KR0185205B1 - 필터 또는 촉매체 - Google Patents

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KR0185205B1
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아. 헤를레 한스
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헤르베르트 지르켈
슈배비체 휘텐베르케 게엠바하
미카엘 아들레르
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Abstract

와이어 또는 섬유상으로 이루어지는 필터 또는 촉매체는 단층 또는 다층의 짠 천, 짠 끈 또는 편성직물로 만들어지고, 이 와이어나 섬유(1)는 적어도 부분적으로 서로 소결 또는 용접에 의해 연결되도록 하고, 짠 천, 짠 끈, 또는 편성직물은 삽입된 분말, 과립의 입자 또는 칩 형상의 입자(2)로 주어지며, 또한 그 필터밀도가 필터체의 입구역(3)에서는 적은 입자가 주어지도록 하여 와이어 또는 섬유상의 것(1)으로 소결되는 필터 또는 촉매체.

Description

필터 또는 촉매체 (A filter or catalyst body)
제1도는 공지의 필터의 적합한 일례를 도시한 것이다.
제2도는 예비필터를 가진 본 발명상의 필터를 도시한 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 와이어의 짠 천, 짠끈 또는 편성직물
2 : 입자 3 : 입구역
4 : 선(필터캐이크의 표면통로) 5 : 선(공지의 필터체에서의 필터표면)
본 발명은 와이어 또는 섬유상으로 이루어지는 필터 또는 촉매체(filter or catalyst body)에 관한 것으로, 적어도 일부가 소결 또는 용접으로 상호 연결되도록한 와이어나 섬유를 가진 하나 또는 다수의 짜여진 천(woven cloth) 짜여진 끈(brading) 또는 편성직물(knitted fabric)의 층으로 이루어진 필터 또는 촉매체에 관한 것이다.
금속섬유 또는 금속와이어로부터 여려겹의 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 편성직물로 구성되는 필터나 촉매체를 소결하여 만드는 것은 이미 알려진 기술이다. 종래의 이와같은 필터는 소위 드럽 배이스 필터(drop base filter)라 하여 여려겹의 짠 천, 짠 끈 또는 편성된 직물 또는 그 구성품의 표면에서 필터링 되어야 할 메체(medium)의 분리가 가능한 필터이다. 그러나 종래의 필터의 효력은 필터표면에서만 유용한 것으로 국한되어 있다.
상기 필터들은 촉매 예컨데 모터를 단 차량에서의 내연기관으로부터 배기가스를 정화하는데 사용되는 촉매로도 사용된다. 그러나 촉매효과를 제대로 가능하게 하는 데는 너무나 큰 표면적을 필요로 한다.
촉매효과를 가진 재료를 예컨데 백금, 로듐, 또는 바나듐을 예로 들 수 있고 따라서 이들은 본 발명상에서도 촉매로 사용된다.
디젤엔진용 매연필터는 통상 세라믹재로 만물어지는 것은 이미 알려져 있다. 뜨거운 엔진배기가스가 이 세라믹필터를 통해 배기될 때 다공성의 통로(porous channel)와 일반적으로 높은 온도하에서 탄소(carbon)와 같은 매연은 필터체의 필터벽에서 가스(gas)와 재(ash)로 변환된다. 이 세라믹필터체 외에도 달리 다른 필터재료 예컨데 금속등과 같은 소결가능한 재료도 이미 사용이 제안된 바 있다.
그런데, 종래의 필터와 촉매는 그 필터링표면이 제한되어 있다는 단점이 있다. 그 이유는 비교적 많은 층을 가진 짠 천(wowen cloth) 또는 편성된 직물(knitted fibric)등을 요하기 때문인데, 이는 크기에 따라서는 작은 것은 몇 밀리미터에서 큰 것은 몇 미터에 이르기까지의 어느 정도의 두께를 가져야만 되기 때문인 것이다.
본 출원인의 R39 08 581.3 에서도 촉매체와 촉매재가 분말 또는 입상으로 되어 각 층상으로 또는 그 구성품별로 소결되어 만들어지는 것이 이미 제안되고 있다.
이렇게 하면 븍수개의 표면확대가 이루어지게 되는데, 즉, 보다 많은 흡수표면(absorption surface)이 생기고 이에 따라 상당히 많은 필터표면이 유용하게 만물어지게 된다. 따라서 필터의 크기도 줄일 수 있고, 같은 크기의 필터라도 상대적으로 비교할 수 없이 큰 용량을 가진 필터를 얻을 수 있다.
본 발명의 목적은 이러한 종류의 필터체 또는 촉매체를 개량하므로써 그 효율, 특히 필터링 용량을 높이도록 한 필터 또는 필터체를 제공하는데 있다.
즉, 본 발명은 하나 또는 다수의 층으로 된 짜여진 천, 또는 짜여진 끈이나 편성된 직물의 층으로 이루어지는 필터 또는 촉매체에 관한 것으로서, 상기 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 편성직물은, 분말, 과립상의 입자 또는 칩형의 입자가 삽입된 것으로 주어지고, 이들은 세라믹재, 금속재, 플라스틱재 또는 이물로부터 선택되는 2가지 이상의 혼합물로 만들어져 와이어 또는 섬유상으로 소결되며, 또한 필터체의 입구역에서는 입자를 적게 하여 필터밀도가 작아지도록 한 것이다.
상기 필터밀도는 필터링 방향으로 입자의 숫자를 증가시키므로써 입구역 이후부터 필터밀도를 증가시키도록 하였다. 또한 거꾸로 출구역에서는 입자의 숫자를 줄여 필터밀도가 감소되도록 하는 것이 본 발명상의 특징이다.
상기 목적은, 짠 천, 짠 끈 또는 편성직물에 삽입된 분말상, 과립상(granular) 또는 칩상(chip-like)의 입자를 와이어나 섬유와 더불어 소결하고 필터체의 입구역에서는 보다 적은 입자가 들어가도록 하여 필터밀도가 적어지도록 한 본 발명에 의하여 달성가능하다.
필터밀도, 특히 입구역에서 필터밀도를 감소시킨 필터, 즉 필터밀도를 변화시키는 필터로서는 예비필터(preliminary filter)가 있는데, 필터링작업통로에서 발생되는 이 예비필터는 입구측 표면위에서 장애물을 만든다. 특히 그 중에서도 필터캐이크(filtercake)과 같은 것이 필터표면에서 발생되어 높은 부압(counter pressure)을 걸게 한다. 이는 곧 내연기관용 배기가스필터를 사용하게 되면 엔진 구동력이 따라서 낮아지게 됨을 의미한다.
상술한 예비필터의 생성 때문에, 분리해야 할 불순물의 보다 크고 확실한 분산이 놀랍게도 필터내에서 이루어진다. 이 피할 수 없는 필터캐이크표면은 점점 커지고 필터밀도가 작기 때문에 불순물은 필터체속으로 점점 깊이 침투하게 된다. 이렇게 되면 입구측상의 필터표면은 더윽 커져서 보다 높은 저장용량을 만들게 되며, 걸국 필터캐이크를 걷어내면 필터는 그렇게 빨리 완전히 막히게 되지 않고 부압도 아주 작아지게 된다.
게다가 본 발명상의 필터는 동일용량으로 보더라도 제조상 더욱 저렴하고 재료도 적게 들어가는 장점이 있다.
출구역에서는 보다 적은 수의 분말입자가 공급되고 있기 때문에 필터밀도가 감소한다는 것도 알게 되었다.
상술한 바와 같이 본 발명상의 필터에서 발생된 부압은 필터효율의 특별한 개선없이도 감소된다. 따라서 청정된 배기가스가 보다 용이하게 흐를 수 있게 된다.
와이어상과 섬유상의 것은 각기 금속 및 / 또는 플라스틱 및 / 또는 세라믹 또는 이들의 혼합물로 만들 수 있고, 필요하다면 다른 재료로도 가능하다. 예컨데 금속플라스틱, 세라믹 또는 이들의 선택된 두가지 이상으로 된 혼합물의 입자도 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 편성직물속에 끼어 사용된다.
필터가 백금, 로듐 또는 바나듐과 같이 촉매, 촉매효능을 가진 재료(catalytically effective material)를 사용하면 매연 등을 제거하거나 일산화탄소(carbon monoxide), 탄화수소(hydrocarbon)및 질산화물(nitrogen oxides)과 같은 것으로 변환시킬 수 있다.
또한 필터가 매연용 필터로 사용될 때에는, 망간, 몰리브덴 등의 금속등도 메연면환을 향상시키기 위해 사용된다.
소결가능한 재료, 예컨데 금속과 같은 것을 짜여진 천, 짜여진 끈이나 편성직물용 기본재로 사용하는 것도 하나의 장점이다. 또한 소결가능한 입자가 사용될 수만 있다면, 금속섬유, 금속와이어, 금속입자 등도 서로 하나의 소결작업으로 소결되어 또하나의 장점을 갖게 한다.
종래의 필터와 비교하면, 큰 규모의 소결공정을 필요로 하고, 더욱 큰 접촉면적을 필요로 하며 따라서 그 결과 필터체도 더욱 큰 강도를 가질 수가 있게 된다.
본 발명상의 실시예를 이하 첨부된 도면에 의하여 설명하기로 한다.
제1도는 종래의 필터를 나타낸 것이다.
제2도는 예비필터를 가진 본 발명상의 필터를 나타낸 것이다.
제1도에서 도시된 필터는 금속와이어 1 로 만들어지는데, 이들 와이어는 각기 짜여진 끈, 편성직물이나 짜여진 천과 같이 규칙적 또는 물규칙적으로 서로 연걸되어 있다.
이들 예컨데 소결재로 만들어지는 와이어 사이에는 분말, 과립상의 입자 또는 칩형입자의 형태로 작은 입자 2 가 삽입된다.
짜여진 전, 짜여진 끈 또는 편성직물에서 입자를 삽입하는 방법은 여러 가지를 들수 있는데, 예컨데 접착액으로 삽입하는 것도 하나의 방법이다. 이들은 흔들어서 삽입하기도 하고 전기 또는 자기적 충전방법과 같은 방법으로 삽입하기도 한다.
소결가능한 재료를 사용하면, 필터체는 단일 작업싸이클로 연속적으로 제조할 수도 있다.
전술한 선 출원된 특허원 P39 08 581.3호에서 기재된 방법을 개선한 것이 제2도에서 도시된 실시예의 것으로, 와이어 1의 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 편성직물에 입자가 공급 또는 삽입되어 있음을 알 수 있고, 필터체 3 의 입구역에서는 보다 적은 입자가 공급되어 있음을 알 수 있다. 제2도에서 화살표로 도시한 것이 이를 살명하기 위한 것이다. 이 경우 예비필터의 일종이 입구역에서 만들어져 있고, 그 필터밀도는 청정해야 할 매체기능을 갖고 있어 불순물로부터 분리해야 할 피할 수 없는 필터캐이크가 부분적으로 필터체 그 자체 속으로 즉, 입구역 3 속으로 침투되고 있음을 알 수 있다. 필터캐이크의 표면의 통로는 제2도의 선 4 로 나타나 있다.
여기에서 볼 수 있는 바와 같이 그 결과 얻어진 표면은 실질적으로 제1도에서 도시된 바와 같이 선 5 로 나타낸 알려져 있는 필터체에서의 필터표면 보다 크다.
이 필터밀도는 출구역(도시안됨)에서 입구역 3 에서와 같이 작은데, 이는 입자 2의 상대적으로 적은 분포 때문이다.
본 발명에 의하여 전술한 본 발명상의 목적을 달성하므로써 종래에 비하여 일층 개선된 필터 또는 촉매체를 제공할 수 있게 된다.

Claims (13)

  1. 하나 또는 다수의 층으로 된 짜여진 천(woven cloth), 짜여진 끈(braiding) 또는 편성직물(knitted fabric)의 층으로 이루어지는 필터 또는 촉매체에 있어서, 상기 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 편성직물(1)은 삽입된 분말, 과립상 입자 또는 칩형의 입자(2)로 주어지고, 이들은 와이어 또는 섬유상으로 소결되며, 또한 필터체의 입구역(3)에서는 적은 수의 입자에 따라 필터밀도가 작아지도록 한 필터 또는 촉매체(A filter or catalyst body)
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터밀.도는 입구역(3)이후 부터 필터링방향으로 입자의 숫자가 증가되므로써 필터밀도를 증가시키도록 한 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터밀도가 출구역에서는 입자(2)의 숫자를 줄여 필터밀도가 감소되는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 편성직물 (1)은 금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 편성직물(1)운 세라믹으로 제조되는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 짜여진 천, 짜여진 끈, 또는 편성직물(1)은 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  7. 제1항, 제4항, 제5항, 제6항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 평성직물(1)은 금속 및 / 또는 세라믹 및/ 또는 플라스틱의 혼합물로 만들어지는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 입자(2)는 금속재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 입자(2)는 플라스틱으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 입자(2)는 세라믹으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  11. 제1항, 제8항, 제9항, 제10항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 입자(2)는 금속재 및 / 또는 플라스틱 및 / 또는 세라믹의 혼합물로 만물어지는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 짜여진 천, 짜여진 끈 또는 편성직물(1) 및 / 또는 입자(2)는 촉매재 그 자체 및/ 또는 촉매재로 코팅된 것으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 촉매재는 백금, 바나듐, 로듐으로 만물어지는 것을 특징으로 하는 필터 또는 촉매체.
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