KR102524362B1 - 세라믹 필터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세라믹 필터 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 채널을 엇갈리게 배치하여 채널의 수를 증가시킴으로써, 필터 대상물과 몸체의 비표면적을 증가시켜, 유해물질에 대한 흡착성, 탈취성능이 향상되며, 미생물에 대한 살균효과가 우수하고 빠른 탈착에 의하여 재사용이 가능한 세라믹 필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

세라믹 필터 및 그 제조 방법{CERAMIC FILTER AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 세라믹 필터 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 채널을 교차 배치하여 채널의 수를 증가시킴으로써, 필터 대상물과 몸체의 비표면적을 증가시켜, 유해물질에 대한 흡착성, 탈취성능이 향상되며, 미생물에 대한 살균효과가 우수하고 빠른 탈착에 의하여 재사용이 가능한 세라믹 필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
산업의 발전에 따라 각 산업공정에서 발생하는 분진, 매연, 폐가스, 연기, 휘발성 유기 화합물(Volatile organic chemicals: VOC's)등의 유해물질의 폐해는 더욱 늘어나고 있는 실정이다. 따라서 이러한 공해물질의 방출을 막기 위하여 일부에서는 고분자 필터를 사용하고 있으나 고분자 필터의 경우에는 내열성, 내화학성, 내마모성 및 난연성에 있어서 취약한 문제점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 세라믹 필터의 개발이 이루어져 왔는데 세라믹 필터는 고분자 필터에 비하여 내열성, 내화학성, 내마모성 등이 훨씬 우수한 특징이 있고, 특히, 내열성이 우수하여 배기 장치 내에 냉각 장치 등을 별도로 설치할 필요가 없어 설치비 및 유지비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 평관형 세라믹 지지체를 개략적으로 도시한 단면도이다. 종래 평관형 세라믹 지지체는 유체에 함유된 불순물을 걸러내는 역할을 하는 몸체부와 몸체부를 거치면서 정화된 물이 이동하는 통로 역할을 하는 빈 공간으로 이루어졌다. 여기서, 빈 공간은 몸체부의 폭 방향으로 동일한 선상에 규칙적으로 위치되는 구조로 제공되었다.
따라서, 빈 공간과 공간 사이 몸체부가 차지하는 부분이 넓어 빈 공간이 제공되는데 한계가 있었고, 그에 따라, 정화된 물이 이동하는 통로인 빈 공간의 개수를 증가시키기 위해서는 평관형 세라믹 지지체 전체의 면적 및 부피를 증가시켜야 하고, 세라믹 지지체 전체 면적 및 부피가 증가됨에 따라 이를 담지하기 위한 슬러리 탱크의 크기도 동일하게 확장되어야 함으로 제조 단가 및 효율성이 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 몸체부는 불순물과 직접 접촉하는 면적이 좁아 비표면적이 좁아 흡착면적이 감소함에 따라 유해물질에 대한 흡착성 및 탈취성능이 감소되는 문제점이 발생했다.
이에 관련하여, 종래와 동일한 면적 및 부피에 빈 공간(채널)의 수가 증가하고, 몸체(부)의 비표면적이 넓고 흡착면적이 증가될 수 있는 세라믹 필터가 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2017-0026997호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 채널부의 채널을 교차 배치함으로써, 필터 대상물이 몸체부를 통해 필터링되어 채널로 흘러 나갈 수 있는 면적을 증가시킨 세라믹 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 필터는 채널; 및 상기 채널을 지지하는 지지체;를 포함하는 복수의 채널부; 및 상기 복수의 채널부의 일측 및 타측에 위치되는 한 쌍의 몸체부;를 포함하고, 상기 복수의 채널부는 서로 교차 배치되며, 그로 인해 각각의 채널의 위치는 지지체 상측 및 하측에 반복적으로 위치되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 채널부는, 상기 지지체의 두께가 상기 채널의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 채널부는, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 상기 채널의 일면과 2n(n은 정수)번째 상기 지지체의 일면이 상기 한 쌍의 몸체부 중 어느 하나의 일면을 기준으로 동일 선상에 배치되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 채널부는, 인접한 복수의 상기 지지체가 적어도 일부분 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 필터 제조 방법은 테이프 캐스터(Tape caster)를 이용하여 지지체 및 채널층을 포함하는 제1 적층체를 제조하는 단계; 상기 제1 적층체를 두께 방향으로 컷팅하여 복수의 채널부를 제조하고, 상기 복수의 채널부를 서로 교차 배치하는 단계; 상기 교차 배치된 채널부의 일측 및 타측에 테이프 캐스터를 통해 제조된 한 쌍의 몸체부를 적층하여 제2 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 제2 적층체를 소성하여 상기 채널층을 산화시켜 채널을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 채널부를 교차 배치하는 단계는, 2n(n은 정수)번째 상기 채널부를 180°회전하여 배치시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제1 적층체를 제조하는 단계는, 상기 테이프 캐스터를 이용하여 지지체 및 채널층을 제조하는 단계; 및 상기 지지체 상부에 상기 채널층을 적층하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제1 적층체를 제조하는 단계는, 상기 테이프 캐스터에 포함된 두 개의 슬러리 챔버(tundish)를 이용하여 상기 채널부를 한번에 제조하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 소성하는 단계는, 1000℃ 내지 1700℃온도에서 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 지지체 및 몸체부는, 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2) 및 탄화규소(SiC) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 채널층은, 카본(carbon), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 녹말(starch) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 필터 제조 방법은 테이프 캐스터를 이용하여 지지체 및 채널층을 포함하는 하나 이상의 채널부를 제조하고, 하나 이상의 상기 채널부를 서로 교차 배치하는 단계; 상기 교차 배치된 채널부의 일측 및 타측에 테이프 캐스터를 통해 제조된 한 쌍의 몸체부를 적층하여 제2 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 제2 적층체를 소성하여 상기 채널층을 산화시켜 채널을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 채널부를 교차 배치하는 단계는, 2n(n은 정수)번째 상기 채널부를 180°회전하여 배치시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 채널부를 제조하는 단계는, 상기 테이프 캐스터를 이용하여 지지체 및 채널층을 제조하는 단계; 및 상기 지지체 상부에 상기 채널층을 적층하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 채널부를 제조하는 단계는, 상기 테이프 캐스터에 포함된 두 개의 슬러리 챔버(tundish)를 이용하여 상기 채널부를 한번에 제조하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 소성하는 단계는, 1000 내지 1700온도에서 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 지지체 및 몸체부는, 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2) 및 탄화규소(SiC) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 채널층은, 카본(carbon), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 녹말(starch) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 채널을 교차 배치하여 세라믹 필터의 비표면적이 증가함으로써, 유해물질에 대한 흡착성, 탈취성능이 향상되며, 미생물에 대한 살균효과가 우수하고 빠른 탈착에 의하여 재사용이 가능한 효과가 발생하게 된다.
도 1은 종래 평관형 세라믹 지지체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세라믹 필터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세라믹 필터 제조 방법의 순서를 도시한 단면도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
<세라믹 필터>
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세라믹 필터(100)를 나타낸 사시도이다. 세라믹 필터(100)는 몸체부(10) 및 채널부(20)를 포함할 수 있다.
몸체부(10)는 후술되는 채널부(20)의 일측 및 타측에 한 쌍으로 위치되는 것으로, 본 발명에 따른 세라믹 필터(100)의 최외각에 위치되어 외부에서 필터 대상물(공기, 원수 등)이 유입될 수 있고, 유입된 대상물을 정화시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 세라믹 필터(100)가 공기청정기에 사용될 경우, 외부 공기가 몸체부(10)를 통해 세라믹 필터(100)로 유입되고, 몸체부(10)에 형성된 기공에 의해 공기가 정화될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 세라믹 필터(100)가 수 처리용 필터일 경우, 외부에서 물이 몸체(10)를 통해 유입되고, 몸체부(10)의 기공을 통해 필터링되어 후술되는 채널(21)를 통해 정수된 물이 배출될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 몸체부(10)는 외부에서 유입되는 필터 대상물을 정화시키기 위해 기공을 가지는 구조로 제공될 수 있다. 이때, 기공의 크기 및 비율은 몸체부(10) 전체에 동일하게 제공되거나, 채널부(20)와 인접한 부분에는 기공크기가 작고 기공형성 비율이 큰 구조로 제공되고, 몸체부(10)의 표면으로 갈수록 기공크기가 커지고 기공형성 비율이 작아지는 구조로 제공될 수 있다.
채널부(20)는 한 쌍의 몸체부(10)의 사이에 복수개가 배치되어 위치될 수 있다. 그리고, 채널부(20)는 채널(21)과 지지체(22)로 형성될 수 있다. 채널(21)은 몸체부(10)를 통해 필터링된 대상물을 외부로 배출하기 위해 정화된 대상물이 이동하는 통로 역할을 할 수 있고, 지지체(22)는 정화된 대상물이 몸체부(10)에서 채널(21)로 이동할 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
복수의 채널부(20)는 서로 교차 배치되며, 그로 인해 각각의 채널(21)의 위치는 지지체(22) 상측 및 하측에 반복적으로 위치될 수 있다. 즉, 채널(21)은 복수의 채널부(20)의 폭 방향을 따라 상하로 엇갈려 제공될 수 있다. 여기서, 채널부(20)의 폭 방향은 채널부(20)의 평면을 기준으로 가로 및 세로 중 길이가 짧은 방향을 의미할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 2n(n은 정수)번째 형성된 채널(21)은 지지체(22)의 상부에 형성되고, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 형성된 채널(21)은 지지체(22)의 하부에 형성될 수 있다.
그리고, 채널부(20)는 채널(21)과 지지체(22)의 두께가 상이하게 형성될 수 있는데, 일 실시 예에 있어서, 지지체(22)의 두께가 채널(21)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 따라서, 채널(21)은 인접한 채널(21)과 채널부(20)의 두께 방향으로 이격되어 형성될 수 있다.
다시 말해, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 채널(21)의 일측과 2n(n은 정수)번째 채널(21)의 타측이 두께 방향을 기준으로 서로 동일 선상에 형성될 수 있고, 동일 선상에 형성된 각각의 채널의 일측 및 타측은 상하방향으로 이격될 수 있다.
예를 들어, 채널(21)이 상하 방향으로 이격되는 경우는, 채널(21)은 채널부(20)의 폭 방향을 따라 임의의 기준선과 접하지 않고, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 채널(21)은 상측으로 2n(n은 정수)번째 채널(21)은 하측으로 일정거리 이격되어 제공될 수 있다. 즉, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 채널(21)의 일측 하부와 2n(n은 정수)번째 채널(21)의 타측 상부가 상하 방향으로 이격되어 있는 것을 의미할 수 있다.
또한, 채널(21)이 인접한 채널(21)과 좌우 방향으로 이격될 수 있는데, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 채널(21) 일측과 2n(n은 정수)번째 채널(21) 타측 사이 간격이 형성되는 것을 의미할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 복수의 채널부(20)는 서로 인접한 복수의 지지체(22)가 적어도 일부분이 접합되어 있는 구조로 제공될 수 있다. 복수의 지지체(22)가 일부분 접합됨으로써, 본 발명에 따른 세라믹 필터(100)는 빈 공간, 즉, 복수개의 채널(21)이 형성되어 있어도 형태가 유지될 수 있는 효과가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 복수의 채널부(20)는 교차 배치 시, 일렬로 배치될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 채널(21)의 일면과 2n(n은 정수)번째 지지체(22)의 일면이 한 쌍의 몸체부(10) 중 어느 하나의 일면을 기준으로 동일 선상에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 채널부(20)는 홀수번째 위치되는 채널(21)은 지지체(22)의 상측에, 짝수번째 위치되는 채널(21)은 지지체(22)의 하측에 교차 배치됨으로써, 종래의 세라믹 필터와 동일한 면적에서 채널(21)이 더 많이 제공될 수 있다. 따라서, 정수된 필터 대상물이 몸체부(10)를 통해 채널(21)로 유입될 수 있는 면적이 증가하여 대상물과 접촉 및 유해물질을 흡착할 수 있는 몸체부(10)의 면적이 증가되어 몸체부(10)의 비표면적이 증가하는 효과가 발생할 수 있다. 몸체부(10)의 비표면적이 증가함으로써, 유해물질에 대한 흡착성, 탈취성능이 향상되며, 내구성, 내마모성 및 내열성이 우수한 효과가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 필터(100)는 격벽(30)을 더 포함할 수 있다. 격벽(30)은 적층된 몸체부(10)와 채널부(20)의 좌측 및 우측에 위치될 수 있다. 격벽(30)의 두께는 한 쌍의 몸체부(10)와 채널부(20) 두께의 합과 동일하게 형성될 수 있다. 격벽(30)은 몸체부(10)와 동일하게 세라믹 필터(100)의 최외각에 위치되어 외부에서 유입되는 필터 대상물이 채널부(20)로 직접 유입되는 것을 방지하고, 필터 대상물을 필터링하여 채널(21)로 공급할 수 있다.
<세라믹 필터 제조 방법>
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세라믹 필터 제조 방법의 순서를 도시한 단면도이다. 본 발명에 따른 세라믹 필터 제조 방법은 제1 적층체를 제조하는 단계(S100), 컷팅 및 교차 배치하는 단계(S200), 제2 적층체를 제조하는 단계(S300) 및 채널을 제조하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
제1 적층체를 제조하는 단계(S100)는 테이프 캐스팅(Tape casting) 공정을 이용하여 각 구성을 제조하는 단계이다. 테이프 캐스터(Tape caster)는 슬러리 챔버(slurry chamber), 닥터 블레이드(doctor blade) 및 건조실(drying chamber)로 구성될 수 있다. 우선, 세라믹 슬러리를 제조한 후, 슬러리 챔버에 투입한다. 슬러리 챔버에 투입된 슬러리는 닥터 블레이드를 통해 캐리어 필름 상에 도포된다. 슬러리가 도포된 캐리어 필름은 건조실로 이동, 건조되어 그린 시트가 제조된다. 제조된 그린 시트를 복수개 적층하여 채널층 및 지지체(22)를 제조할 수 있다. 여기서, 슬러리는 기능성 물질, 용매(solvent), 분산제(dispersant), 바인더(binder) 및 가소제(plasticizer)를 포함할 수 있다. 그리고, 채널층(21')을 형성하는 슬러리의 경우, 기능성 물질은 채널층(21')을 형성할 수 있는 슬러리는 카본(carbon), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 녹말(starch) 등의 1500℃이상의 온도에서 산화될 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 지지체(22)를 형성하는 슬러리의 경우, 세라믹, 즉, 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 탄화규소(SiC) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 적층체는 지지체(22)와 채널층(21')으로 구성될 수 있다. 그리고, 제1 적층체는 한 번의 공정에 의해 제조될 수 있고, 두 번의 공정을 통해 제조될 수 있다. 우선, 한번의 공정에 의해 제조될 경우, 테이프 캐스터는 두 개의 슬러리 챔버가 구성되어 하나의 슬러리 챔버에는 세라믹 슬러리를 다른 하나의 슬러리 챔버에는 채널층을 형성할 수 있는 슬러리를 투입하여 한 번의 도포하는 코-캐스팅(Co-casting)을 통해 제1 적층체를 제조할 수 있다. 그리고, 두 번의 공정에 의해 제조될 경우, 채널부(20)는 테이프 캐스터를 이용하여 지지체(22)와 채널층(21')을 각각 제조한 후, 지지체(22) 상부에 채널층을 적층하여 제조될 수 있다. 이때, 지지체(22)은 채널층(21')보다 더 많은 그린 시트가 적층 될 수 있는 것을 유의한다.
제1 적층체를 컷팅 및 교차 배치하는 단계(S200)는 제1 적층체를 두께 방향으로 컷팅하여 복수의 채널부(20)를 제조하고, 2n(n은 정수)번째 채널부(20)를 180°회전시켜 재배열하는 단계이다. 2n(n은 정수)번째 채널부(20)를 회전시킴으로써, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 채널층(21')은 지지체(22)의 상측에 위치될 수 있고, 2n(n은 정수)번째 채널층(21')은 지지체(22)의 하측에 위치될 수 있다.
그리고, S100단계에서 제조된 제1 적층체는 지지체(22)가 채널층(21')보다 두께가 두껍게 형성되어, 컷팅 및 교차 배치 시, 2n+1(n은 0을 포함하는 정수)번째 채널층(21')과 2n(n은 정수)번째 채널층(21')이 두께 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.
S200단계에서 제1 지지체의 컷팅 폭/넓이는 한정하지 않으나, 일 실시 예에 있어서, 제1 지지체는 동일한 폭/넓이로 컷팅되는 것을 유의한다.
제2 적층체를 제조하는 단계(S300) 및 채널(21)을 제조하는 단계(S400)는 S100 및 S200단계에서 제조된 각 구성을 적층 및 소성하는 단계이다. 좀 더 상세하게는, S200단계에서 교차 배치된 복수의 채널부(20)의 일측 및 타측에 테이프 캐스터를 이용하여 제조된 한 쌍의 몸체부(10)를 적층하여 제2 적층체를 제조한 후, 제2 적층체를 소성하여 채널을 포함하는 세라믹 필터(100)를 제조할 수 있다.
이때, 소성 온도는 1000℃ 내지 1700℃온도이고, 열처리와 함께 일정 압력을 가할 수 있다. 그리고, 채널층(21')은 고온(1500℃ 이상의 온도)에서 산화되는 물질로 이루어짐으로써, 소성 단계에 의해 제거되어 필터 대상물이 필터링 후 외부로 유동될 수 있는 채널(21)이 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 제2 적층체를 제조하는 단계(S300)에서는 채널부(20)를 하나 이상 적층할 수 있다. 예를 들어, 채널부(20) 2개를 적층한 후, 적층된 채널부(20)의 일측 및 타측에 한 쌍의 몸체부(10)를 적층하면, 채널(21)의 수가 더 증가된 세라믹 필터(100)가 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 세라믹 필터(100)는 이제 한정되지 않고, 채널부(20)를 3개 혹은 4개를 적층할 수 있는 것을 유의한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 세라믹 필터 제조 방법은 하나 이상의 채널부(20)를 제조한 후, 복수의 채널부(20)를 서로 교차 배치할 수 있다. 즉, 지지체(22) 및 채널층(21')을 포함하는 하나 이상의 채널부(20)를 제조하고 하나 이상의 채널부(20)를 서로 교차 배치하는 단계, 제2 적층체를 제조하는 단계(S300) 및 채널을 제조하는 단계(S400)를 포함할 수 있다. 여기서, S300 및 S400은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세라믹 필터 제조 방법과 동일한 기술이므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
하나 이상의 채널부(20)를 제조하는 방법은 두 가지가 있을 수 있다. 우선, 테이프 캐스터를 이용하여 지지체(22) 및 채널층(21')을 각각 제조한 후, 지지체(22) 상부에 채널층(21')을 적층하여 채널부(20)를 제조하는 방법과 두 개의 슬러리 챔버에 각각 지지체(22) 및 채널층(21')을 제조할 수 있는 슬러리를 투입한 후, 지지체(22) 슬러리가 투입된 슬러리 챔버의 인출부가 채널층(21') 슬러리가 투입된 챔버의 인출부 보다 아래에 위치되게 하여 한 번의 인출로 지지체(22) 상부에 채널층(21')을 적층하는 방법이 있을 수 있다.
<비교예>
도 1은 종래 평관형 세라믹 지지체를 개략적으로 도시한 단면도이다. 종래 평관형 세라믹 지지체는 필터 대상물이 유동될 수 있는 채널이 동일 선상에 규칙적으로 형성되었다. 평관형 세라믹 지지체의 단면도를 기준으로 폭 0.021m, 높이 0.0035m, 면적 0.027m2 및 부피 0.0000735m3로 형성되고, 채널부는 1층 적층되었고, 채널수는 3개이다.
<실시예>
본 발명에 따른 세라믹 필터로 실시예 1은 채널부가 1층 적층된 세라믹 필터, 실시예 2는 채널부가 2층 적층된 세라믹 필터, 실시예 3은 채널부가 3층 적층된 세라믹 필터, 실시예 4는 채널부가 4층 적층된 세라믹 필터이다. 실시예 1 내지 4는 세라믹 필터의 단면도를 기준으로 폭은 0.021m로 동일하고, 높이는 0.00035m, 0.006m, 0.0085m, 0.011m로 형성됐다. 채널수는 5개, 10개, 15개, 20개가 제공됐다.
비교예 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
지지체 종류 평관형 - - - -
채널 가로 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003
세로 0.0015 0.0007 0.0007 0.0007 0.0007
전체 가로 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021
세로 0.0035 0.0035 0.006 0.0085 0.011
부피 0.0000735 0.0000735 0.000126 0.0001785 0.000231
면적 0.009 0.0074 0.0074 0.0074 0.0074
채널수 3 5 10 15 20
전체면적 0.027 0.037 0.074 0.111 0.148
Packing Density
(m2/m3)		 367.3469 503.4014 587.3016 621.8487 640.6926
기존대비 - 137% 160% 169% 174%
종래 평관형 세라믹 지지체인 비교예와 실시예 1은 채널부가 1층 형성된 구성으로 전체 부피가 동일하지만, 실시예 1은 비교예보다 채널수가 많아 기존대비 비표면적이 137% 증가한 것을 알 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 세라믹 필터는 채널부의 적층 개수가 증가할수록 채널수가 증가하게 되고, 패킹밀도 및 비표면적이 증가하는 것을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 몸체부
20: 채널부
21: 채널
21': 채널층
22: 지지체
30: 격벽
100: 세라믹 필터

Claims (18)

  1. 채널; 및 상기 채널을 지지하는 지지체;를 포함하는 복수의 채널부; 및
    상기 복수의 채널부의 일측 및 타측에 위치되는 한 쌍의 몸체부;를 포함하고,
    상기 복수의 채널부는 상기 지지체의 두께가 상기 채널의 두께보다 두껍고, 서로 교차 배치되며, 그로 인해 각각의 상기 채널의 위치는 상기 지지체 상측 및 하측에 반복적으로 위치되는 것을 특징으로 하는,
    세라믹 필터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 채널부는,
    2n+1(n은 0을 포함하는 자연수)번째 상기 채널의 일면과 2n(n은 자연수)번째 상기 지지체의 일면이 상기 한 쌍의 몸체부 중 어느 하나의 일면을 기준으로 동일 선상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 채널부는,
    인접한 복수의 상기 지지체가 적어도 일부분 접합되어 있는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터.
  5. 테이프 캐스터(Tape caster)를 이용하여 지지체 및 채널층을 포함하는 제1 적층체를 제조하는 단계;
    상기 제1 적층체를 두께 방향으로 컷팅하여 복수의 채널부를 제조하고, 상기 복수의 채널부를 서로 교차 배치하는 단계;
    상기 교차 배치된 채널부의 일측 및 타측에 테이프 캐스터를 통해 제조된 한 쌍의 몸체부를 적층하여 제2 적층체를 제조하는 단계;
    상기 제2 적층체를 소성하여 상기 채널층을 산화시켜 채널을 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 복수의 채널부는, 상기 지지체의 두께가 상기 채널층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는,
    세라믹 필터 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 채널부를 교차 배치하는 단계는,
    2n(n은 자연수)번째 상기 채널부를 180°회전하여 배치시키는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 적층체를 제조하는 단계는,
    상기 테이프 캐스터를 이용하여 지지체 및 채널층을 제조하는 단계; 및
    상기 지지체 상부에 상기 채널층을 적층하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 적층체를 제조하는 단계는,
    상기 테이프 캐스터에 포함된 두 개의 슬러리 챔버(tundish)를 이용하여 상기 채널부를 한번에 제조하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 소성하는 단계는,
    1000℃ 내지 1700℃온도에서 압력을 가하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 지지체 및 몸체부는,
    산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2) 및 탄화규소(SiC) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 채널층은,
    카본(carbon), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 녹말(starch) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  12. 테이프 캐스터를 이용하여 지지체 및 채널층을 포함하는 하나 이상의 채널부를 제조하는 단계;
    하나 이상의 상기 채널부를 서로 교차 배치하는 단계;
    상기 교차 배치된 채널부의 일측 및 타측에 테이프 캐스터를 통해 제조된 한 쌍의 몸체부를 적층하여 제2 적층체를 제조하는 단계; 및
    상기 제2 적층체를 소성하여 상기 채널층을 산화시켜 채널을 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 하나 이상의 채널부는, 상기 지지체의 두께가 상기 채널층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는,
    세라믹 필터 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    2n(n은 자연수)번째 상기 채널부를 180°회전하여 배치시키는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 채널부를 제조하는 단계는,
    상기 테이프 캐스터를 이용하여 지지체 및 채널층을 제조하는 단계; 및
    상기 지지체 상부에 상기 채널층을 적층하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 채널부를 제조하는 단계는,
    상기 테이프 캐스터에 포함된 두 개의 슬러리 챔버(tundish)를 이용하여 상기 채널부를 한번에 제조하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 소성하는 단계는,
    1000℃ 내지 1700℃온도에서 압력을 가하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 지지체 및 몸체부는,
    산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2) 및 탄화규소(SiC) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 채널층은,
    카본(carbon), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 및 녹말(starch) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 세라믹 필터 제조 방법.
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