KR20020067719A - 배기가스정화장치용 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 촉매담체의 셀구조에 관한 것으로, 촉매담체의 배기가스흐름이 많은 부분에는 많은 셀들을 갖고, 배기가스흐름이 적은 부분에는 적은 셀들을 배치하도록 하여, 배기가스의 정화도 양호하게 이루어지도록 하면서 견고한 배기가스정화장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 배기가스의 유해성분을 정화하는 셀벽들과 셀벽들에 형성되는 배기가스 유통로로 이루어진 셀들이 연속적으로 분포되어 형성된 셀 구조를 갖는 필터에 있어서,

상기 담체의 단면의 외주연으로부터 단면중심으로 향할 때 단위면적당 셀들의 수가 증가되도록 분포하거나, 단면의 단위 면적당 셀의 수가 일정하지 않게 분포하는 것이다.

Description

배기가스정화장치용 필터{filter for engine exhaust gas}

본 발명은 촉매담체의 단위면적당 셀분포를 개량한 배기가스정화장치에 관한것으로, 촉매담체의 중심에는 많은 셀들을 배치하고, 외주연으로 갈수록 적은 셀들을 배치하도록 하여, 배기가스의 정화도 양호하게 이루어지도록 하면서 견고한 배기가스정화장치를 제공하기 위한 것이다.

연료를 연소시킬 때 자동차를 움직일 때, 배출되는 배기가스의 유해성분을 최소화하기 위한 배기가스정화장치는 환경의 중요성과 함께 매우 많은 연구개발이 이루어져 왔다. 그 한 예가 도 1에 예시되어져 있다.

도 1은 종래의 배기가스정화장치의 일예를 도시하기 위한 절단사시도이다.

엔진에서 연소된 배기가스는 배기가스정화장치(10)의 유입부(11)를 통하여 유입되어, 셀구조를 갖는 세라믹담체인 필터(12)에 의해서 유해물질이 흡착되어 정화되고, 정화된 배기가스는 배기파이프(13)를 통화여 머플러로 배출된다.

이와 같은 배기가스정화장치(10)의 필터(12)에는 도 2의 셀구조를 갖는다.

도 2는 도 1의 A-A'선에 대한 단면도이고, 도 3은 도 2의 셀에 대한 확대도이다.

필터(12)는 유해물질이 통과하는 배기가스 유통로(122)와 유통로(122)를 통과하는 배기가스의 유해성분을 흡착하여 정화하며, 셀구조를 형성하는 셀벽(123)들로 이루어진 단위 셀들이 연속적으로 성형되어 이루어진 세라믹담체(124)와, 세라믹담체를 감싸 외부충격으로부터 보호하기 위한 완충재(125)와, 외부에서 완충재를 감싸는 금속판재로 캐닝(canning)되는 하우징(126)으로 형성된다.

이와 같은 배기가스정화장치에서 유해물질을 흡착하기 위한 흡착면적을 증가시키기 위하여 단위면적당 셀수를 증가시키기 위한 노력이 진행되어 왔으나, 셀수를 증가시키려고 하면 셀구조가 약화되어 하우징 형성시 캐닝작업과정에서 세라믹담체(124)가 손상되는 결과를 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 배기가스정화장치에서 배기가스의 흐름을 볼 때, 단면중심부를 통과하는 배기가스량이 많은 반면, 단위면적당 셀수는 단면전체적으로 균일하게 분포되기 때문에 배기가스정화장치의 효율적인 운영이 이루어지지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 단위면적당 셀수를 최대한 형성하면서도 구조적으로 안정된 필터를 갖는 배기가스정화장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 배기가스가 많이 통과하는 배기가스정화장치의 단면 중심부에 많은 셀들을 분포시킴으로써 배기가스가 효율적으로 정화되도록 하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 배기가스정화장치의 일예를 도시하기 위한 절단사시도이다.

도 2는 도 1의 A-A'선에 대한 단면도이다.

도 3은 도 2의 셀에 대한 확대도이다.

도 4는 본 발명의 담체의 일실시예를 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시하기 위한 담체의 단면도이다.

도 6는 본 발명의 다른 실시예를 도시하기 위한 담체의 단면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

12 : 필터122 : 배기가스 유통로

123 : 셀벽124 : 세라믹담체

125 : 완충재126 : 하우징

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은

배기가스의 유해성분을 정화하는 셀벽들과 셀벽들에 형성되는 배기가스 유통로로 이루어진 셀들이 연속적으로 분포되어 형성된 담체를 구비하는 필터에 있어서,

상기 담체의 단면의 외주연으로부터 단면중심으로 향할 때 단위면적당 셀들의 수가 증가되도록 분포하는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 셀들의 수의 증가는 상기 외주연으로부터 상기 단면중심으로 향할 때 선형적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 셀들의 수의 증가는 상기 외주연으로부터 상기 단면중심으로 향할 때 일정 길이마다 단계적으로 증가하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 셀의 배기가스유통로의 단면적은 상기 담체의 단면중심에서 작고, 외주연으로 갈수록 증가하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 셀들은 동일단면적의 배기가스 유통로를 형성하되, 상기 단면중심에 인접된 셀벽의 단면적을 작게, 외주연으로 향할수록 셀벽의 단면적을 크게 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 단면중심으로부터 외주연으로 향하며, 반경방향으로 일정각도마다 형성된 지지대를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명의 담체의 일실시예를 도시한 단면도이다.

담체(124)는 그 단면중심(130)에 단위면적당 가장 많은 수의 셀들이 분포되고, 중심으로 멀어질수록 작은 수의 셀들이 분포된다. 이때, 단위셀은 일정두께를 갖는 셀벽(123)과 다수의 셀벽에 의하여 형성되는 배기가스의 유통로(122)에 의하여 이루어지며, 도 4에 도시된 담체(124)는 중심부의 단면중심에 위치하는 셀들의 배기가스 유통로(122)의 면적이 작고, 외부로 갈수록 면적이 커짐으로써 단위면적당 많은 수의 셀들이 중심부에 형성되도록 한다. 중심부로 향할수록 셀을 증가시키는 방법은 외주연에서 단면중심을 향할수록 선형적으로 증가시킬 수도 있으며, 단계적으로 증가시키도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시하기 위한 담체의 단면도이다.

도 5에 따른 본 발명의 실시예는 외주연으로부터 단면중심을 향하여 2단계로 증가되는 것을 나타내고 있다. 즉, 단면중심으로부터 일정반경이내에는 단위면적당 많은 수의 셀들, 바람직하게는 600 내지 1200 cpsi(cell/inch²)로 셀들을 형성하고, 일정반경에서 외주연까지는 적은 수의 셀들, 바람직하게는 200 내지 600cpsi 의 셀들이 분포되도록 형성한다.

도 6는 본 발명의 다른 실시예를 도시하기 위한 담체의 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 배기가스 유통로(122)의 단면적은 동일하나 배기가스 유통로(122)를 형성하는 셀벽들(123)은 단면중심으로부터 외주연으로 나갈수록 두꺼워지게 됨으로써 그 중심에는 많은 수의 셀들이 배치되고, 외주연을 향할수록 적은 수의 셀들이 위치하게 된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 셀들을 구성하는 경우에는 셀벽들이 단면중심에서 약하게 되므로 캐닝작업시에 손상될 수 있으므로, 단면중심에서 외주연으로 향하는 지지대(131)를 반경방향으로 일정각도마다 형성하여, 구조의 안정성을 꾀하도록 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명에 따르면, 배기가스가 가장 많이 흐르게 되는 담체의 단면중심에 가장 많은 수의 셀들을 배치형성하도록 함으로써, 배기가스정화 효율은 상승시키면서도 강도를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 구조를 안정되게 하여 캐닝작업시에 셀이 손상되는 것을 방지하여 작업성을 제고시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 높은 효율을 얻기 위하여 특수한 완충재가 필요하였으나, 구조적 안정성 때문에 밀도가 높고 가격이 비싼 완충재대신에 밀도가 적절하고 가격도 적절한 완충재를 사용하여도 안정성을 확보할 수 있어 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 담체 Coating시 소요된 귀금속 량도 저감 시킬 수있어 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 배기가스의 유해성분을 정화하는 셀벽들과 셀벽들에 형성되는 배기가스 유통로로 이루어진 셀들이 연속적으로 분포되어 형성된 셀 구조를 갖는 담체를 구비한 배기가스정화용장치용 필터에 있어서,

   상기 담체의 단면의 외주연으로부터 단면중심으로 향할 때 단위면적당 셀들의 수가 증가되도록 분포하는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치용 필터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 셀들의 수의 증가는 상기 외주연으로부터 상기 단면중심으로 향할 때 선형적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치용 필터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 셀들의 수의 증가는 상기 외주연으로부터 상기 단면중심으로 향할 때 일정 길이마다 단계적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치용 필터.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 셀의 배기가스유통로의 단면적은 상기 담체의 단면중심에서 작고, 외주연으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치용 필터.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 셀들은 동일단면적의 배기가스 유통로를 형성하되, 상기 단면중심에 인접된 셀벽의 단면적을 작게, 외주연으로 향할수록 셀벽의 단면적을 크게 하는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치용 필터.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 단면중심으로부터 외주연으로 향하며, 반경방향으로 일정각도마다 형성된 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스정화장치용 필터.