KR940005266B1 - 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체(擔持母體) - Google Patents

배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체(擔持母體) Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체(擔持母體)
제1도는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 특정형의 파판상 금속 밴드와 평판상 금속 밴드로 구성된 여러층으로 된 복합체의 단면도.
제2도는 다른 실시예에 따른 다른형의 파판상 금속 밴드를 나타내는 제1도와 비슷한 도.
제3도는 종래 기술을 나타내는 제1도, 제2도와 비슷한 도.
제4도는 제2도의 여러층으로된 복합체가 결합되는, 배기가스 정화용 촉매를 담지하지 위한 금속제 담지모체의 정면도.
제5도는 제1도의 여러층으로된 복합체가 결합되는, 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체의 정면도.
본 발명은 일반적으로 자동차의 배기 시스템의 중간에 배기가스 정화용 수단으로서 제공되는 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 엄격한 조건에서도 분리, 파손 또는 손상없이 그의 완전한 기능을 실행할 수 있는 담지모체의 개별 성분이 있는, 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체에 관한 것이다.
배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위해 적용되는 상기 종류의 종래의 금속제 담지모체들은 단위 체적당 담지 영역을 증가시키기 위하여, 즉 배기가스와 단위 체적당 배기가스 정화용 촉매사이의 효과적인 접촉영역을 가능한 만큼 많이 증가시키기 위하여, 그리고 금속제 담지모체의 중량을 가능한 최대의 범위로 감소시키기 위하여, 적어도 하나의 평판상 금속 밴드와 적어도 하나의 파판상 금속 밴드가 여러층으로된 복합체로 되도록 그들을 서로 적층되거나 감아서 형성되는 구조를 포함한다.
예를 들면, 0.1mm 또는 그 이하의 두께를 가지는 내열성 Fe-Cr(철-크롬) 강철의 얇은판으로 만들어진 평판상 밴드와 동일 종류의 다른 얇은 금속판으로 만들어진 파판상 밴드는 그들 사이에 접촉 영역을 갖도록 하나 위에 하나가 포개진다. 다음 그들은 배기가스가 그곳을 통하여 통과하도록 허용하기 위한 그의 중심축을 따라 많은 망상-패턴 가스 흐름 통로들을 정의하는 여러층으로된 복합체를 만들기 위하여 서로 나선형으로 감겨진다. 여러층으로된 복합체는 단일층 구조를 가지며 그의 마주보는 양끝이 열려진 관형 금속 케이싱 내에 끼워진다. 여러층으로된 복합체의 부재들, 즉, 평판상 밴드와 파판상 밴드는 방진(Vibration-proof) 구조로 서로 놓여진다.
즉, 평판상 밴드, 파판상 밴드 및 금속 케이싱은 예를 들면 일본 특허 공개공보소 13642/1979와 1585/1982에 실려있는 용접, 또는 예를 들면 일본 특허 공개공보소 4373/1981과 199574/1986에 실려있는 브레이징에 의하여 그들 사이의 접촉 영역에 서로 놓여진다.
그러나, 상기 종래의 접합수단에 의하여 제조된 금속제 담지모체는 다음의 구조적인 문제들을 야기시킨다.
이 형태의 금속제 담지모체는 엄격한 열적 조건에서 사용되고, 따라서 담지모체를 만드는 부재들의 어떠한 파손, 크래킹(cracking) 또는 분리에도 대항하는 우수한 내구성을 요구한다. 자동차의 배기 시스템에서, 담지모체의 부재들은 -20℃ -900℃의 엄격한 냉·열 사이클 아래에 열 팽창(체적 팽창과 선 팽창) 계수 사이의 큰 차이에 기인하여 변형(지금부터는 "열 변형"이라 칭함)된다. 분리가 시작되면, 내부 엔진 또는 차체로부터의 진동으로서 크래크되거나 달리 파손되는 부재들이 추가된다. 종래의 구조로써, 이러한 분리와 크래킹이 충분히 방지되지 않는다.
그러므로, 본 발명의 목적은 어떠한 분리 또는 크래킹으로부터 방지될 수 있는 담지모체의 구성 부재들이 있는, 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한, 금속제 담지모체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따라, 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체가 제공되는데, 상기 담지모체는 얇은 금속판으로 만들어진 평판상 밴드와 다른 얇은 금속판으로 만들어진 파판상 밴드를 그의 중심축을 따라 많은 망상패턴 가스 흐름 통로들을 정의하는 나선형 또는 적층의 여러층으로된 복합체를 만들기 위하여 접촉관계로 서로 포개어 형성되고, 상기 파판상 밴드는 상기 평판상 밴드와 접촉하는 다수의 리지와 다수의 내부-리지 그루브(groove)들을 가지며, 또한 각각의 상기 리지들과 그곳에 접촉한 각각의 상기 그루브들 사이의 상기 파판상 밴드의 단위부가 사실상 사인 곡선보다 더 긴 이와 같은 형태를 가진다.
본 발명의 다른 목적들, 특징 및 추가 장점들이 설명된 예로써 도시된 본 발명의 원리를 통합하는 두개의 구조적 실시예들로써 수반된 도면과 상세한 서술에 의거하여 분명해 질 것이다.
본 발명의 원리는 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체(지금부터는 "담지모체"라 칭함)에 적용될 때 특히 유용하다. 본 발명의 중요한 특징은 제1, 2, 4 및 5도에 도시된 바와 같이, 담지모체의 구성 부재 중의 하나인 파판상 금속 밴드의 독특한 형태에 있다. 본 발명은 서술된 실시예들로 제한되지 않으며, 이들 실시예의 각각은 적당한 예로서 간주되어야 한다.
제1도는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 특별한 형태의 파판상 금속 밸드 10과 평판상 금속 밴드 20으로 구성되는 여러층으로된 복합체 1의 일부를 나타낸다.
제2도는 다른 실시예에 따른 다른 형태의 수정된 파판상 금속 밴드 11과 평판상 금속 밴드 21로 구성되는 수정된 여러층으로된 복합체 1의 일부를 나타낸다.
제3도는 파판상 금속 밴드 12와 평판상 금속 밴드 22로 구성되는 종래의 여러층으로된 복합체 1을 나타내지만, 제1도 및 2도와 비슷한 도이다.
제4도는 원형 단면의 관형 금속 케이싱 2에 제2도에 여러층으로된 복합체 1을 끼워넣음으로써 만들어지는, 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한, 금속제 담지모체를 나타낸다. 제2도에서, 여러층으로된 복합체 1은 독특한 형태의 파판상 금속 밴드 11과 평판상 금속 밴드 21을 포함한다.
제5도는 경주-트랙형 단면의 관형 금속 케이싱 2에 제1도의 여러층으로된 복합체 1을 끼워넣음으로써 만들어지는 담지모체의 다른 형태를 나타낸다. 제5도에서, 여러층으로된 담지모체 1은 특별한 형태의 파판상 금속 밴드 10과 편팡상 금속 밴드 20을 포함한다.
제1도와 2도에 도시된 바와 같이, 여러층으로된 복합체 1의 구성부재 중의 하나인 파판상 금속 밴드의 형태가 종래의 파판상 금속 밴드(제3도)의 형태와 현저히 다르다.
제3도에 도시된 종래의 파판상 금속 밴드 13는 사실상 사다리꼴 형태이다. 여기서 설명되어 있지 않지만, 공지된 파판상 금속 밴드들은 삼각법(trigonometric) 기능의 관점에서 사인파의 형태를 가지며, 연속적인 반원형 곡선을 가지는 미앤더(meader)의 형태를 가진다.
본 발명의 구조와 비교하기 위하여, 공지된 모든 파판상 금속 밴드의 형태는 여기에서, 사실상 사인 곡선으로서 정의된다.
제1도와 2도에서, 파판상 금속 밴드 10, 11은 평판상 금속 밴드 20, 21과 접촉하는 다수의 리지와 다수의 내부-리지 그루브를 가진다.
제1도와 2도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 중요한 특징으로서, 파판상 금속 밴드 10, 11은 파판상 금속 밴드 10, 11이 각각의 리지들과 그곳에 접촉한 각각의 내부-리지 그루부들 사이의 파판상 금속 밴드의 단위부와 관점에서 종래의 파판상 금속 밴드 12의 사인파 곡선보다 더 긴 그러한 독특한 형태를 갖는다.
특히, 제1도의 파판상 금속 밴드 10의 단위부는 한개의 계단을 갖는다. 제2도의 파판상 금속 밴드 11의 단위부는 일반적으로 세미-Ω형을 갖는다.
상술된 특별한 형태의 파판상 금속 밴드 10, 11을 사용하는, 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체의 제조가 보통 방법으로 실행될 수 있다. 예를 들면, 독특한 형태의 파판상 밴드 10, 11과 평판상 밴드 20, 21이 그의 중심축을 따라 많은 망상-패턴 가스 흐름 통로들을 정의하는 나선형 또는 적층형의 여러층으로된 복합체 1을 만들기 위하여 서로 포개진다. 다음 여러층으로된 복합체 1은 일반적으로 타원형(경주-트랙형) 단면 또는 원형 단면의 관형 금속 케이싱 2(컨테이너 셀(container shell))(제4도와 5도)에 끼워진다. 마지막으로, 케이싱과 여러층으로된 복합체의 구성 부재들은 예를 들면, 브레이징에 의하여 그들의 접촉 영역에서 서로 접합된다.
파판상 금속 밴드의 독특한 형태 때문에, 금속제 담지모체는 엄격한 조건 아래서도 우수한 내구성을 제공할 수 있다. 따라서, -20℃ 내지 900℃의 엄격한 냉·열 사이클 아래에서 그들의 열팽창(체적 팽창과 선 팽창)으로부터 발생하는 열 변형에 기인한 구성 부재들의 분리를 방지할 수 있다. 또한 내부 엔진 또는 차체로부터의 진동에 기인한 구성 부재들의 크래킹 또는 다른 파손을 방지할 수 있다. 또한 내부 엔지 또는 차체로부터의 진동에 기인한 구성 부재들의 크래킹 또는 다른 파손을 방지할 수 있다, 이것은 탄력적으로 불충분한 개별적인 계단들로서 제1의 파판상 밴드 10의 연속적인 세미-Ω 단위부들 각각을 가지는 미앤더의 형태를 갖는다.
파판상 밴드의 특별한 형태가 제1, 2도와 연관되어 서술되었지만, 본 발명은 수반된 청구항의 영역으로부터 벗어나지 않으면 서술된 특정한 형태들로 제한되지 않는다. 예를 들면, 제1도의 파판상 밴드 10의 단위부들의 각각은 임의의 수의 계단들을 가질 수 있으며, 개별 계단의 형태에 여러가지 수정과 변화를 가할 수 있다. 더욱이, 관형 금속 케이싱 2가 제4, 5도에 도시된 바와 같이 사용될지라도, 관형 금속 케이싱이 본 발명에 반드시 필요한 것은 아니다.
이와 같이 구성된 금속제 담지모체로써, 담지모체의 구성 부재들 중의 하나인 파판상 금속 밴드가 독특한 파형을 갖기 때문에, 엄격한 조건 즉, 배기가스의 고온, 배기가스와 배기가스 정화용 촉매 사이의 발열 반응 및 냉·열 사이클 아래에서 사용될지라도 충분한 내구성이 성취될 수 있다. 특히 엄격한 조건에서 열 변형으로부터 발생하는 응력에 기인한 어떠한 분리, 크래킹 또는 다른 파손으로부터 담지모체의 구성 부재들을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명은 지금부터, 다음의 예에 의하여 좀더 상세히 서술된다. 그러나, 본 발명은 이예로 제한되지 않는다.
[예 1]
(ⅰ) 평판상 밴드 : 0.05mm의 두께와 70mm의 폭을 가지며 5중량 퍼센트의 알루미늄과 20중량 퍼센트의 크롬을 함유하는 내열성 강철판이 평판상 밴드로서 사용된다.
(ⅱ) 파판상 밴드 : 평판상 밴드와 동일한 종류의 다른 강철판이 3.5mm의 피치로 떨어져 있고 1.8mm의 높이를 가지는 리지를 갖는 파형으로 형성된다.
다음 평판상 밴드와 파판상 밴드가 서로 포개지고, 이들 밴드들은 여러층으로된 복합체를 제공하기 위하여 나선형으로 서로 감겨진다. 이렇게 얻어진 여러층으로된 복합체는 약 70mm의 내부 직경을 가지는 원형 단면의 관형 금속 케이싱에 강제적으로 끼워진다, 브레이징 물질의 적용 후에, 브레이징은 평판상과 파판상 밴드들 사이와 니켈-함유 고온 브레이징 물질을 사용하는 열처리에 의하여 여러층으로된 복합체와 금속 케이싱 사이의 접촉 영역에서 실행된다.
그후, 분말 활성 알루미나(감마-알루미나)와 알루미나졸이 혼합되는 슬로리(slurry)가 담지모체의 배기가스 흐름 통로들의 벽 표면 위에 가해지고, 여기서 열 처리를 배기가스 흐름 통로들의 벽 표면 위를 덮는 촉매용 담지층을 형성하기 위해 600℃로 슬로리 위에서 행해진다. 내구성 실험은 50사이클과 정규온도 800℃ㄹ부터의 범위에서 갑자기 냉각되고 가열되는 완성된 담지모체에 진동을 가하기 위해 실행된다. 실험의 결과는 그들의 접촉 영역에서 구성 부재들의 분리 또는 부재들의 크래킹과 파손이 관찰되지 않는다는 것이며, 따라서 금속제 담지모체는 내열성 및 충격 방지도가 우수하다는 것이 증명된다.

Claims (4)

  1. 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체에 있어서, 상기 담지모체가, 얇은 금소판으로 만들어진 평판상 밴드(20)와 다른 얇은 금속판으로부터 만들어진 파판상 밴드(10)를 그의 중심축을 따라 많은 망상-패턴 가스 흐름 통로들을 정의하는 나선형 또는 적층형의 여러층으로된 복합체(1)로 만들기 위해 접촉 관계로써 서로 포개어 형성되고, 상기 파판상 밴드(10)가 상기 평판상 밴드(20)와 접촉하는 다수의 리지와 다수의 내부-리지 그루브들을 가지며, 또한 각각의 상기 리지들과 그곳에 접촉한 각각의 상기 그루브들 사이의 상기 파판상 밴드(20)의 단위부가 사실상 사인곡선보다 더 긴 그러한 형태를 가지는 금속제 담지모체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파판상 밴드(20)의 상기 단위부가 적어도 하나의 계단을 가지는 금속제 담지모체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파판상 밴드(20)의 상기 단위부가 일반적으로 세미-Ω형을 가지는 금속제 담지모체.
  4. 제1항에 있어서, 관형 금속 케이싱(2)을 더 포함하며, 상기 여러층으로된 복합체(1)가 상기 관형 금속 케이싱(2)에 끼워지는 금속제 담지모체.
KR1019890018468A 1988-12-13 1989-12-13 배기가스 정화용 촉매를 담지하기 위한 금속제 담지모체(擔持母體) KR940005266B1 (ko)

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