KR20240037576A - 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상부 배출 가스 통과 공간을 포함하는 상부 세라믹 절연체; 상부 세라믹 절연체의 하부에 위치하고, 일 측이 상부 세라믹 절연체에 고정되고, 표면에 복수개의 관통공들이 형성되며, 전류가 공급되면 발열되는 상부 전기히팅판; 상부 전기히팅판의 하부에 위치하고, 촉매가 코팅된 상부 필터판; 상부 세라믹 절연체의 하부에 위치되어 상부 세라믹 절연체에 고정되며, 상부 전기히팅판의 타 측이 고정되어 상부 전기히팅판과의 사이에 상부 필터판이 위치되도록 하며, 상부 필터판의 하부에 배출 가스 통과 공간을 포함하는 세라믹 절연체; 세라믹 절연체의 하부에 위치하고, 촉매가 코팅된 하부 필터판; 하부 필터판의 하부에 위치하고, 일 측이 세라믹 절연체에 고정되어 세라믹 절연체와의 사이에 하부 필터판이 위치되도록 하며, 표면에 복수개의 관통공들이 형성되며, 전류가 공급되면 발열되는 하부 전기히팅판을 포함하는 필터 단위 구조체들을 포함하되, 필터 단위 구조체들이 제 1 필터 단위 구조체의 상부 세라믹 절연체가 제 2 필터 단위 구조체의 세라믹 절연체와 연결되는 방식으로 적층된, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전기 히터와 촉매 코팅된 필터가 결합된 구조로 자동차의 냉시동 시에 배출되는 HC와 NOx를 빠르게 저감시킬 수 있는 필터 단위 구조체들을 적층하여 구성된 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출가스저감장치에 관한 것이다.
최근 자동차 배출 가스 허용 기준이 강화됨에 따라 다양한 종류의 배출가스 저감장치가 개발되고 있다.
종래에는 가솔린 엔진의 배출 가스 저감을 위해서 삼원촉매변환기(TWC; Three Way Catalyst)를 사용하여 왔으나, 최근에는 강화되는 가솔린 엔진의 배출 허용 기준을 만족시키기 위해서 가솔린 엔진에서 발생하는 입자상 물질(PM; Particulate Matter)과 가스상 유해가스(HC, CO, NOx)를 제거하는 기술로서, 도 1에 도시된 것과 같은, 전기히터(10)(EHC, Electrically Heated Catalyst), 삼원촉매(20)(TWC) 및 매연 여과 필터(30)(GPF; Gasoline Particulate Filter)를 연결한 장치가 개발되고 있다.
그러나, 이러한 장치는 전기히터(10), 삼원촉매(20) 및 매연 여과 필터(30)가 각각 존재함에 따라 장치의 부피가 큰 단점이 있다.
종래의 전기히터(10)는 소용돌이 모양의 전기히터로서, 엔진 초기 냉시동 시에 빠르게 삼원촉매를 가열하기 위해 사용된다. 그러나, 종래의 전기히터(10)는 중간중간에 쇼트를 방지하기 위한 작은 세라믹 봉이 설치되어 있으며, 많은 수의 세라믹 봉이 설치되어야 하므로 그 구조가 복잡하여, 제조가 어렵고 진동에 취약한 문제점을 가진다.
또한, 전기히터(10)에 직접 촉매 코팅을 하여 촉매반응을 향상시키고자 하지만, 전기히터(10)에 전원이 연결되면 온도가 매우 높게 올라가서 열팽창되며, 이 경우에 전기히터(10)는 열팽창율이 큰 반면에 세라믹 재질의 코팅물질은 열팽창율이 작기 때문에 열충격으로 파손되는 문제점이 존재한다.
그리고, 전기히터(10) 뒤에 삼원촉매(20)가 이격되어 위치하기 때문에 열전달을 위해 보조공기를 공급해야 하는 문제점도 존재한다.
많은 발명가들이 이러한 문제점을 해결하고자 많은 연구를 진행하고 있으나, 아직까지 만족스러운 결과가 나오지 못하고 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는, 전기 히터와 촉매 코팅된 필터가 결합된 구조로 자동차의 냉시동 시에 배출되는 HC와 NOx를 빠르게 저감시킬 수 있는 배출가스저감장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 단순화되고 소형화된 구조를 가지며, 내구 성능이 향상된 배출가스저감장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 따른, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 필터 단위 구조체는, 배출 가스 저감 장치에 사용되는 필터 단위 구조체로서, 입자상 물질을 거르도록 구성되는 세라믹 필터 구조체; 세라믹 필터 구조체의 일 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 1 전기히팅판; 및 세라믹 필터 구조체의 타 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 2 전기히팅판을 포함할 수 있다.
세라믹 필터 구조체는 세라믹 필터판을 포함하고, 세라믹 필터판의 일 단에는 배출 가스가 유입되도록 구성되는 가스 유입구가 형성될 수 있다.
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판은 전류가 병렬로 공급되도록 설계될 수 있다.
가스 유입구를 통해 유입된 배출 가스는 제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판을 통과하여 이동하도록 구성될 수 있다.
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판은 중앙 영역과 외곽 영역을 포함하고, 중앙 영역에서의 배출 가스 통과량은 외곽 영역에서의 배출 가스 통과량과 상이할 수 있다.
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판은 배출 가스가 통과할 수 있는 복수개의 공기 통로를 포함하고, 복수개의 공기 통로의 직경은 0.1mm 이하일 수 있다.
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판을 사이에 두고 세라믹 필터판에 고정되는 제 2 세라믹 필터판을 더 포함하고, 제 2 세라믹 필터판의 일 단에는 제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판을 통과한 배출 가스가 유출되도록 구성되는 가스 유출구가 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 필터 단위 구조체는, 배출 가스 저감 장치에 사용되는 필터 단위 구조체로서, 세라믹 필터 구조체는 세라믹 절연체; 세라믹 절연체와 제 1 전기히팅판 사이에 위치하는 제 1 필터판; 및 세라믹 절연체와 제 2 전기히팅판 사이에 위치하는 제 2 필터판을 포함하고, 세라믹 절연체의 일 측면에는 배출 가스가 유입되도록 구성되는 가스 유입구가 형성될 수 있다.
제 1 필터판 및 제 2 필터판은 촉매가 코팅되어 있을 수 있다.
가스 유입구를 통해 유입된 배출 가스는 제 1 필터판 및 제 1 전기히팅판을 통과하여 이동하거나, 또는 제 2 필터판 및 제 2 전기히팅판을 통과하여 이동하도록 구성될 수 있다.
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판은 중앙 영역과 외곽 영역을 포함하고, 중앙 영역에서의 배출 가스 통과량은 외곽 영역에서의 배출 가스 통과량과 상이할 수 있다.
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판은 배출 가스가 통과할 수 있는 복수개의 공기 통로를 포함하고, 복수개의 공기 통로의 직경은 0.1mm 이하일 수 있다.
제 1 전기히팅판의 전기 저항은 제 1 필터판의 전기 저항보다 작고, 제 2 전기히팅판의 전기 저항은 제 2 필터판의 전기 저항보다 작을 수 있다.
필터 단위 구조체는 제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판을 사이에 두고 세라믹 필터 구조체에 고정되는 제 2 세라믹 필터 구조체를 더 포함하고, 제 2 세라믹 필터 구조체는 제 2 세라믹 절연체를 포함하며, 제 2 세라믹 절연체의 일 측면에는 제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판을 통과한 배출 가스가 유출되도록 구성되는 가스 유출구가 형성될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 필터 단위 구조체는, 배출 가스 저감 장치에 사용되는 필터 단위 구조체로서, 촉매가 코팅된 세라믹 필터판; 세라믹 필터판의 일 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 1 전기히팅판; 및 세라믹 필터판의 타 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 2 전기히팅판을 포함하고, 세라믹 필터판은 제 1 전기히팅판과 세라믹 본딩 방식에 의해 연결되고, 세라믹 필터판은 제 2 전기히팅판과 세라믹 본딩 방식에 의해 연결될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 매연 여과 필터는, 제 1 필터 단위 구조체; 및 제 2 필터 단위 구조체를 포함하고, 제 1 필터 단위 구조체 및 제 2 필터 단위 구조체는 서로 연결되는 방식으로 적층될 수 있다.
제 1 필터 단위 구조체 또는 제 2 필터 단위 구조체 중 적어도 하나는, 입자상 물질을 거르도록 구성되는 세라믹 필터 구조체; 세라믹 필터 구조체의 일 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 1 전기히팅판; 및 세라믹 필터 구조체의 타 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 2 전기히팅판을 포함하고, 세라믹 필터 구조체의 일 단에는 배출 가스가 흐를 수 있는 가스 유동로가 형성될 수 있다.
제 1 필터 단위 구조체의 가스 유동로는 제 2 필터 단위 구조체의 가스 유동로의 대향하는 반대측 단에 위치할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 매연 여과 필터는, 가스가 유입되도록 구성되는 가스 유입구; 제 1 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 1 전기히팅판; 및 제 1 측면에 대향하는 제 2 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 2 전기히팅판을 포함하며, 제 1 전기히팅판 및 제 2 전기히팅판은 세라믹 절연체에 의해 연결되어 가스 유입구를 통해 유입된 가스가 흐르는 내부 공간을 형성할 수 있다.
제 1 전기히팅판 및 제 2 전기히팅판을 연결하는 세라믹 절연체는 원통형의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치는, 앞선 실시예 중 어느 하나에 따른 매연 여과 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치는, 전기 히터와 촉매 코팅된 필터가 결합된 구조로 자동차의 냉시동 시에 배출되는 HC와 NOx를 빠르게 저감시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치는, 단순화되고 소형화된 구조를 가지며, 내구 성능이 향상된 배출가스저감장치를 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 배출 가스 저감 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배출 가스 저감 장치에 사용되는 필터 단위 구조체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 결합 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기히팅판의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 결합 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배출 가스 저감 장치에 사용되는 매연 여과 필터의 개략도이다.
도 1은 종래의 배출 가스 저감 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배출 가스 저감 장치에 사용되는 필터 단위 구조체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 결합 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기히팅판의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 결합 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배출 가스 저감 장치에 사용되는 매연 여과 필터의 개략도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배출 가스 저감 장치에 사용되는 필터 단위 구조체를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 결합 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기히팅판의 개략도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치의 결합 구조를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치에 사용되는 매연 여과 필터의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치(100)는 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터(101)를 포함하며, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터(101)는 복수 개의 필터 단위 구조체(102)들이 적층 연결되어 이루어지며, 필터 단위 구조체(102)는 세라믹 절연체(110), 상부 필터판(120), 하부 필터판(130), 상부 전기히팅판(140), 하부 전기히팅판(150) 및 상부 세라믹 절연체(160)를 포함할 수 있다. 이 때, 세라믹 절연체(110), 상부 필터판(120), 하부 필터판(130), 상부 전기히팅판(140), 하부 전기히팅판(150)은 입자상 물질을 거르기 위한 세라믹 필터 구조체를 형성한다.
세라믹 절연체(110)는 배출 가스가 통과하여 외부로 배출되는 배출 가스 통과 공간(111)을 포함할 수 있다. 세라믹 절연체(110)는 제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)로 이루어진 'ㄷ'자 형상의 부재이고, 제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)로 둘러싸인 중앙 영역(112)과, 제 2 지지부(116)와 마주 보는 개방 영역(113)이 배출 가스 통과 공간(111)을 형성할 수 있다.
제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)의 상면 및 하면은 평평한 면으로 될 수 있다. 제 1 지지부(115) 및 제 3 지지부(117)의 상면과 하면에는 볼트가 관통 및 체결될 수 있는 구멍이 형성될 수 있으며, 후술할 상부 세라믹 절연체(160)와의 결합에 사용될 수 있다.
세라믹 절연체(110)는 상부 전기히팅판(140)과 하부 전기히팅판(150)이 서로 전기적으로 쇼트나지 않도록 전기절연 기능을 수행한다.
상부 필터판(120)과 하부 필터판(130)은 세라믹이나 금속화이버 필터 판재로 매연입자를 거르는 기능을 수행한다. 상부 필터판(120)과 하부 필터판(130)은 산화 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
상부 필터판(120)은 세라믹 절연체(110)의 상부에 위치하고, 다공성 물질로 구성되며 촉매가 코팅되어 배출 가스를 정화할 수 있다. 구체적으로는, 상부 필터판(120)은 제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)의 상면에 상부 필터판(120)의 가장자리가 걸치도록 위치될 수 있다. 상부 필터판(120)의 가장자리 바깥쪽에는 제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)의 상면에 형성된 볼트 구멍들이 위치될 수 있다.
하부 필터판(130)은 세라믹 절연체(110)의 하부에 위치하고, 다공성 물질로 구성되며 촉매가 코팅되어 배출 가스를 정화할 수 있다. 구체적으로는, 하부 필터판(130)은 제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)의 하면에 하부 필터판(130)의 가장자리가 걸치도록 위치될 수 있다. 하부 필터판(130)의 가장자리 바깥쪽에는 제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)의 하면에 형성된 볼트 구멍들이 위치될 수 있다.
하부 필터판(130)과 하부 전기히팅판(150)이 접촉되는 제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)의 하면 영역은 하부 필터판(130)과 하부 전기히팅판(150)의 두께의 합만큼 단차를 두어 오목하게 형성할 수 있으며, 이 오목한 영역에 하부 필터판(130)과 하부 전기히팅판(150)이 수용되어 제 1 지지부(115), 제 2 지지부(116) 및 제 3 지지부(117)의 하면과 하부 전기히팅판(150)의 하면이 동일한 평면을 형성하도록 할 수 있다.
상부 전기히팅판(140)은 상부 필터판(120)의 상부에 위치하고, 배출 가스가 통과하는 복수개의 관통공(141)들이 형성되고, 전류가 공급되면 발열될 수 있다. 상부 전기히팅판(140)은 Fe-Cr-Al 합금 재질일 수 있으며, 두께가 0.1mm인 매우 얇은 박판일 수 있다.
상부 전기히팅판(140)의 관통공(141)들은 직경이 0.1 mm 이하로 형성될 수 있다. 관통공(141)들은 미세 구멍이라서 드릴링 방법이 아닌, 에칭 방법에 의해 균일하게 형성될 수 있다. 에칭 방법을 통해 관통공(141)들의 크기, 개수, 분포 조정이 가능할 수 있다.
관통공(141)들의 크기, 개수, 분포 조정을 통해 상부 전기히팅판(140)의 전기저항분포를 조절할 수 있고, 이를 통해 균일 발열을 유도할 수 있다. 일 예로 상부 전기히팅판(140)의 관통공(141)들은 외곽 영역보다 중앙 영역에 더 많이 배치되어, 관통공(141)들의 총 면적이 중앙 영역에서 많고 상부 전기히팅판(140)의 외곽으로 갈수록 적게 함으로써 상부 전기히팅판(140)의 균일 발열이 유도될 수 있다. 관통공(141)들은 원형, 사각형 혹은 그 외의 형태를 가질 수 있다.
전류가 고르게 분포되어 전기히팅이 균일하게 될 수 있도록 상부 전기히팅판(140)은 좌우가 대칭인 형태를 가질 수 있다. 상부 전기히팅판(140)의 전기 저항은 전류가 상부 필터판(120)을 통해 흐르지 않도록 상부 필터판(120)의 전기 저항보다 작을 수 있다.
상부 전기히팅판(140)은 제 1 상부 전기히팅판 연결판(144) 및 제 2 상부 전기히팅판 연결판(146)을 포함할 수 있다.
제 1 상부 전기히팅판 연결판(144)은 상부 전기히팅판(140)이 세라믹 절연체(110)의 제 2 지지부(116)에 연결되어 고정되도록 하기 위하여 상부 전기히팅판(140)의 제 1 종단(143)에서 하향 돌출된 부재이다. 제 1 상부 전기히팅판 연결판(144)은 제 2 지지부(116)의 측면에 연결되어 고정될 수 있으며, 볼트로 고정될 수 있다.
상부 필터판(120)은 상부 전기히팅판(140)에 의해 세라믹 절연체(110)에 고정될 수 있다. 추가로, 상부 필터판(120)과 상부 전기히팅판(140)을 세라믹 연결할 수 있으며, 이로 인해 열전달 효과가 향상되어 냉시동 조건에서 배출가스 정화효율이 우수해지게 된다.
제 2 상부 전기히팅판 연결판(146)은 상부 전기히팅판(140)의 제 1 종단(143)과 마주 보는 제 2 종단(145)에서 상향 돌출된 부재이며, 후술할 상부 세라믹 절연체(160)의 제 2 상부 지지부(166)의 측면에 연결되어 고정될 수 있다.
하부 전기히팅판(150)은 하부 필터판(130)의 하부에 위치하고, 배출 가스가 통과하는 복수개의 관통공(151)들이 형성되고, 전류가 공급되면 발열될 수 있다. 하부 전기히팅판(150)은 Fe-Cr-Al 합금 재질일 수 있으며, 두께가 0.1mm인 매우 얇은 박판일 수 있다.
하부 전기히팅판(150)의 관통공(151)들은 직경이 0.1 mm 이하로 형성될 수 있다. 관통공(151)들은 미세 구멍이라서 드릴링 방법이 아닌, 에칭 방법에 의해 균일하게 형성될 수 있다. 에칭 방법을 통해 관통공(141)들의 크기, 개수, 분포 조정이 가능할 수 있다.
관통공(151)들의 크기, 개수, 분포 조정을 통해 하부 전기히팅판(150)의 전기저항분포를 조절할 수 있고, 이를 통해 균일 발열을 유도할 수 있다. 일 예로 하부 전기히팅판(150)의 관통공(151)들은 외곽 영역보다 중앙 영역에 더 많이 배치되어, 관통공(151)들의 총 면적이 중앙 영역에서 많고 하부 전기히팅판(150)의 외곽으로 갈수록 적게 함으로써 하부 전기히팅판(150)의 균일 발열이 유도될 수 있다. 관통공들은 원형, 사각형 혹은 그 외의 형태를 가질 수 있다.
전류가 고르게 분포되어 전기히팅이 균일하게 될 수 있도록 하부 전기히팅판(150)은 좌우가 대칭인 형태를 가질 수 있다. 하부 전기히팅판(150)의 전기 저항은 전류가 하부 필터판(130)을 통해 흐르지 않도록 하부 필터판(130)의 전기 저항보다 작을 수 있다.
하부 전기히팅판(150)은 제 1 하부 전기히팅판 연결판(154) 및 제 2 하부 전기히팅판 연결판(156)을 포함할 수 있다.
제 1 하부 전기히팅판 연결판(154)은 하부 전기히팅판(150)이 세라믹 절연체(110)의 제 2 지지부(116)에 연결되어 고정되도록 하기 위하여 하부 전기히팅판(150)의 제 1 종단(153)에서 상향 돌출된 부재이다. 제 1 하부 전기히팅판 연결판(154)은 제 2 지지부(116)의 측면에 연결되어 고정될 수 있으며, 볼트로 고정될 수 있다.
하부 필터판(130)은 하부 전기히팅판(150)에 의해 세라믹 절연체(110)에 고정될 수 있다. 추가로, 하부 필터판(130)과 하부 전기히팅판(150)을 세라믹 본딩 방식으로 연결할 수 있으며, 이로 인해 열전달 효과가 향상되어 냉시동 조건에서 배출가스 정화효율이 우수해지게 된다.
상부 필터판(120) 및 상부 전기히팅판(140) 사이에 가스를 정화하기 위한 상부 촉매판이 추가로 위치하고, 하부 필터판(130) 및 하부 전기히팅판(150) 사이에 가스를 정화하기 위한 하부 촉매판이 추가로 위치할 수 있다. 상부 전기히팅판(140)의 전기 저항은 상부 촉매판의 전기 저항보다 작고, 하부 전기히팅판(150)의 전기 저항은 하부 촉매판의 전기 저항보다 작을 수 있다.
상부 세라믹 절연체(160)는 상부 전기히팅판(140)의 상부에 위치되며, 상부 배출 가스 통과 공간(161)을 포함할 수 있다.
상부 세라믹 절연체(160)는 제 1 상부 지지부(165), 제 2 상부 지지부(166) 및 제 3 상부 지지부(167)로 이루어진 'ㄷ'자 형상의 부재이고, 제 1 상부 지지부(165), 제 2 상부 지지부(166) 및 제 3 상부 지지부(167)로 둘러싸인 상부 중앙 영역(162)과, 제 2 상부 지지부(166)와 마주 보는 상부 개방 영역(163)이 상부 배출 가스 통과 공간(161)을 형성할 수 있다.
제 1 상부 지지부(165), 제 2 상부 지지부(166) 및 제 3 상부 지지부(167)의 상면 및 하면은 평평한 면으로 될 수 있다. 제 1 상부 지지부(165) 및 제 3 상부 지지부(167)의 상면 및 하면에는 볼트가 관통 및 체결될 수 있는 구멍이 형성될 수 있다.
상부 필터판(120)과 상부 전기히팅판(140)이 접촉되는 제 1 상부 지지부(165), 제 2 상부 지지부(166) 및 제 3 상부 지지부(167)의 하면 영역은 상부 필터판(120)과 상부 전기히팅판(140)의 두께의 합만큼 단차를 두어 오목하게 형성할 수 있으며, 이 오목한 영역에 상부 필터판(120)과 상부 전기히팅판(140)이 수용되어 제 1 상부 지지부(165), 제 2 상부 지지부(166) 및 제 3 상부 지지부(167)의 하면과 상부 필터판(120)의 하면이 동일한 평면을 형성하도록 할 수 있다.
제 1 상부 지지부(165)는 제 3 지지부(117)에 접촉되어 고정되며, 제 3 상부 지지부(167)는 제 1 지지부(115)에 접촉되어 고정되고, 제 2 상부 지지부(166)는 개방 영역(113) 위에 위치되며, 상부 개방 영역(163)은 제 2 지지부(116)의 위에 위치될 수 있다. 즉, 상부 개방 영역(163)과 개방 영역(113)이 서로 반대 방향에 위치되도록 세라믹 절연체(110)와 상부 세라믹 절연체(160)가 연결될 수 있다. 세라믹 절연체(110)와 상부 세라믹 절연체(160)는 볼트 등과 같은 다양한 공지된 연결 방식으로 연결 및 고정될 수 있다.
상부 세라믹 절연체(160)는 세라믹 절연체(110)와 결합되며 그 사이에 상부 필터판(120) 및 상부 전기히팅판(140)을 고정시키는 기능을 수행한다. 또한 후술하는 바와 같이 다른 필터 단위 구조체의 하부 전기히팅판 및 세라믹 절연체 와 연결되는 기능을 수행한다.
상부 전기히팅판(140)의 제 2 상부 전기히팅판 연결판(146)은 제 2 상부 지지부(166)의 측면에 연결되어 고정되며, 하부 전기히팅판(150)의 제 2 하부 전기히팅판 연결판(156)은 필터 단위 구조체(102)의 하부에 위치되는 또 다른 필터 단위 구조체의 상부 세라믹 절연체의 제 2 상부 지지부의 측면에 연결되어 고정될 수 있다. 고정 방식으로는 볼트 연결 방식이 사용될 수 있다.
하부 전기히팅판(150)의 제 2 하부 전기히팅판 연결판(156)은 하부 전기히팅판(150)의 제 1 종단(153)과 마주 보는 제 2 종단(155)에서 하향 돌출된 부재이며, 필터 단위 구조체(102)의 하부에 위치되는 다른 필터 단위 구조체의 상부 세라믹 절연체의 제 2 상부 지지부의 측면에 연결될 수 있다.
이러한 방식으로 필터 단위 구조체들의 적층 연결이 쉽게 이루어질 수 있다. 즉, 다른 필터 단위 구조체의 상부 세라믹 절연체의 상면이 필터 단위 구조체(102)의 세라믹 절연체(110)의 하면과 연결되어 고정되고, 제 2 하부 전기히팅판 연결판(156)이 또 다른 필터 단위 구조체의 상부 세라믹 절연체의 제 2 상부 지지부의 측면에 연결되어 고정된다. 고정 방식으로는 볼트 연결 방식 등이 사용될 수 있다.
전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터(101)를 형성하기 위해 복수 개의 필터 단위 구조체(102)들이 적층 연결되며, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터(101)의 외관을 캐닝하고, 상부 전기히팅판(140)과 하부 전기히팅판(150)에 전원을 연결하여 배출 가스 저감 장치(100)를 형성할 수 있다.
배출 가스는 상부 전기히팅판(140)의 관통공(141)들 및 상부 필터판(120)을 통과하여 배출 가스 통과 공간(111)을 거쳐 배출되고, 하부 전기히팅판(150)의 관통공(151)들 및 하부 필터판(130)을 통과하여 배출 가스 통과 공간(111)을 거쳐 배출될 수 있다.
여기서, 상부 전기히팅판(140)과 상부 필터판(120)이 접촉된 상태로 세라믹 절연체(110)에 고정되고, 하부 전기히팅판(150)과 하부 필터판(130)이 접촉된 상태로 세라믹 절연체(110)에 고정되므로, 상부 필터판(120) 및 하부 필터판(130)에 쌓인 매연을 주기적으로 또는 필요한 시점에 태워 없앨 수 있으며, 가스상 물질인 미연탄화수소와 CO, Nox는 촉매가 코팅된 상부 필터판(120) 및 하부 필터판(130)을 통과하면서 촉매반응으로 정화되도록 할 수 있다.
시동 초기와 같이 배출가스 온도가 낮은 경우에는 상부 전기히팅판(140) 및 하부 전기히팅판(150)에서 발생되는 열을 이용하여 배출 가스 온도를 빠르게 높임으로써 상부 필터판(120) 및 하부 필터판(130)의 온도를 높여 촉매반응이 활발히 일어나도록 하여 가스상 배출 가스 정화 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배출 가스 저감 장치(100)는 전기히터와 촉매코팅된 필터가 결합됨으로써 그 크기가 크게 감소될 수 있다. 또한, 배출 가스 저감 장치(100)는 복수 개의 필터 단위 구조체(102)들이 적층 연결되는 구조이므로, 종래에 비해 제작이 용이하고, 내구성이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치(200)는 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터(203)를 포함하며, 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터(203)는 복수 개의 필터 단위 구조체(202)들이 적층 연결되어 이루어지며, 필터 단위 구조체(202)는 입자상 물질을 거르도록 구성되는 세라믹 필터 구조체, 제 1 전기히팅판(220) 및 제 2 전기히팅판(230)을 포함할 수 있으며, 세라믹 필터 구조체는 세라믹 필터판(210)을 포함할 수 있다.
세라믹 필터판(210)은 배출 가스를 세라믹 필터판(210)의 내부 공간으로 유입시키기 위한 가스 유입구(211)를 포함할 수 있다. 가스 유입구(211)는 세라믹 필터판(210)의 일 단에 형성될 수 있으며 배출 가스는 가스 유입구(211)를 통해 세라믹 필터판(210)의 내부 공간을 향해 이동할 수 있다.
세라믹 필터판(210)은 제 1 전기히팅판(220)과 제 2 전기히팅판(230)이 서로 전기적으로 쇼트나지 않도록 전기절연 기능을 수행하며, 세라믹으로 이루어진 필터 판재로 매연입자를 거르는 기능을 수행한다. 세라믹 필터판(210)은 또한 다공성 물질로 구성될 수 있으며 촉매가 코팅될 수 있어 배출 가스를 정화할 수 있다.
세라믹 필터판(210)은 매연입자를 거르기 위한 필터 판재와 세라믹 재질을 압출 성형하여 형성될 수 있으며 그 외 여하한 방법에 의해 형성될 수 있다.
세라믹 필터판(210)의 상부에는 제 1 전기히팅판(220)이 위치할 수 있으며 세라믹 필터판(210)의 하부에는 제 2 전기히팅판(230)이 위치할 수 있다.
제 1 전기히팅판(220)은 세라믹 필터판(210)의 상부에 위치하고, 배출 가스가 통과하는 복수개의 관통공들이 형성되고, 전류가 공급되면 발열될 수 있다. 제 1 전기히팅판(220)은 Fe-Cr-Al 합금 재질일 수 있으며, 두께가 0.1mm인 매우 얇은 박판일 수 있다.
제 1 전기히팅판(220)의 관통공들은 직경이 0.1 mm 이하로 형성될 수 있다. 관통공들은 미세 구멍이라서 드릴링 방법이 아닌, 에칭 방법에 의해 균일하게 형성될 수 있다. 에칭 방법을 통해 관통공들의 크기, 개수, 분포 조정이 가능할 수 있다.
관통공들의 크기, 개수, 분포 조정을 통해 제 1 전기히팅판(220)의 전기저항분포를 조절할 수 있고, 이를 통해 균일 발열을 유도할 수 있다. 일 예로 제 1 전기히팅판(220)의 관통공들은 외곽 영역보다 중앙 영역에 더 많이 배치되어, 관통공들의 총 면적이 중앙 영역에서 많고 제 1 전기히팅판(220)의 외곽으로 갈수록 적게 함으로써 제 1 전기히팅판(220)의 균일 발열이 유도될 수 있다. 관통공들은 원형, 사각형 혹은 그 외의 형태를 가질 수 있다.
전류가 고르게 분포되어 전기히팅이 균일하게 될 수 있도록 제 1 전 기히팅판(220)은 좌우가 대칭인 형태를 가질 수 있다. 제 1 전기히팅판(220)의 전기 저항은 전류가 세라믹 필터판(210)을 통해 흐르지 않도록 세라믹 필터판(210)의 전기 저항보다 작을 수 있다.
제 1 전기히팅판(220)은 전기히팅판을 직렬로 연결할 시 대용량의 전류가 전체 전기히팅판에 흐르는 단점을 해결하기 위해 병렬형으로 설계될 수 있다. 병렬형 설계에서, 전류는 일 단에서 타 단으로 흐른 뒤, 다시 타 단에서 일 단으로 흐를 수 있다.
제 2 전기히팅판(230)은 세라믹 필터판(210)의 하부에 위치하고, 배출 가스가 통과하는 복수개의 관통공들이 형성되고, 전류가 공급되면 발열될 수 있다. 제 2 전기히팅판(230)은 Fe-Cr-Al 합금 재질일 수 있으며, 두께가 0.1mm인 매우 얇은 박판일 수 있다.
제 2 전기히팅판(230)의 관통공들은 직경이 0.1 mm 이하로 형성될 수 있다. 관통공들은 미세 구멍이라서 드릴링 방법이 아닌, 에칭 방법에 의해 균일하게 형성될 수 있다. 에칭 방법을 통해 관통공들의 크기, 개수, 분포 조정이 가능할 수 있다.
관통공들의 크기, 개수, 분포 조정을 통해 제 2 전기히팅판(230)의 전기저항분포를 조절할 수 있고, 이를 통해 균일 발열을 유도할 수 있다. 일 예로 제 2 전기히팅판(230)의 관통공들은 외곽 영역보다 중앙 영역에 더 많이 배치되어, 관통공들의 총 면적이 중앙 영역에서 많고 제 2 전기히팅판(230)의 외곽으로 갈수록 적게 함으로써 제 2 전기히팅판(230)의 균일 발열이 유도될 수 있다. 관통공들은 원형, 사각형 혹은 그 외의 형태를 가질 수 있다.
전류가 고르게 분포되어 전기히팅이 균일하게 될 수 있도록 제 2 전 기히팅판(230)은 좌우가 대칭인 형태를 가질 수 있다. 제 2 전기히팅판(230)의 전기 저항은 전류가 세라믹 필터판(210)을 통해 흐르지 않도록 세라믹 필터판(210)의 전기 저항보다 작을 수 있다.
제 2 전기히팅판(230)은 전기히팅판을 직렬로 연결할 시 대용량의 전류가 전체 전기히팅판에 흐르는 단점을 해결하기 위해 병렬형으로 설계될 수 있다. 병렬형 설계에서, 전류는 일 단에서 타 단으로 흐른 뒤, 다시 타 단에서 일 단으로 흐를 수 있다.
세라믹 필터판(210), 제 1 전기히팅판(220) 및 제 2 전기히팅판(230)의 가장자리의 상면 및 하면에는 볼트 등이 관통 및 체결될 수 있는 구멍이 형성될 수 있다. 필터 단위 구조체(202)들은 볼트 등과 같은 다양한 공지된 연결 방식으로 연결 및 고정될 수 있다.
배출 가스 저감 장치(200)에 사용되는 필터 단위 구조체(202)에 있어서, 필터 단위 구조체(202)는 제 1 전기히팅판(220)의 상부에 위치하는 제 2 세라믹 필터판(240)을 더 포함할 수 있다.
제 2 세라믹 필터판(240)은 제 1 전기히팅판(220)을 사이에 두고 세라믹 필터판(210)에 고정되며, 제 2 세라믹 필터판(240)의 일 단에는 제 2 세라믹 필터판(240) 내부의 배출 가스를 외부로 유출시킬 수 있는 가스 유출구(241)가 형성될 수 있다.
제 2 세라믹 필터판(240)은 세라믹으로 이루어진 필터 판재로 매연입자를 거르는 기능을 수행한다. 제 2 세라믹 필터판(240)은 또한 다공성 물질로 구성될 수 있으며 촉매가 코팅될 수 있어 배출 가스를 정화할 수 있다.
제 2 세라믹 필터판(240)은 매연입자를 거르기 위한 필터 판재와 세라믹 재질을 압출 성형하여 형성될 수 있으며 그 외 여하한 방법에 의해 형성될 수 있다.
제 2 세라믹 필터판(240)의 가스 유출구(241) 세라믹 필터판(210)의 가스 유입구(211)가 위치하는 일 단의 반대측 단에 위치하여, 가스 유입구(211)를 통해 세라믹 필터판(210) 내부로 들어간 배출 가스는 제 1 전기히팅판(220)의 복수개의 관통공들을 통과하여 제 2 세라믹 필터판(240)으로 이동한 후, 유입된 방향의 반대 방향을 통해 가스 유출구(241)를 거쳐 외부로 유출될 수 있다.
배출 가스 저감 장치(200)에 사용되는 필터 단위 구조체(202)의 제 2 전기히팅판(230)의 하부에는 또한, 제 3 세라믹 필터판(도시하지 않음)이 위치할 수 있다.
제 3 세라믹 필터판은 세라믹 필터판(210) 및 제 2 세라믹 필터판(240)과 동일한 필터 판재로서, 제 3 세라믹 필터판은 세라믹 필터판(210)의 가스 유입구(211)를 통해 세라믹 필터판(210) 내부로 유입된 후 제 2 전기히팅판(230)을 거쳐 제 3 세라믹 필터판으로 이동한 배출 가스가 외부로 유출될 수 있는 가스 유출구(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 제 3 세라믹 필터판의 가스 유출구는 세라믹 필터판(210)의 가스 유입구(211)의 반대 방향에 형성된다.
이러한 적층 방식으로 인해, 연결된 필터 단위 구조체(202)들은 서로 반대 방향으로 겹쳐져서 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터(230)를 형성할 수 있다.
전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터(230)의 외관을 캐닝하고, 제 1 전기히팅판(220)과 제 2 전기히팅판(230)에 전원을 연결하여 배출 가스 저감 장치(200)를 형성할 수 있다.
제 1 전기히팅판(220) 및 제 2 전기히팅판(230)이 세라믹 필터판(210)에 접촉된 상태로 고정되므로, 세라믹 필터판(210)에 쌓인 매연을 주기적으로 또는 필요한 시점에 태워 없앨 수 있으며, 가스상 물질인 미연탄화수소와 CO, Nox는 촉매가 코팅된 세라믹 필터판(210)을 통과하면서 촉매반응으로 정화되도록 할 수 있다.
시동 초기와 같이 배출가스 온도가 낮은 경우에는 제 1 전기히팅판(220) 및 제 2 전기히팅판(230)에서 발생되는 열을 이용하여 배출 가스 온도를 빠르게 높임으로써 세라믹 필터판(210)의 온도를 높여 촉매반응이 활발히 일어나도록 하여 가스상 배출 가스 정화 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배출 가스 저감 장치(200)는 전기히터와 촉매코팅된 필터가 결합됨으로써 그 크기가 크게 감소될 수 있다. 또한, 배출 가스 저감 장치(200)는 복수 개의 필터 단위 구조체(202)들이 적층 연결되는 구조이므로, 종래에 비해 제작이 용이하고, 내구성이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치에 사용되는 매연 여과 필터는 제 1 필터 단위 구조체 및 제 2 필터 단위 구조체를 포함하고, 제 1 필터 단위 구조체 및 제 2 필터 단위 구조체는 서로 연결되는 방식으로 적층되는 것을 특징으로 할 수 있다.
매연 여과 필터에 포함되는 제 1 필터 단위 구조체 또는 제 2 필터 단위 구조체 중 적어도 하나는 본 발명의 실시예에 따른 필터 단위 구조체로 구성될 수 있다.
매연 여과 필터에 포함되는 필터 단위 구조체는 세라믹 필터 구조체, 세라믹 필터 구조체의 일 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 1 전기히팅판 및 세라믹 필터 구조체의 타 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 2 전기히팅판을 포함할 수 있고, 세라믹 필터 구조체의 일 단에는 배출가스가 흐를 수 있는 가스 유동로가 형성될 수 있다.
매연 여과 필터에 포함되는 제 1 필터 단위 구조체 및 제 2 필터 단위 구조체는 서로 반대 방향으로 적층되어 제 1 필터 단위 구조체의 가스 유동로는 제 2 필터 단위 구조체의 가스 유동로의 반대 방향에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가스 저감 장치에 사용되는 매연 여과 필터(300)는 배출 가스가 매연 여과 필터(300) 내부로 유입될 수 있도록 하는 가스 유입구(340), 매연 여과 필터(300)의 제 1 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 1 전기히팅판(320), 제 1 측면에 대향하는 제 2 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 2 전기히팅판(330) 및 세라믹 절연체(310)를 포함할 수 있다.
제 1 전기히팅판(320)은 배출 가스가 통과하는 복수개의 관통공들이 형성되고, 전류가 공급되면 발열될 수 있다. 제 1 전기히팅판(320)은 Fe-Cr-Al 합금 재질일 수 있으며, 두께가 0.1mm인 매우 얇은 박판일 수 있다.
제 1 전기히팅판(320)의 관통공들은 직경이 0.1 mm 이하로 형성될 수 있다. 관통공들은 미세 구멍이라서 드릴링 방법이 아닌, 에칭 방법에 의해 균일하게 형성될 수 있다. 에칭 방법을 통해 관통공들의 크기, 개수, 분포 조정이 가능할 수 있다.
관통공들의 크기, 개수, 분포 조정을 통해 제 1 전기히팅판(320)의 전기저항분포를 조절할 수 있고, 이를 통해 균일 발열을 유도할 수 있다. 일 예로 제 1 전기히팅판(320)의 관통공들은 외곽 영역보다 중앙 영역에 더 많이 배치되어, 관통공들의 총 면적이 중앙 영역에서 많고 제 1 전기히팅판(320)의 외곽으로 갈수록 적게 함으로써 제 1 전기히팅판(320)의 균일 발열이 유도될 수 있다. 관통공들은 원형, 사각형 혹은 그 외의 형태를 가질 수 있다.
전류가 고르게 분포되어 전기히팅이 균일하게 될 수 있도록 제 1 전 기히팅판(320)은 좌우가 대칭인 형태를 가질 수 있다.
제 1 전기히팅판(320)은 전기히팅판을 직렬로 연결할 시 대용량의 전류가 전체 전기히팅판에 흐르는 단점을 해결하기 위해 병렬형으로 설계될 수 있다. 병렬형 설계에서, 전류는 일 단에서 타 단으로 흐른 뒤, 다시 타 단에서 일 단으로 흐를 수 있다.
제 2 전기히팅판(330)은 배출 가스가 통과하는 복수개의 관통공들이 형성되고, 전류가 공급되면 발열될 수 있다. 제 2 전기히팅판(330)은 Fe-Cr-Al 합금 재질일 수 있으며, 두께가 0.1mm인 매우 얇은 박판일 수 있다.
제 2 전기히팅판(330)의 관통공들은 직경이 0.1 mm 이하로 형성될 수 있다. 관통공들은 미세 구멍이라서 드릴링 방법이 아닌, 에칭 방법에 의해 균일하게 형성될 수 있다. 에칭 방법을 통해 관통공들의 크기, 개수, 분포 조정이 가능할 수 있다.
관통공들의 크기, 개수, 분포 조정을 통해 제 2 전기히팅판(330)의 전기저항분포를 조절할 수 있고, 이를 통해 균일 발열을 유도할 수 있다. 일 예로 제 2 전기히팅판(330)의 관통공들은 외곽 영역보다 중앙 영역에 더 많이 배치되어, 관통공들의 총 면적이 중앙 영역에서 많고 제 2 전기히팅판(330)의 외곽으로 갈수록 적게 함으로써 제 2 전기히팅판(330)의 균일 발열이 유도될 수 있다. 관통공들은 원형, 사각형 혹은 그 외의 형태를 가질 수 있다.
전류가 고르게 분포되어 전기히팅이 균일하게 될 수 있도록 제 2 전 기히팅판(330)은 좌우가 대칭인 형태를 가질 수 있다.
제 2 전기히팅판(330)은 전기히팅판을 직렬로 연결할 시 대용량의 전류가 전체 전기히팅판에 흐르는 단점을 해결하기 위해 병렬형으로 설계될 수 있다. 병렬형 설계에서, 전류는 일 단에서 타 단으로 흐른 뒤, 다시 타 단에서 일 단으로 흐를 수 있다.
제 1 전기히팅판(320) 및 제 2 전기히팅판(330)은 세라믹 절연체(310)에 의해 서로 연결될 수 있다. 세라믹 절연체(310)는 제 1 전기히팅판(320)과 제 2 전기히팅판(330)이 서로 전기적으로 쇼트나지 않도록 전기절연 기능을 수행한다.
세라믹 절연체는 원통형, 반구형, 사각형 또는 그 외의 여하한 형상을 가질 수 있다.
매연 여과 필터(300)는 배출 가스를 매연 여과 필터(300) 내의 내부 공간(350)으로 유입시키기 위한 가스 유입구(340)를 일 측면에 포함할 수 있다. 가스 유입구는 세라믹 구조체(310)의 대향하는 반대 방향에 위치할 수 있다.
가스 유입구(340)를 통해 내부 공간(350)으로 유입된 배출 가스는 제 1 전기히팅판(320) 또는 제 2 전기히팅판(330)을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
위에서 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.
10: 전기히터
20: 삼원촉매
30: 매연 여과 필터
100: 배출 가스 저감 장치
101: 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터
102: 필터 단위 구조체
110: 세라믹 절연체
111: 배출 가스 통과 공간
112: 중앙 영역
113: 개방 영역
115: 제 1 지지부
116: 제 2 지지부
117: 제 3 지지부
120: 상부 필터판
130: 하부 필터판
140: 상부 전기히팅판
141: 관통공
143: 제 1 종단
144: 제 1 상부 전기히팅판 연결판
145: 제 2 종단
146: 제 2 상부 전기히팅판 연결판
150: 하부 전기히팅판
151: 관통공
153: 제 1 종단
154: 제 1 하부 전기히팅판 연결판
155: 제 2 종단
156: 제 2 하부 전기히팅판 연결판
160: 상부 세라믹 절연체
161: 배출 가스 통과 공간
162: 상부 중앙 영역
163: 상부 개방 영역
165: 제 1 상부 지지부
166: 제 2 상부 지지부
167: 제 3 상부 지지부
200: 배출 가스 저감 장치
201: 전기히팅판
202: 필터 단위 구조체
203: 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터
211: 가스 유입구
210: 세라믹 필터판
220: 제 1 전기히팅판
230: 제 2 전기히팅판
240: 제 2 세라믹 필터판
241: 가스 유출구
300: 매연 여과 필터
310: 세라믹 절연체
320: 제 1 전기히팅판
330: 제 2 전기히팅판
340: 가스 유입구
350: 내부 공간
360: 전극
20: 삼원촉매
30: 매연 여과 필터
100: 배출 가스 저감 장치
101: 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터
102: 필터 단위 구조체
110: 세라믹 절연체
111: 배출 가스 통과 공간
112: 중앙 영역
113: 개방 영역
115: 제 1 지지부
116: 제 2 지지부
117: 제 3 지지부
120: 상부 필터판
130: 하부 필터판
140: 상부 전기히팅판
141: 관통공
143: 제 1 종단
144: 제 1 상부 전기히팅판 연결판
145: 제 2 종단
146: 제 2 상부 전기히팅판 연결판
150: 하부 전기히팅판
151: 관통공
153: 제 1 종단
154: 제 1 하부 전기히팅판 연결판
155: 제 2 종단
156: 제 2 하부 전기히팅판 연결판
160: 상부 세라믹 절연체
161: 배출 가스 통과 공간
162: 상부 중앙 영역
163: 상부 개방 영역
165: 제 1 상부 지지부
166: 제 2 상부 지지부
167: 제 3 상부 지지부
200: 배출 가스 저감 장치
201: 전기히팅판
202: 필터 단위 구조체
203: 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터
211: 가스 유입구
210: 세라믹 필터판
220: 제 1 전기히팅판
230: 제 2 전기히팅판
240: 제 2 세라믹 필터판
241: 가스 유출구
300: 매연 여과 필터
310: 세라믹 절연체
320: 제 1 전기히팅판
330: 제 2 전기히팅판
340: 가스 유입구
350: 내부 공간
360: 전극
Claims (13)
- 배출 가스 저감 장치에 사용되는 필터 단위 구조체에 있어서,
입자상 물질을 거르도록 구성되는 세라믹 필터 구조체;
세라믹 필터 구조체의 일 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 1 전기히팅판; 및
세라믹 필터 구조체의 타 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 2 전기히팅판을 포함하는 필터 단위 구조체.
- 제 1 항에 있어서,
세라믹 필터 구조체는 세라믹 필터판을 포함하고, 세라믹 필터판의 일 단에는 배출 가스가 유입되도록 구성되는 가스 유입구가 형성되어 있는 필터 단위 구조체.
- 제 2 항에 있어서,
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판은 전류가 병렬로 공급되도록 설계된 것을 특징으로 하는 필터 단위 구조체.
- 제 2 항에 있어서,
가스 유입구를 통해 유입된 배출 가스는 제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판을 통과하여 이동하도록 구성되는 필터 단위 구조체.
- 제 2 항에 있어서,
세라믹 필터 구조체에는 촉매가 코팅되는 것을 특징으로 하는 필터 단위 구조체.
- 제 2 항에 있어서,
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판은 배출 가스가 통과할 수 있는 복수개의 공기 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 단위 구조체.
- 제 1 항에 있어서, 세라믹 필터 구조체는
세라믹 절연체;
세라믹 절연체와 제 1 전기히팅판 사이에 위치하는 제 1 필터판; 및
세라믹 절연체와 제 2 전기히팅판 사이에 위치하는 제 2 필터판을 포함하고, 세라믹 절연체의 일 단에는 배출 가스가 유입되도록 구성되는 가스 유입구가 형성되어 있는 필터 단위 구조체.
- 제 7 항에 있어서,
제 1 필터판 및 제 2 필터판은 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 필터 단위 구조체.
- 제 7 항에 있어서,
가스 유입구를 통해 유입된 배출 가스는 제 1 필터판 및 제 1 전기히팅판을 통과하여 이동하거나, 또는 제 2 필터판 및 제 2 전기히팅판을 통과하여 이동하도록 구성되는 필터 단위 구조체.
- 제 7 항에 있어서,
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판은 배출 가스가 통과할 수 있는 복수개의 공기 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 단위 구조체.
- 제 7 항에 있어서,
제 1 전기히팅판의 전기 저항은 제 1 필터판의 전기 저항보다 작고, 제 2 전기히팅판의 전기 저항은 제 2 필터판의 전기 저항보다 작은 것을 특징으로 하는 필터 단위 구조체.
- 제 7 항에 있어서, 필터 단위 구조체는
제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판을 사이에 두고 세라믹 필터 구조체에 고정되는 제 2 세라믹 필터 구조체를 더 포함하고, 제 2 세라믹 필터 구조체는 제 2 세라믹 절연체를 포함하며, 제 2 세라믹 절연체의 일 단에는 제 1 전기히팅판 또는 제 2 전기히팅판을 통과한 배출 가스가 유출되도록 구성되는 가스 유출구가 형성되어 있는 필터 단위 구조체.
- 배출 가스 저감 장치에 사용되는 필터 단위 구조체에 있어서,
촉매가 코팅된 세라믹 필터판;
세라믹 필터판의 일 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 1 전기히팅판; 및
세라믹 필터판의 타 측면에 위치하며 발열되도록 구성되는 제 2 전기히팅판을 포함하고,
세라믹 필터판은 제 1 전기히팅판과 세라믹 본딩 방식에 의해 연결되고, 세라믹 필터판은 제 2 전기히팅판과 세라믹 본딩 방식에 의해 연결되는 필터 단위 구조체.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220116256A KR20240037576A (ko) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치 |
| PCT/KR2023/013993 WO2024058627A1 (ko) | 2022-09-15 | 2023-09-15 | 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220116256A KR20240037576A (ko) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240037576A true KR20240037576A (ko) | 2024-03-22 |
Family
ID=90481215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220116256A KR20240037576A (ko) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 전기 히팅되는 촉매 코팅 매연 여과 필터를 포함하는 배출 가스 저감 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240037576A (ko) |
-
2022
- 2022-09-15 KR KR1020220116256A patent/KR20240037576A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|
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