JP2011528416A - 自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置 - Google Patents

自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】自動車の排気ガス浄化用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排気ガス浄化用フィルタ装置は、ケースと；前記ケース内部に装着される前面支持フランジおよび後面支持フランジと；前記前面支持フランジと後面支持フランジの間に装着されたフィルタ部材とを含む。前記前面支持フランジと後面支持フランジは前記フィルタ部材の前端部および後端部にそれぞれ垂直に固定される。前記フィルタ部材は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金属マットまたはジャケットを含む。前記フィルタ部材の内部に装着される多孔性パイプには複数のホールが形成される。前記多孔性パイプはパイプの後端部に行くほど幅が次第に狭くなったりパイプの後端部に行くほど幅が次第に広くなったり、後端部のホールが小さくなったり、内側空間にコーンが挿入されて装着されたり、内側空間にピラミッドが挿入されて装着される構造のうちのいずれか一つを含む。

Description

本発明は、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部にコーンまたはピラミッドを挿入して装着することによって、流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にすることができ、通気流量の勾配が生じなくて、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集でき、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金属マットで囲むことによって、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を向上させることができ、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、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ることで、排気ガスから出る多様なガスを除去でき、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部に形成されるコーンの前部分に支持部材を装着することによって、コーンを安定的に支持することで、排気ガスの流速が均一に多孔性パイプの内部に流入するようにし、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部で通気流量の勾配が生じないように、多孔性パイプ後端部の幅を狭くするかまたは広くする縮管型または拡管型構造に形成することによって、粒子状物質（ＰＭ）が多孔性パイプの内部で均一に捕集でき、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする気孔調節型構造に形成して、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分され、フィルタアセンブリの上端部に円錐型のキャップを締結することによって、流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にすることができ、前面フランジと金属フォームフィルタとの間、及び後面フランジと金属フォームフィルタとの間に、それぞれ金属フォームと熱膨張係数が類似する金属ワイヤーマッシュ（ｍｅｓｈ）形態のシーリングマットを挿入することによって、溶接が可能で、媒煙低減装置であるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）の長期間使用により発生する排気ガスの漏水を効果的に防止して性能を向上させることができ、シーリングマットが耐久性に優れて長時間排気ガスが通っても流路を一定に維持することができ、排気ガスの浄化装置内にある多角形の空気通路を有する多孔性チューブ（ｐｏｒｏｕｓ ｔｕｂｅ）の中に渦流発生部材を装着して排気ガスの渦流を発生させて、流動分布を均一にすると共に、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させて、粒子状物質（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ）と金属フォームフィルタとの接触確率を高めて、捕集効率を増加させることができ、巻く形態の金属フォームフィルタを締結することに金属性締結装置を用いることによって、金属フォームの組み立てが容易で、巻く過程で発生する金属フォームの変形を最小化でき、金属フォームの損失率を減少させ、異種間または同種間の金属フォームを連結して巻く時に、繰り返される螺線の形態、サイン波形の形態、四角波型の形態、円の形態、半円の形態、Ｘ字形態など多様な形態に裁縫することによって、複数の金属フォームを使用者の便宜により多様な形態に連結して使用できる自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置に関する技術である。
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（ｉｎｎｅｒ ｐｉｐｅ）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：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）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、再生が発生するようになると、温度勾配によるフィルタの損傷と共に、ねずれが発生し得る。また、再生が発生する前までは背圧が増加する原因を提供するなど性能に悪い影響を与える問題点がある。
従来は、媒煙低減装置のシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）材料として、セラミックシール（ｃｅｒａｍｉｃ ｓｅａｌ）が使用されていた。このセラミックシールの場合、材料の特性上、変形が容易で、加工性に優れている長所がある。しかし、このセラミックシールは媒煙低減装置に用いられる場合、周期的な加熱と冷却はもちろん、熱衝撃が激しいため、耐久性に問題が発生する。
また、高い温度の排気ガスは、媒煙低減装置に流入してフィルタを通して外部に排出されるが、この過程で排気ガスの高い温度は媒煙低減装置の各部品に伝達されるようになり、従来のシーリングマット（ｓｅａｌｉｎｇ ｍａｔ）は周期的な加熱と冷却はもちろん、熱衝撃によっても壊れたり燃えてしまう問題点がある。
また、多孔性チューブ（ｐｏｒｏｕｓ ｔｕｂｅ）が金属フォームの製作による便宜性と形態保存の役割にのみ限定されて使用されてきたので、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させることはできなかった。また、粒子状物質（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ）と金属フォームフィルタとの接触確率を高めて捕集効率を増加させることもできなかった。
また、従来の場合には、フィルタアセンブリの製作において、巻く形態または積層する形態にフィルタアセンブリを製作するので、積層したり巻く過程で、金属フォームの変形が発生し、金属フォームの損失率が発生し、フィルタアセンブリの締結性が劣る問題点があった。
従来は、金属フォームを連結する時、接着剤を利用してきた。しかし、接着剤を利用して連結しようとすれば、フォームの機能のために、約６００℃の高温で加熱して接着剤を除去しなければならない短所があり、このような高温で加熱する時にも、金属フォームに損傷を与えないために、高速で加熱すれば良いが、従来の方法としては可能でないため、工程時間が多くかかり、高温で加熱された接着剤は、部分的に１００％燃焼しないで灰に残って金属フォームの気孔を塞ぐため、フォームの機能を低下させられる問題点があり、また、金属フォームを接着剤で連結した後金属フォームを巻く時には、連結された部分の引張力が強いため、巻く過程で金属フォームの連結が破壊される現象が発生し得る。
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、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部にコーンまたはピラミッドを挿入して装着することによって、流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にすることができ、通気流量の勾配が生じなくて、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集できる自動車の排気ガス浄化用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、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金属マットで囲むことによって、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ることで、フィルタ装置の耐久性を向上させられる自動車の排気ガス浄化用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ることで、排気ガスから出る多様なガスを除去でき、多様な触媒を用いてＤＯＣ、ＤｅＮＯｘ、ＣＤＰＦ、ＳＣＲ、ＬＮＴ、Ｓｏｏｔ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＥＧＲ用触媒フィルタ、蒸発器、静電フィルタの多様な排気ガス後処理装置を作ることができる自動車の排気ガス浄化用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、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部に形成されるコーンの前部分に支持部材を装着することによって、コーンを安定的に支持して、排気ガスの流速が均一に多孔性パイプの内部に流入できるようにする自動車の排気ガス浄化用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、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部で通気流量の勾配が生じないように、多孔性パイプ後端部の幅を狭くするかまたは広くする縮管型または拡管型構造に形成することによって、粒子状物質（ＰＭ）が多孔性パイプの内部で均一に捕集できる自動車の排気ガス浄化用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、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする気孔調節型構造に形成して、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分される自動車の排気ガス浄化用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、フィルタアセンブリの上端部に円錐型のキャップを締結することによって、流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にすることができる自動車の排気ガス浄化用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、前面フランジと金属フォームフィルタとの間、及び後面フランジと金属フォームフィルタとの間に、それぞれ金属フォームと熱膨張係数が類似する金属ワイヤーマッシュ（ｍｅｓｈ）形態のシーリングマットを挿入することによって、溶接が可能で、媒煙低減装置であるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）の長期間使用によって発生する排気ガスの漏水を効果的に防止して性能を向上させることができ、シーリングマットが耐久性に優れて長時間排気ガスが通っても流路を一定に維持させられる自動車の排気ガス浄化用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、排気ガス浄化装置内にある多角形の空気通路を有する多孔性チューブ（ｐｏｒｏｕｓ ｔｕｂｅ）の中に渦流発生部材を装着して排気ガスの渦流を発生させて、流動分布を均一にすると共に、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させて、粒子状物質と金属フォームフィルタとの接触確率を高めて捕集効率を増加させられる自動車の排気ガス浄化用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、巻く形態の金属フォームフィルタを締結することに金属性締結装置を用いることによって、金属フォームの組み立てが容易で、巻く過程で発生する金属フォームの変形を最小化でき、金属フォームの損失率を減らせる自動車の排気ガス浄化用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、異種間または同種間の金属フォームを連結して巻く時に、繰り返される螺線の形態、サイン波形の形態、四角波型の形態、円の形態、半円の形態、Ｘ字形態など多様な形態に裁縫することによって、複数の金属フォームを使用者の便宜により多様な形態に連結して使用することができる自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置を提供することにある。
前記本発明の目的を達成するための自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置は、エンジンから燃焼した排気ガスが多孔性チューブ状の多孔性パイプに流入する流入口と、前記排気ガスが内部の多孔性チューブ状の多孔性パイプに流入した後、フィルタを通過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、多孔性パイプを囲むフィルタの前端部に垂直に固定されて、多孔性パイプの固定と、フィルタが前端に押し出されることを防止する前面支持フランジと；前記ケースの内部に装着され、多孔性パイプを囲むフィルタの後端部に垂直に固定されて、多孔性パイプの固定と、フィルタが後端に押し出されることを防止する後面支持フランジと；前記前面支持フランジと後面支持フランジとの間に装着され、多孔性パイプ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、耐久性を持たせる網形状に形成されて、金属フォームフィルタを囲む金属マットまたはジャケットを含むフィルタ部材と；前記フィルタ部材の内部に装着される多孔性パイプには、排気ガスがフィルタ部材に円滑に流れて通過されて排出できるように複数のホールが形成されており、多孔性パイプの内部で通気流量の勾配が生じないように、多孔性パイプ後端部の幅が狭い縮管型構造、多孔性パイプ後端部の幅が広い拡管型構造、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分できるように、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする気孔調節型構造、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集できるように、複数のホールが形成されている内側空間にコーンが挿入されて装着される構造、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集できるように、複数のホールが形成されている内側空間にピラミッドが挿入されて装着される構造のうちのいずれか一つを含むことを特徴とする。
前記本発明において、前記多孔性パイプの内部に装着されるコーンの前部分に、コーンを安定的に支持して排気ガスの流速が均一に多孔性パイプの内部に流入できるようにする支持部材をさらに含むことを特徴とする。
前記本発明において、前記前面支持フランジには通孔が形成されず、後面支持フランジには、フィルタ部材を通過した排気ガスが排出できるように複数の通孔が形成されることを特徴とする。
前記本発明において、前記多孔性パイプの内部中間に装着されるコーンの後端部に挿入した仕切りまたはピラミッドに背を向けて対向するように形成した中間部分に挿入した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。
前記本発明において、前記流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にするために、フィルタアセンブリの上端部に円錐型のキャップを締結することを特徴とする
前記本発明において、前記前面フランジと金属フォームフィルタとの間、及び後面フランジと金属フォームフィルタとの間に、それぞれ金属フォームと熱膨張係数が類似する金属ワイヤーマッシュ形態のシーリングマットをさらに含むことを特徴とする。
前記本発明において、前記多孔性チューブ状のパイプの内部に挿入固定され、排気ガスの流れに渦流を発生させて、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させる渦流発生部材をさらに含むことを特徴とする。
前記本発明において、前記渦流発生部材は、多孔性チューブ状のパイプと板状の薄膜形態で垂直に一体化して固定され、前記多孔性チューブ状のパイプに流入した排気ガスが渦流発生部材である板状の薄膜と衝突して渦流を発生させて、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させられることを特徴とする。
前記本発明において、前記金属フォームフィルタを巻く時、フィルタアセンブリの締結を良くするために、金属フォームフィルタを囲む金属性締結装置ガイドと、前記金属性締結装置ガイドを固定させて、金属フォームの変形を最小化し、金属フォームの損失率を減らせる金属性締結装置とをさらに含むことを特徴とする。
前記本発明において、前記金属性締結装置は、単数または複数個を用いて締結し、金属性締結装置の形態は金属フォームの長さ方向に鋭い先端部が複数個であり、前記先端部の大きさはフォームの特性により異なり得ることを特徴とする。
前記本発明において、前記同種または異種間の金属フォームフィルタを裁縫して連結する形態は、繰り返される螺線の形態、サイン波形の形態、四角波型の形態、円の形態、半円の形態、Ｘ字形態のうちから単数または複数で選択されることを特徴とする。
上述のように、本発明の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置は、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部にコーンまたはピラミッドを挿入して装着することによって、流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にすることができ、通気流量の勾配が生じなくて、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集でき、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金属マットで囲むことによって、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を向上させることができ、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るので、排気ガスから出る多様なガスを除去でき、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部に形成されるコーンの前部分に支持部材を装着することによって、コーンを安定的に支持するので、排気ガスの流速が均一に多孔性パイプの内部に流入できるようにし、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部で通気流量の勾配が生じないように、多孔性パイプ後端部の幅を狭くするかまたは広くする縮管型または拡管型構造に形成することによって、粒子状物質（ＰＭ）が多孔性パイプの内部で均一に捕集でき、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする気孔調節型構造に形成して、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分され、フィルタアセンブリの上端部に円錐型のキャップを締結することによって、流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にすることができ、前面フランジと金属フォームフィルタとの間、及び後面フランジと金属フォームフィルタとの間に、それぞれ金属フォームと熱膨張係数が類似する金属ワイヤーマッシュ（ｍｅｓｈ）形態のシーリングマットを挿入することによって、溶接が可能で、媒煙低減装置であるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）の長期間使用よって発生する排気ガスの漏水を効果的に防止して性能を向上させることができ、シーリングマットが耐久性に優れて長時間排気ガスが通っても流路を一定に維持させることができ、排気ガス浄化装置内にある多角形の空気通路を有する多孔性チューブ（ｐｏｒｏｕｓ ｔｕｂｅ）の中に渦流発生部材を装着して排気ガスの渦流を発生させ、流動分布を均一にすると共に、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させて、粒子状物質（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ）と金属フォームフィルタとの接触確率を高めて捕集効率を増加させることができ、巻く形態の金属フォームフィルタの締結に金属性締結装置を用いることによって、金属フォームの組み立てが容易で、巻く過程で発生する金属フォームの変形を最小化でき、金属フォームの損失率を減らせ、異種間または同種間の金属フォームを連結して巻く時に、繰り返される螺線の形態、サイン波形の形態、四角波型の形態、円の形態、半円の形態、Ｘ字形態など多様な形態に裁縫することにより、複数の金属フォームを使用者の便宜によって多様な形態に連結して使用することができる。
本発明の一実施例による内部パイプにコーンが装着された構造からなるフィルタ装置を示す断面図である。 本発明の他の一実施例による内部パイプのコーンの後端部に仕切りが装着された構造からなるフィルタ装置を示す断面図である。 本発明のまた他の一実施例による内部パイプにピラミッドが装着された構造からなるフィルタ装置を示す断面図である。 本発明のまた他の一実施例による内部パイプで対向するピラミッドの中間部分に仕切りが装着された構造からなるフィルタ装置を示す断面図である。 本発明の一実施例によるフィルタ装置でコーンの前端部に支持分配部材が形成されている形状を示す断面図である。 本発明の一実施例によるフィルタ装置で金属マットが装着されている形状を示す断面図である。 本発明の一実施例による内部パイプが縮管型構造に形成されているフィルタ構造を示す断面図である。 本発明の他の一実施例による内部パイプが拡管型構造に形成されているフィルタ構造を示す断面図である。 本発明の他の一実施例による内部パイプが気孔調節型構造に形成されているフィルタ構造を示す断面図である。 本発明の一実施例による自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置でシーリングマットが装着された概略的な断面図である。 本発明の一実施例による排気ガス浄化用フィルタ装置に装着される渦流発生部材の概略的な構成を示す斜視図である。 図１１の渦流発生部材による排気ガスの流れを示す図面である。 本発明の一実施例による排気ガス浄化用フィルタ装置に装着される金属性締結装置を示す図面である。 本発明の一実施例による排気ガス浄化用フィルタ装置に金属フォームを金属性締結装置により締結した形状を示す図面である。 本発明の一実施例による排気ガス浄化用フィルタ装置に装着される金属性締結装置ガイドを示す図面である。 本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す写真である。 本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面である。 本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面である。 本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面である。 本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面である。 本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面である。 本発明の一実施例による金属フォームを連結する方法において、異種間または同種間の複数の金属フォームを裁縫により連結した写真である。
いか、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、関連する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での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できるので、その定義は本発明の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置を説明する本明細書の全般にわたっている内容に基づいて下さらなければならない。
図１は、本発明の一実施例による内部パイプにコーンが装着された構造からなるフィルタ装置を示す断面図であり、図２は、本発明の他の一実施例による内部パイプのコーンの後端部に仕切りが装着された構造からなるフィルタ装置を示す断面図であり、図３は、本発明のまた他の一実施例による内部パイプにピラミッドが装着された構造からなるフィルタ装置を示す断面図であり、図４は、本発明のまた他の一実施例による内部パイプで対向するピラミッドの中間部分に仕切りが装着された構造からなるフィルタ装置を示す断面図であり、図５は、本発明の一実施例によるフィルタ装置でコーンの前端部に支持部材が形成されている形状を示す断面図であり、図６は、本発明の一実施例によるフィルタ装置で金属マットが装着されている形状を示す断面図であり、図７は、本発明の一実施例による内部パイプが縮管型構造に形成されているフィルタ構造を示す断面図であり、図８は、本発明の他の一実施例による内部パイプが拡管型構造に形成されているフィルタ構造を示す断面図であり、図９は、本発明の他の一実施例による内部パイプが気孔調節型構造に形成されているフィルタ構造を示す断面図であり、図１０は、本発明の一実施例による自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置でシーリングマットが装着された概略的な断面図であり、図１１は、本発明の一実施例による排気ガス浄化用フィルタ装置に装着される渦流発生部材の概略的な構成を示す斜視図である。また、図１２は前記図１１の渦流発生部材による排気ガスの流れを示した図面であり、図１３は、本発明の一実施例による排気ガス浄化用フィルタ装置に装着される金属性締結装置を示す図面であり、図１４は、本発明の一実施例による排気ガス浄化用フィルタ装置に金属フォームを金属性締結装置によって締結した形状を示す図面であり、図１５は、本発明の一実施例による排気ガス浄化用フィルタ装置に装着される金属性締結装置ガイドを示す図面であり、図１６は、本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す写真であり、図１７は、本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面であり、図１８は、本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面であり、図１９は、本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面であり、図２０は、本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面であり、図２１は、本発明の一実施例による金属フォームを連結して巻く方法において、異種間または同種間の金属フォームを裁縫により連結する形態を示す図面であり、図２２は、本発明の一実施例による金属フォームを連結する方法において、異種間または同種間の複数の金属フォームを裁縫により連結した写真である。
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。
本発明の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置１００は、ケース１０、流入口１１、排出口１２、パイプ１３、コーン１４、ピラミッド１５、支持部材部材１６、仕切り１７、前面支持フランジ２０、円錐型キャップ２１、後面支持フランジ３０、通孔３１、フィルタ部材４０、金属フォームフィルタ４１、金属マット４２、ジャケット４３、金属フォーム５０、糸（紐）５１、ホール６０、シーリングマット７０、渦流発生部材８０、金属性締結装置９０、金属性締結装置ガイド９１、先端部９２等で構成される。
図１乃至図２２に示すように、自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置１００は、エンジンから燃焼した排気ガスが多孔性チューブ状のパイプ１３に流入する流入口１１と、前記排気ガスが内部多孔性チューブ状のパイプ１３に流入した後、フィルタを通過して排出される排出口１２が形成されているケース１０と；前記ケース内部に装着され、多孔性パイプ１３を囲んでいるフィルタの前端部に垂直に固定されて、多孔性パイプ１３の固定と、フィルタが前端に押し出されることを防止する前面支持フランジ２０と；前記ケース１０内部に装着され、多孔性パイプ１３を囲んでいるフィルタの後端部に垂直に固定されて、多孔性パイプ１３の固定と、フィルタが後端に押し出されることを防止する後面支持フランジ３０と；前記前面支持フランジ２０と後面支持フランジ３０との間に装着され、多孔性パイプ１３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４１と、前記金属フォームフィルタ４１の形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を持たせる網形状に形成され、金属フォームフィルタ４１を囲んでいる金属マット４２またはジャケット４３を含むフィルタ部材４０と；前記フィルタ部材４０の内部に装着されている多孔性パイプ１３には、排気ガスがフィルタ部材４０に円滑に流れて通過して排出できるように複数のホール６０が形成されており、多孔性パイプ１３の内部で通気流量の勾配が生じないように、多孔性パイプ後端部の幅が狭い縮管型構造、多孔性パイプ後端部の幅が広い拡管型構造、通気面積が小さくなって、後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分できるように、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする気孔調節型構造、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集できるように、複数のホールが形成されているの内部空間にコーン１４が挿入されて装着される構造、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集できるように、複数のホール６０が形成されている内部空間にピラミッド１５が挿入されて装着される構造のうちのいずれか一つを含む。
前記本発明の一実施例による自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置１００の主要な技術的な手段の機能を、図１乃至図２２に示したことを参照して説明すれと、次の通りである。
前記ケース１０は、エンジンから燃焼した排気ガスが多孔性チューブ状のパイプ１３に流入する流入口１１と、前記排気ガスが内部多孔性チューブ状のパイプ１３に流入した後、フィルタを通過して排出される排出口１２とが形成されている。前記多孔性パイプ１３には多角形の複数の通孔が形成され、金属材質からなる。ここで、前記流入口１１に流入した排気ガスの流れを円滑にするために、フィルタアセンブリの上端部に円錐型のキャップ２１を締結するのも可能である。
図１１及び図１２に示すように、前記多孔性チューブ状のパイプ１３の内部に挿入固定され、排気ガスの流れに渦流を発生させて、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させる渦流発生部材８０が装着されるが、前記渦流発生部材８０は多孔性チューブ状のパイプ１３と板状の薄膜形態で垂直に一体化して固定され、前記多孔性チューブ状のパイプ１３に流入した排気ガスが渦流発生部材８０である板状の薄膜と衝突して渦流を発生させるので、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させることができる。
前記前面支持フランジ２０は前記ケースの内部に装着され、多孔性パイプ１３を囲んでいるフィルタの前端部に垂直に固定されて、多孔性パイプ１３の固定と、フィルタが前端に押し出されることを防止する。前記前面支持フランジ２０には通孔が形成されないため、排気ガスが前面支持フランジ方向には流入しない。
前記後面支持フランジ３０は前記ケース１０の内部に装着され、多孔性パイプ１３を囲んでいるフィルタの後端部に垂直に固定されて、多孔性パイプ１３の固定と、フィルタが後端に押し出されることを防止する。前記後面支持フランジ３０にはフィルタ部材４０を通過した排気ガスが排出できるように複数の通孔３１が形成されている。
図１０に示すように、前記前面支持フランジ２０と金属フォームフィルタ４１との間、及び後面支持フランジ３０と金属フォームフィルタ４１との間に、それぞれ金属フォームと熱膨張係数が類似する金属ワイヤーマッシュ形態のシーリングマット７０を含む。
前記フィルタ部材４０は、前記前面支持フランジ２０と後面支持フランジ３０との間に装着され、多孔性パイプ１３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４１と、図６及び図１０に示したように、前記金属フォームフィルタ４１の形状を元の状態のまま維持するようにし、耐久性を持たせる網形状に形成されて、金属フォームフィルタ４１を囲んでいる金属マット４２またはジャケット４３とを含む。前記金属マット４２は、金属フォームフィルタ４１の両側を囲むために金属マット４２が前面と後面に装着される。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、Ｎｉベースにクロムと鉄が添加されて合金化されたものである。
図１６〜図２２に示したように、前記同種または異種間の金属フォームフィルタ４１を裁縫して連結する形態は、繰り返される螺線の形態、サイン波形の形態、四角波型の形態、円の形態、半円の形態、Ｘ字形態のうちから単数または複数で選択される。
図１３〜図１５に示したように、前記金属フォームフィルタ４１を巻く時、フィルタアセンブリの締結を良くするために、金属フォームフィルタ４１を囲んでいる金属性締結装置ガイド９１と、前記金属性締結装置ガイド９１を固定させて、金属フォームの変形を最小化し、金属フォームの損失率を減らせる金属性締結装置９０を装着するが、前記金属性締結装置９０は単数または複数個を用いて締結し、金属性締結装置の形態は金属フォームの長さ方向に鋭い先端部９２が複数個であり、前記先端部９２の大きさはフォームの特性によって大きさが異なり得る。
前記フィルタ部材４０の内部に装着されている多孔性パイプ１３には、排気ガスがフィルタ部材４０に円滑に流れて通過されて排出できるように複数のホール６０が形成されており、多孔性パイプ１３の内部で通気流量の勾配が生じないように、多孔性パイプ後端部の幅が狭い縮管型構造（図７に図示）、多孔性パイプ後端部の幅が広い拡管型構造（図８に図示）、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分できるように、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする気孔調節型構造（図９に図示）、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集できるように複数のホールが形成されている内側空間にコーン１４が挿入されて装着される構造（図１に図示）、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集できるように複数のホール６０が形成されている内側空間にピラミッド１５が挿入されて装着される構造（図３に図示）のうちのいずれか一つを含む。
図５に示したように、前記多孔性パイプ１３の内部に装着されているコーン１４の前部分に、コーンを安定的に支持して、排気ガスの流速が均一に多孔性パイプの内部に流入できるようにする支持部材１６が形成される。
また、前記多孔性パイプ１３の内部の中間に装着されているコーン１４の後端部に挿入した仕切り１７またはピラミッド１５に背を向けて対向するように形成した中間部分に挿入した仕切り１７を装着する形態も可能である。そして、前記一つのフィルタ部材４０の中が仕切り１７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４０内に装着できるので、排気ガスから出る多様なガスを除去することができる。
一方、他の実施例として、前記フィルタ部材４０の内部に装着されている多孔性パイプ１３には、排気ガスがフィルタ部材に円滑に流れて通過されて排出できるように複数のホール６０が形成されており、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分できるように、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする構造に多孔性パイプ１３が形成される形態も可能である。前記多孔性パイプ１３の内部の左側方向から右側方向に、即ち、排気ガスの流入口から排出口の方向に、排気ガス量を人為的に背圧を作って調節するために、ホール６０の大きさを異にする、即ち、小さくするので、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分される。
本発明は、上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。
上述したように、本発明は、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部にコーンまたはピラミッドを挿入して装着することによって、流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にすることができ、通気流量の勾配が生じなくて、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集でき、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金属マットによって囲むことによって、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を向上させることができ、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るので、排気ガスから出る多様なガスを除去でき、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部に形成されるコーンの前部分に支持部材を装着することによって、コーンを安定的に支持するので、排気ガスの流速が均一に多孔性パイプの内部に流入できるようにし、排気ガスが流入する多孔性パイプの内部で通気流量の勾配が生じないように、多孔性パイプ後端部の幅を狭くするかまたは広くする縮管型または拡管型構造に形成することによって、粒子状物質（ＰＭ）が多孔性パイプの内部で均一に捕集でき、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする気孔調節型構造に形成して、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分され、フィルタアセンブリの上端部に円錐型のキャップを締結することによって、流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にすることができ、前面フランジと金属フォームフィルタとの間、及び後面フランジと金属フォームフィルタの間に、それぞれ金属フォームと熱膨張係数が類似する金属ワイヤーマッシュ（ｍｅｓｈ）形態のシーリングマットを挿入することによって、溶接が可能で、媒煙低減装置であるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）の長期間使用によって発生する排気ガスの漏水を効果的に防止して性能を向上させることができ、シーリングマットが耐久性に優れているので、長時間排気ガスが通っても流路を一定に維持させることができ、排気ガス浄化装置内にある多角形の空気通路を有する多孔性チューブ（ｐｏｒｏｕｓ ｔｕｂｅ）の中に渦流発生部材を装着して排気ガスの渦流を発生させ、流動分布を均一にすると共に、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させて、粒子状物質（ＰＭ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ）と金属フォームフィルタとの接触確率を高めて捕集効率を増加させられ、巻く形態の金属フォームフィルタを締結することに金属性締結装置を用いることによって、金属フォームの組み立てが容易で、巻く過程で発生する金属フォームの変形を最小化でき、金属フォームの損失率を減らせ、異種間または同種間の金属フォームを連結して巻く時、繰り返される螺線の形態、サイン波形の形態、四角波型の形態、円の形態、半円の形態、Ｘ字形態など多様な形態に裁縫することによって、複数の金属フォームを使用者の便宜により多様な形態に連結して使用することができる。
１００ 排気ガス浄化用フィルタ装置
１０ ケース
１１ 流入口
１２ 排出口
１３ 多孔性パイプ
１４ コーン
１５ ピラミッド
１６ 支持部材部材
１７ 仕切り
２０ 前面支持フランジ
２１ 円錐型キャップ
３０ 後面支持フランジ
３１ 通孔
４０ フィルタ部材
４１ 金属フォームフィルタ
４２ 金属マット
４３ ジャケット
５０ 金属フォーム
５１ 糸（紐）
６０ ホール
７０ シーリングマット
８０ 渦流発生部材
９０ 金属性締結装置
９１ 金属性締結装置ガイド
９２ 先端部

Claims (12)

  1. 自動車の排気ガス浄化用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多孔性チューブ状のパイプに流入する流入口と、前記排気ガスが内部の多孔性チューブ状のパイプに流入した後、フィルタを通過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、多孔性パイプを囲むフィルタの前端部に垂直に固定されて、多孔性パイプの固定と、フィルタが前端に押し出されることを防止する前面支持フランジと；
    前記ケース内部に装着され、多孔性パイプを囲むフィルタの後端部に垂直に固定されて、多孔性パイプの固定と、フィルタが後端に押し出されることを防止する後面支持フランジと；
    前記前面支持フランジと後面支持フランジとの間に装着されて、多孔性パイプ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、耐久性を持たせる網形状に形成されて、金属フォームフィルタを囲む金属マットまたはジャケットとを含むフィルタ部材と；前記フィルタ部材の内部に装着される多孔性パイプには、排気ガスがフィルタ部材に円滑に流れて通過されて排出できるように複数のホールが形成されており、多孔性パイプの内部で通気流量の勾配が生じないように、多孔性パイプ後端部の幅が狭い縮管型構造、多孔性パイプ後端部の幅が広い拡管型構造、通気面積が小さくなって後端部の圧力が大きく作用して流速が速くなっても、流量が均等に配分できるように、多孔性パイプ内部の後端部の気孔を小さくする気孔調節型構造、粒子状物質が多孔性パイプの内部で均一に捕集できるように、複数のホールが形成される内側空間にコーンが挿入されて装着される構造、粒子状物質が多孔孔パイプの内部で均一に捕集できるように、複数のホールが形成される内側空間にピラミッドが挿入されて装着される構造のうちのいずれか一つを含むことを特徴とする自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  2. 前記多孔性パイプの内部に装着されるコーンの前部分に、コーンを安定的に支持して排気ガスの流速が均一に多孔性パイプの内部に流入できるようにする支持部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  3. 前記前面支持フランジには通孔が形成されず、後面支持フランジにはフィルタ部材を通過した排気ガスが排出できるように複数の通孔が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  4. 前記多孔性パイプの内部中間に装着されるコーンの後端部に挿入した仕切りまたはピラミッドに背を向けて対向するように形成した中間部分に挿入した仕切りをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  5. 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、金属フォームに触媒の種類を異にしてＤＯＣ、ＤｅＮＯｘ、ＤＰＦ、ＳＣＲ、ＬＮＴ、Ｓｏｏｔ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＥＧＲ用触媒フィルタ、蒸発器、静電フィルタの多様な排気ガス後処理装置を作ることができることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  6. 前記流入口に流入した排気ガスの流れを円滑にするために、フィルタアセンブリの上端部に円錐型のキャップを締結することを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  7. 前記前面フランジと金属フォームフィルタとの間、及び後面フランジと金属フォームフィルタとの間に、それぞれ金属フォームと熱膨張係数が類似する金属ワイヤーマッシュ形態のシーリングマットをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  8. 前記多孔性チューブ状のパイプの内部に挿入固定されて排気ガスの流れに渦流を発生させて、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させる渦流発生部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  9. 前記渦流発生部材は、多孔性チューブ状のパイプと板状の薄膜形態で垂直に一体化して固定され、前記多孔性チューブ状のパイプに流入した排気ガスが、渦流発生部材である板状の薄膜と衝突して渦流を発生させて、排気ガスの速度を下げ、フィルタ内の残留時間を増加させられることを特徴とする、請求項８に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  10. 前記金属フォームフィルタを巻く時、フィルタアセンブリの締結を良くするために、金属フォームフィルタを囲む金属性締結装置ガイドと、前記金属性締結装置ガイドを固定させて金属フォームの変形を最小化し、金属フォームの損失率を減らせる金属性締結装置とをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  11. 前記金属性締結装置は、単数または複数個を用いて締結し、金属性締結装置の形態は、金属フォームの長さ方向に鋭い先端部が複数個であり、前記先端部の大きさはフォームの特性によって異なり得ることを特徴とする、請求項１０に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
  12. 前記同種または異種間の金属フォームフィルタを裁縫して連結する形態は、繰り返される螺線の形態、サイン波形の形態、四角波型の形態、円の形態、半円の形態、Ｘ字形態のうちから単数または複数で選択されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の排気ガス浄化用フィルタ装置。
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