KR20240053892A - 다공성 금속 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양단이 개구된 케이스와, 상기 케이스 내부에 교대로 적층되고 공기 또는 가스가 통과하는 통로부를 형성하는 제1파형판 및 제2파형판을 포함하고, 상기 제1파형판은 제2파형판의 하면에 접촉되는 제1상부 꼭지부와, 제2파형판의 상면에 접촉되는 제1하부 꼭지부가 반복적으로 형성되고, 제1상부 꼭지부 및 제2하부 꼭지부 사이의 거리는 제1피치부(L1)를 형성하고, 상기 제2파형판은 제1파형판의 하면에 접촉되는 제2상부 꼭지부와, 제1파형판의 상면에 접촉되는 제2하부 꼭지부가 반복적으로 형성되며, 제2상부 꼭지부 및 제2하부 꼭지부 사이의 거리는 제2피치부(L2)를 형성하며, 상기 제1피치부(L1)와 제2피치부(L2)는 서로 다르게 형성하여 공기 또는 가스와 접촉되는 표면적을 증대하여 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

다공성 금속 구조체{POROUS METAL STRUCTURES}
본 발명은 공기 또는 가스가 통과하는 다수의 통로부를 갖는 것으로, 통과하는 공기를 가열하는 히터 기능을 수행하거나 배기가스의 유해물질을 제거하는 촉매 역할을 하는 다공성 금속 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 다공성 금속 구조체는 다수의 통로부를 형성하고 공기 또는 가스가 통로부를 통과하면서 촉매와 반응하여 배기가스의 유해물질을 제거하는 기능을 수행하거나 히터로 사용되어 통로부를 통과하는 공기를 가열하는 기능을 수행한다.
기존의 다공성 금속 구조체는 등록특허공보 10-1886189(2018년 08월 01일)에 개시된 바와 같이, 기존의 다공성 금속 구조체는 평판과 파형판이 교대로 반복적으로 적층되어 다수의 통로부를 형성하는 구조로 형성된다.
이와 같은 구조의 다공성 금속 구조체는 평판과 파형판의 표면에 촉매물질이 코팅되어 촉매 컨버터로 사용되는데, 평판의 표면에 촉매물질이 코팅되므로 촉매물질 코팅면적이 작아 촉매 컨버터의 성능이 저하되는 문제가 있다.
그리고, 다공성 금속 구조체가 히터로 사용될 경우 평판 형태로 인하여 발열면적이 작고 공기와의 접촉면적이 작게 되어 히터성능이 저하되는 문제가 있다.
등록특허공보 10-1886189(2018년 08월 01일)
따라서, 본 발명의 목적은 기존의 파형판과 평판구조 대신 파형판과 파형판이 적층되는 구조로 형성하여 공기 또는 가스와의 접촉면적을 최대화하여 촉매로 사용시 촉매 코팅면적을 증대하고 히터로 사용시 발열 면적을 증대하여 촉매 및 히터의 성능을 향상시킬 수 있는 다공성 금속 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제1파형판과 제2파형판이 교대로 적층되는 구조로 형성하여 조립시 제1파형판과 제2파형판의 꼭지점이 서로 일치되도록 하여 두 파형판 사이가 면 접촉으로 고정될 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있는 다공성 금속 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 양단이 개구된 케이스 내부에 공기 또는 가스가 통과하는 통로부를 형성하는 제1파형판 및 제2파형판이 교대로 적층되고, 제1파형판은 제2파형판의 하면에 접촉되는 제1상부 꼭지부와, 제2파형판의 상면에 접촉되는 제1하부 꼭지부가 반복적으로 형성되고, 제1상부 꼭지부 및 제2하부 꼭지부 사이의 거리는 제1피치부(L1)를 형성하고, 제2파형판은 제1파형판의 하면에 접촉되는 제2상부 꼭지부와, 제1파형판의 상면에 접촉되는 제2하부 꼭지부가 반복적으로 형성되며, 제2상부 꼭지부 및 제2하부 꼭지부 사이의 거리는 제2피치부(L2)를 형성하며, 제1피치부(L1)와 제2피치부(L2)는 서로 다르게 형성될 수 있다.
상기 제1상부 꼭지부와 제2상부 꼭지부의 꼭지점이 일치되도록 접촉될 수 있다.
상기 제2피치부(L2)의 거리는 제1피치부(L1)의 거리의 1/2로 형성될 수 있다.
상기 제1상부 꼭지부와 제1하부 꼭지부 사이의 제1높이(H1)는 제2상부 꼭지부와 제2하부 꼭지부 사이의 제2높이(H2)의 3배~5배로 형성될 수 있다.
상기 제1파형판과 제2파형판의 표면에 촉매물질이 코팅될 수 있다.
상기 제1파형판과 제2파형판은 전원이 인가되면 발열되는 히팅 코일로 제작될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 기존의 파형판과 평판구조 대신 파형판과 파형판이 적층되는 구조로 형성하여 공기 또는 가스와의 접촉면적을 최대화하여 촉매로 사용시 촉매 코팅면적을 증대하고 히터로 사용시 발열 면적을 증대하여 촉매 및 히터의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1파형판과 제2파형판이 교대로 적층되는 구조로 형성하여 조립시 제1파형판과 제2파형판의 꼭지점이 서로 일치되도록 하여 두 파형판 사이가 면 접촉으로 고정될 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다공성 금속 구조체의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다공성 금속 구조체의 일부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 다공성 금속 구조체의 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 절연성 연결부재의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 다공성 금속 구조체는 양쪽이 관통된 원형 또는 다각형 형태로 형성되는 케이스(10)와, 케이스(10)에 교대로 적층되는 제1파형판(20)과 제2파형판(30)을 포함한다.
이러한 다공성 금속 구조체는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1파형판(20)과 제2파형판(30)의 표면에는 배기가스와 반응하여 정화시키는 촉매물질이 코팅된 경우에는 금속 촉매 담체로 사용될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1파형판(20)과 제2파형판(30)에 전원이 인가되면 발열하는 히팅 코일로 제작될 경우 히터로 사용될 수 있고, 제1파형판(20)과 제2파형판(30)이 히팅 코일로 제작될 수 있고, 히팅 코일의 표면에 촉매물질이 코팅된 경우에는 히터 역할과 금속 촉매 담체 역할을 동시에 수행할 수 있다.
케이스(10)는 양단이 개구된 원통 형태일 수 있고, 사각형상으로 제작될 수 있으며, 케이스(10)의 일측 개구부는 공기 또는 가스가 흡입되는 흡입구가 되고, 케이스(10)의 타측 개구부는 공기 또는 가스가 배출되는 배출구가 될 수 있다.
케이스(10)가 원통 형태일 경우 제1파형판(20)과 제2파형판(30)은 감겨지는 형태로 케이스(10) 내부에 배치될 수 있고, 케이스(10)가 사각형상일 경우 제1파형판(20)과 제2파형판(30)은 상하방향으로 적층되는 형태로 배치될 수 있다.
다공성 금속 구조체가 금속 촉매 담체에 적용될 경우 도 1에 도시된 바와 같이, 제1파형판(20)과 제2파형판(30)은 교대로 반복 적층되고, 원형으로 감겨지게 배치되거나 상하방향으로 적층되게 배치될 수 있다.
그리고, 다공성 금속 구조체가 히터에 적용될 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 제1파형판(20)과 제2파형판(30)은 일정 개수만큼 적층되고 적층된 제1파형판(20)과 제2파형판(30)이 일정 간격(T1)을 두고 배치되어 제1파형판(20)과 제2파형판(30)으로 전원이 인가될 때 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제1파형판(20)은 물결 형태 또는 요철 형태로 형성되고, 상측은 제2파형판(30)의 하면에 접촉되는 제1상부 꼭지부(22)가 형성되고, 하측은 제2파형판(30)의 상면에 접촉되는 제1하부 꼭지부(24)가 형성되며, 제1상부 꼭지부들 및 제2하부 꼭지부들 사이의 거리는 제1피치부(L1)를 형성하고, 제1상부 꼭지부(22)와 제1하부 꼭지부(24) 사이의 높이는 제1높이(H1)을 형성할 수 있다.
제2파형판(30)은 물결 형태 또는 요철 형태로 형성되고, 상측은 제1파형판(20)의 하면에 접촉되는 제2상부 꼭지부(32)가 형성되고, 하측은 제1파형판(20)의 상면에 접촉되는 제2하부 꼭지부(34)가 형성되며, 제2상부 꼭지부들 및 제2하부 꼭지부들 사이의 거리는 제2피치부(L2)를 형성하고, 제2상부 꼭지부(32)와 제2하부 꼭지부(34) 사이의 높이는 제2높이(H2)을 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 다공성 금속 구조체는 제1파형판(20)과 제2파형판(30)이 적층되는 구조로 형성되어 표면적이 증대되고, 이에 따라 공기 또는 가스와의 접촉면적을 증대시킬 수 있어 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 금속 촉매 담체에 적용될 경우 촉매 코팅 면적을 증대시킬 수 있어 촉매 성능을 향상시킬 수 있고, 히터에 적용될 경우 발열 면적을 증대하여 히팅 성능을 향상시킬 수 있다.
제1파형판(20)과 제2파형판(30)의 파형 형태 및 사이즈가 동일할 경우 조립시 제1파형판(20)과 제2파형판(30)이 서로 겹쳐지게 되어 조립이 어렵고, 제1파형판(20)과 제2파형판(30) 사이가 서로 면 접촉되어 결합력을 증대시킬 수 있도록 제1파형판(20)의 제1피치부(L1)와 제2피치부(L2)가 상이하여야 하고, 제1높이(H1)와 제2높이(H20 역시 다르게 형성되어야 한다.
즉, 제1파형판(20)과 제2파형판(30)은 공기 또는 가스와의 접촉 면적을 최대로 하면서 조립시 제1파형판(20)과 제2파형판(30)의 결합력을 증대시킬 수 있는 구조를 가져야 한다.
따라서, 제1파형판(20)의 제1상부 꼭지부(22)는 제2파형판(30)의 제2상부 꼭지부(32)의 하면에 일치되도록 고정되고, 제1파형판(20)의 제1하부 꼭지부(24)는 제2파형판(30)의 제2하부 꼭지부(34)의 상면에 일치되도록 고정되면 제1파형판(20)과 제2파형판(30) 사이는 서로 면 접촉되어 결합력을 향상시키고 이에 따라 다공성 금속 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있다.
제1파형판(20)의 제1피치부(L1)와 제2파형판(30)의 제2피치부(L2)는 거리가 서로 다르기 때문에 제1파형판(20)과 제2파형판(30) 사이를 일치시키기 위해서는 제2피치부(L2)는 제1피치부(L1)의 1/2로 형성될 수 있다.
즉, 제1파형판(20)의 제1상부 꼭지부(22)의 외면이 제2파형판(30)의 제2상부 꼭지부(32)의 내면에 꼭지점이 일치되도록 배치되어 제1파형판(20)과 제2파형판(30) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 외부의 충격이나 진동 및 공기 또는 가스가 통과하는 압력 및 온도변화에 따른 열팽창 등에 따른 제1파형판(20)과 제2파형판(30)의 변형을 최소화할 수 있다.
제1파형판(20)의 제1높이(H1)와 제2파형판(30)의 제2높이(H2)는 서로 다르게 형성되고, 제1높이(H1)는 제2높이(H2)의 3배~5배로 형성되어 제1파형판(20)과 제2파형판(30)의 표면적을 증대하면서 제1파형판(20)과 제2파형판(30)의 결합력을 증대시킬 수 있다.
히터와 촉매 컨버터가 동시에 구비된 구조일 경우 전방에 히터가 구비되어 통과하는 공기 또는 가스를 가열하고 가열된 공기 또는 가스가 촉매 컨버터를 통과하면서 촉매 반응이 이루어진다.
이때, 히터와 촉매 컨버터 사이는 절연 가능하여야 하고, 이를 위해 히터와 촉매 컨버터 사이는 절연성 연결부재(50)로 연결된다. 절연성 연결부재(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 히터의 통로부에 삽입되는 제1핀부(52)와, 촉매 컨버터의 통로부에 삽입되는 제2핀부(54)와, 일측은 제1핀부(52)가 고정되고 타측은 제2핀부(54)가 고정되는 절연성 바디부(56)를 포함한다.
이와 같이, 히터와 촉매 컨버터 사이에 복수의 절연성 연결부재(50)를 삽입하여 연결하므로 히터와 촉매 컨버터 사이가 절연되면서 상호 연결되고, 핀부을 삽입하면 조립이 완료되므로 조립이 쉽고 편리하다.
10: 케이스 20: 제1파형판
22: 제1상부 꼭지부 24: 제1하부 꼭지부
30: 제2파형판 32: 제2상부 꼭지부
34: 제2하부 꼭지부

Claims (10)

  1. 양단이 개구된 케이스; 및
    상기 케이스 내부에 교대로 적층되고 공기 또는 가스가 통과하는 통로부를 형성하는 제1파형판 및 제2파형판을 포함하고,
    상기 제1파형판은 제2파형판의 하면에 접촉되는 제1상부 꼭지부와, 제2파형판의 상면에 접촉되는 제1하부 꼭지부가 반복적으로 형성되고, 제1상부 꼭지부와 제2하부 꼭지부 사이의 거리는 제1피치부(L1)를 형성하며,
    상기 제2파형판은 제1파형판의 하면에 접촉되는 제2상부 꼭지부와, 제1파형판의 상면에 접촉되는 제2하부 꼭지부가 반복적으로 형성되고, 제2상부 꼭지부와 제2하부 꼭지부 사이의 거리는 제2피치부(L2)를 형성하며,
    상기 제1피치부(L1)와 제2피치부(L2)는 서로 다르게 형성되는 다공성 금속 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1상부 꼭지부와 제2상부 꼭지부 사이는 그 꼭지점이 일치되도록 접촉되고, 제1하부 꼭지부와 제2하부 꼭지부 사이는 그 꼭지점이 일치되도록 접촉되어 제1파형판과 제2파형판 사이는 면 접촉되는 다공성 금속 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2피치부(L2)의 거리는 제1피치부(L1)의 거리의 1/2로 형성되는 다공성 금속 구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1상부 꼭지부와 제1하부 꼭지부 사이의 제1높이(H1)는 제2상부 꼭지부와 제2하부 꼭지부 사이의 제2높이(H2)의 3배~5배로 형성되는 다공성 금속 구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1파형판과 제2파형판은 그 표면에 촉매물질이 코팅되는 다공성 금속 구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1파형판과 제2파형판은 전원이 인가되면 발열하는 히팅 코일로 제작되는 다공성 금속 구조물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1파형판과 제2파형판은 전원이 인가되면 발열하는 히팅 코일로 제작되고 그 표면에 촉매물질이 코팅되는 다공성 금속 구조물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 원형 또는 사각형상이고, 케이스가 원형이면 제1파형판과 제2파형판은 감겨지는 형태로 적층되고, 케이스가 사각형상이면 제1파형판과 제2파형판은 상하방향으로 적층되는 다공성 금속 구조물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1파형판과 제2파형판은 전원이 인가되면 발열하는 히팅 코일로 제작되어 통과하는 공기 또는 가스를 가열하는 히터, 히터의 후방에 배치되어 히터를 통과한 공기 또는 가스가 유입되어 촉매물질과 반응하는 촉매 컨버터로 구성되며, 히터와 촉매 컨버터 사이는 절연성 연결부재로 상호 연결되는 다공성 금속 구조물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연성 연결부재는 히터의 통로부에 끼움 결합되는 제1핀부와, 촉매 컨버터의 통로부에 끼움 결합되는 제2핀부와, 일단에 제1핀부가 결합되고, 타단에 제2핀부가 결합되는 절연성 바디부를 포함하는 다공성 금속 구조물.

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