을 고려할 때 선택적 촉매 환원법이 가장 효과적인 것으로 평가되고 있다. 이는 선행문헌 1(대한민국 공개특허 제10-2015-0128255호)과 같이 배기가스를 지그재그로 이동시키는 과정에서 제1 촉매유닛 및 제2 촉매유닛을 통해 접촉율을 극대화함으로써 보다 용이하게 촉매 반응을 일으키는 기술이 개시된 바 있다. 하지만, 선행문헌 1의 경우 촉매 반응이 순차적으로 발생해야 하기 때문에 한꺼번에 대량의 유체를 투입하기 어렵고, 유체를 투입하는 경우 이동 경로가 과도하게 길어지기 때문에 촉매 반응이 제대로 발생하기 어렵다는 문제점을 갖는다.

또한, 종래의 촉매 반응장치에 따르면, 촉매의 프레임 고정부에 의해 촉매가 밀리는 현상이 발생하여, 내부 촉매가 찌그러지거나 휨으로써 배부름 현상이 발생되게 된다. 본 발명에서는 이러한 배부름 현상을 방지할 수 있는 촉매 반응장치를 제공하고자 한다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0128255호 (2015.11.18. 공개)

본 발명의 기술적 과제는 보다 높은 효율의 촉매 반응을 유도하는 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 촉매의 고정 과정에서 촉매가 휘어지거나 찌그러지는 현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 내구성을 높이면서도 생산 단가를 줄여 생산성을 극대화할 수 있는 장치 및 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 둘 이상 적층되어 구비되는 촉매부, 적층된 촉매부를 감싸는 프레임부를 포함하고, 프레임부는 각 면마다 내측 방향으로 돌출된 돌출부를 더 구비하며, 촉매부는 프레임부 측면의 돌출부에 대응되는 형상의 홈부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 유체와의 보다 용이한 접촉을 이룰 수 있어 상기 유체에 관한 촉매 반응 성능을 현저히 높일 수 있다.

또한, 프레임 내부에 위치된 촉매의 휨 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 유체의 이동 간 촉매 반응 장치의 파손이 방지된다.

또한, 본 발명에 따르면 종래기술 대비 프레임 두께를 얇게 제작할 수 있고, 촉매 성능을 증가시켜 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 반응 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하측 프레임부를 형성하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부의 결합 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매부의 제1 촉매 및 제2 촉매를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홈부가 형성된 촉매부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매부의 적층을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층된 촉매부를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있어, 이하에서 기재되거나 도면에 도시되는 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 반응 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 둘 이상 적층되어 구비되는 촉매부(200) 및 적층된 촉매부(200)의 외주면을 둘러싸도록 가이드하는 프레임부(100)를 포함하여 구비될 수 있다. 이하, 각 도면을 참조하여 프레임부(100) 및 촉매부(200)를 각각 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하여 프레임부(100)를 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하측 프레임부를 형성하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부의 결합 과정을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임부를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 프레임부(100)는 하측 프레임부(110) 및 상측 프레임부(120)로 구비될 수 있다. 여기서, 하측 프레임부(110)는 도 2와 같이 하나로 구비된 판재의 양 측면이 수직하게 벤딩되어 구비될 수 있다. 도 3에서와 같이 상측이 개구되어 "ㄷ"형상으로 벤딩된 하측 프레임부(110)의 상측에 상측 프레임부(120)가 결합되어 이음부가 용접됨으로써 도 4와 같은 프레임부(100)가 완성될 수 있다. 이때, 프레임부(100)의 결합은 하측 프레임부(110) 내측에 후술되는 촉매부(200)의 적층이 완료된 이후에 상측 프레임부(120)가 위치되고 결합되는 것이 바람직하다. 프레임부(100)의 내측 각 면에는 촉매부(200)와 접하도록 돌출부(111,112,113,121)가 더 구비될 수 있다. 상세하게, 돌출부(111,112,113,121)는 각 면의 중심에 길이방향을 따라 돌출되도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 각 면의 양 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치까지 길이방향을 따라 돌출 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 양 끝단으로부터 소정 거리 이격된 위치까지는 돌출부가 구비되지 않는 것이 바람직하다. 돌출부(111,112,113,121)는 하측 프레임부(110)의 양 측면에 구비된 제1 돌출부(111) 및 제2 돌출부(112)와 하측 프레임부(110)의 하면에 구비된 제3 돌출부(113)를 포함하고, 상측 프레임부(120)의 닫히는 방향에 구비된 제4 돌출부(121)를 포함할 수 있다. 양 측면에 구비된 제1 돌출부(111) 및 제2 돌출부(112)는 후술되는 촉매부(200)의 양 측면에 구비된 홈부(211,212,221,222)와 대응되도록 결합되고, 제3 돌출부(113) 및 제3 돌출부(121)는 각각 적층된 촉매부(200)의 최하면 및 최상면을 가압함으로써 촉매부(200)가 프레임부(100)로부터 이탈되는 것을 방지함과 동시에, 촉매부(200)가 휘거나 찌그러지는 현상을 방지할 수 있다. 이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 촉매부(200)를 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매부의 제1 촉매 및 제2 촉매를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홈부가 형성된 촉매부를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매부의 적층을 나타내고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층된 촉매부를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 촉매부(200)는 제1 촉매(210) 및 제2 촉매(220)를 포함하여 구비될 수 있다. 상세하게, 제1 촉매(210)는 단면이 물결 또는 지그재그(zig-zag) 형상인 소정 두께의 판으로 구비된다. 이와 같은 제1 촉매(210)는 프레스 가공을 통해 제조될 수 있다. 제2 촉매(220)는 제1 촉매(210)를 지지하기 위한 구성으로, 평평한 판 형태로 구비되어 제1 촉매(210)의 하면에 결합될 수 있다. 상세하게, 제1 촉매(210)의 물결 또는 지그재그 형상의 각 하면 골부가 제2 촉매(220)의 일 면에 접합될 수 있다.

바람직한 실시예로, 제1 촉매(210) 및 제2 촉매(220)는 서로 접하는 면 중 미리 지정된 소정의 위치에 Spot-Welding 기법으로 접합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 반응 장치는 동일한 형상의 촉매부(200)가 프레임부(100) 내부에 적층되는 방식의 구성으로, 길이 제한이 없는 벨트 형태의 제1 촉매(210) 및 제2 촉매(220)가 서로 접합된 이후, 소정의 길이로 절단됨으로써 촉매부(200)가 형성될 수 있다. 소정의 길이로 절단된 각각의 촉매부(200)는 도 6과 같이 측면에 홈부(211, 212, 221, 222)를 형성할 수 있다. 상세하게, 서로 접합되어 절단된 제1 촉매(210) 및 제2 촉매(220)의 양 측면에 상술한 1 돌출부(111) 및 제2 돌출부(112)에 대응되는 형상으로 홈부(211, 212, 221, 222)가 형성될 수 있다. 따라서, "ㄷ"형상으로 상측이 개구되어 구비된 하측 프레임부(110)의 내측에 제1 돌출부(111) 및 제2 돌출부(112)를 따라 가이드 되며 도 7과 같이 둘 이상의 촉매부(200)가 적층될 수 있다. 가장 바람직하게는 복수의 촉매부(200)가 도 8과 같이 적층될 수 있으며, 이때 적층되는 높이는 촉매 반응 장치가 적용되는 구성에 따라 달라질 수 있다.

상기한 본 발명은 바람직한 실시예를 참고하여 설명되었으나 이는 실시예에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예도 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

Claims (1)

1. 둘 이상 적층되어 구비되는 촉매부; 및
   적층된 상기 촉매부를 감싸는 프레임부;를 포함하되,
   상기 프레임부에는 각 면마다 내측 방향으로 돌출된 돌출부;가 더 형성되고, 상기 촉매부에는 상기 프레임부 측면에 형성된 상기 돌출부에 대응되는 형상의 홈부;가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 반응 장치.
   

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