KR20180113233A - 황토 분말이 구비된 내연기관용 에어필터 - Google Patents

황토 분말이 구비된 내연기관용 에어필터 Download PDF

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KR20180113233A
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진강중
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(주)동양정밀
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Abstract

완전 연소를 위해 공기 중에 포함된 먼지 등의 이물질을 제거하고, 충분한 산소를 공급하여 연비효율을 개선시킬 수 있는 내연기관용 에어필터가 개시된다. 이를 위하여 망상 구조를 갖는 그물망, 및 상기 그물망에 구비된 황토 분말이 포함된 필터부재가 구비된 내연기관용 에어필터를 제공한다. 본 발명은 엔진으로 유입되는 공기에 함유된 황사 및 미세먼지를 걸러 줄 수 있을 뿐만 아니라, 산성화된 공기를 알칼리화시켜 주어 연료의 연소효율을 향상시켜 준다.

Description

황토 분말이 구비된 내연기관용 에어필터{AIR FILTER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING LOESS POWDER}
본 발명은 연료의 연소를 위해 내연기관에 공급되는 공기를 필터링하는 내연기관용 에어필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 완전 연소를 위해 공기 중에 포함된 먼지 등의 이물질을 제거하고, 충분한 산소를 공급하여 연비효율을 개선시킬 수 있는 내연기관용 에어필터에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 엔진은 공기와 연료를 혼합하여 착화시킴으로써, 그 폭발로 인해 동력을 발생시킨다.
이러한 엔진은 외부에서 이물질을 포함한 공기가 유입될 경우, 비정상적인 폭발이 발생하거나 이물질이 공기의 유입구를 막아 엔진의 성능 저하 및 엔진의 고장 또는 파손을 유발한다.
전술한 바와 같이 엔진을 운전하는 데는 일정량의 공기를 필요로 하며, 이러한 공기의 공급은 차량의 외부로부터 유입된다. 즉, 차량 외부의 공기가 에어클리너의 하우징으로 유입되며 에어클리너의 하우징에 연결된 에어 인테이크 호스를 통해 엔진으로 공급된다.
상기 에어클리너는 에어필터를 사이에 두고 외부에서 흡입된 공기가 에어필터를 지나 반대쪽으로 나갈 수 있도록 형성된 것으로, 에어필터를 통해 공기 중에 포함된 먼지 및 불순물을 여과한 후 정화된 공기를 엔진으로 공급하여 연소 작동에 필요한 공기를 공급하게 된다.
통상적으로 에어클리너는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기를 유입할 수 있도록 한 유입구(12a)가 일측에 형성된 하부하우징(12) 및 하부하우징(12)의 상측에 결합되며 유입구(12a)를 통해 유입된 공기를 배출할 수 있도록 배출구(14a)가 일측에 형성된 상부하우징(14)을 포함하는 에어클리너 하우징(10)과, 에어클리너 하우징(10)의 개구부(16)를 통해 내부에 삽입 설치되는 에어필터(18)를 포함한다.
전술한 바와 같은 에어클리너는 하부하우징(12)에 형성된 유입구(12a)를 통해 에어클리너 하우징(10) 내부로 공기가 유입되고 유입된 공기는 삽입된 에어필터(18)를 거쳐 정화된 후 상부하우징(14)에 형성된 배출구(14a)를 통해 엔진으로 공급되게 되는 구조이다.
상기 에어필터는 외부의 공기가 에어필터를 거쳐 이물질이 걸러진 상태로 엔진에 공급될 수 있도록 구성된다. 종래의 에어필터는 필터프레임과 여과부재를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 여과부재는 부직포 또는 종이(paper)가 지그재그로 접힌 상태로 중앙에 배치되며, 필터프레임은 여과부재의 둘레를 감싸는 형태로 형성된다.
이러한 구성의 에어필터는 여과부재가 공기의 통로를 막아 이물질을 걸러내도록 필터프레임이 에어클리너 하우징의 내부에 결합되는 형태로 설치된다.
그러나, 전술한 에어클리너에 삽입 장착되는 기존의 에어필터는 에어클리너 하우징의 내부에 에어필터를 삽입하였을 때 에어필터가 에어클리너 하우징의 대응하는 내벽에 완벽히 밀착하지 못하여 에어클리너 하우징 내부로 유입된 공기 중 일부가 에어필터를 거쳐 정화되지 못하고 그대로 엔진에 공급되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 에어필터는 에어필터가 이물질에 의해 막힌 경우, 공기가 유입되는 압력 또는 차량의 진동으로 인해 필터프레임이 쉽게 변형되고, 이로 인해 필터프레임과 필터하우징의 사이로 여과되지 않은 공기가 엔진으로 공급되어 엔진의 고장을 유발하는 문제점이 있었다.
아울러, 필터하우징에 공기가 유입 시 에어필터를 지지하기 위한 필터프레임에 공기가 부딪혀 소음을 유발하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1513411호(2015.04.17 공고) 대한민국 공개실용신안 제20-2012-0004379호(2012.06.20 공개) 대한민국 공개특허 제10-2016-0078921호(2016.07.05 공개)
따라서, 본 발명의 목적은 공기 중에 포함된 먼지 등의 이물질을 여과시키는 것은 물론, 산성화된 공기를 정화하면서 알칼리화 시키며 연료의 완전 연소를 유도하는 내연기관용 에어필터를 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 내연기관의 엔진에 공급되는 공기를 여과하도록 공기의 이물질을 제거하는 필터부재와, 상기 필터부재를 내부에 고정시키는 필터프레임을 포함하는 내연기관용 에어필터로서, 상기 필터부재는 망상 구조를 갖는 그물망, 및 상기 그물망에 구비되는 황토 분말을 포함하는 내연기관용 에어필터를 제공한다.
본 발명에 의하면, 엔진으로 유입되는 공기에 함유된 황사 및 미세먼지를 걸러 줄 수 있을 뿐만 아니라, 공기에 포함된 산소의 농도를 증가시켜 주어 연료의 연소효율을 향상시켜 준다.
도 1은 종래의 에어필터가 구비된 에어 클리너를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어필터가 설치된 에어 클리너를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어필터를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어필터를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어필터를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 에어필터가 필터하우징에 결합된 부분의 단면을 나타내는 부분 확대도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들에 의한 황토 분말이 구비된 내연기관용 에어필터(이하, '내연기관용 필터'라고 약칭함)를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어필터가 설치된 에어 클리너를 설명하기 위한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어필터를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어필터를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어필터를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 내연기관용 필터(100)는 내연기관의 엔진에 공급되는 공기를 여과하도록 공기의 이물질을 제거하는 필터부재(110)와, 상기 필터부재를 내부에 고정시키는 필터프레임(130)을 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 내연기관용 필터(100)는 필터부재(110)를 포함한다.
상기 필터부재(110)는 공기에 포함된 먼지 등의 이물질을 여과시키기 위해 필터프레임의 내부에 설치된 것으로, 그물망 및 상기 그물망에 구비되는 황토 분말을 포함한다. 필요에 따라, 필터부재(110)에는 황토 분말과 함께 개질된 마이카류 광물 분말이 더 포함될 수 있다.
이러한 필터부재(110)는 흡입되는 공기의 유속이 증가시키고 공기 분자의 충돌을 야기하여 공기를 활성화시키며 공기 중에 포함된 수증기로부터 산소를 분리하여 내연기관으로 공급되는 산소량을 증가시키는 기능을 제공한다. 다시 말해, 필터부재(110)는 공기 중에 포함된 산소가 연료와 양호하게 혼합되도록 하여 차량의 연소율과 연비를 향상시킨다.
본 발명에 따른 필터부재를 구성하는 그물망은 필터부재의 베이스를 제공하는 것으로, 망상구조를 갖도록 형성된다.
이러한 그물망은 공기가 황토 분말과 개질된 마이카류 광물 분말에 접촉될 수 있도록 접촉 공간을 제공하며, 선택적으로 공기에 포함된 먼지 등의 이물질을 직접 여과시킨다.
일 실시 양태로서, 본 발명에 따른 그물망은 공기의 이물질을 여과하는 필터부재에 단독으로 사용되는 경우, 구멍의 크기가 0.1 내지 2㎜의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이는, 그물망이 조밀한 구조로 형성되어 자체 형성된 관통홀을 통과하는 공기의 미세먼지를 걸러서 공기를 정화시켜야 할 뿐만 아니라, 공기에 포함된 산소의 농도를 증가시키며, 관통홀을 통과하는 공기에 음이온 및 원적외선을 원활히 부여하기 위함이다.
다른 실시 양태로서, 본 발명에 따른 그물망은 공기의 이물질을 여과하는 별도의 필터부재가 더 포함된 경우, 구멍의 크기가 5 내지 20㎜의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이는, 공기의 미세먼지가 별도의 필터부재를 통해 여과되므로, 공기에 포함된 이물질을 그물망이 추가적으로 여과시킬 필요가 없기 때문이다. 이하에서는, 그물망이 포함된 필터부재를 제1 필터부재로 지칭하고, 상기 제1 필터부재와 별도로 형성된 필터부재를 제2 필터부재로 지칭한다.
또한, 그물망은 철, 구리, 스테인리스(stainless)와 같은 금속류나, 또는 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride : PVC), 폴리에틸렌(Polyethylene : PE), 아크릴 수지 중 어느 하나의 합성수지류의 재질로 구성될 수 있다.
이러한 금속류 그물망은 내구성이 우수하다. 그리고 합성수지류 그물망은 녹이 발생되지 않고 경량이다. 또한, 합성수지류 그물망은 금속류 그물망보다 코팅용 조성물이 도포된 후 경화되는데 시간이 덜 소요되어 제작시간이 적게 걸리는 장점이 있다. 이때, 코팅용 조성물은 황토 분말이 포함되며, 선택적으로 개질된 마이카류 광물 분말이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 필터부재를 구성하는 황토 분말은 그물망에 구비된 구성이다.
상기 황토 분말은 원적외선을 방출하는 물질로, 알루미나, 실리카, 철분, 마그네슘, 나트륨 등을 주원료로 하고, 다량의 탄산칼슘(CaCo3)과 석영, 운도 그리고 방해석과 같은 광물을 포함하여 구성된다.
이러한 황토 분말로는 건조된 황토 분말이며, 평균 입도가 20 내지 500 ㎚가 되도록 분쇄기로 분쇄된 황토 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 황토 분말의 평균 입도가 20㎚ 미만이면, 분쇄 비용에 대비하여 코팅용 조성물의 물성이 향상되지 않는다. 또한, 황토 분말의 평균 입도가 500㎚를 초과하면 그물망에 균일하게 분산되지 않는 문제가 발생될 수 있다.
일 실시 양태로서, 본 발명에 따른 황토 분말은 그물망의 제작 시에 그물망의 주재료와 혼합되어 그물망의 표면에 분산된 형태로 구비될 수 있다.
다른 실시 양태로서, 본 발명에 따른 황토 분말은 바인더와 함께 코팅용 조성물에 포함될 수 있다. 이때, 상기 코팅용 조성물은 붓이나 스프레이 등을 통해 그물망에 코팅되어 코팅층을 형성한다. 따라서, 상기 황토 분말은 코팅층의 구성원으로 사용되어 그물망의 표면에 분산된 형태로 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 필터부재를 구성하는 개질된 마이카류 광물 분말은 그물망에 구비된 구성이다. 여기서, 마이카류 광물 분말은 운모, 견운모, 백운모, 흑운모, 또는 이들의 혼합물로 구성될 수 있다.
또한, 마이카류 광물 분말은 알칼리성 현무암을 사용할 수 있다. 특히, 강원도 고성군 토성면 운봉산 등에서 채굴되는 소위 운봉석을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 운봉석은 알칼리성 현무암의 일종으로, 지하 160km 이상에서 분출한 장석, 휘석, 운도, 감람석, 논니석을 포함하는 광물이다. 구체적인 물성은 외관색은 암녹색이고, pH 9.2, 흡수율 0.42, 비중 2.96 이상이고, 모스 경도는 6.5 내지 7.0 이다. 또한, 경희토류인 이트륨(Y) 및 원자번호 57번인 란타넘(La)부터 71번인 루테튬(Lu)까지의 15 종의 란타넘족 원소를 모두 포함하고 있다. 상기 운봉석은 가벼우면서도 고강도이어서 다양한 기계 및 전기 장치의 소재로 사용되고 있다. 이들은 종종 스피넬(spinel)이나 페리도트(peridot)와 함께 산출된다.
이러한 마이카류 광물 분말로는 마이카류 광물이 분쇄기에서 350 내지 1,000 메쉬로 분쇄된 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 마이카류 광물 분말의 평균 입도가 350 메쉬 미만이면, 물과 마이카류 광물 분말의 혼합물이 제대로 겔화되지 않는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 마이카류 광물 분말의 평균 입도가 1,000 메쉬를 초과하면, 마이카류 광물 분말의 분쇄 비용에 대비하여 코팅용 조성물의 물성이 향상되지 않는다.
일 실시 양태로서, 본 발명에 따른 개질된 마이카류 광물 분말은 그물망의 제작 시에 그물망의 주재료와 혼합되어 그물망의 표면에 분산된 형태로 구비될 수 있다.
다른 실시 양태로서, 본 발명에 따른 개질된 마이카류 광물 분말은 바인더와 함께 코팅용 조성물에 포함될 수 있다. 이때, 상기 코팅용 조성물은 붓이나 스프레이 등을 통해 그물망에 코팅되어 코팅층을 형성한다. 따라서, 상기 개질된 마이카류 광물 분말은 상기 코팅층의 구성원으로 사용되어 그물망의 표면에 분산된 형태로 구비될 수 있다.
한편, 개질된 마이카류 광물 분말로는 희토류 금속 산화물이 코팅된 마이카류 광물 분말을 사용할 수 있다. 이때, 상기 희토류 금속 산화물은 산화 세륨 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 마이카류 광물 분말의 표면을 코팅하는 산화 세륨(CeO2)은 공기 중에 포함된 일산화탄소(CO)를 산화시키는 촉매로 작용하며, 디젤의 연소 효율을 증가시키는 역할을 수행한다.
이러한 희토류 금속 산화물을 물과 함께 마이카류 광석 분말에 혼합시켜 슬러리를 형성한 후, 상기 슬러리를 약 200℃ 이하의 온도에서 열처리하면, 마이카류 광석 분말의 표면상에 희토류 금속 산화물이 코팅된다.
본 발명에 따른 제1 필터부재(110)를 구성하는 바인더는 황토 분말, 또는 황토 분말 및 개질된 마이카류 광물 분말이 그물망의 표면에 고정될 수 있도록 부착력을 제공하는 것으로, 아크릴수지, 에폭시수지, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 나일론 및 실리콘수지 중 하나를 사용할 수 있다.
이러한 코팅용 조성물은 인공적인 성분이 아니라 자연에서 얻을 수 있는 물질을 사용하기 때문에 친환경적이고, 휘발성 유기화합물과 같은 유해물질의 배출이 원천적으로 차단된다. 또한 코팅용 조성물은 시간이 지나도 본래의 성질이 저하되지 않는 반영구적 물질이므로 경제적이다.
구체적으로, 상기 코팅용 조성물은 물과, 황토 분말 및 바인더로 구성된 베이스 성분 및 첨가제를 포함한다. 이때, 베이스 성분에는 개질된 마이카류 광물 분말이 더 포함될 수 있다.
상기 물은 용매로 사용된 것으로, 환경 친화적이고, 무색??무미??무취하며, 연수, 증류수, 탈이온수 또는 정제수를 이용할 수 있다. 이때, 물의 사용량은 특별히 한정되지 않고, 다른 구성요소의 종류 및 그 사용량이나, 목적으로 하는 코팅용 조성물의 성형방법 또는 용도 등에 따라 조절될 수 있다. 상기 물의 사용량은 넓은 범위, 예컨대 코팅용 조성물 100 중량%를 기준으로 20 내지 40 중량% 정도의 범위로부터 선택할 수 있으며, 바람직하게는 25 내지 35 중량%를 사용하는 것이 좋다.
상기 베이스 성분은 코팅용 조성물 100 중량%를 기준으로 55 내지 79 중량% 정도의 범위로부터 선택할 수 있다. 또한, 베이스 성분을 구성하는 황토 분말은 베이스 성분 100 중량%를 기준으로 95 내지 97 중량% 정도의 범위로부터 선택할 수 있다. 아울러, 베이스 성분을 구성하는 바인더는 베이스 성분 100 중량%를 기준으로 3 내지 5 중량%를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 베이스 성분에 개질된 마이카류 광물 분말이 포함되면, 베이스 성분 100 중량%를 기준으로 황토 분말 73 내지 80 중량%, 개질된 마이카류 광물 분말 15 내지 24 중량%, 및 바인더 3 내지 5 중량%로 구성될 수 있다.
이때, 코팅층은 개질된 마이카류 광물 분말과 바인더의 혼합물 100 중량%를 기준으로 개질된 마이카류 광물 분말의 함량이 15 중량% 미만이면 실내 공기 중의 습기(수분)와 반응하더라도 마이너스 이온(O2-)을 충분히 방출하지 못하는 문제가 발생될 수 있다. 그리고 코팅층은 상기 혼합물 100 중량%를 기준으로 개질된 마이카류 광물 분말의 함량이 24 중량%를 초과하면 코팅층에 포함된 바인더에 함량이 줄어들기 때문에 사용기간이 경과됨에 따라 그물망으로부터 황토 분말 및 개질된 마이카류 광물 분말이 떨어져 나가는 문제가 발생될 수 있다.
상기 첨가제로는 셀룰로우스에테르, 가소제, 분산제, 증점제, 안정제, 항균제, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 코팅용 조성물 100 중량%를 기준으로 0.1 내지 25 중량% 정도의 범위로부터 선택할 수 있다.
상기 셀룰로우스에테르는 물과 혼합된 각 성분이 침전되지 않고 균질한 상태가 유지되도록 작용하는 것으로, 코팅용 조성물에 점성을 부여하여 코팅작업에서의 점착력을 발휘하도록 한다. 또한, 상기 셀룰로우스에테르는 물을 함유하는 보수성을 갖기 때문에 도료의 표면 건조 후에도 도막에 수분을 공급함으로써 수화반응이 지속적으로 발현할 수 있도록 도와주는 역할을 수행한다. 이때, 셀룰로우스에테르는 광석물 조성물 전체 100 중량%를 기준으로 0.5 내지 1 중량%가 포함된다.
상기 셀룰로우스에테르는 하이드록시에틸 셀룰로우스(HEC), 메틸 셀룰로우스(MC), 카복시메틸 셀룰로우스(CMC), 에틸하이드록시에틸 셀룰로우스(EHEC), 메틸하이드록시프로필 셀룰로우스(MPHC), 메틸하이드록시에틸 셀룰로우스(MHEC) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 하이드록시에틸 셀룰로우스를 사용하는 것이 좋다.
상기 셀룰로우스에테르의 함량이 0.5 중량% 미만이면 코팅용 조성물 전체의 성상이 액상이 되어 그물망에 도포하는 작업 시 흐름 현상으로 인하여 작업이 어렵고, 셀룰로우스에테르의 함량이 1 중량%를 초과하면 코팅용 조성물의 교반이 어려워진다.
한편, 코팅용 조성물 100 중량%를 기준으로 가소제는 2 내지 20 중량%, 분산제는 0.7 내지 1.3 중량%, 증점제는 0.01 내지 1 중량%, 안정제는 1 내지 2 중량%, 항균제는 0.1 내지 2 중량%가 포함될 수 있다. 이때, 가소제, 분산제, 증점제, 안정제, 항균제는 코팅용 조성물에 일반적으로 사용되는 것을 사용하므로, 보다 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 따른 필터부재는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 필터부재(110) 및 제2 필터부재(120)로 구성될 수 있다.
상기 제1 필터부재(110)는 전술한 망상 구조를 갖는 그물망, 및 상기 그물망에 구비되는 황토 분말을 포함하며, 선택적으로 상기 그물망에 구비되는 개질된 마이카류 광물 분말을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 그물망은 구멍의 크기가 2 내지 5㎜로 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 그물망 대신 제2 필터부재가 공기에 포함된 이물질을 여과시키는 기능을 제공하기 때문이다.
일 실시 양태로서, 본 발명에 따른 제1 필터부재는 필터프레임 내부를 밀폐시킬 수 있도록 평판형 형태로 형성될 수 있다.
다른 실시 양태로서, 본 발명에 따른 제1 필터부재(110)는 공기가 접촉되는 면적을 극대화시킬 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이 측면에서 바라봤을 때 공기가 유입되어 배출되는 상하 방향으로 지그재그로 접어진 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2 필터부재(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 공기가 유입되는 제1 필터부재의 전면에 구비되어 공기에 포함된 이물질을 제거하는 제2 필터부재로 구성된다. 이때, 제2 필터부재(120)는 제1 필터부재(110)와 1:1로 결합되어 필터프레임의 내부에 배치되므로, 제1 필터부재(110)가 평판형 형태로 형성되는 경우 평판형 형태로 형성된다. 마찬가지로, 제2 필터부재(120)는 도 5와 같이 제1 필터부재(110)가 지그재그로 접어진 형태로 형성되는 경우 지그재그로 접어진 형태로 형성된다.
이러한 제2 필터부재(120)는 공기에 포함된 먼지 등의 이물질을 제거할 수 있는 공기여과형 필터라면 어떠한 필터를 사용하여도 무방하다. 예를 들면, 제2 필터부재(120)로는 부직포 또는 여과포로 구현될 수 있다.
이와 같이, 마이카류 광물 분말을 구성하는 성분들이 물과 반응하는 성질로부터 공기 중의 습기와 활발한 이온교환을 수행한다. 그리고 마이카류 광물 분말은 마이너스 이온(O2-)을 방출하며, 마이너스 이온(O2-)은 공기 중에 존재하는 양이온과 결합하여 산소가 된다.
예를 들면, 견운모의 분자구성은 KAl2(AlSi3O10)(OH)2이며, 이산화규소(SiO2)와 산화알루미늄(Al2O3)과 산화칼륨(K2O)과 산화칼슘(CaO)과 산화철(Fe2O3)과 산화마그네슘(MgO)과 산화나트륨(Na2O) 등의 물과 격하게 반응하는 물질을 주성분으로 구성되어 있으므로, 이러한 구성들이 물질의 이온화 에너지를 발생시킨다.
구체적으로, 상기 산화칼륨은 공기 중의 물에도 반응하여 고열을 발산하는 것으로, 이때 이온화 에너지가 발생된다. 그리고 산화마그네슘은 물과 반응하여 용적의 큰 수산화마그네슘이 되는데 이 물질적 작용에서도 이온화 에너지가 발생된다. 또한, 산화나트륨은 물과 격하게 반응하여 수산화나트륨으로 변화는데 이 과정에서도 이온화 에너지가 발생된다.
일반적으로는 전기적으로 물질을 분해하여 이온화를 행하나, 견운모는 구성성분인 산화칼륨, 산화칼슘, 산화철, 산화마그네슘, 산화나트륨 등이 물과 반응함에 따라 이온화 즉, 광물의 내부에서 전기분해가 발생된다.
결과적으로, 코팅용 조성물로 형성된 코팅층은 실내 공기 중의 습기(수분)와 반응하여 마이너스 이온(O2-)을 방출하며, 상기 마이너스 이온은 공기 중에 분포된 양이온을 끌어 당겨 결합하여 산소를 생성한다.
다시 말해, 마이카류 광물 분말은 공기와 접촉 시에 산소를 생성함으로써, 공기 중에 포함된 산소의 농도를 증가시키는 역할을 한다.
한편, 제2 필터부재(120)에 황토 분말과 개질된 마이카류 광물 분말을 직접 도포하면, 공기의 이동 통로가 막히거나, 또는 저항이 매우 커져서 제2 필터부재(120)는 필터로서의 역할을 하기 어려운 문제가 발생된다.
또한, 이를 해결하기 위해 제2 필터부재(120)에 황토분말과 개질된 마이카류 광물 분말을 도포한 이후 작은 핀으로 제2 필터부재에 구멍을 뚫어주는 별도 공정을 거치게 되면 필터로의 역할을 원활히 수행할 수 있지만, 제조시간이 늘어나고 제조비용이 증가되는 단점이 발생된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 내연기관용 필터(100)는 제2 필터부재(120)에 황토 분말과 개질된 마이카류 광물 분말을 직접 도포하는 대신, 황토 분말과 개질된 마이카류 광물 분말이 구비된 그물망을 제1 필터부재로 사용한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 내연기관용 필터(100)는 필터프레임(130)을 포함한다.
상기 필터프레임(130)은 필터부재를 고정하는 것으로서, 필터고정부(132)와 연장부(134) 및 장착부(136)를 포함한다. 여기서, 필터부재는 제1 필터부재(110) 또는 제1, 2필터부재(110, 120)를 의미한다.
상기 필터고정부(132)는 필터부재가 필터하우징(200)의 내부에 배치될 수 있도록 필터부재의 설치공간을 제공하는 것으로, 필터부재의 둘레를 감싸는 형태로 형성되어 필터부재를 지지한다.
이때, 필터부재는 필터고정부(132)의 내주면에 접착제 등을 통해 부착되는 형태로 고정되거나, 필터고정부(132)의 하부에 내측으로 돌출 형성된 받침대가 구비된 경우에는 상기 받침대에 안착된 형태로 결합될 수 있다. 또한, 제1 필터부재(110)와 제2 필터부재(120)는 바느질이나 접착제 등을 통해 서로 결합되거나, 상기 받침대에 순차적으로 안착되어 접촉될 수 있다.
상기 연장부(134)는 필터고정부(132)를 지지하는 부분으로, 필터고정부(132)의 상단에서 필터고정부(132)의 둘레를 따라 필터고정부(132)의 외측으로 돌출 형성된다.
상기 장착부(136)는 차량용 에어필터가 필터하우징(200)에 고정될 수 있도록 필터하우징(200)에 결합되는 부분으로서, 연장부(134)의 끝단에서 연장부(134)의 둘레를 따라 상부 및 하부로 돌출되는 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 장착부(136)는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 필터하우징(200)의 상부 케이스(210)와 하부 케이스(220)의 사이에 맞물리는 형태로 차량용 에어필터를 필터하우징(200)에 고정시킬 수 있다.
한편, 연장부(134)는 장착부(136)보다 필터고정부(132)가 공기가 유입되는 방향의 후방에 위치되도록 경사지게 형성될 수 있다. 이는, 연장부(134)의 강성이 향상되어 필터프레임(130)의 변형을 방지하는 동시에 공기의 유입을 원활히 하여 공기가 연장부(134)에 부딪혀 발생되는 소음을 감소시키기 위함이다.
아울러, 연장부(134)에는 도 6과 같이 리브(rib, 138)가 더 형성될 수 있다. 상기 리브(138)는 연장부(134)의 하단으로 연장부(134)와 필터 고정부(132)를 서로 연결하는 형태로 형성될 수 있으며, 연장부(134)의 둘레를 따라 서로 이격되도록 복수 개가 형성될 수 있다.
필요에 따라, 장착부(136)에는 씰링부재(140)가 결합될 수 있다.
상기 씰링부재(140)는 도 6과 같이 필터하우징(200)과 필터프레임(130)의 사이를 기밀하여 공기가 필터부재(110)를 거치지 않고 필터하우징(200)과 필터프레임(130)의 사이로 새어나가는 것을 방지한다.
보다 구체적으로, 상기 씰링부재(140)는 장착부(136)의 둘레를 따라 장착부(136)의 끝단을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 씰링부재(140)는 장착부(136)가 삽입되도록 씰링부재(140)의 내면으로 개방된 삽입홈(142)이 형성될 수 있다. 여기서, 씰링부재(140)는 탄성력을 가져 기밀성이 높은 합성수지, 우레탄, 실리콘, 합성고무 등으로 형성될 수 있다.
필요에 따라, 상기 씰링부재(140)는 도 5와 같이 밀폐돌기(144)를 더 포함할 수 있다. 상기 밀폐돌기(144)는 씰링부재(140)와 필터하우징(200)의 사이를 완벽히 밀폐할 수 있도록 씰링부재(140)의 둘레를 따라 씰링부재(140)의 외면에서 돌출되는 형태로 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 내연기관용 에어필터 110 : 제1 필터부재
120 : 제2 필터부재 130 : 필터프레임
132 : 필터 고정부 134 : 연장부
136 : 장착부 140 : 씰링부재
142 : 삽입홈 144 : 밀폐돌기
200 : 필터하우징 210 : 상부 케이스
212 : 유입구 220 : 하부 케이스
222 : 배출구

Claims (10)

  1. 내연기관의 엔진에 공급되는 공기를 여과하도록 공기의 이물질을 제거하는 필터부재와, 상기 필터부재를 내부에 고정시키는 필터프레임을 포함하는 내연기관용 에어필터로서,
    상기 필터부재는
    망상 구조를 갖는 그물망; 및
    상기 그물망에 구비되는 황토 분말을 포함하는 내연기관용 에어필터.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 황토 분말은
    평균 입도가 20 내지 500 ㎚인 건조된 황토 분말인 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 필터부재는
    망상 구조를 갖는 그물망; 및
    상기 그물망에 구비되는 황토 분말과 개질된 마이카류 광물 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 마이카류 광물 분말은
    운모, 견운모, 백운모, 흑운모, 또는 이들의 혼합물이 포함된 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 마이카류 광물 분말은
    운봉석인 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 개질된 마이카류 광물 분말은
    희토류 금속 산화물이 코팅된 마이카류 광물 분말인 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물은
    세륨 산화물(CeO2)인 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 필터부재는
    망상 구조를 갖는 그물망; 및
    황토 분말 및 바인더를 포함하며, 상기 그물망에 코팅된 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 바인더는
    아크릴수지, 에폭시수지, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 나일론 및 실리콘수지 중 하나인 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 코팅층은
    희토류 금속 산화물이 코팅된 마이카류 광물 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 에어필터.
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