KR20120051619A - 배기 가스 처리체의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치 - Google Patents

배기 가스 처리체의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치 Download PDF

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Abstract

배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체를 하우징 내에 유지하는 유지 시일 부재가 제공된다. 유지 시일 부재는 하우징에 접촉되는 정면층과 배기 가스 처리체에 접촉되는 이면층을 포함하는 적어도 2 층의 무기 섬유의 시트 부재를 포함한다. 배기 가스 유입 방향의 이면층의 폭은 정면층의 폭보다 미리 정해진 길이만큼 작다.

Description

배기 가스 처리체의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치{HOLDING SEAL MEMBER FOR EXHAUST GAS TREATING ELEMENT AND EXHAUST GAS TREATING DEVICE}
본 발명은 촉매 담체나 DPF (Diesel Particulate Filter) 등의 배기 가스 처리체를 하우징 내에 유지하는 데에 사용되는 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다.
예컨대, 일본 공개특허공보 제 10-141052 호에는, 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치의 일례로서, 금속제의 외통 내에, 유지 부재를 개재시켜 세라믹제 촉매 지지체를 부착한 것이 알려져 있다.
도 30 에 도시된 바와 같이, 상기 일본 공개특허공보 제 10-141052 호에 개시된 배기 가스 처리 장치 (200) 에서, 세라믹제 촉매 지지체 (201) 의 외주부에 유지 부재 (202) 가 장착되고, 지지체는 유지 부재 (202) 의 외경보다 약간 작은 내경을 갖는 외통 (203) 에 삽입되고, 유지 부재 (202) 가 미리 정해진 면압을 갖게 될 때까지 외통 (203) 의 직경을 테이퍼 변형시켜 전체를 축소시키고 있다.
통상, 내연 기관의 배기 가스 성분 중에 함유되는 질소 산화물, 탄화수소 화합물 및 일산화탄소 등의 인체에 유해한 성분을 제거하기 위해 배기 가스 유로 상에 고정되는 배기 가스 처리 장치는, 촉매 지지체나 DPF 촉매 등의 배기 가스 처리체, 처리체를 수용하는 금속 하우징 및 배기 가스 처리체를 하우징 내에 탄성적으로 유지하는 유지 시일 부재를 포함한다.
유지 시일 부재는 금속 하우징과 배기 가스 처리체 사이에 탄성적으로 부착됨으로써, 내연 기관의 진동 등에 의해 배기 가스 처리체의 금속 하우징과의 간섭에 수반되는 파손 등을 방지함과 함께, 금속 하우징과 배기 가스 처리체 사이에서 미정화 배출 가스가 누출되는 것을 방지하는 기능을 필요로 한다.
그러나, 최근 배출 가스 규제 및 연료 규제의 강화에 의해, 배출 가스 온도가 고온화되는 경향이 있고, 버미큘라이트를 사용한 팽창성 유지 시일 부재는 때때로 충분한 내열성을 갖지 못한다.
이를 만족시키기 위해서, 다결정질의 알루미나 섬유의 무팽창 매트형 유지 시일 부재가 사용되게 된다. 다결정질의 알루미나 섬유의 유지 시일 부재는, 부피가 크기 때문에, 금속 하우징과 배기 가스 처리체 사이에 유지 시일 부재를 부착할 때의 부착성을 개선하기 위해 니들링 처리되는 것이 일반적이다.
예를 들어, 유지 시일 부재가 DPF 로서 사용된다면, 중량이 무거운 배기 가스 처리체를 알루미나 섬유의 유지 시일 부재로 유지하기 위해서는, 유지 시일 부재의 발생 면압을 증가시켜야 한다. 발생 면압의 증가를 위해서, 배기 가스 처리체와 금속 하우징 사이에 채워지는 유지 시일 부재의 충전 밀도 (GBD (Gap Bulk Density)) (일반적으로, 충전 밀도는 0.2 ? 0.6g/㎤ 이며, 충전 밀도가 커짐에 따라, 발생 면압도 커진다) 를 크게 할 필요가 있다.
이 때, 충전 밀도가 0.5g/㎤ 이상이 되면, 유지 시일 부재의 섬유의 압괴 (crush) 가 서서히 시작되어, 섬유의 길이가 짧아진다. 그 때문에, 중량이 큰 배기 가스 처리체를 유지하기 위해, 유지 시일 부재의 충전 밀도가 0.5g/㎤ 이상으로 증가되는 배기 가스 처리 장치에서는, 섬유의 길이가 짧아진다. 또한, 배출 가스가 유지 시일 부재의 단부에 직접 부딪치는 배기관 형상인 경우에, 유지 시일 부재의 섬유가 풍식 (eolian erosion) 될 수도 있다.
한편, 세라믹 섬유와 버미큘라이트의 혼합물을 사용하는 초조법 (papermaking method) 으로 만들어진 유지 시일 부재는, 내풍식 성능이 알루미나 섬유인 것에 비해 떨어진다. 따라서, 유지 시일 부재의 길이 방향을 따라 알루미나 섬유로부터 유지 시일 부재를 부가함으로써 내풍식 성능을 개선하려는 시도가 있다.
그러나, 700℃ 이상의 배출 가스 온도하에서, 팽창성 유지 시일 부재는 버미큘라이트의 열 열화에 의한 유지력이 감소될 수도 있다. 그 때문에, 엔진의 바로 아래인 700℃ 이상의 고온하에서는, 알루미나 섬유의 유지 시일 부재의 사용이 바람직하다.
본 발명은, 상기 서술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 대중량의 배기 가스 처리체의 유지에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소하는 데에 있으며, 그 결과 설계 자유도가 높은 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 예시적 실시예에 따르면, 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체를 하우징 내에 유지하는 유지 시일 부재가 제공된다. 유지 시일 부재는 서로 적층되는 적어도 2 층의 무기 섬유의 시트 부재를 포함하며, 상기 적어도 2 층의 무기 섬유의 시트 부재는 하우징에 접촉되는 정면층과 배기 가스 처리체에 접촉되는 이면층을 포함한다. 배기 가스 유입 방향의 이면층의 폭은 정면층의 폭보다 미리 정해진 길이만큼 작다.
본 발명의 또다른 예시적 실시예에 따르면, 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체를 하우징 내에 유지하는 유지 시일 부재가 제공된다. 유지 시일 부재는 배기 가스 처리체의 외주에 적어도 2 층을 형성하도록 권회되는 무기 섬유 시트 부재를 포함한다. 무기 섬유 시트 부재는 단일 부재로서 형성된다. 무기 섬유 시트 부재는 무기 섬유 부재가 권회되는 제 1 단부 및 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 포함한다. 배기 가스 유입 방향의 제 1 단부의 폭은 제 2 단부의 폭에 대해 미리 정해진 길이만큼 상이하다.
본 발명의 또다른 예시적 실시예에 따르면, 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체를 하우징 내에 유지하는 유지 시일 부재가 제공된다. 유지 시일 부재는 배기 가스 처리체의 외주에 적어도 2 층을 형성하도록 권회되는 무기 섬유 시트 부재를 포함한다. 무기 섬유 시트 부재는 단일 부재로서 형성된다. 무기 섬유 시트 부재는 무기 섬유 부재가 권회되는 제 1 단부 및 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 포함한다. 배기 가스 유입 방향의 제 1 단부의 폭은 제 2 단부의 폭과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 또다른 예시적 실시예에 따르면, 배기 가스 처리체, 배기 가스 처리체의 외주부의 적어도 일부에 권회된 유지 시일 부재 및 유지 시일 부재를 권회한 상기 배기 가스 처리체를 수용 유지하는 하우징을 구비하는 배기 가스 처리 장치가 제공된다. 유지 시일 부재는 서로 적층되는 적어도 2 층의 무기 섬유 시트 부재를 포함하며, 적어도 2 층의 무기 섬유 시트 부재는 하우징에 접촉하는 정면층 및 배기 가스 처리체에 접촉하는 이면층을 포함한다. 배기 가스 유입 방향의 이면층의 폭은 정면층의 폭보다 미리 정해진 길이만큼 작다. 정면층은 배기 가스 유입측에 일단부를 포함하고, 이 일단부는 하우징에서 유지 시일 부재의 부착시에 변형된다.
본 발명의 또다른 예시적 실시예에 따르면, 배기 가스 처리체, 배기 가스 처리체의 외주부에 적어도 2 층을 형성하도록 권회된 무기 섬유 시트 부재를 갖는 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리체에 권회된 유지 시일 부재를 통해 상기 배기 가스 처리체를 수용 유지하는 하우징을 구비하는 배기 가스 처리 장치가 제공된다. 무기 섬유 시트 부재는 무기 섬유 시트 부재가 권회되는 제 1 단부 및 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 포함한다. 배기 가스 유입 방향의 제 1 단부의 폭은 제 2 단부의 폭과 소정 거리만큼 상이하다. 배기 가스 처리체로부터 제 2 층의 단부는 하우징의 유지 시일 부재의 부착시에 변형된다.
본 발명의 또다른 예시적 실시예에 따르면, 배기 가스 처리체, 배기 가스 처리체의 외주부에 적어도 2 층을 형성하도록 권회된 무기 섬유 시트 부재를 갖는 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리체에 권회된 유지 시일 부재를 통해 상기 배기 가스 처리체를 수용 유지하는 하우징을 구비하는 배기 가스 처리 장치가 제공된다. 무기 섬유 시트 부재는 배기 가스 처리체의 축방향으로 미리 정해진 거리만큼 시트 부재를 변위시키면서, 그 배기 가스 처리체에 나선 형상으로 권회된다.
본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치에 의하면, 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체를 하우징에 유지하는 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치에 있어서, 대중량의 배기 가스 처리체에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 높은 설계 자유도를 가능하게 하여, 배기 가스 처리 특성의 향상을 도모할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 분해 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 일부 파단 외관 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치의 종단면도이다.
도 4 는 도 3 의 배기 가스 처리 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 분해 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치의 종단면도이다.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 분해 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치의 종단면도이다.
도 9 는 도 8 의 배기 가스 처리 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 10 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 분해 사시도이다.
도 11 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치의 종단면도이다.
도 12 는 도 11 의 배기 가스 처리 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 13 의 (a) 및 (b) 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 사시도이다.
도 14 는 도 13 의 (b) 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 외관 사시도이다.
도 15 는 도 14 의 배기 가스 처리 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 16 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 사시도이다.
도 17 은 도 16 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 외관 사시도이다.
도 18 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 제 1 변형예의 사시도이다
도 19 는 도 18 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 외관 사시도이다.
도 20 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 제 2 변형예의 사시도이다.
도 21 은 도 20 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 외관 사시도이다.
도 22 는 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 사시도이다.
도 23 은 도 22 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 외관 사시도이다.
도 24 는 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 제 1 변형예의 사시도이다.
도 25 는 도 24 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 외관 사시도이다.
도 26 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 제 2 변형예의 사시도이다.
도 27 은 도 26 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 외관 사시도이다.
도 28 은 실시예에 사용한 면압 측정 장치의 정면도이다.
도 29 는 면압 및 풍식 평가를 나타내는 그래프이다.
도 30 은 종래의 배기 가스 처리 장치의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 복수의 바람직한 실시형태를 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1 내지 도 4 는 본 발명의 유지 부재 및 배기 가스 처리 장치의 제 1 실시형태를 나타낸다. 도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 분해 사시도, 도 2 는 도 1 의 유지 시일 부재를 촉매 담체에 부착한 일부 파단 외관 사시도, 도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치의 종단면도, 도 4 는 도 3 의 배기 가스 처리 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 유지 시일 부재 (10) 는 제 1 시트 부재 (A 층) (11) 와 제 2 시트 부재 (B 층) (12) 를 적층하여 이루어진다.
제 1 시트 부재 (11) 는 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 폭 치수 (L2) 가 110㎜ 로 펀칭 가공에 의해 형성되어 있고, 일단부에 끼워맞춤 볼록부 (13) 가 형성되어 있고, 타단부에 끼워맞춤 오목부 (14) 가 형성된다.
제 1 시트 부재 (11) 는 알루미늄 함유량 70g/ℓ, Al/Cl = 1.8 (원자비) 의 염기성 염화 알루미늄 수용액에, 알루미나계 섬유의 조성이 Al2O3 : SiO2 = 72 : 28 이 되도록 실리카 졸을 배합하여, 이에 의해 알루미나계 섬유 전구체를 형성한다. 다음으로, 폴리비닐 알코올 등의 유기 중합체를 첨가하고, 이 용액을 농축시켜 방사액으로 한 후에, 이 방사 용액을 사용하여 블로잉법으로 방사한다. 방사된 섬유는 적층 상태에서 접히며, 알루미나계 섬유의 시트 부재를 형성한다. 얻어진 시트 부재를 상온으로부터 최고 온도 120℃ 에서 연속 소성하여, 알루미나계 섬유의 제 1 시트 부재를 형성하였다. 또, 바인더로서 아크릴계 라텍스 에멀젼을 부착시킴으로써, 건조 후 수지분이 5％ 로 설정된다.
제 2 시트 부재 (12) 는 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 제 1 시트 부재 (11) 보다 미리 정해진 10㎜ 의 폭 치수 (L4) 만큼 일방측으로 큰 120㎜ 의 폭 치수 (L3) 로 펀칭 가공에 의해 형성된다. 또한, 일단부에 끼워맞춤 볼록부 (15) 가 형성되어 있고, 타단부에 끼워맞춤 오목부 (16) 가 형성된다.
제 2 시트 부재 (12) 에 관해서는, 알루미늄 함유량 70g/ℓ, Al/Cl = 1.8 (원자비) 의 염기성 염화 알루미늄 수용액에, 알루미나계 섬유의 조성이 Al2O3 : SiO2 = 72 : 28 이 되도록 실리카 졸을 배합하여, 이에 의해 알루미나계 섬유 전구체를 형성한다. 다음으로, 폴리비닐 알코올 등의 유기 중합체를 첨가하고, 이 용액을 농축시켜 방사액으로 한 후, 이 방사 용액을 사용하여 블로잉법으로 방사한다. 방사된 섬유가 적층 상태에서 접혀 알루미나계 섬유의 시트 부재를 형성한다. 이 시트 부재는 80 개/100㎠ 의 니들을 갖는 니들 보드를 사용하여, 원하는 니들 밀도가 얻어지도록 니들 처리를 실시하여 니들 펀칭된 매트를 제작하였다. 얻어진 시트 부재가 상온으로부터 최고 온도 1250℃ 에서 연속 소성되어, 기본 중량 750g/㎠ 의 알루미나계 섬유의 제 2 시트 부재를 형성하였다. 이 때, 알루미나계 섬유의 평균 직경은 7.2㎛ 이며, 최소 직경은 3.2㎛ 이다. 또, 바인더로서 아크릴계 라텍스 에멀젼을 부착시킴으로써, 건조 후 수지분이 5％ 로 설정된다.
제 1 시트 부재 (11) 및 제 2 시트 부재 (12) 는 각각의 유출측 가장자리부를 맞춰, 시트 부재끼리가 접하는 면을 압력에 민감한 양면 점착 테이프로 부착하여 적층된다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 유지 시일 부재 (10) 는 제 2 시트 부재 (12) 를 정면측에 배치함과 함께 제 1 시트 부재 (11) 를 이면측에 배치하여 외주측 촉매 담체 (70) 에 권회된다. 이 때, 2 개의 끼워맞춤 볼록부 (13, 15) 가 2 개의 끼워맞춤 오목부 (14, 16) 에 끼워 맞춰짐으로써, 촉매 담체 (70) 에 유지 시일 부재가 일체로 부착된다.
촉매 담체 (70) 는, 예를 들어, 코디어라이트 (cordierite), 알루미나, 멀라이트, 스피넬 등으로 대표되는 내열성이 높은 세라믹 재료를 원통 형상의 허니컴으로 성형한 것으로, 주지의 3원 촉매 (예를 들어, 백금/로듐/팔라듐 촉매) 를 담지하여 이루어진다.
도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 촉매 담체 (70) 에 부착된 유지 시일 부재 (10) 는 배기 가스 처리 장치 (80) 의 하우징 (81) 내에, 섬유의 압괴가 시작되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 압입된다.
이 때, 유지 시일 부재 (10) 에서는, 도 3 중의 좌측인 배기 가스의 유입측에 있어서, 제 1 시트 부재 (11) 로부터 폭 치수 (L4) 만큼 돌출되어 있는 제 2 시트 부재 (12) 의 단부가 제 1 시트 부재 (11) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (17) 가 형성된다.
유지 시일 부재 (10) 에서는, 제 1 시트 부재 (11) 및 제 2 시트 부재 (12) 가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분이, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 된다. 그 결과, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위한 큰 면압을 부여할 수 있음과 함께, 섬유가 파괴되고 섬유의 길이가 짧아져 내풍식 성능의 저하가 시작된다.
또, 제 1 시트 부재 (11) 및 제 2 시트 부재 (12) 가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 배기 가스의 유입측의 굴곡부 (17) 에서는, 1 층이기 때문에, GBD 가 낮아져 0.25 ? 0.55g/㎤ 가 되고, 섬유의 손상이 없어지기 때문에 내풍식 성능은 저하되지 않는다.
또한, 디젤 엔진에 적용하기 위해, 촉매 담체 (70) 의 유출측에, 예를 들어 세라믹 재료 등의 내열성이 높은 재료를 다공질의 원통 형상의 허니컴으로 성형한 배기 가스 필터를 배치할 수도 있다.
또, 제 1 시트 부재 (11) 는 초조 성형될 수도 있다. 또한, 제 1 시트 부재 (11) 는 버미큘라이트를 혼합한 팽창 매트로 될 수도 있다. 이 경우, 제 1 시트 부재 (11) 의 두께가 용이하게 조정될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (10) 는, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징 (81) 에 압입됨으로써, 2 개의 시트 부재 (11, 12) 가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분은, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 되고, 그 결과 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있음과 함께, 섬유가 파괴되고 섬유의 길이가 짧아져 내풍식 성능의 저하가 시작된다. 한편, 2 개의 시트 부재 (11, 12) 가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 부분에서는, 1 층이기 때문에 GBD 가 0.5g/㎤ 보다 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 설계 자유도를 높일 수 있어, 배기 가스 처리 특성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 유지 시일 부재 (10) 에 의하면, 폭 치수가 작은 제 1 시트 부재 (11) 로부터 돌출된 폭 치수가 큰 제 2 시트 부재 (12) 의 굴곡부 (17) 는, 낮은 GBD 가 되기 때문에 내풍식 성능의 저하를 더욱 저지할 수 있다.
또, 유지 시일 부재 (10) 에 의하면, 바인더로서 아크릴계 라텍스 에멀젼 등의 유기 바인더를 사용함으로써, 무기 섬유를 주성분으로 하여 유기 바인더에 의해 결착시킴으로써, 섬유의 비산을 억제할 수 있어, 작업자의 핸들링성을 향상시킬 수 있다.
또, 유지 시일 부재 (10) 에 의하면, 알루미나에 실리카를 배합시켜 무기 섬유를 형성함으로써, 내열성의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 내풍식성을 확보한 알루미나계의 전구체를 제조할 수 있다.
또, 유지 시일 부재 (10) 에 의하면, 제 2 시트 부재 (12) 가 니들 펀칭된 매트이기 때문에, 특히 내풍식성의 확보가 가능하고, 강도가 향상됨으로써, 부착시의 파괴 방지를 도모할 수 있다.
또, 유지 시일 부재 (10) 에 의하면, 제 1 시트 부재 (11) 를 초조 성형함으로써 두께의 조정을 용이하게 실시할 수 있다. 또한, 제 1 시트 부재 (11) 를 버미큘라이트를 혼합한 팽창 매트로 함으로써 면압이 용이하게 제어될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치 (80) 에서는, 2 개의 시트 부재 (11, 12) 가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분은, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 이상이 되기 때문에, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있음과 함께, 섬유의 길이가 짧게 파괴되기 때문에, 내풍식 성능의 저하가 시작된다. 한편, 2 개의 시트 부재 (11, 12) 가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 부분은, 1 층이기 때문에 GBD 가 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져, 내풍식 성능이 저하되지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체의 유지에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 유지 시일 부재 (10) 가 큰 발생 면압으로 부착됨으로써, 설계 자유도가 높아지고, 예를 들어, 촉매 담체 (70) 의 직경을 크고 또한 길이를 작게 할 수 있음과 함께, 내풍식 성능을 확보함으로써, 배기 가스 처리 특성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 배기 가스 처리 장치 (80) 에 의하면, 코디어라이트, 알루미나, 멀라이트, 스피넬 등으로 대표되는 내열성이 높은 세라믹 재료를 원통 형상의 허니컴으로 성형한 것으로, 주지의 3원 촉매 (예를 들어 백금/로듐/팔라듐 촉매) 를 담지 하고 있는 촉매 담체 (70) 에 유지 시일 부재 (10) 가 적용될 수 있다. 또, 내열성이 높은, 예를 들어, 세라믹 재료를 다공질의 원통 형상의 허니컴으로 성형한 배기 가스 필터에도 유지 시일 부재 (10) 가 적용될 수 있다. 이에 의해, 유지 시일 부재가 가솔린 엔진용과 디젤 엔진용으로 높은 범용성을 갖는 유지 시일 부재 (10) 로서 사용될 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 도 5 및 도 6 을 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
도 5 및 도 6 은 본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치의 제 2 실시형태를 나타낸다. 도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 분해 사시도, 도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치의 종단면도이다. 또한, 이하의 각 실시형태에 있어서, 상기 서술한 제 1 실시형태와 공통되는 구성 부분의 설명은 동일 부호 또는 상당 부호를 부여하고 간략화 혹은 생략한다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (20) 는 제 1 시트 부재 (A 층) (21) 및 제 2 시트 부재 (B 층) (22) 를 적층하여 이루어진다. 제 1 시트 부재 (21) 는 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 폭 치수 (L2) 가 110㎜ 로 펀칭 가공에 의해 형성되어 있고, 제 2 시트 부재 (22) 는 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 제 1 시트 부재 (21) 보다 미리 정해진 10㎜ 의 폭 치수 (L4) 만큼 양측으로 각각 큰 130㎜ 의 폭 치수 (L5) 로 펀칭 가공에 의해 형성된다. 그 밖의 부위는 제 1 실시형태와 동일하게 구성된다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 촉매 담체 (70) 에 부착된 유지 시일 부재 (20) 는 배기 가스 처리 장치 (80) 의 하우징 (81) 내에, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 압입된다.
이 때, 유지 시일 부재 (20) 에서는, 도 6 중의 좌측인 배기 가스의 유입측에 있어서, 제 1 시트 부재 (21) 로부터 폭 치수 (L4) 만큼 돌출되어 있는 제 2 시트 부재 (22) 의 일단부가 제 1 시트 부재 (21) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (23) 가 형성된다. 또, 도 6 중의 우측인 배기 가스의 유출측에 있어서, 제 1 시트 부재 (21) 로부터 폭 치수 (L4) 만큼 돌출되어 있는 제 2 시트 부재 (22) 의 타단부가 제 1 시트 부재 (21) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (24) 가 형성된다.
유지 시일 부재 (20) 에서는, 제 1 시트 부재 (21) 및 제 2 시트 부재 (22) 가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분이, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 된다. 그 결과, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위한 큰 면압을 부여할 수 있음과 함께 섬유가 파괴되고 섬유의 길이가 짧아져 내풍식 성능의 저하가 시작된다.
또, 제 1 시트 부재 (21) 및 제 2 시트 부재 (22) 가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 배기 가스의 유입측 및 유출측의 굴곡부 (23, 24) 에서, 1 층이기 때문에 GBD 가 낮아져 0.25 ? 0.55g/㎤ 가 되고, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 저하되지 않는다. 또한, GBD 가 0.25g/㎤ 미만이면, 면압이 낮기 때문에 섬유가 파손되어, 움직이기 쉬워 비산되어 버린다. 또, GBD 가 0.55g/㎤ 를 초과하면, 면압으로 섬유가 파손되어 짧아져, 비산되어 버린다.
제 2 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (20) 는 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘한다. 특히, 이 실시형태에 의하면, 배기 가스의 유입측 및 유출측의 굴곡부 (23, 24) 에 의해, GBD 가 낮아지기 때문에, 내풍식 성능의 저하를 더욱 저지할 수 있다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 도 7 내지 도 9 를 참조하여 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.
도 7 내지 도 9 는 본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치의 제 3 실시형태를 나타낸다. 도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 분해 사시도, 도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치의 종단면도, 도 9 는 도 8 의 배기 가스 처리 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (30) 는 제 1 시트 부재 (A 층) (31), 제 2 시트 부재 (B 층) (32) 및 제 2 시트 부재 (32) 와 동일한 제 3 시트 부재 (33) (C 층) 를 적층하여 얻어진다. 제 1 시트 부재 (31) 가 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 폭 치수 (L2) 가 110㎜ 로 펀칭 가공에 의해 형성되어 있고, 제 2 시트 부재 (32) 가 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 제 1 시트 부재 (31) 보다 미리 정해진 5㎜ 의 폭 치수 (L7) 만큼 각각 양측으로 큰 120㎜ 의 폭 치수 (L6) 로 펀칭 가공에 의해 형성된다.
추가로, 제 3 시트 부재 (33) 는 제 2 시트 부재 (32) 와 동일하게 하여, 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 제 1 시트 부재 (11) 보다 미리 정해진 5㎜ 의 폭 치수 (L7) 만큼 각각 양측으로 큰 120㎜ 의 폭 치수 (L6) 로 펀칭 가공에 의해 형성되어, 끼워맞춤 볼록부 (34) 와 끼워맞춤 오목부 (35) 가 형성된다. 그 밖의 부위는 제 1 실시형태와 동일하게 구성된다.
도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 촉매 담체 (70) 에 부착된 유지 시일 부재 (30) 는 배기 가스 처리 장치 (80) 의 하우징 (81) 내에, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 압입된다.
이 때, 유지 시일 부재 (30) 에서는, 도 8 중의 좌측인 배기 가스의 유입측에 있어서, 제 1 시트 부재 (31) 로부터 폭 치수 (L7) 만큼 돌출되어 있는 제 2 시트 부재 (32) 의 일단부가 제 1 시트 부재 (31) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (36) 가 형성된다. 또, 도 8 중의 우측인 배기 가스의 유출측에 있어서, 제 1 시트 부재 (31) 로부터 폭 치수 (L7) 만큼 돌출되어 있는 제 2 시트 부재 (32) 의 타단부가, 제 1 시트 부재 (31) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (37) 가 형성된다.
추가로, 유지 시일 부재 (30) 에서는, 배기 가스의 유입측에 있어서, 제 1 시트 부재 (31) 로부터 폭 치수 (L7) 만큼 돌출되어 있는 제 3 시트 부재 (33) 의 일단부가 제 1 시트 부재 (31) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (38) 가 형성된다. 또, 배기 가스의 유출측에 있어서, 제 1 시트 부재 (31) 로부터 폭 치수 (L7) 만큼 돌출되어 있는 제 3 시트 부재 (33) 의 타단부가 제 1 시트 부재 (31) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (39) 가 형성된다.
유지 시일 부재 (30) 에서는, 제 1 시트 부재 (31), 제 2 시트 부재 (32) 및 제 3 시트 부재 (33) 가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분이, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 된다. 그 결과, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위한 큰 면압을 부여할 수 있음과 함께, 섬유가 파괴되고 섬유의 길이가 짧아져 내풍식 성능의 저하가 시작된다.
또, 배기 가스의 유입측 및 유출측의 굴곡부 (36, 37, 38, 39) 는 각각 제 1 시트 부재 (31), 제 2 시트 부재 (32) 및 제 3 시트 부재 (33) 가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 2 층이기 때문에, GBD 가 낮아져 0.25 ? 0.55g/㎤ 가 되고, 그 결과, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 저하되지 않는다.
제 3 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (30) 는 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘한다. 특히, 이 실시형태에 의하면, 배기 가스의 유입측 및 유출측의 굴곡부 (36, 37, 38, 39) 의 폭 치수가 제 2 실시형태보다 작아지고, 하우징 (81) 에 압입할 때에 굴곡 단부가 같은 높이의 면이 되어 부착이 용이해짐과 함께, 촉매 담체 (70) 의 길이를 유효하게 이용할 수 있다. 또, 부착한 후의 제 2 시트 부재 (32) 및 제 3 시트 부재 (33) 의 변형량이 작아지기 때문에, 내풍식 성능의 저하를 더욱 저지할 수 있다. 또, 중앙 부분의 유지력의 향상과 단부 부분의 내풍식성의 향상에 의해 중앙 부분 및 단부 부분의 GBD 의 설계가 용이해진다.
(제 4 실시형태)
다음으로, 도 10 내지 도 12 를 참조하여 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 설명한다.
도 10 내지 도 12 는 본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치의 제 4 실시형태를 나타낸다. 도 10 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 분해 사시도, 도 11 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치의 종단면도, 도 12 는 도 11 의 배기 가스 처리 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (40) 는 제 1 시트 부재 (A 층) (41), 제 2 시트 부재 (B 층) (42) 및 제 3 시트 부재 (43) (C 층) 를 적층하여 이루어진다. 제 1 시트 부재 (41) 가 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 폭 치수 (L2) 가 110㎜ 으로 펀칭 가공에 의해 형성되고, 제 2 시트 부재 (42) 가 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 제 1 시트 부재 (41) 보다 미리 정해진 25㎜ 의 폭 치수 (L9) 만큼 유입측으로 크고, 제 1 시트 부재 (41) 보다 미리 정해진 5㎜ 의 폭 치수 (L7) 만큼 유출측으로 큰 140㎜ 의 폭 치수 (L8) 로 펀칭 가공에 의해 형성된다.
추가로, 제 3 시트 부재 (43) 가 예를 들어, 길이 치수 (L1) 가 440㎜ 이고, 제 1 시트 부재 (41) 보다 미리 정해진 10㎜ 의 폭 치수 (L4) 만큼 유입측으로 크고, 제 1 시트 부재 (41) 보다 미리 정해진 5㎜ 의 폭 치수 (L7) 만큼 유출측으로 큰 125㎜ 의 폭 치수 (L10) 로 펀칭 가공에 의해 형성된다. 그 밖의 부위는 제 1 실시형태와 동일하게 구성된다.
도 11 및 도 12 에 도시된 바와 같이, 촉매 담체 (70) 에 부착된 유지 시일 부재 (40) 는 배기 가스 처리 장치 (80) 의 하우징 (81) 내에, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 압입된다.
이 때, 유지 시일 부재 (40) 에서는, 도 11 중의 좌측인 배기 가스의 유입측에 있어서, 제 1 시트 부재 (41) 로부터 폭 치수 (L4) 만큼 돌출되어 있는 제 3 시트 부재 (43) 의 일단부가 제 1 시트 부재 (41) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (44) 가 형성된다. 또, 도 11 중의 우측인 배기 가스의 유출측에 있어서, 제 1 시트 부재 (41) 로부터 폭 치수 (L7) 만큼 돌출되어 있는 제 3 시트 부재 (43) 의 타단부가 제 1 시트 부재 (41) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (45) 가 형성된다.
추가로, 유지 시일 부재 (40) 에서는, 배기 가스의 유입측에 있어서, 제 1 시트 부재 (41) 로부터 폭 치수 (L9) 만큼 돌출되어 있는 제 2 시트 부재 (42) 의 일단부가 제 1 시트 부재 (41) 및 제 2 시트 부재 (42) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (46) 가 형성된다. 또, 배기 가스의 유출측에 있어서, 제 1 시트 부재 (41) 로부터 폭 치수 (L7) 만큼 돌출되어 있는 제 2 시트 부재 (42) 의 타단부가 제 1 시트 부재 (41) 측으로 굴곡됨으로써 굴곡부 (47) 가 형성된다.
유지 시일 부재 (40) 에서는, 제 1 시트 부재 (41), 제 2 시트 부재 (42) 및 제 3 시트 부재 (43) 가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분이, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 된다. 그 결과, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위한 큰 면압을 부여할 수 있음과 함께, 섬유가 파괴되고 섬유의 길이가 짧아져 내풍식 성능의 저하가 시작된다.
또, 제 1 시트 부재 (41), 제 2 시트 부재 (42) 및 제 3 시트 부재 (43) 가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 배기 가스의 유입측 및 유출측의 굴곡부 (44, 45, 46, 47) 에서는, 1 층 또는 2 층이기 때문에, GBD 가 낮아져 0.25 ? 0.55g/㎤, 바람직하게는 0.3 ? 0.5g/㎤ 가 되고, 섬유의 손상이 없어져, 그 결과, 내풍식 성능이 저하되지 않는다. 또한, GBD 가 0.25g/㎤ 미만이면, 면압이 낮기 때문에 섬유가 움직임으로써, 파손되어 비산되어 버린다. 또, GBD 가 0.55g/㎤ 초과이면, 면압으로 섬유가 파괴되어 짧아지고, 비산되어 버린다.
제 4 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (40) 는 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘한다. 특히, 이 실시형태에 의하면, 압입에 의해 부착될 때의 전단 변형이 수정될 수 있다.
(제 5 실시형태)
다음으로, 도 13 의 (a) 내지 도 15 를 참조하여 본 발명의 제 5 실시형태에 대하여 설명한다.
도 13 의 (a) 내지 도 15 는 본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치의 제 5 실시형태를 나타낸다. 도 13 의 (a) 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 사시도, 도 13 의 (b) 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 다른 유지 시일 부재의 사시도, 도 14 는 도 13 의 (b) 의 유지 시일 부재를 촉매 지지체에 부착한 외관 사시도, 도 15 는 도 14 의 배기 가스 처리 장치의 주요 부분의 확대도이다.
도 13 의 (a) 및 (b) 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (50, 51) 는, 상기 제 1 내지 제 4 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (10, 20, 30, 40) 와는 상이하여, 1 매의 단일층 시트이며, 촉매 담체 (70) 의 외주에 복수회 권회된 권회 타입이다. 이 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (50, 51) 는 3 회 권회 타입이며, 2 회 권회 또는 4 회 권회 이상의 형태를 취할 수도 있다.
유지 시일 부재 (50, 51) 에 대해서는, 알루미늄 함유량 70g/ℓ, Al/Cl = 1.8 (원자비) 의 염기성 염화 알루미늄 수용액에, 알루미나계 섬유의 조성이 Al2O3 : SiO2 = 72 : 28 이 되도록 실리카 졸을 배합하여, 알루미나계 섬유 전구체를 형성한다. 다음으로, 폴리비닐 알코올 등의 유기 중합체를 첨가하고, 이 용액을 농축시켜 방사액으로 하고, 이 방사 용액을 사용하여 블로잉법으로 방사한다. 방사된 섬유는 적층 형상으로 접혀 알루미나계 섬유의 시트 부재를 형성한다. 이 시트부재는 80 개/100㎠ 의 니들을 갖는 니들 보드를 사용하여, 원하는 니들 밀도가 얻어지도록 니들 처리를 실시하여 니들 펀칭된 매트를 제작하였다. 얻어진 시트 부재가 상온으로부터 최고 온도 1250℃ 에서 연속 소성되어, 기본 중량 750g/㎠ 의 알루미나계 섬유의 시트 부재를 형성하였다. 이 때, 알루미나계 섬유의 평균 직경은 7.2㎛ 이며, 최소 직경은 3.2㎛ 이다. 또, 바인더로서 아크릴계 라텍스 에멀젼을 부착시킴으로써, 건조 후 수지분이 5％ 로 설정된다.
도 13 의 (a) 에 나타내는 유지 시일 부재 (50) 는 권회를 시작하는 제 1 층을 형성하는 폭이 좁은 제 1 시트부 (52), 중간의 제 2 층을 형성하는 제 2 시트부 (53) 및 권회가 종료되는 제 3 층을 형성하는 제 3 시트부 (54) 로 형성된다. 예를 들어, 유지 시일 부재는 길이 치수 (L11) 가 1340㎜, 폭 치수 (L12) 가 110㎜, L12 보다 정해진 5㎜ 의 폭 치수 (L15) 만큼 큰 120㎜ 의 폭 치수 (L14), L14 보다 정해진 5㎜ 의 폭 치수 (L18) 만큼 큰 130㎜ 의 폭 치수 (L17) 의 단계적으로 폭이 넓은 형상으로 펀칭 가공에 의해 형성된다.
추가로, 예를 들어, 제 1 시트부 (52) 는 길이 치수 (L13) 가 460㎜, 제 2 시트부 (53) 는 길이 치수 (L16) 가 440㎜, 제 3 시트부 (54) 는 길이 치수 (L19) 가 440㎜ 로 형성된다.
유지 시일 부재 (50) 가 촉매 담체의 외주에 제 1 시트부 (52) 로부터 권회를 시작하여 제 3 시트부 (54) 까지 권회가 종료됨으로써 제 1 층 내지 제 3 층을 연속적으로 형성할 수 있고, 제 3 시트부 (54) 의 폭방향 단부가 배기 가스 처리 장치의 하우징 내에 부착할 때에 굴곡부를 형성한다.
도 13 의 (b) 에 나타내는 유지 시일 부재 (51) 는 권회가 시작되는 제 1 층으로부터 권회가 종료되는 제 3 층까지 직선적으로 연속된 사다리꼴 형상으로 형성된 시트부 (55) 이다. 예를 들어, 길이 치수 (L11) 가 1340㎜, 폭 치수 (L12) 가 110㎜, L12 보다 정해진 10㎜ 의 폭 치수만큼 큰 130㎜ 의 폭 치수 (L17) 의 사다리꼴 형상으로 펀칭 가공에 의해 형성된다.
도 14 및 도 15 에 도시된 바와 같이, 유지 시일 부재 (51) 는 촉매 담체 (70) 의 외주에 연속적으로 권회됨으로써, 제 1 층 (56), 제 2 층 (57) 및 제 3 층 (58) 이 연속적으로 형성된다. 그리고, 촉매 담체 (70) 에 부착된 유지 시일 부재 (51) 는 배기 가스 처리 장치 (80) 의 하우징 (81) 내에, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 압입된다.
이 때, 유지 시일 부재 (51) 에서는, 도 15 중의 좌측인 배기 가스의 유입측에 있어서, 배기 가스 처리 장치 (80) 의 하우징 (81) 내에 부착할 때에 제 3 층 (58) 의 폭방향 단부에서 굴곡부 (59) 가 형성된다. 또, 배기 가스의 유출측에 있어서도, 동일하게 제 3 층 (58) 의 폭방향의 다른 단부에서 굴곡부 (59) 가 형성된다.
유지 시일 부재 (51) 에서는, 3 바퀴 권회됨으로써 시트부 (55) 가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분이, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 된다. 그 결과, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위한 큰 면압을 부여할 수 있음과 함께, 섬유가 파괴되고 섬유의 길이가 짧아져 내풍식 성능의 저하가 시작된다.
또, 시트부 (55) 가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 배기 가스의 유입측 및 유출측의 굴곡부 (59) 에서는, 1 층 또는 2 층이기 때문에, GBD 가 낮아져 0.25 ? 0.55g/㎤, 바람직하게는 0.3 ? 0.5g/㎤ 가 되고, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 저하되지 않는다.
제 5 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (50, 51) 는, 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘한다. 특히, 이 실시형태에 의하면, 유지 시일 부재를 형성하는 데에 있어서 가공성이 우수하다. 단일층의 유지 시일 부재를 배기 가스 처리체에 권회하여, 예를 들어, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징에 압입됨으로써, 배기 가스 처리체의 축방향을 따른 3 층 구조의 중앙 부분은 GBD 0.5g/㎤ 이상이 되기 때문에, 배기 가스 처리체를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다. 또, 실질적으로 1 층 구조인 단부 부분은, GBD 는 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 확보될 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 높은 설계 자유도를 가능하게 할 수 있다. 또한, 유지 시일 부재 (50, 51) 는, 폭이 넓은 측부터 권회를 시작해도 된다.
(제 6 실시형태)
다음으로, 도 16 내지 도 21 을 참조하여 본 발명의 제 6 실시형태에 대하여 설명한다.
도 16 내지 도 21 은 본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치의 제 6 실시형태를 나타낸다. 도 16 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 사시도, 도 17 은 도 16 의 유지 시일 부재를 촉매 지지체에 부착한 외관 사시도, 도 18 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 제 1 변형예의 사시도, 도 19 는 도 18 의 유지 시일 부재를 촉매 지지체에 부착한 외관 사시도, 도 20 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 제 2 변형예의 사시도, 도 21 은 도 20 의 유지 시일 부재를 촉매 지지체에 부착한 외관 사시도이다.
도 16 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (90) 는 상기 제 5 실시형태와 동일하게, 1 매의 단일층의 시트 부재 (91) 로 이루어지고, 촉매 담체 (70) 의 외주에 복수회 권회시키는 권회 타입이다. 이 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (90) 는 3 회 권회 타입이며, 2 회 권회 또는 4 회 권회 이상의 형태를 취할 수도 있다.
시트 부재 (91) 는 예를 들어, 길이 치수 (L20) 가 1340mm, 균일한 폭 치수 (L21) 가 110㎜ 이고, 두께 치수 (L22) 가 6.0㎜ 인 직사각형으로 형성되어 있고, 권회 시작측에 1 쌍의 직각 코너 (92, 93) 를 가지며, 이들의 반대측의 권회 종료측에 1 쌍의 직각 코너 (94, 95) 를 갖는다.
시트 부재 (91) 에서는, 권회가 시작되는 제 1 층을 형성하는 제 1 시트부 (96), 중간의 제 2 층을 형성하는 제 2 시트부 (97) 및 권회가 종료되는 제 3 층을 형성하는 제 3 시트부 (98) 가 연속적으로 형성된다.
또, 시트 부재 (91) 는 권회 시작측의 한 쌍의 코너 (92, 93) 사이에 권회 시작측 단면 (99) 을 가지며, 이 반대측의 권회 종료측의 한 쌍의 코너 (94, 95) 사이에 권회 종료측 단면 (100) 을 갖는다.
게다가, 시트 부재 (91) 는 권회 시작측의 코너 (92) 와 권회 종료측의 코너 (94) 사이에, 배기 가스의 유입측 단면 (101) 을 가지며, 권회 시작측의 코너 (93) 와 권회 종료측의 코너 (95) 사이에, 배기 가스의 유입측 단면 (102) 을 갖는다.
시트 부재 (91) 에 대해서는, 예를 들어, 알루미늄 함유량 70g/ℓ, Al/Cl = 1.8 (원자비) 의 염기성 염화 알루미늄 수용액에, 알루미나계 섬유의 조성이 Al2O3 : SiO2 = 72 : 28 이 되도록 실리카 졸을 배합하여, 알루미나계 섬유 전구체를 형성한다. 다음으로, 폴리비닐 알코올 등의 유기 중합체를 첨가하고, 이 용액을 농축시켜 방사액으로 하고, 이 방사 용액을 사용하여 블로잉법으로 방사한다. 방사된 섬유가 적층 형상으로 접혀 알루미나계 섬유의 시트 부재를 형성한다. 시트 부재는 80 개/100㎠의 니들을 갖는 니들 보드를 사용하여, 원하는 니들 밀도가 얻어지도록 니들 처리를 실시하여 니들 펀칭된 매트를 제작하였다. 얻어진 시트 부재가 상온으로부터 최고 온도 1250℃ 에서 연속 소성되어, 기본 중량 750g/㎠ 의 알루미나계 섬유의 시트 부재를 형성하였다. 이 때, 알루미나계 섬유의 평균 직경은 7.2㎛ 이며, 최소 직경은 3.2㎛ 이다. 또, 바인더로서 아크릴계 라텍스 에멀젼을 부착시킴으로써, 건조 후 수지분이 5％ 로 설정된다.
도 17 에 도시된 바와 같이, 시트 부재 (91) 는 그 권회 시작측의 코너 (92, 93) 를 촉매 담체 (70) 의 일방의 단부에 맞추도록 하고, 촉매 담체 (70) 의 축방향으로, 예를 들어 3㎜ 이상인 미리 정해진 변위 치수 (L23) 를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 촉매 담체 (70) 에 나선 형상으로 권회된다. 그 결과, 제 1 층 (96), 제 2 층 (97) 및 제 3 층 (98) 으로 된 3 층 구조를 이루는 유지 시일 부재 (90) 가 형성된다.
촉매 담체 (70) 에 부착된 유지 시일 부재 (90) 는 배기 가스 처리 장치 (80) 의 하우징 (81) 내에, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 압입된다 (도 15 참조). 이 압입에 의해, 제 1 층 (96) 에 대해 제 2 층 (97) 및 제 3 층 (98) 이 상대적으로 변위된다. 그 결과, 유지 시일 부재 (90) 는 도 17 중의 우측 후방인 배기 가스의 유입측에 있어서, 제 3 층 (98) 의 폭방향 단부가 굴곡된다.
유지 시일 부재 (90) 에서는, 3 바퀴 권회됨으로써 시트 부재 (91) 가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분이, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 된다. 그 결과, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위한 큰 면압을 부여할 수 있음과 함께, 섬유가 파괴되고 섬유의 길이가 짧아져 내풍식 성능의 저하가 시작된다.
또, 시트 부재 (91) 가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 배기 가스의 유입측 및 유출측에서는, 1 층 또는 2 층이기 때문에, GBD 가 낮아져 0.25 ? 0.55g/㎤, 바람직하게는 0.3 ? 0.5g/㎤ 가 되고, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 저하되지 않는다.
도 18 에 도시된 바와 같이, 유지 시일 부재 (90) 의 제 1 변형예에서는, 시트 부재 (91) 에 있어서, 코너 (92) 부분을 절단함으로써 형성된 유출측 노치 (103) 가 권회 시작측 단면 (99) 과 유출측 단면 (101) 사이에 제공되고, 유출측 노치 (103) 의 반대측에, 코너 (95) 부분을 절단함으로써 형성된 유입측 노치 (10) 가 권회 종료측 단면 (100) 과 유입측 단면 (102) 사이에 제공된다.
도 19 에 도시된 바와 같이, 시트 부재 (91) 는 그 유출측 노치 (103) 를 촉매 담체 (70) 의 일방의 단면에 맞추도록 하고, 촉매 담체 (70) 의 축방향으로, 예를 들어 3㎜ 이상인 미리 정해진 변위 치수 (L23) 를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 촉매 담체 (70) 에 나선 형상으로 권회된다. 그 결과, 유출측 단면 (101) 에 있어서는, 제 2 층 (97) 과 유출측 노치 (103) 가 균일 면을 형성하고, 유입측 단면 (102) 에 있어서는, 제 2 층 (97) 과 유입측 노치 (104) 가 균일 면을 형성한다. 즉, 제 2 층 (97) 의 가장자리와 유출측 노치 (103) 의 가장자리는 동일 면에 배치되고, 제 2 층 (97) 의 가장자리와 유입측 노치 (104) 의 가장자리는 동일 면에 배치된다.
도 20 에 도시된 바와 같이, 유지 시일 부재 (90) 의 제 2 변형예에서는, 시트 부재 (91) 에 있어서, 유출측 노치 (103) 와 코너 (94) 를 비스듬하게 절단함으로써 형성된 경사상 노치면 (105) 이 권회 시작측 단면 (99) 과 권회 종료측 단면 (100) 사이에 형성된다. 그 결과, 경사상 노치면 (105) 에 의해, 시트 부재 (91) 는 폭 치수 (L24) 의 권회 시작측 단면 (99) 과 폭 치수 (L24) 보다 짧은 폭 치수 (L25) 의 권회 종료측 단면 (100) 을 갖는다.
도 21 에 도시된 바와 같이, 시트 부재 (91) 는 그 권회 시작측 단면 (99) 을 촉매 담체 (70) 의 축방향의 일방의 단면에 맞추도록 하여, 촉매 담체 (70) 에 권회된다. 그 결과, 배기 가스의 유출측에 있어서는, 경사상 노치면 (105) 에 의해 제 1 층 (96), 제 2 층 (97) 및 제 3 층 (98) 이 균일 면을 형성한다. 즉, 제 1 층 (96), 제 2 층 (97) 및 제 3 층 (98) 의 가장자리가 동일 면에 배치된다.
제 6 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (90) 는 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘한다. 특히, 이 실시형태에 의하면, 시트 부재 (91) 는 촉매 담체 (70) 의 축방향으로 미리 정해진 변위 치수 (L23) 를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 촉매 담체 (70) 에 나선 형상으로 권회된 후에, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징 (81) 에 압입된다. 그리고, 촉매 담체 (70) 의 축방향을 따른 복수층 구조의 중앙 부분은, GBD 0.5g/㎤ 이상이 되지만, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다.
또, 시트 부재 (91) 가 직사각형으로 형성되므로, 제작이 간단하여 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 게다가, 시트 부재 (91) 는 촉매 담체 (70) 의 축방향으로 미리 정해진 변위 치수 (L23) 를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 촉매 담체 (70) 에 나선 형상으로 권회되었을 때에, 노치 (103, 104) 및 노치면 (105) 에 의해 단부가 돌출되지 않고 균일 면으로 형성된다.
제 6 실시형태에 따른 배기 가스 처리 장치 (80) 에서는, 유지 시일 부재 (90) 의 시트 부재 (91) 는 촉매 담체 (70) 의 축방향으로 미리 정해진 변위 치수 (L23) 를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 촉매 담체 (70) 에 나선 형상으로 권회되고, 그 후, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상으로 하우징에 압입된다. 촉매 담체 (70) 의 축방향을 따른 복수층 구조의 중앙 부분은 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 되지만, 촉매 담체 (70) 를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다.
게다가, 변위 치수 (L23) 가 설정되어 있던 단부 부분에서, GBD 는 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 확보될 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 높은 설계 자유도를 가능하게 하여, 배기 가스 처리 특성의 향상을 도모할 수 있다.
(제 7 실시형태)
다음으로, 도 22 내지 도 27 을 참조하여 본 발명의 제 7 실시형태에 대하여 설명한다.
도 22 내지 도 27 은 본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치의 제 7 실시형태를 나타낸다. 도 22 는 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 사시도, 도 23 은 도 22 의 유지 시일 부재를 촉매 지지체에 부착한 외관 사시도, 도 24 는 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 제 1 변형예의 사시도, 도 25 는 도 24 의 유지 시일 부재를 촉매 지지체에 부착한 외관 사시도, 도 26 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 유지 시일 부재의 제 2 변형예의 사시도, 도 27 은 도 26 의 유지 시일 부재를 촉매 지지체에 부착한 외관 사시도이다.
도 22 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (120) 는 상기 제 6 실시형태와 동일하게 1 매의 단일층의 시트 부재 (121) 로 이루어지고, 촉매 담체 (70) 의 외주에 시트 부재가 복수회 권회되는 권회 타입이다. 이 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (120) 는 3 회 권회 타입이며, 2 회 권회 또는 4 회 권회 이상의 형태를 취할 수도 있다.
시트 부재 (121) 는 예를 들어, 길이 치수 (L20) 가 1340㎜, 균일한 폭 치수 (L21) 가 110㎜ 이고, 두께 치수 (L22) 가 6.0㎜ 인 평행사변형으로 형성되고, 권회 시작측에 예각의 코너 (122) 및 둔각의 코너 (123) 를 가지며, 이들의 반대측의 권회 종료측에 둔각의 코너 (124) 및 예각의 코너 (125) 를 갖는다.
도 23 에 도시된 바와 같이, 시트 부재 (121) 는 그 권회 시작측의 예각의 코너 (122) 및 둔각의 코너 (123) 를 촉매 담체 (70) 의 일방의 단부에 맞추도록 하고, 촉매 담체 (70) 의 축방향으로, 예를 들어 3㎜ 이상인 미리 정해진 변위 치수 (L23) 를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 촉매 담체 (70) 에 나선 형상으로 권회된다. 그 결과, 제 1 층 (96), 제 2 층 (97) 및 제 3 층 (98) 으로 된 3 층 구조를 이루는 유지 시일 부재 (120) 가 형성된다.
촉매 담체 (70) 에 부착된 유지 시일 부재 (120) 는 배기 가스 처리 장치 (80) 의 하우징 (81) 내에 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 압입된다. 이 압입에 의해, 제 1 층 (96) 에 대해 제 2 층 (97) 및 제 3 층 (98) 이 상대적으로 변위되어, 유지 시일 부재 (120) 의 유출측 단면 (101) 이 균일 면을 형성한다.
도 24 에 도시된 바와 같이, 유지 시일 부재 (120) 의 제 1 변형예에서는, 시트 부재 (121) 에 있어서, 권회 시작측 단면 (99) 과 유출측 단면 (101) 사이에, 예각의 코너 (122) 부분을 절단함으로써 형성된 유출측 노치 (126) 를 형성하고, 유출측 노치 (126) 의 반대측에, 권회 종료측 단면 (100) 과 유입측 단면 (102) 사이에, 예각의 코너 (125) 부분을 절단함으로써 형성된 유입측 노치 (127) 가 제공된다.
도 25 에 도시된 바와 같이, 시트 부재 (121) 는 그 유출측 노치 (126) 를 촉매 담체 (70) 의 일방의 단면에 맞추도록 하고, 촉매 담체 (70) 의 축방향으로, 예를 들어 3㎜ 이상인 미리 정해진 변위 치수 (L23) 를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 촉매 담체 (70) 에 나선 형상으로 권회된다. 그 결과, 유출측 단면 (101) 에 있어서는, 제 2 층 (97) 과 유출측 노치 (126) 가 균일 면을 형성하고, 유입측 단면 (102) 에 있어서는, 제 2 층 (97) 과 유입측 노치 (127) 가 균일 면을 형성한다.
도 26 에 도시된 바와 같이, 유지 시일 부재 (120) 의 제 2 변형예에서는, 시트 부재 (121) 에 있어서, 권회 시작측 단면 (99) 과 권회 종료측 단면 (100) 사이에, 유출측 노치 (126) 와 코너 (124) 를 비스듬하게 절단함으로써 형성된 경사상 노치면 (128) 이 제공된다.
도 27 에 도시된 바와 같이, 시트 부재 (121) 는 그 권회 시작측 단면 (99) 을 촉매 담체 (70) 의 일방의 단면에 맞추도록 하고, 촉매 담체 (70) 의 축방향으로, 예를 들어 3㎜ 이상인 미리 정해진 변위 치수 (L23) 를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 촉매 담체 (70) 에 나선 형상으로 권회된다. 그 결과, 유출측 단면 (101) 에 있어서, 제 1 층 (96), 제 2 층 (97) 및 제 3 층 (98) 이 균일 면을 형성한다.
제 7 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (120) 는 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 발휘한다. 특히, 이 실시형태에 의하면, 시트 부재 (121) 를 평행사변형으로 형성함으로써, 유입측 단면 (99) 및 유출측 단면 (100) 을 촉매 담체 (70) 의 축방향으로 평행하게 배치할 수 있기 때문에, 촉매 담체 (70) 에 대한 시트 부재 (121) 의 위치가 안정될 수 있다.
또한, 본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치는 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 안에서 변형이나 개량 등이 적절히 이루어질 수 있다.
예를 들어, 각 시일 부재의 돌출 부분은 유입측 및 유출측을 서로 바꿔 적용해도 된다.
또, 제 1 내지 제 4 실시형태에 있어서, 제 2 시트 부재가 압입시의 전단력을 이용함으로써, 제 1 시트 부재에 대해 변위될 수도 있고, 또는 배출 가스의 유출측의 단면이 균일 면을 형성하도록 절단이 실행될 수도 있다.
(실시예)
다음으로, 도 28 에 나타내는 면압 측정 장치를 이용하여 본 발명의 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치의 작용 및 효과를 확인하기 위해 실시한 실시예에 대하여 설명한다. 이 실시예에서는, 제 1 실시형태 내지 제 7 실시형태 중 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (10, 20) 가 유지 시일 부재의 대표로 선택된다. 도 28 은 면압 측정 장치의 정면도이다.
(면압 및 풍식 특성 측정)
먼저, 면압 측정을 도 28 에 나타내는 면압 측정 장치 (60) 를 이용하여 실시하였다. 면압 측정 장치 (60) 는 게이트형 (gate-type) 만능 재료 시험기이다. 샘플 (64) 이 플레이트 (61) 와 측정 베이스 (62) 사이에 배치된 고정 지그 (63) 에 끼워지고, 플레이트 (61) 로부터 샘플 (64) 에 압축 하중을 가하여, 압축 후의 부피 밀도 GBD 가 원하는 조건이 되도록 변위 측정기 (65) 에 의해 측정되었다. 샘플 (64) 로서는, 25㎜ 정사각형으로 펀칭 가공된 알루미나 섬유 집합체의 시트 부재를 준비하였다.
면압 측정에는, 실시예 1 로서 제 1 시일 부재 (A 층) 및 제 2 시일 부재 (B 층) 가 각각 니들 펀칭된 매트인 것을 준비하였으며, 실시예 2 로서 제 1 시일 부재 (A 층) 가 초조 성형 매트이며, 제 2 시일 부재 (B 층) 가 니들 펀칭된 매트인 것을 준비하였으며, 비교예 1, 2 로서 1 층에서 기본 중량이 상이한 니들 펀칭된 매트인 것을 준비하였다.
일반적으로, 니들 펀칭된 매트는 방사된 섬유를 니들링하고 난 후 소성함으로써 형성된다. 섬유는 서로 얽혀 있으므로, 전단력에 대한 강도가 높다.
또, 초조 매트는 방사된 섬유를 소성한 후 분쇄 처리하고, 물과 바인더를 첨가하여 초조한 후에, 건조시켜 형성된다. 섬유의 길이는 대략 0.3㎜ ? 0.5㎜ 로 짧고, 제조시에 다량의 바인더를 필요로 하지만 두께의 조정이 가능하다.
다음으로, 풍식 특성 시험을 실시하여, 면압 및 풍식 특성의 측정값을 표 1 에 나타낸다. 도 29 는 면압 및 풍식 평가를 나타낸다.
Figure pat00001
표 1 및 도 29 로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2 에서는, 폭방향으로 넓은 B 층의 단부가 배기 가스 처리 장치에 부착된 후에 배기 가스에 노출된다. 부착한 후의 B 층의 단부는, GBD 가 0.3g/㎤ 이며, 내풍식성이 양호하게 되어 있다. 또한, A 층 및 B 층의 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분은, GBD 가 0.6g/㎤ 로, 큰 면압을 얻을 수 있다.
이것은 다음의 이유 때문이다. 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징에 압입됨으로써, 시트 부재가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분은, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 된다. 그 결과, 배기 가스 처리체를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있음과 함께, 섬유의 길이가 짧게 파괴되기 때문에, 내풍식 성능의 저하가 시작된다. 또한, 시트 부재가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 부분에서는, 1 층이기 때문에 GBD 는 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져, 내풍식 성능이 저하되지 않도록 할 수 있다.
한편, 비교예 1 에서는, 부재가 배기 가스 처리 장치에 부착한 후에 배기 가스에 노출된다. 단부에서는. GBD 가 0.6g/㎤ 로, 섬유가 풍식될 우려가 있다. 또, 비교에 1 과 유사한 비교예 2 에서는, 부재가 배기 가스 처리 장치에 부착된 후에 배기 가스에 노출된다. 단부에서는, GBD 가 0.3g/㎤ 로, 섬유가 풍식될 우려는 없지만, 면압이 낮아져 대중량의 촉매 담체를 유지하기 위해 필요한 면압을 얻기 어렵다.
면압 및 풍식 특성 측정으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2 에서는, 내풍식성이 0.25 ≤ GBD ≤ 0.55 의 범위 내에서 양호하고, 특히 0.3 ≤ GBD ≤ 0.5 에서 양호하다는 것을 알 수 있다. 초조 매트의 경우에는, 섬유의 길이가 0.3㎜ ? 0.5㎜ 로 짧기 때문에, GBD 0.3g/㎤ 이하의 낮은 GBD 에서 풍식이 빨리 진행된다. 게다가, GBD 0.6g/㎤ 이상의 높은 GBD 에서도 풍식이 빨리 진행된다.
다른 한편, 니들 펀칭된 매트의 경우에는, 섬유가 서로 얽혀 있기 때문에, GBD 0.3g/㎤ 이하의 낮은 GBD 에서도 풍식이 진행되기 어렵다.
제 1 실시형태 내지 제 7 실시형태 중, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 따른 유지 시일 부재 (10, 20) 가 유지 시일 부재의 대표적으로 선택하여 실시하였으나, 그 밖의 제 3 내지 제 7 실시형태에 있어서도 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있었다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 하기와 같이 적어도 예시적이며, 비제한적인 실시형태를 제공할 수 있다.
1) 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체를 하우징 내에 유지하는 유지 시일 부재로서, 무기 섬유의 시트부재는 적어도 2 층을 형성하도록 적층되며, 이면측에 배치되는 그 시트 부재가 정면측에 배치되는 시트 부재보다 미리 정해진 길이만큼 가스 유입 방향의 폭 치수가 작은 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 폭 치수는 배기 가스의 흐름을 따라 배기 가스 처리체의 축방향의 길이를 말한다. 또, 시트 부재의 표리 (back and forth) 에 대해서는, 이면측은 시트 부재가 배기 가스 처리체에 권회할 때에 배기 가스 처리체에 접하는 측을 가리키며, 정면측은 그 반대측 (하우징에 부착할 때에 하우징에 접하는 측) 을 가리킨다.
상기 1) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 유지 시일 부재는 예를 들어, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징에 압입되므로, 시트 부재가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분은, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이지만, 배기 가스 처리체를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다. 한편, 시트 부재가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 부분에서는, 1 층이기 때문에 GBD 는 2 층인 부분보다 낮아짐으로써, 섬유의 손상이 없어지고, 내풍식 성능이 확보될 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체의 유지에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 설계 자유도를 높일 수 있다.
2) 상기 1) 에 기재된 유지 시일 부재로서, 상기 시트 부재의 적어도 배기 가스의 유입측에서는, 상기 하우징에 부착할 때에, 폭 치수가 큰 시트 부재의 유입측 단부가, 폭 치수가 작은 시트 부재측으로 굴곡되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, "굴곡" 이란, 적어도 하우징에 부착한 후에 절곡 형상이나 만곡 형상으로 변형되는 것을 가리킨다.
상기 2) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 폭 치수가 작은 시트 부재로부터 돌출된 폭 치수가 큰 시트 부재의 굴곡 부분은, 낮은 GBD 가 되기 때문에 내풍식 성능의 저하를 더욱 저지할 수 있다.
3) 상기 1) 또는 2) 에 기재된 유지 시일 부재로서, 상기 폭 치수가 큰 시트 부재가 니들 펀칭된 매트인 것을 특징으로 한다.
상기 3) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 폭 치수가 큰 시트 부재가 니들 펀칭된 매트이기 때문에, 시일 부재의 두께 방향으로 니들에 의해 무기 섬유가 국소적으로 배향되고, 시일 부재의 강도가 향상되며, 내풍식성이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 니들은 시일 부재의 정면과 이면의 양측에서 대향시켜 실시되는 것이 바람직하며, 이에 의해 유지 시일 부재의 강도가 더욱 향상된다.
4) 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체의 외주에 무기 섬유의 시트 부재를 적어도 2 층을 형성하도록 권회하여 하우징 내에 그 배기 가스 처리체를 유지하는 유지 시일 부재로서, 상기 시트 부재는 단일 형성되고, 상기 배기 가스 처리체에 처음에 권회되는 가스 유입 방향의 단부의 폭 치수가 대향하는 단부의 폭 치수에 대해 미리 정해진 길이 만큼 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 4) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 단일 시트 부재가 배기 가스 처리체에 권회되고, 유지 시일 부재가 예를 들어, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징에 압입되므로, 배기 가스 처리체의 축방향을 따른 2 층 구조의 중앙 부분은 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 되지만, 배기 가스 처리체를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다. 한편, 실질적으로 1 층 구조인 단부 부분에서는, GBD 는 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 확보될 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체에 있어서의 유지시 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 설계 자유도를 높일 수 있다.
5) 상기 4) 에 기재된 유지 시일 부재로서, 상기 시트 부재의 상기 폭 치수의 변화는 전개 (권회되지 않음(non-wound)) 상태에서 1 쌍의 대향하는 장변 단부로부터 단변 단부를 향해 연속적으로 작아지고 있어, 상기 단변 단부로부터 권회가 시작하는 것을 특징으로 한다.
상기 5) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 제 2 층 부분에서 제 1 층 부분으로의 폭 치수의 변화가 연속적으로 작아지므로, 시트 부재의 평면 형상은 예를 들어 단순한 사다리꼴 형상으로 할 수 있어, 유지 시일 부재를 형성하는 데에 있어서 가공성이 우수하다. 게다가, 단부 부분에서, GBD 는 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능을 향상시킬 수 있다.
6) 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체의 외주에 무기 섬유의 시트 부재를 적어도 2 층 형성하도록 권회하여 하우징 내에 그 배기 가스 처리체를 유지하는 유지 시일 부재로서, 상기 시트 부재는 단일 형성되고, 상기 배기 가스 처리체에 처음에 권회되는 가스 유입 방향의 단부의 폭 치수가 대향하는 단부의 폭 치수와 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 6) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 시트 부재는 배기 가스 처리체의 축방향으로 미리 정해진 변위 치수를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 배기 가스 처리체에 나선 형상으로 권회되고, 유지 시일 부재는 예를 들어, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징에 압입된다. 배기 가스 처리체의 축방향을 따른 복수층 구조의 중앙 부분은 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 되지만, 배기 가스 처리체를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다. 게다가, 변위 치수가 설정되어 있던 단부 부분에서는, GBD 가 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 확보될 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 설계 자유도를 높일 수 있다.
7) 상기 6) 에 기재된 유지 시일 부재로서, 상기 시트 부재는 직사각형 또는 평행사변형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 7) 에 기재된 발명에 의하면, 시트 부재가 직사각형이나 평행사변형으로 형성되므로, 제작이 간단해져, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
8) 상기 6) 또는 상기 7) 에 기재된 유지 시일 부재로서, 상기 시트 부재는 가스 유입 방향의 단부 및 가스 유출 방향의 단부중 적어도 일방에, 상기 배기 가스 처리체에 감은 후에 균일 면을 형성하기 위한 노치를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 8) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 시트 부재는 배기 가스 처리체의 축방향으로 미리 정해진 변위 치수를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 배기 가스 처리체에 나선 형상으로 권회되었을 때에, 노치에 의해 단부가 돌출되지 않고 상대적으로 평행한 단면으로 권회된다.
9) 상기 1) 내지 상기 8) 중 어느 것에 기재된 유지 시일 부재로서, 상기 시트 부재는, 바인더를 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 9) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 바인더로서, 예를 들어 아크릴계 라텍스 에멀젼 등의 유기 바인더가 사용되므로, 무기 섬유를 주성분으로 하여 유기 바인더에 의해 결착시킴으로써, 섬유의 비산을 억제할 수 있어, 작업자의 핸들링성을 향상시킬 수 있다.
10) 상기 1) 내지 상기 9) 중 어느 하나에 기재된 유지 시일 부재로서, 상기 무기 섬유가 알루미나와 실리카의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 10) 에 기재된 유지 시일 부재에 의하면, 알루미나에 실리카를 배합시켜 무기 섬유를 형성함으로써, 내열성의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 내풍식성을 확보한 알루미나계 전구체를 제조할 수 있다.
11) 배기 가스 처리체, 배기 가스 처리체의 외주부의 적어도 일부에 권회된 유지 시일 부재 및 유지 시일 부재를 권회한 상기 배기 가스 처리체를 수용 유지하는 하우징을 구비하는 배기 가스 처리 장치로서, 상기 유지 시일 부재는 무기 섬유의 시트 부재를 적어도 2 층 형성하도록 적층하여 이루어지고, 이면측에 배치되는 그 시트 부재가 정면측에 배치되는 상기 시트 부재보다 미리 정해진 길이만큼 가스 유입 방향의 폭 치수가 작게 형성되어 있고, 상기 하우징에 부착할 때에 정면측에 배치된 그 시트 부재의 단부가 변형되는 것을 특징으로 한다.
상기 11) 에 기재된 배기 가스 처리 장치에 의하면, 시트 부재가 적층되어 직경 방향으로 겹쳐져 있는 부분은, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 되지만, 배기 가스 처리체를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다. 또, 시트 부재가 적층되지 않고 겹쳐져 있지 않은 부분에서는, 1 층이기 때문에 GBD 는 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 저하되지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체의 유지에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 높은 설계 자유도를 가능하게 하여, 배기 가스 처리 특성의 향상을 도모할 수 있다.
12) 배기 가스 처리체, 배기 가스 처리체의 외주부에 무기 섬유의 시트 부재를 적어도 2 층 형성하도록 권회된 유지 시일 부재 및 유지 시일 부재를 권회한 상기 배기 가스 처리체를 수용 유지하는 하우징을 구비하는 배기 가스 처리 장치로서, 상기 유지 시일 부재의 상기 시트 부재에서는, 상기 배기 가스 처리체에 처음에 권회되는 가스 유입 방향의 상기 유지 시일 부재 단부의 폭 치수가 대향하는 단부의 폭 치수에 대해 미리 정해진 길이만큼 상이하여, 상기 하우징에 부착할 때에 정면측의 상기 2 층 부분의 단부가 변형되는 것을 특징으로 한다.
상기 12) 에 기재된 배기 가스 처리 장치에 의하면, 단일층의 유지 시일 부재는 배기 가스 처리체에 권회하고, 예를 들어, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징에 압입됨으로써, 배기 가스 처리체의 축방향을 따른 2 층 구조의 중앙 부분은, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 되지만, 배기 가스 처리체를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다. 한편, 실질적으로 1 층 구조인 단부 부분에서는, GBD 가 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 확보될 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 높은 설계 자유도를 가능하게 하여, 배기 가스 처리 특성의 향상을 도모할 수 있다.
13) 배기 가스 처리체, 배기 가스 처리체의 외주부에 무기 섬유의 시트 부재를 적어도 2 층 형성하도록 권회된 유지 시일 부재 및 유지 시일 부재를 권회한 상기 배기 가스 처리체를 수용 유지하는 하우징을 구비하는 배기 가스 처리 장치로서, 상기 유지 시일 부재의 상기 시트 부재는, 상기 배기 가스 처리체의 축방향으로 미리 정해진 변위 치수를 갖도록 시트 부재를 변위시키면서, 그 배기 가스 처리체에 나선 형상으로 권회되는 것을 특징으로 한다.
상기 13) 에 기재된 배기 가스 처리 장치에 의하면, 시트 부재는 배기 가스 처리체의 축방향으로 미리 정해진 변위 치수를 형성하도록 시트 부재를 변위시키면서, 배기 가스 처리체에 나선 형상으로 권회된 후에, 유지 시일 부재는 예를 들어 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상에서 하우징에 압입된다. 배기 가스 처리체의 축방향을 따른 복수층 구조의 중앙 부분은, 섬유의 압괴가 개시되는 GBD 0.5g/㎤ 이상이 되지만, 배기 가스 처리체를 유지하기 위해 필요한 면압이 확보될 수 있다. 게다가, 변위 치수가 설정되어 있던 단부 부분에서는, GBD 가 낮아짐과 함께, 섬유의 손상이 없어져 내풍식 성능이 확보될 수 있다. 그 결과, 대중량의 배기 가스 처리체의 유지에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 높은 설계 자유도를 가능하게 하여, 배기 가스 처리 특성의 향상을 도모할 수 있다.
14) 상기 11) 내지 13) 의 어느 하나에 기재된 배기 가스 처리 장치로서, 상기 하우징에 부착한 후의 정면측에 배치된 상기 시트 부재의 변형된 단부의 충전 밀도가 0.25 ? 0.55g/㎤ 이며, 더욱 바람직하게는 0.3 ? 0.5g/㎤ 인 것을 특징으로 한다. 충전 밀도가 0.25g/㎤ 미만이면, 면압이 낮기 때문에 섬유가 움직임으로써, 파손되어 비산되어 버린다. 또, GBD 가 0.55g/㎤ 초과이면, 면압으로 섬유가 파괴되어 짧아지고, 비산되어 버린다.
상기 14) 에 기재된 배기 가스 처리 장치에 의하면, 정면측에 배치된 시트 부재의 변형된 단부의 충전 밀도가 0.3 ? 0.5g/㎤ 이므로, 최선의 내풍식 성능이 확보될 수 있다.
15) 상기 11) 내지 14) 의 어느 하나에 기재된 배기 가스 처리 장치로서, 상기 배기 가스 처리체가 촉매 담체 또는 배기 가스 필터인 것을 특징으로 한다.
상기 15) 에 기재된 배기 가스 처리 장치에 의하면, 유지 시일 부재는 예를 들어, 코디어라이트, 알루미나, 멀라이트, 스피넬 등으로 대표되는 내열성이 높은 세라믹 재료를 원통 형상의 허니컴으로 성형하고, 주지의 3원 촉매 (예를 들어 백금/로듐/팔라듐 촉매) 를 담지하고 있는 촉매 담체에 유지 시일 부재를 적용할 수 있다. 또, 내열성이 높은, 예를 들어, 세라믹 재료를 다공질의 원통 형상의 허니컴으로 성형한 배기 가스 필터에도 유지 시일 부재를 적용할 수 있다. 이에 의해, 유지 시일 부재는 가솔린 엔진용과 디젤 엔진용으로 높은 범용성을 갖는 유지 시일 부재로서 사용될 수 있다.
전술한 바와 같은 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치에 의하면, 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리체를 하우징에 유지하는 유지 시일 부재 및 배기 가스 처리 장치에 있어서, 대중량의 배기 가스 처리체에 있어서의 풍식에 대한 염려를 해소할 수 있고, 높은 설계 자유도를 가능하게 하여, 배기 가스 처리 특성의 향상을 도모할 수 있다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 유지 시일 부재
11 : 제 1 시트 부재 (시트 부재)
12 : 제 2 시트 부재 (시트 부재)
20 : 유지 시일 부재
21 : 제 1 시트 부재 (시트 부재)
22 : 제 2 시트 부재 (시트 부재)
30 : 유지 시일 부재
31 : 제 1 시트 부재 (시트 부재)
32 : 제 2 시트 부재 (시트 부재)
33 : 제 3 시트 부재 (시트 부재)
40 : 유지 시일 부재
41 : 제 1 시트 부재 (시트 부재)
42 : 제 2 시트 부재 (시트 부재)
43 : 제 3 시트 부재 (시트 부재)
70 : 촉매 담체 (배기 가스 처리체)
80 : 배기 가스 처리 장치
81 : 하우징
90 : 유지 시일 부재
91 : 시트 부재
120 : 유지 시일 부재
121 : 시트 부재

Claims (7)

  1. 배기 가스 처리체,
    배기 가스 처리체의 외주부에 무기 섬유 시트 부재를 적어도 2 층을 형성하도록 권회된 유지 시일 부재와, 상기 유지 시일 부재를 권회된 상기 배기 가스 처리체를 수용 유지하는 하우징을 구비하는 배기 가스 처리 장치의 장착 방법으로서,
    상기 유지 시일 부재의 상기 시트 부재는, 상기 배기 가스 처리체의 축방향으로 미리 정해진 거리만큼 시트 부재를 변위시키면서, 그 배기 가스 처리체에 권회되고, 상기 하우징에 장착할 때에 표면측의 단부가 실질적으로 변형되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치의 장착 방법.
  2. 배기 가스 처리체,
    배기 가스 처리체의 외주부에 무기 섬유 시트 부재를 적어도 2 층을 형성하도록 권회된 유지 시일 부재와, 상기 유지 시일 부재를 권회된 상기 배기 가스 처리체를 수용 유지하는 하우징을 구비하는 배기 가스 처리 장치로서,
    상기 유지 시일 부재의 상기 시트 부재는, 상기 배기 가스 처리체의 축방향으로 미리 정해진 거리만큼 시트 부재를 변위시키면서, 그 배기 가스 처리체에 권회되고, 상기 하우징에 장착할 때에 표면측의 단부가 변형되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무기 섬유 시트 부재는 니들 펀칭된 매트인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 무기 섬유 시트 부재는 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 섬유 시트 부재는 알루미나와 실리카의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징에 유지 시일 부재를 부착한 후의 무기 섬유 시트 부재의 변형된 단부의 충전 밀도는 0.25 ? 0.55g/㎤ 이고, 더욱 바람직하게는 0.3 ? 0.5g/㎤ 인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 가스 처리체는 촉매 담체 또는 배기 가스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
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