KR20100077333A - Improved textile filter and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR20100077333A
KR20100077333A KR1020080135249A KR20080135249A KR20100077333A KR 20100077333 A KR20100077333 A KR 20100077333A KR 1020080135249 A KR1020080135249 A KR 1020080135249A KR 20080135249 A KR20080135249 A KR 20080135249A KR 20100077333 A KR20100077333 A KR 20100077333A
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Abstract

PURPOSE: An improved textile filter and a manufacturing method thereof are provided to improve collecting efficiency of fine particles by colleting the fine particles passing through a pore after protruding a part of whisker from a pore formed by filament of the filter. CONSTITUTION: A multi-layered textile filter(8) includes a plurality of filters(4) arranged at a constant interval and a fabric filter arranged on the rear part of a filter introduction part. Each filter is made of the textile filter. The fabric filter is arranged on the filter introduction part. A whisker is formed on each filament to collect fine particles passing through pores.

Description

개량형 직물필터 및 그 제조 방법{IMPROVED TEXTILE FILTER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Improved textile filter and its manufacturing method {IMPROVED TEXTILE FILTER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 필터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기체의 투과율이 좋고 또 작은 미세 입자를 보다 효율적으로 포집할 수 있는 구조를 갖고 있을 뿐만 아니라, 상기 미세 입자 포집 구조의 안정성을 향상시켜, 필터의 수명을 연장할 수 있고 더욱 혹독한 환경 하에서도 사용할 수 있는 직물 필터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a filter, more specifically, a gas permeability and a structure capable of collecting small fine particles more efficiently, as well as improving the stability of the fine particle collecting structure, the life of the filter The present invention relates to a fabric filter and a method of manufacturing the same, which can be extended and can be used even in harsher environments.

자동차 매연과 같은 분진의 포집/제거를 위해, 세라믹 단일체 필터를 이용하고 있다. 이러한 세라믹 단일체 필터는 포집이 진행됨에 따라 입자상 물질이 필터 벽에 쌓이게 되어, 배압(back pressure)이 증가하게 되는데, 이는 차량 엔진의 효율을 떨어뜨리는 요인으로 작용하게 된다. Ceramic monolithic filters are used for the collection / removal of dust such as automobile fumes. In the ceramic monolithic filter, as the collection proceeds, particulate matter accumulates on the filter wall, thereby increasing the back pressure, which reduces the efficiency of the vehicle engine.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 다공체 세라믹 필터(1)는 불규칙한 형태의 기공 구조를 갖고 있다. 따라서, 자동차에서 배기된 입자(2)가 필터 도입부로부터 기공 통로가 작은 구간에서 쌓여 필터 전체의 기체 투과율 저하를 가속화시 킬 수가 있다. 자동차 매연의 분진 제거 필터의 경우, 필터의 기체 투과율 저하는 차량 엔진의 배압을 증가시켜 엔진의 효율을 떨어뜨리는 문제를 발생시킨다. That is, as shown in Fig. 1, the conventional porous ceramic filter 1 has an irregular pore structure. Therefore, the particles 2 exhausted from the automobile accumulate in the section where the pore passage is small from the filter introduction portion, thereby accelerating the reduction of the gas permeability of the entire filter. In the case of the dust removal filter of automobile smoke, the decrease in the gas permeability of the filter increases the back pressure of the vehicle engine, which causes a problem of lowering the engine efficiency.

또한, 종래의 다공체 세라믹 필터는 나노미터 크기의 입자들을 포집하는 데에는 많은 한계를 노출시키고 있다. 즉, 디젤 자동차의 경우, 배출되는 미세 입자들 중 그 크기가 10~20 nm 수준의 입자들이 있는데, 이들 입자는 흡입되는 경우, 호흡기 질환을 일으킬 수 있다. 그러나, 기존의 다공체 세라믹 필터로는 이러한 수준의 입자를 포집할 수 없는 문제점이 있다.In addition, conventional porous ceramic filters expose a number of limitations to the capture of nanometer sized particles. That is, in the case of diesel cars, there are particles having a size of 10 to 20 nm among the fine particles discharged, which may cause respiratory diseases when inhaled. However, the conventional porous ceramic filter has a problem that can not collect the particles of this level.

또한, 종래의 세라믹 필터는 그 재료의 특성상 다양한 형태로 변형하기가 어려워 필터로의 적용시 그 용례에 맞는 설계변경을 하여야 하는 번거로움이 수반된다.In addition, the conventional ceramic filter is difficult to deform in various forms due to the characteristics of the material, it is accompanied by the hassle of having to change the design according to the application when applied to the filter.

한편, 디젤 엔진의 후처리 장치의 경우, 매우 높은 온도가 가해지는 데, 이러한 차량의 배기가스 후처리 장치에 적용되어도 높은 온도를 견디면서 필터 본연의 목적을 달성할 수 있는 필터 장치에 대한 요구도 있다.On the other hand, in the case of a diesel engine aftertreatment device, a very high temperature is applied, and even if applied to the exhaust gas aftertreatment device of such a vehicle, there is also a need for a filter device that can withstand high temperatures while achieving the purpose of the filter. have.

이러한 종래의 세라믹 필터와 관련하여, 본원의 출원인은 상기 문제점을 해결한 발명을 출원하였다(출원 번호 제10-2008-101821호). 이 직물 필터에 따르면, 직물 필터를 복수의 필터로 구성함과 아울러, 각 필터의 기공 크기를 달리 구성하고, 또한 각 기공에 탄화규소 휘스커를 형성하여, 비표면적의 증가 및 미세 포어 채널을 형성하여, 효과적으로 미세입자를 포집할 수 있도록 하고 있다.In relation to such a conventional ceramic filter, the applicant of the present application has filed an invention that solves the above problem (Application No. 10-2008-101821). According to this fabric filter, the fabric filter is composed of a plurality of filters, the pore size of each filter is different, and silicon carbide whiskers are formed in each pore to increase specific surface area and form fine pore channels. In addition, it effectively collects the fine particles.

그러나, 자동차 매연과 같은 미세입자 제거용 필터의 경우, 연소 기체가 기공 내부를 통해 흐름에 따라, 작은 크기의 기공에 불규칙적이고 또 순간적으로 높은 압력이 국부적으로 발생할 수 있다. 예컨대, 상기 특허 출원에 따른 필터의 경우, 수 마이크로미터 직경의 휘스커(30)가 도 2에 도시된 것과 같이, 직물 필터를 구성하는 필라멘트(10)의 기공벽에 형성된다. 기공의 단면 형태는 예컨대, 도 10에 도시한 것과 같은 형태일 수 있는데, 이러한 다공성 모재의 기공에는 연소 기체의 흐르으로 인해 높은 압력이 걸리기 쉽다. 이로 인해, 기체의 흐름이 빨라지고, 그 결과 배기되는 크고 작은 입자들이 기공의 벽에 충돌하게 된다. 기공 내부의 휘스커(30) 역시 이러한 고속/고압의 가스 및 그 흐름 속에 있는 입자들에 노출되는데, 직경이 수 마이크로미터 이하의 매우 미세하고 얇은 휘스커(30)가 그러한 입자들에 의해 파손될 수 있다. 따라서, 휘스커(30)는 그 원래의 형태를 유지할 수 없고 또 휘스커와 기공 벽 사이의 결합을 이루는 면적이 아주 작아, 휘스커가 모재의 기공으로부터 분리되어 제거되는 일이 발생할 수 있다. 결국, 미세입자 포집 효율을 향상시키기 위해 제공되었던 휘스커(30)가 그 원래의 기능을 발휘하지 못해, 포집효율이 저하되어, 필터로서의 효율 및 그 수명이 떨어지는 일이 발생할 수 있게 된다.However, in the case of a filter for removing fine particles such as automobile fumes, as the combustion gas flows through the pores, irregular and instantaneously high pressures may locally occur in small pores. For example, in the case of the filter according to the patent application, a whisker 30 of several micrometers in diameter is formed in the pore wall of the filament 10 constituting the fabric filter, as shown in FIG. The cross-sectional shape of the pores may be, for example, a shape as shown in FIG. 10, and the pores of the porous base material are easily subjected to high pressure due to the flow of combustion gas. This results in a faster gas flow, which results in large and small particles that are evacuated and impinge on the walls of the pores. Whiskers 30 inside the pores are also exposed to these high speed / high pressure gases and particles in their flows, where very fine and thin whiskers 30 of several micrometers or less in diameter can be broken by such particles. Thus, the whiskers 30 cannot retain their original shape and the area that forms the bond between the whiskers and the pore walls is so small that the whiskers can be separated and removed from the pores of the base material. As a result, the whisker 30 provided to improve the fine particle collection efficiency does not exhibit its original function, and the collection efficiency is lowered, resulting in a decrease in the efficiency and life of the filter.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 한 가지 목적은 미세 입자의 포집이 진행되어도, 미세 입자에 의한 기공 폐색을 효율적으로 방지할 수 있는 구조를 갖는 직물 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, one object of the fabric filter having a structure that can effectively prevent the pore blockage by the fine particles, even when the collection of fine particles and its manufacture To provide a way.

본 발명의 다른 목적은 다양한 크기의 미세 입자를 그 크기에 따라 효율적으로 포집하여, 여과 효율을 증대시킬 수 있는 구조를 갖는 직물 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a fabric filter having a structure capable of efficiently collecting fine particles of various sizes according to their size and increasing filtration efficiency and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 나노미터 크기 수준의 미세 입자도 포집할 수 있는 직물 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a fabric filter and a method of manufacturing the same, which are capable of collecting fine particles of nanometer size level.

본 발명의 또 다른 목적은 필터가 적용되는 용례에 관련하여 특별한 설계 변경 없이도 용이하게 적용할 수 있는 직물 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a fabric filter and a method of manufacturing the same, which can be easily applied without special design changes with respect to the application to which the filter is applied.

본 발명의 또 다른 목적은 직물 필터의 기공에 형성된 휘스커가 파손되거나 기공 벽으로부터 분리되는 현상을 방지하여, 필터의 효율 및 수명을 증대시킬 수 있는 직물 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fabric filter and a method of manufacturing the same, which can prevent the whisker formed in the pores of the fabric filter from being broken or separated from the pore wall, thereby increasing the efficiency and life of the filter.

본 발명의 또 다른 목적은 가혹한 환경하에서도 사용 가능한 직물 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a fabric filter and a method of making the same that can be used even in harsh environments.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라 다층 구조의 직물 필터가 제공된다. 상기 필터는 일정 간격을 두고 배치되는 복수 개의 필터를 포함하고, 상기 각각의 필터는 직물 필터로 이루어지며, 상기 복수 개의 직물 필터 중 필터 도입부에 배치되는 직물 필터를 구성하는 필라멘트에 의해 형성되는 기공의 크기가 가장 크고, 후단부에 배치되는 직물 필터로 갈수록 그 기공 크기가 점차 작아지며, 상기 필터 도입부와 정반대의 후단부에 배치되는 직물 필터 및 그 바로 앞쪽의 직물 필터의 직물을 구성하는 각각의 필라멘트에는 무촉매법에 의해 형성되는 휘스커 또는 별도의 촉매를 사용하여 휘스커를 형성하는 촉매법에 의한 휘스커가 형성되어, 그 일부가 상기 필라멘트 사이의 기공으로 돌출하여, 상기 기공을 통과할 수 있는 미세 입자를 포집하도록 구성되고, 상기 후단부에 배치되는 직물 필터의 직물을 구성하는 필라멘트에 형성된 휘스커의 크기는 상기 후단부 바로 앞쪽에 배치되는 직물 필터의 직물을 구성하는 필라멘트에 형성된 휘스커의 크기보다 더 작으며, 상기 휘스커 및 상기 휘스커가 형성된 상기 필라멘트의 기공벽에는 상기 휘스커와 동일한 재료의 보호층이 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a multi-layer fabric filter is provided according to the present invention. The filter includes a plurality of filters disposed at regular intervals, each of the filters is made of a fabric filter, the pore formed by the filament constituting the fabric filter disposed in the filter inlet of the plurality of fabric filters The largest size, the pore size gradually decreases toward the fabric filter disposed at the rear end, and each filament constituting the fabric of the fabric filter disposed immediately opposite the filter inlet and the fabric filter immediately preceding it. Whiskers formed by a non-catalytic method or a catalyst method of forming a whisker using a separate catalyst are formed, a part of which protrudes into the pores between the filaments, fine particles that can pass through the pores Is configured to collect the filaments constituting the fabric of the fabric filter disposed at the rear end The size of the whiskers formed is smaller than the size of the whiskers formed on the filaments constituting the fabric of the fabric filter disposed immediately before the rear end, and the whiskers and the pore walls of the filaments on which the whiskers are formed are made of the same material as the whiskers. A protective layer is formed.

본 발명의 다른 양태에 따라서, 상기 다층 구조의 직물 필터를 제조하는 방법이 제공되는데, 상기 휘스커를 상기 직물 필터의 직물을 구성하는 각각의 필라멘트에 형성한 후, 상기 휘스커의 형성 공정에서 이용된 동일한 온도 및 압력 조건 하에서, 운반기체와 희석 기체를 약 1:7의 비율로 반응관에 공급하여, 상기 휘스커와 동일한 재질로 된 보호층을 상기 휘스커 및 상기 기공벽에 형성하는 단계를 포 함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing the multi-layer fabric filter, wherein the whisker is formed on each filament constituting the fabric of the fabric filter, and then the same as used in the process of forming the whisker. Supplying a carrier gas and a diluent gas to the reaction tube under a temperature and pressure condition at a ratio of about 1: 7 to form a protective layer of the same material as the whisker on the whisker and the pore wall. It features.

바람직하게는, 상기 휘스커 및 보호층은 탄화규소로 이루어진다.Preferably, the whiskers and the protective layer are made of silicon carbide.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 휘스커는 무촉매법 또는 별도의 촉매를 사용하는 촉매법에 의해 형성될 수 있는데, 촉매법에 의해 상기 휘스커를 형성하는 경우, 그 휘스커의 끝 뿌분에 잔조하는 금속 촉매를 제거하는 공정을 수행하지 않고 상기 보호층을 형성하는 공정을 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, the whisker may be formed by a catalyst method using a non-catalytic method or a separate catalyst. When the whisker is formed by a catalyst method, a metal catalyst remaining on the tip of the whisker The process of forming the protective layer may be performed without performing a process of removing the protective layer.

본 발명에 따르면, 각기 다른 기공크기의 카본 직물과 또한 카본직물 상에 각기 다른 직경의 휘스커 형성을 통하여 다양한 기공크기의 직물필터를 제작하여, 이들을 기공크기순으로 경사형태로 배치함으로써 기체투과율 감소를 최소화하며, 미세 입자를 크기에 따라 효율적으로 포집할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 더욱이, 필터의 필라멘트에 의해 형성된 기공으로 휘스커의 일부가 돌출하도록 형성되어, 상기 기공을 통과하는 미세 입자를 포집하도록 구성되어, 미세입자의 포집 효율을 한층 더 높일 수 있다.According to the present invention, fabrication filters of various pore sizes are made by forming carbon fabrics of different pore sizes and also whiskers of different diameters on the carbon fabrics, and by placing them in an inclined form in the order of pore sizes, the gas permeability is reduced. Minimize, it is possible to obtain an effect that can efficiently collect the fine particles according to the size. Furthermore, a portion of the whisker is formed to protrude into the pores formed by the filament of the filter, and is configured to collect the fine particles passing through the pores, thereby further increasing the collecting efficiency of the fine particles.

이 때문에, 투과율 저하에 따른 배압을 최소화 할 수 있으며 나노분진 포집 효율을 향상시킬 수 있어 필터로서 장점을 가진다. 본 발명에 의한 경사기능형 필터는 또한 세라믹에서의 취성파괴(brittle fracture) 단점이 없으며, 필터 자체가 직물로서 형태의 제약이 적은 장점을 가져, 건설기기나 차량용 매연여과 장치, 선박, 발전소 등 다양한 분야에서 각종 필터재료로서 유용하게 이용될 수 있다. 또한, 휘스커 및 기공 벽에 휘스커와 동일 재료의 보호층이 형성되어, 휘스커가 더욱 안정적으로 기공 벽에 고정된다. 따라서, 빠르게 흐르는 기체에 대해서도 휘스커거 손상되지 않고 또 기공벽으로부터 분리되지 않아, 필터의 수명을 향상시킬 수가 있고 더욱 가혹한 조건 하에서도 필터를 사용할 수가 있다.Because of this, it is possible to minimize the back pressure due to the decrease in transmittance and to improve the nano dust collection efficiency has the advantage as a filter. The inclined functional filter according to the present invention also has no disadvantages of brittle fracture in ceramics, and the filter itself has the advantage of being less restricted in form as a fabric, and is widely used in construction equipment, vehicle soot filtration devices, ships, and power plants. It can be usefully used as various filter materials in the field. In addition, a protective layer of the same material as the whisker is formed on the whisker and the pore wall, so that the whisker is more stably fixed to the pore wall. Therefore, the whiskers are not damaged or separated from the pore walls even with the fast flowing gas, so that the life of the filter can be improved and the filter can be used even under more severe conditions.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 본 발명의 특징을 구성하지 않는 부분 또는 당업계에 이미 널리 알려진 구성에 대하여는 그 설명을 생략한다. 이러한 설명을 생략하더라도, 당업자라면 이하의 설명의 통해 본 발명의 본질적 특징을 쉽게 이해할 수 있을 것이며, 특별한 어려움 없이 본 발명을 구현할 수 있을 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. In the following description, the description thereof is omitted for the parts that do not constitute the features of the present invention or for the components already known in the art. Even if this description is omitted, those skilled in the art will be able to easily understand the essential features of the present invention through the following description, and may implement the present invention without any particular difficulty.

종래 기술과 관련하여 설명한 바와 같이, 종래의 필터, 특히 자동차용 필터의 경우 세라믹 단체로 구성되어, 그 필터의 효율이 제한되고 또 자유로운 형상 변경이 어려웠다.As described in connection with the prior art, a conventional filter, in particular an automobile filter, is composed of a ceramic body, which limits the efficiency of the filter and makes it difficult to change the shape freely.

본 발명자는 이러한 종래 기술과 관련하여, 먼저 필터를 다중 필터로 구성하여 다양한 크기의 미세 입자를 여과시키고자 하였다. 즉, 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 다중 필터의 구조가 개략적으로 도시되어 있는 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 필터(8)는 복수 개의 필터(4, 5, 6, 7)로 이루어진다. 이들 필터는 기체 투과 효율의 증대를 도모하기 위해 일정 간격을 두고 배치된다. 즉 필터 사이에 간격 없이 필터들을 배치하는 것이 아니라, 서로 다른 기공의 크기를 갖는 필터들을 일정 간격을 두고 배치함으로써, 필터를 통한 기체의 투과를 향상시킨다.In connection with this prior art, the inventors first tried to filter the fine particles of various sizes by configuring the filter as multiple filters. That is, referring to FIG. 3, in which a structure of a multi-filter according to an embodiment of the present invention is schematically illustrated, the filter 8 according to the present invention comprises a plurality of filters 4, 5, 6, 7. . These filters are arranged at regular intervals to increase the gas permeation efficiency. In other words, rather than disposing the filters without gaps between the filters, by arranging the filters having different pore sizes at regular intervals, the permeation of gas through the filter is improved.

한편, 도시한 바와 같이, 각각의 필터는 필라멘트, 바람직하게는 카본 직물 필라멘트에 의해 마치 체(sieve)처럼 구성되는데, 이들 필라멘트에 의해 예컨대 미세 입자를 여과하기 위한 기공 통로를 형성한다. 또한, 카본 직물의 경우 800℃ 이상의 높은 온도에서도 사용할 수 있어, 본 발명의 직물 필터를 차량 배기가스 후처리 장치에 이용할 수가 있으며, 종래의 세라믹 필터와는 달리, 다양한 형태로 변형할 수 있어, 용례에 맞게 적절히 설계변경을 할 수가 있다. 이때, 상기 기공 통로를 형성함에 있어서, 필라멘트 사이의 배치 조절을 통해 다양한 크기의 미세 입자를 여과할 수 있도록 구성한다.On the other hand, as shown, each filter is constituted like a sieve by filaments, preferably carbon cloth filaments, which form pore passages for filtering fine particles, for example. In addition, in the case of carbon fabric, it can be used even at a high temperature of 800 ° C. or higher, and the fabric filter of the present invention can be used in a vehicle exhaust gas aftertreatment device. Unlike conventional ceramic filters, it can be modified into various forms. Design changes can be made accordingly. At this time, in forming the pore passage, it is configured to filter the fine particles of various sizes by adjusting the arrangement between the filaments.

즉, 직물 필터(4)는 필터 도입부에 배치되는 필터로서, 그 필터를 구성하는 필라멘트에 의해 형성되는 기공의 크기는, 상기 직물 필터(4)와 정반대쪽, 즉 본 발명의 다층 구조의 직물 필터에서 맨 후단부에 배치되는 직물 필터(7)를 구성하는 필라멘트에 의해 형성되는 기공의 크기보다 더 크게 형성된다. 즉, 필터 도입부에서 후단부로 갈수록 필터의 기공 크기가 점차 감소하도록 직물 필터(8)를 구성한다. 이러한 직물 필터의 구조는 도 4를 통해 더 쉽게 확인할 수 있다.That is, the cloth filter 4 is a filter disposed at the filter introduction portion, and the size of the pores formed by the filaments constituting the filter is opposite to the cloth filter 4, that is, the cloth filter of the multilayer structure of the present invention. Is formed larger than the size of the pores formed by the filaments constituting the fabric filter (7) disposed at the far back end. That is, the fabric filter 8 is configured such that the pore size of the filter gradually decreases from the filter inlet to the rear end. The structure of this fabric filter can be more easily seen through FIG.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 직물 필터(8)는 기공 크기에 따라 각각의 필터가 순차적으로 배치된다. 즉, 필터 도입부에 배치되는 직물 필터(4)의 기공 통로의 크기가 가장 크다. 이와 같이 직물 필터를 구성하게 되면, 입자의 크기 에 따라 순차적인 입자 포집이 가능하며, 따라서 입자들이 필터 도입부에서부터 쌓이는 현상을 최소화할 수가 있게 된다. 즉 필터 도입부에 배치되는 필터의 기공 크기가 크므로, 그 보다 작은 미세 입자는 직물 필터(4)를 통과하게 되고, 그 크기에 따라 후순위 배치되는 직물 필터에 의해 포집된다. 따라서, 미세 입자가 그 크기에 따라 각각의 직물 필터에서 포집되므로, 시간이 흐름에 따라 필터 도입부에서 미세 입자가 쌓이는 현상을 최대한 방지할 수가 있게 되고, 결국 필터 전체의 기체 투과율이 저하되는 문제점을 최소화할 수가 있게 된다.As shown in Fig. 4, in the fabric filter 8 of the present invention, each filter is sequentially arranged according to the pore size. That is, the size of the pore passage of the cloth filter 4 disposed in the filter introduction portion is the largest. When the fabric filter is constituted as described above, the particles can be sequentially collected according to the size of the particles, thereby minimizing the accumulation of particles from the filter introduction portion. That is, since the pore size of the filter disposed at the filter inlet is large, the smaller fine particles pass through the fabric filter 4 and are collected by the fabric filter arranged subordinately according to the size. Therefore, since the fine particles are collected in each fabric filter according to their size, it is possible to prevent the accumulation of fine particles at the filter inlet as time goes by, and to minimize the problem that the gas permeability of the filter as a whole decreases. I can do it.

이와 같이, 직물 필터(8)를 구성하는 각각의 필터의 기공 통로를 마이크로미터 단위 내지 나노미터 단위로 형성하게 되면, 나노미터 크기의 미세 입자는 후단부의 직물 필터(6 또는 7)를 통해 포집할 수 있고, 마이크로 크기의 미세 입자는 필터 도입부의 직물 필터에 의해서 포집할 수 있어, 포집 효율을 극대화할 수 있다. 따라서, 기공의 형태가 불규칙적인 종래의 세라믹 단일체 필터와 비교하여, 보다 효율적으로 다양한 크기의 미세 입자를 포집할 수가 있다.As such, when the pore passage of each filter constituting the fabric filter 8 is formed in the micrometer unit to the nanometer unit, the nanometer-sized fine particles may be collected through the fabric filter 6 or 7 at the rear end. In addition, the micro-sized fine particles can be collected by the fabric filter of the filter inlet, thereby maximizing the collection efficiency. Therefore, compared to the conventional ceramic monolithic filter whose irregularities are in the form of pores, fine particles of various sizes can be collected more efficiently.

한편, 후단부에 배치되는 직물 필터(6, 7)를 구성하는 필라멘트를 서로 밀접하게 배치하여, 기공 통로를 형성한다 하더라도 그 기공 통로의 크기를 줄이는 데에는 설계상 일정 한계가 있다. 따라서, 기공의 크기가 가장 작은 직물 필터(7)를 미세 입자가 통과할 가능성이 있게 된다.On the other hand, even if the filaments constituting the fabric filter (6, 7) arranged in the rear end close to each other to form a pore passage there is a limit in design to reduce the size of the pore passage. Therefore, fine particles are likely to pass through the cloth filter 7 having the smallest pore size.

이러한 점을 감안하여, 본 발명자는 기공의 크기가 작은 직물 필터를 통과하는 크기의 미세 입자도 포집할 수 있는 구조를 고안하였다. 이러한 실시예가 도 5및 도 6에 도시되어 있다.In view of this point, the present inventor has devised a structure capable of collecting fine particles of a size passing through a fabric filter having a small pore size. Such an embodiment is shown in FIGS. 5 and 6.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 직물 필터의 후단부에 배치되는 직물 필터(6, 7)를 구성하는 필라멘트에는 각각 휘스커(9, 10)가 형성되어, 그 일부가 상기 필라멘트 사이의 기공으로 돌출하고 있다. 이와 같이, 기공 통로로 휘스커, 바람직하게는 탄화규소(SiC)로 이루어진 휘스커가 돌출하도록 하면, 필라멘트 사이의 기공 통로를 통과할 정도로 작은 미세 입자라도, 상기 휘스커에 의해 그 입자가 포집된다. 따라서, 필라멘트에 의한 기공 통로 크기를 줄이는 데에 어느 정도 한계가 있다 하더라도, 상기 휘스커에 의해 그러한 한계를 보완할 수 있어, 더 미세한 크기의 미세 입자도 여과할 수 있어, 필터의 효율을 극대화할 수 있다.As shown in FIG. 5, whiskers 9 and 10 are formed in the filaments constituting the fabric filters 6 and 7 arranged at the rear end of the fabric filter of the present invention, and a part of the pores between the filaments is formed. Is protruding into. In this way, when the whisker, preferably a whisker made of silicon carbide (SiC), protrudes into the pore passage, the particles are collected by the whisker even if the fine particles are small enough to pass through the pore passages between the filaments. Therefore, even if there is a limit to reducing the size of the pore passage due to the filament, the whisker can compensate for such a limit, so that finer particles of finer size can be filtered, thereby maximizing the efficiency of the filter. have.

한편, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 휘스커의 크기가 상이하다. 즉, 맨 후단부에 배치되는 직물 필터의 필라멘트에 형성되는 탄화규소 휘스커(10)의 직경(예컨대, 수백 나노미터 수준의 직경)이, 그 바로 앞쪽에 배치되는 직물 필터(6)를 구성하는 필라멘트에 형성되는 휘스커(9)의 직경(마이크로미터 수준의 직경)보다 더 작게 형성되어, 필라멘트 사이에 형성되는 기공 통로를 보완하도록 구성된다. 이와 같이, 휘스커의 크기를 달리하여 형성하는 것은 직물 필라멘트 제조시 여러 공정 조건의 조절을 통해 이루어질 수 있다. 한편, 특정 재료를 이용하여 휘 스커를 형성하는 기술 자체, 반응 챔버 내부의 압력 조절과 같은 공정 조건의 조절을 통해 상이한 크기의 휘스커를 형성하는 기술 자체는 본 발명의 요지를 구성하는 것이 아니며, 공지의 기술을 이용하여 실험실 또는 제조 차원에서 다양하게 구현할 수 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.On the other hand, as shown in Figs. 5 and 6, the size of the whisker is different. That is, the diameter of the silicon carbide whisker 10 (for example, the diameter of several hundred nanometers) formed in the filament of the fabric filter disposed at the rearmost end constitutes the filament constituting the fabric filter 6 disposed immediately in front of it. It is formed to be smaller than the diameter of the whiskers 9 (micrometer level diameter) formed in, and is configured to complement the pore passages formed between the filaments. As such, forming the whiskers with different sizes may be achieved by controlling various process conditions in fabric filament manufacturing. On the other hand, the technology itself for forming a whisker using a specific material, the technology itself for forming a whisker of different sizes through the control of process conditions, such as pressure control inside the reaction chamber does not constitute the gist of the present invention, known Since the technique can be implemented in various ways in the laboratory or manufacturing, the detailed description thereof will be omitted.

상기한 구성의 직물 필터가 자동차 매연 가스와 같은 가혹한 환경 하에서 사용되는 경우, 빠른 유속의 미세 입자에 의해 기공 벽에 형성된 휘스커가 손상될 수 있다. 즉 기공 내부를 흐르는 빠른 유속의 미세 입자와 휘스커가 충돌하여, 휘스커가 파손되거나, 휘스커가 기공 벽으로부터 분리되어, 필터의 수명을 떨어뜨리는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 휘스커를 기공 벽에 안정되게 고정하여, 휘스커 본연의 기능을 장기간에 걸쳐 발휘함으로써, 필터의 수명을 연장할 필요성이 있다.When the fabric filter of the above-described configuration is used under harsh environment such as automobile soot gas, the whiskers formed on the pore wall may be damaged by the fine particles of high flow rate. That is, whiskers collide with fine particles of high velocity flowing through the pores, the whiskers may be broken, or the whiskers may be separated from the pore walls, thereby degrading the life of the filter. Therefore, it is necessary to extend the life of the filter by stably fixing the whisker to the pore wall and exerting the original function of the whisker for a long time.

본 발명자는 이를 위하여, 휘스커를 보호하는 보호층을 휘스커 및 기공 벽에 형성함으로써, 휘스커의 안정성을 증대시키는 방안에 대하여 연구를 수행하였다. 이하에서는 구체적인 실험예를 통해, 본 발명의 특징을 더욱 상세히 설명한다.To this end, the inventors conducted a study on a method of increasing the stability of the whisker by forming a protective layer protecting the whisker on the whisker and the pore wall. Hereinafter, the characteristics of the present invention will be described in more detail with reference to specific experimental examples.

실험예 1Experimental Example 1

도 11은 본 발명에 따른 휘스커의 형성을 위하여 사용된 저압화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)장치의 개략적인 구성도이다. 이러한 장치를 이용하여 다공성 모재에 휘스커를 형성하는 방법은 다음과 같다. 11 is a schematic configuration diagram of a Low Pressure Chemical Vapor Deposition apparatus used for forming a whisker according to the present invention. How to form a whisker in the porous base material using such a device is as follows.

다공성 모재, 바람직하게는 세라믹 다공성 모재를 반응관(60) 내에 장입하여 일정한 승온 속도로 가열한다. 이때, 상기 반응관은 진공 펌프(64)에 의해 반응관 내의 압력을 벨로즈 밸브(bellows valve)(63)를 이용하여 10 torr 이하의 진공으로 유지하는데, 반응관의 압력은 도면 부호 62로 표시한 압력 표시 장치(62)를 통해 표시된다. 가스 공급원(51)으로부터 공급되는 운반 기체는 가스 정화 장치(52)에 의해 정화된 후, 증발기(56)에 의해 승화 또는 기화된 반응물을 상기 반응관(60)으로 운반한다. 한편, 동일한 가스 공급원(51)으로부터 희석기체를 도입하며, 상기 희석기체는 가스 정화 장치(52)에 의해 정화된다. 용도에 따라 구별되는 상기 운반 기체와 희석 기체는 각각 유량 조절기(55, 54)에 의해 그 유량이 조절되어, 운반 기체와 희석 기체의 비율이 조절된다. 상기 희석 기체는 상기 운반 기체에 의해 운반된 반응물이 반응관(60)에 도입되기 전 그 반응물을 희석시키는 역할을 한다. 즉 상기 희석 기체는 상기 반응물 기체를 더 옅게 혹은 더 진하게 그 밀도를 조절하여 반응 속도 및 증착되는 증착 물질의 미세 구조에 영향을 주는 역할을 한다. 한편, 상기 반응관 내의 온도는 1000~ 1400℃의 온도로 유지하도록 가열하는 것이 바람직하다. 그리고, 희석기체로는 수소가 바람직하며, 희석기체를 반응관 내로 흘리면서 증발기(56)에 의해 승화 또는 기화된 반응물을 상기 반응관(60)으로 흘려보낸다. 본 발명에서 반응물로는 Si와 C가 함유된 물질이면 바람직한데, 이러한 물질로는 예컨대 메틸트리클로로실렌(Methyltrichlorosilane, MTS, CH3SiCl3)을 들 수 있다. 반응물은 항온조(57)를 통해 항온 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 반응물의 운반기체는 희석기체와 동일할 수 있다. 상기 증발기(56)의 압력은 밸브(59)를 통하여 조절할 수 있으며 그 표시장치(58)를 통하여 일정한 압력으로 유지되는 것이 바람직하다. 반응관 내의 온도를 일정 고온, 일정 압력으로 유지시킨 상태에서 상기 운반기체의 유량을 50 cm/m3미만으로 하고, 증발된 반응 기체와 희석·운반기체의 비를 100이상으로 조절하여 상기 다공성 모재에 흘려주면 다공성 모재 상에 휘스커가 형성된다. 휘스커 형성 시간은 120분 미만이다. A porous base material, preferably a ceramic porous base material, is charged into the reaction tube 60 and heated at a constant heating rate. At this time, the reaction tube maintains the pressure in the reaction tube by a vacuum pump 64 to a vacuum of 10 torr or less using a bellows valve 63, the pressure of the reaction tube is indicated by reference numeral 62. It is displayed through one pressure display device 62. The carrier gas supplied from the gas source 51 is purified by the gas purification device 52 and then carries the sublimated or vaporized reactant by the evaporator 56 to the reaction tube 60. On the other hand, a dilution gas is introduced from the same gas source 51, and the dilution gas is purified by the gas purification device 52. The flow rate of the carrier gas and the dilution gas, which is distinguished according to the use, is controlled by the flow controllers 55 and 54, respectively, so that the ratio of the carrier gas and the dilution gas is adjusted. The diluent gas serves to dilute the reactant before the reactant carried by the carrier gas is introduced into the reaction tube 60. That is, the dilution gas serves to influence the reaction rate and the microstructure of the deposited material by controlling the density of the reactant gas lighter or thicker. On the other hand, the temperature in the reaction tube is preferably heated to maintain at a temperature of 1000 ~ 1400 ℃. Hydrogen is preferably used as the diluent gas, and the reactant sublimated or vaporized by the evaporator 56 is flowed into the reaction tube 60 while the diluent gas is flowed into the reaction tube. In the present invention, the reactant is preferably a material containing Si and C. Examples of such a material include methyltrichlorosilane (MTS, CH3SiCl3). The reactant is preferably kept constant through the thermostat (57). In addition, the carrier gas of the reactant may be the same as the diluent gas. The pressure of the evaporator 56 can be adjusted through the valve 59 and is preferably maintained at a constant pressure through the display device 58. The flow rate of the carrier gas was less than 50 cm / m 3 while the temperature in the reaction tube was maintained at a constant high temperature and a constant pressure, and the ratio of the evaporated reaction gas and the dilution / carrier gas was adjusted to 100 or more to provide the porous base material. When shed on the whisker is formed on the porous base material. Whisker formation time is less than 120 minutes.

본 발명자는 상기와 같은 공정을 통해, 다공성 모재에 휘스커를 형성한 다음에, 수소 기체와 희석 기체를 다양한 유량으로 흘려보내 반응시킴으로써, 휘스커에 보호층을 형성하고자 하였다. 예컨대, 도 7에 도시한 것과 같은 형태의 휘스커를 다공성 모재에 형성한 후, 휘스커 형성시에 수행되었던 공정과 동일한 온도와 압력조건에서 반응관에 수소 기체를 운반 기체로 사용하여 10 cm3/min의 유량으로 반응관(60)에 흘려주었다. 이와 동시에, 희석 기체를 30 cm3/min의 유량으로 휘스커가 형성된 다공성 모재에 흘려주었다. 이때, 휘스커를 보호하기 위한 보호층은 휘스커 형성시 사용되는 재료와 동일한 재료를 이용하여 형성한다. 이러한 과정을 10분 동안 수행하였다. 그 결과, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 휘스커 형태가 오히려 감소하여 박막 형태에 가까운 증착이 일어난 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 본 발명자는 희석 기체의 양이 너무 적어 상기 공정에서 휘스커 형태를 유지하기가 어렵다는 결론에 도달하였다. 한편, 실험예 1에서보다 더 적은 양의 희석 기체를 사용할 경우, 완전한 박막 형태의 증착이 이루어져 휘스커의 형태가 더 감소한다는 것은 쉽게 예측할 수가 있다.The present inventors intend to form a protective layer on the whisker by forming a whisker in the porous base material and then reacting by flowing hydrogen gas and diluent gas at various flow rates. For example, after forming a whisker having a shape as shown in FIG. 7 in the porous base material, using a hydrogen gas as a carrier gas in the reaction tube at the same temperature and pressure conditions as the process performed at the time of whisker formation using 10 cm 3 / min It flowed into the reaction tube 60 at the flow volume of. At the same time, diluent gas was flowed into the porous base material on which whiskers were formed at a flow rate of 30 cm 3 / min. At this time, the protective layer for protecting the whisker is formed using the same material as the material used for whisker formation. This procedure was carried out for 10 minutes. As a result, as shown in Figure 8a, it was confirmed that the whisker shape is rather reduced, so that the deposition close to the thin film shape occurred. Accordingly, the inventors have concluded that the amount of diluent gas is too small to maintain whisker morphology in the process. On the other hand, when using a smaller amount of diluent gas than in Experimental Example 1, it can be easily predicted that the complete thin film deposition takes place and the whisker shape is further reduced.

실험예 2Experimental Example 2

희석기체를 70 cm3/min의 유량으로 증가시킨 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과를 도 8b에 나타내었다. 도 8b에 도시한 바와 같이, 제어된 조건 하에서, 휘스커(30) 및 기공 벽(20) 상에 보호층(40)이 균일하게 형성되어 있음을 잘 확인할 수 있으며, 그 단면 구조를 모식적인 형태로 도 9에 나타내었다. 이는 기존에 휘스커 또는 박막 형태의 증착물로 이분화되었던 화학 기상 증착 시스템에서의 증착 형태와는 또 다른 형태의 증착 현상으로, 휘스커의 안정성 향상과 같이 본 발명에서 이루고자 하는 목표에 부합되는 적합한 결과인 것으로 판단할 수 있다.Except that the dilution gas was increased to a flow rate of 70 cm 3 / min was carried out the same procedure as in Experiment 1, the results are shown in Figure 8b. As shown in FIG. 8B, it can be seen that the protective layer 40 is uniformly formed on the whiskers 30 and the pore wall 20 under the controlled conditions, and the cross-sectional structure thereof is schematically represented. 9 is shown. This is another deposition phenomenon in the chemical vapor deposition system which was previously divided into a whisker or thin film deposit, which is a suitable result that meets the objectives of the present invention, such as improving the stability of the whisker. You can judge.

한편, 휘스커의 형성 방법은 크게 두가지로 나뉠 수 있는데, 본 실험예에서와 같이 별도의 촉매가 사용되지 않고 휘스커가 형성될 수 있는 무촉매법(VS(vapor-solid) mechanism)과 Fe, Ni과 같은 금속 촉매를 기판에 미리 형성시켜 휘스커를 형성시키는 방법인 촉매법(VLS (vapor-liquid-solid)mechanism)이 있다. 촉매법에 의해 형성되는 휘스커의 경우, 본 실시예의 무촉매 휘스커와는 달리 공정 후에 휘스커 끝 부분에 둥근형태의 금속 촉매가 잔존하여 불순물로 작용을 하기도 하며 따라서 별도의 제거 공정이 필요하다는 단점이 있었다. 하지만 본 발명 의 특징인, 보호층을 휘스커에 형성하는 방법을 촉매법에 의해 형성된 휘스커에 적용한다면, 휘스커와 함께 휘스커 끝 부분의 금속 촉매까지 덮으며 보호층을 형성할 수 있어 휘스커 끝 부분의 촉매를 별도로 제거할 필요가 없게 된다는 장점이 있다. 이는 촉매법에 의해 형성된 휘스커에도 그 안정성을 향상 시킬 수 있을 뿐만 아니라 촉매법 휘스커의 끝부분에 잔존하는 금속 촉매를 덮어줌으로써 잔존하는 촉매로 인해 발생할 수 있는 단점들을 보완할 수 있다는 장점이 있다. 이는 본 발명의 또 다른 중요한 한 가지 특징을 구성한다.On the other hand, whisker formation can be divided into two methods, as in the present experimental example, a catalyst (VS (vapor-solid) mechanism) that can form a whisker without using a separate catalyst and Fe, Ni and There is a catalytic method (vapor-liquid-solid) mechanism (VLS) which is a method of forming a whisker by forming the same metal catalyst on a substrate in advance. In the case of the whisker formed by the catalytic method, unlike the non-catalytic whisker of the present embodiment, a round metal catalyst remains at the tip of the whisker after the process to act as an impurity and thus requires a separate removal process. . However, if the method of forming a protective layer on the whisker, which is a feature of the present invention, is applied to the whisker formed by the catalytic method, the protective layer can be formed covering the metal catalyst at the end of the whisker together with the whisker, thereby forming the catalyst at the end of the whisker. There is an advantage that does not need to remove separately. This not only improves the stability of the whisker formed by the catalytic method, but also has the advantage that the disadvantages caused by the remaining catalyst can be compensated by covering the remaining metal catalyst at the end of the catalytic whisker. This constitutes another important feature of the present invention.

실험예 3Experimental Example 3

희석기체를 110 cm3/min의 유량으로 증가시키고 공정 시간을 30분으로 한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과를 도 8c에 나타내었다. 도 8c에 도시한 바와 같이, 휘스커가 성장하는 증착 조건으로 실험예 1 및 2와 비교하여, 대략 3배에 달하는 시간 동안 증착을 하였음에도 불구하고, 휘스커의 직경만 증가하였을 뿐, 기공의 벽에는 증착이 이루어지지 않는다는 것을 발견하였다. 즉 휘스커의 직경만이 증대되어서, 휘스커가 갖는 본연의 기능이 제대로 발휘될 수 없을뿐만 아니라, 휘스커의 안정성을 향상시키킬 수가 없다. 한편, 실험예 3에서보다 더 많은 양의 희석 기체를 사용할 경우, 휘스커의 직경이 계속 증가하기만 한다는 것은 쉽게 예측할 수 있다.The same process as in Experiment 1 was carried out except that the dilution gas was increased to a flow rate of 110 cm 3 / min and the process time was 30 minutes. The results are shown in FIG. 8C. As shown in FIG. 8C, in spite of the deposition conditions in which the whiskers are grown, compared to Experimental Examples 1 and 2, although the deposition was performed for approximately three times as long, only the diameter of the whiskers was increased, and the pores were deposited on the walls. It was found that this is not done. That is, only the diameter of the whisker is increased so that the original function of the whisker cannot be exhibited properly, and the stability of the whisker cannot be improved. On the other hand, when using a larger amount of diluent gas than in Experimental Example 3, it can be easily predicted that the diameter of the whisker only continues to increase.

상기와 같은 일련의 화학 기상 증착 반응이 종료된 후, 상온까지 수소 분위기에서 자연 냉각한 후, 질소기체를 사용하여 퍼징할 수 있는데, 상기 실험예에서는 퍼징용 기체 공급원(50)으로부터의 질소 기체를 이용하여 10분간 퍼징을 행한 다음 다공성 재료를 반응관에서 꺼내었다. 도면 부호 53은 퍼징용 기체의 유량을 조절하기 위한 장치이다.After the above-described series of chemical vapor deposition reactions, after the natural cooling in a hydrogen atmosphere to room temperature, it can be purged using a nitrogen gas, in the experimental example, nitrogen gas from the purge gas source 50 After purging for 10 minutes, the porous material was removed from the reaction tube. Reference numeral 53 is a device for adjusting the flow rate of the purge gas.

상기 실험예를 통해, 본 발명자는 휘스커의 형성 재료와 동일한 재료를 휘스커의 형성시 이용된 환경 하에서 동일 과정을 수행하고 이때 매우 제한된 조건, 즉 운반기체와 희석 기체의 비율을 대략 1:7의 조건으로 적용하면, 기존에 존재하지 않던 증착 거동, 즉 짧은 시간 내에 휘스커와, 휘스커가 형성된 기공 벽을 감싸는 형태로 재료가 증착된다는 사실을 발견하였다. 특히, 보호층(40)이 휘스커(30)만을 보호하는 것이 아니라, 기공 벽(20) 전체에 걸쳐 형성되어, 휘스커의 안정성을 더욱 증대시킬 수가 있다. 따라서, 휘스커(30)가 기공 벽(20)에 더욱 안정적으로 고정되어 있기 때문에, 빠른 유속의 기체 흐름에 의해 휘스커가 손상되거나 휘스커가 기공 벽으로부터 분리되는 문제점을 더욱 방지할 수 있다.Through the above experimental example, the inventors carry out the same process with the same material as the whisker forming material under the environment used for the formation of the whiskers, and at a very limited condition, that is, the ratio of the carrier gas to the dilution gas is about 1: 7. When applied to, it has been found that the material is deposited in a form that surrounds the whiskers and the pore wall on which the whiskers are formed in a short time. In particular, the protective layer 40 not only protects the whiskers 30, but is formed over the entire pore wall 20, thereby further increasing the stability of the whiskers. Therefore, since the whisker 30 is more stably fixed to the pore wall 20, it is possible to further prevent a problem that the whisker is damaged or the whisker is separated from the pore wall by the gas flow of high velocity.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않는다는 점에 유의하여야 한다. 예컨대, 본 발명의 직물 필터가 차량 배기가스용 직물 필터로 적용되는 것을 설명하였지만, 본 발명의 직물 필터는 이외에도 미세 입자를 포집하기 위한 용도에 널리 적용될 수 있다. 즉, 본 발명은 후술하는 특허청구범위 내에서 다양하게 변형, 수정할 수 있으며, 이러한 것은 모두 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 구성 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, although the fabric filter of the present invention has been described as being applied as a fabric filter for vehicle exhaust gas, the fabric filter of the present invention can be widely applied to other applications for collecting fine particles. That is, the present invention can be variously modified and modified within the scope of the following claims, all of which fall within the scope of the present invention. Accordingly, the invention is limited only by the constructions and equivalents described in the claims.

도 1은 종래 기술에 따른 세라믹 단체 필터의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a ceramic single filter according to the prior art.

도 2는 휘스커가 필라멘트의 기공 벽에 형성된 형태를 모식적으로 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a view schematically showing a form in which a whisker is formed on the pore wall of the filament.

도 3은 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 다층 구조의 직물 필터의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.3 is a view schematically showing the overall configuration of a multi-layer fabric filter according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 다층 구조의 직물 필터의 각 필터의 단면 모식도이다.4 is a schematic cross-sectional view of each filter of the multi-layer fabric filter according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 한 가지 실시예에 따라 휘스커가 형성된 직물 필터의 구조를 보여주는 도면이다.5 is a view showing the structure of a woven whisker filter formed in accordance with an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 상이한 크기의 휘스커를 형성한 모습을 보여주는 이미지이다.6 is an image showing the appearance of whiskers of different sizes in accordance with an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 휘스커의 형태를 보여주는 도면이다.7 is a view showing the shape of a whisker formed according to an embodiment of the present invention.

도 8a 내지 도 8c는 조건을 달리한 상태에서의 보호층 형성 여부를 보여주는 도면이다.8A to 8C are views illustrating whether a protective layer is formed under different conditions.

도 9는 도 8b에 도시한 보호층이 휘스커 및 기공벽에 형성된 모습을 모식적으로 보여주는 도면이다.FIG. 9 is a view schematically showing how the protective layer shown in FIG. 8B is formed on the whiskers and the pore wall.

도 10은 도 9의 단면 형태를 개략적으로 보여주는 도면이다. 10 is a view schematically showing the cross-sectional shape of FIG.

도 11은 본 발명에 따른 휘스커의 형성을 위하여 사용된 저압 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이다. 11 is a schematic structural diagram of a low pressure chemical vapor deposition apparatus used for forming a whisker according to the present invention.

Claims (4)

일정 간격을 두고 배치되는 복수 개의 필터를 포함하고,It includes a plurality of filters arranged at regular intervals, 상기 각각의 필터는 직물 필터로 이루어지며,Each filter consists of a fabric filter, 상기 복수 개의 직물 필터 중 필터 도입부에 배치되는 직물 필터를 구성하는 필라멘트에 의해 형성되는 기공의 크기가 가장 크고, 후단부에 배치되는 직물 필터로 갈수록 그 기공 크기가 점차 작아지며,The largest size of pores formed by the filaments constituting the fabric filter disposed in the filter introduction portion of the plurality of fabric filters, the pore size gradually decreases toward the fabric filter disposed at the rear end, 상기 필터 도입부와 정반대의 후단부에 배치되는 직물 필터 및 그 바로 앞쪽의 직물 필터의 직물을 구성하는 각각의 필라멘트에는 무촉매법에 의해 형성되는 휘스커 또는 별도의 촉매를 사용하여 휘스커를 형성하는 촉매법에 의한 휘스커가 형성되어, 그 일부가 상기 필라멘트 사이의 기공으로 돌출하여, 상기 기공을 통과할 수 있는 미세 입자를 포집하도록 구성되고,Catalytic method of forming a whisker by using a whisker formed by a catalyst or a separate catalyst in each of the filaments constituting the fabric of the fabric filter and the fabric filter immediately preceding the filter filter disposed on the opposite end of the filter inlet Whiskers are formed, a part of which is configured to protrude into pores between the filaments and to collect fine particles that can pass through the pores, 상기 후단부에 배치되는 직물 필터의 직물을 구성하는 필라멘트에 형성된 휘스커의 크기는 상기 후단부 바로 앞쪽에 배치되는 직물 필터의 직물을 구성하는 필라멘트에 형성된 휘스커의 크기보다 더 작으며,The size of the whiskers formed in the filament constituting the fabric of the fabric filter disposed in the rear end is smaller than the size of the whiskers formed in the filament constituting the fabric of the fabric filter disposed in front of the rear end, 상기 휘스커 및 상기 휘스커가 형성된 상기 필라멘트의 기공벽 전체에는 상기 휘스커와 동일한 재료의 보호층이 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 직물 필터.And a protective layer of the same material as that of the whisker is formed on the whisker and the entire pore wall of the filament on which the whisker is formed. 청구항 1에 따른 다층 구조의 직물 필터를 제조하는 방법으로서,As a method of manufacturing a multi-layer fabric filter according to claim 1, 상기 휘스커를 상기 직물 필터의 직물을 구성하는 각각의 필라멘트에 형성한 후, 상기 휘스커의 형성 공정에서 이용된 동일한 온도 및 압력 조건 하에서, 운반기체와 희석 기체를 약 1:7의 비율로 반응관에 공급하여, 상기 휘스커와 동일한 재질로 된 보호층을 상기 휘스커 및 상기 기공벽에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.After forming the whisker on each filament constituting the fabric of the fabric filter, under the same temperature and pressure conditions used in the whisker forming process, a carrier gas and a dilution gas were added to the reaction tube at a ratio of about 1: 7. Supplying to form a protective layer of the same material as the whisker on the whisker and the pore wall. 청구항 2에 있어서, 상기 휘스커 및 보호층은 탄화규소로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the whiskers and the protective layer are made of silicon carbide. 청구항 2에 있어서, 상기 휘스커는 무촉매법 또는 별도의 촉매를 사용하는 촉매법에 의해 형성되고, 촉매법에 의해 상기 휘스커를 형성하는 경우, 그 휘스커의 끝 뿌분에 잔조하는 금속 촉매를 제거하는 공정을 수행하지 않고 상기 보호층을 형성하는 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 2, wherein the whisker is formed by a catalyst method using a non-catalyst method or a separate catalyst, and when the whisker is formed by a catalyst method, a step of removing the metal catalyst remaining on the tip of the whisker Performing the process of forming the protective layer without performing.
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