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KR101114384B1 - 여과필터세트 - Google Patents

여과필터세트 Download PDF

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KR101114384B1
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 여과필터세트는, 배기가스가 통과하여 외부로 배출되는 배기라인, 및 상기 배기라인에 설치되어 그 내부를 통과하는 상기 배기가스에 포함된 입자상물질을 필터링하고, 그 필터링된 입자상물질을 설정된 주기로 제거하는 여과필터; 를 포함하되, 상기 여과필터는, 제1다공률을 갖는 소다공부, 및 상기 제1다공률보다 큰 제2다공률을 갖는 대다공부로 구성된다.
따라서, 다공률이 큰 부분과 다공률이 작은 부분을 적절하게 포함하는 담체를 이용하여, 입자상물질을 전체적으로 균일하게 포집할 수 있고, 입자상물질이 중심부에 과도하게 포집되는 것을 방지하며, 중심부를 흐르는 배기가스의 양을 감소시켜, 중심부 말단부의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
DPF, 촉매여과필터, 재생, 산화촉매, 채널

Description

여과필터세트{PARTICULATE FILTER SET}
본 발명은 여과필터세트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진에서 배출되는 배기가스에 포함된 입자상물질을 필터링하고 제거하는 여과필터세트에 관한 것이다.
일반적으로 엔진의 배기시스템은 배기 가스를 차량의 후방으로 배출하는 기능과 배기음을 저감시키는 기능을 한다.
최근들어 배기가스를 정화하기 위해서 촉매장치가 사용되고 있으며, 이들은 유해한 배기가스를 무해한 질소, 이산화탄소, 또는 물로 변환한다.
일반적으로 디젤에서 배출되는 입자상물질을 물리적으로 포집하여 연소시키는 촉매장치를 디젤매연여과필터(DPF, Diesel Particulate Filter) 라 일컬으며, 이러한 디젤매연여과필터는 배기 가스 흐름 방향으로 여러 개의 채널들이 형성된다.
아울러, 상기 채널들 중 적어도 하나는 입구가 패쇄되고 출구가 개방되며, 상기 채널들 중 적어도 하나는 입구가 개방되고, 출구가 폐쇄되되, 입구 또는 출구의 폐쇄된 부분이 교대로 배치되는 구조를 갖는다.
상기 채널들의 입구와 출구는 교대로 플러그로 막힌 구조를 갖고 있으며, 상기 채널을 형성하는 표면에 촉매층이 형성된 구조를 갖고 있다. 일반적으로, 촉매장치에는 그 내부로 배기가스가 투과되는 다공성의 필터가 사용되고 있으며, 이는 SiC 또는 AT재질로 형성된다.
한편, 배기가스에 포함된 입자상물질이 여과필터에 누적되는데, 여과필터의 중심부에는 입자상물질이 과도하게 포집되고, 그 가장자리는 입자상물질이 상대적으로 적게 포집되는 문제점이 있다.
아울러, 중심부로 흐르는 배기가스의 흐름양이 클 뿐만 아니라, 중심부에 과도하게 포집된 입자상물질과 인하여 재생 시 중심부의 말단부에는 과도하게 높은 온도의 열이 발생하여 필터가 손상되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 중심부에 과도하게 입자상물질이 포집되는 것을 방지하는 여과필터세트를 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 중심부 말단부의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하는 여과필터세트를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 여과필터세트는, 배기가스가 통과하여 외부로 배출되는 배기라인, 및 상기 배기라인에 설치되어 그 내부를 통과하는 상기 배기가스에 포함된 입자상물질을 필터링하고, 그 필터링된 입자상물질을 설정된 주 기로 제거하는 여과필터; 를 포함하되, 상기 여과필터는, 제1다공률을 갖는 소다공부, 및 상기 제1다공률보다 큰 제2다공률을 갖는 대다공부로 구성된다.
상기 소다공부는 상기 여과필터의 길이방향 중심축을 따라서 중심부에 형성되고, 상기 대다공부는 상기 중심부의 외측에 형성된다.
상기 소다공부는 원통형으로 형성되고, 상기 대다공부는 상기 소다공부를 감싸는 파이프형태를 갖는다.
금형 내부에 충진된 원료를 다이를 통해서 외부로 인젝션하여 여과필터를 제작하는 여과필터세트의 제작방법은, 상기 금형 내부에 소다공부용 제1원료와 대다공부용 제2원료를 충진하는 충진단계, 및 상기 다이를 통해서 상기 제1원료와 상기 제2원료를 인젝션하여 대다공부와 소다공부를 일체로 포함하는 담체를 형성하는 인젝션단계를 포함한다.
상기 충진단계에서, 상기 제1원료는 길이방향 중심축을 중심으로 그 중심부에 충진되고, 상기 제2원료는 중심부의 외측에 형성된다.
상기 충진단계에서, 상기 제1원료는 중심부에 형성된 중심공급관을 통해서 상기 금형 내부의 중심공간으로 충진되고, 상기 제2원료는 상기 중심공급관의 외측면과 설정된 간격을 두고 상기 중심공급관이 삽입된 구조를 갖는 외부공급관을 통해서 상기 금형 내부의 외부공간으로 충진된다.
상기 담체 형성된 채널의 입구 또는 출구를 폐쇄하는 플러깅단계, 및 상기 담체 내부에 기포제를 제거하는 기포제거단계를 더 포함한다.
상기 대다공부는 상기 여과필터의 길이방향 중심축을 따라서 중심부에 형성되고, 상기 소다공부는 상기 중심부의 외측에 형성될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 다공률이 큰 부분과 다공률이 작은 부분을 적절하게 포함하는 담체를 이용하여, 입자상물질을 전체적으로 균일하게 포집할 수 있다.
아울러, 입자상물질이 중심부에 과도하게 포집되는 것을 방지하고, 중심부를 흐르는 배기가스의 양을 감소시켜, 중심부 말단부의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 여과필터의 개략적인 사시도이다.
여과필터는 'DPF'라고도 불리우며, DPF는 diesel particulate filter 의 약자이고, 상기 여과필터(100)에는 촉매성분이 추가되어 촉매여과필터(100)라고도 불리운다.
엔진에서 형성된 배기가스는 상기 여과필터(100)를 통고하면서, 입자상물질이 필터링되고, 촉매성분에 의해서 유해물질이 정화된다.
상기 여과필터(100)의 전면부에서 후면부로 여러 개의 채널(120)이 형성되고, 상기 채널(120)들은 그 입구가 플러그(130)로 폐쇄되거나 그 출구가 폐쇄된 구조를 갖는다.
아울러, 그 입구가 폐쇄된 채널(120)들이 교대로 배치된 구조를 갖고 있고, 그 출구가 폐쇄된 채널들이 교대로 배치된 구조를 갖는다.
아울러, 본 발명의 실시예에서, 상기 여과필터(100)에 형성된 채널(120)과 플러그(130)의 구조는 여러 가지로 변형될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 여과필터(100)는 다공률이 큰 대다공부(100b)와 다공률이 작은 소다공부(100a)를 포함하여 구성된다.
일례로, 도 1을 참조하면, 상기 소다공부(100a)는 상기 여과필터(100)의 중심부에 형성된다. 좀 더 상세하게는, 상기 여과필터(100)의 길이방향 중심축을 따라서 그 중심부에는 상기 소다공부(100a)가 형성되고, 그 외측에 상기 대다공부(100b)가 형성된다.
따라서, 도 1에서, 상기 소다공부(100a)는 원기둥 형태이고, 상기 대다공부(100b)는 원통형 파이프형태를 갖는다.
여기서, 상기 소다공부(100a)와 상기 대다공부(100b)가 별도로 조립될 수도 있고, 일체로 형성될 수 있으며, 그들 사이에 경계는 확실하지 않을 수 있다.
상기 여과필터(100)는 전체적으로 다공성인 구조를 갖고 있으며, 배기가스는 한 채널과 인접한 다른 채널 사이에 형성된 월(wall)을 투과하고, 입자상물질이 채널 내부에 포집된다.
다공률이 큰 상기 대다공부(100b)로는 배기가스의 흐름양이 크고, 다공률이 작은 상기 소다공부(100a)로는 배기가스의 흐름양이 작다.
따라서, 상기 대다공부(100b)에는 상대적으로 많은 입자상물질이 많이 포집 되고, 상기 소다공부(100a)에는 상대적으로 적은 입자상물질이 포집될 수 있다.
한편, 배기가스의 흐름특성상 배기라인의 중심부를 지나는 배기가스의 양이 크고, 가장자리를 지나는 배기가스의 양은 적다.
그래서, 상기 여과필터(100)의 전체적인 다공률이 같은 경우, 상기 여과필터(100)의 중심부에 입자상물질이 많이 포집된다.
그러나, 본 발명의 실시예에서는, 중심부에 다공률이 작은 상기 소다공부(100a)가 형성되기 때문에 중심부에 포집되는 입자상물질이 가장자리로 분산된다.
상기 여과필터(100)의 중심부에 입자상물질이 과도하게 포집되면, 재생 시 제어할 수 없는 이상 연소가 발생된다.
특히, 상기 여과필터(100)의 말단부 가운데의 온도는 비정상적으로 상승하여 열화의 주요 원인이다.
아울러, 상기 여과필터(100)의 재생 시 이상연소가 발생되면, 중심부에 온도구배(온도차이)가 커져 열충격을 받을 수 있다.
특히, 상기 여과필터(100)의 중심부에 배기가스의 흐름이 크기 때문에 연소시 온도(섭씨 1100도)가 과도하게 올라가서, 코디어라이트 재질의 필터는 녹을 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에서는, 중심부에 상기 소다공부(100a)가 형성되므로 배기가스의 흐름양이 상대적으로 적어져서, 중심부의 온도가 과도하게 상승하거나 급격한 온도구배가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 여과필터의 제작방법의 개략적인 구성도이다.
상기 여과필터(100)를 제작하기 위해서, 금형(230)이 준비된다.
상기 금형(230)의 우측단부에는 상기 금형(230) 내부로 원료를 주입하는 주입부가 형성되고, 좌측단부에는 내부원료가 이를 통해서 압출되는 다이(240)가 배치된다.
상기 주입부는 중심부에 원료를 주입하는 중심공급관(210)과 상기 중심공급관(210)의 외주면과 설정된 간격을 두고 외부공급관(220)이 형성된다.
상기 중심공급관(210)으로는 다공률이 작은 제1원료(200a)가 공급되고, 상기 외부공급관(220)으로는 다공률이 큰 제2원료(200b)가 공급된다.
상기 제1원료(200a)와 상기 제2원료(200b)가 각각 상기 중심공급관(210)과 상기 외부공급관(220)으로 공급되면, 상기 금형(230) 내부에서 상기 제1원료(200a)와 상기 제2원료(200b)가 초기에는 혼합될 수 있지만, 계속적으로 원료가 투입되면, 상기 제1원료(200a)와 상기 제2원료(200b) 사이에 경계가 형성된다.
연속적으로 원료가 공급되면, 상기 다이(240)를 통해서 상기 제1원료(200a)와 상기 제2원료(200b)가 압출되고, 상기 여과필터(100)로 만들어질 담체가 형성된다.
상기 담체에 플러깅작업 즉, 채널(120)의 입구 또는 출구를 플러그(130)로 폐쇄하는 작업, 내부에 기포제를 제거하는 작업, 및 촉매를 코팅하는 마무리 공정을 거쳐 상기 여과필터(100)가 완성되는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 여과필터의 제작방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 여과필터(100)의 제작방법은 제1단계(S10), 제2단계(S20), 제3단계(S30), 및 제4단계(S40)를 포함한다.
상기 제1단계(S10)는, 상기 금형(230) 내부에 상기 제1원료(200a)와 상기 제2원료(200b)가 충진되는 충진단계이고, 상기 제2단계(S20)는, 상기 금형(230)의 상기 다이(240)를 통해서 상기 제1원료(200a)와 상기 제2원료(200b)를 동시에 압출하여 인젝션하는 인젝션단계이다.
아울러, 상기 제3단계(S30)는, 상기 금형(230)에서 인젝션된 상기 담체에 플러깅작업을 실시하는 플러깅단계이고, 상기 제4단계(S40)는, 상기 담체 내부에 기포제를 제거하는 기포제제거단계이다.
아울러, 상기 기포제제거단계는 가열 또는 건조 작업을 포함하고, 별도의 촉매성분을 코팅하는 작업이 추가로 수행될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 여과필터의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 여과필터의 제작방법의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 여과필터의 제작방법의 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 여과필터
110a: 소다공부
110b: 대다공부
120: 채널
130: 플러그
200a: 제1원료
200b: 제2원료
210: 중심공급관
220: 외부공급관
230: 금형
240: 다이
S10, S20: 제1단계, 제2단계,
S30, S40: 제3단계, 제4단계

Claims (8)

  1. 배기가스가 통과하여 외부로 배출되는 배기라인; 및
    상기 배기라인에 설치되어 그 내부를 통과하는 상기 배기가스에 포함된 입자상물질을 필터링하고, 그 필터링된 입자상물질을 설정된 주기로 제거하는 여과필터; 를 포함하되,
    상기 여과필터는,
    제1다공률을 갖는 소다공부; 및
    상기 제1다공률보다 큰 제2다공률을 갖는 대다공부; 로 구성되고,
    상기 소다공부는 상기 여과필터의 길이방향 중심축을 따라서 중심부에 형성되고, 상기 대다공부는 상기 중심부의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 여과필터세트.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 소다공부는 원통형으로 형성되고,
    상기 대다공부는 상기 소다공부를 감싸는 파이프형태를 갖는 것을 특징으로 하는 여과필터세트.
  4. 금형 내부에 충진된 원료를 다이를 통해서 외부로 인젝션하여 여과필터를 제작하는 여과필터세트의 제작방법에 있어서,
    상기 금형 내부에 소다공부용 제1원료와 대다공부용 제2원료를 충진하는 충진단계; 및
    상기 다이를 통해서 상기 제1원료와 상기 제2원료를 인젝션하여 대다공부와 소다공부를 일체로 포함하는 담체를 형성하는 인젝션단계; 를 포함하고,
    상기 충진단계에서,
    상기 제1원료는 길이방향 중심축을 따라서 중심부에 충진되고, 상기 제2원료는 중심부의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 여과필터세트의 제작방법.
  5. 삭제
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 충진단계에서,
    상기 제1원료는, 중심부에 형성된 중심공급관을 통해서 상기 금형 내부의 중심공간으로 충진되고,
    상기 제2원료는, 그 내측면이 상기 중심공급관의 외측면과 설정된 간격을 두도록 상기 중심공급관이 삽입된 구조를 갖는 외부공급관을 통해서 상기 금형 내부 의 외측공간으로 충진되는 것을 특징으로 하는 여과필터세트의 제작방법.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 담체 형성된 채널의 입구 또는 출구를 폐쇄하는 플러깅단계; 및
    상기 담체 내부에 기포제를 제거하는 기포제거단계; 를 더 포함하는 여과필터세트의 제작방법.
  8. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020067719A (ko) * 2001-02-17 2002-08-24 우신공업 주식회사 배기가스정화장치용 필터
KR20080097414A (ko) * 2006-01-31 2008-11-05 생-고뱅 생트레 드 레체르체 에 데투드 유로삐엔 짧은 라이트-오프 시간을 갖는 촉매 필터

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