KR20090094222A - 가스 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 발포체에 기초한 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다. 적절한 촉매 코팅을 사용하기 때문에, 상기 장치는 디젤 및 가솔린 엔진용 촉매 변환기로 사용될 수 있고, 이러한 촉매 변환기는 산화 촉매, 삼원 촉매, NOx 제거 촉매, NH3 저감 촉매를 포함한다. 상기 발포체 구조는 고 표면적과 고 혼합률을 제공하여 촉매 성능을 향상시킨다. 상기 장치는 심층 여과를 사용하여 디젤 및 직접 분사식 가솔린 엔진 모두에서 미세먼지 여과 용도로 병렬식으로 사용될 수 있다. 본 발명은 다이어프램(5)으로 분리된 하나 이상의 발포체 세그먼트(4a, 4b)를 사용하여 다중-통과식 반경방향 유동 원리를 이용한다.

Description

가스 처리 장치{GAS TREATMENT DEVICE}

본 발명은 금속 발포체에 기초한 가스 처리기에 관한 것으로서, 특히 금속 쉘, 흡입 파이프, 배출 파이프, 발포체 세그먼트를 포함하는 배기 가스 후처리 장치로서, 상기 금속 쉘은 흡입 파이프, 배출 파이프 및 발포체 세그먼트와 함께 공동(空洞, cavity)을 한정하고, 상기 발포체 세그먼트는 상기 흡입 파이프 및 배출 파이프 사이의 연결 경로에 삽입되는 적층식 금속 발포체 시트로 구성되는 배기 가스 후처리 장치에 관한 것이다.

여기서 고려되는 금속 발포체 물질 및 그 제조 공정은, 국제 공개 공보 WO 2004089564 및 국제 공개 공보 WO 2005037467에 각각 개시되어 있다. 이러한 제조 공정에 따르면, 금속 발포체를 원하는 길이 및 너비로 시트 형식으로 생산한다.

상기 장치에 사용되거나 포함되는 발포체에 기초한 여과기 중 대부분이 세라믹 물질에 기초하고 있지만, 상기 장치에 사용되거나 포함되는 발포체에 기초한 여과기가 디젤 미세먼지 여과기용으로 공지되어 있다. 일반적으로, 세라믹 발포체의 기공 크기는 우수한 여과 효율을 성취하기 위하여 아주 작지만, 세라믹 발포체는 폐쇄 기공이 너무 많아 상당히 큰 압력 강하를 야기한다. 게다가, 여과기에 더 많은 그을음이 축적되기 때문에, 이러한 발포체는 분출(blow off) 거동에 이를 때까지 여과 효율을 감소시키는 것으로 알려져 있고, 즉 이러한 발포체에서는 마이너스 효율이 관찰된다.

이러한 세라믹 발포체의 또 다른 문제점은 상기 장치에 사용되거나 포함되는 최종 여과기의 형상이 제한된다는 점이다. 따라서, 자동차 용도로 요구되는 제한 공간에서의 큰 여과 면적을 획득하기가 매우 어렵다.

내연 기관 엔진의 배기 가스용으로 금속 촉매 담체가 공지되어 있고, 여기서 배기 가스는 배기 파이프로 유입된 후 관형 통로로 유입되어 상기 관형 통로의 천공부를 통하여 바깥쪽으로 흐르며, 이때 내부 칸막이가 이러한 배기 가스를 바깥쪽으로 향하게 한다. 고리형 배플은, 가스 유동이 천공부를 역으로 통과하여 다시 통로 내부를 지나 가스가 투과가능한 플러그 촉매 부재를 통과하도록 하고, 이때 상기 가스 유동은 추가 플러그 촉매 부재를 통과하도록 흐르고 천공부를 통하여 관형 통로의 내부 및 외부에 있는 S자 곡선 형상의 유동 경로 내로 계속해서 강제 유동된다. 이러한 경로에 의해, 배기 가스는 배기 파이프 촉매 코팅 및 적합한 촉매 부재의 내부 촉매 코팅에 강제 접촉된다. 적합한 촉매 부재의 표면과 배기 파이프의 내부 표면은 촉매 물질로 코팅될 수 있다. 촉매에 접촉된 가스는 오염 물질 저감 반응을 거치게 되어, 정화된 배기 가스로 배출된다. 그러나, 이러한 엔진은 본 발명의 장치와 실질적으로 다르다.

공지된 종래 기술에서, 제안된 물질은 일반적으로 다공성 물질인데, 그 생산 공정이 명확하게 구체적으로 설명되어 있지 않다.

게다가, 전열기를 사용하여 여과기를 열적 재생해야하기 때문에 몇몇 공지 실시 형태는 한정된다. 따라서, 두 개 이상의 여과기 소자를 사용해야 한다. 물질에 대한 제한, 여과기 소자의 생산 공정 그리고 다중 여과기 소자의 필요성으로 인해, 이러한 여과기 소자의 두께는 0.5 mm 내지 20 mm 범위로 제한되고, 바람직하게는 1 mm 이상으로 제한된다.

제안된 기공은 상당히 작은 크기로 사용되고, 이러한 기공의 크기는 특히 바람직하게는 100 ㎛ 내지 600 ㎛이다. 유사하게, 여과 두께도 매우 좁다. 게다가, 단순히 "3-D trapping effect"를 참고해서는 실제 여과 메커니즘을 설명하기에 부족하다.

또 다른 공지 기술에서, 기본 원리로 소위 "다공도 구배" 원리로 이루어진 두 개의 소자를 생각할 수 있고, 상기 두 소자는 촉매로 코팅된 발포체 물질을 사용하나, 촉매로 코팅된 발포체 물질이 구체적으로 언급되어 있지 않다.

게다가, 또 다른 공기 기술은 다공도 구배를 제공하지 않는 세라믹 발포체의 용도에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하고 있고,

도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시하고 있고,

도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시하고 있다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하는 것이고, 본 발명의 적용 분야는 주로 가솔린 및 디젤 엔진 배기가스 후처리기용 촉매 기판의 면적에 관한 것이다.

따라서, 청구항 제1항에 한정된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치가 제안된다. 따라서, 본 발명의 목적은 전제부에 기재된 상기 유형의 장치로 성취되고; 상기 발포체 세그먼트가 다이어프램으로 분리되고, 각 발포체 세그먼트는 복수의 금속 발포체 시트 층을 포함하고, 상기 금속 발포체 시트 층은 상기 금속 쉘 내부에서 입구 챔버, 외부 챔버 그리고 출구 챔버를 한정하도록 상기 금속 쉘의 종축 주위에 설치되는 것을 특징으로 하는 장치에 의해 성취된다. 사용 중, 엔진 배기 가스가 상기 입구 챔버에서 상기 외부 챔버로 그리고 상기 외부 챔버에서 상기 출구 챔버로 강제 유동되어 상기 금속 쉘의 종축에 대해 유동 속도의 반경방향 성분을 발생시키도록, 상기 챔버들이 상기 흡입 파이프 및 상기 배출 파이프에 연결된다.

본 발명의 다른 주요 실시 형태에 따르면, 상기 두 개의 주 발포체 세그먼트에 더하여 적층식 금속 발포체 시트로 구성된 두 개의 보조 발포체 세그먼트를 더 포함하는 배기 가스 후처리 장치가 제안되고, 여기서 상기 적층식 금속 발포체 시트는 상기 흡입 파이프와 상기 배출 파이프 사이의 연결 경로에 설치된다. 상기 장치는, 상기 두 보조 발포체 세그먼트도 복수의 금속 발포체 시트 층을 포함하고, 상기 금속 발포체 시트 층은 상기 금속 쉘 내부에서 내부 챔버, 외부 챔버, 출구 챔버 및 폐쇄 챔버를 한정하도록 상기 금속 쉘의 종축 주위에 설치되고; 여기서 사용 중, 엔진 배기 가스가 상기 내부 챔버에서 상기 외부 챔버와 상기 폐쇄 챔버를 통과하여 상기 출구 챔버로 강제 유동되어 상기 금속 쉘의 종축에 대해 유동 속도의 반경방향 성분을 발생시키도록, 상기 챔버들이 각각 상기 흡입 파이프 및 상기 배출 파이프에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 장치의 발포체 세그먼트는 중심이 동일한(concentric) 금속 발포체 시트 층으로 이루어진다.

본 발명의 더 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 금속 발포체 층의 다공도는 모든 방향에서 가변적이다.

본 발명의 더 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 발포체 세그먼트는 천공형 관 둘레에 감긴다.

본 발명의 특수한 실시 형태에 따르면, 상기 천공형 관들의 직경은 각각 상이하다.

본 발명의 더 특수한 실시 형태에 따르면, 상기 천공형 관의 천공부는 국부적으로 가변적이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 금속 발포체 층은 촉매 활성 물질로 코팅된다.

본 발명의 더 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 금속 발포체의 촉매 적재량은 모든 방향에서 가변적이다.

본 발명의 구체적인 실시 형태에 따르면, 상기 다이어프램은 디스크 형상이고, 상기 다이어프램의 외경은 상기 천공형 관의 직경보다 크고 상기 외부 금속 쉘의 직경보다 작은 특정 값을 가진다.

본 발명의 더 구체적인 실시 형태에 따르면, 상기 다이어프램에는 천공부가 형성되어 있다.

본 발명의 더 구체적인 실시 형태에 따르면, 상기 다이어프램의 천공부는 국부적으로 가변적이다.

본 발명의 추가적인 실시 형태에 따르면, 상기 천공형 관은 일 단부에서 디스크 형상의 다이어프램으로 폐쇄되고 반대쪽 단부에서 디스크 형상의 다이어프램으로 폐쇄되며, 이로 인해 상기 내부 챔버로 유입하는 가스가 상기 외부 챔버와 상기 폐쇄 챔버를 통과하여 상기 배출 파이프와 연결되는 상기 출구 챔버로 강제 유동된다.

본 발명의 추가적인 실시 형태에 따르면, 각 발포체 시트는 관형 구조를 형성하기에 적합한 기계적 특성을 가지는 금속 합금으로 형성된다.

또한, 본 발명은 복수의 결합체를 포함하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템에 관한 것으로서, 상기 결합체는 각각 직렬 배열 구조로 위치되는 장치를 포함한다.

대체적으로, 본 발명은 복수의 결합체를 포함하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템에 관한 것으로서, 상기 결합체는 각각 병렬 배열 구조로 위치되는 장치를 포함한다.

대체적으로, 본 발명은 복수의 결합체를 포함하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템에 관한 것으로서, 상기 각 결합체는 각각 직렬 배열 구조 및 병렬 배열 구조로 위치되는 장치를 포함한다.

구체적인 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 시스템은 내부 표면으로 한정되는 공동(空洞, cavity)을 구비한 도관을 더 포함하고, 여기서 각 결합체는 상기 공동에 수용된다.

금속 발포체는 촉매 코팅 용도로 큰 비표면적(high specific surface area)을 제공한다. 게다가, 발포체 구조는 가스와 촉매 표면 사이의 가스 혼합률과 질량 전달률을 향상시킨다. 촉매 기판으로서 금속 발포체의 추가적인 특징은 배기 가스에서 미립자 물질을 여과할 수 있다는 점이고, 이는 디젤 엔진 및 직접 분사식 가솔린 엔진의 경우에 중요하다. 이러한 특성으로 인해, 금속 발포체는 광범위하게 사용되는 벌집형 기판에 비해 장점을 가진다. 한편, 금속 발포체의 유동 저항은 자신의 내부 구조에 매우 의존한다. 발포체 기판으로 수용가능한 압력 강하를 획득하기 위하여, 미시 구조(예를 들어, 기공 크기)와 거시 구조(예를 들어, 외부 기하학적 구조)를 모두 최적화하여야 한다. 본 발명은 이러한 형상 최적화에 초점을 두고 있다.

가스 속도를 감소시킴으로써 압력 강하를 감소시킬 수 있고, 이는 단면적을 넓게함으로써 가능하다. 배기 가스 유동이 반경방향으로 가로지를 수 있도록 발포체의 형상을 관형 구성배열로 구성함으로써, 단면적을 넓힐 수 있다. 이는 본 발명에서 고안된 금속 발포체에 의해 기술적으로 가능하게 된다.

특정 용도에서, 주요 요건은 배기 가스 후처리 장치가 매우 높은 배압(backpressure)을 가함으로써 엔진을 방해하지 말아야 한다는 점이다. 고 효율로 그을음을 축적하고 일반적으로 도시 주행시의 저온 상태(100 ℃ ~ 250 ℃)에서 작동하는 여과기에서 이러한 고 배압이 발생한다. 이러한 고 배압을 피할 수 있는 한 방법은 그을음 축적량이 증가할수록 여과 효율이 감소하는 발포체를 사용하는 것이다. 이러한 장치는 엔진을 위해 수용가능한 배압 수준에서 평형("0 효율(zero efficiency)")을 유지하려할 것이다.

신중히 선택된 발포체 기공을 가지는 결합체를 사용함으로써, 상기 목표를 이룰 수 있는 장치를 설계할 수 있다.

용도에 따라, 상기 금속 발포체는 특정 촉매 활성 물질로 코팅될 수 있다. 이러한 용도에는 디젤 산화 촉매, 삼원 촉매("3-way" catalyst), 희박 NOx 촉매 및 트랩(lean NOx catalysts and traps), NOx 선택적 촉매 환원법이 포함될 수 있다. 또한, 촉매 코팅은 여과 장치에서 축적된 그을음의 산화율을 향상시키는데 사용될 수 있다.

본 발명의 목적은 관형 설계에 기초하여 달성되고, 여기서 유동을 가이드하는 다이어프램을 사용하여 횡방향으로 여러번 통과하도록 유동을 강제한다. 낮은 가스 속도, 충분한 여과 깊이 및 수용가능한 배압 사이에서 우수한 절충안을 성취하기 위하여, 본 발명의 구체적인 설계로 인해 유용한 부피(일반적으로 제한됨)의 사용량을 최대화한다.

배기 가스 유동이 반경방향으로 가로지를 수 있도록 여과기의 형상을 관형 구성배열로 형성함으로써, 여과 면적을 넓힐 수 있다. 이는 본 발명에 따른 장치에서 고안된 금속 발포체에 의해 기술적으로 가능하게 된다.

다른 실시 형태에서, 추가(보조) 발포체 관이 주 발포체 세그먼트의 금속 지지부 내에 위치된다. 다이어프램은, 각각의 유동 저항에 따라 주 발포체 세그먼트와 보조 발포체 세그먼트 사이에서 유동을 분할하도록 설계된다. 게다가, 이러한 구성배열은 주어진 유용 부피에 대해 유동 면적을 증가시키고, 추가적으로 압력 강하의 관점에서 이익을 제공한다. 이는 전체 발포체 두께와의 절충안으로 실행될 수 있다. 발포체 다공도를 적절히 선택함으로써, 여과 효율에 대해 발생하는 불리한 효과를 최소화할 수 있다.

발포체의 기공 크기의 범위는 400 미크론(micron) 내지 1800 미크론이다. 각 발포체 시트의 두께는 최소 기공 크기에 대하여 약 1.5 mm이고, 최대 기공 크기에 대하여 약 4 mm이다. 원통형 구조를 형성하도록 이러한 발포체의 형상을 압연으로 용이하게 형성할 수 있다. 게다가, 자동차 용도로 일반적으로 사용되는 촉매 활성 물질로 발포체를 용이하게 코팅할 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징들은 추가 종속항에 나타나 있다.

표면 여과 메커니즘에 기초하여 작동하는 대부분의 상용 디젤 미세먼지 여과기와는 달리, 발포체 여과기는 심층 여과(deep-bed filtration)에 기초하여 작동한다. 이는 그을음이 발포체 구조의 표면에서보다 오히려 발포체 구조 내에 수집된다는 것을 의미한다. 엔진 시험에 기초한 현재 경험에 기초하여, 작은 기공을 가지는 고효율 여과기는 여과기의 출구 쪽에서보다 오히려 여과기의 입구 근처에서 훨씬 많은 그을음을 축적하려 할 것이다. 여과기의 고 적재 영역은 압력 강하를 비 비례적으로(non-proportionally) 증가시키기 때문에, 이러한 불균일 그을음 분배는 바람직하지 않다. 한편, 입구 근처에서는 기공의 크기가 크고 출구 근처로 갈수록 기공의 크기가 점점 줄어드는 발포체 구조의 결합체를 사용하여, 더 균일하게 분배시킬 수 있다. 이러한 구성배열을 "다공도 구배"라고 하고, 다공도 구배는 여기서 고안된 금속 발포체 물질(세라믹 발포체가 아님)로 기술적으로 구현가능하다.

지금까지의 현장 시험은, 유동방향이 반경방향을 향하도록 적절한 형상으로 형성된 코팅된 발포체 여과기를 사용하여 수용가능한 압력 강하를 가지면서 약 80% 내지 95%의 심층 구조에 기초한 미세먼지 여과 효율을 가질 수 있다는 사실을 나타낸다. 제어된 확산에 기초한 여과 메커니즘으로 인해, 여과 효율은 더 작은 입자 크기(20 nm 미만)에 대하여 최고(100 %에 근접함) 효율이 된다. 여과기의 그을음 용량 한도는 15 그램/리터를 초과할 수 있고, 이는 표준 벽유동 시스템(wall flow system)에 비해 거의 두배인 것으로 평가된다. 저온에서의(250 ~ 450 ℃에서의) 이러한 여과기의 재생 가능성은 표준 촉매화된 세라믹 벽유동 여과기에 비해 우수하다는 것이 입증되었다. 또한, 촉매 코팅은 약 200 ℃의 온도에서 CO 및 탄화수소로 거의 100 % 전환될 수 있다. 동시에, 600 미크론 이하의 기공 크기를 가지는 발포체에 기초한 여과기는, 발생가능한 어떠한 실제 주행 조건 중에도 축적된 그을음을 분출하려는 경향을 전혀 나타내지 않는다.

본 발명에 따른 장치의 몇몇 예시적인 실시 형태가 이하의 설명에서 더 자세히 기재되어 있고, 이는 첨부된 도면에 도시되어 있으며, 이러한 도면에서 동일한 도면 부호는 유사한 구성요소 또는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 두 개의 발포체 세그먼트(4a, 4b)를 포함하는 장치를 도시하고 있고, 여기서 배기 가스는 입구 챔버(7)에서 외부 챔버(8)로 흐르고, 상기 외부 챔버(8)에서 출구 챔버(9)로 흐른다.

도 2는 두 개의 발포체 세그먼트(4a, 4b)를 포함하는 장치를 도시하고 있고, 여기서 배기 가스는 내부 챔버(7')에서 외부 챔버(8')와 폐쇄 챔버(13)를 통과하여 출구 챔버(9')로 강제 유동된다.

도 3은 두 유닛을 포함하는 장치를 도시하고 있고, 상기 두 유닛은 공동 다이어프램(16)을 공유하며 직렬로 조립되어 있다. 각 유닛은 도 1에 도시된 실시예와 유사하다. 유닛 "A"는 유닛 "B"와 공동 다이어프램(16)을 공유하므로, 출구 챔버(A9)를 통하여 유닛 "A"를 빠져나가는 유동은 유닛 "B"의 입구 챔버(B7)로 직접적으로 강제 유입된다. 이때, 이러한 유동은 외부 챔버(B8)와 출구 챔버(B9)를 통과하여 출구 파이프(3) 쪽으로 강제된다.

도 3에 도시된 실시예와 유사하게, 두 개 이상의 유닛을 직렬로 및/또는 병렬로 조립하여 추가적인 다른 실시예도 가능하다.

도 1을 참고하면, 도면 번호 1은 금속 쉘을 나타내고, 상기 금속 쉘은 흡입 파이프(2), 배출 파이프(3) 및 두 발포체 세그먼트(4a, 4b)와 함께 공동을 한정하고, 상기 발포체 세그먼트(4a, 4b)는 적층식 금속 발포체 시트로 구성되고 상기 흡입 파이프(2)와 배출 파이프(3) 사이의 연결 경로에 삽입된다.

도 1에서, 상기 발포체 세그먼트(4a, 4b)는 복수의 금속 발포체 시트를 포함하고, 상기 발포체 세그먼트는 바람직하게는 40 % 초과하는 다공도를 가지도록 천공형 관(10a, 10b) 둘레에 감긴다.

발포체 세그먼트(4a, 4b)는 다이어프램(5)으로 분리되고, 상기 발포체 세그먼트는 상기 금속 쉘(1) 내부에서 입구 챔버(7), 외부 챔버(8) 및 출구 챔버(9)를 한정하도록 상기 금속 쉘(1)의 종축(6) 둘레에 설치되고; 사용 중 배기 가스가 상기 입구 챔버(7)에서 상기 외부 챔버로 강제 유동되고 상기 외부 챔버(8)에서 상기 출구 뱀버(9)로 강제 유동되어 상기 금속 쉘(1)의 종축(6)에 대해 유동 속도의 반경방향 성분을 발생시키도록, 상기 챔버들이 상기 흡입 파이프(2) 및 상기 배출 파이프(3)에 연결된다. 발포체 층의 다공도는 바람직하게는 가변적이다. 압력 강하를 최소화하기 위하여, 상기 천공형 관 근처의 층은 바람직하게는 더 큰 기공을 가져야 하고, 가장자리 근처의 층은 바람직하게는 더 작은 기공을 가져야 한다.

대부분의 용도에서, 발포체 물질은 촉매로 코팅된다. 촉매 코팅의 형태와 양은 구체적인 용도에 따른다. 본 발명인 장치의 중요한 특징은, 다른 발포체 층에 다른 유형의 및/또는 양이 다른 촉매 코팅을 사용하여 단일 시스템에 상이한 촉매의 기능성을 결합할 수 있다는 점이다. 게다가, 발포체는 미세먼지 여과 장치와 동시에 작동할 수 있다.

도 2에 도시된 변형 실시예에서, 발포체 세그먼트(4a, 4b, 12a, 12b)는 상기 금속 쉘(1) 내부에서 내부 챔버(7), 외부 챔버(8), 출구 챔버(9) 및 폐쇄 챔버(13)를 한정하도록 상기 금속 쉘(1)의 종축(6) 주위에 설치되고; 사용 중, 엔진 배기 가스가 상기 내부 챔버(7)에서 상기 외부 챔버(8)와 상기 폐쇄 챔버(13)를 통과하여 상기 출구 챔버(9)로 강제 유동되어 금속 쉘(1)의 종축(6)에 대해 유동 속도의 반경방향 성분을 발생시키도록, 상기 챔버들이 상기 흡입 파이프(2) 및 상기 배출 파이프(3)에 연결된다.

이렇게 설계함으로써, 여과 두께와 절충하면서 동일한 전체 부피에 대해 유동 단면적을 더 크게 할 수 있다. 배기 가스 유동은 각각의 유동 저항에 따라 주 발포체 세그먼트와 보조 발포체 세그먼트로 분배된다. 여과 요건과 압력 강하 요건을 고려하여 바람직한 유동 분배를 성취할 수 있도록, 주 발포체 세그먼트 및 보조 발포체 세그먼트의 내부 치수와 외부 치수를 적절히 설계할 수 있다. 발포체의 다공도와 촉매 분산 정도에 대하여, 도 1의 경우에서 이미 언급된 바와 같이 동일한 원리가 적용된다.

도 3에 도시된 변형 실시예에서, 두 개의 유닛이 직렬로 조립되고, 상기 두 유닛은 공동 다이어프램(16)을 공유한다. 유닛 "A"는 다이어프램(A5)으로 분리된 두 개의 발포체 세그먼트(A4a, A4b)를 포함하고, 상기 발포체 세그먼트는 상기 금속 쉘(1) 내부에서 입구 챔버(A7), 외부 챔버(A8) 및 출구 챔버(A9)를 한정하도록 상기 금속 쉘(1)의 종축(6) 주위에 설치된다. 유닛 "B"는 다이어프램(B5)으로 분리된 두 개의 발포체 세그먼트(B4a, B4b)를 포함하고, 상기 발포체 세그먼트는 상기 금속 쉘(1) 내부에서 입구 챔버(B7), 외부 챔버(B8) 및 출구 챔버(B9)를 한정하도록 상기 금속 쉘(1)의 종축(6) 주위에 설치된다.

흡입 파이프(2)를 통하여 유닛 "A"로 유입되는 엔진 배기 가스가, 상기 내부 챔버(A7)에서 상기 외부 챔버(A8)를 통과하여 상기 출구 챔버(A9)로 강제 유동되므로, 상기 금속 쉘(1)의 종축에 대한 유동 속도의 반경방향 성분을 발생시킨다. 유닛 "A"는 유닛 "B"와 공동 다이어프램(16)을 공유하므로, 출구 챔버(A9)를 통하여 유닛 "A"를 빠져나가는 유동은 유닛 "B"의 입구 챔버(B7)로 직접적으로 강제 유입된다. 이때, 이러한 유동은 외부 챔버(B8)와 출구 챔버(B9)를 통과하여 배출 파이프(3)로 강제되므로, 상기 금속 쉘(1)의 종축(6)에 대해 유동 속도의 반경방향 성분을 발생시킨다.

Claims (18)

1. 금속 쉘(1), 흡입 파이프(2), 배출 파이프(3) 및 두 개의 발포체 세그먼트(4a; 4b)를 포함하는 배기 가스 후처리 장치로서, 상기 금속 쉘(1)은 흡입 파이프(2), 배출 파이프(3) 및 두 발포체 세그먼트(4a; 4b)와 함께 공동을 한정하고, 상기 두 발포체 세그먼트(4a, 4b)는 상기 흡입 파이프(2)와 상기 배출 파이프(3) 사이의 연결 경로에 삽입되는 적층식 금속 발포체 시트로 구성되는, 배기 가스 후처리 장치에 있어서,

   상기 발포체 세그먼트(4a, 4b)는 다이어프램(5)으로 분리되고, 각 발포체 세그먼트는 복수의 금속 발포체 시트 층을 포함하고, 상기 금속 발포체 시트 층은 상기 금속 쉘(1) 내부에서 입구 챔버(7), 외부 챔버(8) 그리고 출구 챔버(9)를 한정하도록 상기 금속 쉘(1)의 종축(6) 주위에 설치되고; 사용 중, 엔진 배기 가스가 상기 입구 챔버(7)에서 상기 외부 챔버(8)로 그리고 상기 외부 챔버(8)에서 상기 출구 챔버(9)로 강제 유동되어 상기 금속 쉘(1)의 종축(6)에 대해 유동 속도의 반경방향 성분을 발생시키도록, 상기 챔버들이 상기 흡입 파이프(2) 및 상기 배출 파이프(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 배기 가스 후처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 두 개의 주 발포체 세그먼트(4a; 4b)에 더하여, 상기 흡입 파이프(2)와 상기 배출 파이프(3) 사이의 연결 경로에 삽입된 적층식 금속 발포체 시트로 구성된 두 개의 보조 발포체 세그먼트(12a; 12b)를 더 포함하고;

   상기 두 개의 보조 발포체 세그먼트(12a, 12b)는 복수의 금속 발포체 시트 층을 포함하고, 상기 금속 발포체 시트 층은 상기 금속 쉘(1) 내부에서 내부 챔버(7'), 외부 챔버(8'), 출구 챔버(9') 그리고 폐쇄 챔버(13)를 한정하도록 상기 금속 쉘(1)의 종축(6) 주위에 설치되고; 사용 중, 엔진 배기 가스가 상기 내부 챔버(7')에서 상기 외부 챔버(8')와 상기 폐쇄 챔버(13)를 통과하여 상기 출구 챔버(9')로 강제 유동되어 상기 금속 쉘(1)의 종축(6)에 대해 유동 속도의 반경방향 성분을 발생시키도록, 상기 챔버들이 상기 흡입 파이프(2) 및 상기 배출 파이프(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 발포체 세그먼트(4a; 4b) 및/또는 상기 발포체 세그먼트(12a; 12b)는 중심이 동일한 금속 발포체 시트 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속 발포체 층의 다공도는 모든 방향에서 가변적인 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발포체 세그먼트(4a; 4b)는 천공형 관(10a; 10b) 둘레에 감겨 있고, 상기 발포체 세그먼트(12a; 12b)는 천공형 관(15a; 15b) 둘레에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 천공형 관들(10a; 15a)의 직경은 서로 상이하고, 상기 천공형 관들(10b; 15b)의 직경은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 천공형 관들(10a; 15a) 및 상기 천공형 관들(10b; 15b)의 천공부는 국부적으로 가변적인 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속 발포체 층은 촉매 활성 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 금속 발포체 층의 촉매 적재량은 모든 방향에서 가변적인 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    다이어프램(5)의 형상은 디스크 형상이고, 상기 다이어프램의 외경은 상기 천공형 관들(10a; 15a)의 직경 및 상기 천공형 관들(10b; 15b)의 직경보다 크고 상기 외부 금속 쉘(1)의 직경보다 작은 특정 값을 가지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 다이어프램(5)에는 천공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 다이어프램(5)의 천공부는 국부적으로 가변적인 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
13. 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    제2항에 따른 경우, 상기 천공형 관(15a)의 일 단부는 디스크형상의 다이어프램(11)으로 폐쇄되고, 상기 천공형 관(15a)의 반대쪽 단부는 디스크형상의 다이어프램(14)으로 폐쇄되어 있어, 상기 내부 챔버(7')로 유입되는 가스가 상기 외부 챔버(8')와 상기 폐쇄 챔버(13)를 통과하여 상기 배출 파이프(3)에 연결되는 상기 출구 챔버(9)까지 통과하도록 강제 유동되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    각 발포체 시트는, 관형 구조를 형성하기에 적합한 기계적 특성을 가지는 금속 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
15. 복수의 결합체를 포함하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템으로서, 각 결합체는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배기 가스 후처리 장치를 직렬 배열 구조로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템.
16. 복수의 결합체를 포함하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템으로서, 각 결합체는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배기 가스 후처리 장치를 병렬 배열 구조로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템.
17. 복수의 결합체를 포함하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템으로서, 각 결합체는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배기 가스 후처리 장치를 직렬 배열 구조 및 병렬 배열 구조로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 엔진 배기 가스 후처리 시스템은 내부 표면으로 한정된 공동을 구비한 도관을 더 포함하고, 각 결합체는 상기 공동에 수용되는 것을 특징으로 하는 엔진 배기 가스 후처리 시스템.