KR19980064267A

KR19980064267A - 디젤 엔진용 미립자 포집기

Info

Publication number: KR19980064267A
Application number: KR1019970069947A
Authority: KR
Inventors: 반순스께; 오오지마사따까; 요오로오가쯔히꼬; 와따나베요오꼬
Original assignee: 구라우찌노리따까; 스미또모덴기고교가부시끼가이샤
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1998-10-07
Also published as: EP0849444A2; EP0849444A3; CA2224882A1; JPH10176519A

Abstract

필터 엘리멘트 전역에 걸쳐서 미립자를 균일하게 포집하고, 미립자 제거와 유해 가스의 정화 기능을 동일한 유니트에 집약하여 점유 공간과 비용을 삭감한다.

디젤 엔진의 배기관에 접속되는 포집기(2)를 내포하는 케이스(1) 내에 내열성 금속 3차원 그물코형 구조 다공 부재 또는 금속 부직포로 이루어지는 필터(4)를 구비하고, 판형 필터(4)가 배기 가스의 흐르는 방향과 평행하게 필터 일면을 갖고, 또 상기 필터의 길이 방향으로 필터(4)의 구멍 직경, 두께, 소재 충전율 혹은 골격 직경을 변화시켜 필터 통과 가스 유속을 균일하게 하여 미립자 포집 효율을 향상하는 동시에 이에 촉매를 담지시키고 유해 가스의 정화 기능도 병설한다.

Description

디젤 엔진용 미립자 포집기

본 발명은 디젤 엔진의 배기 가스 내의 탄소 등의 미립자(이후 단순히 미립자라 함)나 유해 가스 성분(NO_X, SOF 등)을 필터에 포집하고, 가열 연소할 때의 필터의 태양에 관한 것이다.

디젤 엔진의 배기 가스 내에는 미립자이나 유해 가스인 고온시의 연소로부터 발생하는 NO_X나 미연소 탄화 수소(SOF) 등이 배출된다. 이와 같은 배기 가스는 인체나 자연 환경에 유해하며 대기 오염 방지에는 이들 오염 물질의 배출 방지 기술이 요망되고 있다.

이로 인해 디젤 엔진의 배기 가스 정화 기술로서 배기 재순환(EGR)이나 연료 분사 시스템의 개선 기술의 개발이 진행되고 있지만, 배기 가스를 포집하여 오염 물질을 제거하는 수단도 유효하다.

디젤 엔진용 미립자 포집기(이후 DPF라 함)의 기술은 일본 특허 공개 소58-51235호 공보에 제안되어 실용화되고 있지만, 장기에 걸쳐 기능을 유지하기 위해서는 이하에 든 요구 특성을 만족하는 것이어야만 한다.

제1 특성은 포집 성능이며, 배기 가스의 청정도를 만족시킬 만큼의 미립자 포집 효율을 갖고 있는 것이 필요하다. 미립자 배출량은 디젤 엔진의 배기량이나 부하 등에 의해, 또 엔진의 배기 대책에 의해서도 변동하지만 총배기량의 평균 60 % 이상을 포집하는 것이 요구된다.

제2 특성은 압력 손실이 낮은 것이며, 배기 가스의 배압이 높으면 엔진 자체에 부하가 걸리므로 포집기에 의한 압력 손실이 높아지지 않도록 포집 성능과의 밸런스를 도모한 배기 가스 통과 면적을 유지하는 것이 아주 중요하다. 통상, 포집시의 압력 손실은 30 KPa 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 따라서, 초기 압력 손실이 낮은 것은 물론, 미립자를 포집해도 과도하게 배기 가스를 통과시켜 압력 손실이 높아지지 않는 소재나 구조인 것이 요구된다.

제3 특성은 재생 성능이며, 포집기에 미립자가 포집됨에 따라서 막힘이 진행하므로 압력 손실이 허용치를 초과하지 않는 내에서 포집기를 연소 처리에 의해 재생할 필요가 있다. 재생 수단으로서는 전기 히터나 경유 버너가 이용되고 낮은 에너지로 가열 연소하고, 또 반복 사용할 수 있는 것이 요구된다.

제4 특성은 내구성이며, 엔진으로부터의 고온에서 부식성이 있는 배기 가스에 노출되어도 강기간의 구조 유지가 요구된다. 그리고, 미립자가 연소할 때는 한 층 고온이 되며, 엔진 정지 중은 저온이 되는 분위기 온도 변화의 열 충격에도 견디는 것이 요구된다.

제5 특성은 촉매 변환기와의 일체화 용이성이며, 미립자 연소와 동시에 유해 가스를 제거할 수 있으면 적절하다. 배기 가스 내의 유해 가스 성분을 제거하는 데는 촉매 변환기를 엔진 배기 시스템에 병설하는 것이 일반적이지만, 포집기에 촉매를 담지시킬 수 있으면 공간과 비용 생략이 가능하다. 포집기에 담지시키는 촉매는 미립자 재생시의 열 충격에도 견디는 포집기 소재와의 친화성이 있는 강력한 접착성이 요구된다.

이상의 요구를 만족시키기 위해 본 발명자들은 여러가지 연구의 성과로서 이하의 발명을 개시해 왔다. 일본 특허 공개 평6-257422호 공보에서는 재생 효율을 높이기 위한 히터를 제안하고, 일본 특허 공개 평6-294313호 공보에서는 금속 다공 부재와 세라믹 다공 부재의 조합에 의해 재생시의 에너지 효율을 향상시키고, 일본 특허 공개 평7-731호 공보에서는 발포 구조의 금속 다공 부재에 5 내지 40 ㎛ 섬유 직경인 금속 섬유를 충전하고, 압력 손실이 낮고 열 충격에도 강한 포집기를 제안하고, 또 일본 특허 공개 평7-51522호 공보에서는 높은 내식성 필터의 조성에 관하여 제안하고 있다.

그러나, 종래의 금속성 포집기에 있어서는 포집 초기에 재기 가스의 흐름이 필터 엘리멘트의 특정 부위에 집중하기 쉽고, 필터 엘리멘트 전역에 걸쳐서 균일하게 미립자를 포집하는 것이 곤란하였다.

또 종래의 금속으로 된 포집기에서는 상기 제5 특성을 만족시키는 것이 곤란하였다. 그래서, 본 발명에서는 상기 특성 1 내지 4 특성을 만족시키는 포집기 소재를 제공하는 동시에, 제5 특성에 관하여 상기 포집기 소재와 친화성이 높은 유해 가스 내의 SOF를 주체로 정화하는 촉매 선택을 과제로 한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 사시도.

도2는 본 발명의 제1 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 필터 엘리멘트 단체의 단면도.

도3은 본 발명의 제2 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 사시도.

도4는 본 발명의 제2 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 필터 엘리멘트 단체의 단면도.

도5는 본 발명의 제3 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 사시도.

도6은 본 발명의 제3 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 필터 엘리멘트 단체의 단면도.

도7은 본 발명의 제4 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 사시도.

도8은 본 발명의 제4 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 사시도.

도9는 본 발명의 제4 실시예의 디젤 엔진용 미립자 포집기의 필터 엘리멘트 단체의 단면도.

도10은 본 발명의 필터 개념도.

도11은 종래 기술의 필터 개념도.

도12는 디젤 엔진용 미립자 포집기의 성능 평가를 하는 실험 장치.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 디젤 엔진용 미립자 포집기의 케이스

2 : 포집기

3 : 필터 엘리멘트

4a 내지 4l : 필터

5 : 배기 가스 유입측의 덧댐판

6 : 필터 종단부의 덧댐판

7 : 전기 히터

디젤 엔진의 배기관에 접속되는 포집기를 내포하는 케이스 내에 내열성 금속으로 이루어지는 3차원 그물코형 구조 다공 부재 또는 금속 부직포로 형성되는 필터로서, 필터가 배기 가스의 흐르는 방향과 평행하게 필터면을 갖고, 또 상기 필터의 배기 가스 유입측으로부터 종단부에 걸쳐서 필터의 두께, 소재 충전율을 크게 하고 혹은 구멍 직경, 골격 직경을 작게 해 두면 필터의 종단부에 존재하는 덧댐판에 배기 가스가 충돌하고 하류측에 체류하는 가스압으로 필터 통과 가스 유속이 높아지는 것을 막을 수 있다. 그 결과, 필터 입구로부터 종단부에 이르는 상기 필터 통과 가스 유속의 균일화가 도모되고 포집 효율이 향상하는 동시에 압력 손실도 저감된다.

또, 필터의 소재가 Ni - Cr - Al의 3차원 그물코형 구조 다공 부재이며, 상기 금속 포집기에 촉매로서 γ- 알루미나를 코트하고, 그 후 백금(Pt)을 균일하게 소부하여 담지하면 촉매 변환기를 별도로 설치하지 않고도 포집기의 점유 공간 내에 미립자 재생시의 열 충격에도 견디는 유해 가스 정화 기능을 실현할 수 있다.

일본 특허 공개 평6-257422호 공보에 제안되는 종래 기술의 필터 형태를 개념도로서 도11에 도시한다. 판형의 임의의 두께를 갖는 필터(4)를 권취하여 다층 통형으로 한 포집기(2)에 있어서, 배기 가스는 입구측의 덧댐판(5)에 차단되지 않은 공간을 화살표 A와 같이 흐르고, 종단부의 덧댐판(6)에 충돌하여 체류하고 화살표 B와 같이 입구로부터 종단부에 접근함에 따라서 필터 통과 가스 유속은 필터의 가스 통과 단면적이 일정하다고 하면 점차 높아진다. 그 결과, 포집 초기의 포집 효율이 낮아지는 경향이었다.

이에 반해 본 발명의 필터 형태는 도10에 도시한 바와 같이, 필터(4)의 입구로부터 종단부를 향하는 길이 방향으로 필터의 두께, 금속 충전율을 잠시 크게 하여 혹은 구멍 직경, 골격 직경을 잠시 작게 한 필터 엘리멘트(3)를 투과하는 배기 가스의 필터 통과 가스 유속을 화살표 C와 같이 균일화하고, 전체로서 포집 효율을 향상하는 동시에 압력 손실의 저감을 지속할 수 있도록 했다.

동시에, 내열성 금속의 3차원 그물코형 구조 다공 부재의 필터에 촉매를 담지해 두면 열용량이 작으므로 배기 가스에 의한 촉매의 온도 추종성이 양호하기 때문에 효율적인 배기 가스 정화 기능을 발휘할 수 있다.

이하에 본 발명을 구체화한 적절한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 하여 상세하게 설명한다. 이하 4종류의 실시예에 관하여 그 작용 효과를 서술하지만 DPF의 성능 평가는 모두 도12에 도시한 실험 장치에 의해 확인했다. 그 구성은 샤시다이너모미터 상에 설치한 배기량 3400 ㏄, 4기통의 직접 분사식 디젤 엔진을 탑재한 승용차의 배기 가스를 딜류션 터널(101)에 도입하는 중간에 DPF(100)를 배치하여 평가하는 것이다.

(실시예 1) 도1에 본 발명에 의한 제1 실시예의 DPF의 구조를 사시도에 의해 나타낸다. 부호 1은 디젤 엔진의 배기관에 접속되는 포집기(2)를 내포하는 케이스이다. 부호 3은 필터 엘리멘트이며, 케이스(1)의 원통형을 본떠서 공간 이용률이 높은 3개의 다층 원통을 묶은 형태로 되어 있다. 배기 가스는 화살표 A와 같이 유입하고 필터 엘리멘트(3) 내를 통과하여 정화되고 화살표 D와 같이 배출된다.

도2는 각 포집기(2)의 유니트 마다 필터 엘리멘트 단체의 필터 구조를 도시한 단면도이며, 배기 가스 입구측으로부터 차례로 금속 충전율이 작은 필터(4a)로부터 종단부를 향해 금속 충전율이 커지는 4b, 4c를 배치하고, 화살표 A의 배기 가스 흐름을 제어하는 입구측의 덧댐판(5)과 종단부의 도넛형 덧댐판(6)에 의해 결합되어 있다. 부호 7은 박판 금속판으로 형성된 통형 전기 히터이며 필터 엘리멘트(3)에 접촉하지 않는 부위에 배치되고, 히터(7)의 내측 및 외측의 필터 엘리멘트(3)를 동시에 가열하므로, 또 필터 엘리멘트(3) 표면에 포집된 미립자를 직접 가열하므로 작은 전기 에너지로 미립자 연소가 가능해진다.

필터 재질은 일본 특허 공고 소57-39317호 공보에 기재되는 제조 방법으로 만들어진 3차원 그물코형 구조의 금속 골격이 굵기 5 내지 100 ㎛로, 구멍 직경이 150 내지 400 ㎛ 연통 구멍의 Ni을 주원료로 하고, Cr과 Al을 확산 침투한 금속 다공 부재가 바람직하지만 금속 섬유를 짜지 않고 무질서하게 시트형으로 성형하고, 상기 섬유 사이를 소결 또는 도금 등으로 시트형의 형태로 굳힌 금속 부직포라도 좋다. 섬유 직경은 5 내지 100 ㎛로, 구멍 직경은 2 내지 200 ㎛의 범위에 있다. 재질은 SUS나 Ni을 주원료로 하고, 내식성을 향상시키기 위해 Cr과 Al을 확산 침투한 Fe - Cr - Al이나 Ni - Cr - Al으로서 실용화한다.

그리고, 필터 소재의 골격에 촉매 담지층으로서 γ- 알루미나를 필터 소재 1리터당 150 g 코트하고, 그 후 SOF 촉매로서 백금(Pt)을 동일 용적당 1.5 g 균일하게 담지한 것을 준비했다.

여기에서 금속 충전율이라 함은 단위 용적당 필터 소재 밀도를 나타내고, 금속 충전율이 작은 것은 공극률이 높은 것을 의미한다.

실시예 1에서는 도1에 도시한 포집기 구조에 도2에 도시한 필터 엘리멘트를 배치한 것을 발명품 A라 하고, 종래예와 같이 균일한 금속 충전율의 필터(4)를 배치한 것을 비교품 B라 하여 표1에 나타낸 시료를 준비하고, 도12의 실험 장치로 초기 포집 효율과 SOF 정화율을 평가했다.

	각 필터의 충전율
	필터 4a	필터 4b	필터 4c
발명품 A	5 %	10 %	15 %
비교품 B	15 % 균일

DPF 접속 직전의 배기 가스 농도를 Ci라 하고, DPF 통과 후의 배기 가스 농도를 Co라 한 때 포집 효율은 (Ci - Co)/Ci × 100으로 평가된다. 표1의 시료에 있어서의 초기 포집 효율의 비교를 표2에 나타낸다. 표2로부터 필터 엘리멘트(3)의 길이 방향의 금속 충전율을 필터의 종단부에 접근함에 따라서 크게 하고, 혹은 구멍 직경, 골격 직경을 작게 하여 배기 가스의 필터 통과 가스 유속의 평균화를 도모한 결과, 발명품(A)은 목표 초기 포집률 60 % 이상의 성능을 달성하고 제1 특성을 만족시키는 DPF의 제공을 가능하게 하는 것을 알 수 있다.

	초기 포집 효율
발명품 A	62 %
비교품 B	50 %

또, 배기 가스 온도가 250 ℃ 및 350 ℃에 있어서의 촉매 성능을 표3에 나타낸다. 발명품 A에 SOF 촉매를 담지한 것은 SOF 농도를 40 혹은 50 % 저감하는 것을 알 수 있었다. 따라서, 촉매 변환기를 별도로 설치할 필요는 없고 공간과 비용을 생략 가능한 제5 특성을 갖는 DPF를 제공할 수 있다.

	SOF 정화율 (%)
	배기 가스 온도 250 ℃	배기 가스 온도 350 ℃
발명품 A	40 %	50 %
비교품 B(촉매 무)	0 %

(실시예 2) 도3은 본 발명에 의한 제2 실시예의 DPF 구조를 사시도에 의해 나타낸다. 부호 1은 디젤 엔진의 배기관에 접속되는 포집기(2)를 내포하는 케이스이다. 부호 3은 필터 엘리멘트이며, 케이스(1) 원통형에 대해 가장 공간 이용률이 높은 통형 필터 엘리멘트(3)를 6층으로 포개고, 각각의 필터 엘리멘트(3) 중간에 통형 박판의 전기 히터(7)를 배치하고 있다. 배기 가스는 화살표 A와 같이 유입하고 필터 엘리멘트(3) 내를 통과하여 정화되고 화살표 D와 같이 배출된다.

도4는 6층의 필터 엘리멘트(3)의 구조를 도시한 단면도이며, 배기 가스는 입구측의 도넛형의 덧댐판(5)에 안내되어 입구측으로부터 차례로 골격 직경이 큰 필터(4d)로부터 종단부를 향해 골격 직경이 작아지는 필터(4e, 4f) 사이에 배치된 간극을 화살표 A에 도시한 바와 같이 흐르고, 종단부의 덧댐판(6)에 충돌하여 내외 주변의 필터 엘리멘트(3)를 통과하여 배출된다.

필터 재질은 금속 부직포보다도 제조 방법상 골격 직경을 컨트롤하기 쉬우므로, Ni - Cr을 주원료로 하고, Al을 확산 침투한 상기 3차원 그물코형 구조 다공 부재를 이용했다.

실시예 2에서는 도3에 도시한 포집기 구조에 도4에 도시한 필터 엘리멘트를 배치한 것을 발명품 C라 하고, 종래와 같이 균일한 골격 직경의 필터(4)를 배치한 것을 비교품 D라 하여 표4에 나타낸 시료를 준비하고, 도12의 실험 장치로 초기 포집 효율을 평가했다.

	각 필터의 골격 직경
	필터 4d	필터 4e	필터 4f
발명품 C	150 ㎛	100 ㎛	50 ㎛
비교품 D	100 ㎛ 균일

초기 포집 효율의 측정 결과를 표5에 나타낸다. 필터 엘리멘트(3)의 길이 방향의 골격 직경을 필터의 종단부에 접근함에 따라서 작게 하고, 배기 가스의 필터 통과 가스 유속의 균일화를 도모하였으므로 표5를 참조하면 발명품 C는 목표 초기 포집률 60 % 이상의 성능을 달성하고 제1 특성을 만족시키는 DPF의 제공을 가능하게 하는 것을 알 수 있다.

	초기 포집 효율
발명품 C	65 %
비교품 D	50 %

(실시예 3) 도5는 본 발명에 의한 제3 실시예의 DPF 구조를 사시도에 의해 나타낸다. 부호 1은 디젤 엔진의 배기관에 접속되는 포집기(2)를 내포하는 케이스이다. 부호 3은 필터 엘리멘트이며, 케이스(1)의 원통형을 본떠서 공간 이용률이 높은 3개의 다층 원통을 묶은 형태로 되어 있다. 배기 가스는 화살표 A와 같이 유입하고 필터 엘리멘트(3) 내를 통과하여 정화되고 화살표 D와 같이 배출된다.

도6은 각 포집기(2)의 유니트 마다 필터 엘리멘트 단체의 필터 구조를 도시한 단면도이며, 배기 가스 입구측으로부터 차례로 필터 두께가 작은 필터(4g)로부터 종단부를 향해 필터 두께가 커지는 필터(4h, 4i)를 배치하고, 배기 가스의 흐름을 제어하는 입구측의 덧댐판(5)과 종단부의 도넛형 덧댐판(6)에 의해 결합되어 있다. 부호 7은 박판 금속판으로 형성된 통형 전기 히터이며, 필터 엘리멘트(3)에 접촉하지 않는 부위에 배치되어 히터(7) 내측 및 외측의 필터 엘리멘트(3)를 동시에 가열하므로, 또 필터 엘리멘트(3) 표면에 포집된 미립자를 직접 가열하므로 적은 전기 에너지로 미립자 연소가 가능해진다.

필터의 재질은 내열성 금속의 상기 3차원 그물코형 구조 다공 부재라도, 상기 금속 부직포라도 좋다.

실시예 3에서는 도5에 도시한 포집기 구조에 도6에 도시한 필터 엘리멘트를 배치한 것을 발명품 E라 하고, 종래예와 같이 균일한 두께의 필터(4)를 배치한 것을 비교품 F라 하여 표6에 나타낸 시료를 준비하고, 도12의 실험 장치로 초기 포집 효율을 평가했다.

	각 필터의 두께
	필터 4g	필터 4h	필터 4i
발명품 E	10 ㎜	20 ㎜	30 ㎜
비교품 F	20 ㎜ 균일

초기 포집 효율의 측정 결과를 표7에 나타낸다. 필터 엘리멘트(3)의 길이 방향의 필터 두께를 필터의 종단부에 접근함에 따라서 크게 하고, 배기 가스의 필터 통과 가스 유속의 균일화를 도모하였으므로, 표7을 참조하면 발명품 E는 목표 초기 포집률 60 % 이상의 성능을 달성하고 제1 특성을 만족시키는 DPF의 제공을 가능하게 하는 것을 알 수 있다.

	초기 포집 효율
발명품 E	68 %
비교품 F	55 %

(실시예 4) 도7은 본 발명에 의한 제4 실시예의 DPF 구조를 사시도에 의해 나타낸다. 부호 1은 디젤 엔진의 배기관에 접속되는 포집기(2)를 내포하는 케이스이다. 부호 3은 필터 엘리멘트이며, 케이스(1)의 장방형에 대해 가장 공간 이용률이 높아지도록 평판형의 필터 엘리멘트(3)를 다층으로 포개고, 각각의 필터 엘리멘트(3)의 중간에 박판형의 전기 히터(7)를 배치하고 있다. 배기 가스는 화살표 A와 같이 유입하고 필터 엘리멘트(3) 내를 통과하여 정화되고 화살표 D와 같이 배출된다.

도8은 포집기(2)의 구조를 도시한 사시도이다. 판형의 필터 엘리멘트(3)는 배기 가스의 흐름을 제어하는 유입측의 덧댐판(5)과 종단부의 덧댐판(6)에 의해 결합되고, 필터 엘리멘트(3)의 중간에 박판 직사각형의 전기 히터(7)를 필터 엘리멘트(3)에 접촉하지 않는 부위에 배치하고 있다.

도9는 도8의 포집기 구조에 화살표 A의 배기 가스의 흐름과 필터 엘리멘트(3)의 상세를 보충한 것이다. 즉, 배기 가스 입구측으로부터 차례로 금속 충전율이 작은 필터(4j)로부터 종단부를 향해 금속 충전율이 커지는 필터(4k, 4l)를 배치하고, 배기 가스의 필터 통과 가스 유속을 필터의 길이 방향 전역에 걸쳐서 균일하게 제어한다.

그리고, 배기 가스 내의 SOF를 제거하기 위해 내열성 금속의 상기 3차원 그물코형 다공 부재에 촉매 담지층으로서 γ- 알루미나를 필터 소재 1리터당 150 g 코트하고, 그 후 SOF 촉매로서 백금(Pt)을 동일 용적당 1.5 g 균일하게 담지한 것을 준비했다.

실시예 4에서는 도8에 도시한 포집기 구조에 도9에 도시한 필터 엘리멘트를 배치한 것을 발명품 G라 하고, 종래와 같이 균일한 두께의 필터(4)를 배치한 것을 비교품 H라 하여 표8에 나타낸 시료를 준비하여 도12의 실험 장치로 초기 포집 효율과 SOF 정화율을 평가했다.

	각 필터의 충전율
	필터 4j	필터 4k	필터 4l
발명품 G	5 %	10 %	15 %
비교품 H	15 % 균일

표8의 시료에 있어서의 초기 포집 효율의 비교를 표9에 나타낸다. 표9로부터 필터 엘리멘트(3)의 길이 방향의 금속 충전율을 필터의 종단부에 접근함에 따라서 크게 하여 배기 가스의 필터 통과 가스 유속의 균일화를 도모한 결과, 발명품 G는 목표 초기 포집률 60 % 이상의 성능을 달성하고 제1 특성을 만족시키는 DPF의 제공을 가능하게 하는 것을 알 수 있다.

	초기 포집 효율
발명품 G	63 %
비교품 H	48 %

그리고, 배기 가스 온도가 250 ℃ 및 350 ℃에 있어서의 촉매 성능을 표10에 나타낸다. 발명품 G에 SOF 촉매를 담지한 것은 SOF 농도를 40 혹은 50 % 저감하는 것을 알 수 있었다. 따라서, 촉매 변환기를 별도로 설치할 필요는 없으며 공간과 비용을 생략 가능한 제5 특성을 갖는 DPF를 제공할 수 있다.

	SOF 정화율 (%)
	배기 가스 온도 250 ℃	배기 가스 온도 350 ℃
발명품 G	40 %	50 %
비교품 H(촉매 무)	0 %

본 발명은 종래의 금속성 포집기에 흔히 있는 배기 가스의 흐름이 필터 엘리멘트의 특정 부위에 집중하기 쉽고, 필터 엘리멘트 전역에 걸쳐서 균일하게 미립자를 포집하기 어렵다는 결점을 배기 가스의 유입측으로부터 종단부에 걸쳐서 필터의 두께, 소재 충전율을 크게 하고, 혹은 구멍 직경, 골격 직경을 작게 하여 필터 통과 가스 유속의 균일화를 도모하고 포집 효율을 향상시키는 동시에 압력 손실을 저감했다.

그리고, 필터 소재에 내열성 금속의 3차원 그물코형 구조 다공 부재를 채용하고, 이에 촉매를 담지하였으므로 열용량이 작고 배기 가스에 의한 촉매의 온도 추종성이 좋은 열 충격에도 강하고 효율적인 유해 가스 정화 기능을 발휘하는 동시에 별도로 촉매 변환기를 설치할 필요가 없으므로 점유 공간과 비용 저감이 가능한 DPF를 제공할 수 있다.

Claims

디젤 엔진의 배기관에 접속되는 포집기를 내포하는 케이스 내에 있는 내열성 금속으로 이루어지는 3차원 그물코형 구조 다공 부재 또는 금속 부직포로 형성되는 필터로써, 필터가 배기 가스의 흐르는 방향과 평행하게 필터면을 갖고, 또 상기 필터의 길이 방향으로 필터의 구멍 직경, 두께 소재 충전율 혹은 골격 직경을 미리 변화시켜서 미립자 포집 효율을 향상한 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 미립자 포집기.
제1항에 있어서, 상기 필터의 형태가 다른 직경의 통형을 동심형으로 한 것을 조합시킨 구조인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 미립자 포집기.
제1항에 있어서, 상기 필터의 형태가 평판을 조합시킨 구조인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 미립자 포집기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 포집 효율을 향상하는 수단이 필터의 구멍 직경을 변화시킴으로써 구성되는 것이며, 배기 가스 흐름의 하류인 필터의 종단부에 접근함에 따라서 구멍 직경을 작게 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 미립자 포집기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 포집 효율을 향상하는 수단이 필터 두께를 변화시킴으로써 구성되는 것이며, 배기 가스 흐름의 하류인 필터의 종단부에 접근함에 따라서 두께를 크게 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 미립자 포집기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 포집 효율을 향상하는 수단이 필터의 소재 충전율을 변화시킴으로써 구성되는 것이며, 배기 가스 흐름의 하류인 필터의 종단부에 접근함에 따라서 소재 충전율을 크게 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 미립자 포집기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 포집 효율을 향상하는 수단이 필터 골격 직경을 변화시킴으로써 구성되는 것이며, 배기 가스 흐름의 하류인 필터의 종단부에 접근함에 따라서 골격 직경을 작게 하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 미립자 포집기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 필터의 소재가 Ni - Cr - Al의 3차원 그물코형 구조 다공 부재이며, 상기 필터 소재에 촉매로서 γ- 알루미나를 코트하고, 그 후 백금(Pt)을 균일하게 담지시킨 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 미립자 포집기.