KR20210079941A - 대기 중의 공기 정화장치 - Google Patents
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Abstract
대기 중의 공기 정화장치는, 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 포함할 수 있다. 상기 촉매는 삼원촉매 및/또는 산화촉매일 수 있다. 상기 정화장치는, 상기 차량의 주행 중 상기 촉매가 200℃ 이상의 온도까지 상승하도록, 상기 배기매니폴드로부터 열전달 가능하게 장착될 수 있다. 상기 촉매장치는, 상기 배기매니폴드의 적어도 일부위를 감싸도록 장착될 수 있다. 상기 촉매장치는 상기 배기매니폴드와 접촉 또는 이격되도록 장착될 수 있다. 상기 공기 정화장치는, 상기 차량 외부의 대기 중의 공기를 상기 촉매장치의 내부로 유도하는 유도관을 추가로 포함할 수 있다. 어떠한 실시예들에서, 상기 정화장치는, 상기 차량의 엔진룸 내부에 설치될 수 있다.
Description
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
어떠한 실시예들에서, 상기 촉매는 삼원촉매 및/또는 산화촉매일 수 있다.
어떠한 실시예들에서, 상기 정화장치는, 상기 차량의 주행 중 상기 촉매가 200℃ 이상의 온도까지 상승하도록, 상기 배기매니폴드로부터 열전달 가능하게 장착될 수 있다.
어떠한 실시예들에서, 상기 촉매장치는, 상기 배기매니폴드의 적어도 일부위를 감싸도록 장착될 수 있다.
어떠한 실시예들에서, 상기 촉매장치는 상기 배기매니폴드와 접촉 또는 이격되도록 장착될 수 있다.
어떠한 실시예들에서, 상기 공기 정화장치는, 상기 차량 외부의 대기 중의 공기를 상기 촉매장치의 내부로 유도하는 유도관을 추가로 포함할 수 있다.
어떠한 실시예들에서, 상기 정화장치는, 상기 차량의 엔진룸 내부에 설치될 수 있다.
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.
즉, 본 발명에 따르면, 주행중인 차량 쪽으로 유입되는 일부 유해한 공기를 무해한 공기로 정화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 정화장치(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
공기 정화장치(10)는 배기매니폴드에 접촉 또는 근접되게 차량에 장착되어 차량의 외부로부터 유입되는 대기 중의 공기를 정화할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
- 제1항에 있어서,
상기 정화장치는, 상기 차량의 주행 중 상기 촉매가 200℃ 이상의 온도까지 상승하도록, 상기 배기매니폴드로부터 열전달 가능하게 장착되는,
대기 중의 공기 정화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 촉매장치는, 상기 배기매니폴드의 적어도 일부위를 감싸도록 장착되는,
대기 중의 공기 정화장치.
- 제3항에 있어서,
상기 촉매장치는 상기 배기매니폴드와 접촉 또는 이격되도록 장착되는,
대기 중의 공기 정화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 정화장치는, 상기 차량의 엔진룸 내부에 설치되는,
대기 중의 공기 정화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 촉매는 삼원촉매 및/또는 산화촉매인,
대기 중의 공기 정화장치.
- 제1항에 있어서,
상기 차량 외부의 대기 중의 공기를 상기 촉매장치의 내부로 유도하는 유도관을 추가로 포함하는,
대기 중의 공기 정화장치.
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2019
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| WO2021125416A1 (ko) | 2021-06-24 |
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