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KR101112662B1 - 대용량 금속 촉매 담체 및 이를 이용한 촉매 컨버터 - Google Patents

대용량 금속 촉매 담체 및 이를 이용한 촉매 컨버터 Download PDF

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KR101112662B1
KR101112662B1 KR1020100030959A KR20100030959A KR101112662B1 KR 101112662 B1 KR101112662 B1 KR 101112662B1 KR 1020100030959 A KR1020100030959 A KR 1020100030959A KR 20100030959 A KR20100030959 A KR 20100030959A KR 101112662 B1 KR101112662 B1 KR 101112662B1
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허태현
김통복
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주식회사 아모그린텍
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Abstract

본 발명은 다수의 촉매 담체 단위 블록을 적층하여 대용량의 컨버터를 제조할 수 있는 컨버터용 촉매 담체에 관한 것이다.
본 발명은 표면에 촉매가 코팅된 다수의 중공형 셀이 길이방향으로 형성되어 다각형 지지체에 수용되어 적층되는 다수의 단위 촉매 담체 블록; 및 상기 적층된 단위 촉매 담체 블록 사이에 상호 접촉되는 인접된 한쌍의 지지체를 고정시켜 상기 다수의 단위 촉매 담체 블록을 일체화하기 위한 다수의 조립부재를 포함한다.

Description

대용량 금속 촉매 담체 및 이를 이용한 촉매 컨버터{Metal Catalyst Support of Mass and Catalyst Convertor Using the Same}
본 발명은 대용량 금속 촉매 담체 및 이를 이용한 촉매 컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제작이 용이한 금속 박판으로 이루어진 다수의 단위 촉매 담체 블록을 적층하여 대용량의 촉매 컨버터를 제조할 수 있는 대용량 금속 촉매 담체 및 이를 이용한 촉매 컨버터에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 및 선박은 휘발유 및 가솔린 등의 화석연료를 이용하여 구동에 필요한 동력을 발생시키도록 되어 있는 바, 그 구조적 특성상 연료의 불완전 연소에 따른 일산화탄소와 질소산화물 등과 같은 인체에 유해한 배기가스가 발생되므로, 가솔린 등의 연료가 연소되는 연소실과, 공기와 연료가 혼합되는 흡기계통 및 배기가스가 배출되는 배기계통 등, 연료의 불완전 연소에 따른 유해성분이 발생되는 차체의 각 부분에 다양한 장치들을 구비하여 상기 배기가스의 발생량을 최대한 억제하도록 되어 있다.
따라서, 배기가스의 유해성분을 제거하기 위하여 배기가스를 외부로 배출시키는 자동차의 배기관 사이에 촉매 컨버터를 부착하여 사용하고 있다. 상기 촉매 컨버터는 배기가스 중의 일산화탄소(CO)와 탄화수소(HC)를 산화시켜 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)로 변환하는 산화촉매와, 질소 화합물(NOx)을 질소(N2)로 각각 환원시키는 환원촉매 등이 쓰이고 있으며, 반응에 필요한 온도 및 배기가스의 체류시간 등과 같은 요건을 충족시키기 위해 촉매 컨버터의 유효면적을 크게 함과 아울러, 그 표면에 입자상의 촉매를 부착시킨 촉매담체가 하우징 내에 장착되어 있다.
한편, 상기 촉매담체는 그 구조가 사각형 또는 육각형 셀 등으로 이루어진 허니컴(honey comb)구조로 되어 있으며, 배기가스의 유해성분이 산화 및 환원반응을 일으키도록 하는 촉매가 코팅되어 있다.
따라서, 상기 배기관을 경유하여 하우징의 내부로 유입되는 배기가스는 촉매담체에 코팅된 촉매와 촉매반응을 하며 유출구로 진행하게 된다.
상기 허니컴 구조의 촉매담체의 일예가 한국등록특허 제527970호에 개시되어 있으며, 이를 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.
촉매담체(100)는 도 1에 도시된 사각형 셀구조 또는 도 2에 도시된 육각형 셀구조를 형성하는 셀(140)을 구성하며, 각 셀(140)은 각각 관통부(120)를 형성한다. 셀(140)과 셀 통로 격벽(110) 사이에는 귀금속을 포함한 촉매 코팅층(예 : 알루미나(Al2O3) 등)이 코팅되어 있다. 이러한 촉매담체(100)는 코팅층에 코팅된 촉매에 의해 배기가스의 산화 또는 환원반응을 수행하여 제 기능을 발휘할 수 있다.
상기한 자동차용 촉매담체는 셀 구조를 원형구조인 세라믹 일체형 셀 구조로 형성하여 코팅층의 분포도를 균일하게 하는 한편, 셀 행간의 수직높이도 작게 하여 셀 밀도를 증대시킴으로써, 촉매담체와 배기가스 간의 접촉 반응조건을 충분하게 확보하여 촉매 컨버터의 전체적인 배기가스 정화효율을 향상시키는 목적을 가지고 제안된 것이다.
그러나, 상기한 자동차용 촉매담체는 세라믹 원료를 압출기에 공급하고 금형에서 밀어내어 허니컴(honey comb)형상의 단면을 가진 연속체로 변환하는 압출성형 공정에 의해 제작되기 때문에, 다수의 대형 엔진을 사용하는 대형 선박이나 플랜트물 등의 대용량 촉매 반응기가 필요한 곳에는 적용되기 어려운 문제가 있다.
또한, 디젤 엔진용 DPF(Diesel Particulate Filter)와 같이 고경도 소재, 예를 들어, SiC를 압출하여 성형하는 디젤 매연저감장치는 압출금형의 수명이 짧고 고가이며, 양산 제품의 종류에 따라 다수의 금형을 보유하여야 하는 어려움이 있게 된다.
더욱이, 등록특허 제527970호에 개시된 촉매담체는 셀 구조에 관계없이 외부 지지체가 원통형의 형상을 가지고 있어, 대용량으로 집적할 때 상호 조립이 쉽게 이루어질 수 없는 구조이다.
상기한 바와 같이, 종래에는 이러한 대용량의 촉매 담체를 제작하기 위하여 세라믹 구조로 이루어진 사각형상의 단위 촉매담체블록을 다수개 적층하여 대용량화를 시도하고 있으나, 제작이 어려운 문제가 있다.
한편, 촉매 담체가 금속으로 이루어지는 경우 일반적으로 직경이 30cm 이하인 경우는 제작이 쉽게 이루어지나 이보다 대형으로 제작되는 것은 어려움이 있다.
KR 10-527970 B
따라서, 본 발명의 목적은 다수의 대용량 내연기관을 채용한 대형 선박이나 플랜트물 또는 대용량 음식물 처리장치 등의 대용량 배기가스 처리가 요구되는 촉매 컨버터에 적용할 수 있도록 단위 촉매 담체 블록을 조립 가능한 형상으로 변경하여 다수의 단위 촉매 담체 블록을 용이하게 조립하여 대형화할 수 있는 조립구조를 갖는 대용량 금속 촉매 담체 및 이를 이용한 대용량 촉매 컨버터를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 금속 박판으로 제작함에 따라 제조가 용이한 단위 촉매 담체 블록을 사용하여 조립하므로 그 제조 공정이 단순하며 제조비용의 절감이 가능한 대용량 금속 촉매 담체 및 이를 이용한 촉매 컨버터를 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 표면에 촉매가 코팅된 다수의 중공형 셀이 길이방향으로 형성된 셀형성체가 다각형 지지체에 수용되어 적층되는 다수의 단위 촉매 담체 블록; 및 상기 적층된 단위 촉매 담체 블록 사이에 상호 접촉되는 인접된 한쌍의 지지체를 고정시켜 상기 다수의 단위 촉매 담체 블록을 일체화하기 위한 다수의 조립부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체를 제공한다.
상기 조립부재는 T자 형상으로 이루어지고 단부 양측에 각각 한쌍의 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용 돌기가 연장 형성된 상부 몸체 피스; T자 형상으로 이루어지고 단부 양측에 각각 한쌍의 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용 돌기가 연장 형성된 하부 몸체 피스; 및 상기 상부 및 하부 몸체 피스를 고정시키기 위한 고정수단을 포함한다.
상기 조립부재는 상기 지지체의 일측이 수용되는 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되는 상부 몸체 피스; 상기 지지체의 타측이 수용되는 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되는 하부 몸체 피스; 및 상기 지지체를 고정하도록 상기 각 몸체 피스의 폭 방향을 따라 형성된 다수의 밀핀 수용홈에 체결되는 다수의 밀핀을 포함한다.
상기 조립부재는 상기 지지체의 일측이 수용되는 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 내부면에 렌싱(lancing)을 주어 지지체 수용홈 쪽으로 경사지게 배치된 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되는 상부 몸체 피스; 및 상기 지지체의 타측이 수용되는 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 내부면에 렌싱(lancing)을 주어 지지체 수용홈 쪽으로 경사지게 배치된 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되는 하부 몸체 피스를 포함한다.
상기 조립부재는 상기 지지체의 일측이 수용되는 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되며 상기 지지체 수용돌기의 내주면에 돌출 형성되어 지지체와 압착결합되는 다수쌍의 지지체 고정돌기를 구비하는 상부 몸체 피스; 및 상기 지지체의 타측이 수용되는 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되며 상기 지지체 수용돌기의 내주면에 돌출 형성되어 지지체와 압착결합되는 다수쌍의 지지체 고정돌기를 구비하는 하부 몸체 피스를 포함한다.
상기 조립부재는 상기 지지체의 일측이 수용되는 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되며 상기 지지체 수용돌기의 각각의 외주면에 길이방향을 따라 압착홈을 구비하는 상부 몸체 피스; 및 상기 지지체의 타측이 수용되는 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되며 상기 지지체 수용돌기의 각각의 외주면에 길이방향을 따라 압착홈을 구비하는 하부 몸체 피스를 포함한다.
상기 단위 촉매 담체 블록은 FeCrAl계 내열성 합금박판에 촉매금속으로서, 백금, 코발트, 니켈, 팔라듐, 구리, 망간 및 나노 실버로 이루어지는 군에서 선택된 1이상의 금속이 코팅된 것을 특징으로 한다.
상기 다수개의 중공형 셀은 파형, 반구형, 허니콤, 삼각형, 및 사각형으로 이루어지는 군에서 선택된 하나의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기한 대용량의 촉매 담체를 이용한 촉매 컨버터를 제공한다.
상기 셀형성체는, 평판에 코로게이션 처리된 파판의 평판/파판 조립체를 원형으로 권선하여 상기 다각형 지지체의 내부에 삽입된 원통부와, 상기 다각형 지지체의 각 모서리 부분을 세그먼트 형태의 다수의 평판/파판 조립체로 채워 넣은 다수의 모서리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 셀형성체는, 세그먼트 형태의 다수의 평판/파판 조립체를 상기 다각형 지지체의 형상으로 권선하여 상기 다각형 지지체의 내부에 삽입하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 셀형성체는, 사각형 지지체의 한변 길이에 해당하는 세그먼트 타입의 파판/평판 조립체를 적층하여 사각형 지지체에 삽입하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 단위 촉매담체 블록을 조립 가능한 형상으로 변경하여 다수의 단위 촉매 담체 블록을 용이하게 조립하여 대용량 컨버터에 적용할 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명에 있어서는 단일 모양과 크기의 단위 촉매 담체 블록을 생산하여 조립하므로 그 제조 공정이 단순하며 촉매 담체의 성형 장치 및 열처리 장치의 대형화가 필요없이 제조비용의 절감이 가능하다.
도 1 및 도 2는 종래의 촉매 담체를 보여주는 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단위 촉매 담체 블록의 정면도,
도 4는 도 3의 단위 촉매 담체 블록을 이용하여 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 촉매 담체의 사시도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉매 담체의 사시도,
도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제1조립부재의 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제2조립부재의 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제3조립부재의 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제4조립부재의 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제5조립부재의 사시도.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단위 촉매 담체 블록의 정면도이고, 도 4는 도 3의 단위 촉매 담체 블록을 이용한 본 발명의 일실시예에 따른 대용량 촉매 담체의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 촉매 담체(1)는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 단위 촉매 담체 블록(10~10f)이 적층 조립되어 구성된다.
상기 단위 촉매 담체 블록(10~10f)은 적층 조립된 경우 각 블록 사이에 촉매 담체가 채워지지 않은 공간이 최소화할 수 있는 형상을 갖는 것과, 각 블록 내부의 촉매 담체가 지지체 내부에 채워지지 않은 공간이 최소화될 수 있고, 제조공정이 쉽게 이루어질 수 있는 것이 바람직하다.
이하에서는 대용량 촉매 담체(10)에 사용되는 단위 촉매 담체 블록(10~10f)에 대하여 도 3을 참고하여 설명한다.
도 3을 참고하면, 단위 촉매 담체 블록(10)은 육각형 형상의 지지체(11)에 의해 지지되며, 지지체(11) 내부에 평판(13)과 파판(12)에 의해 형성된 다수개의 중공형 셀(14)이 형성되며, 평판(13)과 파판(12)의 표면에 촉매층이 코팅되어 유입된 공기의 정화 및 냄새를 제거한다.
상기 단위 촉매 담체 블록(10)의 평판(13)과 파판(12)은 20~100μm 두께를 갖는 FeCrAl계 내열성 합금박판에 촉매금속으로서, 예를 들면, 백금, 코발트, 니켈, 팔라듐, 구리, 망간 및 나노 실버를 코팅한 재료를 사용하며, 셀형성체(16)로서 평판(13)에 코로게이션 처리된 파판(12)을 원형으로 권선하여 지지체(11)의 내부에 삽입된 원통부와, 지지체(11)의 각 모서리 부분을 세그먼트 형태의 다수의 평판/파판 조립체로 채워 넣은 다수의 모서리부를 포함한다. 여기서는 파판(12)과 평판(13)을 동시에 적용한 것을 나타내었지만 다수개의 파판(12)만을 적용할 수도 있다.
한편, 사용자의 요구에 따라 파판(12)이 평판(13)으로부터 이탈되는 것을 피하기 위하여 파판(12)이 평판(13)과 접촉하는 부분을 용접하여 원형으로 권선한 후 지지체(11)의 내측에 육각형의 모서리 부분이 채워지도록 별도로 제작하여 넣게 할 수도 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같은 지지체(11) 내부에서 성형하는 제1마스킹형이 있다. 또한, 권선방법에 따라 원형으로 권선하여 지지체(11)의 외부로 갈수록 점차적으로 육각형으로 성형하는 제2마스킹형, 육각형상으로 연속적으로 권선하는 연속권취형으로도 제작가능하며, 다양한 방법에 의해 다양한 형상의 단위 촉매 담체 블록을 성형할 수 있다.
다만, 지지체(11)의 형상은 단위 블록 조립이 가능한 다각형 형상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 지지체 형상은 육각형, 사각형, 삼각형, 오각형 등을 사용할 수 있다. 더욱이, 지지체의 형상은 단위 촉매 담체 블록이 적층 조립된 경우 각 블록의 지지체 내부에 촉매 담체가 채워지지 않은 공간이 최소화되고, 조립공정이 용이하도록 육각형이 가장 바람직하다.
상기 단위 촉매 담체 블록(10)은 촉매금속의 종류에 따라 예를 들어, 200~600℃로 촉매 활성온도가 설정된다. 이 경우 단위 촉매 담체 블록(10)은 평판(13)과 파판(12)에 의해 다수개의 중공형 셀(14)이 길이방향으로 형성되며, 그의 중앙부에는 예를 들면, 히터(미도시)의 연장부가 삽입되는 관통구멍(15)을 형성하거나 생략할 수 있다.
상기 다수개의 중공형 셀(14)은 파형, 반구형, 허니콤, 삼각형, 사각형 등의 다양한 형태 중의 하나로 이루어지게 된다. 상기 FeCrAl계 합금 재료로는 Fe-15Cr-5Al 비율로 합성된 페칼로이 합금 또는 Fe-20Cr-5Al-REM(희토류 금속) (여기서, REM(Y, Hf, Zr) 1% 정도 포함)을 사용하는 것이 바람직하다.
전술한 단위 촉매 담체 블록(10)을 조립하여 대용량 촉매 담체(1)를 성형한 바람직한 일예를 도 4에 도시한다.
도 4를 참고하면, 촉매 담체(1)는 육각형의 다수의 단위 촉매 담체 블록(10,10a,10b...,10f)을 조립하여 성형된다.
각각의 단위 촉매 담체 블록(10,10a,10b...,10f)은 육각면이 서로 밀착 조립되어 다발형태로 적층되며, 이때, 단위 촉매 담체 블록(10,10a,10b...,10f)의 밀착되는 육각면에 조립은 도 6 내지 도 10에서 도시된 제1 내지 제5 조립부재(60,70,80,90,95)를 사용하여 실현된다.
이러한 촉매 담체(1)는 동일한 크기와 모양으로 성형된 단위 촉매 담체 블록(10,10a,10b...,10f)을 조립하여 성형하므로 그 크기가 대용량인 컨버터에도 적용할 수 있으며, 요구되는 컨버터의 사이즈 또는 처리 용량에 따라 각 단위 촉매 담체 블록의 개수를 조절하면 원하는 단면적과 표면적을 갖는 다양한 컨버터 사이즈에 대응되도록 제작이 가능하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉매 담체의 사시도이다.
도 5를 참고하면, 단위 촉매 담체 블록(20)은 전체적으로 평판형태의 사각구조로 이루어지며, 평판과 파판에 의해 형성된 다수의 중공형 셀이 파형 또는 반원형으로 이루어져 전술한 도 3과 유사한 구조로 이루어지므로 상세한 설명은 생략한다. 즉, 단위 촉매 담체 블록(20)의 셀형성체는, 사각형 지지체의 한변 길이에 해당하는 세그먼트 타입의 파판/평판 조립체를 적층하여 사각형 지지체에 삽입하여 형성한다.
촉매 담체(2)는 사각형의 지지체에 의해 성형된 사각형 형상의 다수의 단위 촉매 담체 블록(20)을 조립하여 성형한다.
각각의 단위 촉매 담체 블록(20,20a,20b...,20g)들은 사각면이 서로 밀착 조립되며, 이때, 밀착되는 사각면에 조립도 도 6 내지 도 10에서 도시된 제1 내지 제5조립부재(60,70,80,90,95)에 의해 이루어질 수 있다.
이하, 도 6 및 도 10을 참고하여 각각의 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제1 내지 제5조립부재에 대해 상세히 설명한다.
하기에 설명에서는 설명의 편이를 위해 단위 촉매 담체 블록의 지지체(11,11a) 만을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제1조립부재의 사시도이다.
도 3, 도 4, 도 6a 및 도 6b를 참고하면, 제1조립부재(60)는 각각의 단위 촉매 담체 블록(10~10f)의 두 개의 지지체(11,11a)가 서로 마주보는 면에 조립을 위해 배치된다.
제1조립부재(60)는 T자 형상의 몸체 피스(63a,63b)가 상하로 서로 밀착되도록 일측면에 형성된 다수의 조립홀(61)에 조립나사(62)를 사용하여 나사 조립되면 I자 형상의 몸체(63)가 성형된다. I자 형상의 몸체(63)는 상하측 단부의 양측면 각각의 지지체가 끼움 결합되는 지지체 수용홈(65,65a)을 형성하도록 각각 지지체 수용돌기(64,64a)가 몸체 피스(63,63a)와 간격을 두고 연장형성 되어 있다.
우선, 지지체(11,11a)의 하측에 하부 몸체 피스(63b)를 끼워 넣고, 지지체(11,11a)의 상측에 상부 몸체 피스(63a)를 끼워 넣은 후, 조립나사(62)를 나사조립홀(61)에 체결하여 상부 및 하부 몸체 피스(63,63a)를 고정시킴에 의해 두 개의 지지체(11,11a)를 조립한다.
상기와 동일한 방법으로 다수의 단위 촉매 담체 블록(10~10f)의 외부에 배치된 지지체(11,11a)의 나머지 측면에 대한 제1조립부재(60)의 조립을 완료하면 대형의 촉매 담체가 얻어진다.
도 7은 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제2조립부재의 사시도이다.
도 7을 참고하면, 제2조립부재(70)는 두 개의 지지체(11,11a)를 상하에서 끼움 결합하도록 하는 막대형상으로 이루어진 한쌍의 몸체피스(70a,70b)를 구비한다. 각 몸체 피스(70a,70b)는 양 측면에 다수의 밀핀수용구멍(71)을 가지며 밀핀(72)에 의해 지지체(11,11a)와 조립된다. 몸체 피스(70a,70b)는 각각 지지체 수용돌기(74,74a)에 의해 형성된 트렌치형 지지체 수용홈(73,73a)을 구비한다.
우선, 상부 몸체 피스(70a)에 지지체(11,11a)를 삽입한 후, 밀핀수용구멍(71)에 밀핀(72)결합하여 고정하고, 하부 몸체 피스(70b)도 상부 몸체 피스(70a)와 동일하게 결합하여 고정한다.
마찬가지로, 상기와 동일한 방법으로 다수의 단위 촉매 담체 블록(10~10f)의 외부에 배치된 지지체(11,11a)의 나머지 측면에 대한 제2조립부재(70)의 조립을 완료하면 대형의 촉매 담체가 얻어진다.
도 8은 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제3조립부재의 사시도이다.
도 8을 참고하면, 제3조립부재(80)는 두 개의 지지체(11,11a)를 상하에서 끼움 결합하도록 하는 막대형상인 한쌍의 몸체피스(80a,80b)를 구비하며, 전술한 제2조립부재(70)와 유사하나, 지지체 수용돌기(81,81a)의 내부면에 렌싱(lancing)을 주어 지지체 수용홈(82,82a)쪽으로 경사지게 돌출되어 형성된다. 따라서, 지지체(11,11a)가 지지체 수용홈(82,82a)에 삽입되면 압착 결합이 이루어지므로 결합상태를 보다 견고히 할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제4조립부재의 사시도이다.
도 9를 참고하면, 제4조립부재(90)는 막대형상의 몸체(90a)를 가지며 몸체(90a)의 일측에 지지체(11,11a)를 수용하는 한쌍의 지지체 수용돌기(91)가 형성된다. 그 결과 한쌍의 지지체 수용돌기(91)의 내부에 트렌치형 지지체 수용홈이 형성된다. 또한 상기 지지체 수용돌기(91)의 내부면을 따라 길이방향으로 마주보는 한쌍의 지지체 고정돌기(93)가 다수개 형성되어 있다. 따라서, 지지체(11,11a)가 지지체 수용홈(92)에 삽입되면 고정돌기(93)에 의해 압착결합이 이루어진다.
도 10은 본 발명에 따른 단위 촉매 담체 블록을 조립하기 위한 제5조립부재의 사시도이다.
도 10을 참고하면, 제5조립부재(95)는 막대형상의 몸체(95a)를 가지며 몸체(95a)의 일측에 지지체(11,11a)를 각각 수용하기 위한 세 개의 돌출된 지지체수용돌기(96)가 간격을 두고 형성되며, 지지체 수용돌기(96)간에는 두 개의 지지체(11,11a)를 각각 수용하기 위한 제1지지체 수용홈(97)과 제2지지체 수용홈(98)이 형성된다. 또한, 몸체(95a)의 외부면의 하측에는 압착홈(99a)이 길이방향을 따라 양측면에 형성되어 있어 제1 및 제2 지지체 수용홈(97,98)에 지지체(11,11a)를 삽입한 후 압착홈(99a)을 압착하여 지지체(11,11a)가 이탈되는 것을 방지한다.
제4 및 제5 조립부재는 지지체(11,11a)의 상하에서 조립되어 한쌍으로 체결되기 위한 상부 몸체 피스와 하부 몸체 피스로 이루어진 것이나 상기 도 9 및 도 10에서는 상부 몸체 피스만을 도시하여 설명하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 촉매 담체는 제1 내지 제5 조립부재를 사용하여 다수의 단위 촉매 담체 블록을 조립하여 쉽게 대형화할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 대형 음식물 처리장치의 냄새를 제거하는 데 사용되는 경우 히터와 결합하여 대용량의 촉매 컨버터를 구성하거나 또는 촉매 담체만으로 대형 선박이나 플랜트물에 배기가스를 정화하는 용도로 활용이 가능하다.
본 발명은 차량이나 선박 등에 사용되는 대용량 컨버터의 촉매 담체에 적용할 수 있다.
1,2 : 촉매 담체
10-10f, 20 : 단위 촉매 담체 블록
11,11a : 지지체
12 : 파판
13 : 평판
14 : 셀
60,70,80,90,95 : 제1 내지 제5 조립부재

Claims (12)

  1. 표면에 촉매가 코팅된 다수의 중공형 셀이 길이방향으로 형성된 셀형성체가 다각형 지지체에 수용되어 적층되는 다수의 단위 촉매 담체 블록; 및
    상기 적층된 단위 촉매 담체 블록 사이에 상호 접촉되는 인접된 한쌍의 지지체를 고정시켜 상기 다수의 단위 촉매 담체 블록을 일체화하기 위한 다수의 조립부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조립부재는
    T자 형상으로 이루어지고 단부 양측에 각각 한쌍의 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용 돌기가 연장 형성된 상부 몸체 피스;
    T자 형상으로 이루어지고 단부 양측에 각각 한쌍의 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용 돌기가 연장 형성된 하부 몸체 피스; 및
    상기 상부 및 하부 몸체 피스를 고정시키기 위한 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조립부재는
    상기 지지체의 일측이 수용되는 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되는 상부 몸체 피스;
    상기 지지체의 타측이 수용되는 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되는 하부 몸체 피스; 및
    상기 지지체를 고정하도록 상기 각 몸체 피스의 폭 방향을 따라 형성된 다수의 밀핀 수용홈에 체결되는 다수의 밀핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조립부재는
    상기 지지체의 일측이 수용되는 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 내부면에 렌싱(lancing)을 주어 지지체 수용홈 쪽으로 경사지게 배치된 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되는 상부 몸체 피스; 및
    상기 지지체의 타측이 수용되는 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 내부면에 렌싱(lancing)을 주어 지지체 수용홈 쪽으로 경사지게 배치된 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되는 하부 몸체 피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조립부재는
    상기 지지체의 일측이 수용되는 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되며 상기 지지체 수용돌기의 내주면에 돌출 형성되어 지지체와 압착결합되는 다수쌍의 지지체 고정돌기를 구비하는 상부 몸체 피스; 및
    상기 지지체의 타측이 수용되는 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되며 상기 지지체 수용돌기의 내주면에 돌출 형성되어 지지체와 압착결합되는 다수쌍의 지지체 고정돌기를 구비하는 하부 몸체 피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 조립부재는
    상기 지지체의 일측이 수용되는 제1 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되며 상기 지지체 수용돌기의 각각의 외주면에 길이방향을 따라 압착홈을 구비하는 상부 몸체 피스; 및
    상기 지지체의 타측이 수용되는 제2 지지체 수용홈을 형성하도록 한쌍의 지지체 수용돌기가 단부 양측에 각각 연장 형성되며 상기 지지체 수용돌기의 각각의 외주면에 길이방향을 따라 압착홈을 구비하는 하부 몸체 피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단위 촉매 담체 블록은 FeCrAl계 내열성 합금박판에 촉매금속으로서, 백금, 코발트, 니켈, 팔라듐, 구리, 망간 및 나노 실버로 이루어지는 군에서 선택된 1이상의 금속이 코팅된 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다수개의 중공형 셀은 파형, 반구형, 허니콤, 삼각형, 및 사각형으로 이루어지는 군에서 선택된 하나의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 대용량의 촉매 담체를 이용한 촉매 컨버터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 셀형성체는, 평판에 코로게이션 처리된 파판의 평판/파판 조립체를 원형으로 권선하여 상기 다각형 지지체의 내부에 삽입된 원통부와, 상기 다각형 지지체의 각 모서리 부분을 세그먼트 형태의 다수의 평판/파판 조립체로 채워 넣은 다수의 모서리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 셀형성체는, 세그먼트 형태의 다수의 평판/파판 조립체를 상기 다각형 지지체의 형상으로 권선하여 상기 다각형 지지체의 내부에 삽입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 셀형성체는, 사각형 지지체의 한변 길이에 해당하는 세그먼트 타입의 파판/평판 조립체를 적층하여 사각형 지지체에 삽입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 대용량의 촉매 담체.
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