KR20220047814A - 미립자 필터 - Google Patents

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KR20220047814A
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피터 벨햄
앤드류 치피
루시 클로웨스
토마스 호치키스
데이비드 마블
존 터너
사라 워렌
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존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니
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Abstract

차량 배기 필터(2)는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함한다. 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리된다. 차량 배기 필터(2)에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고, 차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이다.

Description

미립자 필터
본 발명은 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 차량 배기 필터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 입구 표면 및 출구 표면을 갖는 다공성 기재(substrate)를 포함하는 필터의 향상에 관한 것으로, 여기서 입구 표면은 다공성 구조에 의해 출구 표면으로부터 분리되어 있다. 필터는 벽 유동형 필터일 수 있다.
내연 엔진으로부터의 그리고 특히 자동차 응용에서 디젤 및 가솔린 엔진으로부터의 그을음으로 통상 지칭되는 미립자 물질(PM)의 방출에 대한 우려가 있다. 주요 문제는 잠재적인 건강 영향과 연관되며, 특히 나노미터 범위의 크기를 갖는 매우 작은 입자와 연관된다.
디젤 미립자 필터(DPF) 및 가솔린 미립자 필터(GPF)는 소결된 금속, 세라믹 또는 금속 섬유 등을 포함하는 다양한 재료를 사용하여 제조되었으며, 이때 실제 대량 생산에서 가장 일반적인 유형은 몸체의 길이를 따라 이어지는 많은 작은 채널들의 모놀리식 어레이의 형태로 제조된 다공성 세라믹 재료로 제조된 벽 유동형이다. 대안적인 채널은 일 단부에서 막혀 있어서, 대부분의 미립자가 통과하는 것을 방지하여 단지 여과된 가스만이 주변환경으로 진입하게 하는 다공성 세라믹 채널 벽을 배기 가스가 강제로 통과하게 된다. 상업적 생산의 세라믹 벽 유동형 필터들은 근청석(cordierite), 다양한 형태의 탄화규소, 및 티탄산알루미늄으로 제조된 것들을 포함한다. 차량 상의 실제 필터의 실제 형상 및 치수뿐만 아니라 채널 벽 두께 및 그 다공도 등과 같은 특성은 관심 대상의 응용에 좌우된다. 가스가 통과하는 세라믹 벽 유동형 필터의 필터 채널 벽 내의 기공의 평균 치수는 전형적으로 5 내지 50 μm의 범위이고 통상 약 20 μm이다. 뚜렷하게 대조적으로, 최신의 승용차 고속 디젤 엔진으로부터의 대부분의 디젤 미립자 물질의 크기는 매우 더 작은데, 예를 들어 10 내지 200nm이다.
일부 PM은 필터 벽 내의 기공 구조 내에 보유될 수 있고, 이는 일부 응용에서 기공이 PM의 네트워크에 의해 가교될 때까지 점진적으로 축적될 수 있고, 이어서, 이러한 PM 네트워크는 필터 채널의 내부 벽 상의 미립자의 케이크(cake)의 용이한 형성을 가능하게 한다. 미립자 케이크는 우수한 필터 매체이고, 그의 존재는 매우 높은 여과 효율을 제공한다. 일부 응용에서, 그을음은 필터 상에서, 그것이 침착됨에 따라, 연속적으로 연소되고, 이는 미립자 케이크가 필터 상에 축적되는 것을 방지한다.
일부 필터, 예를 들어, 경부하용(light duty) 디젤 미립자 필터의 경우, 엔진 성능에 유해하고 불량한 연비를 야기할 수 있는 과도한 배압의 축적을 방지하기 위해 필터로부터 포획된 PM을 제거하는 것이 주기적으로 필요하다. 따라서, 디젤 응용에서, 보유된 PM을 점화시키는데 필요한 고온을 달성하는데 사용되는 과잉 연료의 양 및 이용가능한 공기의 양이 매우 조심스럽게 제어되는 공정에서, 보유된 PM을 공기 중에서 연소함으로써 보유된 PM은 필터로부터 제거된다. 통상 재생으로 불리는 이러한 공정의 종료 무렵에, 필터에서 마지막 잔여 미립자의 제거는 여과 효율의 현저한 감소 및 주변환경 내로의 많은 작은 입자의 폭발(burst)적인 방출로 이어질 수 있다. 따라서, 필터는 필터가 처음 사용될 때 그리고 후속적으로 각각의 재생 이벤트 후에 그리고 또한 각각의 재생 공정의 후반부 동안 낮은 여과 효율을 가질 수 있다.
따라서, 항상 - 예를 들어 필터가 처음 사용될 때인 필터의 초기 수명 동안, 그리고/또는 재생 동안 그리고 그 직후에, 그리고/또는 필터에 그을음이 로딩(loading)될 때 - 여과 효율을 개선하고/하거나 유지하는 것이 바람직할 것이다.
문헌[Liu , X., Szente , J., Pakko , J., Lambert, C. et al., "Using Artificial Ash to Improve GPF Performance at Zero Mileage," SAE Technical Paper 2019-01-0974, 2019, doi:10.4271/2019-01-0974]은 저온 시작 조건 동안 그을음 방출을 감소시키기 위해 인공 회분(artificial ash) 코팅을 제조하도록 분무기에 의해 생성된 서브마이크로미터의 알루미나 입자를 베어(bare) 필터 기재에 로딩하는 공정을 설명한다. 공정은 압축 공기로 액체 현탁액을 분무함으로써 에어로졸 입자를 생성하는 것, 오븐을 통해 입자를 유동시킴으로써 소적(droplet)을 포함하는 생성된 회분을 건조시키는 것, 및 여과에 의한 포획을 통해 건조된 회분 입자를 필터 내로 로딩하는 것으로 구성된다. 공정은 고용량 분무기(독일 소재의 PALAS의 모델 PLG-2100)를 사용하여 실물 크기 벽돌에 대해 100 l/min 유량을 제공한다. 필터의 로딩은 DustTrak 에어로졸 모니터(미국 미네소타주 소재의 TSI Inc)에 의해 필터가 기록되기 전 및 기록된 후에 필터를 가로지르는 압력 강하 및 PM 농도에 의해 모니터링된다. 상기 공정이 저온 시작 조건 동안 그을음 방출의 감소를 보여주지만, 이는 스프레이 건조될 수 있는 물질로 제한되고, 분무기, 건조 오븐 및 에어로졸 모니터를 필요로 하고, 인공 회분 로딩 조건은 액체 에어로졸이 필터 기재에 도달하기 전에 액체 에어로졸의 완전한 건조를 달성하는 데 필요한 조건에 의해 제한될 수 있다.
WO2011/151711호는 희박 연소 내연 엔진으로부터 방출된 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 필터를 제조하는 방법을 설명한다. 필터는 입구 표면 및 출구 표면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 여기서 입구 표면은 제1 평균 기공 크기의 기공을 포함하는 다공성 구조에 의해 출구 표면으로부터 분리된다. 입구 표면은 다공성 구조의 기공에 걸쳐 내화성 재료의 상호 연결된 입자를 포함하는 가교 네트워크를 포함한다. 방법은 필터 기재의 입구 표면을 건조 분말 형태의 내화성 재료를 포함하는 에어로졸과 접촉시키는 단계를 포함한다. 상기 공정이 처음 사용될 때 그리고 후속적으로 각각의 재생 이벤트 후에 필터에 대한 PM 방출의 감소를 나타내지만, 특히, 제조된 필터의 파라미터의 제어성과 관련하여 개선된 공정을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
US2019/0048771호는 기재의 필터 부피에 대해 0.01 g/L 내지 60 g/L 범위의 농도로 불활성 나노입자를 상부에 갖는 다공성 기재를 포함하는 엔진 배기물 미립자 필터를 설명하는데, 나노입자의 일부는 배기 가스 스트림으로부터 미립자를 포획하도록 구성된 재생 저항성 다공성 구조를 형성하도록 배열된다. 상기 필터가 미립자 필터의 미작용(zero-mileage) 효율의 개선을 제공하려는 의도이지만, 개선된 공정을 제공하는, 특히 공정의 제어성 및 유연성을 개선하는 것이 바람직할 것이다.
제1 태양에서, 본 발명은 차량 배기 필터를 제공하는데, 차량 배기 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
40% 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되고, 60% 미만의 내화성 분말은 복수의 필터 벽들의 외부 표면 상에 코팅된다.
바람직하게는, 50% 초과의 내화성 분말, 선택적으로 65% 초과의 내화성 분말, 선택적으로 75% 초과의 내화성 분말, 선택적으로 최대 100%의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치될 수 있다.
복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치된 내화성 분말의 백분율은 하기 식에 의해 계산될 수 있다:
Figure pct00001
내화성 분말은 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.08 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.07 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.06 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.05 g/㎤ 미만일 수 있다.
내화성 분말의 질량 로딩량은 7 g/l 미만, 선택적으로 5 g/l 미만, 선택적으로 3 g/l 미만, 선택적으로 1 g/l 미만일 수 있다.
0.5 g/l 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치될 수 있다.
제2 태양에서, 본 발명은 차량 배기 필터를 제공하는데, 차량 배기 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
0.5g/l 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치된다.
내화성 분말은 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.08 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.07 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.06 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.05 g/㎤ 미만일 수 있다.
내화성 분말의 질량 로딩량은 1 g/l 초과, 선택적으로 3 g/l 초과, 선택적으로 5 g/l 초과, 선택적으로 7 g/l 초과일 수 있다.
내화성 분말은 하나 이상의 퓸드(fumed) 내화성 분말 및/또는 하나 이상의 에어로겔을 포함할 수 있다. 하나 이상의 퓸드 내화성 분말은 화성 공정, 예를 들어 화염 열분해에 의해 생성될 수 있다.
하나 이상의 퓸드 내화성 분말은 퓸드 알루미나, 퓸드 실리카, 퓸드 티타니아, 다른 퓸드 금속 산화물, 및 퓸드 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제3 태양에서, 본 발명은 차량 배기 필터를 제공하는데, 차량 배기 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
내화성 분말은 하나 이상의 에어로겔을 포함한다.
하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제4 태양에서, 본 발명은 차량 배기 필터를 제공하는데, 차량 배기 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
차량 배기 필터는 0.1 g/l 초과의 그을음 로딩량에 대해, 바람직하게는 0.05 g/l 초과의 그을음 로딩량에 대해 실질적으로 직선인 로딩량-배압 응답을 나타낸다.
상기 태양들 중 임의의 태양에서, 하기 특징부가 존재할 수 있다:
필터는 0.02 g/l의 그을음 로딩량에서 여과 효율이 90% 초과, 바람직하게는 95% 초과, 바람직하게는 98% 초과, 바람직하게는 99% 초과일 수 있다.
필터는 600 ㎥/hr의 유량에서 배압이 20 내지 180 mbar일 수 있다.
내화성 분말은 에어로졸-침착 내화성 분말, 바람직하게는 에어로졸-침착 건조 내화성 분말일 수 있다.
내화성 분말은 d50(부피 기준)이 25 마이크로미터 미만, 바람직하게는 20 마이크로미터 미만, 더 바람직하게는 10 마이크로미터 미만일 수 있다.
필터는 벽 유동형 필터일 수 있다.
벽 유동형 필터는 비대칭 벽 유동형 필터일 수 있다. 비대칭 벽 유동형 필터 설계는, 예를 들어, 제1 채널들 및 제2 채널들의 어레이를 한정하는 상호연결형 다공성 벽들의 어레이를 포함하는 허니콤(honeycomb) 필터를 개시하는 WO 2005/030365호에 공지되어 있다. 제1 채널은 그의 측면에서 제2 채널에 의해 경계형성되고, 제2 채널보다 큰 유압 직경을 갖는다. 제1 채널들은 제1 채널들의 코너들에 인접한 다공성 벽들의 두께가 제1 및 제2 채널들의 에지들에 인접한 다공성 벽들의 두께와 필적하도록 하는 형상을 갖는 제1 채널들의 코너들을 갖는 정사각형 단면을 갖는다. 사용 시, 더 큰 유압 직경을 갖는 제1 채널들은 상류 측으로 배향된다. 문헌[Society of Automotive Engineers SAE Technical Paper Series 2007-01-0656]에는 하기와 같은 설명이 있다: "필터 채널 입구 및 출구에서의 가스들의 수축 및 팽창으로 인해 비대칭 셀 기술(asymmetric cell technology, ACT) 설계를 위한 청정 상태에서 [촉매된 ACT 벽 유동형 필터에 대해] 압력 강하 손실이 존재한다. 그러나, 필터는 차량에서 작동하는 동안 완전한 청정 (완전히 재생된) 상태에서 매우 적은 시간을 보낸다." WO 2005/030365호는 또한, 비대칭 필터 설계의 이점이 허니콤 필터의 입구 부분에서 그을음 및 회분 입자를 수집하는 데 이용가능한 증가된 유효 표면적을 포함하여, 그에 따라 허니콤 필터의 전체 저장 용량을 증가시키는 것으로 설명한다. 통상의 상식 교본["Catalytic Air Pollution Control-Commercial Technology", 3rd Edition, Ronald M. Heck et al, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, N.J., USA (2009) pp. 338-340]에는 하기와 같은 설명이 있다: "이러한 [비대칭 필터] 채널 설계는 입구에서 더 큰 유압 직경 및 더 높은 개방 부피로 인해 더 낮은 회분-로딩된 배압과 조합된 더 높은 회분 저장 용량을 가능하게 한다. ACT 설계는 또한, 필터의 기계적 및 열 내구성을 보존하는 것을 돕는다."
차량 배기 필터는 하소된 필터일 수 있다.
다공성 기재는 하나 이상의 워시코트(washcoat)를 포함할 수 있다.
다공성 기재는 비대칭 기재일 수 있다.
다공성 기재는 접착 촉진제 및/또는 결합제를 포함할 수 있다.
제5 태양에서, 본 발명은 임의의 선행 태양의 차량 배기 필터를 포함하는 배기 시스템을 제공한다.
배기 시스템은 추가 구성요소를, 예컨대 추가 촉매 또는 필터를 추가로 포함한다. 추가 구성요소의 예는 NOx 트랩(trap), 탄화수소 트랩, 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 암모니아 슬립 촉매(ASC) 및 이들 중 둘 이상의 조합을 포함한다. 그러한 구성요소들은 모두 당업계에 잘 알려져 있다.
제6 태양에서, 본 발명은 내연 엔진으로부터 배기 가스를 처리하는 방법을 제공하는데, 본 방법은 전술된 배기 시스템을 통해 배기 가스를 유동시키는 단계를 포함한다.
내연 엔진은 디젤 엔진 또는 가솔린 엔진일 수 있다.
제7 태양에서, 본 발명은 제1 태양 내지 제4 태양 중 임의의 태양의 차량 배기 필터를 포함하는 차량을 제공한다.
제8 태양에서, 본 발명은 복수의 차량 배기 필터들을 제공하는데, 각각의 차량 배기 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
각각의 차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
각각의 차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
각각의 차량 배기 필터는 600 ㎥/hr의 유량에서 배압이 20 내지 180 mbar이고, 복수의 차량 배기 필터들의 배압의 상대 표준 편차는 0.04 미만, 바람직하게는 0.025 미만이다.
각각의 차량 배기 필터의 경우, 40% 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되고, 60% 미만의 내화성 분말은 복수의 필터 벽들의 외부 표면 상에 코팅될 수 있다.
내화성 분말은 에어로졸-침착 내화성 분말, 바람직하게는 에어로졸-침착 건조 내화성 분말일 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "필터"는 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과하기에 적합한 다공성 구조를 갖는 다공성 기재를 지칭한다. 다공성 기재는, 예를 들어, 소결된 금속, 세라믹 또는 금속 섬유 등으로 형성될 수 있다. 필터는 몸체의 길이를 따라 이어지는 많은 작은 채널들의 모놀리식 어레이의 형태로 제작된, 다공성 재료, 예를 들어 세라믹으로 제조된 벽-유동형일 수 있다. 예를 들어, 필터는 근청석, 다양한 형태의 탄화규소 또는 티탄산알루미늄으로 형성될 수 있다.
필터는 "베어" 필터일 수 있거나, 또는 대안적으로 산화, NOx-트랩핑 또는 선택적 촉매 환원 활성과 같은 통합된 촉매 기능 능력을 갖는 것일 수 있다. 다공성 기재는 필터의 다공성 구조를 코팅하는 조성물(워시코트로 알려짐)을 포함할 수 있다. 워시코트는 촉매 워시코트일 수 있다. 촉매 워시코트는 탄화수소 트랩, 삼원 촉매(TWC), ΝΟx 흡수제, 산화 촉매, 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 희박 NOx 촉매 및 이들 중 임의의 둘 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 촉매를 포함할 수 있다. 촉매, 예를 들어 TWC, NOx 흡수제, 산화 촉매, 탄화수소 트랩 및 희박 NOx 촉매는 하나 이상의 백금족 금속, 특히 백금, 팔라듐 및 로듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 함유할 수 있다.
결과적으로, 코팅된 필터는, 예를 들어, 촉매된 그을음 필터(CSF), 선택적 촉매 환원 필터(SCRF), 희박 NOx 트랩 필터(LNTF), 가솔린 미립자 필터(GPF), 암모니아 슬립 촉매 필터(ASCF) 또는 이들의 둘 이상의 조합(예를 들어, 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매 및 암모니아 슬립 촉매(ASC)를 포함하는 필터일 수 있다.
필터의 형상 및 치수, 예를 들어 채널 벽 두께 및 그의 다공도 등과 같은 특성은 필터에 대한 의도된 응용에 따라 변할 수 있다. 필터는 내연 엔진에 의해 방출되는 배기 가스를 여과하기 위해 내연 엔진과 함께 사용하도록 구성될 수 있다. 내연 엔진은 가솔린 스파크 점화 엔진일 수 있다. 그러나, 필터는 디젤 또는 가솔린 엔진 형태의 내연 엔진과 함께 사용하도록 구성될 때 특정 응용을 발견한다.
본 명세서에서, 용어 "건조 분말"은 액체 중에 현탁되거나 용해되지 않은 미립자 조성물을 지칭한다. 이는 반드시 모든 물 분자의 완전한 부재를 의미하는 것으로 여겨지는 것은 아니다. 건조 분말은 바람직하게는 자유-유동형이다.
본 명세서에서, 용어 "벌크 밀도"는 European Pharmacopoeia 7.0의 Section 2.9.34의 Method 1에 따라 측정된 벌크 밀도를 지칭하는 것으로, 여기서는 먼저, 시험을 완료하기에 충분한 분말의 양을, 필요한 경우, 저장 동안 형성될 수 있는 응집체를 파괴하기 위해 1.0 mm 이상의 개구부를 갖는 체에 통과시킨다. 다음으로, 0.1% 정밀도로 칭량된 대략 5g(m)의 시험 샘플을 눈금이 매겨진 건조된 250 mL 실린더(2 mL까지 판독가능함) 내로, 압밀하지 않고서, 도입시킨다. 필요한 경우, 분말을 압밀하지 않고서 조심스럽게 레벨링하고, 불안정한 겉보기 부피(V0)를 가장 가까운 눈금 단위로 판독한다. g/㎤ 단위의 벌크 밀도는 식, m/V0를 사용하여 계산된다.
본 명세서에서, 용어 "탭핑 밀도"는 1250회 탭을 하고서 European Pharmacopoeia 7.0의 Section 2.9.34의 Method 1에 따라 측정된 분말의 탭핑 밀도를 지칭한다.
본 명세서에서, 용어 "g/l"(그램/리터)은 건조 분말의 질량을 필터의 부피로 나눈 값을 지칭한다.
본 명세서에서, 내화성 분말의 양을 언급할 때 용어 "로딩량" 및 "질량 로딩량"은 필터에 첨가된 분말의 질량을 지칭하고, 분말을 필터에 적용하기 전 및 후에 필터를 칭량함으로써 측정될 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "엔벨로프 부피(envelope volume)"는 채널의 부피를 배제하지 않고서, 필터를 포함하는 필름을 단단히 수축시킴으로써 얻어지는 것과 같은 필터의 표면 부피를 지칭한다. 이는 하기를 포함한다: 필터의 고체 물질, 필터의 다공성 구조의 개방 및 폐쇄 기공, 및 표면 결함/공극. 필터의 엔벨로프 부피는 Hg 침입 다공도측정법(MIP)에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 이는 하기 공정을 사용하여 수행될 수 있다:
1. 6개의 고르게 이격된 샘플을 필터로부터 취한다.
2. MIP에 의해 각각의 샘플의 엔벨로프 부피를 측정하고 샘플 질량으로 나눈다.
3. 이들의 평균을 취하고 필터 질량을 곱한다.
4. 이는 필터 엔벨로프 부피이다.
본 명세서에서, 용어 "d50(부피 기준)"은 영국 몰번 소재의 Malvern Panalytical Ltd로부터 입수가능한, Aero s 분산 유닛을 갖는 Malvern Mastersizer® 3000에 의해 측정되는 바와 같은 d50(부피 기준) 측정치를 지칭한다. 분산 조건: 공기 압력 = 2 barg, 공급 속도 = 65%, 호퍼 갭 = 1.2mm. 굴절률 및 흡수 파라미터가 Malvern Mastersizer® 3000 User Manual에 제공된 설명에 따라 설정된다.
본 명세서에서, 용어 "여과 효율"은 하기 시험 조건으로, 영국 캠브리지 소재의 Cambustion Ltd.로부터 입수가능한 Cambustion® Diesel Particulate Filter Testing System을 사용하여 측정될 때의 여과 효율을 지칭한다:
1. 필터를 700℃에서 2시간 동안 오븐에서 사전컨디셔닝한다
2. 필터를 시험 장치(rig)에 배치한다:
a) 안정화 - 250 ㎏/h 질량 유동, 50℃, 5분
b) 웜업 - 250 ㎏/h 질량 유동, 240℃, 5분
c) 칭량 - 필터를 장치로부터 제거하고 칭량함
d) 웜업 - 필터를 장치로 복귀시킴; 250 ㎏/h 질량 유동, 240℃, 5분
e) 로딩 단계 - 250 ㎏/h 질량 유동, 240℃, 로딩 속도: GPF 필터의 경우 - 2g/l 그을음 로딩량에 도달할 때까지 2g/h; SCRF/CSF 필터의 경우 - 6g/l 그을음에 도달할 때까지 10g/h
f) 칭량 - 필터를 장치로부터 제거하고 칭량함.
시험 동안 사용된 연료는 하기와 같다: Carcal RF- 06-08 B5
시험 동안, 입자 카운터는 필터의 하류에서 연속적으로 샘플링한다. 필터의 배치(batch)를 시험하기 바로 전 및 후에, 입자 카운터가 장치로부터 미처리 그을음 생성을 샘플링하게 하도록 "업스트림(Upstream)" 시험이 장치에서 실행된다. 업스트림 시험은 20분 길이이고 상기 로딩 단계와 동일한 조건을 사용한다. (필터 시험 전 및 후의) 2개의 업스트림 시험의 평균을 필터 시험의 로딩 단계로부터의 데이터와 비교함으로써 여과 효율을 제공한다. 여과 효율은 특정된 그을음 로딩량에서 인용된다.
본 명세서에서, 용어 "진공 발생기"는 압력 감소를 생성하는 기능을 하는 장치 또는 장치의 조합을 지칭한다. 적합한 장치의 비제한적인 예는 벤츄리 원리로 작동하는 진공 발생기, 진공 펌프, 예를 들어 회전 베인 및 액체 링 진공 펌프, 및 재생형 송풍기(regenerative blower)를 포함한다.
본 명세서에서, 용어 "압력 센서"는 절대 및/또는 상대 압력을 측정하는 기능을 하는 장치 또는 장치의 조합을 지칭한다. 적합한 장치의 비제한적인 예는 다이어프램 압력 변환기일 수 있는 압력 변환기를 포함한다. 예를 들어, 독일 클링겐베르그 소재의 WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG로부터 입수가능한 Wika® P30 압력 전송기가 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 용어 "제어기"는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있는 기능을 지칭한다. 제어기는 제어 유닛을 포함할 수 있거나, 전용 또는 공유 컴퓨팅 리소스에 대해 실행되는 컴퓨터 프로그램일 수 있다. 제어기는 단일 유닛을 포함할 수 있거나, 작동가능하게 연결된 복수의 서브-유닛들로 구성될 수 있다. 제어기는 하나의 처리 리소스에 위치될 수 있거나, 공간적으로 분리된 처리 리소스들에 걸쳐 분산될 수 있다. 제어기는 마이크로제어기, 하나 이상의 프로세서(예컨대, 하나 이상의 마이크로프로세서), 메모리, 구성가능 로직, 펌웨어 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 태양 및 실시 형태는 이제 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른, 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 필터를 처리하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 장치를 사용하여 필터를 처리하기 위한 방법을 포함하는 본 발명에 따른 필터를 제조하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 도 1의 장치를 사용하여 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 필터를 처리하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 4는 다양한 필터에 대한 그을음 로딩량-배압 응답 곡선을 도시하는 그래프이다.
당업자는 본 발명의 하나의 태양 또는 실시 형태의 하나 이상의 특징부가, 당면한 문맥이 다르게 교시하지 않는 한, 본 발명의 임의의 다른 태양 또는 실시 형태의 하나 이상의 특징부와 조합될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
이제, 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 필터(2)를 처리하기 위한 장치(1)의 개략도를 도시하는 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 장치의 예가 설명될 것이다. 필터(2)는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하는 유형의 것이며, 입구 면 및 출구 면은 다공성 구조에 의해 분리된다.
장치(1)는 건조 분말(4)을 포함하기 위한 저장조(3)를 포함한다. 필터(2)를 보유하기 위한 필터 홀더(holder)(5)가 제공된다. 필터(2)의 출구 면에 압력 감소를 적용함으로써 필터(2)의 다공성 구조를 통해 1차 가스 유동을 사용 시 확립하기 위한 진공 발생기(6)가 제공된다. 건조 분말(4)을 저장조(3)로부터 스프레이 디바이스(7)로 운송하기 위한 운송 디바이스(8)가 제공된다. 스프레이 디바이스(7)는, 운송 디바이스(8)로부터 건조 분말(4)을 수용하고 건조 분말(4)을 필터(2)의 입구 면을 향해 스프레이하기 위해 제공된다. 장치(1)의 작동을 제어하도록 구성된 제어기(9)가 제공된다.
저장조(3)는 건조 분말 입구(11)로부터 건조 분말(4)을 수용할 수 있다. 건조 분말 입구(11)는 건조 분말의 상류 벌크 공급부의 출력부일 수 있다. 예를 들어, 건조 분말 입구(11)는 상류에서 건조 분말(4)의 추가 저장조에 연결된 도관일 수 있다. 건조 분말 입구(11)는 저장조(3)의 뚜껑 또는 개구를 통한 저장조(3)의 수동, 반자동 또는 자동 재충전을 나타낼 수 있다.
저장조(3)는 하나 이상의 호퍼를 포함할 수 있다. 저장조(3)는 하나의 호퍼를 포함할 수 있다. 도 1의 도시된 예에서, 저장조(3)는 제1 호퍼(12) 및 제2 호퍼(13)를 포함한다. 제2 호퍼(13)는 제1 호퍼(12)로부터 출력된 건조 분말(4)을 수용하기 위해 제1 호퍼(12)의 하류에 있을 수 있다. 하나 이상의 호퍼가 별개의 하우징에 제공될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 호퍼가 단일 하우징에 제공될 수 있다. 하나 이상의 호퍼가 단일 용기의 하나 이상의 챔버를 포함할 수 있다.
저장조(3)는 투여 디바이스(15)를 포함할 수 있다. 투여 디바이스(15)는 건조 분말(4)을 중량, 부피, 입자 수, 시간 중 하나 이상을 기준으로 투여할 수 있다. 투여 디바이스(15)는 저장조(3)의 출구에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 투여 디바이스(15)는 저장조(3)의 하나 이상의 호퍼의 출구에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 투여 디바이스는 제1 호퍼(12)의 출구에 또는 그 근처에 위치될 수 있다.
투여 디바이스(15)에는 저장조(3)로부터 건조 분말(4)이 중량측정식으로 공급될 수 있다.
투여 디바이스(15)는 중량 감소식 공급기일 수 있다. 적합한 투여 디바이스의 비제한적인 예는 독일 슈투트가르트 소재의 Coperion GmbH로부터 입수가능한 Coperion® K-Tron Type K2-ML-T35 Gravimetric 이축 공급기, 및 영국 샌디 소재의 All-Fill International Ltd로부터 입수가능한 All-Fill® Series S1 Micro-Fill을 포함한다.
운송 디바이스(8)는 건조 분말(4)을 저장조(3)로부터 스프레이 디바이스(7)로 운송한다. 운송 디바이스(8)는 건조 분말(4)을 적어도 스프레이 디바이스(7)로 향하는 도중에 중량측정식으로 공급할 수 있다.
운송 디바이스(8)는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 운송 디바이스(8)는 하나 이상의 도관, 예를 들어, 통로, 파이프, 호스 등을 포함할 수 있다.
저장조(3)가 하나 초과의 호퍼를 포함하는 경우, 운송 디바이스(8)는 호퍼들 사이에서 건조 분말(4)을 운송할 수 있다. 운송 디바이스(8)는 호퍼들 사이에서 건조 분말(4)을 중량측정식으로 공급할 수 있다. 운송 디바이스(8)는 제1 호퍼(12)와 제2 호퍼(13) 사이에서 연장되는 제1 도관(14)을 포함할 수 있다. 제1 도관(14)은 제1 하우징으로부터 제2 하우징으로 연장될 수 있다. 대안적으로, 제1 도관(14)은 단일 용기의 제1 챔버로부터 제2 챔버로 연장될 수 있다. 건조 분말(4)은 제1 도관(14)을 따라 중량측정식으로 공급될 수 있다.
운송 디바이스(8)는 제2 호퍼(13)로부터 스프레이 디바이스(7)로 연장되는 제2 도관(16)을 포함할 수 있다.
스프레이 디바이스(7)는, 운송 디바이스(8)로부터 건조 분말(4)을 수용하고 건조 분말(4)을 필터(2)의 입구 면을 향해 스프레이하기 위해 제공된다. 스프레이 디바이스(7)는 건조 분말(4)을 필터(2)의 입구 면을 향해 스프레이하는 데 사용될 수 있는 2차 가스 유동을 생성하기 위한 2차 가스 유동 발생기를 포함할 수 있다.
스프레이 디바이스(7)는 건조 분말(4)을 필터(2)의 입구 면을 향해 배출하기 위한 하나 이상의 출구를 추가로 포함할 수 있다. 스프레이 디바이스의 하나 이상의 출구는 1 내지 10 mm의 개구부 크기를 포함할 수 있다. 개구부는 원형, 부분-원형 또는 슬롯 형상일 수 있다. 하나 이상의 출구는 하나 이상의 고정 출구일 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 출구는 하나 이상의 가동 출구, 예를 들어 하나 이상의 진동 출구일 수 있다.
하나 이상의 출구는 하나 이상의 노즐에 제공될 수 있다. 하나 이상의 노즐 각각은 하나 이상의 스프레이 출구를 포함할 수 있다. 도 1의 도시된 예에서, 복수의 스프레이 출구를 포함하는 단일 노즐(25)이 제공된다.
2차 가스 유동 발생기는 압축 가스 발생기를 포함할 수 있다. 도 1의 도시된 예에서, 2차 가스 유동 발생기는 압축기(22)를 포함할 수 있는 압축 공기 발생기를 포함한다. 압축기(22)는 공기 입구(21)로부터 공기를 수용할 수 있고, 압축 공기를 공급 라인(23)을 통해 스프레이 디바이스(7)의 하나 이상의 출구로 공급할 수 있다. 복귀 라인(24)이 제공될 수 있다. 작동에 필요한 밸브 및 제어부는 당업자에게 공지되는 바와 같이 제공될 수 있다.
운송 디바이스(8)와 스프레이 디바이스(7) 사이의 상호연결부가 제공될 수 있고, 상호연결부에서 건조 분말(4)이 운송 디바이스(8)로부터 스프레이 디바이스(7) 내로 전달된다. 상호연결부는 스프레이 디바이스(7)의 하나 이상의 출구에 또는 그 근처에 제공될 수 있다. 일례에서, 상호연결부는 노즐(25)에 제공될 수 있다. 대안적으로, 상호연결부는 저장조(3)에 또는 그 근처에, 예를 들어 저장조(3)의 제2 호퍼(13)에 또는 그 근처에 제공될 수 있다. 일례에서, 상호연결부는 공급 라인(23)과 제2 도관(16) 사이의 유체 연결부이다. 예를 들어, 스프레이 디바이스(7)의 2차 가스 유동은 제2 호퍼(13)의 출구에서 또는 그 근처에서 제2 도관(16)과 유체 연결되어, 건조 분말(4)을 유동화시켜 제2 도관(16)의 적어도 일부를 따르는 건조 분말의 운송을 보조할 수 있다. 예를 들어, 스프레이 디바이스(7)의 2차 가스 유동은 건조 분말(4)을 제2 도관(16)으로부터 혼입시킬 수 있다. 예를 들어, 스프레이 디바이스(7)의 2차 가스 유동은 제2 도관 내에서 흡입력을 생성하여 건조 분말(4)을 2차 가스 유동 내로 흡인할 수 있다.
일례에서, 스프레이 디바이스(7)는 압축 공기 건(gun)을 포함한다. 적합한 압축 공기 건의 비제한적인 예는 STAR Professional 중력 공급 스프레이 건 1.4mm, 부품 번호 STA2591100C이다.
필터 홀더(5)는 처리 중에 필터(2)를 고정 위치에 보유하는 기능을 할 수 있다. 필터 홀더(5)는 필터(2)의 상부 단부 및/또는 하부 단부를 파지할 수 있다. 필터 홀더(5)는 필터(2)의 각각의 상부 단부 및 하부 단부를 지지하는, 팽창가능 상부 시일 블래더(seal bladder)(31)(상부 팽창가능 칼라(collar)로도 불리움) 및/또는 팽창가능 하부 시일 블래더(30)(하부 팽창가능 칼라로도 불리움)를 포함할 수 있다. 팽창가능 상부 시일 블래더(31) 및 팽창가능 하부 시일 블래더(30)는 필터(2)의 외부 표면과 접촉하고/하거나 맞물릴 수 있다. 각각은 필터(2) 주위에 액밀 또는 기밀 시일을 형성할 수 있다. 팽창가능 상부 시일 블래더(31) 및 팽창가능 하부 시일 블래더(30)는 하나 이상의 하우징에 의해 지지될(예컨대, 하나 이상의 하우징의 내부 벽에 의해 지지될) 수 있다.
장치(1)는 필터의 입구 면이 최상부에 있는 수직 배향으로 필터(2)가 필터 홀더(5) 내에 위치되도록 구성될 수 있다. 스프레이 디바이스(7)의 적어도 일부분은 입구 면 위에 수직으로 위치될 수 있다. 스프레이 디바이스(7)의 스프레이 방향은 필터(2)의 종축과 동축일 수 있다. 필터(2)의 종축과 스프레이 방향은 일치할 수 있다.
장치(1)는 스프레이 디바이스(7)와 필터(2)의 입구 면 사이에 위치된 유동 도관(10)을 추가로 포함할 수 있다. 유동 도관(10)은 1차 가스 유동을 필터(2)의 입구 면을 향하도록 제한하고 채널링하는 기능을 할 수 있다. 유동 도관(10)은 1차 가스 유동이 필터(2)의 입구 면과 접촉할 때 1차 가스 유동의 유동 방향이 입구 면에 수직하도록 1차 가스 유동을 정렬시키는 기능을 할 수 있다.
유동 도관(10)은 스프레이 디바이스(7)와 필터(2)의 입구 면 사이에 방해받지 않는 유동 경로를 제공하도록 비워질 수 있다. 대안적으로, 유동 도관(10)은 스프레이 디바이스(7)와 필터(2)의 입구 면 사이에 개재된 유동 컨디셔너를 포함할 수 있으며, 유동 컨디셔너는 건조 분말(4)의 분산을 촉진하도록 작용한다. 예를 들어, 유동 컨디셔너는 정적 혼합기, 메시, 체, 배플, 및 오리피스 플레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
유동 도관(10)은 튜브를 포함할 수 있다. 유동 도관(10)은 필터(2)의 입구 면의 단면 형상과 일치하는 단면 형상을 포함할 수 있다. 유동 도관(10)은 필터(2)의 입구 면의 크기와 일치하는 크기를 포함할 수 있다.
스프레이 디바이스(7)는 유동 도관(10) 내로 연장될 수 있다. 스프레이 디바이스(7)의 하나 이상의 출구는 유동 도관(10) 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 노즐(25)은 유동 도관(10)의 상부 영역 내에 위치될 수 있다. 노즐(25)은 필터(2)의 종축과 일치하게 위치될 수 있다.
필터(2)의 입구 면은 스프레이 디바이스로부터, 예를 들어 스프레이 디바이스(7)의 노즐(25)로부터 10 내지 80 cm, 바람직하게는 15 내지 20 cm에 위치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 스프레이 디바이스(7)의 노즐(25)로부터의, 스프레이 디바이스는, 필터의 입구 면(2)의 직경의 최대 4배인 필터(2)의 입구 면으로부터의 거리에 위치될 수 있다.
필터(2)의 출구 면에 압력 감소를 적용함으로써 필터(2)의 다공성 구조를 통해 1차 가스 유동을 사용 시 확립하기 위한 진공 발생기(6)가 제공된다. 진공 발생기(6)는 필터(2)의 출구 면과 맞물리는 깔때기를 한정할 수 있는 진공 콘(cone)(40)을 포함할 수 있다. 팽창가능 하부 시일 블래더(30)는 필터(2)의 출구 면과 진공 콘(40) 사이에 시일을 형성할 수 있다. 진공 발생기(6)는 도관(43)에 의해 유동 콘에 연결되는 진공 펌프(42)를 포함할 수 있다. 진공 펌프(42)는 1차 가스 유동의 체적 유량을 제어하도록 제어될 수 있다.
진공 발생기(6)에는 체적 유량 센서가 제공될 수 있다. 체적 유량 센서는 도관(43)을 따라 위치된 압력 센서(45)와 조합한 오리피스 플레이트(44)일 수 있다. 진공 발생기(6)는 흡기부(47)로 연장되는 바이패스 도관(46)을 포함할 수 있다.
장치(1)는 필터(2)의 배압을 모니터링하기 위한 압력 센서(41)를 추가로 포함할 수 있다. 단일 압력 센서(41)가 사용될 수 있다. 단일 압력 센서(41)는 진공 발생기(6) 내에, 바람직하게는 진공 발생기의 필터 홀더 또는 다른 하우징, 예를 들어 진공 콘(40) 내에 위치될 수 있다.
제어기(9)는 적어도 진공 발생기(6) 및 스프레이 디바이스(7)의 작동을 제어한다. 도 1에서, 제어기(9)와 장치(1)의 나머지 사이의 작동식 연결은 명확성을 위해 생략되어 있다. 그러나, 당업자는 임의의 적합한 수단의 필요한 연결이 제공될 수 있음을 인식할 것이다. 이러한 연결은 유선 또는 무선일 수 있다.
제어기(9)는 진공 발생기(6)에 의해 생성된 1차 가스 유동을 제어하는 것과 독립적으로 운송 디바이스(8)에 의한 저장조(3)로부터 스프레이 디바이스(7)로의 건조 분말(4)의 전달을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(9)는 투여 디바이스(15)의 작동을 제어할 수 있다.
제어기(9)는 1차 가스 유동을 제어하는 것과 독립적으로 필터(2)의 입구 면을 향한 건조 분말(4)의 스프레이를 제어하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 "독립적으로"라는 용어의 사용은 건조 분말(4) 및 1차 가스 유동의 스프레이의 각각의 변수를 다른 변수의 상태와 관계없이 그리고 개별적으로 제어하는 제어기(9)의 능력을 지칭한다. 예를 들어, 제어기(9)는 건조 분말(4)을 동시에 스프레이하지 않고서 1차 가스 유동을 확립할 수 있다. 예를 들어, 제어기(9)는 1차 가스 유동의 체적 유량을 변경하지 않으면서 건조 분말(4)의 스프레이 속도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제어기(9)는 건조 분말(4)의 스프레이 속도를 변경하지 않으면서 1차 가스 유동의 체적 유량을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제어기(9)는 진공 펌프(42)의 작동을 제어하는 것과 독립적으로 스프레이 디바이스(7)의 작동을 제어할 수 있다.
제어기(9)는, 건조 분말(4)이 스프레이 디바이스(7)로 전달되고 필터(2)의 입구 면을 향해 스프레이되기 전에 1차 가스 유동을 확립하기 위해 진공 발생기(6)를 작동시키도록 구성될 수 있다.
제어기(9)는 진공 발생기(6)와 독립적으로 2차 가스 유동 발생기, 예를 들어 압축기(22)를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기(9)는 다공성 구조를 통한 연속 가스 유동으로서 1차 가스 유동을 유지하기 위해 진공 발생기(6)를 작동시키도록 그리고 1차 가스 유동의 기간의 단지 일부분 동안 2차 가스 유동 발생기, 예를 들어 압축기(22)를 작동시키도록 구성될 수 있다.
제어기(9)는 필터(2)의 입구 면을 향해 스프레이되는 건조 분말(4)의 속도 또는 질량 속도를 제어하기 위해 운송 디바이스(8) 및/또는 스프레이 디바이스(7)를 제어하는 것과 독립적으로 필터(2)의 출구 면에 적용되는 압력 감소의 수준을 제어하기 위해 진공 발생기(6)를 제어하도록 구성될 수 있다.
제어기(9)는, 예를 들어 압력 센서(41)에 의해 검출된 바와 같이, 필터(2)의 미리결정된 배압에 도달할 때 필터(2)의 입구 면을 향한 건조 분말(4)의 스프레이를 중지하도록 구성될 수 있다. 미리결정된 배압은 절대 배압일 수 있거나 또는 대안적으로 상대 배압일 수 있다.
제어기(9)는, 미리결정된 총 스프레이 시간에 도달할 때 필터(2)의 입구 면을 향한 건조 분말(4)의 스프레이를 중지하도록 구성될 수 있다.
장치(1)는 하나 이상의 내화성 분말을 포함하는, 바람직하게는 하나 이상의 퓸드 내화성 분말, 및/또는 하나 이상의 에어로겔을 포함하는 건조 분말(4)로 필터를 처리하는 데 사용될 수 있다. 하나 이상의 퓸드 내화성 분말은 퓸드 알루미나, 퓸드 실리카, 퓸드 티타니아, 다른 퓸드 금속 산화물, 및 퓸드 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
건조 분말(4)은 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.08 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.07 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.06 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.05 g/㎤ 미만일 수 있다. 건조 분말(4)은 바람직하게는 d50(부피 기준)이 25 마이크로미터 미만, 바람직하게는 20 마이크로미터 미만, 더 바람직하게는 10 마이크로미터 미만이다.
본 발명에 따른 필터를 처리하는 방법의 예는 장치(1)의 사용을 포함하는 필터(2)를 제조하기 위한 방법을 예시하는 흐름도를 도시하는 도 2를 참조하여 이제 설명될 것이다. 단지 예로서, 촉매 코팅이 제공된 필터(2)를 참조하여 본 방법이 설명될 것이다.
단계(S21)에서, 촉매 슬러리가 당업계에 공지된 바와 같은 방법에 의해 제조된다.
단계(S22)에서, 워시코트가 당업계에 공지된 바와 같은 방법에 의해 촉매 슬러리로 제조된다. 워시코트는, 예를 들어, 탄화수소 트랩, 삼원 촉매(TWC), ΝΟx 흡수제, 산화 촉매, 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매, 희박 NOx 촉매 및 이들 중 임의의 둘 이상의 조합일 수 있다.
단계(S23)에서, 워시코트가 투여되고 당업계에 공지된 바와 같은 방법에 의해 베어 필터(2)에 적용된다. 예를 들어, 워시코트는 필터(2)의 제1 면(예컨대, 상부 면)에 적용될 수 있고, 필터(2)의 반대편 제2 면(예컨대, 하부 면)은 필터(2)의 다공성 구조를 통한 워시코트의 이동을 달성하기 위해 적어도 부분적인 진공을 받을 수 있다. 필터(2)는 단일 용량으로 코팅될 수 있으며, 여기서 워시코트는 단일 단계에서 필터(2)에 적용될 수 있으며, 이때 필터(2)는 단일 배향으로 남아 있다. 대안적으로, 필터(2)는 2회 용량으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 제1 용량으로, 필터(2)는 제1 면이 최상부가 되고 제2 면이 최하부가 되는 제1 배향 상태에 있을 수 있다. 코팅이 제1 면에 적용될 수 있고 필터(2)의 길이의 일부분을 코팅한다. 이어서, 필터(2)는 제2 면이 최상부가 되도록 뒤집힐 수 있다. 이어서, 제1 용량에 의해 코팅되지 않은 필터(2)의 부분을 코팅하기 위하여 코팅이 제2 면에 적용될 수 있다. 유리하게는, 2회 용량 공정은 상이한 코팅이 필터(2)의 각각의 단부에 적용되게 할 수 있다.
단계(S24)에서, 필터(2)는 건조될 수 있다.
단계(S25)에서, 필터(2)는 당업계에 공지된 방법에 의해 하소될 수 있다.
선택적인 단계(S26)에서, 처리 전의 필터(2)의 배압이 측정될 수 있다.
선택적인 단계(S27)에서, 필터(2)는 처리를 기다리기 위해 스톡(stock)에 배치될 수 있다. 그 후, 단계(S28)에서, 필터(2)는 스톡으로부터 제거되어 처리를 위해 이동될 수 있다. 대안적으로, 필터(2)는 즉시, 즉 단계(S29)로 바로 진행함으로써, 처리될 수 있다.
단계(S29)에서, 필터(2)는 도 3을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 본 발명에 따라 처리된다.
단계(S30)에서, 처리 후, 필터(2)는 당업계에 공지된 방법에 의해 하소될 수 있다.
선택적인 단계(S31)에서, 처리 후의 필터(2)의 배압이 측정될 수 있다.
단계(S32)에서, 완성된 필터(2)는 고객에게 전달 준비가 될 수 있다.
도 3은 도 2의 단계(S29)의 처리를 예시하는 흐름도를 도시한다.
단계(S29-1)에서, 필터는 필터 홀더(5) 내로 로딩될 수 있다. 필터(2)는 처리 중에 고정 위치에 보유될 수 있다. 필터(2)는 필터(2)의 상부 및/또는 하부 단부에서 필터 홀더(5)에 의해 파지될 수 있다. 팽창가능 상부 시일 블래더(31) 및 팽창가능 하부 시일 블래더(30)는 필터(2)의 외부 표면과 접촉하고/하거나 맞물리도록 팽창될 수 있다. 필터(2)는 필터의 입구 면이 최상부에 있는 수직 배향으로 유지될 수 있다. 필터 홀더(5)의 작동, 예를 들어 팽창가능 상부 시일 블래더(31) 및 팽창가능 하부 시일 블래더(30)의 팽창이 제어기(9)에 의해 제어될 수 있다.
단계(S29-2)에서, 진공 발생기(6)는 제어기(9)에 의해 활성화되어 필터(2)를 통한 1차 가스 유동을 확립할 수 있다. 바람직하게는, 1차 가스 유동은 건조 분말(4)이 스프레이 디바이스(7)로 전달되고 필터(2)의 입구 면을 향해 스프레이되기 전에 확립된다. 진공 발생기(6)에 의해 발생된 압력 감소의 수준은, 저장조(3)로부터 스프레이 디바이스(7)로의 건조 분말(4)의 전달의 속도 또는 질량 속도와 독립적으로, 제어기(9)에 의해 제어될 수 있다. 1차 가스 유동은 체적 유량이 10 ㎥/hr 내지 5,000 ㎥/hr, 바람직하게는 400 ㎥/hr 내지 2,000 ㎥/hr, 바람직하게는 600 ㎥/hr 내지 1000 ㎥/hr일 수 있다.
단계(S29-3)에서, 필터(2)의 배압은 1차 가스 유동이 확립되는 동안이지만 2차 가스 유동이 확립되기 전에 측정될 수 있다. 배압은 압력 센서(41)의 사용에 의해 측정될 수 있다. 단계(S29-3)에서의 배압 측정치는 단계(S26)의 배압 측정치에 더하여 또는 그 대신에 있을 수 있다. 대안적으로, 단계(S26)의 배압 측정치는 단계(S29-3)의 배압 측정치 대신 사용될 수 있다. 단계(S26)의 배압 측정치 및/또는 단계(S29-3)의 배압 측정치는 처리 전에 필터(2)의 제1 배압의 측정치로서 제어기(9)에 의해 사용될 수 있다.
단계(S29-4)에서, 건조 분말(4)은 스프레이 디바이스(7)에 의해 필터(2)의 입구 면에 스프레이된다. 건조 분말(4)의 스프레이 동안, 건조 분말(4)은 운송 디바이스(8)에 의해 스프레이 디바이스(7)로 공급될 수 있다.
필터(2)의 입구 면을 향한 건조 분말(4)의 스프레이는 바람직하게는, 1차 가스 유동을 확립하고 제어하는 것과 독립적으로, 제어기(9)에 의해 제어가능하다.
단계(S29-4) 동안, 1차 가스 유동과 별개인, 예를 들어, 압축기(22)에 의해 공급되는 2차 가스 유동은 건조 분말(4)을 저장조(3)로부터 스프레이 디바이스(7)로 전달하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 2차 가스 유동은 1차 가스 유동과 독립적으로 제어기(9)에 의해 제어가능하다. 예를 들어, 제어기(9)는 진공 펌프(42)의 작동을 제어하는 것과 독립적으로 스프레이 디바이스(7)의 압축기(22) 및/또는 밸브 및/또는 노즐(25)의 작동을 제어할 수 있다. 건조 분말(4)은 2차 가스 유동의 사용에 의해 필터(2)의 입구 면을 향해 스프레이될 수 있다. 2차 가스 유동은 압축 가스, 바람직하게는 공기의 유동을 포함할 수 있다.
단계(S29-4) 동안, 1차 가스 유동은 바람직하게는 연속 유동으로 유지된다. 단계(S29-4) 동안, 2차 가스 유동은 단일 폭발 또는 복수의 간헐적인 폭발들로서 적용될 수 있다.
단계(S29-5)에서, 필터(2)의 배압이 모니터링될 수 있다. 배압은 압력 센서(41)의 사용에 의해 모니터링될 수 있다. 제어기(9)는, 미리결정된 배압에 도달할 때 필터(2)의 입구 면을 향한 건조 분말(4)의 스프레이를 중지하도록 구성될 수 있다. 미리결정된 배압에 아직 도달하지 않았을 때, 제어기(9)는 단계(S29-4)로 복귀하도록 그리고 건조 분말(4)의 스프레이를 계속하도록 구성된다. 이러한 피드백은 연속적일 수 있고 건조 분말(4)의 스프레이 시 임의의 일시중지를 수반할 필요는 없으며, 즉, 제어기(9)는 건조 분말(4)의 스프레이가 계속 진행됨에 따라 필터(2)의 배압을 연속적으로 모니터링할 수 있다.
미리결정된 배압은 절대 배압일 수 있다. 절대 배압은 600 ㎥/hr의 유량에서 20 내지 180 mbar일 수 있다.
대안적으로, 미리결정된 배압은 상대 배압일 수 있다. 예를 들어, 단계(S26) 및/또는 단계(S29-3)에서 측정된 처리 전의 필터(2)의 제1 배압에 대한 배압이 사용될 수 있다. 배압은 제1 배압의 백분율로서 측정될 수 있다. 건조 분말(4)의 스프레이가 중지될 때 미리결정된 배압은 제1 배압의 105% 내지 200%, 바람직하게는 125% 내지 150%일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 필터(2)의 입구 면을 향한 건조 분말(4)의 스프레이는 미리결정된 총 스프레이 시간에 도달할 때 중지될 수 있다. 미리결정된 총 스프레이 시간은 1 내지 60초, 바람직하게는 1 내지 10초, 바람직하게는 1 내지 5초, 바람직하게는 2 내지 5초, 바람직하게는 3초일 수 있다.
제어기(9)는, 미리결정된 총 스프레이 시간이든 또는 필터의 미리결정된 배압이든 먼저 도달할 때, 또는 건조 분말의 목표 질량이 필터의 입구 면을 향해 스프레이되었을 때 필터(2)의 입구 면을 향한 건조 분말(4)의 스프레이를 중지하도록 구성될 수 있다.
단계(S29-6)에서, 건조 분말(4)의 스프레이가 중지된다. 예를 들어, 이는 운송 디바이스(8)에 의한 건조 분말의 전달을 중지시키는 제어기(9)에 의해 그리고/또는 스프레이 디바이스(7)의 2차 가스 유동을 중지시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게는, 단계(S29-6)에서, 1차 가스 유동은 건조 분말(4)의 스프레이의 중지 후 일정 기간 동안 필터(2)의 다공성 구조를 통해 유지된다. 제어기(9)는 건조 분말(4)의 스프레이의 중지 후 일정 기간 동안 진공 발생기(6)를 작동시키도록 구성될 수 있다.
선택적으로, 단계(S29-6)에서, 필터(2)의 입구 면을 향해 전달되는 건조 분말(4)의 양이 측정될 수 있다. 제어기(9)는, 투여 디바이스(15)로부터의 신호 출력으로부터, 예를 들어 중량 감소식 공급기로부터의 출력으로부터, 전달되는 건조 분말(4)의 양을 결정하도록 구성된다.
본 방법은 건조 분말(4)의 10 g/l 미만, 바람직하게는 건조 분말(4)의 5 g/l 미만, 바람직하게는 건조 분말(4)의 2 g/l 미만의 필터(2)의 최대 로딩량을 전달하도록 구성될 수 있다.
단계(S29-7)에서, 필터(2)를 통한 1차 가스 유동이 중지된다. 이는 진공 발생기(6)를 정지시키는, 즉 진공 펌프(42)를 정지시키는 제어기(9)에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 이는 바이패스 도관(46)을 통해 흡입을 전환시켜 흡기부(47)를 통해 공기를 인출하도록 진공 발생기(6)의 밸브를 작동시키는 제어기에 의해 달성될 수 있다. 이는 연속적인 필터들(2)의 처리들 사이에서 진공 펌프(42)를 정지시킬 필요성을 피할 수 있으며, 이는 더 빠른 사이클 시간으로 이어질 수 있다.
단계(S29-8)에서, 필터(2)는, 예를 들어 팽창가능 상부 시일 블래더(31) 및 팽창가능 하부 시일 블래더(30)를 수축시킴으로써, 필터 홀더(5)로부터 로딩해제된다. 이어서, 필터(2)가 제거되어 전술된 바와 같이 단계(S30)로 갈 수 있다.
도 4는 내화성 분말로 처리되지 않은 기준 필터 및 내화성 분말로 처리된 2개의 예시적인 필터 - 실시예 A 및 실시예 B - 에 대한 그을음 로딩량-배압 응답 곡선을 도시하는 그래프이다. 기준 필터는 개시로부터 약 0.4 g/l까지 그을음 로딩량에 대해 가파르게 증가하는 배압 응답을 보여준다. 그 후, 응답 곡선은 약 0.4 g/l 초과의 그을음 로딩량에 대해 실질적으로 직선인 로딩량-배압 응답이다. 비교하면, 실시예 A 필터 및 실시예 B 필터는 단지 0.1 g/l 초과의 그을음 로딩량에 대해 실질적으로 직선인 로딩량-배압 응답을 보여준다. 더욱이, 특정 그을음 로딩량 수준에서의 절대 배압은 기준 필터의 경우보다 상당히 작다. 결과적으로, 실시예 A 및 실시예 B의 처리된 필터는 약 0.05 g/l만큼 적은 매우 작은 초기 그을음 로딩량을 제외하고는 실질적으로 선형인 배압-그을음 로딩량 응답을 갖는다.
본 발명에 따르면, 종래 기술의 필터와 비교하여 하나 이상의 이점을 갖는 처리된 필터가 제공될 수 있다. 배타적이지는 않고, 바람직하게는, 처리된 필터는 본 발명에 따라 처리될 수 있고/있거나 본 발명에 따른 장치를 사용하여 처리될 수 있다.
실시예
표준 로딩 공정
하기 실시예에서, 처리된 필터에는, 달리 명시되지 않는 한, 도 1에 도시된 유형의 장치를 사용하여 하기 "표준" 로딩 공정을 사용하여 내화성 분말이 로딩되었다.
1 유동 도관의 직경은 필터의 입구 면과 동일하였다.
2 공기의 550 ㎥/hr의 1차 가스 유동을 하류 재생 송풍기를 사용하여 필터를 통해 당겼다.
3 필터 아래에 위치된 Wika® P30 압력 전송기로 배압을 모니터링하였다.
4 STAR Professional 중력 공급 스프레이 건 1.4mm, 부품 번호 STA2591100C를 사용하여 내화성 분말을 1차 가스 유동 내로 분산시켰다. STAR Professional 중력 공급 스프레이 건을 필터의 입구 면으로부터 100 mm에 장착하였다.
5 로딩을 완료한 후, 필터를 500℃에서 1시간 동안 하소하였다.
배압 파라미터가 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하는 데 사용된 경우, 상기 언급된 압력 전송기를 사용하여 배압을 모니터링하였다. 스프레이된 내화성 분말의 질량이 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하는 데 사용된 경우, 칭량을 위해 스프레이 건 호퍼를 주기적으로 제거함으로써 질량을 모니터링하였다.
하기 실시예에서, 'CFBP'는 600 ㎥/hr에서 mbar 단위의 저온 유동 배압을 지칭하고, 모든 여과 효율은 0.02 g/l의 그을음 로딩량에서 인용된다.
내화성 분말
하기 실시예에서, 하기 내화성 분말을 사용하였다:
1 독일 에센 소재의 Evonik Industries AG로부터 입수가능한 Aeroxide® Alu130 퓸드 산화알루미늄. 탭핑 밀도는 0.05 g/l였고 d50은 5.97 마이크로미터였다.
2 실리카 에어로겔. 탭핑 밀도는 0.10 g/l 미만이었고 d50은 10 마이크로미터 미만이었다. 실리카 에어로겔은, 예를 들어, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company, 프랑스 부르고앙 잘리외 소재의 Enersens SAS, 및 대한민국 경기도 소재의 JIOS Aerogel Corporation으로부터 입수가능하다.
3 AEI 제올라이트. 탭핑 밀도는 0.30 g/l였고 d50은 0.9 마이크로미터였다.
실시예 1 및 실시예 2
3개의 SCRF 필터를, 각각 동일한 SiC, 300/12, 3.76L 기재 유형으로부터 준비하였다. 각각의 필터를 1.93 g/in3의 워시코트 로딩량으로 동일한 소-기공 Cu-교환 제올라이트 SCR 촉매로 워시코팅하였다. 실시예 1 및 실시예 2의 필터에는 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하는 데 사용되는 배압과 함께 전술된 표준 로딩 공정을 사용하여 앞서 언급된 Aeroxide® Alu130을 로딩하였다. 비교예 1의 필터에는 어떠한 내화성 분말도 로딩하지 않았다. 하기 결과를 얻었다:
Figure pct00002
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 필터의 처리는 필터의 초기 여과 효율에서 실질적인 개선을 가져왔다. 특히, 본 발명자들은 탭핑 밀도가 0.10 g/l 미만인 내화성 분말을 갖는 필터의 처리가 3 g/l 미만의 매우 낮은 로딩량 수준에서도 여과 효율의 실질적인 개선이 얻어지게 한다는 것을 발견하였다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 바람직하게는 에어로졸-침착된 내화성 분말은 초기 사용 동안, 그리고 적절한 경우, 그을음의 미립자 케이크가 아직 축적되지 않았을 매우 낮은 그을음 로딩량에서도 재생 후에, 필터에 대해 고도로 효율적인 여과 매체를 제공하는 것으로 여겨진다.
실시예 3 및 실시예 4
3개의 GPF 필터를, 각각 동일한 근청석, 300/8, 1.26L 기재 유형으로부터 준비하였다. 각각의 필터를 1.1 g/in3의 워시코트 로딩량으로 14.8 g/ft3의 PGM 로딩량 및 0:10:1의 PGM 비(Pt:Pd:Rh)를 갖는 동일한 TWC 촉매로 워시코팅하였다. 실시예 3 및 실시예 4의 필터에는 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하는 데 사용되는 배압과 함께 전술된 표준 로딩 공정을 사용하여 앞서 언급된 실리카 에어로겔을 로딩하였다. 비교예 2의 필터에는 어떠한 내화성 분말도 로딩하지 않았다. 하기 결과를 얻었다:
Figure pct00003
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 필터의 처리는 필터의 초기 여과 효율에서 실질적인 개선을 가져왔다. 특히, 본 발명자들은 탭핑 밀도가 0.10 g/l 미만인 내화성 분말을 갖는 필터의 처리가 2 g/l 미만의 매우 낮은 로딩량 수준에서도 여과 효율의 실질적인 개선이 얻어지게 한다는 것을 발견하였다.
실시예 5
2개의 SCRF 필터를, 각각 동일한 SiC, 300/12, 3.00L 기재 유형으로부터 준비하였다. 각각의 필터를 1.52 g/in3의 워시코트 로딩량으로 동일한 소-기공 Cu-교환 제올라이트 SCR 촉매로 코팅하였다. 실시예 5의 필터에는 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하는 데 사용되는 내화성 분말의 질량과 함께 전술된 표준 로딩 공정을 사용하여 앞서 언급된 AEI 제올라이트를 로딩하였다. 비교예 3의 필터에는 어떠한 내화성 분말도 로딩하지 않았다. 하기 결과를 얻었다:
Figure pct00004
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 5의 필터에서 0.30 g/l(본 발명의 범주 밖에 있음)의 비교적 높은 탭핑 밀도를 갖는 내화성 분말의 사용은 실시예 1 내지 실시예 4에서 보여준 여과 효율에서 동일한 실질적인 증가를 달성하지 않는다. 본 발명자들은 0.10 g/l 미만의 매우 낮은 탭핑 밀도를 갖는 내화성 분말을 사용하는 것이 특히 유익하다고 이론화한다. 이는 특히 1차 가스 유동을 사용하여 분말이 필터를 통해 당겨지는 경우이다. 내화성 분말의 매우 낮은 탭핑 밀도 - 및 그에 따른 내화성 분말 입자의 매우 낮은 운동량 - 가 1차 가스 유동 내에서 그리고 다공성 기재 내에서 분말의 더 양호한 분산을 촉진하는 것이, 그리고 특히, 복수의 필터 벽의 다공성 구조 내에 더 큰 비율의 내화성 분말이 침착되게 하는 것이 유익하다고 이론화된다.
실시예 6
SCRF 필터를, 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 SiC, 300/12, 3.76L 기재 유형으로부터 준비하였다. 필터를 1.93 g/in3의 워시코트 로딩량으로 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 소-기공 Cu-교환 제올라이트 SCR 촉매로 워시코팅하였다. 실시예 6의 필터에는 변형된 로딩 공정을 사용하여 앞서 언급된 Aeroxide® Alu130을 로딩하였다. 변형된 로딩 공정은, 1차 가스 유동이 분말을 필터 내로 당기는 데 사용되지 않은 것을 제외하고, 전술된 표준 로딩 공정과 동일하였다. 대신, 스프레이 건으로부터의 2차 가스 유동만을 사용하여 분말을 필터 내로 송풍하였다. 이러한 2차 가스 유량은 대략 3.5 ㎥/hr였다. 내화성 분말의 질량을 사용하여 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하였다. 하기 결과를 얻었다:
Figure pct00005
실시예 6의 분말 로딩 동안, 필터의 입구 면 위에서 보이는 상당한 역류/난류 - 이는 가스 유동에서의 분말 이동으로부터 알 수 있었음 - 가 존재하였던 것이 관찰되었다. 로딩의 종료 시, 필터의 입구 면 상에 분말 축적이 있는 것으로 추가로 관찰되었다. 절반으로 분할될 때, 필터의 출구 단부에서 입구 채널을 충전하는 분말의 상당한 축적이 존재한 것으로 관찰되었다. 내화성 분말의 매우 낮은 탭핑 밀도와 조합된 실시예 1 및 실시예 2에서의 1차 가스 유동의 효과는 1차 가스 유동 내에서 그리고 다공성 기재 내에서 분말의 더 양호한 분산을 촉진하는 것이, 그리고 특히, 복수의 필터 벽의 다공성 구조 내에 더 큰 비율의 내화성 분말이 침착되게 하는 것이 유익하다고 이론화된다. 1차 가스 유동이 - 실시예 6에서와 같이 - 없는 경우, 분말은 입구 면 상에 그리고 막힌 입구 채널의 출구 단부에 축적되는 유해한 경향을 갖는다. 결과적으로, 필터를 통해 당겨지는 내화성 분말을 1차 가스 유동 내에 혼입시키는 것은 복수의 필터 벽의 다공성 구조 내에서 더 양호한 분말 분산을 촉진한다.
실시예 7
2개의 필터를, 각각 동일한 근청석, 200/8, 3.2L 기재 유형으로부터 준비하였다. 어떠한 필터도 워시코트로 코팅되지 않았으며, 즉 기재는 베어 상태로 남겨졌다. 실시예 7의 필터에는 변형된 로딩 공정을 사용하여 앞서 언급된 실리카 에어로겔을 로딩하였다. 변형된 로딩 공정은, 스프레이 건을 통하기보다는 메시 체를 사용하여 내화성 분말을 1차 가스 유동 내로 분산시킨 것을 제외하고, 전술된 표준 로딩 공정과 동일하였다. 내화성 분말의 질량을 사용하여 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하였다. 비교예 4의 필터에는 어떠한 내화성 분말도 로딩하지 않았다. 하기 결과를 얻었다:
Figure pct00006
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 필터의 처리는 코팅되지 않은 베어 필터가 사용되는 경우에도 필터의 초기 여과 효율에서 실질적인 개선을 가져왔다.
실시예 8 및 실시예 9
SCRF 필터를, 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 SiC, 300/12, 3.76L 기재 유형으로부터 준비하였다. 필터를 1.93 g/in3의 워시코트 로딩량으로 실시예 1 및 실시예 2와 동일한 소-기공 Cu-교환 제올라이트 SCR 촉매로 워시코팅하였다. 실시예 8의 필터에는 전술된 표준 로딩 공정을 사용하여 앞서 언급된 Aeroxide® Alu130을 로딩하였다. 배압을 사용하여 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하였다.
GPF 필터를, 실시예 3 및 실시예 4와 동일한 300/8, 1.26L 기재 유형으로부터 준비하였다. 필터를 1.1 g/in3의 워시코트 로딩량으로 14.8 g/ft3의 PGM 로딩량 및 0:10:1의 PGM 비(Pt:Pd:Rh)를 갖는 TWC 촉매로 워시코팅하였다. 실시예 9의 필터에는 전술된 표준 로딩 공정을 사용하여 앞서 언급된 Aeroxide® Alu130을 로딩하였다. 배압을 사용하여 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하였다.
하기 결과를 얻었다:
Figure pct00007
Hg 침입 다공도측정법(MIP)을 사용하여 엔벨로프 부피를 계산하였다. 하기 결과를 얻었다:
Figure pct00008
이어서 분말의 백분율벽 내부를 하기 식을 사용하여 계산하였다:
Figure pct00009
여기서, 스프레이될 때 Aeroxide® Alu130 분말의 벌크 밀도는 0.016 g/ml였다.
분말의 백분율벽 내부가 실시예 8의 경우 50.6%였고 실시예 9의 경우 70.1%였으며, 이는 본 발명의 방법 및 장치가 40% 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽의 다공성 구조 내에 위치된 필터를 얻는데 효과적임을 입증하는 것을 결과가 보여주었다.
실시예 10 내지 실시예 13
6개의 GPF 필터를, 각각 근청석, 300/8, 1.68L 기재 유형으로부터 준비하였다. 3개의 필터는 낮은 평균 기공 크기를 가졌고 3개는 높은 평균 기공 크기를 가졌다. 본 명세서에서, "높은 평균 기공 크기"는 (기재 제조자에 의해 인용된 바와 같은) 기재 유형에 대한 공칭 또는 평균 기공 크기보다 2 마이크로미터 초과로 더 큰 필터의 평균 기공 크기를 지칭한다. 마찬가지로, 본 명세서에서, "낮은 평균 기공 크기"는 (기재 제조자에 의해 인용된 바와 같은) 기재 유형에 대한 공칭 또는 평균 기공 크기보다 2 마이크로미터 초과로 더 작은 필터의 평균 기공 크기를 지칭한다.
각각의 필터를 0.8 g/in3의 워시코트 로딩량으로 22 g/ft3의 동일한 PGM 로딩량 및 0:20:2의 PGM 비(Pt:Pd:Rh)로 코팅하였다. 실시예 10 내지 실시예 13의 필터에는 전술된 표준 로딩 공정을 사용하여 상기 언급된 실리카 에어로겔을 로딩하였다. 배압을 사용하여 실시예 10 및 실시예 12의 필터에 대해 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하였다. 내화성 분말의 질량을 사용하여 실시예 11 및 실시예 13의 필터에 대해 내화성 분말의 스프레이의 중지 시점을 결정하였다. 비교예 5 및 비교예 6의 필터에는 어떠한 내화성 분말도 로딩하지 않았다. 하기 결과를 얻었다:
Figure pct00010
결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 필터의 처리는 초기 여과 효율에서 실질적인 개선을 가져왔다. 더욱이, 처리는 필터의 배압의 가변성의 감소를 가능하게 할 수 있고, 이러한 방식으로, 가변하는 평균 기공 크기의 필터의 배압에 미치는 영향을 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 비교예 5 및 비교예 6의 필터의 CFBP는 27% 초과만큼 변한다는 것을 알 수 있다. 비교하면, 실시예 10 및 실시예 12의 필터의 CFBP는 96.8%의 동일한 향상된 여과 효율을 여전히 달성하면서 단지 7%만큼 변한다. 따라서, 필터가 평균 기공 크기에서 변동성을 갖는 경우에도, 본 발명의 방법 및 장치가 필터의 배압의 상대 표준 편차의 감소를 얻는데 효과적이라는 것을 결과가 보여주고 있다.
본 발명의 추가의 태양 및 실시 형태가 하기의 항목에 기재되어 있다:
항목 A1. 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 필터를 처리하는 방법으로서,
a) 저장조 내에 건조 분말을 포함하는 단계;
b) 필터 홀더에 필터를 위치시키는 단계 - 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 입구 면 및 출구 면은 다공성 구조에 의해 분리됨 -;
c) 필터의 출구 면에 압력 감소를 적용함으로써 필터의 다공성 구조를 통해 1차 가스 유동을 확립하는 단계;
d) 건조 분말을 저장조로부터 필터의 입구 면의 상류에 위치된 스프레이 디바이스로 전달하는 단계; 및
e) 건조 분말이 1차 가스 유동 내에 혼입되고 필터의 입구 면을 통과하여 다공성 구조와 접촉하도록, 스프레이 디바이스를 사용하여, 필터의 입구 면을 향해 건조 분말을 스프레이하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 A2. 항목 A1에 있어서, 저장조로부터 스프레이 디바이스로의 건조 분말의 전달은 1차 가스 유동을 확립 및 제어하는 것과 독립적으로 제어가능하고; 선택적으로, 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이는 1차 가스 유동을 확립 및 제어하는 것과 독립적으로 제어가능한, 방법.
항목 A3. 항목 A1 또는 항목 A2에 있어서, 1차 가스 유동은, 건조 분말이 스프레이 디바이스로 전달되고 입구 면을 향하여 스프레이되기 전에 확립되는, 방법.
항목 A4. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 단계 d)에서, 1차 가스 유동과 별개인 2차 가스 유동이 저장조로부터 스프레이 디바이스로 건조 분말을 전달하는 데 사용되는, 방법.
항목 A5. 항목 A4에 있어서, 2차 가스 유동은 1차 가스 유동과 독립적으로 제어가능한, 방법.
항목 A6. 항목 A4 또는 항목 A5에 있어서, f) 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하는 단계를 추가로 포함하고; 1차 가스 유동은 단계 c) 내지 단계 f)의 연속 가스 유동이고; 2차 가스 유동은 단계 c) 내지 단계 f)의 기간의 단지 일부 동안만 적용되는, 방법.
항목 A7. 항목 A6에 있어서, 2차 가스 유동은 단계 c) 내지 단계 f)의 상기 기간의 일부 동안 단일 폭발 또는 복수의 간헐적인 폭발들로서 적용되는, 방법.
항목 A8. 항목 A6 또는 항목 A7에 있어서, g) 단계 f)에서 건조 분말의 스프레이를 중지한 후 일정 기간 동안 1차 가스 유동을 필터의 다공성 구조를 통해 유지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A9. 항목 A4 내지 항목 A8 중 어느 한 항목에 있어서, 2차 가스 유동은 압축 가스, 바람직하게는 공기의 유동을 포함하는, 방법.
항목 A10. 항목 A4 내지 항목 A9 중 어느 한 항목에 있어서, 2차 가스 유동은 건조 분말을 저장조로부터 스프레이 디바이스로 전달하는 데 그리고 스프레이 디바이스로부터 건조 분말을 분배하는 데 사용되는, 방법.
항목 A11. 항목 A4 내지 항목 A10 중 어느 한 항목에 있어서, 스프레이 디바이스는 압축 공기 건인, 방법.
항목 A12. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 필터의 다공성 구조를 통해 1차 가스 유동을 확립하기 위해 진공 발생기를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 A13. 항목 A12에 있어서, 진공 발생기에 의해 발생된 압력 감소의 수준은 저장조로부터 스프레이 디바이스로의 건조 분말의 전달의 속도 또는 질량 속도와 독립적으로 제어가능한, 방법.
항목 A14. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 1차 가스 유동은 체적 유량이 10 ㎥/hr 내지 5,000 ㎥/hr, 바람직하게는 400 ㎥/hr 내지 2,000 ㎥/hr, 바람직하게는 600 ㎥/hr 내지 1000 ㎥/hr인, 방법.
항목 A15. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 적어도 단계 e) 동안 필터의 배압을 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A16. 항목 A15에 있어서, 배압을 모니터링하기 위해 압력 센서, 바람직하게는 단일 압력 센서를 사용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A17. 항목 A16에 있어서, 압력 센서, 바람직하게는 단일 압력 센서는 필터의 출구 면에 유체 연결된 필터 홀더 또는 다른 하우징에 위치되는, 방법.
항목 A18. 항목 A15 내지 항목 A17 중 어느 한 항목에 있어서, 필터의 미리결정된 배압에 도달할 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A19. 항목 A18에 있어서, 미리결정된 배압은 절대 배압인, 방법.
항목 A20. 항목 A15 내지 항목 A19 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 단계 c) 및 단계 e) 동안, 바람직하게는 적어도 단계 c), 단계 d) 및 단계 e) 동안, 필터의 배압을 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A21. 항목 A20에 있어서, 배압을 모니터링하기 위해 압력 센서, 바람직하게는 단일 압력 센서를 사용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A22. 항목 A21에 있어서, 압력 센서, 바람직하게는 단일 압력 센서는 필터의 출구 면에 유체 연결된 필터 홀더 또는 다른 하우징에 위치되는, 방법.
항목 A23. 항목 A21 또는 항목 A22에 있어서, 동일한 압력 센서, 바람직하게는 동일한 단일 압력 센서는, 적어도 단계 c) 및 단계 e) 동안 필터의 배압을 모니터링하는 데 사용되는, 방법.
항목 A24. 항목 A20 내지 항목 A23 중 어느 한 항목에 있어서, 필터의 미리결정된 배압에 도달할 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A25. 항목 A24에 있어서, 미리결정된 배압은 상대 배압인, 방법.
항목 A26. 항목 A25에 있어서, 필터의 제1 배압은 건조 분말이 다공성 구조에 침착되기 전에 단계 c)에서 측정되고, 필터의 제2 배압은 다공성 구조에서 건조 분말의 침착 동안에 단계 e)에서 측정되고, 건조 분말의 스프레이는 제2 배압이 제1 배압의 미리결정된 백분율에 도달할 때 중지되는, 방법.
항목 A27. 항목 A26에 있어서, 미리결정된 백분율은 105% 내지 200%, 바람직하게는 125% 내지 150%인, 방법.
항목 A28. 항목 A1 내지 항목 A14 중 어느 한 항목에 있어서, 미리결정된 총 스프레이 시간에 도달할 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A29. 항목 A28에 있어서, 미리결정된 총 스프레이 시간은 1 내지 60초, 바람직하게는 1 내지 10초, 바람직하게는 1 내지 5초, 바람직하게는 2 내지 5초, 바람직하게는 3초인, 방법.
항목 A30. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 건조 분말의 목표 질량이 필터의 입구 면을 향해 스프레이되었을 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A31. 항목 A1 내지 항목 A14 중 어느 한 항목에 있어서, 적어도 단계 e) 동안 필터의 배압을 모니터링하는 단계, 및 미리결정된 총 스프레이 시간이든 또는 필터의 미리결정된 배압이든 먼저 도달할 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A32. 항목 A31에 있어서, 미리결정된 배압은 절대 배압인, 방법.
항목 A33. 항목 A31 또는 항목 A32에 있어서, 적어도 단계 c) 및 단계 e) 동안, 바람직하게는 적어도 단계 c), 단계 d) 및 단계 e) 동안, 필터의 배압을 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A34. 항목 A33에 있어서, 미리결정된 배압은 상대 배압인, 방법.
항목 A35. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 건조 분말의 10 g/l 미만, 바람직하게는 건조 분말의 5 g/l 미만, 바람직하게는 건조 분말의 2 g/l 미만의 필터의 최대 로딩량을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 A36. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 건조 분말은 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.08 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.07 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.06 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.05 g/㎤ 미만이고/이거나 건조 분말은 d50(부피 기준)이 25 마이크로미터 미만, 바람직하게는 20 마이크로미터 미만, 더 바람직하게는 10 마이크로미터 미만인, 방법.
항목 A37. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 건조 분말은 바람직하게는 하나 이상의 퓸드 내화성 분말, 및/또는 하나 이상의 에어로겔을 포함하는 하나 이상의 내화성 분말을 포함하는, 방법.
항목 A38. 항목 A37에 있어서, 하나 이상의 퓸드 내화성 분말은 퓸드 알루미나, 퓸드 실리카, 퓸드 티타니아, 다른 퓸드 금속 산화물, 및 퓸드 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
항목 A39. 항목 A37에 있어서, 하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
항목 A40. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 단계 e)에서, 건조 분말은 스프레이 디바이스의 하나 이상의 출구로부터 스프레이되는, 방법.
항목 A41. 항목 A40에 있어서, 스프레이 디바이스의 하나 이상의 출구는 1 내지 10 mm의 개구부 크기를 포함하는, 방법.
항목 A42. 항목 A40 또는 항목 A41에 있어서, 건조 분말은 스프레이 디바이스의 하나 이상의 고정 출구로부터 스프레이되는, 방법.
항목 A43. 항목 A40 또는 항목 A41에 있어서, 건조 분말은 스프레이 디바이스의 하나 이상의 가동 출구로부터, 바람직하게는 하나 이상의 진동 출구로부터 스프레이되는, 방법.
항목 A44. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 단계 e)에서, 유동 도관 내에서 스프레이 디바이스로부터 필터의 입구 면으로 건조 분말을 채널링하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A45. 항목 A44에 있어서, 유동 도관은 스프레이 디바이스와 필터의 입구 면 사이에 방해받지 않는 유동 경로를 제공하는, 방법.
항목 A46. 항목 A44에 있어서, 유동 도관은 스프레이 디바이스와 필터의 입구 면 사이에 개재된 유동 컨디셔너를 포함하고, 유동 컨디셔너는 가스 유동 내에서 건조 분말의 분산을 촉진하도록 작용하는, 방법.
항목 A47. 항목 A46에 있어서, 유동 컨디셔너는 정적 혼합기, 메시, 체, 배플, 및 오리피스 플레이트 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
항목 A48. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 필터의 입구 면은 스프레이 디바이스로부터 10 내지 80 cm, 바람직하게는 15 내지 20 cm에 위치되고/되거나, 스프레이 디바이스는 필터의 입구 면의 직경의 최대 4배인 필터의 입구 면으로부터의 거리에 위치되는, 방법.
항목 A49. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 단계 d)에서 저장조로부터 건조 분말을 투여하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A50. 항목 A49에 있어서, 투여하는 단계는 중량, 부피, 입자 수, 시간 중 하나 이상을 기준으로 투여하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 A51. 항목 A49 또는 항목 A50에 있어서, 투여 디바이스에 건조 분말을 중량측정식으로 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
항목 A52. 항목 A49 내지 항목 A52 중 어느 한 항목에 있어서, 투여하는 단계는 중량 감소식 공급기를 사용하는, 방법.
항목 A53. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 단계 a)에서, 건조 분말은 하나 이상의 호퍼 내에 포함되는, 방법.
항목 A54. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 단계 b)에서, 필터는 입구 면이 최상부에 있는 수직 배향으로 홀더 내에 위치되는, 방법.
항목 A55. 항목 A54에 있어서, 단계 d)에서, 스프레이 디바이스는 입구 면 위에 수직으로 위치되고, 바람직하게는, 스프레이 디바이스의 스프레이 방향은 필터의 종축과 동축이고; 바람직하게는, 스프레이 방향과 종축은 일치하는, 방법.
항목 A56. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 단계 e) 후에 필터를 하소하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A57. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 단계 b) 전에 워시코트, 바람직하게는 촉매 워시코트로 필터를 코팅하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
항목 A58. 임의의 선행하는 항목에 있어서, 다공성 기재는 벽 유동형 필터인, 방법.
항목 B1. 배기 가스로부터 미립자 물질을 여과하기 위한 필터를 처리하기 위한 장치로서,
i) 건조 분말을 포함하기 위한 저장조;
ii) 필터를 보유하기 위한 필터 홀더 - 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하는 유형의 것이며, 입구 면 및 출구 면은 다공성 구조에 의해 분리됨 -;
iii) 필터의 출구 면에 압력 감소를 적용함으로써 필터의 다공성 구조를 통해 1차 가스 유동을 사용 시 확립하기 위한 진공 발생기;
iv) 건조 분말을 저장조로부터 필터를 향해 운송하기 위한 운송 디바이스;
iv) 운송 디바이스로부터 건조 분말을 수용하고 건조 분말을 필터의 입구 면을 향해 스프레이하기 위한 스프레이 디바이스; 및
v) 적어도 진공 발생기 및 스프레이 디바이스의 작동을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 장치.
항목 B2. 항목 B1에 있어서, 제어기는 진공 발생기에 의해 생성되는 1차 가스 유동을 제어하는 것과 독립적으로 운송 디바이스에 의한 저장조로부터 스프레이 디바이스로의 건조 분말의 전달을 제어하도록 구성되고; 선택적으로, 제어기는 1차 가스 유동을 제어하는 것과 독립적으로 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 제어하도록 구성되는, 장치.
항목 B3. 항목 B1 또는 항목 B2에 있어서, 제어기는, 건조 분말이 스프레이 디바이스로 전달되고 필터의 입구 면을 향해 스프레이되기 전에 1차 가스 유동을 확립하기 위해 진공 발생기를 작동시키도록 구성되는, 장치.
항목 B4. 항목 B1 내지 항목 B3 중 어느 한 항목에 있어서, 운송 디바이스 및/또는 스프레이 디바이스는 진공 발생기와 별개인 2차 가스 유동 발생기를 포함하고, 이는 건조 분말을 스프레이 디바이스로 전달하는 것을 보조하는, 장치.
항목 B5. 항목 B4에 있어서, 제어기는 진공 발생기와 독립적으로 2차 가스 유동 발생기를 제어하도록 구성된, 장치.
항목 B6. 항목 B4 또는 항목 B5에 있어서, 제어기는, 다공성 구조를 통해 연속 가스 유동으로서 1차 가스 유동을 유지하기 위해 진공 발생기를 작동시키도록 그리고 1차 가스 유동의 기간의 단지 일부분 동안 2차 가스 유동 발생기를 작동시키도록 구성되는, 장치.
항목 B7. 항목 B6에 있어서, 제어기는 1차 가스 유동의 기간 동안 단일 폭발 또는 복수의 간헐적인 폭발들로 2차 가스 유동 발생기를 작동시키도록 구성된, 장치.
항목 B7. 항목 B4 내지 항목 B6 중 어느 한 항목에 있어서, 2차 가스 유동 발생기는 압축 가스 발생기, 바람직하게는 압축 공기 발생기를 포함하는, 장치.
항목 B8. 항목 B4 내지 항목 B7 중 어느 한 항목에 있어서, 스프레이 디바이스는 압축 공기 건인, 장치.
항목 B9. 항목 B1 내지 항목 B8 중 어느 한 항목에 있어서, 제어기는 필터의 입구 면을 향해 스프레이되는 건조 분말의 속도 또는 질량 속도를 제어하기 위해 운송 디바이스 및/또는 스프레이 디바이스를 제어하는 것과 독립적으로 필터의 출구 면에 적용되는 압력 감소의 수준을 제어하기 위해 진공 발생기를 제어하도록 구성되는, 장치.
항목 B10. 항목 B1 내지 항목 B9 중 어느 한 항목에 있어서, 제어기는 가스 유동이 10 ㎥/hr 내지 5,000 ㎥/hr, 바람직하게는 400 ㎥/hr 내지 2,000 ㎥/hr, 바람직하게는 600 ㎥/hr 내지 1000 ㎥/hr의 체적 유량을 갖도록 진공 발생기를 작동시키도록 구성되는, 장치.
항목 B11. 항목 B1 내지 항목 B10 중 어느 한 항목에 있어서, 필터의 배압을 모니터링하기 위한 압력 센서, 바람직하게는 단일 압력 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 압력 센서로부터 출력을 수신하도록 구성되는, 장치.
항목 B12. 항목 B11에 있어서, 압력 센서, 바람직하게는 단일 압력 센서는 진공 발생기 내에, 바람직하게는 진공 발생기의 진공 콘 내에 위치되는, 장치.
항목 B13. 항목 B11 또는 항목 B12에 있어서, 제어기는 필터의 미리결정된 배압에 도달할 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하도록 구성된, 장치.
항목 B14. 항목 B13에 있어서, 미리결정된 배압은 절대 배압인, 장치.
항목 B15. 항목 B13에 있어서, 미리결정된 배압은 상대 배압인, 장치.
항목 B16. 항목 B15에 있어서, 제어기는 건조 분말이 다공성 구조에 침착되기 전에 압력 센서로부터 필터의 제1 배압을 그리고 다공성 구조에서 건조 분말의 침착 동안 압력 센서로부터 필터의 제2 배압을 얻도록 구성되며, 제어기는 제2 배압이 제1 배압의 미리결정된 백분율에 도달할 때 건조 분말의 스프레이를 중지하도록 구성되는, 장치.
항목 B17. 항목 B16에 있어서, 미리결정된 백분율은 105% 내지 200%, 바람직하게는 125% 내지 150%인, 장치.
항목 B18. 항목 B1 내지 항목 B17 중 어느 한 항목에 있어서, 제어기는 미리결정된 총 스프레이 시간에 도달할 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하도록 구성되는, 장치.
항목 B19. 항목 B18에 있어서, 미리결정된 총 스프레이 시간은 1 내지 60초, 바람직하게는 1 내지 10초, 바람직하게는 1 내지 5초, 바람직하게는 2 내지 5초, 바람직하게는 3초인, 장치.
항목 B20. 항목 B1 내지 항목 B19 중 어느 한 항목에 있어서, 제어기는 건조 분말의 목표 질량이 필터의 입구 면을 향해 스프레이되었을 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하도록 구성되는, 장치.
항목 B21. 항목 B1 내지 항목 B20 중 어느 한 항목에 있어서, 필터의 배압을 모니터링하기 위한 압력 센서, 바람직하게는 단일 압력 센서를 추가로 포함하고, 제어기는 압력 센서로부터 출력을 수신하도록 구성되고, 제어기는, 미리결정된 총 스프레이 시간이든 또는 필터의 미리결정된 배압이든 먼저 도달할 때 필터의 입구 면을 향한 건조 분말의 스프레이를 중지하도록 구성되는, 장치.
항목 B22. 항목 B21에 있어서, 미리결정된 배압은 절대 배압인, 장치.
항목 B23. 항목 B21에 있어서, 미리결정된 배압은 상대 배압인, 장치.
항목 B24. 항목 B1 내지 항목 B23 중 어느 한 항목에 있어서, 저장조는 바람직하게는 하나 이상의 퓸드 내화성 분말, 및/또는 하나 이상의 에어로겔을 포함하는 하나 이상의 내화성 분말을 포함하는 건조 분말을 포함하는, 장치.
항목 B25. 항목 B24에 있어서, 하나 이상의 퓸드 내화성 분말은 퓸드 알루미나, 퓸드 실리카, 퓸드 티타니아, 다른 퓸드 금속 산화물, 및 퓸드 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
항목 B26. 항목 B25에 있어서, 하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
항목 B27. 항목 B1 내지 항목 B26 중 어느 한 항목에 있어서, 스프레이 디바이스는 하나 이상의 출구를 포함하는, 장치.
항목 B28. 항목 B27에 있어서, 스프레이 디바이스의 하나 이상의 출구는 1 내지 10 mm의 개구부 크기를 포함하는, 장치.
항목 B29. 항목 B27 또는 항목 B28에 있어서, 하나 이상의 출구는 하나 이상의 고정 출구인, 장치.
항목 B30. 항목 B27 또는 항목 B28에 있어서, 하나 이상의 출구는 하나 이상의 가동 출구, 바람직하게는 하나 이상의 진동 출구인, 장치.
항목 B31. 항목 B1 내지 항목 B30 중 어느 한 항목에 있어서, 운송 디바이스는 저장조로부터 스프레이 디바이스로 적어도 부분적으로 연장되는 도관을 포함하고; 스프레이 디바이스는 도관의 적어도 일부분에서 건조 분말을 유동화하도록 구성된 압축 공기 건의 압축 공기 공급부를 포함하는, 장치.
항목 B32. 항목 B1 내지 항목 B31 중 어느 한 항목에 있어서, 스프레이 디바이스와 필터의 입구 면 사이에 위치된 유동 도관을 추가로 포함하는, 장치.
항목 B33. 항목 B32에 있어서, 유동 도관은 스프레이 디바이스와 필터의 입구 면 사이에 방해받지 않는 유동 경로를 제공하도록 비워지는, 장치.
항목 B34. 항목 B32에 있어서, 유동 도관은 스프레이 디바이스와 필터의 입구 면 사이에 개재된 유동 컨디셔너를 포함하고, 유동 컨디셔너는 가스 유동 내에서 건조 분말의 분산을 촉진하도록 작용하는, 장치.
항목 B35. 항목 B34에 있어서, 유동 컨디셔너는 정적 혼합기, 메시, 체, 배플, 및 오리피스 플레이트 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
항목 B36. 항목 B1 내지 항목 B35 중 어느 한 항목에 있어서, 필터의 입구 면은 스프레이 디바이스로부터 10 내지 80 cm, 바람직하게는 15 내지 20 cm에 위치되고/되거나, 스프레이 디바이스는 필터의 입구 면의 직경의 최대 4배인 필터의 입구 면으로부터의 거리에 위치되는, 장치.
항목 B37. 항목 B1 내지 항목 B36 중 어느 한 항목에 있어서, 저장조로부터 건조 분말을 투여하기 위한 투여 디바이스를 추가로 포함하는, 장치.
항목 B38. 항목 B37에 있어서, 투여 디바이스는 중량, 부피, 입자 수, 시간 중 하나 이상을 기준으로 투여하도록 구성되는, 장치.
항목 B39. 항목 B37 또는 항목 B38에 있어서, 투여 디바이스는 중량측정식 투여 디바이스인, 장치.
항목 B40. 항목 B37 내지 항목 B39 중 어느 한 항목에 있어서, 투여 디바이스는 중량 감소식 공급기인, 장치.
항목 B41. 항목 B1 내지 항목 B40 중 어느 한 항목에 있어서, 저장조는 하나 이상의 호퍼를 포함하는, 장치.
항목 B42. 항목 B1 내지 항목 B41 중 어느 한 항목에 있어서, 필터는 입구 면이 최상부에 있는 수직 배향으로 홀더 내에 위치되는, 장치.
항목 B43. 항목 B42에 있어서, 스프레이 디바이스는 입구 면 위에 수직으로 위치되고, 바람직하게는, 스프레이 디바이스의 스프레이 방향은 필터의 종축과 동축이고; 바람직하게는, 스프레이 방향과 종축은 일치하는, 장치.
항목 C1. 항목 A1 내지 항목 A58 중 어느 한 항목의 방법에 의해 획득가능한 처리된 필터.
항목 C2. 항목 C1에 있어서, 촉매된 그을음 필터(CSF), 선택적 촉매 환원 필터(SCRF), 희박 NOx 트랩 필터(LNTF), 및 가솔린 미립자 필터(GPF) 중 하나 이상인, 처리된 필터.
항목 D1. 차량 배기 필터로서, 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
40% 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되고, 60% 미만의 내화성 분말은 복수의 필터 벽들의 외부 표면 상에 코팅되는, 차량 배기 필터.
항목 D2. 항목 D1에 있어서, 50% 초과의 내화성 분말, 선택적으로 65% 초과의 내화성 분말, 선택적으로 75% 초과의 내화성 분말, 선택적으로 최대 100%의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되는, 차량 배기 필터.
항목 D3. 항목 D1 또는 항목 D2에 있어서, 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치된 내화성 분말의 백분율은 하기 식에 의해 계산되는, 차량 배기 필터:
Figure pct00011
항목 D4. 항목 D1 내지 항목 D3 중 어느 한 항목에 있어서, 내화성 분말은 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.08 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.07 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.06 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.05 g/㎤ 미만인, 차량 배기 필터.
항목 D5. 항목 D1 내지 항목 D4 중 어느 한 항목에 있어서, 내화성 분말의 질량 로딩량은 7 g/l 미만, 선택적으로 5 g/l 미만, 선택적으로 3 g/l 미만, 선택적으로 1 g/l 미만인, 차량 배기 필터.
항목 D6. 항목 D1 내지 항목 D5 중 어느 한 항목에 있어서, 0.5 g/l 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되는, 차량 배기 필터.
항목 E1. 차량 배기 필터로서, 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
0.5 g/l 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되는, 차량 배기 필터.
항목 E2. 항목 E1에 있어서, 내화성 분말은 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.08 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.07 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.06 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.05 g/㎤ 미만인, 차량 배기 필터.
항목 E3. 항목 E1 또는 항목 E2에 있어서, 내화성 분말의 질량 로딩량은 1 g/l 초과, 선택적으로 3 g/l 초과, 선택적으로 5 g/l 초과, 선택적으로 7 g/l 초과인, 차량 배기 필터.
항목 F1. 항목 D1 내지 항목 D6 또는 항목 E1 내지 항목 E3 중 어느 한 항목에 있어서, 내화성 분말은 하나 이상의 퓸드 내화성 분말 및/또는 하나 이상의 에어로겔을 포함하는, 차량 배기 필터.
항목 F2. 항목 F1에 있어서, 하나 이상의 퓸드 내화성 분말은 퓸드 알루미나, 퓸드 실리카, 퓸드 티타니아, 다른 퓸드 금속 산화물, 및 퓸드 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하는, 차량 배기 필터.
항목 F3. 항목 F1에 있어서, 하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함하는, 차량 배기 필터.
항목 G1. 차량 배기 필터로서, 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
내화성 분말은 하나 이상의 에어로겔을 포함하는, 차량 배기 필터.
항목 G2. 항목 G1에 있어서, 하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함하는, 차량 배기 필터.
항목 H1. 차량 배기 필터로서, 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
차량 배기 필터는 0.1 g/l 초과의 그을음 로딩량에 대해, 바람직하게는 0.05 g/l 초과의 그을음 로딩량에 대해 실질적으로 직선인 로딩량-배압 응답을 나타내는, 차량 배기 필터.
항목 J1. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1 중 어느 한 항목에 있어서, 0.02 g/l 그을음 로딩량에서 여과 효율이 90% 초과, 바람직하게는 95% 초과, 바람직하게는 98% 초과, 바람직하게는 99% 초과인, 차량 배기 필터.
항목 J2. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 중 어느 한 항목에 있어서, 600 ㎥/hr의 유량에서 배압이 20 내지 180 mbar인, 차량 배기 필터.
항목 J3. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 및 항목 J2 중 어느 한 항목에 있어서, 내화성 분말은 에어로졸-침착 내화성 분말, 바람직하게는 에어로졸-침착 건조 내화성 분말인, 차량 배기 필터.
항목 J4. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 내지 항목 J3 중 어느 한 항목에 있어서, 내화성 분말은 d50(부피 기준)이 25 마이크로미터 미만, 바람직하게는 20 마이크로미터 미만, 더 바람직하게는 10 마이크로미터 미만인, 차량 배기 필터.
항목 J5. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 내지 항목 J4 중 어느 한 항목에 있어서, 벽 유동형 필터인, 차량 배기 필터.
항목 J6. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 내지 항목 J5 중 어느 한 항목에 있어서, 차량 배기 필터는 하소된 필터인, 차량 배기 필터.
항목 J7. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 내지 항목 J6 중 어느 한 항목에 있어서, 다공성 기재는 하나 이상의 워시코트를 포함하는, 차량 배기 필터.
항목 J8. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 내지 항목 J7 중 어느 한 항목에 있어서, 다공성 기재는 접착 촉진제 및/또는 결합제를 포함하는, 차량 배기 필터.
항목 J9. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 내지 항목 J8 중 어느 한 항목의 차량 배기 필터를 포함하는 배기 시스템.
항목 J10. 항목 D1 내지 항목 D6, 또는 항목 E1 내지 항목 E3, 또는 항목 F1 내지 항목 F3, 또는 항목 G1 및 항목 G2, 또는 항목 H1, 또는 항목 J1 내지 항목 J8 중 어느 한 항목의 차량 배기 필터를 포함하는 차량.
항목 K1. 복수의 차량 배기 필터들로서, 각각의 차량 배기 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 다공성 기재는 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 입구 채널들 및 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
각각의 차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
각각의 차량 배기 필터는 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
각각의 차량 배기 필터는 600 ㎥/hr의 유량에서 배압이 20 내지 180 mbar이고, 복수의 차량 배기 필터들의 배압의 상대 표준 편차는 0.04 미만, 바람직하게는 0.025 미만인, 복수의 차량 배기 필터들.
항목 K2. 항목 K1에 있어서, 각각의 차량 배기 필터에 대해, 40% 초과의 내화성 분말이 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되고, 60% 미만의 내화성 분말은 복수의 필터 벽들의 외부 표면 상에 코팅되는, 복수의 차량 배기 필터들.
항목 K3. 항목 K1 또는 항목 K2에 있어서, 내화성 분말은 에어로졸-침착 내화성 분말, 바람직하게는 에어로졸-침착 건조 내화성 분말인, 복수의 차량 배기 필터들.

Claims (29)

  1. 차량 배기 필터로서,
    입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 상기 다공성 기재는 상기 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 상기 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 상기 입구 채널들 및 상기 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
    상기 차량 배기 필터에는 로딩(loading) 전의 탭핑 밀도(tapped density)가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
    상기 차량 배기 필터는 상기 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
    40% 초과의 상기 내화성 분말이 상기 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되고, 60% 미만의 상기 내화성 분말은 상기 복수의 필터 벽들의 외부 표면 상에 코팅되는, 차량 배기 필터.
  2. 제1항에 있어서, 50% 초과의 상기 내화성 분말, 선택적으로 65% 초과의 상기 내화성 분말, 선택적으로 75% 초과의 상기 내화성 분말, 선택적으로 최대 100%의 상기 내화성 분말이 상기 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되는, 차량 배기 필터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치된 상기 내화성 분말의 백분율은 하기 식에 의해 계산되는, 차량 배기 필터:
    Figure pct00012
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 분말은 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.08 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.07 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.06 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.05 g/㎤ 미만인, 차량 배기 필터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 분말의 질량 로딩량은 7 g/l 미만, 선택적으로 5 g/l 미만, 선택적으로 3 g/l 미만, 선택적으로 1 g/l 미만인, 차량 배기 필터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 0.5g/l 초과의 상기 내화성 분말이 상기 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되는, 차량 배기 필터.
  7. 차량 배기 필터로서,
    입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 상기 다공성 기재는 상기 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 상기 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 상기 입구 채널들 및 상기 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
    상기 차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
    상기 차량 배기 필터는 상기 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
    0.5g/l 초과의 상기 내화성 분말이 상기 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되는, 차량 배기 필터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 내화성 분말은 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.08 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.07 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.06 g/㎤ 미만, 선택적으로 0.05 g/㎤ 미만인, 차량 배기 필터.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 내화성 분말의 질량 로딩량은 1 g/l 초과, 선택적으로 3 g/l 초과, 선택적으로 5 g/l 초과, 선택적으로 7 g/l 초과인, 차량 배기 필터.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 분말은 하나 이상의 퓸드(fumed) 내화성 분말 및/또는 하나 이상의 에어로겔을 포함하는, 차량 배기 필터.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 퓸드 내화성 분말은 퓸드 알루미나, 퓸드 실리카, 퓸드 티타니아, 다른 퓸드 금속 산화물, 및 퓸드 혼합 산화물 중 하나 이상을 포함하는, 차량 배기 필터.
  12. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함하는, 차량 배기 필터.
  13. 차량 배기 필터로서,
    입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 상기 다공성 기재는 상기 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 상기 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 상기 입구 채널들 및 상기 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
    상기 차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
    상기 내화성 분말은 하나 이상의 에어로겔을 포함하는, 차량 배기 필터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 에어로겔은 실리카 에어로겔, 알루미나 에어로겔, 탄소 에어로겔, 티타니아 에어로겔, 지르코니아 에어로겔, 세리아 에어로겔, 금속 산화물 에어로겔, 및 혼합 산화물 에어로겔 중 하나 이상을 포함하는, 차량 배기 필터.
  15. 차량 배기 필터로서,
    입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 상기 다공성 기재는 상기 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 상기 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 상기 입구 채널들 및 상기 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
    상기 차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
    상기 차량 배기 필터는 상기 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
    상기 차량 배기 필터는 0.1 g/l 초과의 그을음 로딩량에 대해, 바람직하게는 0.05 g/l 초과의 그을음 로딩량에 대해 실질적으로 직선인 로딩량-배압 응답을 나타내는, 차량 배기 필터.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 0.02 g/l 그을음 로딩량에서 여과 효율이 90% 초과, 바람직하게는 95% 초과, 바람직하게는 98% 초과, 바람직하게는 99% 초과인, 차량 배기 필터.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 600 ㎥/hr의 유량에서 배압이 20 내지 180 mbar인, 차량 배기 필터.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 분말은 에어로졸-침착 내화성 분말, 바람직하게는 에어로졸-침착 건조 내화성 분말인, 차량 배기 필터.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화성 분말은 d50(부피 기준)이 25 마이크로미터 미만, 바람직하게는 20 마이크로미터 미만, 더 바람직하게는 10 마이크로미터 미만인, 차량 배기 필터.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 벽 유동형 필터인, 차량 배기 필터.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 비대칭 벽 유동형 필터인, 벽 유동형 필터.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량 배기 필터는 하소된 필터인, 차량 배기 필터.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 기재는 하나 이상의 워시코트(washcoat)를 포함하는, 차량 배기 필터.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 기재는 접착 촉진제 및/또는 결합제를 포함하는, 차량 배기 필터.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 차량 배기 필터를 포함하는 배기 시스템.
  26. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 차량 배기 필터를 포함하는 차량.
  27. 복수의 차량 배기 필터들로서,
    각각의 차량 배기 필터는 입구 면 및 출구 면을 갖는 다공성 기재를 포함하고, 상기 다공성 기재는 상기 입구 면으로부터 연장되는 입구 채널들 및 상기 출구 면으로부터 연장되는 출구 채널들을 포함하고; 상기 입구 채널들 및 상기 출구 채널들은 다공성 구조를 갖는 복수의 필터 벽들에 의해 분리되고;
    각각의 차량 배기 필터에는 로딩 전의 탭핑 밀도가 0.10 g/㎤ 미만인 내화성 분말이 로딩되고;
    각각의 차량 배기 필터는 상기 내화성 분말의 질량 로딩량이 10 g/l 미만이고;
    각각의 차량 배기 필터는 600 ㎥/hr의 유량에서 배압이 20 내지 180 mbar이고, 상기 복수의 차량 배기 필터들의 배압의 상대 표준 편차는 0.04 미만, 바람직하게는 0.025 미만인, 복수의 차량 배기 필터들.
  28. 제27항에 있어서, 각각의 차량 배기 필터에 대해, 40% 초과의 상기 내화성 분말이 상기 복수의 필터 벽들의 다공성 구조 내에 위치되고, 60% 미만의 상기 내화성 분말은 상기 복수의 필터 벽들의 외부 표면 상에 코팅되는, 복수의 차량 배기 필터들.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 내화성 분말은 에어로졸-침착 내화성 분말, 바람직하게는 에어로졸-침착 건조 내화성 분말인, 복수의 차량 배기 필터들.
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