KR20210141474A - 유체 공급 링 및 연관된 장치 및 방법 - Google Patents

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다니엘 메이슨
폴 오벨츠
다니엘 트롤란드
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존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
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Abstract

기재(2)를 촉매 성분으로 코팅하기 위한 유체 공급 링(5), 기재 코팅 장치(1) 및 방법이 제공된다. 유체 공급 링(5)은 유체 공급 링의 중심 보어를 경계설정하는 내부 면(45)을 갖는 환형 몸체(40)를 포함한다. 유체 공급 포트(47)가 액체를 수용하고, 환형 몸체의 내부 면 상의 복수의 출구 개구부(50)가 액체를 기재 코팅 장치(1)의 피스톤 면(23) 상으로 배출한다. 환형 몸체(40) 주위로 적어도 부분적으로 연장되는 분배 채널(51)이 유체 공급 포트(47)와 복수의 출구 개구부(50) 사이의 유체 연통을 제공한다.

Description

유체 공급 링 및 연관된 장치 및 방법
본 발명은 유체 공급 링, 기재 코팅 장치, 및 기재를 촉매 성분으로 코팅하기 위한 방법에 관한 것이다. 코팅된 기재는 내연 기관에 의해 생성된 배기 가스로부터 오염물질을 처리 또는 제거하기 위한 배기 제어 디바이스(emissions control device)에 사용하기 위한 것일 수 있다.
코팅된 모놀리식(monolithic) 기재를 포함하는 다수의 배기 제어 디바이스가 매년 제조된다. 그러한 디바이스의 주요 용도들 중 하나는 배기 가스, 예를 들어 발전소에 의해 또는 내연 기관, 특히 차량용 내연 기관에 의해 생성되는 배기 가스의 처리를 위한 것이다. 모놀리식 기재는 배기 가스가 기재 내의 채널 벽 상의 코팅과 접촉하게 하는 복수의 채널을 포함한다. 이러한 코팅은 인간의 건강에 유해하거나 환경 친화적이지 않은 배기 가스의 성분들을 포집(trap), 산화 및/또는 감소시킬 수 있다. 모놀리식 기재는 또한 그을음(soot), 예를 들어 내연 기관에 의해 생성되는 그을음(즉, 미립자 물질)을 제거할 수 있는 필터 기재일 수 있다.
배기 가스의 정화를 위한 기재는 전형적으로 배기 가스의 관류(through-flow)를 위한 통로가 제공되는 모놀리식 기재를 포함할 수 있다. 기재는 촉매 코팅일 수 있는 코팅을 구비할 수 있다. 코팅은 기재의 통로를 통과하는 워시코트(washcoat)로서 기재에 도포될 수 있다. 코팅을 기재에 도포하기 위한 다양한 방법이 공지되어 있다. 하나의 그러한 방법은 기재의 제1 면(예를 들어, 상부 면)에 워시코트를 도포하는 단계, 및 기재의 반대편의 제2 면(예를 들어, 하부 면)에 적어도 부분적인 진공을 가하여 통로를 통한 워시코트의 이동을 달성하는 단계를 포함한다. 코팅 후에, 기재는 건조 및 하소될 수 있다.
기재는 관류 기재로서 구성될 수 있으며, 여기서 각각의 통로는 기재의 제1 면 및 제2 면 둘 모두에서 개방되고, 이 통로는 기재의 전체 길이를 통해 연장된다. 결과적으로, 기재의 제1 면을 통해 통로 내로 들어오는 배기 가스가 기재의 제2 면을 빠져나갈 때까지 이 배기 가스는 동일한 통로 내에서 기재를 통과하게 된다. 대안적으로, 기재는 필터 기재로서 구성될 수 있으며, 여기서 일부 통로는 기재의 제1 면에서 막히고 다른 통로는 기재의 제2 면에서 막히게 된다. 그러한 구성에서, 기재의 제1 면을 통해 제1 통로 내로 들어오는 배기 가스는 기재를 따라 어느 정도 제1 통로를 따라 유동하고 이어서 기재의 여과 벽을 통해 제2 통로 내로 통과하게 된다. 이어서, 배기 가스는 상기 제2 통로를 따라 그리고 기재의 제2 면 밖으로 지나가게 된다. 그러한 배열은 벽 유동 필터(wall-flow filter)로서 당업계에 알려져 있다.
코팅된 필터 기재 또는 제품은, 예를 들어, 산화 촉매(예를 들어, 촉매화된 그을음 필터[CSF]), 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매(예를 들어, 그 제품은 이어서 선택적 촉매 환원 필터[SCRF] 촉매로 불릴 수 있음), NOx 흡착제 조성물(예를 들어, 그 제품은 이어서 희박 NOx 포집 필터[LNTF]로 불릴 수 있음), 3원 촉매 조성물(예를 들어, 그 제품은 이어서 가솔린 미립자 필터[GPF]로 불릴 수 있음), 암모니아 슬립 촉매[ASC] 또는 이들의 둘 이상의 조합(예를 들어, 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 및 암모니아 슬립 촉매[ASC]를 포함하는 필터 기재)을 포함하는 필터 기재일 수 있다.
기재는 1회 용량(dose)으로 코팅될 수 있으며, 여기서 워시코트는 단일 단계에서 기재에 도포될 수 있으며, 이때 기재는 단일 배향으로 남아 있다. 대안적으로, 기재는 2회 용량으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 제1 용량으로, 기재는 제1 면이 맨 위가 되고 제2 면이 맨 아래가 되는 제1 배향 상태에 있게 된다. 코팅이 제1 면에 도포되고 기재의 길이의 일부분을 코팅한다. 이어서, 기재는 제2 면이 맨 위가 되도록 뒤집히게 된다. 이어서, 제1 용량에 의해 코팅되지 않은 기재의 부분을 코팅하기 위하여 코팅이 제2 면에 도포된다. 유리하게는, 2회 용량 공정은 상이한 코팅이 기재의 각각의 단부에 도포될 수 있게 한다.
기재의 최상의 성능을 제공하기 위하여, 코팅된 기재의 표면적이 최대화되도록 기재가 완전히 코팅되는 것을 보장하는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 기재 내의 압력 손실 증가로 이어질 수 있기 때문에, 기재의 일부분이 (예를 들어, 2회 용량 공정에서) 워시코트의 하나 초과의 층에 의해 코팅되지 않는 것을 보장하는 것이 또한 유리할 수 있다. 그러므로, 기재에 워시코트를 도포하는 공정이 기재의 신뢰성 있고 제어가능한 코팅 프로파일(profile)을 달성하는 것이 바람직하다.
EP 3 003 582 B1은 촉매 성분을 포함하는 워시코트 액체로 기재를 코팅하는 방법을 설명하고 있으며, 이러한 기재는 복수의 채널을 포함하며, 이러한 방법은 (a) 기재를 수직으로 유지시키는 단계; (b) 기재의 하부 단부에 있는 채널의 개방 단부를 통해 기재 내로 액체를 도입하는 단계; 및 (c) 기재의 하부 단부가 액체로 부분 충전된 후에, 기재 내로 액체를 도입하면서 기재의 상부 단부에 있는 채널의 개방 단부에 진공을 인가하는 단계를 포함한다.
그러한 방법을 수행하기 위한 예시적인 기재 코팅 장치가 EP 3 003 582 B1의 도 1에 도시되어 있으며, 기재 홀더(3), 피스톤 배열체(4), 측부 도우징 포트(side dosing port)(7) 및 진공 발생기(6)를 포함한다.
기재 홀더(3)는 기재(2)를 수직으로 유지시키기에 적합하며, 기재(2)는 복수의 채널을 포함하는 유형의 것이다. 기재 홀더(3)는 기재(2)의 각각의 상부 단부 및 하부 단부를 지지하는 팽창가능 상부 시일 블래더(seal bladder)(10) 및 팽창가능 하부 시일 블래더(11)를 포함할 수 있다. 피스톤 배열체(4)는 촉매 성분을 포함하는 액체를 기재의 하부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부를 거쳐 또는 그를 통해 기재(2) 내로, 밀어 넣거나 주입함으로써, 도입하기 위해 제공된다. 진공 발생기(6)는 기재(2)의 상부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하기 위해 제공된다. 측부 도우징 포트(7)는 액체를 피스톤 배열체(4)의 피스톤(20) 상으로 공급하기에 적합하다.
이러한 배열에서, 측부 도우징 포트(7)는 단일 포트를 포함하며, 이를 통해 촉매 성분을 포함하는 액체가 피스톤(20) 위의 전달 챔버(21) 내로 배출된다.
피스톤 배열체가 촉매 성분을 함유하는 액체를, 밀어 넣거나 주입함으로써, 도입할 때 촉매 성분을 포함하는 워시코트 액체가 피스톤 상에 균일하게 분포되지 않는 경우, 기재의 불균일한 코팅이 초래될 수 있다. 예를 들어, 기재의 코팅 프로파일은 기재의 일부 채널이 다른 채널보다 더 많은 촉매 성분으로 코팅되는 상태로 불균일할 수 있다. 예를 들어, 이는 코팅 프로파일의 평평하지 않은 리딩 에지(leading edge)로 이어질 수 있다. 2회 용량 공정의 특정 경우에, 코팅 프로파일의 평평하지 않은 리딩 에지는, 기재의 일부분이 워시코트로 적절하게 코팅되지 않고 기재의 다른 부분이 워시코트의 하나 초과의 층에 의해 코팅되게 할 수 있다.
본 발명은 유체 공급 링을 포함하는 기재 코팅 장치, 및 기재를 촉매 성분으로 코팅하기 위한 방법을 설명한다. 본 방법은 EP 3 003 582 B1에서 설명되는 방법의 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 기재 코팅 장치 및 방법은 그러한 방법에서의 사용으로 제한되지 않는다. 추가로, 본 발명의 기재 코팅 장치 및 유체 공급 링은 기재를 촉매 성분으로 코팅하는 다른 방법과 함께 적용될 수 있다.
제1 태양에서, 본 발명은, 촉매 성분을 포함하는 액체를 기재 코팅 장치의 피스톤 면 상으로 공급하기 위한 유체 공급 링으로서,
유체 공급 링의 중심 보어를 경계설정하는 내부 면을 포함하는 환형 몸체;
액체를 수용하기 위한 유체 공급 포트;
액체를 피스톤 면 상으로 배출하기 위한, 환형 몸체의 내부 면 상의 복수의 출구 개구부; 및
유체 공급 포트와 복수의 출구 개구부 사이의 유체 연통을 제공하는, 환형 몸체 주위로 적어도 부분적으로 연장되는 분배 채널을 포함하는, 유체 공급 링을 제공한다.
액체를 피스톤 면 상으로 배출하기 위한, 환형 몸체의 내부 면 상의 복수의 출구 개구부의 제공은 피스톤 면 상에서의 액체의 확산의 균일성을 개선할 수 있다. 추가로, 복수의 출구 개구부의 사용은, 액체가 피스톤 면 상으로 더 빠른 속도로 공급될 수 있고/있거나 액체가 기재의 채널 내로 밀어 넣어지거나 주입되기 전에 피스톤 면을 가로질러 균일하게 확산되는 데 더 적은 시간을 필요로 하기 때문에, 기재 코팅 장치에 대한 더 빠른 사이클 시간을 허용할 수 있다.
복수의 출구 개구부는 내부 면의 적어도 2개의 사분면 내에; 선택적으로 내부 면의 적어도 3개의 사분면 내에; 선택적으로 내부 면의 4개의 사분면 모두 내에 제공될 수 있고; 선택적으로 여기에서 복수의 출구 개구부는 내부 면의 전체 범위 주위에 배열될 수 있으며; 선택적으로 여기에서 복수의 개구부는 내부 면의 전체 범위 주위에서 등간격으로 이격될 수 있다.
그러한 방식으로 출구 개구부를 내부 면 주위에 분포시키는 것은 피스톤 면 상에서의 액체의 확산의 균일성을 추가로 개선할 수 있다.
유체 공급 링은 분배 채널로부터 복수의 출구 개구부로의 유체 연통을 제공하는 복수의 출구 채널을 추가로 포함할 수 있고; 선택적으로 여기에서 복수의 출구 채널들 중 적어도 일부분 및 선택적으로 모두는 그들 각각의 출구 개구부에서 하향으로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면을 향해 하향으로 지향되게 할 수 있으며; 선택적으로, 여기에서, 상기 출구 채널들 중 제1 부분은 제1 각도로 하향으로 지향될 수 있고, 상기 출구 채널들 중 제2 부분은 제2 각도로 하향으로 지향될 수 있으며, 선택적으로 상기 출구 채널들 중 제3 부분은 제3 각도로 하향으로 지향될 수 있다.
복수의 출구 채널을 하향으로 지향시키는 것은 액체를 환형 몸체의 내부 면의 경계 내에 수용하는 것을 도움으로써 피스톤 면으로부터의 액체의 손실을 방지하는 것을 도울 수 있다. 추가로, 복수의 출구 채널을 제1 각도 및 제2 각도로 그리고 선택적으로 또한 제3 각도로 하향으로 지향시키는 것은 피스톤 면의 제1 구역 및 제2 구역과 선택적으로 제3 구역을 액체로 표적화함으로써 피스톤 면 상에서의 액체의 확산의 균일성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 피스톤 면의 중심 구역 및/또는 중간 구역 및/또는 주연부 구역이 액체로 표적화될 수 있다. 이는, 특히, 예를 들어 피스톤 면의 중심 구역에서, 피스톤 면의 코팅되지 않은 부분을 방지하는 것을 도울 수 있다.
일부 실시 형태에서, 복수의 출구 채널은 그들 각각의 출구 개구부에서 모두 시계 방향으로 지향되거나 모두 반시계 방향으로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면 상으로 모두 초기에 시계 방향으로 지향될 수 있게 하거나 모두 초기에 반시계 방향으로 지향될 수 있게 할 수 있다.
상기 출구 채널들 중 제1 부분은 반경 방향에 대해 제1 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향될 수 있고, 상기 출구 채널들 중 제2 부분은 반경 방향에 대해 제2 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향될 수 있다.
적어도 반경 방향에 대해 제1 각도 및 반경 방향에 대해 제2 각도로 경사진 출구 채널을 제공하는 것은 피스톤 면 상에서의 액체의 확산의 균일성을 개선할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 복수의 출구 채널들 중 제1 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 시계 방향으로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 시계 방향으로 지향될 수 있게 할 수 있다. 추가로, 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 반시계 방향으로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 반시계 방향으로 지향될 수 있게 할 수 있다. 추가로, 복수의 출구 채널들 중 제3 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 실질적으로 반경방향으로 지향될 수 있게 할 수 있다.
그들 각각의 출구에서 시계 방향으로 지향되는 일부 출구 채널 및 그들 각각의 출구에서 반시계 방향으로 지향되는 일부 출구 채널을 제공하는 것은 피스톤 면 상에서의 액체의 확산의 균일성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 액체의 역회전 유동들이 서로 충돌하여, 피스톤 면을 가로질러 액체가 확산되는 정도를 증가시킬 수 있다. 그들 각각의 출구 개구부에서 반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향되는 일부 출구 채널의 선택적인 제공은 피스톤 면 상에서의 액체의 확산의 훨씬 더 큰 균일성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 그러한 출구 채널의 제공은 피스톤 면의 중심 구역 내로의 액체의 유동을 개선할 수 있다. 그들 각각의 출구 개구부에서 반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향되는 복수의 출구 채널들 중 제3 서브세트의 제공은 환형 몸체의 내경이 200 mm 초과인 경우에 바람직할 수 있다. 200 mm 이하의 내경을 갖는 환형 몸체의 경우, 복수의 출구 채널들 중 제1 서브세트 및 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트만을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들 중 제1 서브세트 및/또는 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트는 피스톤 면의 주연부 구역에서 초기에 스월링(swirling)하도록 지향될 수 있다.
반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향되는 복수의 출구 채널들 중 제3 서브세트는 피스톤 면의 중심 구역을 표적화하도록 제1 각도로 하향으로 지향되는 상기 제3 서브세트의 제1 부분, 및 피스톤 면의 중간 구역을 표적화하도록 제1 각도보다 큰 제2 각도로 하향으로 지향되는 상기 제3 서브세트의 제2 부분을 포함할 수 있다.
유체 공급 포트는 유체 공급 링의 주연부에 위치될 수 있고; 선택적으로 여기에서 유체 공급 포트는 분배 채널과 연통하도록 환형 몸체의 외부 면을 통해 연장되는 공급 채널을 포함할 수 있으며; 선택적으로 여기에서 공급 채널과의 교차 위치에서의 분배 채널은 개구부가 형성되지 않은 섹션(non-apertured section)을 포함하여, 그에 의해, 공급 채널로부터 분배 채널로 들어가는 모든 액체를 측방향으로 편향시킬 수 있다.
제2 태양에서, 본 발명은, 기재 코팅 장치로서,
기재를 수직으로 유지시키기 위한 기재 홀더 - 기재는 복수의 채널을 포함하는 유형의 것임 -;
기재의 하부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부를 거쳐 또는 그를 통해 기재 내로 촉매 성분을 포함하는 액체를, 밀어 넣거나 주입함으로써, 도입하기 위한 피스톤;
기재의 상부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하기 위한 진공 발생기; 및
액체를 피스톤의 면 상으로 공급하기 위한, 제1 태양에 따른 유체 공급 링을 포함하는, 기재 코팅 장치를 제공한다.
유체 공급 링은 기재를 수직으로 유지시키기 위한 기재 홀더 아래에 장착될 수 있고; 선택적으로, 여기에서, 피스톤은 전달 챔버 내에서 왕복 이동가능할 수 있고, 유체 공급 링은 전달 챔버의 상부 단부에 또는 그 위에 장착될 수 있으며; 선택적으로 여기에서 유체 공급 링은 기재를 수직으로 유지시키기 위한 기재 홀더의 하부 부분과 전달 챔버 사이에 장착될 수 있다.
제3 태양에서, 본 발명은, 복수의 채널을 포함하는 유형의 것인 기재를 촉매 성분을 포함하는 액체로 코팅하는 방법으로서,
(a) 기재를 수직으로 유지시키는 단계;
(b) 제1 태양의 유체 공급 링을 사용하여 액체를 피스톤의 면 상으로 공급하는 단계;
(c) 피스톤으로 기재의 하부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부를 통해 액체를 밀어 넣거나 주입함으로써 기재 내로 액체를 도입하는 단계; 및
(d) 기재의 하부 단부가 액체로 부분 충전된 후에, 단계 (c)에서 기재 내로 액체를 도입하면서 기재의 상부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
단계 (b)에서, 액체는 유체 공급 링의 적어도 2개의 사분면으로부터; 선택적으로 유체 공급 링의 적어도 3개의 사분면으로부터; 선택적으로 유체 공급 링의 4개의 사분면 모두로부터 공급될 수 있다.
단계 (b)에서, 액체는 피스톤 면을 향해 하향으로 지향될 수 있고; 선택적으로, 여기에서, 액체의 제1 부분은 제1 각도로 하향으로 지향될 수 있고, 액체의 제2 부분은 제2 각도로 하향으로 지향될 수 있으며, 선택적으로 액체의 제3 부분은 제3 각도로 하향으로 지향될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 단계 (b)에서, 액체는 피스톤 면 상으로 모두 초기에 시계 방향으로 지향되거나 모두 초기에 반시계 방향으로 지향될 수 있고; 선택적으로, 여기에서, 단계 (b)에서, 액체의 제1 부분은 제1 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향될 수 있고, 액체의 제2 부분은 제2 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 체적의 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 시계 방향으로 지향될 수 있고/있거나; 여기에서 제2 체적의 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 반시계 방향으로 지향될 수 있고/있거나; 여기에서 제3 체적의 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 실질적으로 반경방향으로 지향될 수 있다. 제1 체적의 액체 및/또는 제2 체적의 액체는 피스톤 면의 주연부 구역에서 초기에 스월링하도록 지향될 수 있다. 피스톤 면 상으로 초기에 반경방향으로 지향될 수 있는 제3 체적의 액체의 제1 부분은, 또한, 피스톤 면의 중심 구역을 표적화하도록 제1 각도로 하향으로 지향될 수 있고, 피스톤 면 상으로 초기에 반경방향으로 지향될 수 있는 제3 체적의 액체의 제2 부분은 피스톤 면의 중간 구역을 표적화하도록 제1 각도보다 큰 제2 각도로 하향으로 지향될 수 있다.
본 발명의 실시 형태는 이제 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다:
도 1은 종래 기술의 기재 코팅 장치의 다이어그램이다.
도 2는 유체 공급 링을 포함하는 본 발명에 따른 기재 코팅 장치의 부조립체의 사시도이다.
도 3은 도 2의 부조립체의 단면도이다.
도 4는 도 3의 평면과는 상이한 평면 상에서 취해진 도 2의 부조립체의 일부분의 단면도이다.
도 5는 피스톤 배열체를 포함하는 본 발명에 따른 기재 코팅 장치의 부조립체의 단면도이다.
도 6은 기재 코팅 장치의 유체 공급 링의 내부 링의 평면도이다.
도 6a는 도 6의 일부분의 확대도이다.
도 7은 도 6의 내부 링의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 도 6의 내부 링의 일부분의 추가의 단면도이다.
연소 엔진에 의해 생성된 배기 가스 내의 오염물질을 처리 또는 제거하기 위한 배기 제어 디바이스는 당업계에 잘 알려져 있다. 그러한 디바이스는, 전형적으로, 촉매 성분으로 코팅되는 기재를 포함한다. 본 발명은, 특히, 그러한 디바이스를 제조하는 데 사용하기 위해 적용된다.
본 발명은, 기재 코팅 장치 및 방법을 사용하여, 촉매 성분을 포함하는 액체로 기재를 코팅하는 것에 관한 것이다. "촉매 성분"은 배기가스(예컨대, CO, HC 또는 NOx)의 오염물질 성분을 수반하는 반응에서 촉매 활성인 화학 화합물 또는 물질인 것으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 용어 "촉매 성분"은 촉매 또는 배기 제어 디바이스 내에 포함시키기 위해 워시코트 내에 통상적으로 적용되는 임의의 성분을 포함한다. 예를 들어, 촉매 성분은 NOx 또는 탄화수소를 저장 또는 흡수할 수 있는 물질을 지칭할 수 있다. 그러나, "촉매 성분"은 그 자체가 촉매 활성인 것이 바람직하다.
촉매 성분을 포함하는 액체는 당업자에게 알려져 있으며, 백금, 팔라듐 및 로듐 화합물과 같은 백금족 금속 화합물의 수용액, NOx를 흡수하기 위한 화합물을 기재 상에 침착시키기 위한 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 화합물의 수용액, 및 전이 금속의 화합물과 같은 다른 화합물, 예컨대 철, 구리, 바나듐, 세륨 및 전이 금속 촉매 촉진제 화합물; 위에 언급된 백금족 금속들 또는 전이 금속들 중 하나 이상을 선택적으로 지지하는, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아, 실리카-알루미나 및 제올라이트와 같은 미립자 촉매 지지 물질을 포함하는 워시코트 슬러리; 및 지지된 금속 화합물과 위에 언급된 금속 화합물의 수용액의 조합을 함유하는 워시코트 슬러리를 포함한다. 그러한 액체는, 또한, 촉매 활성, 생성된 촉매의 의도된 목적에 적합한 제형의 화학적 성질, 및/또는 액체의 점도 및 리올로지(rheology)를 개선하기 위한 관련 산, 유기 화합물 증점제 등을 포함할 수 있다. 액체는 용액 또는 현탁액일 수 있지만, 흔히 액체는 현탁액이다.
기재 코팅 장치(1) 및 방법은 그 내용이 전체적으로 참고로 포함되는 EP 3 003 582 B1에 설명되어 있다. EP 3 003 582 B1의 기재 코팅 장치의 주요 부분이 도 1에 도시되어 있으며, 기재 홀더(3), 피스톤 배열체(4), 유체 공급 링(15) 및 진공 발생기(6)를 포함한다. 유체 공급 링(15)에는 단일 측부 도우징 포트(7)가 제공되며, 이를 통해 촉매 성분을 포함하는 액체가 피스톤(20) 위의 전달 챔버(21) 내로 배출된다.
본 발명에 따르면, 본 발명자들은 기재 코팅 장치 및 방법에 사용하기 위한 새로운 유체 공급 링(5)을 개발하였다. 새로운 유체 공급 링(5)은 EP 3 003 582 B1에서 설명되는 유형의 기재 코팅 장치(1) 및 방법의 유체 공급 링(15) 대신에 사용될 수 있다. 그러나, 새로운 유체 공급 링(5)은 숙련된 독자에 의해 이해될 바와 같이 다른 기재 코팅 장치 및 방법의 일부로서 사용될 수 있으며, 따라서 EP 3 003 582 B1의 장치 및 방법에서의 사용으로 제한되지 않는다.
하기에서, 단지 예로서, 새로운 유체 공급 링(5)의 설명이 EP 3 003 582 B1에서 설명되는 일반적인 유형의 기재 코팅 장치(1) 및 방법의 일부로서 사용하기 위해 제공될 것이다. 기재 코팅 장치(1) 및 방법의 다른 부분의 더 완전한 설명을 위해, 숙련된 독자는 EP 3 003 582 B1의 교시로 안내된다.
기능 레벨에서, 기재 홀더(3)는 바람직하게는 기재(2)를 수직으로 유지시키며, 기재(2)는 복수의 채널을 포함하는 유형의 것이다. 피스톤(20)은 촉매 성분을 포함하는 액체를 기재(2)의 하부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부를 거쳐 또는 그를 통해 기재(2) 내로 - 밀어 넣거나 주입함으로써 - 도입하는 기능을 한다. 진공 발생기(6)는 기재(2)의 상부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하는 기능을 한다. 하기에서 간단함을 위해 '유체 공급 링'(5)으로 지칭될 새로운 유체 공급 링(5)은 액체를 피스톤(20)의 피스톤 면(23) 상으로 공급하는 기능을 한다.
기재 홀더(3)는 기재(2)의 각각의 상부 단부 및 하부 단부를 지지하는, EP 3 003 582 B1에서 설명되는 유형의 팽창가능 상부 시일 블래더(10)(상부 팽창가능 칼라(collar)로도 불리움) 및/또는 팽창가능 하부 시일 블래더(11)(하부 팽창가능 칼라로도 불리움)를 포함할 수 있다. 팽창가능 상부 시일 블래더(10) 및 팽창가능 하부 시일 블래더(11)는 기재(2)의 외부 표면과 접촉하고/하거나 맞물릴 수 있다. 각각은 기재(2) 주위에 액밀 또는 기밀 시일을 형성할 수 있다. 팽창가능 상부 시일 블래더(10) 및 팽창가능 하부 시일 블래더(11)는 하나 이상의 하우징에 의해 지지될(예컨대, 하나 이상의 하우징의 내부 벽에 의해 지지될) 수 있다. 모든 기재가 종래의 원형 단면을 갖지는 않으며, 일부는 난형 또는 "경주 트랙(race-track)", 비스듬한 난형 또는 다른 비대칭 단면을 가질 수 있다. 기재의 단면이 무엇이든 간에, 종래의 방법 또는 기술을 사용하여 기재를 수용하기 위한 적합하게 형상화된 하우징을 채택하는 것이 가능하다. 팽창가능 하부 시일 블래더(11)는 액체가 기재(2)의 하부 단부 내로 도입되는 동안 기재(2)를 제 위치에 유지시킬 수 있다. 그는, 또한, 액체가 기재(2)의 측부에서 외부 표면을 코팅하는 것을 방지하는 장벽을 제공할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤 배열체(4)는 피스톤(20), 및 피스톤(20)이 내부에서 왕복 운동하는 하우징을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징은 실린더 쉘(cylinder shell)(25), 및 실린더 쉘(25) 내에 배치되는 실린더 라이너(cylinder liner)(26)를 포함할 수 있다. 실린더 쉘(25) 및/또는 실린더 라이너(26)는 피스톤(20)에 의해 부분적으로 또는 완전히 스위핑(sweeping)될 수 있는 전달 챔버(21)를 전체적으로 또는 부분적으로 한정할 수 있다. 피스톤(20)은 피스톤 몸체(22) 및 피스톤 로드(24)를 포함할 수 있다. 피스톤 몸체(22)의 상부 면은 피스톤 면(23)을 한정할 수 있다. 피스톤 면(23)은 중합체와 같은, 가요성이고 비다공성이며 소수성인 재료를 포함할 수 있다. 피스톤 면(23)은, 전형적으로, 폴리에스테르인 중합체를 포함하거나 그로 구성될 수 있다. 폴리에스테르는 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하거나 그로 구성된다. 실린더 라이너(26)는, 비다공성이고 매끄러우며 내화학성인 재료를 포함할 수 있다. 예에는 스테인리스 강, 폴리우레탄 및 폴리에스테르가 포함된다.
전달 챔버(21)는 전형적으로 변위 체적을 갖는다. 전달 챔버(21)는 바람직하게는 실린더이다. 용어 "실린더"가 피스톤 몸체 및 실린더 보어의 원형 단면을 의미하지만, 피스톤 몸체(22) 및 실린더 보어의 형상은 기재(2)의 단면 형상에 의해 좌우될 수 있다. 예를 들어, 기재(2)가 단면이 난형일 때, 피스톤 몸체(22) 및 실린더 보어도 단면이 난형이다. 피스톤 몸체(22), 실린더 쉘(25) 및 실린더 라이너(26)가 원형 단면을 갖는 것이 바람직하다.
진공 발생기(6)는 EP 3 003 582 B1에서 설명되는 유형의 배열을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 발생기(6)는 기재(2)의 상부 단부와 맞물리는 깔때기를 한정할 수 있는 유동 콘(flow cone)(35)을 포함할 수 있다. 유동 콘(35)은, 대체적으로, 기재(2)의 상부 단부를 수용하기 위한 더 넓은 단부를 갖는다. 팽창가능 상부 시일 블래더(10)는 기재(2)의 상부 단부와 유동 콘(35) 사이에 시일을 형성할 수 있다. 진공 발생기(6)는 도관에 의해 유동 콘에 연결되는 진공 펌프를 포함할 수 있다.
유체 공급 링(5)은 전형적으로 기재 홀더(3) 아래에 장착된다. 유체 공급 링(5)은 전달 챔버(21)의 상부 단부에 또는 그 위에 장착될 수 있다. 유체 공급 링(5)은 전달 챔버(21)와 기재 홀더(3)의 하부 부분 사이에 장착될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 유체 공급 링(5)은 유체 공급 링(5)의 중심 보어(46)를 경계설정하는 내부 면(45)을 포함하는 환형 몸체(40)를 포함한다. 유체 공급 링(5)은 액체를 수용하기 위한 유체 공급 포트(47); 액체를 피스톤 면 상으로 배출하기 위한, 환형 몸체(40)의 내부 면(45) 상의 복수의 출구 개구부(50); 및 유체 공급 포트(47)와 복수의 출구 개구부(50) 사이의 유체 연통을 제공하는, 환형 몸체(40) 주위로 적어도 부분적으로 연장되는 분배 채널(51)을 추가로 포함한다.
환형 몸체(40)는 단일 부품, 예를 들어 단일 주조 또는 기계가공된 블록으로부터 형성될 수 있다. 대안적으로, 환형 몸체(40)는, 도 3의 예에 도시된 바와 같이, 함께 조립되는 다수의 부품으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 환형 몸체(40)는 분배 채널(51)을 한정하도록 함께 결합되는 제1 부품 및 제2 부품을 포함할 수 있다. 제1 부품은 외부 링(41)일 수 있다. 외부 링(41)은 분배 채널(51)의 외벽을 한정할 수 있다. 외부 링(41)은 또한 분배 채널(51)의 상부 벽을 한정할 수 있다. 제2 부품은, 예를 들어 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같은 내부 링(42)일 수 있다. 내부 링(42)은 분배 채널(51)의 내벽을 한정할 수 있다. 내부 링(42)은 또한 분배 채널(51)의 하부 벽을 한정할 수 있다. 유체 공급 링(5)은 제1 부품을 제2 부품에 밀봉하기 위한 하나 이상의 시일, 예를 들어 O링 시일(44)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 고정구, 예를 들어 도 3에서 볼 수 있는 바와 같은 볼트(48)가 다수의 부품을 함께 유지시키기 위해 제공될 수 있다.
환형 몸체(40)는 기재(2)의 측벽에 대한 추가의 유체 시일을 제공할 수 있는, 도 3에 도시된 바와 같은 내부 립(lip) 시일(43)을 포함할 수 있다. 내부 립 시일(43)은 기부 링(41) 상에 보유될 수 있다. 기부 링(41)은 내부 립 시일(43)을 수용하기 위한 리세스(recess)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 환형 몸체(40)는 실질적으로 원형이거나 원형이다. 예를 들어 기재(2)의 단면이 원형이 아닌 경우, 대안적인 형상이 사용될 수 있다.
환형 몸체(40)는 내부 면(45)으로부터 연장되는 상부 면, 및 내부 면(45)으로부터 연장되는 하부 면을 포함할 수 있다. 상부 면 및 하부 면은 평면형일 수 있다. 외부 면이 상부 면과 하부 면 사이에서 연장될 수 있다.
유체 공급 포트(47)는 바람직하게는 단일 유체 공급 포트이고, 유체 공급 링(5)의 주연부에 위치될 수 있다. 유체 공급 포트(47)는 분배 채널(51)과 연통하도록 환형 몸체(40)의 외부 면을 통해 연장되는 공급 채널(49)을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유체 공급 링은 유체 공급 링(5)을 기재 코팅 장치(1)의 나머지 부분과 정렬시키기 위한 하나 이상의 위치설정 핀(53)을 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 위치설정 핀(53)은 환형 몸체(40)의 상부 면 및/또는 하부 면으로부터 연장될 수 있다.
환형 몸체는 일정 범위의 내경을 가질 수 있다. 예를 들어, 내경은 250 mm 내지 350 mm일 수 있다. 예시적인 내경은 267 mm 내지 277 mm(10.5 인치), 305 mm(12 인치) 및 330 mm(13 인치)를 포함한다.
복수의 고정구(fixing)가 유체 공급 링(5)을 기재 코팅 장치(1)의 나머지 부분에 결합시키기 위해 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정 볼트(55)를 수용하기 위해 분배 채널(51)의 반경방향 외측에 위치되는 복수의 수직 볼트 구멍이 환형 몸체(40)를 통해 연장될 수 있다.
환형 몸체(40)는 금속, 바람직하게는 강철, 더 바람직하게는 스테인리스 강으로 형성될 수 있다.
분배 채널(51)은 환형 몸체(40)의 2개 이상의 사분면을 통해, 예를 들어 90°를 초과하여 연장될 수 있다. 분배 채널(51)은 환형 몸체(40)의 3개 이상의 사분면을 통해, 예를 들어 180°를 초과하여 연장될 수 있다. 바람직하게는, 분배 채널(51)은 환형 몸체(40)의 4개의 사분면 모두를 통해, 예를 들어 270°를 초과하여 연장될 수 있다. 가장 바람직하게는, 분배 채널(51)은 환형 몸체(40) 주위로 완전히, 예를 들어 360°를 포함하여 360°까지 연장된다.
분배 채널(51)은 환형 몸체(40)의 내부 내의 보어를 포함하거나 그로 구성될 수 있다. 대안적으로, 분배 채널(51)은, 사용 시에, 기재 코팅 장치(1)의 상보형 면, 예를 들어 피스톤 배열체(4)의 면에 대해 정합되는 환형 몸체(40)의 하부 면 내의 개방 채널을 포함하거나 그로 구성될 수 있다. 이러한 후자의 경우에, 유체 공급 링(5)은 기재 코팅 장치(1)의 상보형 면에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 시일, 예를 들어 O링 시일을 추가로 포함할 수 있다.
복수의 출구 개구부(50)는 내부 면(45)의 적어도 2개의 사분면 내에; 바람직하게는 내부 면(45)의 적어도 3개의 사분면 내에; 가장 바람직하게는 내부 면(45)의 4개의 사분면 모두 내에 제공될 수 있다. 복수의 출구 개구부(50)는 내부 면(45)의 전체 범위 주위에 배열될 수 있고, 내부 면(45)의 전체 범위 주위에서 등간격으로 이격될 수 있다.
25개 초과의 출구 개구부(50), 선택적으로 30개 초과의 출구 개구부(50), 선택적으로 40개 초과의 출구 개구부(50), 및 선택적으로 50개 초과의 출구 개구부(50)가 제공될 수 있다. 일부 예에서, 복수의 출구 개구부(50)는 28개의 개구부 또는 48개의 개구부 또는 60개의 개구부로 구성될 수 있다.
유체 공급 링은 분배 채널(51)로부터 복수의 출구 개구부(50)로의 유체 연통을 제공하는 복수의 출구 채널(52)을 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 출구 개구부(50)는 단일 출구 채널(52)에 의해 공급된다. 출구 채널(52)은 만곡될 수 있다. 대안적으로 그리고 바람직하게는, 출구 채널(52)은 각각 직선형일 수 있다. 각각의 출구 채널(52)의 내경은 1.0 내지 3.0 mm, 바람직하게는 1.5 내지 3.0 mm, 더 바람직하게는 2.0 내지 2.5 mm일 수 있다. 복수의 출구 채널(52)은 모두 동일한 내경을 가질 수 있거나, 또는 대안적으로, 복수의 출구 채널들(52) 중 일부분은 상이한 내경을 가질 수 있다.
복수의 출구 채널들(52) 중 적어도 일부분 및 선택적으로 모두는 그들 각각의 출구 개구부(50)에서 하향으로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널(52)로부터 상기 출구 개구부(50)를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면(23)을 향해 하향으로 지향되게 할 수 있다.
상기 출구 채널(52)은 수평에 대해 25° 내지 50°의 각도(α)로, 선택적으로 수평에 대해 30° 내지 45°의 각도(α)로, 선택적으로 수평에 대해 30° 내지 40°의 각도(α)로 하향으로 지향될 수 있다.
일부 예에서, 상기 출구 채널들(52) 중 제1 부분은 제1 각도(α)로 하향으로 지향되고, 상기 출구 채널들(52) 중 제2 부분은 제2 각도(α)로 하향으로 지향되며, 선택적으로 상기 출구 채널들(52) 중 제3 부분은 제3 각도(α)로 하향으로 지향된다. 예를 들어, 도 8a 내지 도 8f에 도시된 바와 같이, 출구 채널(52a, 52b)은 제1 각도(α)로 하향으로 지향되고, 출구 채널(52e, 52f)은 제2 각도(α)로 하향으로 지향되며, 출구 채널(52c, 52d)은 제3 각도(α)로 하향으로 지향된다.
제3 각도(α)는 제2 각도(α)보다 클 수 있고, 선택적으로 제2 각도(α)는 제1 각도(α)보다 클 수 있다. 일부 예에서, 제1 각도(α)는 30°이다. 일부 예에서, 제2 각도(α)는 33°이다. 일부 예에서, 제3 각도(α)는 37°이다.
일부 예에서, 복수의 출구 채널(52)은 그들 각각의 출구 개구부(50)에서 모두 시계 방향으로 지향되거나 모두 반시계 방향으로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널(52)로부터 상기 출구 개구부(50)를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면(23) 상으로 모두 초기에 시계 방향으로 지향되게 하거나 모두 초기에 반시계 방향으로 지향되게 할 수 있다. 복수의 출구 채널(52)은 반경 방향에 대해 10° 내지 40°의 각도(β)로, 선택적으로 반경 방향에 대해 10° 내지 35°의 각도(β)로 지향될 수 있다. 일부 예에서, 상기 출구 채널들(52) 중 제1 부분은 반경 방향에 대해 제1 각도(β)로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향될 수 있고, 상기 출구 채널들(52) 중 제2 부분은 반경 방향에 대해 제2 각도(β)로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향될 수 있다. 제1 각도(β)는 반경 방향에 대해 10° 내지 15°, 선택적으로 10°일 수 있고/있거나, 제2 각도(β)는 반경 방향에 대해 30° 내지 40°, 선택적으로 34°일 수 있다.
일부 예에서, 복수의 출구 채널들(52) 중 제1 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부(50)에서 시계 방향으로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널(52)로부터 상기 출구 개구부(50)를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면(23) 상으로 초기에 시계 방향으로 지향되게 할 수 있다. 하나의 그러한 예가 도 6, 도 6a 및 도 7에 도시되어 있다. 복수의 출구 채널들(52) 중 제1 서브세트는 반경 방향에 대해 10° 내지 55°의 범위로부터 선택되는, 선택적으로 반경 방향에 대해 10°, 34°, 35°, 52°의 각도(β)의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 각도(β)로 시계 방향으로 지향될 수 있다.
복수의 출구 채널들(52) 중 제2 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부(50)에서 반시계 방향으로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널(52)로부터 상기 출구 개구부(50)를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면(23) 상으로 초기에 반시계 방향으로 지향되게 할 수 있다. 복수의 출구 채널들(52) 중 제2 서브세트는 반경 방향에 대해 10° 내지 55°의 범위로부터 선택되는, 선택적으로 반경 방향에 대해 10°, 34°, 35°, 52°의 각도(β)의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 각도(β)로 반시계 방향으로 지향될 수 있다.
복수의 출구 채널들(52) 중 제3 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부(50)에서 반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도(β)로 지향될 수 있어서, 상기 출구 채널(52)로부터 상기 출구 개구부(50)를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면(23) 상으로 초기에 실질적으로 반경방향으로 지향되게 할 수 있다.
시계 방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들(52) 중 제1 서브세트는 복수의 출구 채널들(52) 중 1/4 내지 1/2을 포함하거나 그로 구성될 수 있다. 반시계 방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들(52) 중 제2 서브세트는 복수의 출구 채널들(52) 중 1/4 내지 1/2을 포함하거나 그로 구성될 수 있다. 반경방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들(52) 중 제3 서브세트는 복수의 출구 채널들(52) 중 1/4 내지 1/3을 포함하거나 그로 구성될 수 있다.
시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들(52) 중 제1 서브세트 및/또는 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트는 피스톤 면(23)의 주연부 구역(32)에서 초기에 스월링하도록 지향될 수 있다.
반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향되는 복수의 출구 채널들(52) 중 제3 서브세트는 피스톤 면(23)의 중심 구역(30)을 표적화하도록 제1 각도(α)로 하향으로 지향되는 상기 제3 서브세트의 제1 부분, 및 피스톤 면(23)의 중간 구역(31)을 표적화하도록 제1 각도보다 큰 제2 각도(α)로 하향으로 지향되는 상기 제3 서브세트의 제2 부분을 포함할 수 있다. 제1 각도(α)는 수평에 대해 25° 내지 35°, 선택적으로 29°, 31° 또는 35°일 수 있고/있거나, 제2 각도(α)는 수평에 대해 35° 내지 50°, 선택적으로 37° 또는 45°일 수 있다.
공급 채널(49)과의 교차 위치에서의 분배 채널(51)은 개구부가 형성되지 않은 섹션을 포함하여, 그에 의해, 공급 채널(49)로부터 분배 채널(51)로 들어가는 모든 액체를 측방향으로 편향시킬 수 있다.
사용 시에, 유체 공급 링(5)을 포함하는 기재 코팅 장치(1)는 복수의 채널을 포함하는 유형의 것인 기재(2)를 코팅하는 데 사용될 수 있다. 본 방법은:
(a) 기재(2)를 수직으로 유지시키는 단계;
(b) 유체 공급 링(5)을 사용하여 액체를 피스톤(20)의 면 상으로 공급하는 단계;
(c) 피스톤(20)으로 기재(2)의 하부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부를 통해 액체를 밀어 넣거나 주입함으로써 기재(2) 내로 액체를 도입하는 단계; 및
(d) 기재(2)의 하부 단부가 액체로 부분 충전된 후에, 단계 (c)에서 기재 내로 액체를 도입하면서 기재(2)의 상부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법은 채널의 전체 길이에 걸쳐 또는 채널의 길이의 일부(즉, 채널의 축방향 길이 미만)에만 걸쳐 액체로 기재(2)를 코팅하는 데 사용될 수 있다.
실제로, 본 발명의 방법은, 전형적으로, 예를 들어 본 명세서에서 설명되는 장치와 같은 기재 코팅 장치(1)를 사용함으로써, 반복적으로 수행된다.
전형적으로, 본 방법의 단계 (a)는 기재 홀더(3)를 사용하여 기재(2)를 수직으로 유지시키는 단계를 포함한다. 일반적으로, 본 방법의 단계 (a)는 기재(2)를 실질적으로 수직으로 유지시키는 단계를 포함한다.
기재(2)는 기재 홀더(3) 내로 수동으로 또는 자동으로 삽입될 수 있다. 기재 코팅 장치(1)는 기재(2)를 기재 홀더(3) 내로 삽입(예컨대, 자동으로 삽입)하기 위한 "픽 앤드 플레이스(pick-and-place)" 디바이스(예컨대, 로봇 "픽 앤드 플레이스" 디바이스)를 포함할 수 있다.
전형적으로, 본 방법의 단계 (b)는 피스톤(20)이 후퇴(하강) 위치에 있는 동안 유체 공급 링(5)을 사용하여 액체를 전달 챔버(21) 내로 그리고 피스톤 면(23) 상으로 배출하는 단계를 포함한다. 전형적으로, 액체는 단일 유체 공급 포트(47)를 통해 분배 채널(51) 내로 공급된다. 유체 공급 포트(47)의 상류에는, 저장 용기, 펌프, 밸브, 체적 센서, 피스톤 면(23) 상으로 공급되는 사전결정된 양의 액체 및/또는 액체의 체적 유량을 제어하기 위한 중량/질량 센서 중 하나 이상이 제공될 수 있다.
분배 채널(51)로 들어가는 액체는 분배 채널(51) 주위로 유동하도록 방향전환된다. 모든 액체는 분배 채널(51) 주위로 한 방향으로 유동할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 액체는 분기되며, 액체의 일부분은 분배 채널(51) 주위로 시계 방향으로 유동하고, 일부분은 분배 채널(51) 주위로 반시계 방향으로 유동한다. 액체는 유체 공급 링(5)의 적어도 2개의 사분면으로부터: 선택적으로 유체 공급 링(5)의 적어도 3개의 사분면으로부터; 선택적으로 유체 공급 링(5)의 4개의 사분면 모두로부터 피스톤 면(23) 상으로 공급될 수 있다.
액체는 복수의 출구 채널(52) 및 출구 개구부(50)를 통해 피스톤 면(23) 상으로 분배 채널(51)을 빠져나간다.
복수의 출구 채널(52) 및 출구 개구부(50)를 통한 액체의 배출은 피스톤 면(23)을 향해 하향으로 지향될 수 있다. 액체는 수평에 대해 25° 내지 50°의 각도(α)로, 선택적으로 수평에 대해 30° 내지 45°의 각도(α)로, 선택적으로 수평에 대해 30° 내지 40°의 각도(α)로 하향으로 지향될 수 있다.
액체의 제1 부분은 제1 각도(α)로 하향으로 지향될 수 있고, 액체의 제2 부분은 제2 각도(α)로 하향으로 지향될 수 있으며, 선택적으로 액체의 제3 부분은 제3 각도(α)로 하향으로 지향될 수 있다. 제1 각도(α)는 제2 각도(α)보다 클 수 있고, 선택적으로 제3 각도(α)는 제2 각도(α)보다 클 수 있다.
일부 예에서, 액체는, 예를 들어 모든 출구 채널(52)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 경사지게 함으로써, 피스톤 면 상으로 모두 초기에 시계 방향으로 지향되거나 모두 초기에 반시계 방향으로 지향될 수 있다. 액체는 반경 방향에 대해 10° 내지 40°의 각도로, 선택적으로 반경 방향에 대해 10° 내지 35°의 각도로 지향될 수 있다. 액체의 제1 부분은 제1 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향될 수 있고, 액체의 제2 부분은 제2 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향될 수 있다. 제1 각도는 반경 방향에 대해 10° 내지 15°, 선택적으로 10°일 수 있고/있거나, 제2 각도는 반경 방향에 대해 30° 내지 40°, 선택적으로 34°일 수 있다.
도 6 및 도 7은 액체가 피스톤 면(23) 상으로 하나 초과의 방향으로 지향되는 대안적인 예를 예시한다. 제1 체적의 액체가 도 8e에 도시된 바와 같이 출구 채널(52e)에 의해 제공되는 출구 개구부(50e)를 통해 피스톤 면(23) 상으로 초기에 시계 방향으로 지향될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제2 체적의 액체가 도 8f에 도시된 바와 같이 출구 채널(52f)에 의해 제공되는 출구 개구부(50f)를 통해 피스톤 면(23) 상으로 초기에 반시계 방향으로 지향될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제3 체적의 액체가 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이 출구 채널(52a 내지 52d)에 의해 제공되는 출구 개구부(50a 내지 50d)를 통해 피스톤 면(23) 상으로 초기에 실질적으로 반경방향으로 지향될 수 있다.
제1 체적의 액체 및/또는 제2 체적의 액체는 피스톤 면(23)의 주연부 구역(32)에서 초기에 스월링하도록 지향될 수 있다.
피스톤 면(23) 상으로 초기에 반경방향으로 지향되는 제3 체적의 액체의 제1 부분은, 또한, 피스톤 면(23)의 중심 구역(30)을 표적화하도록 제1 각도(α)로 하향으로 지향될 수 있다. 출구 채널(52a, 50b)에 의해 제공되는 출구 개구부(50a, 50b)가 사용될 수 있고, 이러한 기능을 위해 사용될 수 있다. 피스톤 면(23) 상으로 초기에 반경방향으로 지향되는 제3 체적의 액체의 제2 부분은 피스톤 면(23)의 중간 구역(31)을 표적화하도록 제1 각도(α)보다 큰 제2 각도(α)로 하향으로 지향될 수 있다. 출구 채널(52c, 50d)에 의해 제공되는 출구 개구부(50c, 50d)가 사용될 수 있고, 이러한 기능을 위해 사용될 수 있다. 제1 각도(α)는 수평에 대해 25° 내지 35°, 선택적으로 29°, 31° 또는 35°일 수 있고/있거나, 제2 각도(α)는 수평에 대해 35° 내지 50°, 선택적으로 37° 또는 45°일 수 있다.
단계 (c)에서, 액체는 기재(2) 내로 액체를 밀어 넣거나 주입함으로써 기재(2)의 하부 단부에 있는 채널의 개방 단부를 통해 기재(2) 내로 중력에 대항하여 도입된다. 중력에 대항하여 기재 내로 액체를 도입하는 것은 더 넓은 워시코트 처리 윈도우를 제공하는 것을 돕는 것으로 밝혀졌다. 액체는 채널의 벽 상에 사전결정된 길이로 균일하게 코팅될 수 있으며, 여기에서 채널의 코팅 길이들 사이의 차이는 5 mm 이하, 전형적으로 2 mm 이하(예컨대, 1 mm 이하)이다.
액체는 바람직하게는 연속 방식으로(예컨대, 일시정지 없이) 기재 내로 도입된다.
전형적으로, 방법 단계 (c)는 기재(2)의 하부 단부에 있는 채널의 개방 단부를 통해 기재(2) 내로 사전결정된 양의 액체를 연속적으로 도입하는 단계를 포함한다. 사전결정된 양은 액체의 사전결정된 체적 및/또는 사전결정된 질량일 수 있다.
액체는, 바람직하게는, 피스톤(20)을 사용하여 기재(2) 내로 도입된다. 피스톤(20)은 액체를 기재(2) 내로 위로 신속하게 밀어 올리거나 주입하는 데 사용될 수 있다.
대체적으로, 피스톤(20)은 (i) 피스톤(20)이 후퇴되는 제1 위치와 (ii) 피스톤(20), 바람직하게는 피스톤의 표면(즉, 피스톤 면(23))이 기재(2)의 하부 단부에 맞닿는 제2 위치 사이에서 실린더 쉘(25) 및 실린더 라이너(26) 내에서 왕복 운동한다.
실린더 쉘(25) 및 실린더 라이너(26) 내의 후퇴된 피스톤은 변위 체적을 갖는 전달 챔버(21)를 한정한다. 전형적으로, 변위 체적은 기재(2) 내로 도입될 액체의 체적 이상이다. 변위 체적은 기재(2) 내로 도입될 액체의 사전결정된 체적(즉, 총 체적)과 유사하거나 동일한 것이 바람직하다.
대체적으로, 예를 들어 피스톤(20)이 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때, 전달 챔버(21) 내의 액체의 전부 또는 실질적으로 전부가 기재(2) 내로 도입된다. 전달 챔버(21)는, 전형적으로, 액체의 전체 체적이 기재(2) 내로 도입되고 피스톤(20)이 기재(2)의 하부 단부에 맞닿을 때 비워진다.
일반적으로, 본 방법의 단계 (d)는, 기재(2)의 하부 단부가 액체로 부분 충전된 후에 또는 충전되었을 때, 바람직하게는 사전결정된 양의 액체가 기재(2) 내로 도입될 때까지, 기재(2) 내로 액체를 도입하면서 기재(2)의 상부 단부에 있는 채널의 개방 단부에 진공을 연속적으로 인가하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 진공은 0.25 내지 15초, 예를 들어 0.5 내지 10초, 바람직하게는 1 내지 7.5초(예컨대, 2 내지 5초) 동안 연속적으로 인가될 수 있다.
액체가 기재(2) 내로 도입된 후에, 기재(2)는 건조 및/또는 하소될 수 있다. 적합한 건조 및 하소 조건은 액체의 조성 및 기재(2)의 유형에 의존한다. 그러한 조건은 당업계에 알려져 있다.
본 방법 및 장치는 "구역화된" 또는 "층화된" 촉매 또는 코팅된 기재(2)를 제조하는 데 사용될 수 있다.
코팅된 기재(2)를 건조 및/또는 하소한 후에, 본 방법은, 전형적으로 모놀리식 기재를 촉매 성분을 포함하는 제2 액체로 코팅하기 위해 반복될 수 있다. 제1 통과 후에, 동일한 기재(2)가 제2 통과 시에 상이한 액체로 코팅될 수 있다. 제2 액체는, 전형적으로, 기재(2)에 적용되었거나 그 내로 도입되었던 제1 액체와는 상이한 조성을 갖는다. 제2 액체는 제1 액체와 동일한 단부로부터 기재(2) 내로 도입될 수 있다. 대안적으로, 제2 액체는 제1 액체와 반대편 단부로부터 기재(2) 내로 도입될 수 있다. 그러한 방법은 벽 유동 필터와 같은 여과 모놀리식 기재를 코팅하는 데 특히 유용하다.
배기 제어 디바이스를 위한 기재는 당업계에 잘 알려져 있으며, 대체적으로 임의의 그러한 기재(2)가 본 발명의 방법에 또는 본 발명의 장치와 함께 사용될 수 있다. 기재(2)는 부분 필터 기재(예를 들어, WO 01/80978 또는 EP 1 057 519에 개시된 부분 필터 기재 참조)일 수 있다. 전형적으로, 부분 필터 기재는 (예컨대, 그을음 입자와 같은 미립자 물질을 위한) 수집 요소 및 복수의 채널(즉, 배기 가스가 관류하기 위한)을 가지며, 여기에서 각각의 채널은 적어도 하나의 개방 단부를 갖는다(바람직하게는 각각의 채널은 2개의 개방 단부를 가짐(즉, 각각의 채널은 양쪽 단부가 개방되어 있음)).
일반적으로, 부분 필터 기재는 채널의 경계를 한정하는 복수의 벽을 갖는다. 전형적으로, 수집 요소는 복수의 벽 내의 복수의 편향부(deflection)이다. 각각의 벽은 어떠한 편향부도 갖지 않거나 하나 이상의 편향부를 가질 수 있다. 각각의 편향부는 기재를 통해 유동하는 배기 가스 내의 임의의 미립자 물질에 대한 장애물로서 작용한다. 각각의 편향부는 플랩(flap) 또는 날개 유사 형상을 가질 수 있고, 전형적으로, 각각의 편향부는 벽의 평면으로부터(예컨대, 그에 대해 비스듬히) 외향으로 돌출된다. 각각의 편향부는 기재의 벽 내의 개구와 조합되는 것이 바람직하다. 벽 내의 각각의 개구는 배기 가스가 하나의 채널로부터 이웃 채널로 유동하도록 허용한다.
일반적으로, 기재(2)는 모놀리식 기재인 것이 바람직하다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "모놀리식 기재"는 기재(2)의 길이를 따라 종방향으로 연장되는 복수의 채널을 갖는 기재를 지칭하며, 여기에서 각각의 채널은 적어도 하나의 개방 단부(즉, 배기 가스가 관류하기 위한)를 갖는다. 모놀리식 기재는 관류형 모놀리식 기재일 수 있다. 모놀리식은 벽 유동 필터와 같은 여과 모놀리식 기재일 수 있다.
대체적으로, 기재(2)는 세라믹 재료 또는 금속 재료이다. 기재(2)가 세라믹 재료일 때, 전형적으로 세라믹 재료는 탄화규소(SiC), 질화알루미늄, 질화규소, 티탄산알루미늄, 알루미나, 코디어라이트(SiO2-Al2O3-MgO), 멀라이트, 폴루사이트 및 써멧(예컨대, Al2O3/Fe, Al2O3/Ni 또는 B4C/Fe, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 세그먼트를 포함하는 복합체)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 기재(2)가 금속 재료일 때, 전형적으로 금속 재료는 Fe-Cr-Al 합금, Ni-Cr-Al 합금 및 스테인리스 강 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
정의
기재(2) 또는 기재 홀더를 유지시키는 것과 관련하여 본 명세서에 사용되는 용어 "수직으로"는 기재(2)의 중심축이 수직으로부터 ±5°, 바람직하게는 수직으로부터 ±3°, 예를 들어 수직으로부터 ±0°(즉, 측정 오차 내에서 완벽하게 수직)인 배열을 지칭한다.
출구 채널(52)의 방향 또는 출구 개구(50)로부터 배출되는 액체의 방향과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "하향으로"는 더 높은 곳으로부터 더 낮은 곳으로의 방향, 특히 중력 위치 에너지를 감소시키는 방향을 지칭한다.
출구 채널(52)의 방향 또는 출구 개구(50)로부터 배출되는 액체의 방향과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "시계 방향으로" 및 "반시계 방향으로"는 기재 코팅 장치(1) 위로부터 하향 방향으로 볼 때 기재 코팅 장치(1)의 중심 수직축을 중심으로 하는 회전을 지칭한다.
출구 채널(52)의 방향 또는 출구 개구부(50)로부터 배출되는 액체의 방향과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "반경 방향에 대해"로 언급되는 임의의 각도는 수평 평면 내에서 그리고 출구 개구부(50)에서, 출구 개구부(50)로부터 환형 몸체(40)의 중심까지 연장되는 반경방향 선과 출구 개구부(50)로부터 출구 채널(52)의 축을 따라 환형 몸체(40)의 내부로 돌출되는 선 사이에서 측정되는 각도를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 "진공"에 대한 임의의 언급은 대기압 미만인 압력을 지칭한다. 용어 "진공"은 물질이 전혀 없는 공간의 문자 그대로의 의미로 해석되지 않아야 한다. 기재(2)에 인가되는 진공의 강도는 사용되는 기재(2)의 유형 및 액체의 조성에 의존할 것이다. 진공은 막힘이 없도록 기재(2)의 셀을 깨끗하게 하기에 충분히 강해야 한다. 그러한 진공 강도 또는 감소된 압력은 당업계에 잘 알려져 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "사전결정된 양"은 원하는 코팅 사양과 같은 특정 제품 특성을 얻기에 충분한, 기재(2) 내로의 도입을 위한 액체의 총량을 지칭한다. 이러한 양은 그가 원하는 제품 특성을 달성하는 데 필요한 액체의 총량을 알아내기 위해 일상적인 실험에서 오프라인으로 결정된다는 의미에서 "사전결정된다". 그러한 사전결정된 양은 쉽게 결정될 수 있으며, 당업계에서 기재를 코팅하기 위한 다른 방법 또는 장치를 사용하는 것으로부터 알려져 있을 수 있다(예컨대, WO 99/47260 및 WO 2011/080525 참조).
기재 내로 도입되는 전달 챔버 내의 액체의 양과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "실질적으로 전부"는 부피 기준으로 또는 중량 기준으로, 바람직하게는 부피 기준으로 액체의 99% 이상(예컨대, 99.5% 이상)을 지칭한다.
실시예
유체 공급 링(5)의 예시적인 구성이 하기의 표에 요약되어 있다:
Figure pct00001
본 발명의 추가의 태양 및 실시 형태가 하기의 항목에 기재되어 있다:
항목 1. 촉매 성분을 포함하는 액체를 기재 코팅 장치의 피스톤 면 상으로 공급하기 위한 유체 공급 링으로서,
유체 공급 링의 중심 보어를 경계설정하는 내부 면을 포함하는 환형 몸체;
액체를 수용하기 위한 유체 공급 포트;
액체를 피스톤 면 상으로 배출하기 위한, 환형 몸체의 내부 면 상의 복수의 출구 개구부; 및
유체 공급 포트와 복수의 출구 개구부 사이의 유체 연통을 제공하는, 환형 몸체 주위로 적어도 부분적으로 연장되는 분배 채널을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 2. 항목 1에 있어서, 복수의 출구 개구부는 내부 면의 적어도 2개의 사분면 내에; 선택적으로 내부 면의 적어도 3개의 사분면 내에; 선택적으로 내부 면의 4개의 사분면 모두 내에 제공되는, 유체 공급 링.
항목 3. 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 복수의 출구 개구부는 내부 면의 전체 범위 주위에 배열되고; 선택적으로 복수의 개구부는 내부 면의 전체 범위 주위에서 등간격으로 이격되는, 유체 공급 링.
항목 4. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 개구부는 25개 초과의 개구부, 선택적으로 30개 초과의 개구부, 선택적으로 40개 초과의 개구부, 선택적으로 50개 초과의 개구부를 포함하고, 선택적으로 복수의 개구부는 28개의 개구부 또는 48개의 개구부 또는 60개의 개구부로 구성되는, 유체 공급 링.
항목 5. 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 분배 채널로부터 복수의 출구 개구부로의 유체 연통을 제공하는 복수의 출구 채널을 추가로 포함하고; 선택적으로 복수의 출구 채널은 1.0 내지 3.0 mm, 바람직하게는 1.5 내지 3.0 mm, 더 바람직하게는 2.0 내지 2.5 mm의 내경을 갖는, 유체 공급 링.
항목 6. 항목 5에 있어서, 복수의 출구 채널들 중 적어도 일부분 및 선택적으로 모두는 그들 각각의 출구 개구부에서 하향으로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면을 향해 하향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
항목 7. 항목 6에 있어서, 상기 출구 채널은 수평에 대해 25° 내지 50°의 각도로, 선택적으로 수평에 대해 30° 내지 45°의 각도로, 선택적으로 수평에 대해 30° 내지 40°의 각도로 하향으로 지향되는, 유체 공급 링.
항목 8. 항목 6 또는 항목 7에 있어서, 상기 출구 채널들 중 제1 부분은 제1 각도로 하향으로 지향되고, 상기 출구 채널들 중 제2 부분은 제2 각도로 하향으로 지향되며, 선택적으로 상기 출구 채널들 중 제3 부분은 제3 각도로 하향으로 지향되는, 유체 공급 링.
항목 9. 항목 8에 있어서, 제3 각도는 제2 각도보다 크고, 선택적으로 제2 각도는 제1 각도보다 큰, 유체 공급 링.
항목 10. 항목 1 내지 항목 9 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 출구 채널은 그들 각각의 출구 개구부에서 모두 시계 방향으로 지향되거나 모두 반시계 방향으로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면 상으로 모두 초기에 시계 방향으로 지향되게 하거나 모두 초기에 반시계 방향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
항목 11. 항목 10에 있어서, 복수의 출구 채널은 반경 방향에 대해 10° 내지 40°의 각도로, 선택적으로 반경 방향에 대해 10° 내지 35°의 각도로 지향되는, 유체 공급 링.
항목 12. 항목 10 또는 항목 11에 있어서, 상기 출구 채널들 중 제1 부분은 반경 방향에 대해 제1 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되고, 상기 출구 채널들 중 제2 부분은 반경 방향에 대해 제2 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되는, 유체 공급 링.
항목 13. 항목 12에 있어서, 제1 각도는 반경 방향에 대해 10° 내지 15°, 선택적으로 10°이고/이거나, 제2 각도는 반경 방향에 대해 30° 내지 40°, 선택적으로 34°인, 유체 공급 링.
항목 14. 항목 1 내지 항목 9 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 출구 채널들 중 제1 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 시계 방향으로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 시계 방향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
항목 15. 항목 14에 있어서, 복수의 출구 채널들 중 제1 서브세트는 반경 방향에 대해 10° 내지 55°의 범위로부터 선택되는, 선택적으로 반경 방향에 대해 10°, 34°, 35°, 52°의 각도의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 각도로 시계 방향으로 지향되는, 유체 공급 링.
항목 16. 항목 1 내지 항목 9 또는 항목 14 또는 항목 15 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 반시계 방향으로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 반시계 방향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
항목 17. 항목 16에 있어서, 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트는 반경 방향에 대해 10° 내지 55°의 범위로부터 선택되는, 선택적으로 반경 방향에 대해 10°, 34°, 35°, 52°의 각도의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 각도로 반시계 방향으로 지향되는, 유체 공급 링.
항목 18. 항목 1 내지 항목 9 또는 항목 14 내지 항목 17 중 어느 한 항목에 있어서, 복수의 출구 채널들 중 제3 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 실질적으로 반경방향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
항목 19. 항목 14 내지 항목 18 중 어느 한 항목에 있어서, 시계 방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들 중 제1 서브세트는 복수의 출구 채널들 중 1/4 내지 1/2을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 20. 항목 16 내지 항목 19 중 어느 한 항목에 있어서, 반시계 방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트는 복수의 출구 채널들 중 1/4 내지 1/2을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 21. 항목 18 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서, 반경방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들 중 제3 서브세트는 복수의 출구 채널들 중 1/4 내지 1/3을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 22. 항목 14 내지 항목 21 중 어느 한 항목에 있어서, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되는 복수의 출구 채널들 중 제1 서브세트 및/또는 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트는 피스톤 면의 주연부 구역에서 초기에 스월링하도록 지향되는, 유체 공급 링.
항목 23. 항목 18 내지 항목 22 중 어느 한 항목에 있어서, 반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향되는 복수의 출구 채널들 중 제3 서브세트는 피스톤 면의 중심 구역을 표적화하도록 제1 각도로 하향으로 지향되는 상기 제3 서브세트의 제1 부분, 및 피스톤 면의 중간 구역을 표적화하도록 제1 각도보다 큰 제2 각도로 하향으로 지향되는 상기 제3 서브세트의 제2 부분을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 24. 항목 23에 있어서, 제1 각도는 수평에 대해 25° 내지 35°, 선택적으로 29°, 31° 또는 35°이고/이거나, 제2 각도는 수평에 대해 35° 내지 50°, 선택적으로 37° 또는 45°인, 유체 공급 링.
항목 25. 항목 1 내지 항목 24 중 어느 한 항목에 있어서, 분배 채널은 환형 몸체 주위로 완전히 연장되는, 유체 공급 링.
항목 26. 항목 1 내지 항목 25 중 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 분배 채널을 한정하도록 함께 결합되는 제1 부품 및 제2 부품을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 27. 항목 26에 있어서, 제1 부품을 제2 부품에 밀봉하기 위한 하나 이상의 시일을 추가로 포함하는, 유체 공급 링.
항목 28. 항목 27에 있어서, 하나 이상의 시일은 O링 시일을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 29. 항목 1 내지 항목 28 중 어느 한 항목에 있어서, 분배 채널은 환형 몸체의 내부 내의 보어를 포함하는, 유체 공급 링.
항목 30. 항목 1 내지 항목 28 중 어느 한 항목에 있어서, 분배 채널은, 사용 시에, 기재 코팅 장치의 상보형 면에 대해 정합되는 환형 몸체의 하부 면 내의 개방 채널을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 31. 항목 30에 있어서, 기재 코팅 장치의 상보형 면에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 시일을 추가로 포함하는, 유체 공급 링.
항목 32. 항목 31에 있어서, 하나 이상의 시일은 O링 시일을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 33. 항목 1 내지 항목 32 중 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 실질적으로 원형이거나 원형인, 유체 공급 링.
항목 34. 항목 1 내지 항목 33 중 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 내부 면으로부터 연장되는 상부 면, 및 내부 면으로부터 연장되는 하부 면을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 35. 항목 34에 있어서, 상부 면 및 하부 면은 평면형인, 유체 공급 링.
항목 36. 항목 34 또는 항목 35에 있어서, 상부 면과 하부 면 사이에서 연장되는 외부 면을 추가로 포함하는, 유체 공급 링.
항목 37. 항목 1 내지 항목 36 중 어느 한 항목에 있어서, 유체 공급 포트는 단일 유체 공급 포트인, 유체 공급 링.
항목 38. 항목 1 내지 항목 37 중 어느 한 항목에 있어서, 유체 공급 포트는 유체 공급 링의 주연부에 위치되는, 유체 공급 링.
항목 39. 항목 1 내지 항목 38 중 어느 한 항목에 있어서, 유체 공급 포트는 분배 채널과 연통하도록 환형 몸체의 외부 면을 통해 연장되는 공급 채널을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 40. 항목 1 내지 항목 39 중 어느 한 항목에 있어서, 공급 채널과의 교차 위치에서의 분배 채널은 개구부가 형성되지 않은 섹션을 포함하여, 그에 의해, 공급 채널로부터 분배 채널로 들어가는 모든 액체를 측방향으로 편향시키는, 유체 공급 링.
항목 41. 항목 1 내지 항목 40 중 어느 한 항목에 있어서, 유체 공급 링을 기재 코팅 장치와 정렬시키기 위한 하나 이상의 위치설정 핀을 추가로 포함하는, 유체 공급 링.
항목 42. 항목 41에 있어서, 하나 이상의 위치설정 핀은 환형 몸체의 상부 면 및/또는 하부 면으로부터 연장되는, 유체 공급 링.
항목 43. 항목 1 내지 항목 42 중 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 250 mm 내지 350 mm의 내경, 선택적으로 267 mm 내지 277 mm(10.5 인치), 305 mm(12 인치) 또는 330 mm(13 인치)의 내경을 갖는, 유체 공급 링.
항목 44. 항목 1 내지 항목 43 중 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 유체 공급 링을 기재 코팅 장치에 결합시키기 위한 복수의 고정 개구부를 포함하고, 선택적으로 복수의 고정 개구부는, 환형 몸체를 통해 연장되고 분배 채널의 반경방향 외측에 배열되는 복수의 수직 볼트 구멍을 포함하는, 유체 공급 링.
항목 45. 항목 1 내지 항목 44 중 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 금속, 선택적으로 강철, 선택적으로 스테인리스 강으로 형성되는, 유체 공급 링.
항목 46. 기재 코팅 장치로서,
기재를 수직으로 유지시키기 위한 기재 홀더 - 기재는 복수의 채널을 포함하는 유형의 것임 -;
기재의 하부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부를 거쳐 또는 그를 통해 기재 내로 촉매 성분을 포함하는 액체를, 밀어 넣거나 주입함으로써, 도입하기 위한 피스톤;
기재의 상부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하기 위한 진공 발생기; 및
액체를 피스톤의 면 상으로 공급하기 위한, 항목 1 내지 항목 45 중 어느 한 항목에 따른 유체 공급 링을 포함하는, 기재 코팅 장치.
항목 47. 항목 46에 있어서, 유체 공급 링은 기재를 수직으로 유지시키기 위한 기재 홀더 아래에 장착되는, 기재 코팅 장치.
항목 48. 항목 46 또는 항목 47에 있어서, 피스톤은 전달 챔버 내에서 왕복 이동가능하고, 유체 공급 링은 전달 챔버의 상부 단부에 또는 그 위에 장착되는, 기재 코팅 장치.
항목 49. 항목 48에 있어서, 유체 공급 링은 기재를 수직으로 유지시키기 위한 기재 홀더의 하부 부분과 전달 챔버 사이에 장착되는, 기재 코팅 장치.
항목 50. 복수의 채널을 포함하는 유형의 것인 기재를 촉매 성분을 포함하는 액체로 코팅하는 방법으로서,
(a) 기재를 수직으로 유지시키는 단계;
(b) 항목 1 내지 항목 45 중 어느 한 항목의 유체 공급 링을 사용하여 액체를 피스톤의 면 상으로 공급하는 단계;
(c) 피스톤으로 기재의 하부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부를 통해 액체를 밀어 넣거나 주입함으로써 기재 내로 액체를 도입하는 단계; 및
(d) 기재의 하부 단부가 액체로 부분 충전된 후에, 단계 (c)에서 기재 내로 액체를 도입하면서 기재의 상부 단부에 있는 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 51. 항목 50에 있어서, 단계 (b)에서, 액체는 유체 공급 링의 적어도 2개의 사분면으로부터; 선택적으로 유체 공급 링의 적어도 3개의 사분면으로부터; 선택적으로 유체 공급 링의 4개의 사분면 모두로부터 공급되는, 방법.
항목 52. 항목 50 또는 항목 51에 있어서, 단계 (b)에서, 액체는 피스톤 면을 향해 하향으로 지향되는, 방법.
항목 53. 항목 52에 있어서, 액체는 수평에 대해 25° 내지 50°의 각도로, 선택적으로 수평에 대해 30° 내지 45°의 각도로, 선택적으로 수평에 대해 30° 내지 40°의 각도로 하향으로 지향되는, 방법.
항목 54. 항목 52 또는 항목 53에 있어서, 액체의 제1 부분은 제1 각도로 하향으로 지향되고, 액체의 제2 부분은 제2 각도로 하향으로 지향되며, 선택적으로 액체의 제3 부분은 제3 각도로 하향으로 지향되는, 방법.
항목 55. 항목 54에 있어서, 제1 각도는 제2 각도보다 크고, 선택적으로 제3 각도는 제2 각도보다 큰, 방법.
항목 56. 항목 50 내지 항목 56 중 어느 한 항목에 있어서, 단계 (b)에서, 액체는 피스톤 면 상으로 모두 초기에 시계 방향으로 지향되거나 모두 초기에 반시계 방향으로 지향되는, 방법.
항목 57. 항목 56에 있어서, 액체는 반경 방향에 대해 10° 내지 40°의 각도로, 선택적으로 반경 방향에 대해 10° 내지 35°의 각도로 지향되는, 방법.
항목 58. 항목 50 내지 항목 57 중 어느 한 항목에 있어서, 단계 (b)에서, 액체의 제1 부분은 제1 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되고, 액체의 제2 부분은 제2 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되는, 방법.
항목 59. 항목 58에 있어서, 제1 각도는 반경 방향에 대해 10° 내지 15°, 선택적으로 10°이고/이거나, 제2 각도는 반경 방향에 대해 30° 내지 40°, 선택적으로 34°인, 방법.
항목 60. 항목 50 내지 항목 55 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 체적의 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 시계 방향으로 지향되는, 방법.
항목 61. 항목 50 내지 항목 55 또는 항목 60 중 어느 한 항목에 있어서, 제2 체적의 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 반시계 방향으로 지향되는, 방법.
항목 62. 항목 50 내지 항목 55 또는 항목 60 또는 항목 61 중 어느 한 항목에 있어서, 제3 체적의 액체가 피스톤 면 상으로 초기에 실질적으로 반경방향으로 지향되는, 방법.
항목 63. 항목 60 내지 항목 62 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 체적의 액체 및/또는 제2 체적의 액체는 피스톤 면의 주연부 구역에서 초기에 스월링하도록 지향되는, 방법.
항목 64. 항목 62 또는 항목 63에 있어서, 피스톤 면 상으로 초기에 반경방향으로 지향되는 제3 체적의 액체의 제1 부분은, 또한, 피스톤 면의 중심 구역을 표적화하도록 제1 각도로 하향으로 지향되고, 피스톤 면 상으로 초기에 반경방향으로 지향되는 제3 체적의 액체의 제2 부분은 피스톤 면의 중간 구역을 표적화하도록 제1 각도보다 큰 제2 각도로 하향으로 지향되는, 방법.
항목 65. 항목 64에 있어서, 제1 각도는 수평에 대해 25° 내지 35°, 선택적으로 29°, 31° 또는 35°이고/이거나, 제2 각도는 수평에 대해 35° 내지 50°, 선택적으로 37° 또는 45°인, 방법.

Claims (20)

  1. 촉매 성분을 포함하는 액체를 기재 코팅 장치의 피스톤 면 상으로 공급하기 위한 유체 공급 링으로서,
    상기 유체 공급 링의 중심 보어를 경계설정하는 내부 면을 포함하는 환형 몸체;
    상기 액체를 수용하기 위한 유체 공급 포트;
    상기 액체를 상기 피스톤 면 상으로 배출하기 위한, 상기 환형 몸체의 내부 면 상의 복수의 출구 개구부; 및
    상기 유체 공급 포트와 상기 복수의 출구 개구부 사이의 유체 연통을 제공하는, 상기 환형 몸체 주위로 적어도 부분적으로 연장되는 분배 채널을 포함하는, 유체 공급 링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 출구 개구부는 상기 내부 면의 적어도 2개의 사분면 내에; 선택적으로 상기 내부 면의 적어도 3개의 사분면 내에; 선택적으로 상기 내부 면의 4개의 사분면 모두 내에 제공되고; 선택적으로 상기 복수의 출구 개구부는 상기 내부 면의 전체 범위 주위에 배열되며; 선택적으로 상기 복수의 개구부는 상기 내부 면의 전체 범위 주위에서 등간격으로 이격되는, 유체 공급 링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분배 채널로부터 상기 복수의 출구 개구부로의 유체 연통을 제공하는 복수의 출구 채널을 추가로 포함하고; 선택적으로 상기 복수의 출구 채널들 중 적어도 일부분 및 선택적으로 모두는 그들 각각의 출구 개구부에서 하향으로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 상기 액체가 상기 피스톤 면을 향해 하향으로 지향되게 하며; 선택적으로, 상기 출구 채널들 중 제1 부분은 제1 각도로 하향으로 지향되고, 상기 출구 채널들 중 제2 부분은 제2 각도로 하향으로 지향되며, 선택적으로 상기 출구 채널들 중 제3 부분은 제3 각도로 하향으로 지향되는, 유체 공급 링.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 출구 채널은 그들 각각의 출구 개구부에서 모두 시계 방향으로 지향되거나 모두 반시계 방향으로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 상기 액체가 상기 피스톤 면 상으로 모두 초기에 시계 방향으로 지향되게 하거나 모두 초기에 반시계 방향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
  5. 제4항에 있어서, 상기 출구 채널들 중 제1 부분은 반경 방향에 대해 제1 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되고, 상기 출구 채널들 중 제2 부분은 반경 방향에 대해 제2 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되는, 유체 공급 링.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 출구 채널들 중 제1 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 시계 방향으로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 상기 액체가 상기 피스톤 면 상으로 초기에 시계 방향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
  7. 제1항 내지 제3항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 출구 채널들 중 제2 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 반시계 방향으로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 상기 액체가 상기 피스톤 면 상으로 초기에 반시계 방향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
  8. 제1항 내지 제3항 또는 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 출구 채널들 중 제3 서브세트는 그들 각각의 출구 개구부에서 반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향되어서, 상기 출구 채널로부터 상기 출구 개구부를 통해 배출되는 상기 액체가 상기 피스톤 면 상으로 초기에 실질적으로 반경방향으로 지향되게 하는, 유체 공급 링.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되는 상기 복수의 출구 채널들 중 상기 제1 서브세트 및/또는 상기 복수의 출구 채널들 중 상기 제2 서브세트는 상기 피스톤 면의 주연부 구역에서 초기에 스월링(swirling)하도록 지향되는, 유체 공급 링.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 반경 방향에 대해 0° 내지 10°, 바람직하게는 0° 내지 4°의 각도로 지향되는 상기 복수의 출구 채널들 중 상기 제3 서브세트는 상기 피스톤 면의 중심 구역을 표적화하도록 제1 각도로 하향으로 지향되는 상기 제3 서브세트의 제1 부분, 및 상기 피스톤 면의 중간 구역을 표적화하도록 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 하향으로 지향되는 상기 제3 서브세트의 제2 부분을 포함하는, 유체 공급 링.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 공급 포트는 상기 유체 공급 링의 주연부에 위치되고; 선택적으로 상기 유체 공급 포트는 상기 분배 채널과 연통하도록 상기 환형 몸체의 외부 면을 통해 연장되는 공급 채널을 포함하며; 선택적으로 상기 공급 채널과의 교차 위치에서의 상기 분배 채널은 개구부가 형성되지 않은 섹션(non-apertured section)을 포함하여, 그에 의해, 상기 공급 채널로부터 상기 분배 채널로 들어가는 모든 상기 액체를 측방향으로 편향시키는, 유체 공급 링.
  12. 기재 코팅 장치로서,
    기재를 수직으로 유지시키기 위한 기재 홀더 - 상기 기재는 복수의 채널을 포함하는 유형의 것임 -;
    상기 기재의 하부 단부에 있는 상기 복수의 채널의 개방 단부를 거쳐 또는 그를 통해 상기 기재 내로 촉매 성분을 포함하는 액체를, 밀어 넣거나 주입함으로써, 도입하기 위한 피스톤;
    상기 기재의 상부 단부에 있는 상기 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하기 위한 진공 발생기; 및
    상기 액체를 상기 피스톤의 면 상으로 공급하기 위한, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유체 공급 링을 포함하는, 기재 코팅 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 유체 공급 링은 상기 기재를 수직으로 유지시키기 위한 상기 기재 홀더 아래에 장착되고; 선택적으로, 상기 피스톤은 전달 챔버 내에서 왕복 이동가능하고, 상기 유체 공급 링은 상기 전달 챔버의 상부 단부에 또는 그 위에 장착되며; 선택적으로 상기 유체 공급 링은 기재를 수직으로 유지시키기 위한 상기 기재 홀더의 하부 부분과 상기 전달 챔버 사이에 장착되는, 기재 코팅 장치.
  14. 복수의 채널을 포함하는 유형의 것인 기재를 촉매 성분을 포함하는 액체로 코팅하는 방법으로서,
    (a) 상기 기재를 수직으로 유지시키는 단계;
    (b) 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 유체 공급 링을 사용하여 상기 액체를 피스톤의 면 상으로 공급하는 단계;
    (c) 상기 피스톤으로 상기 기재의 하부 단부에 있는 상기 복수의 채널의 개방 단부를 통해 상기 액체를 밀어 넣거나 주입함으로써 상기 기재 내로 상기 액체를 도입하는 단계; 및
    (d) 상기 기재의 하부 단부가 상기 액체로 부분 충전된 후에, 단계 (c)에서 상기 기재 내로 상기 액체를 도입하면서 상기 기재의 상부 단부에 있는 상기 복수의 채널의 개방 단부에 진공을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 단계 (b)에서, 상기 액체는 상기 유체 공급 링의 적어도 2개의 사분면으로부터; 선택적으로 상기 유체 공급 링의 적어도 3개의 사분면으로부터; 선택적으로 상기 유체 공급 링의 4개의 사분면 모두로부터 공급되는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 단계 (b)에서, 상기 액체는 상기 피스톤 면을 향해 하향으로 지향되고; 선택적으로, 상기 액체의 제1 부분은 제1 각도로 하향으로 지향되고, 상기 액체의 제2 부분은 제2 각도로 하향으로 지향되며, 선택적으로 상기 액체의 제3 부분은 제3 각도로 하향으로 지향되는, 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (b)에서, 상기 액체는 상기 피스톤 면 상으로 모두 초기에 시계 방향으로 지향되거나 모두 초기에 반시계 방향으로 지향되고; 선택적으로, 단계 (b)에서, 상기 액체의 제1 부분은 제1 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되고, 상기 액체의 제2 부분은 제2 각도로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 지향되는, 방법.
  18. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 체적의 상기 액체가 상기 피스톤 면 상으로 초기에 시계 방향으로 지향되고/되거나;
    제2 체적의 상기 액체가 상기 피스톤 면 상으로 초기에 반시계 방향으로 지향되고/되거나;
    제3 체적의 상기 액체가 상기 피스톤 면 상으로 초기에 실질적으로 반경방향으로 지향되는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 체적의 액체 및/또는 상기 제2 체적의 액체는 상기 피스톤 면의 주연부 구역에서 초기에 스월링하도록 지향되는, 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 피스톤 면 상으로 초기에 반경방향으로 지향되는 상기 제3 체적의 액체의 제1 부분은, 또한, 상기 피스톤 면의 중심 구역을 표적화하도록 제1 각도로 하향으로 지향되고, 상기 피스톤 면 상으로 초기에 반경방향으로 지향되는 상기 제3 체적의 액체의 제2 부분은 상기 피스톤 면의 중간 구역을 표적화하도록 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 하향으로 지향되는, 방법.
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