KR101306290B1 - 세라믹 필터 제조용 접합 지그 - Google Patents

세라믹 필터 제조용 접합 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대형 세라믹 필터를 제조하는데 적합한 세라믹 필터 제조용 접합 지그에 관한 것으로, 내부에 세라믹 필터가 삽입되고, 내측면이 상기 세라믹 필터의 외측면과 대응되는 형상을 가지며, 세라믹 필터를 가압하는 복수의 접합 가이드 및 접합 가이드의 외측면의 일부분에 설치되며, 서로 접하고 있는 접합 가이드들을 상호 결합시키는 결합수단을 포함하여 구성된다.

Description

세라믹 필터 제조용 접합 지그{jig for ceramic filter joining}
본 발명은 세라믹 필터 제조용 접합 지그로서, 보다 상세하게는 대형 세라믹 필터를 제조하는데 적합한 세라믹 필터 제조용 접합 지그에 관한 것이다.
디젤엔진은 높은 열효율을 가지고 있으나, 연소특성상 가솔린엔진에 비해 질소 산화물(NOX)과 입자상 물질(Particulate Matters : PM)이 많이 배출되기 때문에 보급에 많은 제약이 뒤따르고 있다. 특히 입자상 물질이 폐암의 원인이 된다는 연구 결과들이 발표되면서 인체 유해성에 대한 관심이 증가되고 있다.
따라서 전 세계적으로 자동차 배기가스 규제가 확대되고 있으며, 입자상 물질과 질소 산화물을 줄이기 위한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 입자상 물질의 감소를 위해서는 매연여과장치(Diesel Particulate Filter : DPF)가 가장 효과적인 기술로 알려져 있고, 질소 산화물의 감소를 위해서는 SCR 촉매, NOX Trap 등의 후처리 기술들이 개발되고 있다.
DPF는 다공성의 격벽을 구비하는 세라믹 허니컴 세그먼트를 접합하여 제조하며, 디젤엔진의 배기가스 중 입자상 물질을 필터를 이용하여 물리적으로 포집하고, 일정거리 주행 후 입자상 물질의 발화 온도(550℃) 이상으로 배기가스 온도를 상승시켜 포집된 입자상 물질을 연소시켜 공해물질을 줄이는 장치이다.
한편, 대형 화물차 또는 대형 버스의 경우에는 대형 DPF가 삽입되는데, 대형 DPF를 제조하기 위하여 다량의 세라믹 허니컴 세그먼트를 접합하는 경우에는 소성 후 내구성이 떨어지므로 약간의 충격이나 진동에도 대형 DPF가 쉽게 파손된다.
이를 방지하기 위하여 일반적으로 소수의 세라믹 허니컴 세그먼트를 접합하여 세라믹 허니컴 구조체를 만든 후, 다시 복수의 세라믹 허니컴 구조체를 접합하여 DPF를 제조한다. 이때, 각각의 세라믹 허니컴 구조체 사이에는 DPF의 파손을 방지하기 위해 충격 완화층이 형성되며, 세라믹 허니컴 구조체 간의 일정한 간격을 유지하기 위해 이격재가 사용된다.
그러나 이격재를 투입함으로서, 접합재의 접합효율이 떨어져 DPF의 내구성 및 여과효율이 감소되고, 공정이 복잡해져 생산성이 감소되는 문제점이 있다.
또한, 다수의 세라믹 허니컴 구조체의 접합시에는, 세라믹 허니컴 구조체의 접합면에 접합재를 도포한 후 세라믹 허니컴 구조체의 각 면을 가압하여 접합하는데, 가압력에 의하여 접합재가 DPF 외부로 유출되거나 각 세라믹 허니컴 세그먼트가 변위되어 DPF의 직진도가 감소되는 문제점이 있다.
본 발명은 대형 DPF의 제조에 적합한 세라믹 필터 제조용 접합 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 여과 효율 및 내구성이 뛰어난 DPF를 제조할 수 있는 세라믹 필터 제조용 접합 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 DPF의 제조공정이 간단한 세라믹 필터 제조용 접합 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 접합제가 DPF의 외부로 유출되는 것을 방지하고, DPF의 직진도가 향상되는 세라믹 필터 제조용 접합 지극를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 세라믹 필터 제조용 접합 지그는 내부에 세라믹 필터가 삽입되고, 내측면이 상기 세라믹 필터의 외측면과 대응되는 형상을 가지며, 세라믹 필터를 가압하는 복수의 접합 가이드 및 접합 가이드의 외측면의 일부분에 설치되며, 서로 접하고 있는 접합 가이드들을 상호 결합시키는 결합수단을 포함한다.
또한, 결합수단은 인장 스프링 또는 압축 스프링 중 하나일 수 있다.
또한, 가이드의 양측 끝단에 당해 가이드와 접하고 있는 타 가이드의 끝단과 대응되는 단턱이 형성될 수 있다.
또한, 상기 접합 가이드의 내측면에는 상기 세라믹 필터에 대해 완충작용을 하는 탄성수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 탄성수단은 고무밴드 또는 판스프링 중 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 필터 제조용 접합 지그에 의하면 이격제의 사용 없이 DPF를 제조하여 여과 효율 및 내구성이 좋다.
또한, 복수의 결합부재를 사용하여 다수의 세라믹 허니컴 집합체를 동시에 가압하여 DPF를 제조하므로, 제조공정이 단순하고 생산성이 향상된다.
또한, 결합부재의 내측면에 완충패드를 부착하여, 접합재가 DPF 외부로 유출되는 것이 방지되고 DPF의 직진도가 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인장 스프링을 이용한 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성을 도시한 도면,
도 2는 압축 스프링을 이용한 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성을 도시한 도면,
도 3은 결합부재의 내측면에 고무밴드를 부착한 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성을 도시한 도면,
도 4는 결합부재의 내측면에 판 스프링을 부착한 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인장 스프링을 이용한 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 압축 스프링을 이용한 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성을 도시한 도면이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 필터 제조용 접합 지그는 내부에 세라믹 필터(10)가 삽입되고, 내측면이 상기 세라믹 필터(10)의 외측면과 대응되는 형상을 가지며, 세라믹 필터(10)를 가압하는 복수의 접합 가이드(100) 및 접합 가이드(100)의 외측면의 일부분에 설치되며, 서로 접하고 있는 접합 가이드(100)들을 상호 결합시키는 결합수단을 포함된다.
일 실시예에 따른 세라믹 필터 제조용 접합 지그는 예를 들면, 대형 DPF와 같은 세라믹 필터(10)의 제조에 사용될 수 있는 접합 지그로서, 복수의 접합 가이드(100), 결합수단 등을 포함할 수 있다.
접합 가이드(100)는 접합공정 시에 세라믹 필터(10)를 둘러싸는 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 몸체에 해당하며, 2개 이상의 접합 가이드(100)들이 상호 결합되어 사용된다. 일 실시 예에 따른 세라믹 필터 제조용 접합 지그에서는 상기 세라믹 필터(10)의 모서리를 감싸도록 2개 또는 4개의 접합 가이드(100)를 결합하여 지그의 몸체를 구성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
세라믹 필터(10)의 제조시에는, 서로 분리된 접합 가이드(100)들 사이로 다수의 세라믹 허니컴 구조체와 세라믹 허니컴 구조체들의 접합면에 도포된 접합제가 함께 삽입된다. 삽입 후에는, 서로 접하고 있는 접속 가이드들을 상호 결합함으로써, 접합 가이드(100)들로 세라믹 허니컴 구조체들을 가압 및 접합하여 세라믹 필터(10)를 제조할 수 있다.
세라믹 필터(10)의 접합공정 동안 접합 가이드(100)들의 내측면과 세라믹 필터(10)의 외측면이 서로 접촉하게 되는데, 접합 가이드(100)들의 내측면이 세라믹 필터(10)의 외측면과 대응되는 형상을 갖도록 제조될 수 있다. 이에 따라, 접합 가이드(100)가 세라믹 필터(10)의 전체영역을 균등하게 가압할 수 있게 되므로, 세라믹 필터(10)의 직진성을 향상시키고 여과 효율을 증가시킬 수 있다.
한편, 대형 버스 또는 대형 화물차에 사용되는 대형 DPF의 경우에는 충격에 따른 파손을 방지하기 위하여, 세라믹 허니컴 구조체들 사이를 일정간격으로 이격시켜 접합하여 충격 완화층을 형성한다.
세라믹 허니컴 구조체 사이를 일정간격 이격시키는 방법으로는 일반적으로 세라믹 허니컴 구조체 사이에 이격재를 투입하는 방법이 이용되는데, 이격재 투입에 따라 접합재의 접합효율이 감소되므로, DPF의 내구성 및 여과효율이 악화된다. 또한, 접합공정이 복합해져 생산성이 악화되는 문제점도 있다.
이를 해결하기 위하여 일 실시예에 따른 세라믹 필터 제조용 접합 지그는 형성하고자 하는 충격 완화층을 포함하는 세라믹 필터(10)의 각 면의 폭과 이와 대응되는 접합 지그 내측면의 폭이 서로 같도록 접합 가이드(100)들을 형성할 수 있다.
이에 따라, 세라믹 필터 제조용 접합 지그를 이용하여 세라믹 필터(10)를 제조함으로써, 별도의 이격재를 사용하지 않아도 세라믹 허니컴 구조체들 사이에 각각 충격 완화층을 형성할 수 있다. 따라서, 세라믹 필터(10)의 내구성 및 여과효율이 향상되고, 제조공정이 간소해져 생산성이 향상된다.
한편, 일 실시예에 따른 세라믹 필터 제조용 접합 지그는 서로 분리된 접합가이드들을 상호 결합시킴으로써, 내부에 삽입되는 다수의 세라믹 허니컴 구조체를 접합 가이드(100)들로 가압하여 접합시키는 것이므로, 접합 가이드(100)들을 상호 결합시키는 수단이 필요하다.
따라서, 일 실시예에 따른 세라믹 필터 제조용 접합 지그는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 접합 가이드(100)의 외측면의 일부분에 결합수단을 설치하여, 서로 접하고 있는 접합 가이드(100)들을 상호 결합시킨다. 결합수단의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 인장 스프링(211), 압축 스프링(231)과 같이 탄성을 갖는 결합수단들을 사용할 수 있다.
먼저, 인장 스프링(211)을 이용하는 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 접하고 있는 접합 가이드(100)들의 외측면의 일부분에 인장 스프링(211)이 고정되는 고정용 걸이(212)를 형성하고, 인장 스프링(211)의 양단을 각각 상기 고정용 걸이(212)에 고정하여 접합 가이드(100)들을 상호 결합시킬 수 있다. 한편, 서로 접하고 있는 접합 가이드(100)들이 이격될 시에는 인장 스프링(211)에 인장력이 발생하게 되는데, 인장 스프링(211)의 탄성 에너지는 접합 가이드(100)들에게 압축력 내지는 복원력으로 변환되어 작용하게 된다.
따라서, 접합 지그를 이용한 접합 공정시에 다수의 세라믹 허니컴 구조체 및 접합제에 의하여 접합 가이드(100)들이 외부로 밀려나 인장 스프링(211)에 인장력이 발생하게 되며, 접합 가이드(100)들에 의하여 다수의 세라믹 허니컴 구조체 및 접합제가 압축력을 받아 상호 접합되어 세라믹 필터(10)를 제조할 수 있다.
한편, 접합면에 도포되는 접합제는 유동성을 가지는 페이스트형의 재료로서, 세라믹 허니컴 구조체는 접합재상에 부유하는 상태를 가지므로, 외력이 인가될 때 접합재의 유동성으로 인해 세라믹 허니컴 구조체가 쉽게 변위될 수 있다.
그런데 인장 스프링(211)의 탄성력은 변위량에 비례하므로, 세라믹 허니컴 구조체가 변위되어 세라믹 필터(10)의 특정부분이 돌출되는 경우에는 변위량에 따라 압축력이 더 크게 작용하게 된다. 그 결과, 세라믹 필터(10)의 특정 부분에 변위가 발생하는 것이 방지되므로, 직진성이 높고 여과 효율이 향상된 세라믹 필터(10)를 제조할 수 있다.
또, 압축 스프링(231)을 이용하는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 접합 가이드(100)의 양측 단부에 압축 스프링(231)을 고정함으로써, 압축 스피링의 압축력을 이용하여 서로 접하고 있는 접합 가이드(100)들을 상호 결합시킬 수 있다. 인장 스프링(211)을 이용하는 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 접하고 있는 접합 가이드(100)들이 1개의 인장 스프링(211)을 공유하는 반면에, 압축 스프링(231)을 이용하는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 각 접합 가이드(100)의 양단에 1개의 압축스프링을 각각 별개로 설치한다는 점에서, 양 자의 결합관계는 서로 차이점을 가진다. 보다 상세하게는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 접합 가이드(100)의 양측에 수용홈(232)을 형성하고, 상기 수용홈(232)과 나란하도록 접합 가이드(100)를 관통하는 관통홀(233)을 접합 가이드(100)에 형성한다. 상기 수용홈(232) 및 관통홀(233)에는 볼트부재(234)가 끼워지고 볼트부재(234)의 일측 단부는 상기 수용홈(232)에 고정된 너트부재(235)에 고정된다. 이때, 각각의 수용홈(232)에는 압축 스프링(231)이 수용되는데, 상기 볼트부재(234)의 볼트머리와 수용홈(232)의 바닥면, 상기 너트부재(235)와 수용홈(232)의 바닥면 상이에 끼워진다. 이에 따라, 서로 접하고 있는 접합 가이드(100)들이 이격되는 경우에는 접합 가이드(100)들에게 압축 스프링(231)에 의한 복원력이 작용하여 결과적으로 접합 가이드(100)에는 인장력이 가해지게 된다.
따라서, 인장 스프링(211)의 경우와 마찬가지로 다수의 세라믹 허니컴 구조체 및 접합제에 의해 접합 가이드(100)들이 밀려나면, 접합 가이드(100)들에 의하여 다수의 세라믹 허니컴 구조체 및 접합제가 가압되어 접합된다. 또한, 인장 스프링(211)과 마찬가지로 압축 스프링(231)의 탄성력에 의하여 세라믹 필터(10)에 변위가 발생하는 것이 방지된다. 그 결과, 직진성이 높고 여과효율이 좋은 세라믹 필터(10)를 제조할 수 있다.
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한편, 탄성을 가지는 결합 수단 이외에도 예를 들면, 볼트와 너트와 같은 조임수단을 결합수단으로 이용하여 세라믹 필터 제조용 접합 지그를 제조할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 상기 접합 가이드(100)의 양측 끝단에 당해 접합 가이드(100)와 접하고 있는 타 접합 가이드(100)의 끝단과 대응되는 단턱(101,102)이 형성된다. 일례로, 상기 접합 가이드(100)가 'ㄱ'자 형으로 절곡된 형태를 취한다고 가정할 경우, 상기 접합 가이드(100)의 양측에는 단턱(101,102)이 형성되는 데, 일측의 단턱(101)은 안쪽으로 계단형의 턱이 형성되고, 타측의 단턱(102)은 상기 단턱(101)이 안착될 수 있도록 바깥쪽으로 계단형의 턱이 형성된다.
또 다른 일 실시 예에 있어서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 접합 가이드(100)의 내측면에는 상기 세라믹 필터(10)에 대해 완충작용을 하는 탄성수단을 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 접합가이드의 내측면에 탄성수단이 부착되면, 접합재가 DPF 외부로 유출되는 것이 방지되고 DPF의 직진도가 향상되며, 상기 세라믹 필터(10)에 무리하게 가해질 수 있는 힘을 완화시켜 세라믹 필터(10)를 보호함과 동시에 가압력이 균일하게 분포되어 보다 안정적으로 접합이 이루어지는 장점이 있다.
도 4는 결합부재의 내측면에 고무밴드를 부착한 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 결합부재의 내측면에 판스프링을 부착한 세라믹 필터 제조용 접합 지그의 구성을 도시한 도면이다. 상기 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 양상에 따르면, 상기 탄성수단은 고무밴드(311) 또는 판스프링(312) 중 하나로 구비될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면 이격재의 사용 없이 DPF를 제조하여 여과 효율 및 내구성이 좋고, 복수의 접합가이드를 사용하여 다수의 세라믹 허니컴 집합체를 동시에 가압하여 DPF를 제조하므로, 제조공정이 단순하고 생산성이 향상되며, 접합가이드의 내측면에 탄성수단을 부착하여, 접합재가 DPF 외부로 유출되는 것이 방지되고 DPF의 직진도가 향상되는 장점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 세라믹 필터
100 : 접합가이드
101,102 : 단턱
211 : 인장스프링
212 : 고정용 걸이
231 : 압축스프링
232 : 수용홈
233 : 관통홀
234 : 볼트부재
235 : 너트부재
311 : 고무밴드
312 : 판스프링

Claims (5)

  1. 내부에 세라믹 필터가 삽입되고, 내측면이 상기 세라믹 필터의 외측면과 대응되는 형상을 가지며, 상기 세라믹 필터를 가압하는 복수의 접합 가이드;
    상기 접합 가이드의 외측면에 설치되며, 서로 접하고 있는 상기 접합 가이드들을 상호 결합시키는 결합수단;
    상기 접합 가이드의 내측면에 부착되어 상기 세라믹 필터에 대해 완충작용을 하는 탄성수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 필터 제조용 접합 지그.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결합수단은 인장 스프링 또는 압축 스프링 중 하나인 것을 특징으로 하는 세라믹 필터 제조용 접합 지그.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 접합 가이드의 양측 끝단에 당해 접합 가이드와 접하고 있는 타 접합 가이드의 끝단과 대응되는 단턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 필터 제조용 접합 지그.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성수단은 고무밴드 또는 판스프링 중 하나인 것을 특징으로 하는 세라믹 필터 제조용 접합 지그.
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