KR20090097356A - 촉매컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배기 매니폴드와 머플러 사이에 구비되는 배기가스 정화를 위한 촉매컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촉매 수용부와, 상기 촉매 수용부의 양측으로부터 공간이 축소되며 일측이 개방된 유입구 및 토출구를 형성한 상,하 덮개로 이루어진 하우징의 내부에 단열재를 구비하고, 상기 단열재의 내부에는 쉘을 구비하며, 상기 쉘의 내부에는 매트를 구비하고, 상기 매트의 내부에는 촉매를 구비하여 구성하되, 상기 촉매는 일측에 형성된 분산유도부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터에 관한 것이다.

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Description

촉매컨버터{Catalytic Converter}

본 발명은 배기 매니폴드와 머플러 사이에 구비되는 배기가스 정화를 위한 촉매컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촉매 수용부와, 상기 촉매 수용부의 양측으로부터 공간이 축소되며 일측이 개방된 유입구 및 토출구를 형성한 상,하 덮개로 이루어진 하우징의 내부에 단열재를 구비하고, 상기 단열재의 내부에는 쉘을 구비하며, 상기 쉘의 내부에는 매트를 구비하고, 상기 매트의 내부에는 촉매를 구비하여 구성하되, 상기 촉매는 일측에 형성된 분산유도부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터에 관한 것이다.

배기가스정화장치(이하, 촉매컨버터)는 유해한 배기가스를 무해한 가스로 전환시켜 주는 장치로 가솔린 및 디젤 차량에 부착된다.

이러한 촉매컨버터는 내부에 촉매제를 도포한 촉매가 구비되어 있어 촉매제의 배기가스와의 화학반응으로 배기가스의 유해한 성분을 정화하는 것이다.

이때의 정화성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요인 중 하나는 유동의 흐름(flow uniformity)인데 이는, 배기가스가 얼마나 균일하게 촉매로 유입되는가 하는 것이다. 따라서, 촉매의 정화성능을 효율적으로 사용하기 위해서는 배기가스를 촉매에 골고루 유입하게 하는 것이 중요하다. 즉, 배기가스를 촉매에 골고루 유입되는 것을 나타내는 지수인 Uniformity Index(U.I)를 높여야 촉매컨버터의 효율적인 정화성능을 발휘할 수 있는 것이다.

이를 위해 종래에는 촉매컨버터의 입구형상 즉, 앤드콘(Endcone)의 형상을 조절하여 U.I 계수를 높이는 방법을 채택하고 있지만, 이는 차량의 패키지가 클 경우에 문제없이 적용될 수 있는 방법이어서, 공간이 협소한 경우에는 앤드콘의 형상을 조절하는데 한계가 있었다.

한편, 도 1a는 각 부분을 나타내기 위해 부분 절개한 종래의 촉매컨버터를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a를 길이방향으로 절개한 단면도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이 종래의 촉매컨버터는 상,하 덮개(110,120)로 이루어진 하우징과, 상기 하우징의 일측 및 타측에 형성된 유입구(130) 및 토출구(140)와, 상,하 덮개(110,120)의 면접되는 부위를 고정하는 고정편(160)을 포함하여 외관을 형성하고, 상기 하우징의 내부는 하우징의 내주연으로부터 단열재(200), 쉘(500), 매트(300), 촉매(400)가 각각 순차적으로 구비된다.

이와 같은 촉매컨버터를 길이방향으로 절단하면 도 1b와 같은 형상이 되는데 여기서 촉매의 모양은 직사각의 형상인 것을 알 수 있다. 이는 제조 편의에 의한 것으로 이와 같은 촉매의 형상은 차량의 패키지가 작아 앤드콘의 형상을 조절하는 데 한계가 있는 경우에는 촉매의 정화성능을 저하하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 패키지가 협소하여 앤드콘의 형상을 임의로 조정할 수 없는 경우 본 발명에 따른 촉매컨버터를 제공하여, 촉매에서 배기가스의 흐름을 균일하게 하고, U.I 계수를 높이며, 이로 인해 배기가스 정화효율을 향상시키는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 배기 매니폴드와 머플러 사이에 구비되는 배기가스 정화를 위한 촉매컨버터에 있어서, 촉매 수용부와, 상기 촉매 수용부의 양측으로부터 공간이 축소되며 일측이 개방된 유입구 및 토출구를 형성한 상,하 덮개로 이루어진 하우징의 내부에 단열재를 구비하고, 상기 단열재의 내부에는 쉘을 구비하며, 상기 쉘의 내부에는 매트를 구비하고, 상기 매트의 내부에는 촉매를 구비하여 구성하되, 상기 촉매는 일측에 형성된 분산유도부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터에 의해 달성된다.

또한, 상기 촉매는 상기 촉매수용부에 하나 이상 구비되고, 상기 분산유도부는 그 단면형상이 콘(cone) 형상, 역 콘(cone) 형상, 오목 형상, 또는 사선부위를 곡선처리한 콘(cone) 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 촉매의 타측은 그 단면형상이 일자, 또는 상기 분산유도부 형상과 대응되는 형상으로 마감된다.

한편, 본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 발명의 실시를 위한 구체적인 내용란의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터에 의하면, 촉매에 배기가스의 유동분포를 고르게 할 수 있어 촉매의 정화효율이 향상됨과 동시에 대기에 유해한 배기가스 배출을 저감하여 나날이 엄격해지는 환경오염 규제에 대응하는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터는 배기 매니폴드와 머플러 사이에 구비되는 것으로, 배기 매니폴드로부터 유입되는 배기가스의 유해한 성분을 촉매제의 산화/환원 반응을 통하여 유해성분을 무해성분으로 전환한다.

이를 위해 본 발명은 상,하 덮개(11,12)로 이루어진 하우징과, 상기 하우징의 일측 및 타측에 형성된 유입구(13) 및 토출구(14)와, 상,하 덮개(11,12)를 포함 하여 외관을 형성하고, 상기 하우징의 내부는 하우징의 내주연으로부터 순차적으로 단열재(20), 쉘(50), 매트(30), 촉매(40)를 각각 구비하여 내부를 채운다.

여기서, 유입구(13)는 배기 매니폴드측과 연결되고, 토출구(14)는 머플러측과 연결되는 구성이며, 상기 유입구(13)와 토출구(14) 사이의 공간은 촉매 수용부(15)로 정의한다.

상기 촉매 수용부(15)의 내부는 우선적으로 단열재(20)를 구비하여 내부로부터 외부로, 혹은 외부로부터 내부로의 열전달을 차단하고, 상기 단열재(20) 내부에 쉘(50)을 구비하여 외부 충격으로부터 쉽게 파손될 수 있는 촉매(40)를 보호한다.

한편, 촉매(40)와 쉘(50) 사이에는 매트(30)가 개재되는데 이러한 매트(30)는 탄성재질로 구성되는 것으로, 하우징 및 쉘(50)과 함께 촉매(40)를 보호하는 구성이다.

그리고 본 발명의 중요부인 촉매(40)는 타원, 또는 원이 일정길이 연장된 원통형 또는 타원통의 형상을 갖는 구조로써, 촉매수용부(15)의 내부에 하나 이상 구비될 수 있으며, 일측은 분산유도부의 형상을 취한다.

상기 분산유도부란 예컨대, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 촉매(40)의 좌측에 형성된 삼각형으로 돌출된 부분, 내측으로 호의 형상으로 패인부분, 삼각형의 변을 곡선 처리한 돌출부분, 내측에 역 삼각형으로 패인 부분 등을 들 수 있다.

상기와 같은 분산유도부는 촉매컨버터를 길이방향으로 절단함에 따라 이루어진 형상으로 각각의 부분의 A지점을 기준으로 회전시키면, 도 2는 콘 형상이 되고, 도 3은 오목한 형상이 되며, 도 4는 역 콘 형상이 되고, 도 5는 사선부위를 곡선 처리한 콘 형상이 된다.

따라서, 이와 같은 촉매(40)를 구비한 촉매컨버터는 유입구(13)로부터 유입되는 배기가스를 분산하여 촉매(40)에 유입되는 배기가스의 Uniformity Index(U.I) 계수를 향상시키는 효과를 얻는다.

또한, 상기와 같은 분산 작용은 촉매(40)에 고루 도포된 촉매제를 충분히 활용할 수 있게 하고, 아울러서 대기에 배출되는 유해가스를 저감하는 효과를 갖게 한다.

즉, 하나의 예로 도 2에 도시된 실시예를 살펴보면, 촉매수용부(15) 보다 좁은 통로의 유입구(13)로 유입된 배기가스는 촉매(40)의 중앙부분에 편중되기 때문에 도 2와 같은 콘 형상의 분산유도부를 갖추면, 중앙의 돌출부에서 촉매관의 압력과 콘 형상의 사선에 의해 배기가스가 분산되어 U.I 계수를 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예는 촉매(40)의 타측을 상기와 같은 분산유도부의 형상과 같게 하거나, 그 단면형상을 일자형으로 형성시킬 수 있다. 여기서 촉매(40)의 타측을 분산유도부와 같은 형상으로 마감할 경우, 배기가스가 촉매(40)의 어느 부위로부터 통과하여도 배출되기까지의 길이가 일정하게 되고, 이로 인해 촉매(40)에 도포되는 귀금속 및 워시코트와 같은 고가의 촉매제의 낭비를 최소화하고, 정화효율을 향상시킬 수 있다.

아울러, 도 6 내지 9는 촉매(40)가 촉매컨버터에 두 개 이상 구비될 수 있기에 이러한 실시예 또한, 본 발명과 같이 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1a는 촉매컨버터의 각 부분을 나타내기 위해 부분 절개한 종래의 촉매컨버터를 나타낸 사시도,

도 1b는 도 1a를 길이방향으로 절개한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터의 일실시예를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터의 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 배기가스의 균등한 흐름을 유도하는 촉매를 구비한 촉매컨버터의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도,

도 6 내지 도 9는 도 2 내지 5 타입의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11: 상부 덮개 12: 하부 덮개

13: 유입구 14: 토출구

15: 촉매 수용부 20: 단열재

30: 매트 40: 촉매

50: 쉘

Claims (4)

1. 배기 매니폴드와 머플러 사이에 구비되는 배기가스 정화를 위한 촉매컨버터에 있어서,

   촉매 수용부(15)와, 상기 촉매 수용부(15)의 양측으로부터 공간이 축소되며 일측이 개방된 유입구(13) 및 토출구(14)를 형성한 상,하 덮개(11,12)로 이루어진 하우징의 내부에 단열재(20)를 구비하고, 상기 단열재(20)의 내부에는 쉘(50)을 구비하며, 상기 쉘(50)의 내부에는 매트(30)를 구비하고, 상기 매트(30)의 내부에는 촉매(40)를 구비하여 구성하되,

   상기 촉매(40)는 일측에 형성된 분산유도부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매컨버터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 촉매(40)는 상기 촉매수용부(15)에 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 촉매컨버터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 분산유도부는 그 단면형상이 콘(cone) 형상, 역 콘(cone) 형상, 오목 형상, 또는 사선부위를 곡선 처리한 콘(cone) 형상 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 촉매컨버터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 촉매의 타측은 그 단면형상이 일자 형상, 또는 분산유도부 형상과 대응되는 형상으로 마감되는 것을 특징으로 하는 촉매컨버터.

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