JP2011528279A

JP2011528279A - 自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置

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Publication number: JP2011528279A
Application number: JP2011518605A
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Inventors: キム、ヒュン、テ
Original assignee: Alantum Corp
Current assignee: Alantum Corp
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2011-11-17
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Abstract

【課題】自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供する。
【解決手段】本発明による自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置は、ケースと；前記ケース内部に装着された前面フランジと；前記ケース内部に装着された後面フランジと；前記前面フランジと後面フランジの間に装着されたフィルタ部材とを含む。前記ケースは流入口、多孔性チューブ、排出口を含む。前記フィルタ部材は前記前面フランジと後面フランジの間に装着される積層形態または巻く形態の金属フォームフィルタと、前記金属フォームフィルタを囲むジャケットを含む。前記排気ガスは前記金属フォームフィルタを通過する多孔性チューブ内部を流れる。前記ジャケットは前記金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持するようにして耐久性を有するようにする。前記ジャケットには長方形状の通孔が形成される。前記ジャケットは前記フィルタを保持して（ｈｏｌｄ）前記フィルタの形状、構成および位置を維持（ｍａｉｎｔａｉｎ）する。

Description

本発明は、フィルタの厚さが薄いながらも、捕集効率を上げるための構造及び配置が重要であるので、仕切りを一つまたは複数個を使用して、フィルタの厚さを厚くすることなく、排気ガスの流路の長さは増やせるように複数の層のフィルタを通過するようにして、粒子状物質の捕集効率を上げられ、一つのフィルタ部材の中が仕切りによって複数のフィルタ部位別に分けられて、部位別に多様な触媒を処理して一つのフィルタ部材内に装着できて、排気ガスから出る多様なガスを除去することができ、金属フォームフィルタを積層型方式または巻く方式で構成し、排気ガスの流路をインワード方式またはアウトワード方式を形成することによって、捕集効率を向上させることができ、後面フランジの表面に大小の溝を形成することによって、流入口側の多孔性チューブと締結する時、凸状の溝がチューブの位置が簡単に取れるようにするので、生産工程時の製品の欠陥を減らすことができ、後面フランジのしわになった溝が流入口チューブとフランジと間の溶接時に発生する高温による変形を減少させて、フランジ表面の平坦度を維持でき、前面フランジが流入口側の多孔性チューブと溶接される位置が、前面フランジや流入口側の多孔性チューブが互いに平行するので、溶接時に発生する熱が伝導する時、流入口側の多孔性チューブの長さ方向に伝播することによって、熱伝達による変形がフランジの面に垂直方向に限定されてフランジ面の熱変形を最小化でき、流入口側の多孔性チューブに長方形や菱形状に通孔を形成することによって、最大流動面積を確保しながら、振動及び内、外部の外力による変形を最小化でき、フィルタ装置の内部に装着される金属フォームフィルタを多孔性ジャケットまたは金属マットで囲むので、金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持できて、フィルタ装置の耐久性の向上と流動面積を確保できる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置に関する技術である。

通常、車両の排気ガスは、エンジンから燃焼した混合気が排気管を通じて大気中に放出されるガスをいい、このような排気ガスには、主に一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ）などの有害物質が含まれている。このような排気ガスの規制は必然的に強化されており、これによって排出ガスの再循環装置、三元触媒、ＭＰＩ装置などを含む排気ガス制御装置と、キャニスタ、パージコントロールソレノイドバルブなどを含む蒸発ガス制御装置などが車両に適用されている。

一方、ディーゼルエンジン車両は、燃費、出力面で優れていることにもかかわらず、ガソリンエンジンとは異なって排気ガス内に窒素酸化物と粒子状物質（ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）が相当多く含まれている。ディーゼル車両においては、空気が大部分の運転条件で十分な状態に燃焼するため、ＣＯとＨＣは、ガソリン車両に比べて非常に少なく排出するが、ＮＯｘと粒子状物質（媒煙）が多く排出される。

したがって、ディーゼル自動車排気の規制の主な対象物質は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と粒子状物質（ＰＭ）であるので、その対応技術としては、燃料噴射時期遅延と、排気ガス再循環装置（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）による窒素酸化物の濃度低減と、粒子状物質を低減するためのエンジンの燃焼性能改善及び改良技術であって、その技術に重点を置いて開発している傾向にある。つまり、ディーゼル自動車排気規制の具体的な対応策としてエンジンの改良と後処理技術とに区分されているが、まず、ディーゼル自動車のエンジン改良技術としては、燃料室改良、吸気系改良（ターボチャージャ＋インタークーラー）、燃料噴射系改良（電子調節高圧燃料噴射装置）、排気ガス再循環装置などが適用されているかまたは開発中にある。また、後処理技術としては、第一に、粒子状物質（ＰＭ）のうちの高沸点炭化水素を浄化するための酸化触媒、第二に、過剰酸素雰囲気下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を分解または還元するＤｅＮＯｘ触媒、第三に、粒子状物質（ＰＭ）をフィルタでろ過するディーゼル粒子状物質除去用フィルタ（ＤｉｅｓｅｌＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ：以下、ＤＰＦと略称する）システムなどがある。しかし、このような後処理技術のうちの粒子状物質（ＰＭ）除去用フィルタシステムは、媒煙を確かに捕集して排出量を減らせるという長所はあるが、時間経過によるＤＰＦに捕集された粒子状物質の増加によって、排出ガスの排圧が増加して、エンジンに負担が大きくなる問題点を有している。

これによって、上記ＤＰＦ自体の排圧の低減と共に、捕集された粒子状物質を燃焼させて除去する再生方法がＤＰＦの性能を左右する重要な要因になる。

現在、上記ＤＰＦの材料としては、捕集された粒子状物質の燃焼による再生時の熱膨張、耐久性などの問題で炭化ケイ素（ＳｉＣ）が注目されており、図１と図２に示すように、この炭化ケイ素を利用して単位セル１１０を形成し、この単位セル１１０を炭化ケイ素と類似する成分の接着剤で接着して、所望の大きさのＤＰＦ１００を製造している。現在、このようなＤＰＦ１００は、単位セル１１０のセル密度（Ｃｅｌｌｄｉｎｓｉｔｙ）と気孔率（Ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を同一の単位セル１１０で構成して所望の大きさのＤＰＦ１００を製造するようになるが、このように同一のセル密度と気孔率を有するＤＰＦ１００は、エンジンから排出される粒子状物質を捕集下するために、粒子状物質の排出量を基準としてＤＰＦ１００の大きさが決定されるため、排出ガスの排気管の直径より大きい面積のＤＰＦ１００を設置するか、または排気管と同じ直径のＤＰＦ１００を設置する場合、非常に長い長さのＤＰＦ１００が設置されて、排出ガスの排圧が非常に高まり、エンジンの運転が不可能になる問題点がある。したがって、ディーゼルエンジンの排出ガスに対する排出圧力の上昇を抑制しながら粒子状物質を除去するためには、排気管の直径より大きいＤＰＦ１００を設置しなければならない。これによって、排気ガスの流れがＤＰＦ１００の中央部にのみ集中する現象が発生し、その周縁に捕集された粒子状物質は、排出ガスの温度上昇により再生モード時期に排出ガスの流れが円滑に行われず、結局、ある時点で機能を喪失してＤＰＦ１００の排出ガス通過面積が縮小され、これによってエンジンの排出ガス圧力が上昇して、エンジン故障の原因を提供する問題点がある。

また、過度な粒子状物質の捕集状態で再生が起こる場合に、急激な温度上昇によりＤＰＦ１００の破損を招く問題点がある。

一方、従来のラジアル（ｒａｄｉａｌ）型金属フォームフィルタの場合、インナーパイプ側に排気ガスが流入すれば、インナーパイプの詰まっている後端部に圧力が高くかかって、フィルタの後端部側を通過する流速が速くなり、インナーパイプの前端部には圧力が低くかかって、フィルタの前端部側を通過する流速が遅くなる。このように、フィルタの全般にわたって流速の差が生じる場合、後端部では流速が速くて、同一時間に多量の流量が流れるようになって、粒子状物質（ＰＭ：ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＭａｔｔｅｒ）が多く捕集され、前端部では流速が遅くて、同一時間に少量の流量が流れるようになって、粒子状物質が少なく捕集される。上記の場合、再生が発生すれば、温度勾配によるフィルタの損傷はもちろん、歪みが発生し得る問題点がある。

また、従来は後面フランジの表面に大小の溝がなくて、流入口側の多孔性チューブと締結する時、位置が簡単に取れることができず、多孔性ジャケットが装着されていなくて、流動面積を確保しながら、フィルタの形状、構成及び位置をフィルタの膨張外力に対応してしっかり保存することができない問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、フィルタの厚さが薄いながらも、捕集効率を上げるための構造及び配置が重要であるので、仕切りを一つまたは複数個を使用して、フィルタの厚さを厚くすることなく、排気ガスの流路の長さは増やせるように複数の層のフィルタを通過するようにして、粒子状物質の捕集効率を上げられる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、一つのフィルタ部材の中が仕切りによって複数のフィルタ部位別に分けられて、部位別に多様な触媒を処理して、一つのフィルタ部材内に装着できて、排気ガスから出る多様なガスを除去できる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、金属フォームフィルタを積層型方式または巻く方式で構成し、排気ガスの流路をインワード方式またはアウトワード方式で形成することによって、捕集効率を向上させることができる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、後面フランジの表面に大小の溝を形成することによって、流入口側の多孔性チューブと締結する時に、凸状の溝がチューブの位置が簡単に取れるようにして、生産工程時の製品の欠陥を減らせる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、後面フランジのしわになった溝が流入口チューブとフランジとの間の溶接時に発生する高温による変形を減少させて、フランジ表面の平坦度を維持できる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、前面フランジが流入口側の多孔性チューブと溶接される位置が、前面フランジや流入口側の多孔性チューブが互いに平行するので、溶接時に発生する熱が伝導する時、流入口側の多孔性チューブの長さ方向に伝播されることによって、熱伝達による変形がフランジの面に垂直方向に限定されて、フランジ面の熱変形を最小化できる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、流入口側の多孔性チューブに長方形や菱形状に通孔を形成することによって、最大流動面積を確保しながら、振動及び内、外部の外力による変形を最小化できる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、フィルタ装置の内部に装着される金属フォームフィルタを多孔性ジャケットまたは金属マットで囲むことにより、金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持できて、フィルタ装置の耐久性の向上と流動面積を確保できる自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を提供することにある。

上記本発明の目的を達成するための自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置は、エンジンから燃焼した排気ガスがパイプ形態の内部の多孔性チューブに流入する流入口と、前記排気ガスが流入した後、金属フォームフィルタを通過して排出されるようにする複数の通孔が形成されて、最大流動面積を確保しながら、振動及び外力による変形を最小化することができる多孔性チューブと、前記多孔性チューブを通過した排気ガスが流路を経由して排出される排出口が形成されているケースと；前記ケース内部に装着され、多孔性チューブを囲んでいる金属フォームフィルタの前端部に垂直に固定され、多孔性チューブの固定と金属フォームフィルタが前端に押し出されることを防止し、熱伝達による変形がフランジの面に垂直方向に限定されてフランジ面の熱変形を最小化できるように、流入口側の多孔性チューブと溶接される位置が前面フランジや流入口側の多孔性チューブが互いに平行するので、溶接時に発生する熱が伝導される時、流入口側の多孔性チューブの長さ方向に伝播するように形成される前面フランジと；前記ケース内部に装着され、多孔性チューブを囲んでいる金属フォームフィルタの後端部に垂直に固定され、多孔性チューブの固定と金属フォームフィルタが後端に押し出されることを防止し、流入口側の多孔性チューブと締結する時、凸状の溝がチューブの位置を簡単に取れるように後面フランジの表面に大小の溝を形成し、流入口側の多孔性チューブとフランジ間の溶接時発生する高温による変形を減少させて、フランジ表面の平坦度を維持できるようにしわになった溝が形成されている後面フランジと；前記前面フランジと後面フランジの間に装着されて、多孔性チューブの内部に流入した排気ガスが通過する積層形態または巻く形態の金属フォームフィルタと、前記金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を有するようにする網状に形成されて、金属フォームフィルタを囲んでおり、長方形状の通孔が形成され、金属フォームフィルタを囲んで固定されて流動面積を確保しながら、フィルタの形状、構成及び位置をフィルタの膨張外力に対応してしっかり保存できるように形成されるジャケットを含むフィルタ部材；を含むすることを特徴とする。

前記本発明において、前記ジャケットは、金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を有するようにする網状に形成されて、金属フォームフィルタを囲んでいる金属マットに代替できることを特徴とする。

前記本発明において、前記ケースの内部に形成されて、流入口に流入した排気ガスが金属フォームフィルタを通過して排出口に排出されるようにする排気ガスの流路を変更する一つまたは複数個の仕切りをさらに含むことを特徴とする。

前記本発明において、前記前面フランジと後面フランジは、金属フォームフィルタとケース、ケースと前面フランジまたは後面フランジ、前面フランジまたは後面フランジと多孔性チューブ間の隙を抑制、防止でき、ケースと溶接する付近の前面フランジまたは後面フランジの溶接面を前面フランジまたは後面フランジ面に垂直方向で折曲するので、前面フランジまたは後面フランジとケースの組み立てを容易にし、溶接による熱変形を制限できることを特徴とする。

前記本発明において、前記後面フランジの溝は後面フランジ内に位置し、一つ乃至複数個が形成され、熱変形によって生じ得る金属フォームフィルタとケース、ケースと前面フランジまたは後面フランジ、前面フランジまたは後面フランジと多孔性チューブ間の隙を抑制、防止できることを特徴とする。

前記本発明において、前記ジャケットは、最大流動面積を確保できるように長方形状にプレス金型を利用して穿孔し、以降フィルタにかぶせた状態で巻いてホール以外の面積を曲げ、その部位をカーリング（ｃｕｒｒｉｎｇ）して畳んで固定するか、または溶接して固定することを特徴とする。

前記本発明において、前記排気ガスの流路は、排気ガスがフィルタ部材の内部に流入して、フィルタ部材を通過して外部に排出されて、さらに内部に流入するアウトワード方式と、排気ガスが流入して、フィルタ部材の外部からフィルタ部材を通過してフィルタ部材の内部に流入して、さらに外部に、さらに内部に流入した後、カンの外部に排出されるインワード方式を含むことを特徴とする。

前記本発明において、前記一つのフィルタ部材の中が仕切りによって複数のフィルタ部位別に分けられて、部位別に多様な触媒を処理して一つのフィルタ部材内に装着できて、排気ガスから出る多様なガスを除去できることを特徴とする。

上述のように、本発明の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置は、フィルタの厚さが薄いながらも、捕集効率を上げるための構造及び配置が重要であるので、仕切りを一つまたは複数個を使用して、フィルタの厚さを厚くすることなく、排気ガスの流路の長さは増やせるように、複数の層のフィルタを通過するようにして粒子状物質の捕集効率を上げられ、一つのフィルタ部材の中が仕切りによって複数のフィルタ部位別に分けられて、部位別に多様な触媒を処理して一つのフィルタ部材内に装着できて、排気ガスから出る多様なガスを除去でき、金属フォームフィルタを積層型方式または巻く方式で構成し、排気ガスの流路をインワード方式またはアウトワード方式で形成することによって捕集効率を向上させることができ、後面フランジの表面に大小の溝を形成することによって、流入口側の多孔性チューブと締結する時、凸状の溝がチューブの位置を簡単に取れるようにするので、生産工程時の製品の欠陥を減らすことができ、後面フランジのしわになった溝が流入口チューブとフランジと間の溶接時に発生する高温による変形を減少させてフランジ表面の平坦度を維持でき、前面フランジが流入口側の多孔性チューブと溶接される位置が、前面フランジや流入口側の多孔性チューブが互いに平行するので、溶接時に発生する熱が伝導する時、流入口側の多孔性チューブの長さ方向に伝播されることによって、熱伝達による変形がフランジの面に垂直方向に限定されて、フランジ面の熱変形を最小化でき、流入口側の多孔性チューブに長方形や菱形状に通孔を形成することによって、最大流動面積を確保しながら、振動及び内、外部の外力による変形を最小化でき、フィルタ装置の内部に装着される金属フォームフィルタを多孔性ジャケットまたは金属マットで囲むので、金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持できて、フィルタ装置の耐久性の向上と流動面積を確保できる。

一般的なディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタシステムを示した図面である。従来のディーゼルエンジンの粒子状物質除去用フィルタを示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材の変形を抑制するための構造を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する前面フランジの形状を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する後面フランジの形状を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する多孔性チューブの形状と穿孔された金属板の形状を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成するジャケットとジャケットの締結される形状を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する金属マットが装着されている形状を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する積層型方式の金属フォームフィルタの形状を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成するマは方式の金属フォームフィルタの形状を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置で一つの仕切りを有する排気ガスの流路がインワード方式とアウトワード方式を含む複合方式で形成されたフィルタ装置を示した図面である。本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置で一つの仕切りを有する排気ガスの流路がインワード方式とアウトワード方式とを含む複合方式で形成されたフィルタ装置を示した図面である。

以下、添付した図面と共に本発明の好ましい実施例について説明する。本発明の説明において、関連した公知技術または構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に不明瞭にし得ると判断される場合にはその詳細な説明は省略し、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これは使用者、運用者の意図または慣例などにより変わることがあるので、その定義は、本発明の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置を説明する本明細書の全般にわたった内容に基づいて下さらなければならない。

図３は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材の変形を抑制するための構造を示した図面であり、図４は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する前面フランジの形状を示した図面であり、図５は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する後面フランジの形状を示した図面であり、図６は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する多孔性チューブの形状と穿孔された金属板の形状を示した図面であり、図７は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成するジャケットとジャケットの締結される形状を示した図面であり、図８は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する金属マットが装着される形状を示した図面であり、図９は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する積層型方式の金属フォームフィルタの形状を示した図面であり、図１０は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置でフィルタ部材を構成する巻く方式の金属フォームフィルタの形状を示した図面である。また、図１１は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置で一つの仕切りを有する排気ガスの流路がインワード方式とアウトワード方式を含む複合方式で形成されたフィルタ装置を示した図面であり、図１２は、本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置で一つの仕切りを有する排気ガスの流路がインワード方式とアウトワード方式とを含む複合方式で形成されたフィルタ装置を示した図面である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例についてさらに詳細に説明する。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。

本発明の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置８０は、ケース１０、流入口１１、通孔１２、排出口１３、流路１４、多孔性チューブ１５、前面フランジ２０、溶接部位２１、後面フランジ３０、溝３１、金属マット４０、フィルタ部材５０、金属フォームフィルタ５１、貫通ホール５２、ホルダー５３、ジャケット５４、ケース６０、及び仕切り７０などで構成される。

図３乃至図１２に示したように、自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置８０は、エンジンから燃焼した排気ガスがパイプ形態の内部の多孔性チューブ１５に流入する流入口１１と、前記排気ガスが流入した後、金属フォームフィルタ５１を通過して排出されるようにする複数の通孔１２が形成されて、最大流動面積を確保しながら、振動及び外力による変形を最小化できる多孔性チューブ１５と、前記多孔性チューブ１５を通過した排気ガスが流路１４を経由して排出される排出口１３が形成されているケース６０と；前記ケースの内部に装着され、多孔性チューブ１５を囲んでいる金属フォームフィルタ５１の前端部に垂直に固定されて、多孔性チューブ１５の固定と金属フォームフィルタ５１が前端に押し出されることを防止し、熱伝達による変形がフランジの面に垂直方向に限定されてフランジ面の熱変形を最小化できるように、流入口側の多孔性チューブ１５と溶接される位置が、前面フランジ２０や流入口側の多孔性チューブ１５が互いに平行するので、溶接時に発生する熱が伝導する時、流入口側の多孔性チューブの長さ方向に伝播されるように形成されている前面フランジ２０と；前記ケースの内部に装着され、多孔性チューブ１５を囲んでいる金属フォームフィルタ５１の後端部に垂直に固定されて、多孔性チューブ１５の固定と金属フォームフィルタ５１が後端に押し出されることを防止し、流入口側の多孔性チューブ１５と締結する時、凸状の溝３１がチューブの位置を簡単に取れるように後面フランジ３０の表面に大小の溝３１を形成し、流入口側の多孔性チューブ１５とフランジ間の溶接時に発生する高温による変形を減少させて、フランジ表面の平坦度を維持できるようにしわになった溝３１が形成されている後面フランジ３０と；前記前面フランジ２０と後面フランジ３０との間に装着されて、多孔性チューブ１５の内部に流入した排気ガスが通過する積層形態または巻く形態の金属フォームフィルタ５１と、前記金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を有するようにする網状に形成されて、金属フォームフィルタ５１を囲んでおり、長方形状の通孔１２が形成され、金属フォームフィルタ５１を囲んで固定されて、流動面積を確保しながら、フィルタの形状、構成及び位置をフィルタの膨張外力に対応してしっかり保存できるように形成されているジャケット５４を含むフィルタ部材５０とを含む。

前記本発明の一実施例に係る自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置の主要な技術的な手段の機能について、図３乃至図１２を参照して説明する。

前記ケース６０は、エンジンから燃焼した排気ガスがパイプ形態の内部の多孔性チューブ１５に流入する流入口１１と、前記排気ガスが流入した後、金属フォームフィルタ５１を通過して排出されるようにする複数の通孔１２が形成されて、最大流動面積を確保しながら、振動及び外力による変形を最小化できる多孔性チューブ１５と、前記多孔性チューブ１５を通過した排気ガスが流路１４を経由して排出される排出口１３とが形成されている。前記多孔性チューブ１５は多角形の複数の通孔１２が形成され、金属材質からなる。

図３と図６で示したように、多孔性チューブ１５に長方形や菱形状にプレス金型を利用して穿孔することによって、さらに広い流動面積、即ち、気孔率（ｓｕｒｆａｃｅｐｏｒｏｓｉｔｙ）を得ることができる。気孔の個数は多孔性チューブ１５に作用する振動及び外力によって可変し、気孔比を最小６０％から最大９０％まで得ることができる。これによって、広い流動面積によって低い圧力降下を誘発し、他の構成品、即ち、前面フランジ２０及び後面フランジ３０と締結時に振動や外力による変形を防止できて、堅固な製品を作ることができる。

前記前面フランジ２０はケース６０内部に装着され、多孔性チューブ１５を囲んでいる金属フォームフィルタ５１の前端部に垂直に固定されて、多孔性チューブ１５の固定と金属フォームフィルタ５１が前端に押し出されることを防止する。

図３と図４に示したように、前記前面フランジ２０は、熱伝達による変形がフランジの面に垂直方向に限定されてフランジ面の熱変形を最小化できるように、流入口側の多孔性チューブ１５と溶接される位置が、前面フランジ２０や流入口側の多孔性チューブ１５が互いに平行するので、溶接時に発生する熱が伝導する時、流入口側の多孔性チューブ１５の長さ方向に伝播されるように形成されている。したがって、熱伝達による変形が前面フランジの面に垂直方向に限定されて前面フランジ面の熱変形を最小化でき、これによって金属フォームフィルタ５１とケース６０、ケース６０と前面フランジ２０、前面フランジ２０と多孔性チューブ１０間の隙を抑制、防止することができる。また、ケース６０と溶接する付近の前面フランジの溶接部位２１を、前面フランジ面に垂直方向で切曲することによって、前面フランジとケースの組み立てを容易にし、また溶接による熱変形を制限することができる。

前記後面フランジ３０は、前記ケースの内部に装着され、多孔性チューブ１５を囲んでいる金属フォームフィルタ５１の後端部に垂直に固定されて、多孔性チューブ１５の固定と金属フォームフィルタ５１が後端に押し出されることを防止する。

図３と図５に示したように、前記後面フランジ３０は、流入口側の多孔性チューブ１５と締結する時、凸状の溝３１がチューブの位置を簡単に取れるように、後面フランジ３０の表面に大小の溝３１を形成し、流入口側の多孔性チューブ１５と後面フランジ３０との間の溶接時に発生する高温による変形を減少させて、フランジ表面の平坦度を維持できるようにしわになった溝３１が形成されている。前記溝３１の位置及び形状または個数は、適用される排気ガス低減装置が露出される溶接時の高温環境と関係がある。前記溝３１は、後面フランジ内に位置し、最小一個から数十個まで適用する。また、熱変形を減らすことによって、熱変形により生じるう金属フォームフィルタ５１とケース６０、ケース６０と後面フランジ２０、後面フランジ２０と多孔性チューブ１５間の隙を抑制、防止することができる。

前記フィルタ部材５０は、前面フランジ２０と後面フランジ３０との間に装着されて、多孔性チューブ１５の内部に流入した排気ガスが通過する積層形態または巻く形態の金属フォームフィルタ５１と、前記金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を有するようにする網状に形成されて、金属フォームフィルタ５１を囲んでおり、長方形状の通孔１２が形成され、金属フォームフィルタ５１を囲んで固定されて、流動面積を確保しながら、フィルタの形状、構成及び位置をフィルタの膨張外力に対応してしっかり保存できるように形成されているジャケット５４とを含む。ここで、前記通孔１２はダイヤモンド状にすることも可能である。

前記金属フォームフィルタ５１は、前記多孔性チューブ１５に流入した排気ガスが通過し、多孔性チューブを積層形態または巻く形態に囲んでいる。前記金属フォームフィルタ５１は、一つまたは複数個の仕切り７０の間に有効接触面積を大きくし、与えられた空間に排気ガスが通過する長さを長くするために、垂直に複数が積層されて装着されている。

図９と図１０に示したように、前記フィルタ部材５０の中に構成される金属フォームフィルタ５１は、積層型方式または巻く方式があるが、前記積層型方式は、ニッケルフォーム（ｆｏａｍ）の中央に貫通ホール５２を加工した後、積枚層を加圧方法で加圧キャニングした構造を示したものであり、前記巻く形態の方式は、ニッケル合金フォームをホルダー５３にぐるぐる巻く構造を示したものである。通常の金属合金表面と側面における気孔率はほぼ類似しているが、側面の気孔の大きさを表面の気孔に比べて５０％水準にして、気孔は小さくて気孔率が同じようにして、捕集効率を増大させられる。前記金属フォームフィルタ４１を構成する金属合金の表面気孔は２００〜２５００μｍであり、気孔率は８８％±８％である。また、前記金属フォームフィルタ５１は、Ｎｉｂａｓｅにクロムと鉄が添加されて合金化されたものである。

前記仕切り７０は、前記ケース６０の内部に装着されて、流入口に流入した排気ガスがフィルタを通過せずに排出されることを防止するためにケース６０の内部に形成されるが、前記仕切り７０は流路の特性と使用環境により一つまたは複数個を備えることができる。したがって、初期有効接触面積を大きくして排圧を低くすることができ、排気ガスが金属フィルタを通過する長さをさらに長くして、捕集効率を向上させることができる。また、一つのフィルタ部材５０の中が複数個の仕切り７０によって複数のフィルタ部位別に分けられて、部位別に多様な触媒を処理して一つのフィルタ部材５０内に装着できて、排気ガスから出る多様なガスを除去することができる。

前記ジャケット５４は、前記前面フランジ２０と後面フランジ３０との間に装着され、金属フォームフィルタ５１の形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を有するようにする網状に形成されて、金属フォームフィルタ５１を囲んでいる。

図３と図７に示したように、前記ジャケット５４は、金属フォームフィルタ５１の全体を囲むために、ジャケット５４が前面フランジ２０と後面フランジ３０との間の全体部分を囲んだ形態に装着される。また、前記ジャケット５４は、長方形状の通孔１２が形成されているのが最も好ましいが、ダイヤモンド状にすることも可能である。また、前記ジャケット５４は、金属フォームフィルタ５１を囲んで固定されて、流動面積を確保しながら、フィルタの形状、構成及び位置をフィルタの膨張外力に対応してしっかり保存することができるように形成されている。前記ジャケット５４は、最大流動面積を確保できるように、長方形状にプレス金型を利用して穿孔し、以降フィルタにかぶせた状態で巻いてホール以外の面積を曲げ、その部位をカーリング（ｃｕｒｒｉｎｇ）して畳んで固定するか、または溶接して固定する。これにより、広い流動面積によって低い圧力降下を誘発し、カーリング（ｃｕｒｒｉｎｇ）して畳んで固定するか、または溶接することによって、ジャケット５４を十分にフィルタと密着させて、フィルタが捕集または再生中に当面する高温、低温への周期的な加熱冷却環境において、フィルタの膨張外力に対応してフィルタの形状、構成及び位置を保存できるようにする。

図８に示したように、前記金属フォームフィルタ５１の形状を元の状態で維持するようにし、耐久性を有するようにする網状に形成されて、金属フォームフィルタ５１を囲んでいる金属マット４０を含むこともできる。前記金属マット４０は、金属フォームフィルタ５１の両側を囲むために金属マット４０が前面と後面に装着される。

また、前記流路１４は、前記ケース６０の内部に形成されて、流入口１１に流入した排気ガスが金属フォームフィルタ５１を通過して排出口１３に排出されるようにする。

前記排気ガスの流路４０は、図１１と図１２に示したように、排気ガスがフィルタ部材５０の内部に流入してフィルタ部材を通過して外部に排出され、さらに内部に流入するアウトワード方式があり、排気ガスが流入してフィルタ部材５０外部からフィルタ部材を通過してフィルタ部材の内部に流入し、さらに外部に、さらに内部に流入した後、ケース６０の外部に排出されるインワード方式があり、前記図１１と図１２は、アウトワード方式とインワード方式を全て含む複合方式である。前記アウトワード方式は、フィルタ部材５０とケース６０との間を溶接、ｃｏｃｋ'ｇ、ブレイジング、ボルトを利用した締結、及び公差挿入の方式で排気ガスがフィルタ部材５０を通過せずにリークされることを防止しなければならず、仕切り７０はフィルタ部材５０に支持されるか、またはケース６０に支持されて排気ガスの流れを防止しなければならない。また、インワード方式も流路１４の流れ上、他側に漏れるリークがないように、即ち、各部位別にリークがないように溶接、ｃｏｃｋ'ｇ、ブレイジング、ボルトを利用した締結、及び公差挿入の方式で構成しなければならない。各フィルタ部位の境界にある仕切り７０は、図１１に示したように、フィルタ部材５０の内部に、またはケース６０に支持される構造を有することができる。

本発明は、前記実施例に限定されず、本発明の技術的な思想を逸脱しない範囲内で多様に修正及び変更実施できることは、この技術分野で通常の知識を有する者であれば理解するはずである。

上述のように、本発明はフィルタの厚さが薄いながらも、捕集効率を上げるための構造及び配置が重要であるので、仕切りを一つまたは複数個を使用して、フィルタの厚さを厚くすることなく、排気ガスの流路の長さは増やせるように、複数の層のフィルタを通過するようにして粒子状物質の捕集効率を上げられ、一つのフィルタ部材の中が仕切りによって複数のフィルタ部位別に分けられて、部位別に多様な触媒を処理して、一つのフィルタ部材内に装着できて、排気ガスから出る多様なガスを除去でき、金属フォームフィルタを積層型方式または巻く方式で構成し、排気ガスの流路をインワード方式またはアウトワード方式で形成することによって捕集効率を向上させることができ、後面フランジの表面に大小の溝を形成することによって、流入口側の多孔性チューブと締結する時、凸状の溝がチューブの位置を簡単に取れるようにするので、生産工程時の製品の欠陥を減らすことができ、後面フランジのしわになった溝が流入口チューブとフランジとの間の溶接時に発生する高温による変形を減少させて、フランジ表面の平坦度を維持でき、前面フランジが流入口側の多孔性チューブと溶接される位置が、前面フランジや流入口側の多孔性チューブが互いに平行するので、溶接時に発生する熱が伝導する時、流入口側の多孔性チューブの長さ方向に伝播されることによって、熱伝達による変形がフランジの面に垂直方向に限定されてフランジ面の熱変形を最小化でき、流入口側の多孔性チューブに長方形や菱形状に通孔を形成することによって、最大流動面積を確保しながら、振動及び内、外部の外力による変形を最小化でき、フィルタ装置の内部に装着される金属フォームフィルタを多孔性ジャケットまたは金属マットで囲むので、金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持できて、フィルタ装置の耐久性の向上と流動面積を確保できる。

１０ケース
１１流入口
１２通孔
１３排出口
１４流路
１５多孔性チューブ
２０前面フランジ
２１溶接部位
３０後面フランジ
３１溝
４０金属マット
５０フィルタ部材
５１金属フォームフィルタ
５２貫通ホール
５３ホルダー
５４ジャケット
６０ケース
７０仕切り
８０フィルタ装置

Claims

自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置において、
エンジンから燃焼した排気ガスがパイプ形態の内部の多孔性チューブに流入する流入口と、前記排気ガスが流入した後、金属フォームフィルタを通過して排出されるようにする複数の通孔が形成されて、最大流動面積を確保しながら、振動及び外力による変形を最小化することができる多孔性チューブと、前記多孔性チューブを通過した排気ガスが流路を経由して排出される排出口とが形成されるケースと；
前記ケース内部に装着され、多孔性チューブを囲んでいる金属フォームフィルタの前端部に垂直に固定されて、多孔性チューブの固定と金属フォームフィルタが前端に押し出されることを防止し、熱伝達による変形がフランジの面に垂直方向に限定されて、フランジ面の熱変形を最小化できるように、流入口側の多孔性チューブと溶接される位置が前面フランジや流入口側の多孔性チューブが互いに平行するので、溶接時に発生する熱が伝導する時、流入口側の多孔性チューブの長さ方向に伝播するように形成されている前面フランジと；
前記ケース内部に装着され、多孔性チューブを囲んでいる金属フォームフィルタの後端部に垂直に固定されて、多孔性チューブの固定と前記フィルタが後端に押し出されることを防止し、流入口側の多孔性チューブと締結する時、凸状の溝がチューブの位置を簡単にとれるように、後面フランジの表面に大小の溝を形成し、流入口側の多孔性チューブとフランジとの間の溶接時に発生する高温による変形を減少させて、フランジ表面の平坦度を維持できるようにしわになった溝が形成される後面フランジと；
前記前面フランジと後面フランジとの間に装着されて、多孔性チューブ内部に流入した排気ガスが通過する積層形態または巻く形態の金属フォームフィルタと、前記金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を有するようにする網状に形成されて金属フォームフィルタを囲んでおり、長方形状の通孔が形成されており、金属フォームフィルタを囲んで固定されて、流動面積を確保しながら、フィルタの形状、構成及び位置をフィルタの膨張外力に対応してしっかり保存できるように形成されるジャケットを含むフィルタ部材と；を含むことを特徴とする自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置。
前記ジャケットは、金属フォームフィルタの形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を有するようにする網状に形成されて、金属フォームフィルタを囲んでいる金属マットに代替できることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置。
前記ケース内部に形成されて、流入口に流入した排気ガスが金属フォームフィルタを通過して排出口に排出するようにする排気ガスの流路を変更する一つまたは複数個の仕切りをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置。
前記前面フランジと後面フランジは、金属フォームフィルタとケース、ケースと前面フランジまたは後面フランジ、前面フランジまたは後面フランジと多孔性チューブ間の隙を抑制、防止することができ、ケースと溶接する付近の前面フランジまたは後面フランジの溶接面を、前面フランジまたは後面フランジ面に垂直方向で折曲するので、前面フランジまたは後面フランジとケースの組み立てを容易にし、溶接による熱変形を制限できることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置。
前記後面フランジの溝は、後面フランジ内に位置し、一つ乃至複数個が形成され、熱変形によって生じ得る金属フォームフィルタとケース、ケースと前面フランジまたは後面フランジ、前面フランジまたは後面フランジと多孔性チューブ間の隙を抑制、防止できることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置。
前記ジャケットは、最大流動面積を確保できるように長方形状にプレス金型を利用して穿孔し、以降フィルタにかぶせた状態で巻いてホール以外の面積を曲げ、その部位をカーリング（ｃｕｒｒｉｎｇ）して畳んで固定するか、または溶接して固定することを特徴とする、請求項１に記載の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置。
前記排気ガスの流路は、排気ガスがフィルタ部材の内部に流入してフィルタ部材を通過して外部に排出され、さらに内部に流入するアウトワード方式と、排気ガスが流入してフィルタ部材外部からフィルタ部材を通過してフィルタ部材の内部に流入し、さらに外部に、さらに内部に流入した後、カンの外部に排出されるインワード方式とを含むことを特徴とする、請求項１〜３に記載の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置。
前記一つのフィルタ部材の中が仕切りによって複数のフィルタ部位別に分けられて、部位別に多様な触媒を処理して一つのフィルタ部材内に装着できて、排気ガスから出る多様なガスを除去できることを特徴とする、請求項３に記載の自動車の媒煙低減のためのフィルタ装置。