KR20120062965A - 차량의 입자상물질 제거용 필터장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 입자상물질 제거용 필터장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디젤 입자상물질 제거용 필터(Diesel Particulate Filter : DPF)의 경우 필터로 허니컴 담체를 사용하여 배기가스의 접촉면적을 넓일 수 있음은 물론 허니컴의 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제 삽입이 용이하므로 배기가스의 유로의 길이가 길어지므로 입자상물질의 포집 효율을 높일 수 있고, 허니컴 담체를 구성하는 각 셀에 다양한 촉매를 코팅함으로써, 배기가스에서 나오는 다양한 가스를 제거할 수 있음은 물론 악취의 제거도 가능하며, 필터로 허니컴 담체를 사용함으로써, 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖을 수 있고, 필터로 세라믹 허니컴 담체를 사용함으로써, 현재 사용한 뒤 폐기되고 있는 필터의 재활용 가능 소재화로 산업 폐기물 감소를 통한 환경오염 방지 이익을 창출할 수 있음은 물론 향후 비금속 광물 자원을 활용한 환경 소재 개발에 유용한 효과가 있다.
Description
본 발명은 디젤 입자상물질 제거용 필터(Diesel Particulate Filter : DPF)의 경우 필터로 허니컴 담체를 사용하여 배기가스의 접촉면적을 넓일 수 있음은 물론 허니컴의 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제 삽입이 용이하므로 배기가스의 유로의 길이가 길어지므로 입자상물질의 포집 효율을 높일 수 있고, 허니컴 담체를 구성하는 각 셀에 다양한 촉매를 코팅함으로써, 배기가스에서 나오는 다양한 가스를 제거할 수 있음은 물론 악취의 제거도 가능하며, 필터로 허니컴 담체를 사용함으로써, 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖을 수 있고, 필터로 세라믹 허니컴 담체를 사용함으로써, 현재 사용한 뒤 폐기되고 있는 필터의 재활용 가능 소재화로 산업 폐기물 감소를 통한 환경오염 방지 이익을 창출할 수 있음은 물론 향후 비금속 광물 자원을 활용한 환경 소재 개발에 유용한 차량의 입자상물질 제거용 필터장치에 관한 기술이다.
통상, 차량의 배기가스는 엔진으로부터 연소된 혼합기가 배기관을 통하여 대기 중으로 방출되는 가스를 말하며, 이러한 배기가스에는 주로 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx), 미연소탄화수소(HC) 등의 유해물질이 포함되어 있다. 이러한 배기가스의 규제는 필연적으로 강화되고 있는 바, 그에 따라 배출가스 재순환 장치, 3원촉매, MPI장치 등을 포함하는 배기가스 제어장치와, 캐니스터, 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브 등을 포함하는 증발가스 제어장치 등이 차량에 적용되고 있다.
한편, 디젤엔진 차량은 연비, 출력면에서 우수함에도 불구하고 가솔린 엔진과는 달리 배기가스 내에 질소산화물과 입자상물질(PM: Particulate Matter)이 상당히 많이 함유되어 있다. 디젤 차량에 있어서는 공기가 대부분의 운전조건에서 충분한 상태로 연소되기 때문에 CO와 HC는 가솔린 차량에 비하여 아주 적게 배출되나, NOx와 입자상물질(매연)이 많이 배출된다.
따라서 디젤자동차 배기 규제의 주요한 대상물질은 질소산화물(NOx)과 입자상물질(PM)인 바, 이의 대응기술로는 연료 분사시기 지연과, 배기가스 재순환 장치(Exhaust Gas Recirculation)에 의한 질소산화물의 농도저감과, 입자상물질을 저감하기 위한 엔진의 연소성능 개선 및 개량기술로서, 그 기술에 중점을 두고 개발하고 있는 추세이다. 즉, 디젤 자동차 배기 규제의 구체적인 대응책으로 엔진의 개량과 후처리 기술로 구분되고 있는데, 우선 디젤자동차의 엔진 개량기술로는 연료실 개량, 흡기계 개량(터보차져+인터쿨러), 연료 분사계 개량(전자 조절 고압 연료분사 장치), 배기가스 재순환장치 등이 적용되고 있거나 개발 중에 있다. 또한, 후처리 기술로는 첫째, 입자상물질(PM) 중 고비점 탄화수소를 정화하기 위한 산화촉매, 둘째, 과잉 산소 분위기 하에서 질소산화물(NOx)을 분해 또는 환원하는 DeNOx 촉매, 셋째, 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 디젤 입자상물질 제거용 필터(Diesel Particulate Filter: 이하 DPF라 약칭함) 시스템 등이 있다. 그러나 이러한 후처리 기술 중 입자상물질(PM) 제거용 필터시스템은 매연을 확실히 포집하여 배출량을 줄일 수 있다는 장점은 있지만 시간 경과에 따른 DPF에 포집된 입자상물질의 증가로 인해 배출가스의 배압이 증가하여 엔진에 부담이 커지는 문제점을 갖고 있다.
이로 인해, 상기 DPF 자체의 배압의 저감과 함께 포집된 입자상물질을 연소시켜 제거시키는 재생 방법이 DPF의 성능을 좌우하는 중요한 요인이 된다.
현재, 상기 DPF의 재료로는 포집된 입자상물질의 연소에 의한 재생 시의 열팽창, 내구성 등의 문제로 탄화규소(SiC)가 주목받고 있는 바, 일반적인 디젤엔진의 입자상물질 제거용 필터시스템을 나타낸 도면인 도 1과, 종래의 디젤엔진의 입자상물질 제거용 필터를 나타낸 도면인 도 2에 도시된 바와 같이, 이 탄화규소를 이용하여 단위셀(110)을 만들고, 이 단위셀(110)을 탄화규소와 비슷한 성분의 접착제로 접착해 원하는 크기의 DPF(100)를 제조하고 있다. 현재, 이러한 DPF(100)는 단위셀(110)의 셀밀도(Cell dinsity)와 기공율(Porosity)이 동일한 단위셀(110)로 구성하여 원하는 크기의 DPF(100)를 제조하게 되는데, 이렇게 동일한 셀밀도와 기공율을 갖고 있는 DPF(100)는 엔진에서 배출되는 입자상물질을 포집하기 위해 입자상물질 배출량을 기준으로 DPF(100)의 크기가 정하여지는 관계로 배출가스 배기관의 직경보다 큰 면적의 DPF(100)를 설치하거나, 배기관과 같은 직경의 DPF(100)를 설치할 경우, 매우 긴 길이의 DPF(100)가 설치되어 배출가스의 배압이 매우 높아져 엔진의 운전이 불가능해지는 문제점이 있다. 따라서 디젤엔진의 배출가스에 대한 배출압력의 상승을 억제하면서 입자상물질을 제거하기 위해서는 배기관의 직경보다 큰 DPF(100)의 설치를 피할 수 없다. 이로 인해, 배기가스의 흐름이 DPF(100) 중앙부에만 집중하는 현상이 발생하며, 그 가장자리에 포집된 입자상물질은 배출가스 온도 상승에 의한 재생모드 시기에 배출가스의 흐름이 원활하지 않게 되어 결국, 어느 시점에서 기능을 상실하여 DPF(100)의 배출가스 통과 면적이 축소되고, 이로 인해 엔진의 배출가스 압력이 상승하여 엔진 고장의 원인을 제공하게 되는 문제점이 있다.
또한, 과도한 입자상물질의 포집상태에서 재생이 일어날 경우에 급격한 온도 상승으로 DPF(100)의 파손을 초래하는 문제점이 있다.
또한 금속 필터의 경우는 세라믹보다 우수한 연성 특성으로 인해 충격에 따른 파손이 적고 조립성 및 생산성이 높은 장점이 있고 열전도성이 세라믹보다 우수하기 때문에 재생 시에 국부적으로 발생되는 열을 외부로 신속히 전달하여 국부 열 집중 현상이나 열팽창계수의 차이로 인한 파손이 적으나, 금속 폼의 포어 사이즈가 200 내지 1000㎛으로 평균 30㎛의 포아사이즈를 갖는 세라믹 필터보다 조대하여 포집 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 디젤 입자상물질 제거용 필터(Diesel Particulate Filter : DPF)의 경우 필터로 허니컴 담체를 사용하여 배기가스의 접촉면적을 넓일 수 있음은 물론 허니컴의 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제 삽입이 용이하므로 배기가스의 유로의 길이가 길어지므로 입자상물질의 포집 효율을 높일 수 있는 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 허니컴 담체를 구성하는 각 셀에 촉매를 코팅함으로써, 배기가스에서 나오는 다양한 가스를 제거할 수 있음은 물론 악취의 제거도 가능한 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 필터로 허니컴 담체를 사용함으로써, 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖을 수 있는 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 필터로 세라믹 허니컴 담체를 사용함으로써, 현재 사용한 뒤 폐기되고 있는 필터의 재활용 가능 소재화로 산업 폐기물 감소를 통한 환경오염 방지 이익을 창출할 수 있음은 물론 향후 비금속 광물 자원을 활용한 환경 소재 개발에 유용한 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 입자상물질 제거용 필터장치는 엔진으로부터 연소된 배기가스가 유입되는 유입구와, 상기 배기가스가 세라믹 허니컴 필터를 통과하여 배출되는 배출구가 형성되어 있는 케이스와; 상기 케이스 내부에 장착되는 세라믹 허니컴 필터에 촉매가 코팅되며, 상기 세라믹 허니컴 필터를 구성하는 격막들의 기공을 통하여 흡입된 공기가 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어간 후 미세한 기공을 갖는 흡착제로 이동하게 하는 세라믹 허니컴 필터와; 상기 세라믹 허니컴 필터의 뒤쪽 부분에 장착되며, 세라믹 허니컴 필터를 통과한 배기가스가 흡착제와 반응하여 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 흡착제; 를 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 촉매는 세라믹 허니컴 필터의 앞쪽 부분에 장착되는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 세라믹 허니컴 필터의 재료는 코디어라이트, 탄화 규소 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 촉매의 재료는 백금(Pt)과 로듐(Rh) 또는 파라듐(Pd)과 로듐(Rh)의 귀금속을 비표면적이 큰 γ-Al2O3 또는 TiO2 분체 표면에 분산시킨 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 흡착제의 재료는 활성점토, 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, 활성 알루미나 겔, 합성 흡착제 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 차량의 입자상물질 제거용 필터장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 디젤 입자상물질 제거용 필터(DPF)의 경우 필터로 허니컴 담체를 사용하여 배기가스의 접촉면적을 넓일 수 있음은 물론 허니컴의 각 셀로 추가로 여러 형태의 기능성 흡착제 삽입이 용이하므로 배기가스의 유로의 길이가 길어지므로 입자상물질의 포집 효율을 높일 수 있다.
둘째, 본 발명은 허니컴 담체를 구성하는 각 셀에 촉매를 코팅함으로써, 배기가스에서 나오는 다양한 가스를 제거할 수 있음은 물론 악취의 제거도 가능하다.
셋째, 본 발명은 필터로 허니컴 담체를 사용함으로써, 허니컴 자체의 벽 두께를 얇게 제작하더라도 외부 충격이나 진동이 우수한 내저항성을 갖을 수 있다.
넷째, 본 발명은 필터로 세라믹 허니컴 담체를 사용함으로써, 현재 사용한 뒤 폐기되고 있는 필터의 재활용 가능 소재화로 산업 폐기물 감소를 통한 환경오염 방지 이익을 창출할 수 있음은 물론 향후 비금속 광물 자원을 활용한 환경 소재 개발에 유용하다.
도 1은 일반적인 디젤엔진의 입자상물질 제거용 필터시스템을 나타낸 도면.
도 2는 종래의 디젤엔진의 입자상물질 제거용 필터를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 필터를 적용하는 기본 개념도를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체의 형상을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 차량의 입자상물질 제거용 필터장치 내에서 공기 흐름을 나타낸 도면.
도 2는 종래의 디젤엔진의 입자상물질 제거용 필터를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 필터를 적용하는 기본 개념도를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체의 형상을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 차량의 입자상물질 제거용 필터장치 내에서 공기 흐름을 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 입자상물질 제거용 필터장치는 유입구(10), 배출구(20), 케이스(30), 촉매(40), 세라믹 허니컴 필터(50), 격막(51), 기공(52), 흡착제(60) 등으로 구성된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 입자상물질 제거용 필터장치는 엔진으로부터 연소된 배기가스가 유입되는 유입구(10)와, 상기 배기가스가 세라믹 허니컴 필터(50)를 통과하여 배출되는 배출구(20)가 형성되어 있는 케이스(30)와; 상기 케이스(30) 내부에 장착되는 세라믹 허니컴 필터(50)에 촉매(40)가 코팅되며, 상기 세라믹 허니컴 필터(50)를 구성하는 격막(51)들의 기공(52)을 통하여 흡입된 공기가 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어간 후 미세한 기공을 갖는 흡착제(60)로 이동하게 하는 세라믹 허니컴 필터(50)와; 상기 세라믹 허니컴 필터(50)의 뒤쪽 부분에 장착되며, 세라믹 허니컴 필터(50)를 통과한 배기가스가 흡착제(60)와 반응하여 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 흡착제(60); 를 구비한다.
상기 차량의 입자상물질 제거용 필터장치를 구성하는 각 기술적 수단들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
상기 케이스(30)에는 엔진으로부터 연소된 배기가스가 유입되는 유입구(10)와, 상기 배기가스가 세라믹 허니컴 필터(50)를 통과하여 배출되는 배출구(20)가 형성되어 있는 것이다.
상기 세라믹 허니컴 필터(50)에는 상기 케이스(30) 내부에 장착되는 세라믹 허니컴 필터(50)에 촉매(40)가 코팅되며, 상기 세라믹 허니컴 필터(50)를 구성하는 격막(51)들의 기공(52)을 통하여 흡입된 공기가 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어간 후 미세한 기공(미도시)을 갖는 흡착제(60)로 이동하게 되는 것이다. 여기서, 상기 촉매(40)는 세라믹 허니컴 필터(50)의 앞쪽 부분에 장착되는 것을 더 포함할 수 있는 것이며, 상기 촉매(40)의 재료는 백금(Pt)과 로듐(Rh) 또는 파라듐(Pd)과 로듐(Rh)의 귀금속을 비표면적이 큰 γ-Al2O3 또는 TiO2 분체 표면에 분산시킨 형태인 것이다.
또한 상기 세라믹 허니컴 필터(50)의 재료는 코디어라이트, 탄화규소 중에서 어느 하나인 것이다. 상기 탄화규소는 강도, 내산화성, 열전달 특성 및 내화학성 등에서 우수한 특성을 가진 재료로써 현재 구조 세라믹스 중 가장 큰 시장을 형성하고 있으며, 탄화규소를 사용할 경우 코디어라이트에 비하여 열적 기계적 특성이 우수하여 수명의 연장 및 외부 충격에 대하여 상대적인 안정성을 가질 수 있고, 원하는 기공의 크기를 조절하기가 상대적으로 용이하다는 장점이 있다. 상기 코디어라이트(Cordierite)인 (2MgO2Al2O35SiO2) 세라믹은 낮은 열팽창률과 높은 내열충격성으로 급열, 급랭의 열충격을 받는 전기 공업용의 내열충격성 재료 및 자동차 배기가스 정화용 촉매 담체 재료로 쓰이며, 다공질인 Honeycomb, 열교환 재료, 용융금속 담체 및 각종 기판 등에 이용이 가능하다.
상기 흡착제(60)는 상기 세라믹 허니컴 필터(50)의 뒤쪽 부분에 장착되며, 세라믹 허니컴 필터(50)를 통과한 배기가스가 흡착제(60)와 반응하여 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 것이다. 여기서, 상기 흡착제(60)의 재료는 활성점토, 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, 활성 알루미나 겔, 합성 흡착제 중에서 어느 하나인 것이다.
상기 흡착제(60)의 재료 중에서 대표적인 것들을 살펴보면, 먼저, 상기 활성탄은 활성표면의 견인력과 흡착력에 의해 수중으로부터 유기물질을 제거한다. 수중으로부터 유기물제거 또는 흡착에 가장 중요한 요소는 활성탄의 높은 비표면적과 세공구조 등과 같은 물리적인 특성과 활성표면의 화학적 특성에 있다. 활성탄소의 구조가 일반탄소(카본블랙)와 다른 점은 일반탄소는 평판층 간의 겹침이 규칙적인 배열을 이루나, 무정형(amorphous)인 활성탄소의 배열은 무질서한 난층구조(turbostratic structure)를 이룬다. 그리고 흑연 등은 온도의 변화에 따라 구조적인 변화가 없으나, 활성탄소는 열분해과정에서 온도가 높을수록 열적으로 안정한 6각형의 방향족 구조를 형성하는 것이다.
상기 제올라이트는 천연광물의 일종으로 특이한 흡착특성과 이온교환능 때문에 흡습제, 세제, 촉매제 등 응용범위가 매우 넓다. 그러나 모든 면에서 각광을 받게 된 이유는 순도가 높으면서 균일한 품질의 합성제품을 대량으로 얻을 수 있게 되었기 때문이다. 제올라이트의 기본구조는 SiO4와 AlO4 사면체로 이루어진 다공성 알루미노 실리케이트 결정이다. 정사면체의 기하학적 구조를 갖는 규소이온은 +4가의 양전하를 띠기 때문에 4개의 산소원자에 의해서 전기적으로 균형을 이루며 중성을 나타나게 한다. 그러나 +3가의 알루미늄이온들은 4개의 산소원자 들에 의해 결합되어 정사면체의 구조를 형성하기 때문에 -1가의 음전하를 갖는다. 그러므로 각 알루미늄 사면체는 전기적으로 중성을 유지하기 위해서 주위에 +1해서 전+2가의 전하를 갖는 금속양이온이 존재하므로 구조적으로 안정하게 되고 이들 양이온은 제올라이트의 고유한 특성인 이온 교환 성능을 가지고 있기 때문에 필요에 따라 적절한 양이온으로 쉽게 치환될 수 있는 것이다.
또한 상기 활성 알루미나 겔(Activated Alumina Gel)은 다공질의 산화 알루미나 흡착제로서 표면적이 크고, 충격과 마찰에 대한 기계적인강도가 높다. 수분접촉에도 강하기 때문에 제습재로 가장 많이 사용되는 흡착제의 한 종류이다. 가열에 의한 재생시 요구되는 노점에 따라 재생온도 범위는 175~250℃이며, 최저 평형노점은 압력하에서 -76℃ 정도이다. 가격이 저렴하다는 장점이 있어 일반적인 제습재로 많이 사용된다. 알루미나를 90% 이상 조성한 다공질 알루미나로써 실리카겔에 비하여 충격이나 마찰에 대한 내구성이 높은 기계적 강도를 가지고 있으며, 수분 흡착용량은 약 6~15% 정도이다. 용도는 수분제거, 가스, 액체의 정제, 산소, 수소, 탄산가스 및 각종 탄화수소 중의 수분제거에 사용된다.
또한 상기 실리카겔(Silica Gel)은 입구온도가 낮고 상대습도가 높을 경우에 수분 흡착능력이 우수하며, 강도는 약한 편이다. 가열에 의한 재생시 재생 소요열량이 가장 적으며, 요구 노점에 따라 재생온도 범위는 150~180℃이고, 250℃ 이상 가열하면 흡착능력을 상실하며, 최저 평형노점은 -70℃ 정도이다. SiO2를 98% 이상 조성한 흡착제로써 매우 다공질이며 세공분포가 비교적 균일하다. 수증기에 대한 흡착능력이 대단히 뛰어나서 자중의 35%까지 수분 흡착이 가능하다. 실리카 성분이 99% 이상 함유된 것은 충격이나 마찰에 의한 기계적 강도가 매우 약해 수분 흡착용으로 잘 사용하지 않는다. 최근에는 알루미나 성분을 3% 혼합한 특수 흡착제가 개발되어 저온에서(100~140℃) 재생이 가능한 에너지 절감용으로 사용된다. 용도는 방습제용, 저압기체의 수분 및 혼합가스 정제용으로 많이 사용된다.
또한 알루미나(Alumina)의 상(Phase) 중 γ-Al2O3 상은 무기 다공성 고체로서 물을 흡착시켜 기체에서 수분을 제거하는 기체 건조(제습제), 유해한 가스 등을 제거하는 등의 용도에 사용되고 있다. 알루미나는 화학적 침식에 높은 저항성을 갖으며 따라서 산, 알카리, 유기용제 등에 거의 영향을 받지 않는 뛰어난 내약품성 및 내식성을 가진다. 또한 우수한 내열성을 가지고 있어 고온 공정에서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 필터를 적용하는 기본 개념도를 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체의 형상을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 담체를 이용한 차량의 입자상물질 제거용 필터장치 내에서 공기 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 흡착제 담체용 세라믹 허니컴 필터를 적용하는 기본 개념도를 살펴보면, 세라믹 허니컴 필터(50) 내에 흡착제를 넣고 공기가 흡착제와 접촉 후 세라믹 허니컴 필터(50)의 격막(51)들의 기공(52)을 통해 지나가도록 하는 형태인 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 세라믹 허니컴(Honeycomb) 담체의 형상은 평면에서 보았을 때, 벌집모양이며, 세라믹 허니컴(Honeycomb) 담체는 허니컴 필터의 온도 및 기계적인 특성이 우수하며, 자체의 필터링 효과를 위해 미세한 기공들이 균일하게 분포되어 있는 것이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 세라믹 허니컴 담체를 이용한 차량의 입자상물질 제거용 필터장치 내에서 공기 흐름을 설명하면, 먼저, 한 쪽면 만 열려있는 세라믹 허니컴 필터(50)를 제조하고 그 빈 공간에 흡착제를 삽입한다. 이후에 열려있는 공간을 통하여 발생된 공기가 흡입되고, 흡입된 공기는 흡착제와 접촉 반응을 한 후에 세라믹 허니컴 필터의 격막(51)들의 기공(52)을 통하여 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어가고, 여기서 다시 흡착제와 접촉을 한 후에 열려있는 배출구를 통해 반대쪽 방향으로 배출된다. 종래의 방식은 흐르는 공기가 흡착제가 담겨있는 부분에서 한번만 접촉을 하고 바로 반대방향으로 빠져나가는 형식인데 반하여, 세라믹 허니컴 필터(50)를 사용하는 방식은 1차로 흡착제와 접촉을 한 후 세라믹 격막(51)들의 기공(52)을 통해 빠져나온 공기가 다시 한번 흡착제와 접촉 반응을 하므로 효율성이 크게 향상되는 것이다. 또한 세라믹 허니컴 필터(50) 안에 흡착제를 충진하므로 필터링 성능을 향상시키고 고른 압력의 분산을 유도하여 흡착제의 파손을 방지하고 흡착성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
또한 도 6에 도시한 바와 같이, 세라믹 허니컴 필터(50)의 경우, 상기 필터의 격막(51)들을 통해 공기가 빠져나가므로 압력의 고른 분산과 더불어 필터링의 효과를 가지므로 세라믹 허니컴 필터(50) 역시 필터의 역할을 하여 필터링 효율을 향상시킬 수 있는 갓이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
10 : 유입구 20 : 배출구
30 : 케이스 40 : 촉매
50 : 세라믹 허니컴 필터 51 : 격막
52 : 기공 60 : 흡착제
30 : 케이스 40 : 촉매
50 : 세라믹 허니컴 필터 51 : 격막
52 : 기공 60 : 흡착제
Claims (5)
- 차량의 입자상물질 제거용 필터장치에 있어서,
엔진으로부터 연소된 배기가스가 유입되는 유입구와, 상기 배기가스가 세라믹 허니컴 필터를 통과하여 배출되는 배출구가 형성되어 있는 케이스와;
상기 케이스 내부에 장착되는 세라믹 허니컴 필터에 촉매가 코팅되며, 상기 세라믹 허니컴 필터를 구성하는 격막들의 기공을 통하여 흡입된 공기가 반대쪽이 열려있는 공간으로 들어간 후 미세한 기공을 갖는 흡착제로 이동하게 하는 세라믹 허니컴 필터와;
상기 세라믹 허니컴 필터의 뒤쪽 부분에 장착되며, 세라믹 허니컴 필터를 통과한 배기가스가 흡착제와 반응하여 유해가스를 표면에 부착시켜 분리 제거하는 흡착제; 를 포함함을 특징으로 하는 차량의 입자상물질 제거용 필터장치. - 제 1항에 있어서,
상기 촉매는 세라믹 허니컴 필터의 앞쪽 부분에 장착되는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 차량의 입자상물질 제거용 필터장치. - 제 1항에 있어서,
상기 세라믹 허니컴 필터의 재료는 코디어라이트, 탄화규소 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 입자상물질 제거용 필터장치. - 제 1항에 있어서,
상기 촉매의 재료는 백금(Pt)과 로듐(Rh) 또는 파라듐(Pd)과 로듐(Rh)의 귀금속을 비표면적이 큰 γ-Al2O3 또는 TiO2 분체 표면에 분산시킨 형태인 것을 특징으로 하는 차량의 입자상물질 제거용 필터장치. - 제 1항에 있어서,
상기 흡착제의 재료는 활성점토, 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, 활성 알루미나 겔, 합성 흡착제 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 입자상물질 제거용 필터장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100123919A KR20120062965A (ko) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 차량의 입자상물질 제거용 필터장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100123919A KR20120062965A (ko) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 차량의 입자상물질 제거용 필터장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120062965A true KR20120062965A (ko) | 2012-06-15 |
Family
ID=46683577
Family Applications (1)
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| KR1020100123919A KR20120062965A (ko) | 2010-12-07 | 2010-12-07 | 차량의 입자상물질 제거용 필터장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120062965A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101485059B1 (ko) * | 2013-02-18 | 2015-01-26 | 주식회사 코센테크 | 허니콤 구조의 탄화규소(ＳｉＣ) 세라믹 히터를 이용한 입자 제거 장치 |
| CN108978415A (zh) * | 2018-08-06 | 2018-12-11 | 合肥霞康电子商务有限公司 | 一种公路工程用平板振动器 |
-
2010
- 2010-12-07 KR KR1020100123919A patent/KR20120062965A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR101485059B1 (ko) * | 2013-02-18 | 2015-01-26 | 주식회사 코센테크 | 허니콤 구조의 탄화규소(ＳｉＣ) 세라믹 히터를 이용한 입자 제거 장치 |
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