KR101078894B1 - 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
직각을 형성하는 제 1 평면과 제 2 평면을 가지는 설치 기준 지그를 사용하여, 그 설치 기준 지그 상에 복수의 허니컴 세그먼트들을 페이스트형의 접합재를 통하여 그 설치 기준 지그의 제 1 평면과 제 2 평면에 평행한 방향으로 배열하여 미리 결정된 위치들에 설치한 후 그 접합재를 건조 및 경화하여 복수의 허니컴 세그먼트들을 함께 접합시키는 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법을 개시한다. 제작 방법에 있어서, 복수의 허니컴 세그먼트들을 미리 결정된 위치들에 연속적으로 설치하는 공정의 적어도 일부에서, 새로운 허니컴 세그먼트를 설치하는 경우에, 이미 설치된 허니컴 세그먼트들이 변위되지 않도록 설치된 허니컴 세그먼트들의 적어도 일부를 가압하여 미리 결정된 위치들에 유지한다.
허니컴 세그먼트
Description
본 발명은 복수의 허니컴 세그먼트를 함께 접합하여 허니컴 세그먼트 접합체를 제작하는 방법에 관한 것이다.
배기 가스용 집진 필터, 예를 들어, 디젤 엔진 등으로부터의 배기 가스에 포함되는 수트(soot)와 같은 미립자 물질(미립자들)을 포착하여 제거하는 디젤 미립자 필터(DPF)로서 허니컴 구조체가 널리 사용되고 있다.
이러한 목적에 사용되는 허니컴 구조체는, 배기 가스의 급격한 온도 변화 또는 국부적으로 발생된 열에 노출되어 상기 구조체 내에 불균일한 온도 분포를 쉽게 생성할 수 있고, 이는 크랙들을 발생시키는 등의 문제점을 야기한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 허니컴 구조체를 복수의 허니컴 세그먼트들로 구성하고, 상기 허니컴 세그먼트들을 탄성 재료로 구성되는 접합재를 이용하여 함께 접합 일체화하여, 허니컴 구조체에 작용하는 열응력을 완화시킨다(특허 문헌 1 참조).
통상적으로, 복수의 허니컴 세그먼트를 함께 접합하여 구성되는 상기 허니컴 구조체(허니컴 세그먼트 접합체)는, 도 5에 도시된 바와 같이 직각을 형성하는 2 개의 평면[제 1 평면(21) 및 제 2 평면(22)]을 가지는 설치 기준 지그를 사용하여, 상기 설치 기준 지그(20)상에 복수의 허니컴 세그먼트(30)를 페이스트형 접합재(29)를 통하여 설치 기준 지그(20)의 제 1 평면(21)과 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로 배열하고 미리 결정된 위치들에 설치한 후, 그 접합재(29)를 건조 및 경화시킴으로써 제작된다. 제 1 평면(21)과 제 2 평면(22)에는 필요에 따라서 허니컴 세그먼트(30)들과 접촉하는 패드(23)들이 제공된다. 도 5의 일례에는, 설치 기준 지그(20)의 제 1 평면(21)이 수평 방향에 평행하고, 제 2 평면(22)가 수직 방향에 평행하다는 점에 주목한다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 평면(21)과 제 2 평면(22) 각각이 수평면에 대하여 45˚의 각도를 형성하도록 종종 설치 기준 지그를 사용한다(예를 들어. 특허 문헌 2를 참조).
도 7은 제 1 평면(21)에 평행한 방향에 따른 4 열 그리고 제 2 평면(22)에 평행한 방향에 따른 4 열로 합계 16 개의 허니컴 세그먼트(1 내지 16)를 설치하는 경우 전체 허니컴 세그먼트들을 완전히 설치한 이후의 이상적인 설치 상태를 나타낸다. 따라서, 허니컴 세그먼트(1 내지 16)를 변위없이 동등한 간격으로 배열하기 때문에, 전체 형상은 이상적인 상태로 조정된다. 도면에서 허니컴 세그먼트들에 부착되는 참조 번호(1 내지 16)는 설치 순서를 나타낸다는 점에 주목한다. 이러한 방식으로 최초로 설치되는 허니컴 세그먼트(1)로부터 최후에 설치되는 허니컴 세그먼트(16)로 허니컴 세그먼트들이 계단 패턴으로 연속적으로 설치되는 것이 가장 일반적이다.
그러나, 상기 방법에 의해 실제로 허니컴 세그먼트들을 설치하는 경우에는, 도 7 에 도시된 이상적인 설치 상태를 획득하기는 어렵고, 예를 들어 도 8에 도시 된 바와 같이 허니컴 세그먼트들이 변위되는 상태가 쉽게 발생한다. 이는 새로운 허니컴 세그먼트를 미리 결정된 위치에 설치하는 경우에, 그 새로운 허니컴 세그먼트가 이미 설치된 허니컴 세그먼트에 대하여 가압력을 생성할 수 있기 때문이다. 즉, 허니컴 세그먼트들 사이에 존재하는 접합재(29)는 최종적으로 가열 처리 등으로 인해 건조 및 경화되어 허니컴 세그먼트들을 함께 강고하게 접합한다. 그러나, 허니컴 세그먼트들의 설치 동안에, 접합재는 유동성을 가지는 페이스트형의 재료이고, 상기 설치된 허니컴 세그먼트는 접합재(29)상에 부유하는 상태를 가지므로, 외력이 인가될 때 접합재(29)의 유동성으로 인해 쉽게 변위된다.
도 8의 일례에 도시된 바와 같이, 설치 기준 지그(20)의 패드(23)들과 접촉하도록 설치되는 허니컴 세그먼트(1 내지 4, 6, 7 및 10)는, 패드(23)들에 대한 마찰 저항으로 인해 거의 변위되지 않지만, 다른 허니컴 세그먼트들은 새로운 허니컴 세그먼트가 상술된 바와 같이 설치되는 경우에 쉽게 변위된다. 이 변위는 설치되는 세그먼트들의 개수가 증가하고, 이미 설치된 세그먼트를 새롭게 설치된 세그먼트에 의해 가압하는 횟수가 증가함에 따라 증가한다.
예를 들어, 도 8에서, 허니컴 세그먼트(13)는, 허니컴 세그먼트(15)를 설치하는 경우와 허니컴 세그먼트(16)를 설치하는 경우에 2회 가압되므로, 매우 큰 변위가 쉽게 생성된다. 허니컴 세그먼트(15)는, 허니컴 세그먼트(16)가 설치되는 경우에만 1회 가압되므로, 변위는 허니컴 세그먼트(13)의 변위보다 작다. 허니컴 세그먼트(11)는, 허니컴 세그먼트(14)가 설치되는 경우와 허니컴 세그먼트(16)가 설치되는 경우에 2회 가압되므로, 매우 큰 변위가 허니컴 세그먼트(13)에서와 동일한 방식으로 쉽게 생성된다.
특허 문헌 1 : 특허 공개 제2000-279729호 공보
특허 문헌 2 : 특허 공개 제2000-7455호 공보
본 발명은 이러한 종래의 상황을 고려하여 개발되었고, 본 발명의 목적은, 허니컴 세그먼트들을 미리 결정된 위치들에 연속적으로 설치하는 공정에서 새로운 허니컴 세그먼트를 미리 결정된 위치에 설치하는 경우에, 그 새로운 허니컴 세그먼트로부터 이미 설치된 허니컴 세그먼트까지 가압력이 생성되는 경우에도, 그 설치된 허니컴 세그먼트는 변위되지 않고 규칙적인 형상을 가지는 허니컴 세그먼트 접합체를 획득할 수 있는 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 이하의 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법을 제공한다.
[1] 직각을 형성하는 제 1 평면과 제 2 평면을 가지는 설치 기준 지그를 사용하여, 상기 설치 기준 지그 상에 복수의 허니컴 세그먼트들을 페이스트형의 접합재를 통하여 상기 설치 기준 지그의 제 1 평면과 제 2 평면에 평행한 방향으로 배열하여 미리 결정된 위치들에 설치한 후, 상기 접합재를 건조 및 경화하여 상기 복수의 허니컴 세그먼트들을 함께 접합시키는 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법으로서, 상기 복수의 허니컴 세그먼트들을 상기 미리 결정된 위치들에 연속적으로 설치하는 공정의 적어도 일부에서, 새로운 허니컴 세그먼트를 설치하는 경우에, 이미 설치된 허니컴 세그먼트들이 변위되지 않도록 상기 설치된 허니컴 세그먼트들의 적어도 일부를 가압하여 미리 결정된 위치들에 유지한다.
[2] [1]에 따른 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법에서는, 상기 설치된 허니컴 세그먼트들의 적어도 일부를 상기 제 1 평면에 평행한 방향 또는 상기 제 2 평면에 평행한 방향 중 하나 이상의 방향으로부터 가압하여 미리 결정된 위치들에 유지한다.
[3] [1] 또는 [2]에 따른 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법에서는, 새롭게 설치된 허니컴 세그먼트의 설치 위치로부터 하나의 허니컴 세그먼트만큼 제 1 평면에 가까운 위치들에 존재하는 설치된 허니컴 세그먼트들 전체를 상기 제 1 평면에 평행한 방향으로부터 제 2 평면을 향하여 가압하여 상기 미리 결정된 위치들에 유지한다.
[4] [1] 내지 [3]에 따른 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법에서는, 새롭게 설치된 허니컴 세그먼트의 설치 위치로부터 하나의 허니컴 세그먼트만큼 제 2 평면에 가까운 위치들에 존재하는 설치된 허니컴 세그먼트들 전체를 상기 제 2 평면에 평행한 방향으로부터 제 1 평면을 향하여 가압하여 상기 미리 결정된 위치들에 유지한다.
[5] [1] 내지 [4]에 따른 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법에서는, 인접하는 허니컴 세그먼트들 중 하나의 허니컴 세그먼트의 외벽면에 상기 허니컴 세그먼트들 사이에 미리 결정된 치수를 가지는 공간을 유지하는 스페이서를 부착하고, 상기 스페이서는 대향하는 허니컴 세그먼트의 외벽면과 접촉하여 스페이서, 스페이서를 부착한 외벽면과 상기 스페이서와 접촉하는 외벽면을 손상시키지 않는 가압력에 의해 가압된다.
[6] [1] 내지 [4]에 따른 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법에서는, 인접하는 허니컴 세그먼트들의 양쪽의 외벽면에, 허니컴 세그먼트들 사이에 미리 결정된 치수를 가지는 공간을 각각 유지하는 스페이서들을 부착하고, 상기 스페이서들은 서로 접촉하며, 상기 스페이서들 및 상기 스페이서들을 부착한 외벽면들을 손상시키지 않는 가압력에 의해 가압된다.
본 발명에 따르면, 새로운 허니컴 세그먼트를 미리 결정된 위치에 설치하는 경우에, 그 새로운 허니컴 세그먼트로부터 이미 설치된 허니컴 세그먼트로 가압력이 생성되더라도, 상기 설치된 허니컴 세그먼트는 미리 결정된 위치에 가압 유지되기 때문에, 어떤 변위도 발생하지 않는다. 그 결과, 어느 허니컴 세그먼트도 변위되지 않고 규칙적인 형상을 가지는 허니컴 세그먼트 접합체를 얻을 수 있다. 본 발명은, 복수의 허니컴 세그먼트들을 함께 접합하여 그 세그먼트들의 위치가 쉽게 변위되지 않는 대형 DPF용 허니컴 세그먼트 접합체를 제작할 때에 특히 효과적이다.
도 1은 본 발명의 허니컴 세그먼트 설치 공정의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 허니컴 세그먼트 설치 공정의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 허니컴 세그먼트 설치 공정의 상태를 나타내는 설명도이 다.
도 4는 본 발명의 허니컴 세그먼트 설치 공정의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 5는 설치 기준 지그를 이용한 허니컴 세그먼트들의 설치 방법을 나타내는 설명도이다.
도 6은 설치 기준 지그를 이용한 허니컴 세그먼트들의 설치 방법을 나타내는 설명도이다.
도 7은 전체 허니컴 세그먼트들을 설치한 이후의 이상적인 설치 상태를 나타내는 설명도이다.
도 8은 허니컴 세그먼트들에 변위가 발생된 상태를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명에 사용하는 허니컴 세그먼트들의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명에 사용하는 허니컴 세그먼트들의 또 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
부호의 설명
1 내지 16 : 허니컴 세그먼트 20 : 설치 기준 지그
2 : 제 1 평면 22 : 제 2 평면
23 : 패드 25 : 설치 수단
26 : 가압 수단 29 : 접합재
30 : 허니컴 세그먼트 31 : 셀
32 : 격벽 33 : 외벽
35 : 플러깅부
이하, 본 발명을 특정 실시형태에 따라 설명하지만, 본 발명은 이 실시형태로 한정되어 해석되어서는 않되며, 본 발명은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자의 지식에 기초하여 다양하게 변경, 수정 및 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 허니컴 세그먼트 접합체의 제조 방법에서, 상기 종래의 방법에서와 동일한 방식으로, 도 5에 도시된 바와 같이 직각을 형성하는 2 개의 평면[제 1 평면(21) 및 제 2 평면(22)]을 가지는 설치 기준 지그(20)를 이용한다. 설치 기준 지그(20)상에, 복수의 허니컴 세그먼트(30)를 페이스트형의 접합재(29)를 통하여 제 1 평면(21)에 평행한 방향으로 그리고 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로 배열하여 미리 결정된 위치들에 설치한 후, 접합재(29)를 건조 및 경화시켰다. 그러나, 종래의 방법과는 다른 특징적 구성으로서, 복수의 허니컴 세그먼트를 미리 결정된 위치들에 연속적으로 설치하는 공정의 적어도 일부에 있어서, 새로운 허니컴 세그먼트를 설치하는 경우에, 그 설치된 허니컴 세그먼트들이 변위되지 않도록, 상기 설치된 허니컴 세그먼트들의 적어도 일부를 가압하여 미리 결정된 위치들에서 유지한다.
제 1 평면(21)과 제 2 평면(22)에는, 필요에 따라서 허니컴 세그먼트(30)와 접촉하는 패드(23)가 제공된다. 도 5의 예에서는, 설치 기준 지그(20)의 제 1 평면(21)이 수평 방향으로 평행하고, 제 2 평면(22)이 수직 방향으로 평행하다는 점 에 주목한다. 그러나, 상기 평면들이 그 평면들 사이에서 직각을 형성하고 상기 평면들상에 허니컴 세그먼트들을 탑재하는 한, 제 1 평면(21)과 제 2 평면(22)의 방향은 어떤 특정 제약을 받지 않는다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 평면(21)과 제 2 평면(22) 각각이 수평면에 대하여 45˚의 각도를 형성하도록 설치 기준 지그를 사용할 수도 있다.
상기 설치된 허니컴 세그먼트의 변위를 방지하기 위한 가압 및 유지는, 복수의 허니컴 세그먼트들을 미리 결정된 위치들에 연속적으로 설치하는 공정의 전체에 걸쳐서 수행될 필요는 없다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 평면에 평행한 방향으로 4열로 그리고 제 2 평면에 평행한 방향으로 4열로 합계 16 개의 허니컴 세그먼트(1 내지 16)를 참조 부호 순서로 설치하는 경우에, 허니컴 세그먼트(7)가 설치될 때 까지, 특히 가압 및 유지를 수행하는 경우에도, 변위는 거의 발생하지 않는다. 허니컴 세그먼트(5)를 제외한 허니컴 세그먼트(1 내지 7)는, 설치 기준 지그(20)의 제 1 평면(21)과 제 2 평면(22)에 제공되는 패드(23)들과 접촉하도록 설치된다[어떤 패드(23)도 제공되지 않는 경우에는, 제 1 평면(23)과 제 2 평면(22)이 접촉되도록 설치됨]. 따라서, 허니컴 세그먼트(5)는, 허니컴 세그먼트(5)의 설치시에 가압력을 받는 경우에도, 허니컴 세그먼트들은 패드(23)들[패드(23)들이 제공되지 않는 경우에는 제 1 평면(21)과 제 2 평면(22)]에 대한 마찰 저항으로 인해 거의 이동하지 않는다.
도 1은 허니컴 세그먼트(8)가 설치되는 경우의 상태를 나타낸다. 허니컴 세그먼트를 설치하기 위하여, 허니컴 세그먼트를 파지 및 흡인 등에 의해 유지하여 미리 결정된 설치 위치까지 허니컴 세그먼트를 이동시킬 수 있는 설치 수단(25)을 사용하는 것이 바람직하다. 새로운 허니컴 세그먼트를 점선으로 도시된 미리 결정된 위치에 설치하기 이전에, 이미 설치된 허니컴 세그먼트들(5 및 4)의 외벽면에 대향하는 새롭게 설치될 허니컴 세그먼트(8)의 외벽면들에 페이스트형의 접합재(29)를 도포한다. 접합재(29)의 도포량은 허니컴 세그먼트(8)를 미리 결정된 위치에 설치하는 경우에 인접하는 허니컴 세그먼트(5)와 허니컴 세그먼트(4) 사이의 갭을 충전시키는 량 즉, 상기 갭의 체적과 동일하거나 또는 그 보다 약간 큰 량으로 설정된다. 도포량이 매우 작은 경우에, 허니컴 세그먼트들 사이의 갭은 접합재로 충분히 충전되지 않고, 최종적으로 어떤 만족스런 접합 상태를 얻을 수 없다.
이러한 방식으로 접합재(29)로 상기 면들을 도포한 이후에, 설치 수단(25)는 허니컴 세그먼트(8)를 유지하고 점선으로 도시된 미리 결정된 위치에 허니컴 세그먼트(8)를 이동시키고 인접하는 허니컴 세그먼트(5)와 허니컴 세그먼트(4) 사이에 접합재를 흘려서 그 허니컴 세그먼트(8)를 설치한다. 이 설치 동안에, 허니컨 세그먼트(8)로부터 이미 설치된 허니컴 세그먼트들로 가압력이 생성된다. 이 가압력으로 인해 가장 쉽게 변위되는 허니컴 세그먼트는, 패드(23)와 접촉하지 않는 허니컴 세그먼트(5)이다. 따라서, 이 허니컴 세그먼트(5)를 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로부터 제 1 평면(21)을 향하여 가압하고 미리 결정된 위치에 유지하여 변위를 방지할 수 있다. 또한, 허니컴 세그먼트(4)와 이와 인접하는 허니컴 세그먼트(7)가 패드(23)들과 접촉하지만, 변위될 수도 있다. 따라서, 허니컴 세그먼트(7)를 제 1 평면(21)에 평행한 방향으로부터 제 2 평면(22)을 향하여 가압하여 미리 결정된 위치에 유지한다.
변위를 방지하기 위하여 상기 설치된 허니컴 세그먼트들을 이러한 방식으로 가압 및 유지하는 경우에는, 허니컴 세그먼트(8)에 과도한 량의 접합재(29)가 도포되어 있어도, 과도한 접합재(29)는 허니컴 세그먼트(2)와 허니컴 세그먼트(5) 사이의 갭 또는 허니컴 세그먼트(2)와 허니컴 세그먼트(4) 사이의 갭을 팽창시키지 않는다. 허니컴 세그먼트(5)의 측면과 허니컴 세그먼트(4)의 상면을 따라 상기 접합재가 흐르고, 개구부로 배출되므로, 변위가 회피될 수 있다.
이러한 허니컴 세그먼트들의 가압 및 유지 동안에는, 가압 실린더와 같은 가압 수단(26)을 사용하는 것이 바람직하다. 새로운 허니컴 세그먼트를 설치하기 위하여, 허니컴 세그먼트를 가압 및 유지하는 가압력은 상기 설치된 허니컴 세그먼트에 대하여 생성된 가압력과 동등하거나 또는 그 보다 더 큰 것이 바람직하다.
그 가압력이 과도하게 큰 경우에, 허니컴 세그먼트는 그 가압력으로 인하여 변위될 수도 있음에 주목한다. 따라서, 이러한 문제점을 방지하기 위한 수단으로서, 설치 동안에 인접하는 허니컴 세그먼트들 중 하나의 외벽면에 상기 허니컴 세그먼트들 사이에 미리 결정된 치수를 가지는 공간을 유지하기 위한 스페이서를 부착하고, 상기 스페이서를 대향하는 허니컴 세그먼트의 외벽면에 접촉하고 그 스페이서에 가압력을 가하면, 스페이서, 상기 스페이서가 부착되었던 외벽면 및 상기 스페이서와 접촉하는 외벽면은 손상되지 않는다. 다른 방법으로, 각각이 허니컴 세그먼트들 사이에 미리 결정된 치수를 가지는 공간을 유지하는 스페이서들은 설치 동안에 인접하는 허니컴 세그먼트들 양쪽의 외벽면에 부착될 수도 있고, 그 스페이 서들은 서로 접촉하여 스페이서들 및 상기 스페이서들이 부착되었던 외벽면들을 손상시키는 않는 가압력으로 가압된다.
도 2는 허니컴 세그먼트(14)을 설치하는 동안의 상태를 나타낸다. 허니컴 세그먼트(14)가 설치되는 경우에, 허니컴 세그먼트(14)로부터 상기 설치된 인접한 허니컴 세그먼트(11 및 12)로 큰 가압력이 생성된다. 따라서, 허니컴 세그먼트(11)를 제 1 평면(11)에 평행한 방향으로부터 제 2 평면(22)을 향하여 가압하고, 허니컴 세그먼트(12)를 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로부터 제 1 평면(21)을 향하여 가압하고, 미리 결정된 위치에 유지함으로써, 변위를 방지한다. 허니컴 세그먼트(11)를 제 1 평면(21)에 평행한 방향으로부터 가압하는 경우에, 동일한 열(동일단)에 설치된 다른 허니컴 세그먼트(3, 5 및 8)를 그 방향으로 함께 가압하면, 이러한 허니컴 세그먼트들의 위치들이 유지됨에 주목한다. 이와 유사하게, 상술된 바와 같이 허니컴 세그먼트(12)를 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로부터 가압하는 경우에, 동일한 열에 설치된 다른 허니컴 세그먼트(4, 8)를 그 방향으로 함께 가압하고, 이러한 허니컴 세그먼트들의 위치를 유지한다.
도 3은 허니컴 세그먼트(15)를 설치하는 동안의 상태를 나타낸다. 허니컴 세그먼트(15)를 설치하는 경우에, 큰 가압력이 허니컴 세그먼트(15)로부터 상기 설치된 인접한 허니컴 세그먼트(12 및 13)로 생성된다. 따라서, 제 1 평면(21)에 평행한 방향에 있는 상기 허니컴 세그먼트(12)와 인접하는 허니컴 세그먼트(14)를 제 1 평면(21)에 평행한 방향으로부터 제 2 평면(22)을 향하여 가압하고, 허니컴 세그먼트(13)를 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로부터 제 1 평면(21)을 향하여 가압하 고 미리 결정된 위치에 유지함으로서 변위를 방지한다. 상술된 바와 같이, 허니컴 세그먼트(14)를 제 1 평면(21)에 평행한 방향으로부터 가압하는 경우에, 동일한 열(동일단)에 설치되는 다른 허니컴 세그먼트(6, 9 및 12)가 그 방향으로 함께 가압되고, 이 허니컴 세그먼트들의 위치가 유지된다. 이와 유사하게, 상술된 바와 같이, 허니컴 세그먼트(13)를 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로부터 가압하는 경우, 동일한 열에 설치된 다른 허니컴 세그먼트(2, 5 및 9)가 그 방향으로 가압되고, 이 허니컴 세그먼트들의 위치가 유지된다.
도 4는 최후의 허니컴 세그먼트(16)를 설치하는 동안의 상태를 나타낸다. 허니컴 세그먼트(16)를 설치하는 경우에, 허니컴 세그먼트(16)로부터 상기 설치된 인접한 허니컴 세그먼트(14)와 허니컴 세그먼트(15)로 큰 가압력이 생성된다. 따라서, 허니컴 세그먼트(14)를 제 1 평면(21)에 평행한 방향으로부터 제 2 평면(22)을 향하여 가압하고, 허니컴 세그먼트(15)를 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로부터 제 1 평면(21)을 향하여 가압하고 미리 결정된 위치에 유지함으로써, 변위를 방지한다. 상술된 바와 같이, 허니컴 세그먼트(14)를 제 1 평면(11)에 평행한 방향으로부터 가압하는 경우에, 동일한 열(동일단)에 설치되는 다른 허니컴 세그먼트(6, 9 및 12)가 그 방향으로 함께 가압되고, 이 허니컴 세그먼트들의 위치가 유지된다. 이와 유사하게, 상술한 바와 같이, 허니컴 세그먼트(15)를 제 2 평면(22)에 평행한 방향으로부터 가압하는 경우에, 동일한 열에 설치된 다른 허니컴 세그먼트(4, 8 및 12)는 그 방향으로 함께 가압되고, 이 허니컴 세그먼트들의 위치가 유지된다.
상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 허니컴 세그먼트를 새롭게 설치하 는 경우에, 이미 설치된 허니컴 세그먼트가 변위되는 것을 방지하기 위하여, (1) 새롭게 설치된 허니컴 세그먼트의 설치 위치로부터 하나의 허니컴 세그먼트만큼 제 1 평면에 가까운 위치에 존재하는 설치된 허니컴 세그먼트들 전체를 제 1 평면에 평행한 방향으로부터 제 2 평면을 향하여 가압하거나, 또는 (2) 새롭게 설치된 허니컴 세그먼트의 설치 위치로부터 하나의 허니컴 세그먼트만큼 제 2 평면에 가까운 위치에 존재하는 설치된 허니컴 세그먼트들 전체를 제 2 평면에 평행한 방향으로부터 제 1 평면을 향하여 가압한다. 이는 효과적이며, (1) 및 (2)를 동시에 수행하는 것이 특히 바람직하다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 허니컴 세그먼트는, 2 개의 단부면들을 서로 연결하는 복수의 셀(31)을 분리하는 다공질의 격벽(32)들과 그 격벽들을 둘러싸는 외벽(33)을 포함한다.
본 발명에 따라 획득된 허니컴 세그먼트 접합체를 DPF와 같은 집진용 필터로서 사용하는 경우에, 도 10에 도시된 바와 같이, 허니컴 세그먼트의 2 단부면 중 하나에, 각 셀(31)의 일 단부를 각각 메우는 플러깅부(35)를 형성하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 인접 셀들은, 일 단부면과 타 단부면이 상보적인 체크 무늬 패턴들을 나타내도록 교대로 플러깅된다.
이러한 방식으로 플러깅되는 허니컴 세그먼트들로 구성되는 허니컴 세그먼트 접합체의 일 단부면으로부터 수트(soot) 등의 미립자를 포함하는 유체를 공급하는 경우에, 유체는 일 단부면 측에서의 단부들이 플러깅되지 않은 셀들로부터 허니컴 세그먼트 접합체로 유입되고, 여과 능력을 가지는 다공질의 격벽들을 통과하여 허 니컴 세그먼트 접합체의 타 단부면 측에 플러깅되지 않는 또 다른 채널로 들어간다. 그 후, 그 유체가 그 격벽들을 통과하는 경우에, 유체 내의 미립자들이 격벽들에 의해 포착되고, 그 미립자들이 제거된 정화후의 유체가 허니컴 구조체의 타 단부면으로부터 배출된다.
강도 및 내열성의 관점으로부터, 허니컴 세그먼트를 구성하는 재료의 바람직한 일례는, 탄화 규소(SiC), 탄화 규소(SiC)를 골재(骨材)로서 사용하고 규소(Si)를 결합재로서 사용하여 형성되는 규소-탄화 규소계 복합 재료, 질화 규소, 코디어라이트, 물라이트, 알루미나, 스피넬, 탄화 규소-코디어라이트계 복합재료, 리튬 알루미늄 실리케이트, 티탄산 알루미늄 및 Fe-Cr-Al계 금속으로부터 선택되는 하나 이상의 타입의 재료이다. 그 중에서도, 허니컴 세그먼트는 탄화 규소(SiC) 또는 규소-탄화 규소계 복합 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 플러깅부를 구성하는 재료로서, 플러깅부와 허니컴 세그먼트 사이의 열팽창차를 감소시키기 위하여, 허니컴 세그먼트의 재료와 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
허니컴 세그먼트의 제조 방법으로서, 종래의 공지 방법을 사용할 수도 있다. 구체적인 방법의 일례로서, 상술된 재료에 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로폭실 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 또는 폴리비닐 알코올과 같은 바인더, 조공재, 계면활성제, 용매로서의 물 등을 첨가하여 가소성을 가지는 배토(杯土)를 획득한다. 이 배토는 미리 결정된 허니컴 형상으로 압출 성형된다. 이어서, 마이크로파, 열풍 등에 의해 건조한 후에 소성한다. 셀들에 플러깅 부를 형성하기 위하여, 상기 소성은 셀들에 플러깅부를 형성하기 이전에 수행될 수 있거나 또는 셀들에 플러깅 부를 형성한 후에 플러깅부의 소성과 함께 수행될 수도 있다.
셀들을 플러깅하는 방법으로서 종래의 공지 방법을 사용할 수도 있다. 구체적인 방법의 일례로서, 허니컴 세그먼트의 단부면에 시트를 부착한 후에, 플러깅될 셀들에 대응하는 시트의 위치들에 구멍을 형성한다. 이 시트를 부착한 상태에서, 플러깅부의 구성 재료를 슬러리화한 플러깅 슬러리에 허니컴 세그먼트의 단부면을 침적시키고, 시트에 형성된 구멍을 통하여 플러깅될 셀들의 개구 단부들을 플러깅 슬러리로 충전한다. 그 후, 허니컴 세그먼트를 건조 및/또는 소성하여 경화시킨다.
접합재로서, 내열성을 가지는 세라믹 파이버, 세라믹 입자 등을 포함하는 필터와 콜로이달 실리카와 같은 무기 접착제를 주성분으로 하는 재료가 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 유기 바인더[예를 들어, 메틸 셀룰로오스(MC), 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC) 등], 분산제, 물 등을 상기 재료에 첨가한다. 상기 재료를 믹서와 같은 혼련기를 사용하여 혼합 및 혼련하여 페이스트형 상태로 만든다.
전체 허니컴 세그먼트들을 미리 결정된 위치들에 설치한 후, 접합재를 건조 및 경화하여 획득된 허니컴 세그먼트 접합체의 외주부를 연삭가공할 수도 있고, 필요에 따라, 원주 형상과 같은 원하는 형상으로 가공할 수도 있다. 이 경우에, 이 가공에 의해 외주벽이 제거되고, 내부 격벽들과 셀들이 노출된다는 점에 주목한다. 따라서, 노출면들을 코팅재 등으로 피복함으로써 외주벽을 다시 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 DPF와 같은 집진용 필터로서 사용되는 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법으로서 바람직하게 사용될 수 있다.
Claims (6)
- 직각을 형성하는 제 1 평면과 제 2 평면을 가지는 설치 기준 지그를 사용하여, 상기 설치 기준 지그 상에, 복수의 허니컴 세그먼트들을 페이스트형의 접합재를 통하여 상기 설치 기준 지그의 제 1 평면과 제 2 평면에 평행한 방향으로 배열하여 미리 결정된 위치들에 설치한 후, 상기 접합재를 건조 및 경화하여 상기 복수의 허니컴 세그먼트들을 함께 접합시키는 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법으로서,상기 복수의 허니컴 세그먼트들을 상기 미리 결정된 위치들에 연속적으로 설치하는 공정의 적어도 일부에서, 새로운 허니컴 세그먼트를 설치하는 경우에, 이미 설치된 허니컴 세그먼트들이 변위되지 않도록 상기 설치된 허니컴 세그먼트들의 적어도 일부를 가압하여 미리 결정된 위치들에 유지하는 것인 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 설치된 허니컴 세그먼트들의 적어도 일부를 상기 제 1 평면에 평행한 방향 또는 상기 제 2 평면에 평행한 방향 중 하나 이상의 방향으로부터 가압하여 미리 결정된 위치들에 유지하는 것인 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법.
- 제 2 항에 있어서, 새롭게 설치된 허니컴 세그먼트의 설치 위치로부터 하나의 허니컴 세그먼트만큼 제 1 평면에 가까운 위치 또는 열에 존재하는 설치된 허니컴 세그먼트들 전체를, 상기 제 1 평면에 평행한 방향으로부터 제 2 평면을 향하여 가압하여 상기 미리 결정된 위치들에 유지하는 것인 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법.
- 제 2 항에 있어서, 새롭게 설치된 허니컴 세그먼트의 설치 위치로부터 하나의 허니컴 세그먼트만큼 제 2 평면에 가까운 위치 또는 열에 존재하는 설치된 허니컴 세그먼트들 전체를, 상기 제 2 평면에 평행한 방향으로부터 제 1 평면을 향하여 가압하여 상기 미리 결정된 위치들에 유지하는 것인 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 인접하는 허니컴 세그먼트들 중 하나의 허니컴 세그먼트의 외벽면에 상기 허니컴 세그먼트들 사이에 미리 결정된 치수를 가지는 공간을 유지하는 스페이서를 부착하고, 상기 스페이서는 대향하는 허니컴 세그먼트의 외벽면과 접촉하여, 스페이서, 스페이서를 부착한 외벽면 및 상기 스페이서와 접촉하는 외벽면을 손상시키지 않는 가압력에 의해 가압되는 것인 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 인접하는 허니컴 세그먼트들의 양쪽의 외벽면에, 허니컴 세그먼트들 사이에 미리 결정된 치수를 가지는 공간을 각각 유지하는 스페이서들을 부착하고, 상기 스페이서들은 서로 접촉하며, 상기 스페이서들 및 상기 스페이서들을 부착한 외벽면들을 손상시키지 않는 가압력에 의해 가압되는 것인 허니컴 세그먼트 접합체의 제작 방법.
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