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KR20020058675A - 촉매 컨버터 - Google Patents

촉매 컨버터 Download PDF

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KR20020058675A
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South Korea
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cylinder
exhaust gas
catalytic converter
monolith
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KR1020000086805A
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English (en)
Inventor
김연승
Original Assignee
이계안
현대자동차주식회사
류정열
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
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Abstract

촉매 컨버터가 개시된다. 개시된 촉매 컨버터는, 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 유입되고 다시 배출되는 유입구 및 배출구가 형성된 실린더와; 상기 실린더내의 상기 유입구 및 상기 배출구의 일측에 각각 설치된 전극부재와; 상기 전극부재와 교차되게 상기 실린더 외주면에 설치되어 상기 전극부재와 함께 케이싱 형상을 하는 모노리쓰와; 상기 전극부재 및 상기 모노리쓰 내에 설치되어 배기가스에 함유된 유해물질을 제거토록 하는 질소산화물 제거 촉매와; 상기 전극부재에 전원을 공급하기 위해 상기 전극부재와 연결 설치된 전원공급장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 출력이 향상되고, 배기가스 배출 규제를 만족할 수 있고, 배출되는 오염물질을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

촉매 컨버터{CATALYTIC CONVERTER}
본 발명은 촉매 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화 촉매에 플라즈마 반응기를 덧붙여 디젤엔진에서 배출되는 입자상물질(PM; Particulate Matter) 등의 이물질을 저감시킬 수 있도록 개선된 촉매 컨버터에 관한 것이다.
가솔린 엔진의 한계점인 열 효율성과 연비 저감이 이루어질 수 있는 대안으로 디젤엔진이 강력히 추천되고 있으며, 사용자의 기호 또한 이에 발맞추어 그 수요가 급격히 증가하고 있다.
그러나 디젤엔진의 사용이 계속 증가하면서 많은 선진국에서는 디젤엔진의 배기가스 배출 허용기준을 강화하고 있으며, 디젤엔진에서 배출되는 오염물질을 줄이도록 강요하고 있다. 이는 자동차업계에로서 마켓쉐어(market share)를 잠식당하는 형상이며, 이는 이러한 규제를 만족함으로써 더 큰 시장을 개척할 수 있는 가능성을 내포하고 있다고도 할 수 있다.
즉, 이 규제가 유럽과 미국을 중심으로 점차 강화됨에 따라 기존 방식의 후처리 장치에서 벗어난 새로운 개념의 배기 정화장치가 절실하게 요구되게 되었으며, 강화되는 배출가스 규제를 먼저 만족하는 회사만이 살아남는 형국이다.
이에 따라 그 대안으로서 현재 여러 종류의 대책이 연구중이며, 그 중 플라즈마를 이용한 배기 정화 시스템이 NOx와 입자상물질을 동시에 저감할 수 있는 가능성을 가지고 새로이 관심을 받고 있다.
한편, 종래의 디젤엔진용 산화 촉매의 주요 역할은 입자상물질의 제거가 주요 목표이다. 그러나, 앞으로 배기가스 규제가 더욱 강화되어 NOx의 처리가 문제가 되며, 그 양은 배기가스 재순환 장치 또는 시스템에 의해 줄일 수도 있으나, 재순환 배기 가스량을 증가시킬 경우, 입자상물질 발생량이 많아져, 기존의 산화촉매로는 법규 대응이 불가능한 상황이다.
또한 입자상물질을 포함한 CO, HC의 배출 대응에 있어서도 촉매의 귀금속 함유량 등이 많아져야 하므로 비용면에서도 문제가 될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 산화 촉매에 플라즈마 반응기를 덧붙여 디젤엔진에서 배출되는 이물질을 저감시킬 수 있도록 한 촉매 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 촉매 컨버터의 구성을 나타낸 개략적인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10. 실린더20. 전극부재
30. 모노리쓰40. 질소산화물 제거 촉매
50. 전원공급정치
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 촉매 컨버터는, 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 유입되고 다시 배출되는 유입구 및 배출구가 형성된 실린더와; 상기 실린더내의 상기 유입구 및 상기 배출구의 일측에 각각 설치된 전극부재와; 상기 전극부재와 교차되게 상기 실린더 외주면에 설치되어 상기 전극부재와 함께 케이싱 형상을 하는 모노리쓰와; 상기 전극부재 및 상기 모노리쓰 내에 설치되어 배기가스에 함유된 유해물질을 제거토록 하는 질소산화물 제거 촉매와; 상기 전극부재에 전원을 공급하기 위해 상기 전극부재와 연결 설치된 전원공급장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 촉매 컨버터를 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 촉매 컨버터는, 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 유입되고 다시 배출되는 유입구(11) 및 배출구(12)가 형성된 실린더(10)와, 상기 실린더(10)내의 유입구(11) 및 배출구(12)의 일측에 각각 설치된 전극부재(20)와, 상기 전극부재(20)와 교차되게 실린더(10) 외주면에 설치되어 전극부재(20)와 함께 케이싱(casing) 형상을 하는 모노리쓰(monolith)(30)와, 상기 전극부재(20) 및 모노리쓰(30) 내에 설치되어 배기가스에 함유된 유해물질을 제거토록 하는 질소산화물 제거 촉매(DeNOx 촉매)(40)와, 상기 전극부재(20)에 전원을공급하기 위해 전극부재(20)와 연결 설치된 전원공급장치(50)를 포함하여 구성된다.
상기 실린더(10)의 유입구(11) 및 배출구(12)는 배기가스가 실린더(10)의 원주방향으로 유입되어 균일한 분포로 퍼질 수 있도록 원뿔형으로 이루어진다.
그리고, 상기 모노리쓰(30)의 내면 일측에는 워시 코트(wash-coat)가 구비된다.
상기 전극부재(20)는 배기가스가 유동될 수 있도록 매시(mesh) 형태로 이루어지고, 상기 모노리쓰(30)는 배기가스가 유동될 수 있도록 하니컴(honey-comb) 형태로 이루어진다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 촉매 컨버터의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 촉매 컨버터는, 기존의 산화촉매에 플라즈마 반응기를 부가하여 디젤엔진에서 배출되는 입자상물질 저감 효율을 증가시키는 것으로, 이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스가 유동되는 엔진의 배기계의 일측에 실린더(10)를 설치하고, 그 전후에 매시 형태의 전극부재(20)를 설치한다. 그리고 이 전극부재(20)에 예컨대 AC 고전압을 인가하여 전극부재(20) 및 모노리쓰(30) 내에서 즉, 촉매 담체 내에서 플라즈마 반응을 시킨다.
이 촉매 담체 내에서 플라즈마 반응을 발생시킬 경우, 많은 레디칼이 생성되어 No가 NO2로 변환되어 수트(soot)의 산화온도를 저감시키는데 참여되고, 많은 양의 입자상물질이 산화촉매와 플라즈마 반응에 의해 제거될 수 있다.
그리고 담체는 플라즈마 반응의 유전체 역할을 하여 스트리머 반응에서 스파크로의 전이를 방지시켜 주며, 담체에 흡착된 입자상물질을 산화시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 촉매 컨버터는 다음과 같은 효과를 갖는다.
배출되는 배기가스의 오염물질을 제거할 수 있고, 질소산화물 제거 촉매와 디젤 입자상물질 필터의 기능을 겸할 수 있어 장치가 간단해지고, 비용이 절감된다.
그리고 기존의 전기장치로 연결되므로 원가절감이 이루어질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 유입되고 다시 배출되는 유입구 및 배출구가 형성된 실린더와;
    상기 실린더내의 상기 유입구 및 상기 배출구의 일측에 각각 설치된 전극부재와;
    상기 전극부재와 교차되게 상기 실린더 외주면에 설치되어 상기 전극부재와 함께 케이싱 형상을 하는 모노리쓰와;
    상기 전극부재 및 상기 모노리쓰 내에 설치되어 배기가스에 함유된 유해물질을 제거토록 하는 질소산화물 제거 촉매와;
    상기 전극부재에 전원을 공급하기 위해 상기 전극부재와 연결 설치된 전원공급장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 상기 유입구 및 배출구는 배기가스가 상기 실린더의 원주방향으로 유입되어 균일한 분포로 퍼질 수 있도록 원뿔형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모노리쓰의 내면 일측에는 워시 코트가 구비된 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극부재는 배기가스가 유동될 수 있도록 매시 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모노리쓰는 배기가스가 유동될 수 있도록 하니컴 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터.
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