KR20050030223A

KR20050030223A - 하나 이상의 필터층을 갖는 배기가스 필터 및 필터층 제조방법

Info

Publication number: KR20050030223A
Application number: KR1020057001848A
Authority: KR
Inventors: 롤프 브뤼크; 얀 호치존; 마르쿠스 멩겔베르크
Original assignee: 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-03-29
Also published as: EP1525377A2; CN1330860C; RU2005105940A; JP4350037B2; AU2003250180A8; US7189274B2; RU2310763C2; JP2006500197A; WO2004014520A3; DE10235764A1; US20050166563A1; AU2003250180A1; WO2004014520A2; EP1525377B1; DE50306523D1; ES2281682T3; CN1678819A; KR100956720B1

Abstract

본 발명은 내연기관의 배기가스를 정화시키기 위한 배기가스 필터에 관한 것이다. 상기 필터는 길이(L)와 횡방향 폭(B)을 갖는 하나 이상의 스트립형 필터층(1)으로 이루어진다. 상기 필터는 적어도 부분적으로 유체 투과적인 두께(D)의 재료로 제조되고, 상기 필터층(1)은 적어도 일부 영역에 금속 보강부(2)를 가지며, 상기 보강부는 폭(VB)과 길이(VL)를 갖는다. 상기 보강부(2)의 폭(VB)은 필터층(1)의 폭(B)보다 좁고, 보강부(2)의 길이(VL)는 필터층(1)의 길이(L)보다 짧다. 상기 보강부(2)는 필터층(1)에 기계적 안정성을 제공한다. 접합 기술에 의한 배기가스 필터에서의 이웃하는 판금층(10, 11)에 대한 연결 또한 보강부(2)에서 구성될 수 있다.

Description

하나 이상의 필터층을 갖는 배기가스 필터 및 필터층 제조 방법{EXHAUST GAS FILTER COMPRISING AT LEAST ONE FILTER LAYER AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF A FILTER LAYER}

본 발명은 하나 이상의 필터층을 갖는 내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터, 및 하나 이상의 금속 보강부를 갖는 필터층의 제조 방법에 관한 것이다.

내연기관, 특히 디젤 엔진의 배기가스로부터 미립자(particulates)를 걸러내기 위해, 다양한 필터 시스템이 개발되어 왔는 바, 예를 들면 필터 시스템을 형성하는 통로 벽이 적어도 부분적으로 다공성 또는 고다공성 재료로 구성된다는 사실에 의해 구별되는 소위 오픈 필터 시스템이 있다. 또한, 미립자를 포함하는 유동이 다공성 또는 고다공성 재료로 제조된 영역으로 방향전환(divert)되는 효과를 갖는 방향전환 또는 안내 구조물이 있다. 놀랍게도 요격 및/또는 충격의 결과로도 다공성 통로 벽에 미립자가 여전히 접착상태로 부착되어 있는 것으로 밝혀졌다.

이 효과를 구체화하기 위해서는, 유동 배기가스의 유동 프로파일에서의 압력차이가 중요하다. 방향전환은 또한 대기압보다 낮거나 높은 국부적 고압 조건을 초래하는 바, 이는 상기 압력차이가 동등해야 하므로 다공성 벽을 통한 필터 효과로 이어진다. 공지된 폐쇄형 필터 시스템과의 구별을 위해, 이는 유동이 전혀 중단되지 않으므로 개방형 필터 시스템으로 지칭된다. 미립자 필터는 원칙적으로 실제로 여과되어야 하는 미립자보다 상당히 큰 미립자도 정확하게 완전히 통과할 수 있을 때 개방된 것으로 지칭된다. 그 결과, 그러한 필터는 미립자 덩어리가 있다고 해도 작동중에 막힐 수 없다. 미립자 필터의 개방을 측정하기 위한 적절한 방법은 예를 들면 어느 직경까지의 구형 미립자가 그러한 필터를 통해 빠져나갈 수 있는지를 측정하는 테스트 방법이다. 본원의 경우에, 필터는 특히 0.1mm 이상, 바람직하게는 0.2mm 이상의 직경의 구체가 빠져나갈 수 있을 때 개방된 것이다. 극단적인 경우, 개방 필터를 통해서 보는 것도 가능하다.

그러한 필터 시스템이 예를 들어 독일 특허원 DE 101 53 283 및 DE 101 53 284에 개시되어 있는 바, 이들은 종래 문헌이 아니다. 그러한 개방형 필터 시스템의 경우에는, 사용된 필터층이 부적절한 기계적 안정성을 갖는 문제가 종종 있다. 이 문제는 대응 프레임 구조물을 형성함으로써 극복될 수 있지만, 이는 다른 결점을 갖고 있다. 프레임 구조물 없이 필터층을 갖는 필터 시스템은 가스 유입측의 필터층이 펄스형 부하(pulsating load)를 받을 때 비교적 빨리 마모된다. 또한, 필터층은 내구성 구조물로 성형될 수 있다는 것이 유일한 어려움이며, 이는 필터링 효과의 향상으로 이어질 수도 있다.

도1은 보강부를 갖는 필터층의 예시적인 제1 실시예의 개략 사시도이다.

도2는 예시적인 제1 실시예의 측면도이다.

도3은 예시적인 제2 실시예의 측면도이다.

도4는 예시적인 제3 실시예의 개략 사시도이다.

도5는 필터층의 예시적인 제3 실시예의 측면도이다.

도6은 보강부를 갖는 필터층의 예시적인 제4 실시예의 도시도이다.

도7은 필터층의 예시적인 제4 실시예의 측면도이다.

도8은 필터층의 예시적인 제5 실시예의 제조 방법의 도시도이다.

도9는 예시적인 제5 실시예의 측면도이다.

도10은 본 발명에 따른 배기가스 필터의 일 실시예의 개략 사시도이다.

상술한 내용을 기초로, 본 발명의 목적은 기계적 안정성이 증가되고 인접한 층들에 대한 접합 가능성이 향상된 필터층을 구비하는 배기가스 필터, 및 그러한 필터층의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 배기가스 필터, 및 청구항 17의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 유리한 한정 및 발전이 각 종속항의 요지이다.

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 본 발명에 따른 배기가스 필터는, 종방향 길이(L)와 횡방향 폭(B)을 갖고, 유체가 적어도 부분적으로 통과 유동할 수 있는 재료로 제조되는 두께(D)의 하나 이상의 스트립형 필터층을 구비하며, 상기 필터층은 그 적어도 일부 영역에 폭(VB)과 길이(VL)의 금속 보강부를 갖는다. 상기 보강부의 폭(VB)은 필터층의 폭(B)보다 좁고, 상기 보강부의 길이(VL)는 필터층의 길이(L)보다 짧다.

필터층에 금속 보강부가 제공되면 기계적으로 안정적인 필터층의 형성이 가능하며, 통과 유동될 수 있는 필터층의 표면의 중요하지 않은 부분만이 보강부에 의해 커버된다.

예를 들면, 필터층의 가스 유입측에 있는 에지부에 보강부를 형성할 수 있는 바, 이는 이 경우의 에지부를 파열(blow out)에 대해 보호하여 에지에서의 필터층의 마모를 방지할 수 있기 때문에 상기 에지부가 종래의 제품에 비해 훨씬 오랫동안 내구성을 갖는다는 효과를 갖는다. 필터층이 받는 기계적 부하는 특히 가스 유입부에서 상당한데, 그 이유는 배기가스가 대개 필터층에 펄스 형태로 충돌하고 이 부분에서 열적 부하가 최대로 되기 때문이다.

또한, 보강부의 형성은 보다 양호한 성형성(moldability)을 가능하게 하며, 이는 섬유 필터층도 구조화된(structured) 필터층으로 성형될 수 있게 해준다. 이로 인해 배기가스 필터가 종래의 벌집체(honeycomb body) 형태로 형성될 수 있으며, 필터층은 평탄한 층 및/또는 구조화된 층으로 사용될 수 있다. 상기 벌집체는 또한 비다공성의 판금층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명에 따르면 구조화된 필터층과 평탄한 판금층을 사용하지 않고서도 익숙한 방식으로 평탄한 필터층과 구조화된 판금층으로부터 배기가스 필터로서 작용하는 벌집체를 구성할 수 있다. 보강부는 또한 접합 기술에 의해 인접하는 층들에 접합하기 위한 특히 적합한 부분이다.

본 발명의 배기가스 필터의 유리한 특징에 따르면, 필터층은 섬유 재료, 바람직하게는 금속 섬유, 특히 바람직하게는 소결 금속 섬유로 형성된다. 섬유 재료, 바람직하게는 금속 섬유로 필터층을 제조하면 필터층의 열적 안정성이 증가되는 바, 이는 내연기관의 배기가스가 비교적 높은 온도를 갖고 펄스 형태로 발생하기 때문에 배기가스 필터에서 특히 유리하다. 따라서, 배기가스 필터가 엔진 근처에 설치될 때는 특히 필터층을 금속 섬유로 형성하는 것이 유리하다. 그러한 필터층의 두께는 2mm 미만, 특히 1mm 미만이다.

본 발명의 배기가스 필터의 다른 유리한 특징에 따르면, 하나 이상의 보강부는 하나 이상의 필터층의 에지에 형성된다. 보강부를 에지에 형성하면 이 부분에서의 필터층의 마모가 유리하게 방지되며, 따라서 필터층의 사용수명이 증가된다.

본 발명의 배기가스 필터의 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부가 내부 스트립에 형성된다. 보강부를 내부 스트립에 형성하면 필터층의 치수적 안정성이 증가되며 결국 필터층의 구조화가 가능해진다.

본 발명에 따르면 보강부는 단일 스트립 또는 다수의 스트립으로 형성될 수 있는 바, 이는 필요하다면 주기적으로 발생할 수도 있다. 필터층에 대한 보강부의 위치에 대하여, 이는 필터층의 에지에 대해 종방향 스트립으로서, 횡방향 스트립으로서, 또는 임의의 소망하는 각도로 형성될 수 있다. 다수의 보강부를 형성하는 것의 장점중 하나는 필터층의 치수적 안정성의 상당한 증가이며, 다른 장점은 가스의 유동을 허용하는 필터층의 표면적이 보강부에 의해 상당히 감소되지 않으면서, 보강부에서 필터층을 배기가스 필터내의 다른 층에 신뢰성있게 접합할 수 있다는 점이다. 상기 보강부는 사각형 형태를 갖는 것이 바람직하지만, 어떤 바람직한 형태도 가능하며, 본 발명에 따르면 예를 들어 타원형, 원형, 원호, 삼각형 등이 가능하다.

본 발명의 배기가스 필터의 또 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 판금층 또는 납땜 재료 함유부(brazing material inclusion)에 의해 형성된다. 필터층의 제조 과정에는 두 가지의 가능성이 쉽게 포함될 수 있다. 또한, 이들 두 가지 가능성은 금속 필터층에 대해 특히 유리한 바, 그 이유는 필터층에 대한 보강부의 연결이 간단한 방식으로, 예를 들면 납땜 재료 함유부의 열처리에 의해 또는 판금층의 경우 납땜이나 용접에 의해 이루어질 수 있기 때문이다. 보강부를 납땜 재료 함유부로 형성할 수 있고 보강부를 판금층으로 형성할 수 있음으로써 필터층의 기계적 안정성이 유리하게 증가된다. 판금층은 0.08mm 미만, 특히 0.04mm 미만, 또는 심지어 0.02mm 미만의 두께를 갖는다.

본 발명의 배기가스 필터의 또 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 증가된 재료 밀도를 갖는다. 예를 들어, 본 발명에 따르면 가압력을 가하여 보강부를 형성할 수 있다. 또한, 필터층이 형성될 때 보강부에는 나중에 롤링에 의해 그곳에서의 재료 강도가 증가될 수 있도록 더 많은 재료가 제공될 수 있다. 이와 관련하여 보강부를 압축하는 것이 특히 유리하다.

본 발명의 배기가스 필터의 또 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부의 두께는 통과 유동할 수 있는 재료의 두께보다 얇다. 이로 인해 예를 들면 판금층 형태를 취하는 보강부에 비해 상대적으로 두껍고, 얇은 보강부에 의해 기계적으로 보강되는 재료를 보강할 수 있다. 보강부의 특성에 따라, 비교적 얇은 보강부에 의해 필터층의 비교적 큰 기계적 안정화 또한 달성될 수 있다.

본 발명의 배기가스 필터의 또 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 구조물을 갖는다. 특히, 보강부의 두께가 통과 유동될 재료의 두께보다 얇을 때는, 보강부에 구조물을 형성함으로써 보강부를 통과 유동될 수 있는 재료의 두께에 맞출 수 있다. 이로 인해 두께의 큰 변동 없이 재료에 대한 비교적 낮은 비용으로, 통과 유동될 수 있는 재료의 상당한 기계적 안정화를 달성할 수 있다. 또한, 전체 섬유 재료를 이런 식으로 구조화할 수도 있다. 이와 관련하여 구조물의 외부 전체 크기가 적어도 통과 유동할 수 있는 재료의 두께에 대응하면 특히 유리하다.

본 발명의 배기가스 필터의 또 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 필터층의 제1 종방향 측부와 제2 종방향 측부에 번갈아 위치하도록 필터부를 빠져나간다. 보강부를 이렇게 형성하면 파열에 대한 보호에 있어서 특히 유리한 바, 그 이유는 필터층의 양 단부 면이 이런 식으로 간단하게 마모에 대해 보호될 수 있기 때문이다.

본 발명의 배기가스 필터의 또 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 접합 기술을 사용하는 방법에 의해 필터층에 연결된다. 접합 기술에 의한 연결은 배기가스 필터를 형성하기 위한 기존의 방법 시퀀스에 간단하게 포함될 수 있다. 예를 들면, 보강부는, 안정적인 전체 구조를 제조하기 위해 배기가스 필터의 일반적인 납땜이 실시될 때, 필터층에 납땜될 수 있다.

본 발명의 배기가스 필터의 또 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 필터층에 용접된다. 특히 롤러 시임(roller seam) 용접 방법에서의 저항 용접 방법 또는 레이저 용접 방법은 본원에서 특히 적합하다. 롤러 시임 용접 방법은 동시에 필터층에 어떤 압력이 가해지는 효과를 갖는 바, 이는 재료의 콤팩트화를 초래하고 그로 인해 필터층의 추가적인 보강을 유도할 수 있다. 보강부와 필터층 사이에 안정적으로 형성되는 용접 시임은 필터층의 추가적인 기계적 보강으로 이어진다.

접합 기술을 사용하는 추가적인 연결 방법 또한 가능하며 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 하나 이상의 보강부가 또한 필터층에 리벳결합된다. 접합 기술을 이용한 방법들의 조합, 예를 들면 리벳결합과 납땜의 조합 또는 리벳결합과 용접의 조합이 가능하며 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들어, 유리하게, 납땜 재료 포일(foil)이 리벳결합에 의해 보강부로서 예비고정되고 상기 보강부가 나중에 납땜에 의해 최종적으로 고정될 수 있다. 접합 기술을 사용하는 다른 방법과 조합하여, 재료 밀도의 증가를 초래함으로써 보강부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 롤링이나 프레싱에 의해 재료 밀도의 증가가 달성될 수 있다. 여기에서, 또한, 상이한 방법들을 조합하는 것이 유리하게 가능한 바, 예를 들면 프레싱과 용접, 바람직하게는 저항 용접, 롤러 시임 용접 또는 넓은 전극에 의한 스폿 용접의 조합이 가능하다.

본 발명의 배기가스 필터의 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 인접하는 판금층에 연결된다. 이와 관련하여 보강부는 인접하는 판금층에 납땜되는 것이 특히 유리하다. 이런 식으로, 예를 들면 반드시 섬유 재료로 형성되는 층과 판금층 사이를 영구적으로 연결할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 배기가스 필터의 내구성의 향상으로 이어진다.

본 발명에 따른 아이디어의 다른 특징에 의하면, 유체가 적어도 부분적으로 통과 유동할 수 있는 재료로 종방향 길이와 횡방향 폭을 갖는 일정 두께의 배기가스 필터용 필터층을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 필터층의 적어도 일부 영역에는 폭과 길이를 갖는 금속 보강부가 형성되며, 상기 보강부의 폭은 필터층의 폭보다 좁고, 그 길이는 필터층의 길이보다 짧다. 상기 보강부는 접합 기술에 의해 통과 유동될 수 있는 재료에 연결된다.

본 발명의 방법의 유리한 특징에 따르면, 상기 통과 유동될 수 있는 재료는 섬유, 바람직하게는 금속 섬유, 특히 바람직하게는 소결 금속 섬유로 형성된다. 금속 섬유로 제조된 필터층은 상당한 열적 안정성을 갖는 바, 이는 내연기관의 배기부에서 사용하는데 특히 유리하다.

본 발명의 방법의 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 판금층, 납땜 재료 함유부, 또는 재료 밀도가 증가된 부분에 의해 형성된다.

본 발명의 방법의 또 다른 유리한 특징에 따르면, 보강부는 통과 유동될 수 있는 재료에 납땜된다. 납땜 연결부의 형성은 배기가스 필터의 제조를 위한 기존의 방법 단계에 유리하게 포함될 수 있다. 이로 인해 배기가스 필터에서의 다른 납땜 연결부의 형성과 같은 작업 단계에서 납땜 연결부의 형성이 가능하다.

또한, 보강부에 용접 연결부를 형성하는 것이 유리하다. 이와 관련하여, 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해, 바람직하게는 롤러 시임 용접에 의해 용접 연결부를 형성하는 것이 특히 유리하다. 보강부와 통과 유동될 수 있는 잔여 재료 사이의 용접 연결부가 저항 용접 방법, 특히 바람직하게는 롤러 시임 용접 방법에 의해 형성되는 것이 유리한 바, 그 이유는 보강부가 증가된 재료 밀도를 갖는 재료 영역으로서 형성될 때 필터층에 접촉 압력이 작용하므로 이것이 롤러 시임 용접과 함께 하나의 작업으로 수행될 수 있기 때문이다. 또한, 구조화된 롤러 시임 용접 도구의 사용은 구조화가 보강부에 직접 스탬핑될 수 있게 한다. 예를 들면, 롤러 시임 용접은 일종의 톱니바퀴에 의해 수행될 수 있으며, 그 결과 유체가 통과 유동할 수 있는 재료의 강성에 따라, 충분한 보강부가 제공된다면 보강부에 그리고 그로 인해 전체 필터층에 예를 들면 파형 구조물이 형성된다.

본 발명의 특히 유리하고 바람직한 개선사항은 도면을 참조하여 본 발명을 예시적 실시예에 한정하지 않는 상태에서 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

도1은 종방향 길이(L)와, 횡방향 폭(W), 및 두께(D)를 갖는 필터층(1)을 도시한다. 상기 필터층(1)은 유체가 적어도 부분적으로 통과 유동할 수 있는 다공성 재료로 제조된다. 특히, 그러한 필터층(1)을 금속 섬유, 특히 소결 금속 섬유로 제조할 수 있다. 상기 필터층(1)은 보강부(2)를 가지며, 이 보강부의 폭(VB)은 필터층(1)의 폭(B)보다 좁다. 상기 보강부의 길이(VL)는 필터층(1)의 대응 길이(L)보다 짧다.

도2에 도시되어 있듯이, 필터층(1)은 판금층(3)으로 형성되는 보강부(2)를 구비할 수도 있다. 도2에서, 판금층(3)의 두께(VD)는 필터층(1)의 두께(D)에 비해 상당히 두꺼운 것으로 도시되어 있으나, 상당히 얇을 수도 있다. 상기 판금층(3)은 용접 방법, 특히 저항 용접 방법이나 레이저 용접 방법, 특히 바람직하게는 롤러 시임 용접 방법에 의해 필터층(1)에 연결될 수 있다.

도3은 보강부(2)를 갖는 필터층(1)의 예시적인 제2 실시예를 도시한다. 여기에서, 보강부(2)는 증가된 재료 밀도를 갖도록 형성된다. 이는 필터층이 금속 섬유로 형성될 때 보강부에 보다 많은 재료가 제공됨으로써 달성될 수 있다. 그곳에 있을 수 있는 임의의 높이 차이를 동등한 높이로 만들기 위해, 이 보강부에서의 재료는 나중에 압축될 수 있다. 섬유 재료를 균일하게 형성하고 보강부(2)에서만 재료를 압축할 수도 있다.

도4는 횡방향으로 연장되는 보강부(2)를 갖는 필터층(1)의 예시적인 제3 실시예를 도시한다. 일반적으로, 보강부(2)는 필터층(1)의 에지에 대해 횡방향으로 또는 종방향으로 형성될 수 있을 뿐 아니라, 필터층(1)의 에지에 대해 임의의 소망 각도로 형성될 수도 있다. 필터층(1)에 대한 보강부(2)의 임의의 정렬은 본 발명의 범위에 포함된다. 도4의 예시적 실시예에서, 보강부(2)는 납땜 재료 함유부로서 형성된다. 이를 위해서, 예를 들면 필터층(1)을 구성하는 다공성 재료가 액상 납땜 재료를 흡수하는 사실을 이용할 수 있다.

도5는 도4에서와 같이 납땜 재료 함유부에 의해 형성되는 예시적인 실시예를 도시한다. 상기 보강부(2)는 필터층의 전체 두께(D)에 걸쳐 연장되지 않음을 알 수 있다. 보강부의 두께(VD)는 두께(D)보다 얇다. 이는 필터층(1)에 의해 흡수되는 납땜 재료의 양의 대응 치수화, 및 납땜 재료 유동을 방지하기 위한 대응 수단의 형성에 의해 달성될 수 있다.

납땜 재료 함유부의 형성은 배기가스 필터의 제조를 위한 기존의 방법 단계에 유리하게 포함될 수 있다. 그러한 방법에서는 배기가스 필터의 다양한 구성요소들을 연결하기 위해 예를 들면 납땜과 같은 열적 방법 단계가 종종 사용된다. 보강부의 형성은 일체의 추가 비용없이 제조 과정에 포함될 수 있다.

보강부의 두께(VD)가 필터층(1)의 두께(D)보다 얇고 따라서 납땜 재료 함유부가 필터층(1)의 전체 두께(D)를 통해 연장되지 않는다는 사실은 필터층(1)의 보강으로 이어지지만, 보강부(2)에서의 필터층의 완전한 보강으로 이어지지는 않는다. 적용 분야에 따라서, 본 발명에 따르면 필터층의 두께(D)와 동일한 두께(VD)의 납땜 재료 함유부를 제공하는 것도 가능하다. 이것이 보강부(2)로 인해 보강부(2)가 없는 필터층(1)보다 영구적으로 성형될 수 있는 필터층을 얻는 방법이다.

도6은 보강부(2)를 갖는 필터층(1)의 다른 예시적 실시예를 도시한다. 이 예시적 실시예에서, 보강부(2)는 필터층(1)에 있는 구멍(4)을 통해서 끼워지는 얇은 판금층(3)으로 이루어진다. 구멍을 통한 판금층(3)의 끼워짐은 판금층(3)이 필터층(1)의 제1 종방향 측부(5)와 제2 종방향 측부(6)에 번갈아 존재하도록 이루어진다. 제조 과정에서는 롤러 시임 용접에 의한 끼움 이후에 판금층(3)을 필터층(1)에 연결할 수 있다. 이 경우, 판금층(3)과 필터층(1) 사이에는 확고한 연결이 이루어진다. 그러한 용접 연결부의 형성은 필터층(1)의 에지부에서 특히 바람직한데, 그 이유는 이런 식으로 필터층(1)에 연결되는 판금층(3)이 배기가스 필터의 가스 유입측에서의 파열에 대한 보호수단으로서 매우 적합하기 때문이다. 그러나, 파열에 대한 양호한 보호는 또한 다른 예시적 실시예에 도시된 배치에 의해 달성될 수 있다.

예를 들면 일종의 톱니바퀴와 같은 구조물을 갖는 공구에 의한 롤러 시임 용접에 의해, 판금층(3)을 구성할 수 있다. 배기가스 필터를 구성할 때는, 구멍(4)의 간격(15)이 스탬핑된 구조물의 기복(undulations)의 길이와 본질적으로 대응하도록 필터층(1)에 구멍(4)을 배치하는 것이 유리하다. 파형 구조물이 스탬핑되면, 구멍(4) 부분에 웨이브의 산 및/또는 골이 각각 형성되는 것이 또한 유리하다. 이런 식으로, 배기가스 필터의 인접한 층들과 접하는 영역에 판금층(3)을 각각 갖는, 판금층(3)으로 보강된 구조화된 필터층(1)을 제조할 수 있으며, 그 결과 인접한 층에 대한 확실한 연결부를 유리하게 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 스트립의 형성은 일반적으로 에지부의 스트립으로 한정되지 않으며, 필터층에서의 임의의 소망 부분이 기계적으로 보강될 수 있다. 보강부의 형성에 따라서, 필터층을 영구적으로 구조화하고 이들 필터층을 예를 들면 벌집체에서의 파형층으로서 사용할 수 있다.

도7은 도6의 예시적 실시예의 측면도이다. 판금층(3)의 일 부분은 필터층(1)의 제1 종방향 측부(5)에 위치하고 판금층(3)의 다른 부분은 필터층(1)의 제2 종방향 측부(6)에 위치하는 것을 볼 수 있다.

도8은 필터층(1)의 다른 예시적 실시예의 제조를 위한 방법을 도시한다. 여기에서, 유체가 통과 유동할 수 있는 다공성 재료로 구성되는 판금층(3)은 섬유 매트(16) 주위의 에지부(17)에서 접힌다. 이후, 에지부(17)는 화살표 18로 도시하듯이 압축된다. 이는 롤러 시임 용접에 의해 이루어질 수 있으며, 따라서 압축과 동시에 판금층(3)과 섬유 매트(16) 사이의 용접 연결이 이루어진다.

이런 식으로 형성되는 보강된 필터층(1)이 도9에 도시되어 있다. 이 필터층(1)은 에지부(17)에 보강부(2)를 갖는다. 이 보강부는 예를 들면 납땜된 연결부를 형성함으로써 배기가스 필터의 구성중에 인접한 판금층에 연결될 수도 있다. 더욱이, 필터층(1)에서의 접힌 판금에 의한 에지에서의 보강부(2) 형성은 파열에 대한 보호부로서 특히 유리하게 사용될 수 있다.

도1 내지 도9에 도시된 금속 보강부를 갖는 필터층의 예시적 실시예들은 피복 튜브(8)와 벌집 형상체(9)을 포함하는 벌집체로서 구성되는, 도10에 도시된 본 발명에 따른 배기가스 필터(7)의 구성에 적합하다. 상기 벌집 형상체(9)은 파형층(10)과 스무스한 층(11)을 포함하는 바, 이들 층은 유체가 통과 유동할 수 있는 통로(12)를 형성한다. 본 발명에 따르면, 금속 보강부를 갖는 필터층으로부터 평탄층(11) 및/또는 파형층(10)을 구성할 수 있다. 상기 평탄층(11)이 예를 들어 보강부(2)를 갖는 필터층(1)으로부터 구성되면, 정상 판금층으로부터 파형층(10)을 구성할 수 있다. 이들은 배기가스 필터(7)를 통해 유동하는 가스를 필터층(1)으로서 형성된 평탄층(11)으로 향하게 하는 구조물 및 개구를 구비할 수도 있다.

또한 파형층(10)이 보강부(2)를 갖는 필터층(1)으로 형성될 때는, 필터층(1)으로서 형성되는 파형층(10)의 방향으로 배기가스 필터(7)를 통해 유동하는 가스 스트림의 와류운동 및 편향을 초래하는 구조를 갖는 평탄층(11)을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 내연기관의 배기 라인에 배기가스 필터(7)를 설치할 때는 배기가스 필터(7)의 가스 유입측(13)을 바람직하게는 보강부(2)로 형성하는 것이 유리하다. 이것들은 파열에 대한 보호부로서 작용하며, 이는 배기가스의 고온 펄스형 스트림에 의해 초래되는 필터층(1)의 마모를 방지한다. 가스 유출측(14)에서는 마모 문제가 덜하지만, 본 발명에 따르면 그곳에 예를 들면 순수하게 벌집 형상체의 기계적 보강과 안정화를 위해서 보강 구조물이 형성될 수 있다.

본 발명에 따라 형성된 배기가스 필터는 보강부(2)를 갖는 필터층(1)에 의해 적어도 부분적으로 형성된다. 보강부(2)의 형성은 필터층(1)의 기계적인 안정화 작용을 한다. 또한, 배기가스 필터에서 접합 기술에 의한 인접한 판금층(10)에 대한 연결부는 보강부(2)에 형성될 수도 있다.

도면부호 리스트

1: 필터층

2: 보강부

3: 판금층

4: 구멍

5: 제1 종방향 측부

6: 제2 종방향 측부

7: 배기가스 필터

8: 피복 튜브

9: 벌집 형상체

10: 파형층

11: 평탄층

12: 통로

13: 가스 유입측

14: 가스 유출측

15: 두 구멍 사이의 간격

16: 섬유 매트

17: 에지부

18: 화살표

B: 필터층의 폭

D: 필터층의 두께

L: 필터층의 길이

VB: 보강부의 폭

VD: 보강부의 두께

VL: 보강부의 길이

Claims

종방향의 길이(L)와 횡방향의 폭(B)을 갖고, 유체가 적어도 부분적으로 통과 유동할 수 있는 재료로 제조되며, 그 적어도 일부 영역에는 폭(VB)과 길이(VL)의 금속 보강부(2)를 갖는 두께(D)의 하나 이상의 스트립형 필터층(1)을 포함하는, 내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터에 있어서,

상기 보강부(2)의 폭(VB)은 필터층(1)의 폭(B)보다 좁고, 상기 보강부(2)의 길이(VL)는 필터층(1)의 길이(L)보다 짧은 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항에 있어서,

상기 필터층(1)은 섬유 재료, 바람직하게는 금속 섬유, 특히 바람직하게는 소결 금속 섬유로 형성되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

하나 이상의 상기 보강부(2)는 하나 이상의 필터층(1)의 에지에 형성되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 내부 스트립에 형성되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 판금층(3)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 납땜 재료 함유부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 증가된 재료 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 7 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 압축되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)의 두께(VD)는 통과 유동할 수 있는 재료의 두께(D)보다 얇은 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 구조물을 갖는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 10 항에 있어서,

상기 구조물은 적어도 통과 유동할 수 있는 재료의 두께(D)에 대응하는 외부 전체 크기를 갖는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 10 항에 있어서,

상기 구조물은 통과 유동할 수 있는 재료의 두께(D)보다 얇은 외부 전체 크기를 갖는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 필터층(1)의 제1 종방향 측부(5)와 제2 종방향 측부(6)에 번갈아 위치하도록 필터부에 끼워지는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 접합 기술을 사용하는 방법에 의해 필터층(1)에 연결되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 14 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 필터층(1)에 용접되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 인접하는 판금층(10, 11)에 연결되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
제 16 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 인접하는 판금층(10, 11)에 납땜되는 것을 특징으로 하는,

내연기관의 배기가스를 정화하기 위한 배기가스 필터.
유체가 적어도 부분적으로 통과 유동할 수 있는 재료로 종방향 길이(L)와 횡방향 폭(B)을 갖는 두께(D)의 배기가스 필터용 필터층(1)을 제조하기 위한 방법에 있어서,

필터층(1)의 적어도 일부 영역에는 폭(VB)과 길이(VL)의 금속 보강부가 형성되며, 상기 보강부의 폭(VB)은 필터층(1)의 폭(B)보다 좁고, 그 길이(VL)는 필터층(1)의 길이(L)보다 짧으며, 상기 보강부(2)는 접합 기술에 의해 통과 유동될 수 있는 재료에 연결되는 것을 특징으로 하는,

배기가스 필터용 필터층 제조 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 통과 유동될 수 있는 재료는 섬유, 바람직하게는 금속 섬유, 특히 바람직하게는 소결 금속 섬유로 형성되는 것을 특징으로 하는,

배기가스 필터용 필터층 제조 방법.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 판금층(3), 납땜 재료 함유부, 또는 재료 밀도가 증가된 부분에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,

배기가스 필터용 필터층 제조 방법.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)는 통과 유동될 수 있는 재료에 납땜되는 것을 특징으로 하는,

배기가스 필터용 필터층 제조 방법.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보강부(2)에는 용접 연결부가 형성되는 것을 특징으로 하는,

배기가스 필터용 필터층 제조 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 용접 연결부의 형성은 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해, 바람직하게는 롤러 시임 용접에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는,

배기가스 필터용 필터층 제조 방법.