KR20080098496A - 유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법 - Google Patents

유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법 Download PDF

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도모히데 시노하라
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이비덴 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은, 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 때에, 장기간의 사용 후에도 높은 유지력을 유지할 수 있는 유지 시일재를 제공하는 것으로, 본 발명의 유지 시일재는 매트상이고, 우레아를 흡착시키기 위한 흡착부와, 배기 가스 유지체를 유지하기 위한 유지부로 이루어지고, 상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면이 공간을 사이에 두고 서로 대향하고 있고, 상기 흡착부와 상기 유지부가 연결부를 개재하여 연결되어 있으며, 상기 흡착부의 폭이 상기 유지부의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.

Description

유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법 {HOLDING SEALER, EXHAUST GAS PROCESSING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
디젤 엔진 등의 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스 중에는 파티큘레이트매터 (particulate matter) (이하, PM 이라고도 한다) 가 함유되어 있고, 최근 이 PM 이 환경이나 인체에 해를 미치는 것이 문제가 되고 있다. 또, 배기 가스 중에는 CO 나 HC, NOx 등의 유해한 가스 성분도 함유되어 있다는 점에서, 이 유해한 가스 성분이 환경이나 인체에 미치는 영향에 대해서도 우려되고 있다.
그래서, 배기 가스 중의 PM 를 포집하거나 유해한 가스 성분을 정화하는 배기 가스 정화 장치로서, 탄화 규소나 코디어라이트 등의 다공질 세라믹으로 이루어지는 배기 가스 처리체와, 배기 가스 처리체를 수용하는 케이싱과, 배기 가스 처리체와 케이싱 사이에 배치 형성되는 무기 섬유 집합체로 이루어지는 유지 시일재로 구성되는 배기 가스 정화 장치가 다양하게 제안되어 있다. 이 유지 시일재는 자동차의 주행 등에 의해 발생하는 진동이나 충격에 의해, 배기 가스 처리체가 그 외주를 덮는 케이싱과 접촉하여 파손되는 것을 방지하는 것이나, 배기 가스 처리체와 케이싱 사이로부터 배기 가스가 새는 것을 방지하는 것 등을 주된 목적으로 하여 배치 형성되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
최근, 배기 가스 중의 NOx 를 정화하기 위한 방법으로서 우레아 SCR (Selective Catalyst Reaction) 시스템으로 불리는 기술이 검토되고 있다.
우레아 SCR 시스템에서는 우레아수 (水) 를 배기 가스 정화 장치 내에 분무하고, 우레아의 열 분해에 의해 암모니아를 발생시켜, 암모니아에 의해 NOx 의 환원 반응을 실시한다.
도 19 는, 종래의 유지 시일재를 갖는 배기 가스 정화 장치 내에 우레아수를 분무하는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 19 에 나타내는 배기 가스 정화 장치 (1020) 는 허니컴 구조체 (촉매 담지체) 로 이루어지는 배기 가스 처리체 (30) 의 주위에 유지 시일재 (1010) 가 감겨져 케이싱 (40) 내에 배치되어 있는 것으로, 배기 가스가 배기 가스 처리체 (30) 내에 유입되는 전단 부분 (배기 가스의 상류측) 에 우레아수 (110) 를 분무하는 우레아 분무구 (100) 가 형성되어 있다.
우레아 SCR 시스템에 있어서는, 우레아수를 배기 가스 처리체를 향하여 분무한다. 그러면 우레아수에 함유되는 우레아가 배기 가스의 열에 의해 열 분해되어 암모니아가 생기고, 암모니아와 배기 가스 중의 NOx 가 배기 가스 처리체에 담지된 촉매의 작용에 의해 환원되어 N2 가 되어, NOx 의 정화가 달성된다. 그리 고 NOx 가 정화된 배기 가스는 배기 가스 처리체의 하류측으로부터 배출된다.
특허 문헌 1 : 국제 공개 제02/38922호 팜플렛 (pamphlet)
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
지금까지, 종래 사용되고 있던 유지 시일재를 우레아 SCR 시스템에 있어서 장기간 사용했을 경우에 어떠한 문제가 생기는지 밝혀지지 않았었다.
본 발명자들은 우레아 SCR 시스템에 사용되었을 경우의 유지 시일재의 거동에 대해 예의 검토하였다. 그 결과, 이하와 같은 사항이 새롭게 판명되었다.
우레아 SCR 시스템에 있어서는, 우레아수를 배기 가스 처리체를 향하여 분무하지만, 분무된 우레아수의 일부가 배기 가스 처리체의 주위에 감겨진 유지 시일재 중에 침투하였다. 그리고, 우레아수가 침투한 유지 시일재가 고온하에서 장기간 유지되면, 유지 시일재에 부착된 우레아가 결정화되고, 유지 시일재 전체가 딱딱해져 유지 시일재의 유지력이 저하되는 것이 판명되었다.
즉, 종래의 유지 시일재를 그대로 우레아 SCR 시스템에 사용한 경우에는 장기 내구성의 관점에서 문제가 있는 것으로 판명되었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 때에, 장기간의 사용 후에도 높은 유지력을 유지할 수 있는 유지 시일재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 우레아 SCR 시스템에 사용한 경우에 높은 유지력을 장기간 유지할 수 있는 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 배기 가스 정화 장치 내에 분무된 우레아수가 유지 시일재 전체에 침투하지 않도록 함으로써 유지 시일재 전체의 유지력이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.
청구항 1 에 기재된 유지 시일재는 매트상이고, 우레아를 흡착시키기 위한 흡착부와, 배기 가스 유지체를 유지하기 위한 유지부로 이루어지고, 상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면이 공간을 사이에 두고 서로 대향하고 있고, 상기 흡착부와 상기 유지부가 연결부를 개재하여 연결되어 있으며, 상기 흡착부의 폭이 상기 유지부의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.
흡착부는 우레아수가 흡수되어 우레아수 중의 우레아가 흡착되는 부위이다. 배기 가스 정화 장치 내에 있어서 배기 가스의 상류측, 즉 우레아수가 분무되는 측에 흡착부가 배치되면, 분무된 우레아수가 흡착부에 흡수되어, 우레아수에 함유되는 우레아가 흡착부에 흡착된다.
유지부는 배기 가스 정화 장치 내에 있어서 배기 가스 처리체를 유지하기 위한 부위이고, 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면이 공간을 사이에 두고 서로 대향하고 있다. 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 사이에 공간이 형성되어 있으면, 배기 가스 처리체에 감겨진 유지 시일재의 흡착부에 흡수된 우레아수가 유지부에 침투하는 것이 방지된다.
즉, 우레아 SCR 시스템에 사용되는 배기 가스 정화 장치 내에 있어서, 고온하에서 장기간 유지되었을 경우라도, 유지 시일재의 유지부가 우레아의 결정화에 의해 딱딱해지는 것이 방지된다.
또, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재에 있어서는, 흡착부의 폭이 유지부의 폭보다 작다. 즉, 배기 가스 처리체를 유지 시일재가 유지하는 기능의 대부분은 유지부에 의해 이루어지고 있다.
상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 유지 시일재를 사용하면, 우레아 SCR 시스템에 사용되는 배기 가스 정화 장치 내에 있어서 고온하에서 장기간 유지되었을 경우라도, 유지 시일재의 유지부가 딱딱해지는 것이 방지된다. 그 때문에, 유지부에 의해 배기 가스 처리체를 양호하게 계속 유지할 수 있다.
즉, 청구항 1 의 유지 시일재는 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 때에, 장기간의 사용 후에도 높은 유지력을 유지할 수 있다.
또, 흡착부와 유지부가 연결부를 개재하여 연결되어 있으면, 1 회의 감기 작업에 의해 배기 가스 정화 장치에 유지 시일재를 감을 수 있기 때문에, 배기 가스 정화 장치로 할 때의 작업성이 우수하다.
청구항 2 에 기재된 유지 시일재는, 매트상이고, 우레아를 흡착시키기 위한 흡착부와, 배기 가스 유지체를 유지하기 위한 유지부로 이루어지고, 상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면 전체가 이간되어 대향하고 있고, 상기 흡착부의 폭이 상기 유지부의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.
흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 전체가 이간되어 대향하고 있는 유지 시일재를 배기 가스 처리체에 감으면, 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 사이에 공간을 형성할 수 있다. 이와 같은 유지 시일재가 사용되고 있으면, 배기 가스 처리체에 감겨진 유지 시일재의 흡착부에 흡수된 우레아수가 유지부에 침투하는 것이 방지된다.
즉, 청구항 1 에 기재된 유지 시일재를 사용했을 경우와 동일하게, 우레아 SCR 시스템에 사용되는 배기 가스 정화 장치 내에 있어서, 고온하에서 장기간 유지되었을 경우라도, 유지 시일재의 유지부가 우레아의 결정화에 의해 딱딱해지는 것이 방지된다.
즉, 청구항 2 의 유지 시일재는 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 때에, 장기간의 사용후에도 높은 유지력을 유지할 수 있다.
청구항 3 에 기재된 유지 시일재에서는, 상기 흡착부와 상기 유지부가 다른 부재로 이루어진다.
흡착부와 유지부가 다른 부재로 이루어지면, 흡착부와 유지부를 각각 따로 배기 가스 처리체에 감음으로써, 흡착부와 유지부 사이에 공간을 생기게 한 상태에서 배기 가스 정화 장치로 할 수 있다. 이 경우, 흡착부와 유지부 사이는 공간에 의해 떨어져 있고, 또한 흡착부와 유지부 사이에 연결된 부위가 없기 때문에, 유지부에 대한 우레아수의 침투가 한층 더 방지되어 유지부가 딱딱해지는 것이 확실하게 방지된다. 그 때문에, 청구항 3 에 기재된 유지 시일재는 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 경우에 장기간의 사용 후에도 보다 높은 유지력을 유지할 수 있다.
청구항 4 에 기재된 유지 시일재에서는, 상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면이 가연성 재료로 이루어지는 접착부를 개재하여 접착되어 있다.
흡착부와 유지부가 접착부를 개재하여 접착되어 있으면, 1 회의 감기 작업에 의해 배기 가스 정화 장치에 유지 시일재를 감을 수 있기 때문에, 배기 가스 정화 장치로 할 때의 작업성이 우수하다.
또, 접착부가 가연성 재료로 이루어지기 때문에 배기 가스 정화 장치로서 사용했을 때에 배기 가스 정화 장치 내의 온도 상승에 의해 접착부가 연소하여 소실되어서, 접착부가 존재하고 있던 부위가 공간이 된다. 즉, 흡착부와 유지부 사이에 공간을 생기게 할 수 있다.
그리고, 흡착부와 유지부 사이가 공간에 의해 떨어져 있으면, 흡착부로부터 유지부에 우레아수가 침투하는 것이 한층 더 방지된다.
즉, 청구항 4 에 기재된 유지 시일재를 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용하면, 간편하게 배기 가스 정화 장치를 제작할 수 있고, 또한 장기간의 사용 후에 보다 높은 유지력을 유지할 수 있다.
청구항 5 에 기재된 유지 시일재에서는, 상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면 사이에 상기 흡착부보다 액체를 흡수하기 어려운 재료로 이루어지는 유지 부재가 배치되어 있다.
유지 시일재를 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 때에, 흡착부와 유지부 사이에 액체를 흡수하기 어려운 유지 부재가 배치되어 있으면, 흡착부로부터 유지 부재에 우레아수가 침투하기 어렵기 때문에, 유지 부재에 의해 유지부까지 우레아수가 침투하는 것이 방지된다. 그 때문에, 배기 가스 정화 장치를 장기간 사용한 후에 높은 유지력을 유지할 수 있다.
청구항 6 에 기재된 유지 시일재에서는 상기 유지 부재는 공공률 (空孔率) 이 상기 흡착부보다 작은 재료로 이루어진다. 또, 청구항 7 에 기재된 유지 시일재에서는 상기 유지 부재는 와이어 메시로 이루어진다.
이와 같은 재료로 이루어지는 유지 부재는 액체를 흡수하기 어렵기 때문에, 유지 시일재를 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 때에 유지부까지 우레아수가 침투하는 것이 방지되어 배기 가스 정화 장치를 장기간 사용한 후에 높은 유지력을 유지할 수 있다.
청구항 8 에 기재된 유지 시일재에서는 상기 흡착부와 상기 유지부가 상이한 재료로 이루어진다. 또, 청구항 9 에 기재된 유지 시일재에서는 상기 흡착부는 공공률이 상기 유지부보다 큰 재료로 이루어진다. 또한, 청구항 10 에 기재된 유지 시일재에서는 상기 흡착부 및 상기 유지부에는 무기 섬유가 포함되어 있고, 상기 흡착부를 구성하는 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 상기 유지부를 구성하는 무기 섬유의 평균 섬유 직경보다 작다.
흡착부와 유지부가 상기와 같은 상이한 재료로 이루어지면, 흡착부로부터 유지부에 액체가 더욱 침투하기 어려워진다. 그 때문에, 유지 시일재를 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 때에 유지부까지 우레아수가 침투하는 것이 확실하게 방지되어 배기 가스 정화 장치를 장기간 사용한 후에 보다 높은 유지력을 유지할 수 있다.
청구항 11 에 기재된 배기 가스 정화 장치는, 다수의 관통공이 격벽을 사이에 두고 길이 방향으로 병렬 형성된 기둥상의 배기 가스 처리체와, 상기 배기 가스 처리체를 수용하는 케이싱과, 상기 배기 가스 처리체와 상기 케이싱 사이에 배치 형성되고, 상기 배기 가스 처리체를 유지하는 유지 시일재로 이루어지는 배기 가스 정화 장치로서, 상기 유지 시일재는 청구항 1 ∼ 10 중 어느 한 항에 기재된 유지 시일재이고, 유지 시일재의 흡착부는 유지 시일재의 유지부보다 가스 유입측에 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성이면, 배기 가스 정화 장치를 우레아 SCR 시스템에 적용했을 때에 유지부까지 우레아수가 침투하는 것이 방지되기 때문에, 배기 가스 정화 장치를 장기간 사용한 후에 높은 유지력을 유지할 수 있다.
청구항 12 에 기재된 배기 가스 정화 장치의 제조 방법은, 다수의 관통공이 격벽을 사이에 두고 길이 방향으로 병렬 형성된 기둥상의 배기 가스 처리체를 제조하는 공정과, 상기 배기 가스 처리체의 측면에 청구항 1 ∼ 10 중 어느 한 항에 기재된 유지 시일재를 상기 배기 가스 처리체의 측면에 감는 공정과, 유지 시일재를 감은 상기 배기 가스 처리체를, 유지 시일재의 흡착부가 유지 시일재의 유지부보다 가스 유입측에 위치하도록 케이싱 내에 삽입하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 공정에 의하면, 우레아 SCR 시스템에 적용하여 장기간 사용한 후에 높은 유지력을 유지할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제조할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(제 1 실시형태)
이하, 본 발명의 유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법의 일 실시형태인 제 1 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
먼저, 본 발명의 유지 시일재를 갖는 배기 가스 정화 장치에 대해 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 유지 시일재를 갖는 배기 가스 정화 장치의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 에 나타내는 배기 가스 정화 장치 (20) 는, 다수의 관통공이 격벽을 사이에 두고 길이 방향으로 병렬 형성된 기둥상의 다공질 세라믹으로 이루어지는 배기 가스 처리체 (30) 와, 배기 가스 처리체 (30) 를 수용하는 케이싱 (40) 과, 배기 가스 처리체 (30) 와 케이싱 (40) 사이에 배치 형성되고, 배기 가스 처리체 (30) 를 유지하는 유지 시일재 (10) 로 구성되어 있다.
케이싱 (40) 의 단부에는, 필요에 따라 내연기관으로부터 배출된 배기 가스를 배기 가스 정화 장치 내에 도입하는 도입관 (50) 과 배기 가스 정화 장치를 통과한 배기 가스를 배기 가스 정화 장치의 외부로 배출하는 배출관 (60) 이 접속되게 된다.
또, 배기 가스 정화 장치 (20) 를 우레아 SCR 시스템에 사용할 때에 우레아수를 분무하는 우레아 분무구 (100) 가 배기 가스의 도입측에 장착되어 있다.
배기 가스 정화 장치 (20) 에 있어서, 유지 시일재 (10) 는 배기 가스 처리체 (30) 에 감겨져 있고, 유지 시일재 (10) 는 흡착부 (11) 와 유지부 (12) 를 갖는다. 흡착부 (11) 와 유지부 (12) 사이에는 공간 (16) 이 존재하고 있다.
흡착부 (11) 는 우레아 분무구 (100) 와 동일하게 배기 가스의 도입측, 즉 배기 가스 처리체에 배기 가스가 유입되는 가스 유입측에 위치한다.
이와 같은 구성의 배기 가스 정화 장치 (20) 에 있어서, 우레아수 (110) 가 우레아 분무구 (100) 로부터 분무되면, 우레아수 (110) 의 일부가 유지 시일재 (10) 의 흡착부 (11) 에 흡수된다.
그러나, 흡착부 (11) 와 유지부 (12) 는 공간 (16) 에 의해 떨어져 있기 때문에, 흡착부 (11) 에 흡수된 우레아수는 유지부 (12) 까지 도달하는 경우가 없다.
그 때문에, 유지부 (12) 에 있어서 우레아의 결정화에 의한 유지 시일재의 탄성 감소가 생기지 않고, 배기 가스 정화 장치 (20) 를 우레아 SCR 시스템에 있어서 장기간 사용했을 경우라도 유지 시일재 (10) 의 유지력이 저하되는 경우가 없다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 배기 가스 정화 장치에 있어서 A 로 나타내는 영역을 확대하여 모식적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 2 에 있어서는, 배기 가스 처리체에 침투되는 우레아수 중, 흡착부를 거쳐 배기 가스 처리체에 침투하는 우레아수만을 모식적으로 나타내고 있고, 우레아수가 침투하는 방향을 화살표로 나타내고 있다.
상기 서술한 바와 같이, 유지 시일재 (10) 의 흡착부 (11) 에는 우레아수 (110) 가 흡수된다.
여기서, 배기 가스 처리체 (30) 는 다공질 세라믹으로 이루어지기 때문에 배기 가스 처리체 (30) 와 인접한 것 (여기서는 유지 시일재 (10) 의 흡착부 (11)) 에 포함된 수분이 모세관 현상에 의해 배기 가스 처리체 (30) 로 빨려 들어가는 것이 있을 수 있다.
그 때문에, 흡착부 (11) 에 흡수된 우레아수 (110) 의 일부는 배기 가스 처리체 (30) 내에 침투한다. 그리고, 우레아수는 열 분해에 의해 암모니아를 발생하기 때문에 배기 가스 처리체 (30) 내부에서의 NOx 의 정화에 기여한다.
즉, 유지 시일재 (10) 의 흡착부 (11) 를 개재하여 배기 가스 처리체 (30) 내에 우레아수 (110) 를 도입할 수 있고, 우레아 SCR 시스템에 있어서 NOx 의 정화에 기여하는 우레아수의 비율을 늘려 보다 효율적으로 NOx 의 정화를 실시할 수 있다.
이로써, NOx 정화 성능을 높게 유지한 상태에서 우레아수의 사용량을 줄여, 우레아수의 보충 횟수를 줄일 수 있다.
이하, 도 1 에 나타내는 바와 같이 배기 가스 정화 장치에 사용되는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 유지 시일재, 배기 가스 처리체 및 케이싱에 대해 각각 설명한다.
먼저, 유지 시일재에 대해 설명한다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 실시형태의 유지 시일재는 주로 무기 섬유로 이루어지고, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 그 형상은 소정의 길이 (도 3 중, 화살표 L 로 나타낸다), 폭 (도 3 중, 화살표 W 로 나타낸다) 및 두께 (도 3 중, 화살표 T 로 나타낸다) 를 갖는 평면에서 봤을 때 대략 직사각형의 평판상 (매트상) 이다.
또, 유지 시일재 (10) 의 각각의 단부 중, 폭 방향으로 평행한 단면 (13a, 13b) 중, 일방의 단면 (13a) 에는 볼록부 (14a) 가 형성되어 있고, 타방의 단면 (13b) 에는 유지 시일재 (10) 를 둥글게 말아 단면 (13a) 과 단면 (13b) 을 맞닿게 했을 때에 볼록부 (14a) 와 끼워 맞추는 형상의 오목부 (14b) 가 형성되어 있다.
유지 시일재 (10) 는 길이 방향으로 평행하게 직사각형 형상으로 도려내진 공간 (16) 을 갖는다.
그리고, 도 3 중에서 공간 (16) 의 상측에 평면에서 봤을 때 직사각형이면서 판상인 흡착부 (11) 가 위치한다.
또한, 도 3 중에서 공간 (16) 의 하측에 평면에서 봤을 때 직사각형이면서 판상인 유지부 (12) 가 위치한다.
또, 「평면에서 봤을 때 직사각형이면서 판상」인 형상이란, 도 3 에 나타내는 바와 같은 오목부 및 볼록부를 갖는 형상이어도 되고, 또 오목부나 볼록부를 가지지 않는 형상이어도 된다.
흡착부 (11) 와 유지부 (12) 에서는, 흡착부 (11) 의 장측면 (11a) 과 유지부 (12) 의 장측면 (12a) 이 공간 (16) 을 사이에 두고 서로 대향하고 있다. 또한, 흡착부 (11) 및 유지부 (12) 의 장측면이란, 유지 시일재의 길이 방향으로 평행한 면을 가리킨다.
도 3 에 있어서 흡착부 (11) 의 폭은 양 화살표 (H) 로 나타내는 길이이고, 유지부 (12) 의 폭은 양 화살표 (K) 로 나타내는 길이이다. 본 실시형태의 유지 시일재 (10) 에 있어서는 흡착부 (11) 의 폭 (H) 은 유지부 (12) 의 폭 (K) 보다 작아져 있다.
또, 공간 (16) 의 폭은 1㎜ 이상인 것이 바람직하다.
폭이 1㎜ 미만이면 유지부에 우레아수가 침투할 가능성이 있다.
흡착부 (11) 와 유지부 (12) 는 연결부 (15a, 15b) 를 개재하여 연결되어 있고, 유지 시일재 (10) 는 전체적으로 일체화된 유지 시일재로 되어 있다.
연결부의 폭의 합계 (도 3 중, 화살표 Ma 로 나타내는 길이와 화살표 Mb 로 나타내는 길이의 합계) 는, 유지 시일재의 장측면의 길이 (도 3 중 L 로 나타내는 길이) 의 5 ∼ 50％ 인 것이 바람직하다.
연결부의 폭이 5％ 미만이면 연결부의 강성이 부족하여, 1 회의 감기 작업에 의해 배기 가스 정화 장치에 유지 시일재를 감는 것이 곤란해진다.
또, 연결부의 폭이 50％ 를 초과하면 공간이 차지하는 비율이 적어지기 때문에, 우레아수가 유지부에 침투하기 쉬워진다.
또, 유지 시일재 (10) 는 무기 섬유로 이루어지는 소지 매트에 대해 니들링 처리를 실시하여 얻어지는 니들 매트인 것이 바람직하다. 또한, 니들링 처리란, 니들 등의 섬유 교락 수단을 소지 (素地) 매트에 대해 빼고 꽂는 것을 말한다. 유지 시일재 (10) 에 있어서는, 비교적 평균 섬유 길이가 긴 무기 섬유가 니들링 처리에 의해 3 차원적으로 교락되어 있다.
또한, 교락 구조를 나타내기 위해서, 무기 섬유는 어느 정도의 평균 섬유 길이를 가지고 있고, 예를 들어 무기 섬유의 평균 섬유 길이는 50㎛ ∼ 100㎜ 정도이면 된다.
또, 본 실시형태의 유지 시일재에는 유지 시일재의 부피가 커지는 것을 억제하거나 배기 가스 처리 장치 조립 전의 작업성을 높이기 위해서, 추가로 유기 바인더 등의 바인더가 포함되어 있어도 된다.
다음으로, 배기 가스 정화 장치 (20) 를 구성하는 배기 가스 처리체 및 케이싱에 대해 도 4(a) 및 도 4(b) 를 사용하여 설명한다.
도 4(a) 는, 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 4(b) 는, 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 케이싱의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4(a) 에 나타내는 배기 가스 처리체 (30) 는 주로 다공질 세라믹으로 이루어지고, 그 형상은 원주상이다. 배기 가스 처리체 (30) 에는 다수의 관통공 (31) 이 형성되어 있고, 이 관통공 내에는 NOx 의 환원 반응을 촉진시키기 위한 촉매가 담지되어 있다.
관통공 (31) 끼리는 격벽 (32) 에 의해 가로막혀 있다.
그 때문에, 배기 가스 처리체 (30) 의 관통공 (31) 에 유입된 배기 가스에 함유되는 NOx 는, 우레아수에 함유되는 우레아의 분해에 의해 발생한 암모니아와 반응하여 배기 가스 처리체 내에서 N2 와 H2O 로 분해된다.
또, 배기 가스 처리체 (30) 의 외주에는 배기 가스 처리체 (30) 의 외주부를 보강하거나 형상을 정돈하거나 허니컴 필터 (30) 의 단열성을 향상시킬 목적으로, 시일재층 (34) 이 형성되어 있다.
도 4(b) 에 나타내는 케이싱 (40) 은 주로 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 그 형상은 원통형이다. 또, 그 내경은 배기 가스 처리체 (30) 의 단면 직경과 배기 가스 처리체 (30) 에 감겨진 상태의 유지 시일재 (10) 의 두께를 합친 길이보다 약간 짧게 되어 있고, 그 길이는 배기 가스 처리체 (30) 의 길이 방향 (도 4(a) 중, 화살표 a 의 방향) 에 있어서의 길이와 대략 동일하게 되어 있다.
계속해서, 본 실시형태의 유지 시일재 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 유지 시일재를 구성하는 매트로서 소정의 전체 길이의 니들 매트를 준비한다. 니들 매트는 상기 서술한 니들링 처리를 소지 매트에 실시함으로써 제작할 수 있다. 소지 매트에서는 소정의 평균 섬유 길이를 갖는 무기 섬유가 방사 공정을 거쳐 느슨하게 얽혀 있다. 이 느슨하게 얽혀 있는 무기 섬유에 대해 니들링 처리를 실시함으로써, 보다 복잡하게 무기 섬유가 얽혀, 바인더가 존재하지 않아도 어느 정도의 형상 유지가 가능한 교락 구조를 갖는 매트로 할 수 있다.
매트를 구성하는 무기 섬유로는 특별히 한정되지 않고, 알루미나-실리카 섬유이어도 되고, 알루미나 섬유, 실리카 섬유 등이어도 된다. 내열성이나 내풍식성 등, 시일재에 요구되는 특성 등에 따라 변경하면 된다. 알루미나-실리카 섬유를 무기 섬유로서 사용하는 경우에는, 예를 들어 알루미나와 실리카의 조성비가, 60 : 40 ∼ 80 : 20 인 섬유를 사용할 수 있다.
니들링 처리는 니들링 장치를 사용하여 실시할 수 있다. 니들링 장치는 소지 매트를 지지하는 지지판과, 이 지지판의 상방에 형성되어 찌르는 방향 (소지 매트의 두께 방향) 으로 왕복 이동할 수 있는 니들 보드로 구성되어 있다. 니들 보드에는 다수의 니들이 장착되어 있다. 이 니들 보드를 지지판에 탑재한 소지 매트에 대해 이동시켜서, 다수의 니들을 소지 매트에 대해 빼고 꽂음으로써, 소지 매트를 구성하는 무기 섬유를 복잡하게 교락시킬 수 있다. 니들링 처리의 횟수나 니들수는 목적으로 하는 부피 밀도나 단위 면적당 중량 등에 따라 변경하면 된다.
이렇게 하여 니들링 처리를 실시한 매트에 필요에 따라 바인더를 부착시킨다. 매트에 바인더를 부착시킴으로써, 무기 섬유끼리의 교락 구조를 보다 강고하게 할 수 있음과 함께, 매트의 부피가 커지는 것을 억제할 수 있다.
바인더로는 아크릴계 라텍스나 고무계 라텍스 등을 물에 분산시켜 조제한 에멀젼을 사용할 수 있다. 이 바인더를 스프레이 등을 사용하여 매트 전체에 균일하게 분사하여, 바인더를 매트에 부착시킨다.
그 후, 바인더 중의 수분을 제거하기 위해서 매트를 건조시킨다. 건조 조건으로는, 예를 들어 95 ∼ 150℃ 에서 1 ∼ 30 분간 건조시키면 된다.
또한, 상기 공정에 의해 제조된 매트를 커터나 펀칭날 등을 사용하여 도 3 에 나타내는 바와 같은 흡착부 및 유지부를 갖는 형상으로 가공한다. 상기 공정에 의해, 흡착부와 유지부를 갖는 본 실시형태의 유지 시일재를 제작할 수 있다.
이어서, 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 5 는, 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 제조하는 순서를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
종래 공지된 방법에 의해 제작한 원주 형상의 배기 가스 처리체 (30) 의 외주에 상기 공정에서 제조한 유지 시일재 (10) 를 볼록부 (14a) 와 오목부 (14b) 가 끼워 맞취지도록 하여 감는다.
유지 시일재 (10) 를 감았을 경우에 흡착부 (11) 와 유지부 (12) 사이의 영역의 대부분은 공간 (16) 에 의해 가로막혀 있게 된다.
그리고, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 유지 시일재 (10) 를 감은 배기 가스 처리체 (30) 를 소정의 크기를 갖는 원통형으로서, 주로 금속 등으로 이루어지는 케이싱 (40) 에 압입함으로써 배기 가스 정화 장치를 제조한다.
또한, 흡착부 (11) 가 배기 가스 처리체 (30) 의 가스 유입측에 위치하도록 케이싱에 대한 압입을 실시한다.
압입 후에 유지 시일재가 압축되어 소정의 반발력 (즉, 배기 가스 처리체를 유지하는 힘) 을 발휘하기 때문에, 케이싱 (40) 의 내경은 유지 시일재 (10) 을 감은 배기 가스 처리체의 유지 시일재 (10) 의 두께를 포함한 최외경보다 조금 작아져 있다.
이하에, 본 실시형태의 유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법의 작용 효과에 대해 열거한다.
(1) 본 실시형태의 유지 시일재는 흡착부와 유지부를 가지고 있고, 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면은 공간을 사이에 두고 서로 대향하고 있다. 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 사이에 공간이 형성되어 있으면, 흡착부에 흡수된 우레아수가 유지부에 침투하는 것이 방지된다. 그 때문에, 우레아 SCR 시스템에 사용되는 배기 가스 정화 장치 내에 있어서 고온하에서 장기간 유지되었을 경우라도 유지 시일재의 유지부가 딱딱해지는 것이 방지된다. 그 때문에, 유지부에 의해 배기 가스 처리체를 양호하게 계속 유지할 수 있다.
(2) 또, 흡착부의 폭이 유지부의 폭보다 작기 때문에, 배기 가스 처리체를 유지 시일재가 유지하는 기능의 대부분은 유지부에 의해 이루어지게 되어, 유지부에 의해 배기 가스 처리체를 양호하게 계속 유지할 수 있다.
(3) 또, 흡착부와 유지부가 연결부를 개재하여 연결되어 있기 때문에, 1 회의 감기 작업에 의해 배기 가스 처리체에 유지 시일재를 감을 수 있어, 배기 가스 정화 장치로 할 때의 작업성이 우수하다.
(4) 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치에서는 본 실시형태의 유지 시일재의 흡착부가 유지부보다 가스 유입측에 위치하고 있다.
이와 같은 구성이면, 배기 가스 정화 장치를 우레아 SCR 시스템에 적용했을 때에 유지부까지 우레아수가 침투하는 것이 방지되기 때문에, 배기 가스 정화 장치를 장기간 사용한 후에 높은 유지력을 유지할 수 있다.
(5) 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치의 제조 방법에서는, 유지 시일재의 흡착부가 유지부보다 가스 유입측에 위치하도록, 유지 시일재를 감은 배기 가스 처리체를 케이싱 내에 삽입한다. 이와 같은 공정에 의하면, 우레아 SCR 시스템에 적용하여 장기간 사용한 후에 높은 유지력을 유지할 수 있는 배기 가스 정화 장치를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 보다 구체적으로 개시한 실시예를 나타내지만, 본 실시형태는 이들의 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
(1) 배기 가스 정화 장치의 조립
먼저, 조성비가 Al2O3 : SiO2 = 72 : 28 이고, 평량 1160g/㎡, 밀도 0.3g/㎤ 의 알루미나 파이버 매트를 준비하고, 이 알루미나 파이버 매트를 재단하여, 도 3 에 나타낸 형상의 유지 시일재를 제작하였다.
여기서 제작한 유지 시일재는 길이 (L) = 262㎜, 폭 (W) = 83.5㎜, 두께 (T) = 7.1㎜ 이고, 공간 (16 ; 도 3 참조) 의 평면에서 봤을 때 형상이 240㎜ × 10㎜ 인 직사각형이며, 흡착부의 폭 (H) = 10㎜, 유지부의 폭 (K) = 63.5㎜ 였다.
또, 유지 시일재의 제작과는 별도로, 직경 91㎜, 길이 방향의 길이 93.5㎜ 인 세라믹제 배기 가스 처리체 및 내경 100㎜, 길이 방향의 길이 115㎜ 인 스테인리스제의 케이싱을 준비하였다.
다음으로, 상기 유지 시일재를 상기 배기 가스 처리체의 주위에 감고, 또한 이것을 케이싱 내에 설치함으로써 배기 가스 정화 장치를 조립하였다.
또한, 이 배기 가스 정화 장치는 유지 시일재의 흡착부가 위치하는 측이 가스 유입측이다.
(2) 배기 가스 정화 장치에 대한 우레아수의 침지
도 6 은, 배기 가스 정화 장치에 우레아수를 침지시키는 모습을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 배기 가스 정화 장치를 단면 반원상의 홈이 형성된 지지대 (51) 에 탑재하고, 미리 적색 염료로 착색해 둔 우레아수 (미츠이 화학사 제조, AdBlue) 20㎖ 를 시린지 (52) 를 이용하여 배기 가스 정화 장치 (20) 에 가스 유입측으로부터 흘려 넣고, 1 분간 방치하였다.
또한, 도 6 에 있어서 30 은 배기 가스 처리체이고, 10 은 유지 시일재이며, 40 은 케이싱이다.
(3) 배기 가스 정화 장치의 평가
(a) 우레아수의 스며듦 정도
배기 가스 정화 장치 (20) 를 분해하고, 유지 시일재 (10) 에 있어서의 우레아수의 스며듦 정도를 관찰하였다.
도 7(a) 는, 실시예 1 의 배기 가스 정화 장치를 조립하기 전의 유지 시일재의 사진이고, 도 7(b) 는, 실시예 1 의 배기 가스 정화 장치를 분해한 후의 유지 시일재의 사진이다. 또한, 도 7(c) 는, 도 7(b) 에 있어서 우레아수가 스며듦에 의해 착색되어 있던 영역을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
실제의 평가시에는 착색된 색소의 색 (적색) 에 기초하여 우레아수가 스며들어 있는 부분을 판별했지만, 도 7(a) 및 도 7(b) 에 나타낸 흑백 사진에서는 그림자로 되어 있기 때문에 검게 되어 있는 부분과 착색된 우레아수가 스며들어 있기 때문에 검게 되어 있는 부분이 있어, 평가 결과를 판별하기 어렵게 되어 있었다. 그 때문에, 도 7(c) 에는, 도 7(b) 에 있어서 우레아수가 스며듦에 의해 착색되어 있던 영역을 사선으로 모식적으로 나타내었다.
도 7(b) 및 도 7(c) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는 유지 시일재의 흡착부에만 우레아수가 스며들어 있고, 유지부에는 우레아수가 스며들어 있지 않다는 것이 명백해졌다.
또한, 상기의 관찰 결과로부터, 유지 시일재의 면적에 대한 우레아수가 스며들어 있는 부분의 면적 비율 (％) 을 산출한 결과 17％ 였다.
또한, 우레아수가 스며들어 있는 부분의 면적은 착색되어 있는 부분에 추가하여 젖어 있는 부분을 더하여 산출하고 있기 때문에, 착색되어 있는 부분만의 면적과는 일치하지 않는다.
(b) 유지 시일재의 중량 증가
또한, 배기 가스 정화 장치를 분해한 후, 유지 시일재의 중량을 측정한 결과 32.3g 이었다. 또한, 배기 가스 정화 장치를 조립하기 전의 유지 시일재의 중량은 22.6g 이었다. 따라서, 우레아수가 스며드는 것에 의한 유지 시일재의 중량 증가율은 51％ 였다.
(4) 유지 시일재의 면압 평가
우레아수에 대한 침지, 가열 및 가압을 실시한 전후의 유지 시일재에 대해 면압의 변화를 하기 방법으로 측정하였다.
먼저, 우레아수에 1 분간 침지한 유지 시일재 및 우레아수에 대한 침지를 실 시하지 않은 유지 시일재를 각각 준비하였다. 다음으로, 각 유지 시일재를 프레스기의 열판 사이에 배치하고, 열판의 온도를 100℃ 로 하였다. 그리고, 유지 시일재의 밀도가 0.4g/㎤ 가 되도록 가압하였다. 이 때의 상하 열판의 간격을 t 로 하였다.
다음으로, 상하 열판의 간격이 「t + 3％, 즉 t 의 103％ 의 길이」 가 되도록 가압을 완화하였다.
이 「가압 공정」 과 「가압을 완화시키는 공정」 을 1 사이클로 하여, 1000 사이클의 반복 시험을 실시하였다.
1000 사이클의 반복 시험을 실시한 이들 유지 시일재에 대해, 상기 열판의 간격이 「t + 3％」 가 되도록 했을 때에 유지 시일재로부터 열판에 가해지는 면압을 측정하였다.
그 결과, 우레아수에 대한 침지를 실시하지 않은 유지 시일재에 대해 1000 사이클의 반복 시험을 실시한 후의 면압을 100(％) 로 했을 경우에, 우레아수에 대한 침지를 실시한 유지 시일재에 대해 1000 사이클의 반복 시험을 실시했을 경우의 면압은 20(％) 가 되어 있었다.
이것으로부터 우레아수에 대한 침지, 가열 및 가압에 의해 유지 시일재의 면압, 즉 배기 가스 정화 장치에 있어서 배기 가스 처리체를 유지하는 힘이 약해지는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1 에서 제조한 배기 가스 정화 장치에서는, 유지 시일재의 면적에 대한 우레아수가 스며들어 있는 부분의 면적 비율 (％) 이 17％ 였다. 따라서, 상기 1000 사이클의 반복 시험과 동일한 정도의 부하가 가해진 경우에는, 전체의 17％ 의 면적의 면압이 전혀 우레아수의 영향을 받지 않는 시일재의 면압과 비교하여 20％ 로 저하되는 것이 예상된다. 즉, 유지 시일재 전체의 면압이 14％ 저하되는 것이 예상된다.
(비교예 1)
흡착부와 유지부를 가로막는 공간 (16) 이 형성되어 있지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 형상의 유지 시일재를 제작하고, 이 유지 시일재를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 배기 가스 정화 장치를 조립하였다.
그리고, 이 비교예 1 의 배기 가스 정화 장치에 대해, 실시예 1 과 동일한 방법으로, (a) 우레아수의 스며듦 정도 및 (b) 유지 시일재의 중량 증가를 평가하였다. 결과는 하기와 같다.
(a) 우레아수의 스며듦 정도에 대해서는, 유지 시일재의 면적에 대한 우레아수가 스며들어 있는 부분의 면적 비율 (％) 이 46％ 였다.
또한, 도 8(a) 는, 비교예 1 의 배기 가스 정화 장치를 조립하기 전의 유지 시일재의 사진이고, 도 8(b) 는, 비교예 1 의 배기 가스 정화 장치를 분해한 후의 유지 시일재의 사진이다. 또한, 도 8(c) 는, 도 8(b) 에 있어서 우레아수가 스며듦에 의해 착색되어 있던 영역을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
이 결과로부터 유지 시일재 전체의 유지력이 27％ 저하되는 것이 예상된다.
(b) 유지 시일재의 중량 증가에 대해서는, 우레아수가 스며드는 것에 의한 유지 시일재의 중량 증가율이 70％ 였다.
이상, 실시예 1 및 비교예 1 의 결과로부터, 제 1 실시형태의 유지 시일재를 사용함으로써, 우레아수의 유지부에 대한 침투가 방지되고, 고온하에서 장시간 유지된 후에도 배기 가스 처리체를 양호하게 계속 유지할 수 있다는 것은 분명하였다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 본 발명의 유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법의 일 실시형태인 제 2 실시형태에 대해 설명한다.
도 9 는, 본 발명의 제 2 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 실시형태의 유지 시일재 (210) 는 흡착부 (211) 의 장측면 (211a) 과 유지부 (212) 의 장측면 (212a) 전체가 이간되어 대향하고 있고, 흡착부와 유지부가 별개의 부재로 이루어진다.
유지 시일재 (210) 의 그 밖의 구성은 제 1 실시형태의 유지 시일재 (10) 와 동일하다. 또한, 흡착부 (211) 의 폭 (H) 은 유지부 (212) 의 폭 (K) 보다 작아져 있다.
또한, 볼록부 (214a) 및 오목부 (214b) 가 형성되어 있다.
본 실시형태의 유지 시일재는 제 1 실시형태의 유지 시일재의 제조 방법과 동일하게 하여 매트를 제조한 후에, 커터나 펀칭날을 사용하여 가공하는 형상을 변경함으로써 제조할 수 있다.
본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체 및 케이싱 은 제 1 실시형태와 동일하게 할 수 있다.
본 실시형태의 유지 시일재를 이용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 경우에는, 배기 가스 처리체에 유지 시일재를 감을 때에 흡착부와 유지부를 별도로 감는다. 이 때, 흡착부와 유지부 사이를 밀착시키지 않고, 흡착부와 유지부 사이에 간격을 형성하여 배기 가스 처리체에 유지 시일재를 감는 것이 바람직하다.
유지 시일재를 배기 가스 처리체에 감을 때에 흡착부와 유지부 사이에 간격을 형성함으로써, 흡착부와 유지부 사이에 공간을 생기게 한 상태에서 배기 가스 정화 장치로 할 수 있어, 우레아수가 흡착부로부터 유지부에 침투하는 것이 방지된다.
본 실시형태에서는 제 1 실시형태에 있어서 설명한 효과 (1), (2), (4), (5) 를 발휘할 수 있음과 함께, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.
(6) 본 실시형태의 유지 시일재는 유지 시일재의 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 전체가 이간되어 대향하고 있고, 흡착부와 유지부가 별개의 부재로 이루어지기 때문에, 흡착부와 유지부를 각각 따로 배기 가스 처리체에 감음으로써, 흡착부와 유지부 사이에 공간을 생기게 한 상태에서 배기 가스 정화 장치로 할 수 있다. 이 경우, 흡착부와 유지부 사이는 공간에 의해 떨어져 있고, 또한 흡착부와 유지부 사이에 연결된 부위가 없기 때문에, 유지부에 대한 우레아수의 침투가 한층 더 방지되어 유지부가 딱딱해지는 것이 확실하게 방지된다. 그 때문에, 본 실시형태의 유지 시일재는 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 경우에 장기간의 사용 후에도 보다 높은 유지력을 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2 실시형태를 보다 구체적으로 개시한 실시예를 나타내는데, 본 실시형태는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
(실시예 2)
(1) 배기 가스 정화 장치의 조립
먼저, 조성비가 Al2O3 : SiO2 = 72 : 28 이고, 평량 1160g/㎡, 밀도 0.3g/㎤ 인 알루미나 파이버 매트를 준비하고, 이 알루미나 파이버 매트를 재단하여, 도 9 에 나타낸 유지 시일재를 제작하였다.
여기서 제작한 유지 시일재는 길이 L = 262㎜, 폭 W = 88.5㎜, 두께 T = 7.1mm 이고, 흡착부의 폭이 10㎜ 이다.
또한, 유지 시일재의 제작과는 별도로 직경 91㎜, 길이 방향의 길이 93.5㎜ 인 세라믹제 배기 가스 처리체 및 내경 100㎜, 길이 방향의 길이 115㎜ 인 스테인리스제의 케이싱을 준비하였다.
다음으로, 상기 배기 가스 처리체의 주위에 상기 유지 시일재를 흡착부와 유지부의 간격이 5㎜ 가 되도록 감고, 또한 이것을 케이싱 내에 설치함으로써 배기 가스 정화 장치를 조립하였다.
또한, 이 배기 가스 정화 장치는 유지 시일재의 흡착부가 위치하는 측이 가스 유입측이다.
그리고, 이 실시예 2 의 배기 가스 정화 장치에 대해 실시예 1 과 동일한 방법으로, (a) 우레아수의 스며듦 정도 및 (b) 유지 시일재의 중량 증가를 평가하였 다. 결과는 하기와 같다.
(a) 우레아수의 스며듦 정도에 대해서는, 유지 시일재의 면적에 대한 우레아수가 스며들어 있는 부분의 면적 비율 (％) 이 14％ 였다.
또한, 도 10(a) 는, 실시예 2 의 배기 가스 정화 장치를 조립하기 전의 유지 시일재의 사진이고, 도 10(b) 는, 실시예 2 의 배기 가스 정화 장치를 분해한 후의 유지 시일재의 사진이다. 또한, 도 10(c) 는, 도 10(b) 에 있어서 우레아수가 스며듦에 의해 착색되어 있던 영역을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
또한, 이 결과로부터 유지 시일재 전체의 유지력이 11％ 저하되는 것이 예상된다.
(b) 유지 시일재의 중량 증가에 대해서는, 우레아수가 스며드는 것에 의한 유지 시일재의 중량 증가율이 46％ 였다.
이상, 실시예 2 및 이미 설명한 비교예 1 의 결과로부터, 제 2 실시형태의 유지 시일재를 사용함으로써, 우레아수의 유지부에 대한 침투가 한층 더 방지되어, 고온하에서 장시간 유지된 후에도 배기 가스 처리체를 보다 양호하게 계속 유지할 수 있는 것은 분명하였다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 본 발명의 유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법의 일 실시형태인 제 3 실시형태에 대해 설명한다.
도 11 은, 본 발명의 제 3 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 실시형태의 유지 시일재 (310) 에서는, 흡착부 (311) 의 장측면 (311a) 과 유지부 (312) 의 장측면 (312a) 이 가연성 재료로 이루어지는 접착부 (317) 를 개재하여 접착되어 있다.
볼록부 (314a) 및 오목부 (314b) 의 형상은 제 1 실시형태의 볼록부 및 오목부와 동일하고, 흡착부 (311) 의 폭 (H) 은 유지부 (312) 의 폭 (K) 보다 작아져 있다.
흡착부 (311) 와 유지부 (312) 의 형상은 제 2 실시형태의 유지 시일재의 흡착부 및 유지부의 형상과 동일하고, 흡착부 (311) 의 장측면 (311a) 과 유지부 (312) 의 장측면 (312a) 전체가 이간되어 대향하고 있다.
접착부 (317) 는 흡착부 (311) 의 장측면 (311a) 과 유지부 (312) 의 장측면 (312a) 사이를 접착하고 있고, 가연성 재료로 이루어진다. 여기서, 가연성 재료란, 배기 가스 정화 장치 내에 유지 시일재를 배치하고 운전을 반복했을 때에 배기 가스 정화 장치 내의 온도 상승에 수반하여 소실되는, 내열성이 흡착부나 유지부에 비해 낮은 재료를 가리킨다.
구체적으로는 600℃, 1 시간의 열처리에 의한 중량 감소가 90％ 이하인 재료인 것이 바람직하다.
접착부 (317) 의 재질은 상기 가연성 재료로서, 흡착부 (311) 의 장측면 (311a) 과 유지부 (312) 의 장측면 (312a) 사이를 접착할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 유기 섬유, 펄프 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 유지 시일재는 제 2 실시형태의 유지 시일재의 제조 방법과 동일하게 하여 흡착부 및 유지부가 별개의 부재로 이루어지는 유지 시일재를 제조한 후에, 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 사이에 접착부가 되는 접착제를 충전하고, 접착제의 접착력을 발현시키는 처리 (예를 들어, 건조나 접착제의 경화 처리) 를 실시함으로써 제조할 수 있다.
본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체 및 케이싱은 제 1 실시형태와 동일하게 할 수 있다.
본 실시형태의 유지 시일재를 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 방법은 제 1 실시형태와 동일하다.
본 실시형태에 있어서 제조된 배기 가스 정화 장치에서는, 고온의 배기 가스의 유입 등에 의해 배기 가스 정화 장치에 열이 가해졌을 때에 가연성 재료로 이루어지는 접착부가 연소하여 소실되어, 접착부가 존재하고 있던 부위가 공간이 되어, 흡착부와 유지부 사이에 공간이 생기게 된다. 흡착부와 유지부 사이에 공간이 생김으로써, 우레아수가 흡착부로부터 유지부에 침투하는 것이 방지된다.
또한, 도 11 에는 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 사이에 접착부가 간극 없이 충전된 예를 나타냈지만, 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 사이의 일부에만 접착부가 형성되어 있어도 된다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 12 에 나타내는 유지 시일재 (350) 에 있어서는, 제 1 실시형태에 나타낸 유지 시일재에 있어서 공간이었던 부위에 접착부 (357) 가 형성되어 있다.
유지 시일재 (350) 에서는 흡착부 (351) 의 장측면 (351a) 과 유지부 (352) 의 장측면 (352a) 이 접착부 (357) 를 개재하여 접착되어 있고, 또한 흡착부 (351) 와 유지부 (352) 가 연결부 (355a, 355b) 를 개재하여 연결되어 있다. 또한, 볼록부 (354a) 및 오목부 (354b) 가 형성되어 있다.
이러한 유지 시일재 (350) 에 있어서의 접착부 (357) 는 도 11 에 나타내는 유지 시일재 (310) 에 사용되는 접착부 (317) 와 동일한 가연성 재료이다. 그 때문에, 도 12 에 나타내는 유지 시일재 (350) 는 도 11 에 나타내는 유지 시일재 (310) 와 동일하게 하여 배기 가스 정화 장치를 구성하는 유지 시일재로서 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는 제 1 실시형태에 있어서 설명한 효과 (1) ∼ (5) 를 발휘할 수 있음과 함께, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.
(7) 본 실시형태의 유지 시일재에서는 흡착부와 유지부가 접착부를 개재하여 접착되어 있기 때문에, 1 회의 감기 작업에 의해 배기 가스 정화 장치에 유지 시일재를 감을 수 있기 때문에, 배기 가스 정화 장치로 할 때의 작업성이 우수하다.
또한, 접착부가 가연성 재료로 이루어지기 때문에, 배기 가스 정화 장치로서 사용했을 때에 배기 가스 정화 장치 내의 온도 상승에 의해 접착부가 연소하여 소실되어서, 접착부가 존재하고 있던 부위가 공간이 된다. 즉, 흡착부와 유지부 사이에 공간을 생기게 할 수 있고, 또한 흡착부와 유지부 사이에는 연결된 부분이 없어진다.
이와 같이 흡착부와 유지부 사이가 연결된 부분이 없으면, 흡착부로부터 유 지부에 우레아수가 침투하는 것이 한층 더 방지되어 유지부가 딱딱해지는 것이 확실하게 방지된다. 그 때문에, 본 실시형태의 유지 시일재는, 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 경우에 장기간의 사용 후에도 보다 높은 유지력을 유지할 수 있다.
(제 4 실시형태)
다음으로, 본 발명의 유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법의 일 실시형태인 제 4 실시형태에 대해 설명한다.
도 13 은, 본 발명의 제 4 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 실시형태의 유지 시일재 (410) 는 흡착부 (411) 의 장측면 (411a) 과 유지부 (412) 의 장측면 (412a) 사이에 흡착부 (411) 보다 액체를 흡수하기 어려운 재료로 이루어지는 유지 부재 (417) 가 배치되어 있다.
볼록부 (414a) 및 오목부 (414b) 의 형상은 제 1 실시형태의 볼록부 및 오목부와 동일하고, 흡착부 (411) 의 폭 (H) 은 유지부 (412) 의 폭 (K) 보다 작아져 있다.
유지 부재의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도 13 에는, 유지 부재가 그 공공률이 흡착부보다 작은 재료로 이루어지는 예를 나타내고 있다.
공공률이 낮은 재료는, 인접하는 재료로부터 모세관 현상에 의해 액체를 흡수하기 어렵다. 즉, 공공률이 낮은 재료로 이루어지는 유지 부재는 흡착부 (411) 로부터 유지 부재 (417) 로 이동하는 액체의 양이 적어지는 재료이다.
유지 부재로서 사용할 수 있는 공공률이 낮은 재료로는 알루미나 파이버, 알루미노 실리케이트 파이버, 실리케이트 파이버, 알칼리 토류 실리케이트 파이버 (생체 용해성 파이버) 등을 들 수 있다.
또, 공공률이 낮은 재료를 유지 부재로서 사용한 유지 시일재의 제조 방법으로는, 제 2 실시형태의 유지 시일재의 제조 방법과 동일하게 하여 흡착부 및 유지부가 분리된 유지 시일재를 제조한 후에, 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 사이에 유지 부재를 배치하고, 흡착부 및 유지부와 유지 부재 사이를 고내열성의 접착제로 접착하는 방법 등을 들 수 있다.
도 14 는, 본 발명의 제 4 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 14 에 나타내는 유지 시일재 (450) 에서는, 제 1 실시형태에 나타낸 유지 시일재에 있어서 공간이었던 부위에 유지 부재 (457) 가 형성되어 있다.
유지 시일재 (450) 에서는, 흡착부 (451) 의 장측면 (451a) 과 유지부 (452) 의 장측면 (452a) 사이에 유지 부재 (457) 가 형성되어 있고, 또 흡착부 (451) 와 유지부 (452) 가 연결부 (455a 및 455b) 를 개재하여 연결되어 있다.
또, 볼록부 (454a) 및 오목부 (454b) 가 형성되어 있다.
이와 같은 유지 시일재 (450) 에 있어서의 유지 부재 (457) 는, 도 13 에 나타내는 유지 시일재 (410) 에 사용되는 유지 부재 (417) 와 동일하게 그 공공률이 흡착부보다 작은 재료이다.
이와 같은 유지 시일재 (450) 도 본 실시형태의 유지 시일재로서 사용할 수 있다.
또한, 유지 부재로는 도 15 에 나타내는 바와 같이 와이어 메시를 사용해도 된다.
도 15 는, 본 발명의 제 4 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 15 에 나타내는 유지 시일재 (420) 는 유지 부재로서 와이어 메시 (427) 를 사용하고 있는 것 이외에는 도 13 에 나타내는 유지 시일재 (410) 와 동일하며, 흡착부 (421) 와 유지부 (422) 를 갖는다.
와이어 메시는 액체를 흡수하지 않기 때문에, 흡착부 (421) 로부터 와이어 메시 (427) 로 이동하는 액체의 양은 적어진다.
와이어 메시를 유지 부재로서 사용한 유지 시일재의 제조 방법으로는, 제 2 실시형태의 유지 시일재의 제조 방법과 동일하게 하여 흡착부 및 유지부가 분리된 유지 시일재를 제조한 후에, 흡착부의 장측면과 유지부의 장측면 사이에 와이어 메시를 배치하고, 와이어 메시의 금속선을 흡착부 및 유지부의 장측면에 찌르는 방법 등을 들 수 있다.
도 16 은, 본 발명의 제 4 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 16 에 나타내는 유지 시일재 (460) 는 흡착부 (461) 와 유지부 (462) 를 가지고, 제 1 실시형태에 나타낸 유지 시일재에 있어서 공간이었던 부위에 와이어 메시로 이루어지는 유지 부재 (467) 가 형성되어 있다.
이와 같은 유지 시일재 (460) 도 본 실시형태의 유지 시일재로서 사용할 수 있다.
본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체 및 케이싱은 제 1 실시형태와 동일하게 할 수 있다.
본 실시형태의 유지 시일재를 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 방법은 제 1 실시형태와 동일하다.
본 실시형태에 있어서 제조된 배기 가스 정화 장치에서는, 우레아수가 흡착부에 흡수된 경우라도 유지 부재에는 우레아수가 흡수되기 어렵기 때문에, 우레아수가 유지부에 침투하는 것이 방지된다.
본 실시형태에서는 제 1 실시형태에 있어서 설명한 효과 (1) ∼ (5) 를 발휘할 수 있음과 함께, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.
(8) 본 실시형태의 유지 시일재에서는, 흡착부와 유지부가 유지 부재를 개재하여 연결되어 있기 때문에, 1 회의 감기 작업에 의해 배기 가스 정화 장치에 유지 시일재를 감을 수 있어, 배기 가스 정화 장치로 할 때의 작업성이 우수하다.
또한 유지 부재가 액체를 흡수하기 어려운 재료로 이루어지고, 액체를 흡수하기 쉬운 재료에 의해 흡착부와 유지부가 연결되어 있지 않기 때문에, 흡착부로부터 유지부로 우레아수가 침투하는 것이 한층 더 방지되어 유지부가 딱딱해지는 것이 확실하게 방지된다. 그 때문에, 본 실시형태의 유지 시일재는 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 경우에 장기간의 사용 후에도 보다 높은 유지력을 유지할 수 있다.
(제 5 실시형태)
다음으로, 본 발명의 유지 시일재, 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 장치의 제조 방법의 일 실시형태인 제 5 실시형태에 대해 설명한다.
도 17 은, 본 발명의 제 5 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
본 실시형태의 유지 시일재 (510) 는 흡착부 (511) 와 유지부 (512) 가 상이한 재료로 이루어지고, 흡착부의 공공률이 유지부의 공공률보다 큰 재료로 이루어진다.
구체적으로는, 본 실시형태의 유지 시일재 (510) 를 구성하는 흡착부 (511) 와 유지부 (512) 에는 무기 섬유가 함유되어 있고, 흡착부 (511) 을 구성하는 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 유지부 (512) 를 구성하는 무기 섬유의 평균 섬유 직경보다 작아져 있다.
흡착부 (511) 와 유지부 (512) 가 이와 같은 재료로 이루어지면, 흡착부로부터 유지부로 액체가 이동하기 어려워진다.
본 실시형태의 유지 시일재의 제조 방법으로는, 예를 들어 평균 섬유 직경이 짧은 무기 섬유를 원료로 한 니들 매트 (니들 매트 A 로 한다) 와 평균 섬유 직경이 긴 무기 섬유를 원료로 한 니들 매트 (니들 매트 B 로 한다) 를 준비하여, 니들 매트 A 를 소정 형상으로 가공하여 흡착부로 하고, 니들 매트 B 를 소정 형상으로 가공하여 유지부로 하는 방법을 사용할 수 있다.
도 18 은, 본 발명의 제 5 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으 로 나타내는 사시도이다.
도 18 에 나타내는 유지 시일재 (550) 는 제 1 실시형태의 유지 시일재와 동일한 형상이고, 흡착부 (551) 와 유지부 (552) 가 상이한 재료로 이루어져 있다.
흡착부 (551) 및 유지부 (552) 의 재료로는, 도 17 에 나타낸 흡착부 (511) 및 유지부 (512) 를 구성하는 재료와 각각 동일한 재료를 사용할 수 있다.
유지 시일재 (550) 를 제조하는 방법으로는, 흡착부 (551) 와 유지부 (552) 의 형상과 동일한 형상으로 가공한 2 종류의 니들 매트를 준비하여, 흡착부 (551) 와 유지부 (552) 의 경계가 되는 부분을 내열성의 접착재로 접착하는 방법, 또는 금속선 등을 찔러 넣어 2 개의 부재를 접합하는 방법 등을 들 수 있다.
이와 같은 유지 시일재 (550) 도 본 실시형태의 유지 시일재로서 사용할 수 있다.
본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체 및 케이싱은 제 1 실시형태와 동일하게 할 수 있다. 본 실시형태의 유지 시일재를 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 방법은 제 2 실시형태와 동일하다.
본 실시형태에서는 제 1 실시형태에 있어서 설명한 효과 (1), (2), (4), (5) 를 발휘할 수 있음과 함께, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.
(9) 본 실시형태의 유지 시일재는 흡착부가 평균 섬유 직경이 짧은 무기 섬유로 이루어지고, 흡착부의 공공률이 유지부의 공공률보다 높아져 있다. 그 때문에, 흡착부로부터 유지부에 액체가 한층 더 침투하기 어려워진다. 그 때문에, 유지 시일재를 우레아 SCR 시스템에 사용하는 배기 가스 정화 장치에 적용했을 때에 유지부까지 우레아수가 침투하는 것이 확실하게 방지되어 배기 가스 정화 장치를 장기간 사용한 후에 보다 높은 유지력을 유지할 수가 있다.
(그 밖의 실시형태)
본 발명의 유지 시일재의 단변에 형성된 오목부 및 볼록부의 형상은 오목부와 볼록부를 끼워 맞출 수 있는 형상이면 특별히 한정되지 않지만, 1 조의 오목부 및 볼록부로 이루어지는 경우에는, 일방의 장변의 일부에 폭 10㎜ × 길이 10mm ∼ 폭 300mm × 길이 100mm 크기에 걸쳐서 돌출된 볼록부가 형성되어 있고, 타방의 장변의 일부에 거기에 끼워 맞춰지는 형상의 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 오목부 및 볼록부의 형상을 갖는 유지 시일재를 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 경우에는, 유지 시일재로 배기 가스 처리체를 확실하게 유지할 수 있기 때문에, 취급성이 우수해진다.
또, 상기 유지 시일재의 단변에는, 서로 끼워 맞춘 복수의 오목부 및 볼록부가 형성되어 있어도 되고, 오목부 및 볼록부가 형성되어 있지 않아도 된다.
본 발명의 유지 시일재에 있어서, 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 30㎛ ∼ 120㎜ 인 것이 바람직하고, 50㎛ ∼ 100㎜ 인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 유지 시일재에 있어서, 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 2 ∼ 12㎛ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 10㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 유지 시일재에 포함되는 바인더의 양은 0.2 ∼ 20 중량％ 인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 15 중량％ 인 것이 보다 바람직하며, 1 ∼ 12 중량％ 인 것이 더욱 바람직하다. 유기 바인더의 양이 0.2 중량％ 미만이면, 유지 시일재의 부 피 밀도가 낮아지기 때문에, 유지 시일재의 케이싱에 대한 압입성이 저하되거나 유지 시일재를 구성하는 무기 섬유를 충분히 접착할 수 없어, 무기 섬유가 비산되거나 하는 경우가 있다. 한편, 바인더의 양이 20.0 중량％ 를 초과하면, 배기 가스 정화 장치로서 사용했을 경우에 배출되는 배기 가스 중의 유기 성분의 양이 증가하기 때문에, 환경에 부하가 가해지게 된다.
본 발명의 유지 시일재의 단위 면적당 중량은 특별히 한정되지 않지만, 200 ∼ 2000g/㎡ 인 것이 바람직하고, 300 ∼ 1900g/㎡ 인 것이 보다 바람직하다. 또, 부피 밀도에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 0.10 ∼ 0.30g/㎤ 인 것이 바람직하다.
본 발명의 유지 시일재의 제조에 사용되는 유기 바인더로는 상기 서술한 아크릴계 수지에 한정되지 않고, 예를 들어 아크릴 고무 등의 고무, 카복시메틸셀룰로오스 또는 폴리비닐알코올 등의 수용성 유기 중합체, 스티렌 수지 등의 열가소성 수지, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지 등이어도 된다. 이들 중에서는 아크릴 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무가 특히 바람직하다.
상기 에멀젼에는, 상기 서술한 유기 바인더가 복수 종류 함유되어 있어도 된다.
또한, 상기 에멀젼으로는 상기 서술한 유기 바인더를 물에 분산시킨 라텍스 외에, 상기 서술한 유기 바인더를 물 또는 유기 용매에 용해시킨 용액 등이어도 된다.
본 발명의 유지 시일재의 제조에 사용되는 무기 바인더로는, 상기 서술한 알 루미나 졸에 한정되지 않고, 예를 들어 실리카 졸 등이어도 된다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 케이싱의 재질은 내열성을 갖는 금속이면 특별히 한정되지 않고, 구체적으로는 스테인리스, 알루미늄, 철 등의 금속류를 들 수 있다.
그 외에, 원통형의 케이싱을 사용하여 배기 가스 정화 장치를 제조하는 경우에는, 배기 가스 처리체의 단면 직경과 배기 가스 처리체에 감겨진 상태의 유지 시일재의 두께를 합한 길이보다 큰 내경을 갖는 케이싱의 내부에 유지 시일재가 감겨진 배기 가스 처리체를 삽입한 후, 프레스기 등에 의해 케이싱을 외주측으로부터 압축하는 소위 사이징 방식으로 배기 가스 정화 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체는, 도 4(a) 에 나타낸 전체가 하나의 소결체로 구성된 일체형 배기 가스 처리체이어도 되고, 또는 다수의 관통공이 격벽을 사이에 두고 길이 방향으로 병렬 형성된 허니컴 소성체가 접착제층을 개재하여 복수 개 결속되어 얻어지는 집합형 배기 가스 처리체이어도 된다.
배기 가스 처리체의 재질로는 코디어라이트, 티탄산 알루미늄 등을 들 수 있다. 또, 배기 가스 처리체는 알루미나, 실리카, 지르코니아, 티타니아, 세리아, 멀라이트, 제올라이트 등으로 이루어지는 무기 입자와, 무기 섬유 및/또는 위스커와, 무기 바인더를 포함하여 이루어지는 다공질 세라믹으로 이루어지는 것이어도 된다.
또한, 본 발명의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체는 그 관 통공의 일방의 단부가 밀봉되어 있는, 이른바 DPF (Diesel Particulate Filter) 이어도 된다. 이 경우, 배기 가스 처리체로는 질화 알루미늄, 질화 규소, 질화 붕소, 질화 티탄 등의 질화물 세라믹, 탄화 규소, 탄화 지르코늄, 탄화 티탄, 탄화 탄탈, 탄화 텅스텐 등의 탄화물 세라믹, 알루미나, 지르코니아, 코디어라이트, 멀라이트, 티탄산 알루미늄 등의 산화물 세라믹 등으로 이루어지는 다공질 세라믹을 들 수 있다.
상기 배기 가스 처리체에 촉매를 담지시키는 방법으로는, 촉매가 함유된 용액을 배기 가스 처리체에 함침시킨 후에 가열하는 방법 이외에, 배기 가스 처리체의 표면에 알루미나 막으로 이루어지는 촉매 담지층을 형성하고, 이 알루미나 막에 촉매를 담지시키는 방법 등을 들 수 있다.
알루미나 막을 형성하는 방법으로는, 예를 들어 Al(NO3)3 등의 알루미늄을 함유하는 금속 화합물 용액을 배기 가스 처리체에 함침시켜 가열하는 방법, 알루미나 분말을 함유하는 용액을 배기 가스 처리체에 함침시켜 가열하는 방법 등을 들 수 있다.
또, 알루미나 막에 촉매를 담지시키는 방법으로는, 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 금속 산화물을 함유하는 용액 등을 알루미나 막이 형성된 배기 가스 처리체에 함침시켜 가열하는 방법 등을 들 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 유지 시일재를 갖는 배기 가스 정화 장치의 일례를 모식 적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 배기 가스 정화 장치에 있어서 A 로 나타내는 영역을 확대해 모식적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4(a) 는, 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 배기 가스 처리체의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 4(b) 는, 제 1 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 구성하는 케이싱의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5 는, 본 실시형태의 배기 가스 정화 장치를 제조하는 순서를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 6 은, 배기 가스 정화 장치에 우레아수를 침지시키는 모습을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7(a) 는, 실시예 1 의 배기 가스 정화 장치를 조립하기 전의 유지 시일재의 사진이고, 도 7(b) 는, 실시예 1 의 배기 가스 정화 장치를 분해한 후의 유지 시일재의 사진이며, 도 7(c) 는, 도 7(b) 에 있어서 우레아수가 스며듦에 의해 착색되어 있던 영역을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
도 8(a) 는, 비교예 1 의 배기 가스 정화 장치를 조립하기 전의 유지 시일재의 사진이고, 도 8(b) 는, 비교예 1 의 배기 가스 정화 장치를 분해한 후의 유지 시일재의 사진이며, 도 8(c) 는, 도 8(b) 에 있어서 우레아수가 스며듦에 의해 착색되어 있던 영역을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
도 9 는, 본 발명의 제 2 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 10(a) 는, 실시예 2 의 배기 가스 정화 장치를 조립하기 전의 유지 시일재의 사진이고, 도 10(b) 는, 실시예 2 의 배기 가스 정화 장치를 분해한 후의 유지 시일재의 사진이며, 도 10(c) 는, 도 10(b) 에 있어서 우레아수가 스며듦에 의해 착색되어 있던 영역을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
도 11 은, 본 발명의 제 3 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 13 은, 본 발명의 제 4 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 14 는, 본 발명의 제 4 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 15 는, 본 발명의 제 4 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 16 은, 본 발명의 제 4 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 17 은, 본 발명의 제 5 실시형태의 유지 시일재의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 18 은, 본 발명의 제 5 실시형태의 유지 시일재의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 19 는, 종래의 유지 시일재를 갖는 배기 가스 정화 장치 내에 우레아수을 분무하는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
*부호의 설명*
10, 210, 310, 350, 410, 420, 450, 460, 510, 550 유지 시일재
11, 211, 311, 351, 411, 421, 451, 461, 511, 551 흡착부
11a, 211a, 311a, 351a, 411a, 451a 흡착부의 장측면
12, 212, 312, 352, 412, 422, 452, 462, 512, 552 유지부
12a, 212a, 312a, 352a, 412a, 452a 유지부의 장측면
15a, 15b, 355a, 355b, 455a, 455b 연결부
30 배기 가스 처리체
31 관통공
32 격벽
40 케이싱
315 접착부
417, 427, 457, 467 유지 부재

Claims (12)

  1. 우레아를 흡착시키기 위한 흡착부와,
    배기 가스 유지체를 유지하기 위한 유지부로 이루어지고,
    상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면이 공간을 사이에 두고 서로 대향하고 있고,
    상기 흡착부와 상기 유지부가 연결부를 개재하여 연결되어 있으며,
    상기 흡착부의 폭이 상기 유지부의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 매트상의 유지 시일재.
  2. 우레아를 흡착시키기 위한 흡착부와,
    배기 가스 유지체를 유지하기 위한 유지부로 이루어지고,
    상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면 전체가 이간되어 대향하고 있고,
    상기 흡착부의 폭이 상기 유지부의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 매트상의 유지 시일재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착부와 상기 유지부가 다른 부재로 이루어지는 유지 시일재.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면이 가연성 재료로 이루어지는 접착부를 개재하여 접착되어 있는 유지 시일재.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착부의 장측면과 상기 유지부의 장측면 사이에 상기 흡착부보다 액체를 흡수하기 어려운 재료로 이루어지는 유지 부재가 배치되어 있는 유지 시일재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유지 부재는 공공률 (空孔率) 이 상기 흡착부보다 작은 재료로 이루어지는 유지 시일재.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 유지 부재는 와이어 메시로 이루어지는 유지 시일재.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착부와 상기 유지부가 상이한 재료로 이루어지는 유지 시일재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 흡착부는 공공률이 상기 유지부보다 큰 재료로 이루어지는 유지 시일 재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡착부 및 상기 유지부에는 무기 섬유가 포함되어 있고, 상기 흡착부를 구성하는 무기 섬유의 평균 섬유 직경은 상기 유지부를 구성하는 무기 섬유의 평균 섬유 직경보다 작은 유지 시일재.
  11. 다수의 관통공이 격벽을 사이에 두고 길이 방향으로 병렬 형성된 기둥상의 배기 가스 처리체와,
    상기 배기 가스 처리체를 수용하는 케이싱과,
    상기 배기 가스 처리체와 상기 케이싱 사이에 배치 형성되고, 상기 배기 가스 처리체를 유지하는 유지 시일재로 이루어지는 배기 가스 정화 장치로서,
    상기 유지 시일재는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 유지 시일재이고,
    유지 시일재의 흡착부는 유지 시일재의 유지부보다 가스 유입측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치.
  12. 다수의 관통공이 격벽을 사이에 두고 길이 방향으로 병렬 형성된 기둥상의 배기 가스 처리체를 제조하는 공정과,
    상기 배기 가스 처리체의 측면에 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기 재된 유지 시일재를 상기 배기 가스 처리체의 측면에 감는 공정과,
    유지 시일재를 감은 상기 배기 가스 처리체를, 유지 시일재의 흡착부가 유지 시일재의 유지부보다 가스 유입측에 위치하도록 케이싱 내에 삽입하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 배기 가스 정화 장치의 제조 방법.
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