KR100901227B1 - 디젤엔진용 매연저감필터의 브레이징 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 디젤차량에 장착되는 배기가스정화장치의 촉매품을 브레이징 방법으로 접합하는 방법을, 바람직하게는 니켈 도금을 통한 브레이징 방법을 채택하여 작업성과 효율성을 높이고 또한 저렴한 가격으로 촉매제품을 진공로와 수소브레이징로에서 브레이징할 수 있도록 하는 방법을 제안하고자 한다.

디젤차량, 배기가스정화장치, 매연저감필터, 브레이징, 도금, 필터

Description

디젤엔진용 매연저감필터의 브레이징 방법{brazing method of diesel particulate filter}

도 1은 통상적인 디젤엔진용 매연저감필터의 구성을 보여주고 있는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 니켈 도금에 의한 브레이징 방법을 순차적으로 보여주고 있는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 매연저감필터 12: 원통

14: 타공판 16: 메쉬망

본 발명은 디젤 차량에 장착되는 배기가스 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저렴한 가격 및 생산작업의 효율성을 높이고 필터의 성능을 일정하게 유지시킬 수 있는 디젤엔진용 매연저감필터의 브레이징 방법에 관한 것이다.
통상적으로 차량의 동력을 발생시키는 내연기관에서는 연료의 연소시 많은 양의 유해 미립자가 배출되게 되는데, 특히 디젤 차량의 내연기관에서는 분사된 연료가 피스톤의 압축으로 인한 온도상승으로 자기 착화를 일으켜 연소되는 과정에서 불완전 연소로 인하여 입자상 물질, 질소 산화물, 미연 탄소, 일산화탄소, 냄새물질 등과 같은 많은 양의 매연이 배출된다.
이와 같이 디젤기관의 연소과정에서 완전 연소되지 못한 연료는 매연이 되어 차량의 배기가스와 함께 대기중으로 배출되므로 이러한 매연은 공기중으로 확산되어 결국 인체 폐포에까지 침투하여 기관지염은 물론 암을 유발시키는 등 엄청난 결과를 초래하고 있다.
상기와 같은 이유로 디젤연료를 사용하는 차량은 공해 방지를 위해 배기가스를 배출하는 배기관 또는 기타 부분에 배기가스가 외부로 배출되기 전에 엔진 자체에서 공해 물질을 적게 배출하려는 전처리 장치가 적용되고 있으나 배기가스 규제가 강화됨에 따라 배기가스 정화 목적의 후처리 장치의 장착이 불가피하게 되었다.
상기 후처리 장치로는 크게 매연여과장치(diesel particulate filter: DPF)와 디젤산화촉매장치(diesel oxidation catalyst: DOC) 및 질소산화물제거장치(DeNOx)로 나눌 수 있다. 매연여과장치(DPF)는 입자상물질(PM)을 제거하기 위한 장치로서, 일반적으로 입자상물질을 80% 이상 제거할 수 있는 기술로 알려져 있다. 디젤산화촉매제거장치(DOC)는 탄화수소와 일산화탄소를 제거하기 위한 장치로서, 일반적으로 70% 이상의 제거효율이 있다고 알려져 있다. 그리고 질소산화물제거장치(DeNOx)는 배출가스 중의 질소산화물을 제거하기 위한 장치이다.
이와 같은 후처리 장치들은 매연저감 효율을 높이기 위해 일반적으로 디젤엔진이 장착된 버스나 대형트럭에 각 장치가 2종 또는 3종으로 결합되어 사용되고, 분리형 케이스 내에 설치되어 각 케이스를 분리하여 주기적인 청소가 가능하도록 구성되어 있다.
그러나, 위에서 언급한 매연여과장치(DPF)를 이루는 구성요소 중에서 촉매품에 해당하는 매연저감필터는 용접에 의해 제작되기 때문에 아래와 같은 문제점이 발생하였다.
즉, 상기 매연저감필터(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 각종 유해물질을 걸러주기 위한 다수의 메쉬망(16)과, 상기 메쉬망(16)이 일정한 간격을 유지하면서 삽입되는 원통(12)과, 상기 원통(12)의 상/하부면에 부착되는 커버용 타공판(14)으로 구성된다. 이와 같은 각 구성요소(메쉬망, 원통, 타공판)들은 용접 작업에 의해 서로 접합되기 때문에 작업 시간 및 공정이 증가하게 되고 또한 용접에 필요한 많은 인력이 필요할 뿐만 아니라, 특히 장기간 사용시에 메쉬망에 도금되어 있는 백금이 떨어져 나가 매연저감필터의 성능이 저하되는 단점이 있었다.

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따라서, 본 발명은 매연저감필터를 브레이징 방법으로 접합함으로 인하여 작업 시간 및 공정을 현저히 단축시키고 저렴한 비용으로 제품을 제작할 수 있는 디젤엔진용 매연저감필터의 브레이징 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 장기간 사용시에도 매연저감필터의 메쉬망에 도금되어 있는 백금이 떨어져 나가는 것을 방지할 수 있는 디젤엔진용 매연저감필터의 브레이징 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 장기간 사용시에도 매연저감필터의 성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 디젤엔진용 매연저감필터의 브레이징 방법을 제공한다.
상기한 바를 달성하기 위한 견지에 있어, 본 발명은 커버용 타공판과 메쉬망 및 원통으로 구성된 통상의 매연저감필터를 접합할 때, 첫 번째로 상기 메쉬망의 표면에 니켈과 인으로 조성된 도금액으로 도금 처리한 후, 상기 메쉬망을 원통 안에 조립하는 과정과; 두 번째로 이를 진공로 또는 수소브레이징로에 투입한 다음, 3단계의 가열 조건별로 단계적으로 가열하여 브레이징 접합하는 과정으로 이루어지는 브레이징 방법을 그 특징으로 한다.

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이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
상기한 바와 같은 목적 및 특징을 가지는 본 발명에서는 디젤차량에 장착되는 배기가스정화장치의 촉매품을 브레이징 방법으로 접합하는 방법을, 바람직하게는 니켈 도금을 통한 브레이징 방법을 채택하여 작업성과 효율성을 높이고 또한 저렴한 가격으로 촉매제품을 진공로 또는 수소브레이징로에서 브레이징할 수 있도록 하는 방법을 제안하고자 한다.
이를 위해서는 니켈 도금을 위한 조건(예를 들어, 도금 온도)과 브레이징 방법이 구체적으로 개시되어야 하고, 또한 배기가스정화장치의 촉매품이 구체적으로 개시되어야 한다.
한편, 본 발명에서는 촉매제품 중에서도 도 1에서 도시하고 있는 매연저감필터(10)를 브레이징하는 방법을 제시하고 있으며, 바람직하게는 메쉬망(16)을 니켈 도금 처리한 다음에 이를 원통(12) 안에 브레이징 접합시키는 방법을 구체적으로 열거하고 있다.
즉, 니켈(Ni)과 인(P)으로 혼합된 도금액을 이용하여 85∼100℃의 온도에서 도금 처리하는 과정과, 진공로 또는 수소브레이징로에서 3단계로 이루어진 가열조건에서 단계별로 가열하여 브레이징 접합하는 과정으로 이루어진다. 이때 상기 도금 온도는 브레이징 작업을 할 때 도금액이 메쉬망(16)에 균일하게 도금되도록 하기 위한 것으로서, 바람직하게는 92℃가 가장 이상적이다.
한편, 위에서 언급한 브레이징 작업조건에 있어서, 제1 단계 가열조건은 200~800℃에서 5~60분 동안 가열하는 것이고, 제2 단계 가열조건은 800~1100℃에서 5~60분 동안 가열하는 것이며, 제3 단계 가열조건은 1100~1400℃에서 5~60분 동안 가열하는 것이다. 이와 같은 가열조건으로 브레이징 작업을 하게 되면 매연저감필터(구체적으로는, 매연저감필터의 원통 및 메쉬망)가 변형되는 것을 방지하고 브레이징 작업시 기포가 발생되는 것을 방지하여 접합불량 현상을 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2를 참조하여 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
{실시예 1}
본 발명에서는 도 1에서 나타내고 있는 매연저감필터(10) 중에서도 SUS 304 재질의 원통(12), SUS 304 재질의 커버용 타공판(14), Ø0.35이고 재질이 SUS 316인 메쉬망(16)을 사용한다. 또한 니켈(Ni)과 인(P)으로 혼합된 도금액을 준비한다.
이후, 상기 원통(12)의 일측단에 타공판(14)을 용접한 다음, 상기 메쉬망(16)의 표면에 도금액(Ni+P)을 도금하는데, 이때 92℃의 온도에서 도금하는 것이 가장 바람직하다. 다음으로, 상기 메쉬망(16)을 원통(12)의 내부에 순차적으로 적층시킨다.(이하 "매연저감필터(10)"라 함)
이후, 상기와 같은 과정을 거친 매연저감필터(10)를 진공로 또는 수소브레이징로에 투입한 다음, 3단계의 가열조건으로 가열, 용융시킨다. 즉, 상기 매연저감필터(10)를 500℃에서 40분 동안 가열시킨 다음, 이를 800℃에서 40분 동안 가열시킨 후, 이를 다시 1100℃에서 40분 동안 가열시켜 다수의 메쉬망(16)을 원통(12) 안에 브레이징 접합시킨다.
끝으로, 상기의 과정을 통해 브레이징 접합된 원통(12)의 타측단에 타공판(14)을 용접시키게 되면 매연저감필터(10)는 완성되어진다.
이와 같은 과정으로 브레이징 접합된 매연저감필터는 장기간 사용시에도 도금이 떨어져 기능이 저하는 되는 것을 방지할 수 있고 또한 저렴한 가격으로 제품을 제작할 수 있다.

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이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 매연저감필터를 브레이징 방법으로 접합함으로써 작업 시간 및 공정을 현저히 단축시킬 수 있고 또한 저렴한 비용으로 촉매제품을 제작할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라 장기간 사용시에도 매연저감필터의 메쉬망에 도금되어 있는 백금이 떨어져 나가는 것을 방지하여 촉매제품의 성능이 저하되는 현상을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 커버용 타공판(14)과 메쉬망(16) 및 원통(12)으로 구성된 통상의 매연저감필터(10)를 접합하는 방법에 있어서,

   상기 메쉬망(16)의 표면에 니켈과 인으로 조성된 도금액으로 도금 처리한 다음, 상기 메쉬망(16)을 원통(12) 안에 조립하는 과정과;

   상기 과정을 거친 매연저감필터(10)를 진공로 또는 수소브레이징로에 투입한 다음, 200~800℃에서 5~60분 동안 가열하는 제1 단계와, 800~1100℃에서 5~60분 동안 가열하는 제2 단계 및 1100~1400℃에서 5~60분 동안 가열하는 3단계의 가열 조건별로 단계적으로 가열하여 브레이징 접합하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 디젤엔진용 매연저감필터의 브레이징 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도금 과정은 85∼100℃의 온도에서 이루어짐을 특징으로 하는 디젤엔진용 매연저감필터의 브레이징 방법.
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