WO2019194489A1 - 소유성 필터 및 그 제조방법과 이를 이용한 오일 세퍼레이터 - Google Patents

소유성 필터 및 그 제조방법과 이를 이용한 오일 세퍼레이터 Download PDF

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WO2019194489A1
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filter
oleophobic filter
oleophobic
metal
main body
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PCT/KR2019/003783
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황운봉
우세은
곽원식
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포항공과대학교 산학협력단
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Publication date
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    • F01M2013/0438—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with a filter

Definitions

  • the present invention relates to an oleophobic filter that can be mounted and used in an oil separator of an internal combustion engine and a method of manufacturing the same. It also relates to an oil separator equipped with the oleophobic filter.
  • an oil separator which is a purification system that allows only clean air to flow back into the engine, is used.
  • the oil separator has low separation efficiency and contamination of the sponge-shaped porous catcher (filter) that traps foreign substances. Occurs.
  • the present invention is to provide an oleophobic filter and a method for manufacturing the same, which always improves the separation efficiency of the oil separator separating the oil contained in the air and prevents contamination of the filter because the oil does not adhere to the filter surface.
  • the present invention is to provide an oil separator equipped with the oleophobic filter.
  • a method of manufacturing an oleophobic filter comprising: providing a metal filter; Forming fine concavo-convex by immersing the metal filter in an acidic solution to chemically etch the surface of the filter to form fine concavo-convex of several ⁇ m in size; And forming a fine hole in several nm units by forming an oxide film on the metal filter having the fine unevenness formed by anodizing.
  • a method for producing an oleophobic filter comprising a.
  • the metal filter may include aluminum.
  • the metal filter may be made of a scrubber shape in which several strands of metal fibers are laminated to cross each other.
  • the acidic solution may include a hydrochloric acid solution.
  • the step of forming the fine concavo-convex is the concentration of the hydrochloric acid solution is 3M, it can be made under the conditions of heating to a temperature of 80 °C or more.
  • the electrolyte solution used in the anodization may include an oxalic acid solution.
  • the oxalic acid solution may be provided at a 0.3 M concentration.
  • the anodization may be performed under conditions of applying a voltage of 40V at a temperature of 15 °C.
  • the oleophobic filter which has undergone the fine hole forming step may be provided with a method for producing an oleophobic filter, characterized in that the contact angle between the surface and the liquid is formed at 120 ° or more.
  • the oleophobic filter manufactured by the manufacturing method of any one of claims 1 to 9, wherein the oleophobic filter includes an etching layer and an oxide layer, the etching layer Fine ruggedness of several ⁇ m is provided on the surface in the direction of the oxide layer, and the oxide layer is an oleophobic filter provided with micro holes having a size of several nm on the surface of a surface in which the oxide of the metal forms a film and contacts with the outside. Is provided.
  • the oleophobic filter according to claim 10;
  • a main body having the oleophobic filter embedded therein and having an inner space partitioned between the upper and lower portions by the oleophobic filter;
  • a gas inlet pipe which penetrates one surface of the main body from the upper part of the main body and penetrates the oleophobic filter and is provided as a tube extending down to an inner space of the main body;
  • a gas discharge pipe provided at an upper portion of the main body and passing through one surface of the main body and connected to an upper portion of an inner space.
  • the oleophobic filter is disposed to be in close contact with the outer circumferential surface of the gas inlet pipe and the inner surface of the body so that the upper and lower portions of the inner space of the body is blocked from each other, the interior of the body through the gas inlet pipe Gas introduced into the lower part of the space passes through the oleophobic filter and is discharged to the outside through the gas discharge pipe, and oil or foreign matter contained in the gas is filtered by the oleophobic filter while the gas passes through the oleophobic filter. And an oil separator which is separated from the surface of the oleophobic filter to form droplets and accumulates in the space below the main body.
  • an oleophobic filter in which fine holes of several nm size are formed on a surface thereof and a method of manufacturing the same. Due to the formation of the fine holes, the oil filtered from the inlet air can be efficiently collected in the oil separator without adsorbing to the filter surface. Therefore, when the oleophobic filter according to the embodiment of the present invention is mounted on the oil separator, the efficiency of separating the blow-by gas and the oil may be much higher than before.
  • the oleophobic filter according to an embodiment of the present invention has an advantage that the life of the filter is long because no oil and foreign substances are adhered to the surface, and no additional cleaning process is required.
  • FIG. 1 is a process flowchart showing a method of manufacturing an oleophobic filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is a schematic view (side cross-sectional view) showing an enlarged cross-section of the metal filter 100 and the metal fiber 110 constituting the fine filter step (S10) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an electron micrograph (plan view) of the etching layer 112, which is a surface of the metal filter 100 that has undergone the fine unevenness forming step S10 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing a fine hole forming step (S20) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a schematic view (side cross-sectional view) representing an enlarged cross-section of the metal filter 100 through the fine hole forming step (S20) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an electron micrograph (perspective view) photographing the oxide layer 114, which is the uppermost surface of the metal filter 100 that has undergone the fine hole forming step (S20) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic view (perspective view) of an oil separator according to an embodiment of the present invention.
  • the surface of a metal has its own surface energy.
  • This surface energy can be identified by the contact angle of the liquid with respect to the metal surface when any liquid contacts the metal surface.
  • the contact angle is larger than 120 °
  • the metal surface has an oleophobicity property that oil droplets with low surface energy maintain the shape of a sphere and do not wet the surface of the metal substrate and flow easily according to external force. do.
  • the inherent contact angle of the metal surface can be changed through the surface treatment of the metal.
  • the present invention provides an oleophobic filter and a method of manufacturing the same, in which oil droplets are not wetted or adsorbed on the surface of the filter using the above-described principle.
  • the manufacturing method of the oleophobic filter according to an embodiment of the present invention may include a fine concave-convex forming step (S10), and a fine hole forming step (S20), it may be made in sequence have.
  • a metal filter may be provided as the material of the filter.
  • the metal may be etched by an acidic solution, and various kinds of metals capable of forming an oxide film by anodizing may be used, and are not particularly limited.
  • the metal may be provided in aluminum.
  • the fine unevenness forming step (S10) may be performed by chemical etching (immersion) by immersing the metal filter 100 in an acidic solution. Through this, the surface of the metal filter 100 may be etched to form fine irregularities of several ⁇ m in size.
  • the acidic solution used may be selected according to various kinds of metal filter materials, and is not particularly limited.
  • the acidic solution may be a hydrochloric acid solution.
  • the concentration of the hydrochloric acid solution is provided at 3 M, it may be made including a step of heating to a temperature of 80 ° or more in the state of the metal filter.
  • process conditions are not particularly limited as long as the purpose of forming fine irregularities of several ⁇ m in size can be achieved according to the type of metal used and the type of acidic solution, and may be changed to various conditions.
  • the metal filter provided in the fine unevenness forming step S10 may be provided as a mass in which several strands of metal fibers are stacked to cross each other.
  • the metal filter may be provided as a loofah-shaped product.
  • an etching layer 112 may be formed on a surface of the metal filter that has undergone the fine concavo-convex forming step S10 according to an embodiment of the present invention.
  • the etching layer 112 refers to a portion where irregular fine irregularities are formed on the upper surface of the metal fiber 110.
  • FIG. 3 is an electron micrograph (plan view) of the etching layer 112 of the surface of the metal filter 100 subjected to the fine concave-convex forming step (S10) according to an embodiment of the present invention.
  • the etching layer 112 may form fine irregularities having a size of several ⁇ m, which can be confirmed in FIG. 3.
  • the light colored portion is a protruding uneven portion, and the dark portion represents a portion recessed into the surface.
  • the fine hole forming step S20 may be performed by forming an oxide film on the metal filter on which the fine unevenness is formed by anodizing. That is, as shown in FIG. 4, the metal filter 100 having undergone the fine unevenness forming step S10 may be attached to a positive electrode and electrolyzed in an electrolyte solution to form an oxide film.
  • the electrolyte solution when the metal filter 100 is provided with aluminum, the electrolyte solution may be used an oxalic acid solution of 0.3 M concentration.
  • the electrolyte solution may be used by changing the electrolyte solution required according to the material of the various metal filters described above.
  • the fine hole forming step S20 may be performed under a condition of applying a voltage of 40V at a temperature of 15 ° C.
  • a voltage of 40V a voltage of 40V at a temperature of 15 ° C.
  • the above-described electrolyte solution and the conditions of voltage strength, temperature, etc. are exemplary embodiments, and thus, the present invention is not limited thereto, and the conditions may be variously changed to form an oxide film having a few holes of several nm. It can manufacture.
  • the metal filter manufactured by the method of manufacturing an oleophobic filter according to an embodiment of the present invention includes an etching layer 112 in which fine irregularities of several ⁇ m are formed and an oxide film in which fine holes of several nm are formed on the etching layer.
  • Layer 114 may be included.
  • the oxide layer 114 is an electron micrograph (perspective view) photographing the oxide layer 114, which is the uppermost surface of the metal filter 100 that has undergone the fine hole forming step (S20) according to an embodiment of the present invention.
  • the oxide layer 114 may have fine holes having a size of several nm, which can be confirmed in FIG. 6.
  • the filter manufactured by the oleophobic filter manufacturing method according to an embodiment of the present invention may be formed on the surface of the micro-roughness of the micron size and the fine hole structure of nm size.
  • the filter can have a low surface energy. Therefore, when liquid comes into contact with the filter, the contact angle between the surface and the liquid can be provided so that it is 120 ° or more. Accordingly, when the liquid comes into contact with the surface of the filter, the liquid may be provided to flow easily according to an external force without being wet or adsorbed on the surface.
  • the liquid may be an oil included in the blow-by gas of the internal combustion engine, and thus the surface of the filter may have strong oleophobicity.
  • an oil separator having an oleophobic filter formed on the surface of the fine concavo-convex size and the micro-hole structure of nm size.
  • an oil separator according to an embodiment of the present invention is an enclosed space with an oleophobic filter 300 having a micromapped structure having a size of ⁇ m and a microhole structure having a size of nm formed on a surface thereof by the above-described manufacturing method.
  • Body 200 having a through, the main body 200 through the upper surface of the main body 200, penetrating through the oleophobic filter 300, provided as a tube extending to the lower inner space of the main body 200 It may include a gas inlet pipe 210, and a gas discharge pipe 220 is provided as a pipe connected to the upper portion of the inner space penetrating the one surface of the main body 200 from the upper portion of the main body 200.
  • the upper / lower portion of the inner space of the main body 200 may be divided based on the arrangement of the oleophobic filter 300.
  • the body 200 may be provided in a cylindrical cylindrical shape.
  • the present invention is not limited thereto and may be provided in various shapes of sealed containers.
  • the oleophobic filter 300 may be disposed to be in close contact with the outer circumferential surface of the gas inlet pipe 210 and the inner surface of the main body 200 so that the upper and lower portions of the inner space of the main body 200 are separated from each other. Therefore, the gas 10 introduced into the lower inner space of the main body 200 through the gas inlet pipe 210 passes through the oleophobic filter 300 to be discharged to the outside through the gas discharge pipe 220. Can be provided.
  • a blow-by gas of an internal combustion engine engine may be introduced as the gas 10. Accordingly, oil and foreign matter contained in the gas may be filtered by the oleophobic filter 300 while the gas 10 passes through the oleophobic filter 300. At this time, the filtered oil may be accumulated in the space below the main body 200 by forming an oil droplet 51 by an external force, without adsorbing or wetting the surface as described above. At this time, the external force may be provided so that the oil falls in the direction of gravity by gravity. Air filtered while passing through the oleophobic filter 300 may be discharged to the outside through the gas discharge pipe 220. In this case, the gas discharge pipe 220 may be connected to an intake manifold of the internal combustion engine so that filtered air may be supplied to the intake manifold.

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Abstract

본 발명은 내연기관의 오일 세퍼레이터에 장착되어 사용될 수 있는 소유성 필터와 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한 상기 소유성 필터가 장착된 오일 세퍼레이터에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소유성 필터의 제조 방법으로서, 금속 필터를 제공하는 단계; 상기 금속 필터를 산성 용액에 담가 상기 필터 표면을 화학적으로 식각하여 수 μm 크기의 미세 요철을 형성하는 미세 요철 형성 단계; 및 상기 미세 요철이 형성된 금속 필터를 양극산화법으로 산화막을 형성함으로써 수 nm 단위의 미세홀을 형성하는 미세 홀 형성 단계; 를 포함하는 소유성 필터 제조 방법이 제공된다.

Description

소유성 필터 및 그 제조방법과 이를 이용한 오일 세퍼레이터
본 발명은 내연기관의 오일 세퍼레이터에 장착되어 사용될 수 있는 소유성 필터와 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한 상기 소유성 필터가 장착된 오일 세퍼레이터에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진과 같은 내연기관은 폭발 행정시 유입공기와 연료 및 약간의 엔진오일 등이 실린더의 내부에서 함께 폭발한다. 이때, 실린더는 유입공기와 불완전 연소된 연료 및 증발된 약간의 증발엔진오일이 혼합된 블로우바이 가스(blow-by gas)가 생성된다. 이러한 블로우바이 가스는 대부분 배기 매니폴드를 통해 외부로 배출된다. 하지만, 차량 엔진에서 발생하는 이물질의 배출 기준이 엄격해 짐에 따라, 배출 기준을 맞추기 위해 연소 찌꺼기와 이물질을 엔진의 흡기 라인으로 다시 보내서 한 번 더 태우는 방식을 사용하고 있다. 그러나 이 방식은 깨끗한 공기만 들어가야 하는 엔진에 오일과 이물질이 같이 들어가기 때문에 흡기 라인에 과도한 슬러지를 고착시켜 결과적으로 엔진 출력 저하 및 수명 감소 등의 문제를 야기시킨다.
이러한 문제를 감소시키기 위해 깨끗한 공기만 엔진으로 다시 유입되게 하는 정화 시스템인 오일 세퍼레이터가 사용되고 있는데, 종래의 오일 세퍼레이터는 분리 효율이 낮을 뿐만 아니라 이물질을 포집하는 스폰지 형상의 다공성 캐처(필터)의 오염이 발생한다.
본 발명에서는, 공기에 포함된 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터의 분리 효율을 항상 시키고, 오일이 필터 표면에 묻지 않아 필터의 오염을 막을 수 있는 소유성 필터와 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 소유성 필터를 장착한 오일 세퍼레이터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소유성 필터의 제조 방법으로서, 금속 필터를 제공하는 단계; 상기 금속 필터를 산성 용액에 담가 상기 필터 표면을 화학적으로 식각하여 수 μm 크기의 미세 요철을 형성하는 미세 요철 형성 단계; 및 상기 미세 요철이 형성된 금속 필터를 양극산화법으로 산화막을 형성함으로써 수 nm 단위의 미세홀을 형성하는 미세 홀 형성 단계; 를 포함하는 소유성 필터 제조 방법이 제공된다.
이때, 상기 금속 필터는 알루미늄을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 필터는 여러 가닥의 금속 섬유가 서로 교차되게 적층된 수세미형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 산성 용액은 염산 용액을 포함할 수 있다.
이때, 상기 미세 요철 형성 단계는 상기 염산 용액의 농도가 3 M 이고, 이를 80℃ 이상의 온도로 가열하는 조건하에서 이루어질 수 있다.
이때, 상기 양극산화법에 사용되는 전해질 용액은 옥살산 용액을 포함할 수 있다.
이때, 상기 옥살산 용액은 0.3 M 농도로 제공될 수 있다.
이때, 상기 양극산화법은 15℃ 온도에서 40V의 전압을 가하는 조건으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 미세 홀 형성 단계를 거친 상기 소유성 필터는 그 표면과 액체의 접촉각이 120°이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소유성 필터 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 소유성 필터로서, 상기 소유성 필터는 식각층 및 산화막층을 포함하되, 상기 식각층은 상기 산화막층 방향의 표면에 수 μm 크기의 미세 요철이 구비되고, 상기 산화막층은 상기 금속의 산화물이 피막을 형성하여 외부와 접촉하는 면의 표면에 수 nm 크기의 미세홀이 구비되는 소유성 필터가 제공된다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제10항에 따른 소유성 필터; 상기 소유성 필터가 내재되며 상기 소유성 필터에 의하여 상부와 하부가 구획되는 내부 공간을 갖는 본체; 상기 본체의 상부에서 상기 본체의 일면을 관통하며, 상기 소유성 필터를 관통하여, 상기 본체의 내부공간 하부까지 이어진 관으로 구비되는 기체 유입관; 및 상기 본체의 상부에서 상기 본체의 일면을 관통하여 내부공간 상부와 이어진 관으로 구비되는 기체 배출관; 을 포함하되, 상기 소유성 필터는 상기 본체의 내부공간의 상부와 하부가 서로 차단되도록 상기 기체 유입관의 외주면 및 상기 본체의 내측면과 밀착되도록 배치되고, 상기 기체 유입관을 통해 상기 본체의 내부공간 하부로 유입된 기체는 상기 소유성 필터를 통과하여 상기 기체 배출관을 통해 외부로 배출되되, 상기 기체가 상기 소유성 필터를 통과하면서 상기 기체 안에 함유된 오일 또는 이물질이 상기 소유성 필터에 의해 여과되고 상기 소유성 필터의 표면에서 분리되어 액적을 형성하여 상기 본체 하부 공간에 축적되는 오일 세퍼레이터가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 표면에 수 nm 크기의 미세 홀이 형성된 소유성 필터와 그 제조 방법이 제공된다. 상기 미세 홀이 형성됨으로 인하여, 유입 공기로부터 걸러진 오일이 상기 필터 표면에 흡착하지 않고 효율적으로 오일 세퍼레이터에 수집될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 소유성 필터를 오일 세퍼레이터에 장착하면 블로우바이 가스와 오일을 분리하는 효율을 기존보다 훨씬 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 소유성 필터는 표면에 오일 및 이물질이 묻지 않아 필터의 수명이 길어지고, 추가적인 세척 과정이 필요 없다는 장점이 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소유성 필터의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 요철 형성 단계(S10)를 거친 금속 필터(100)와 이를 구성하는 금속 섬유(110)의 확대 단면을 표현한 개략도(측단면도)이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 요철 형성 단계(S10)를 거친 금속 필터(100)의 표면인 식각층(112)을 촬영한 전자현미경 사진(평면도)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 홀 형성 단계(S20)를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 홀 형성 단계(S20)를 거친 금속 필터(100)의 확대 단면을 표현한 개략도(측단면도)이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 홀 형성 단계(S20)를 거친 금속 필터(100)의 최상부 표면인 산화막층(114)을 촬영한 전자현미경 사진(사시도)이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 세퍼레이터의 개략도(사시도)이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되지 않는다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서 구성요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장하거나 축소생략하여 도시된 부분도 있다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
일반적으로 금속의 표면은 고유의 표면 에너지를 가지고 있다. 이 표면 에너지는 임의의 액체가 금속 표면에 접촉할 때 금속 표면에 대한 액체의 접촉각(contact angle)으로 확인할 수 있다. 이때, 그 접촉각이 120° 보다 크면, 그 금속 표면은 표면 에너지가 낮은 기름 방울이 구의 형상을 유지하면서 금속 기재의 표면을 적시지 않고 외부 힘에 따라 쉽게 흐르는 소유성(疏油性, oleophobicity) 특성을 갖게 된다. 이때, 금속 표면이 가지는 이러한 고유의 접촉각은 금속의 표면 가공 처리를 통해 그 값을 변화시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 원리를 이용하여 필터의 표면에 기름 방울이 젖거나 흡착되지 않는 소유성 필터와 그 제조 방법을 제공하고 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소유성 필터의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소유성 필터의 제조방법은 미세 요철 형성 단계(S10), 및 미세 홀 형성 단계(S20)을 포함할 수 있으며, 그 순서대로 순차적으로 이루어질 수 있다.
우선 필터의 재료로서 금속 필터가 제공될 수 있다. 이때, 상기 금속은 산성 용액에 의해 식각(etching) 될 수 있고, 양극산화법(anodizing)으로 산화막을 형성할 수 있는 다양한 종류의 금속이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속은 알루미늄으로 제공될 수 있다.
미세 요철 형성 단계(S10)는 금속 필터(100)를 산성 용액에 담가 화학적 식각(etching) 처리 과정으로 이루어질 수 있다. 이를 통하여 상기 금속 필터(100) 표면이 식각되어 수 μm 크기의 미세 요철을 형성할 수 있다. 이때, 사용되는 산성 용액은 다양한 종류의 금속 필터 재료에 맞추어 선택될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 산성 용액은 염산 용액이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염산 용액의 농도는 3 M로 제공되고, 상기 금속 필터를 담근 상태에서 80°이상의 온도로 가열하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다. 다만, 이와 같은 공정 조건은 사용되는 금속의 종류, 산성 용액의 종류에 따라 수 μm 크기의 미세 요철을 형성하는 목적이 달성될 수 있다면 특별히 제한되지 않고, 다양한 조건으로 변경하여 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 요철 형성 단계(S10)를 거친 금속 필터(100)와 이를 구성하는 금속 섬유(110)의 확대 단면을 표현한 개략도(측단면도)이다. 도 2를 참조하면, 상기 미세 요철 형성 단계(S10)에 제공되는 금속 필터는 여러 가닥의 금속 섬유가 서로 교차되게 적층된 덩어리로 제공될 수 있다. 이때, 상기 금속 필터는 수세미 형상 제품으로 제공될 수 있다. 도 2의 개략도와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 미세 요철 형성 단계(S10)를 거친 금속 필터의 표면에 식각층(112)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 식각층(112)은 금속 섬유(110) 표면의 상단에 불규칙한 미세 요철이 형성된 부분을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 요철 형성 단계(S10)를 거친 금속 필터(100) 표면의 식각층(112)을 촬영한 전자현미경 사진(평면도)이다. 상기 식각층(112)은 상술한 바와 같이 수 μm 크기의 미세 요철을 형성할 수 있으며, 도 3에서 이를 확인할 수 있다. 도 3에서 밝은 색 부분은 돌출된 요철 부분이고, 어두운 부분은 표면 내부로 오목하게 패인 부분을 나타낸다.
다음으로, 상기 미세 홀 형성 단계(S20)는 상기 미세 요철이 형성된 금속 필터를 양극 산화법(adnodizing)으로 산화막을 형성하여 이루질 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 미세 요철 형성 단계(S10)를 거친 상기 금속 필터(100)를 양(+)의 전극에 부착하여 전해질 용액에서 전기분해함으로써 산화막을 형성할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 필터(100)가 알루미늄으로 제공되는 경우, 상기 전해질 용액은 0.3 M 농도의 옥살산 용액이 사용될 수 있다. 이때, 상기 전해질 용액은 상술한 다양한 금속 필터의 재료에 맞추어 요구되는 전해질 용액으로 변경하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 미세 홀 형성 단계(S20)는 15℃ 온도에서 40V의 전압을 가하는 조건으로 이루어질 수 있다. 다만, 상술한 전해질 용액과 전압 세기, 온도 등의 조건은 예시적인 일 실시예이므로, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 수 nm의 미세 홀을 갖는 산화막을 형성할 수 있도록 그 조건을 다양하게 변경하여 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 홀 형성 단계(S20)를 거친 금속 필터(100)의 확대 단면을 표현한 개략도(측단면도)이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 소유성 필터 제조 방법에 의해 제조된 금속 필터는 수 μm 크기의 미세 요철이 형성된 식각층(112)과 그 식각층 상부에 수 nm 크기의 미세 홀이 형성된 산화막층(114)을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 홀 형성 단계(S20)를 거친 금속 필터(100)의 최상부 표면인 산화막층(114)을 촬영한 전자현미경 사진(사시도)이다. 상기 산화막층(114)은 상술한 바와 같이 수 nm 크기의 미세 홀이 형성될 수 있으며 도 6에서 이를 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소유성 필터 제조 방법에 의해 제조된 필터는 그 표면에 μm 크기의 미세 요철과 nm 크기의 미세 홀 구조가 형성될 수 있다. 이 같은 표면 구조에 의해, 상기 필터는 낮은 표면에너지를 가질 수 있다. 따라서, 상기 필터에 액체가 접촉하는 경우, 그 표면과 액체의 접촉각이 120°이상이 되도록 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 필터의 표면에 액체가 접촉하는 경우, 액체가 그 표면에 젖거나 흡착되지 않고, 외력에 따라 쉽게 흐르도록 제공될 수 있다. 이때, 상기 액체는 내연기관의 블로우바이 가스에 포함된 오일일 수 있고, 이에 따라 상기 필터의 표면은 강한 소유성(疏油性, oleophobicity)의 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 제조 방법에 의해 그 표면에 μm 크기의 미세 요철과 nm 크기의 미세 홀 구조가 형성된 소유성 필터가 구비된 오일 세퍼레이터가 제공될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 세퍼레이터의 개략도(사시도)이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 세퍼레이터는 상술한 제조 방법에 의해 그 표면에 μm 크기의 미세 요철과 nm 크기의 미세 홀 구조가 형성된 소유성 필터(300)와 밀폐된 공간을 갖는 본체(200), 상기 본체(200)의 상부에서 상기 본체(200) 일면을 관통하며, 상기 소유성 필터(300)를 관통하여, 상기 본체(200)의 내부공간 하부까지 이어진 관으로 구비되는 기체 유입관(210), 및 상기 본체(200)의 상부에서 상기 본체(200) 일면을 관통하여 내부공간 상부와 이어진 관으로 구비되는 기체 배출관(220)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 본체(200)의 내부공간의 상부/하부의 구분은 상기 소유성 필터(300)의 배치를 기준으로 구분될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본체(200)는 원통형 형상의 통으로 제공될 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 다양한 형상의 밀폐용기로 제공될 수 있다.
상기 소유성 필터(300)는 상기 본체(200)의 내부공간의 상부와 하부가 서로 분리되도록 상기 기체 유입관(210)의 외주면 및 상기 본체(200) 내측면과 밀착되도록 배치될 수 있다. 따라서 상기 기체 유입관(210)을 통해 상기 본체(200)의 내부공간 하부로 유입된 기체(10)는 상기 소유성 필터(300)를 반드시 통과하여 상기 기체 배출관(220)을 통해 외부로 배출되도록 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오일 세퍼레이터는 내연기관 엔진의 블로우바이 가스(blow-by gas)가 상기 기체(10)로서 유입될 수 있다. 따라서, 상기 기체(10)가 상기 소유성 필터(300)를 통과하면서 상기 기체 안에 함유된 오일 및 이물질이 상기 소유성 필터(300)에 의해 걸러질 수 있다. 이때, 걸러진 오일은 상술한 바와 같이 표면에 흡착하거나 표면을 적시지 않고 외력에 의해 오일 액적(51)을 형성하여 상기 본체(200) 하부 공간에 축적될 수 있다. 이때, 상기 외력은 중력에 의해 상기 오일이 중력방향으로 떨어지도록 제공될 수 있다. 상기 소유성 필터(300)를 통과하면서 여과된 공기는 상기 기체 배출관(220)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 이때, 상기 기체 배출관(220)은 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드(intake manifold)로 연결되어 여과된 공기가 상기 흡기 매니폴드로 공급될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 소유성 필터의 제조 방법으로서,
    금속 필터를 제공하는 단계;
    상기 금속 필터를 산성 용액에 담가 상기 금속 필터의 표면을 화학적으로 식각하여 수 μm 크기의 미세 요철을 형성하는 미세 요철 형성 단계; 및
    상기 미세 요철이 형성된 금속 필터를 양극산화법으로 산화막을 형성함으로써 수 nm 단위의 미세홀을 형성하는 미세 홀 형성 단계; 를 포함하는 소유성 필터 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 필터는 알루미늄을 포함하는 소유성 필터 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 필터는 여러 가닥의 금속 섬유가 서로 교차되게 적층된 수세미형상으로 이루어진 소유성 필터 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산성 용액은 염산 용액을 포함하는 소유성 필터 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 미세 요철 형성 단계는 상기 염산 용액의 농도가 3 M 이고, 이를 80℃ 이상의 온도로 가열하는 조건하에서 이루어지는 소유성 필터 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양극산화법에 사용되는 전해질 용액은 옥살산 용액을 포함하는 소유성 필터 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 옥살산 용액은 0.3 M 농도인 소유성 필터 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 양극산화법은 15℃ 온도에서 40V의 전압을 가하여 이루어지는 소유성 필터 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 미세 홀 형성 단계를 거친 상기 소유성 필터는 그 표면과 액체의 접촉각이 120°이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소유성 필터 제조 방법
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 소유성 필터로서,
    상기 소유성 필터는 식각층 및 산화막층을 포함하되,
    상기 식각층은 상기 산화막층 방향의 표면에 수 μm 크기의 미세 요철이 구비되고,
    상기 산화막층은 상기 금속의 산화물이 피막을 형성하여 외부와 접촉하는 면의 표면에 수 nm 크기의 미세홀이 구비되는 소유성 필터.
  11. 제10항에 따른 소유성 필터;
    상기 소유성 필터가 내재되며 상기 소유성 필터에 의하여 상부와 하부가 구획되는 내부 공간을 갖는 본체;
    상기 본체의 상부에서 상기 본체의 일면을 관통하며, 상기 소유성 필터를 관통하여, 상기 본체의 내부공간 하부까지 이어진 관으로 구비되는 기체 유입관; 및
    상기 본체의 상부에서 상기 본체의 일면을 관통하여 내부공간 상부와 이어진 관으로 구비되는 기체 배출관; 을 포함하되,
    상기 소유성 필터는 상기 본체의 내부공간의 상부와 하부가 서로 차단되도록 상기 기체 유입관의 외주면 및 상기 본체의 내측면과 밀착되도록 배치되고,
    상기 기체 유입관을 통해 상기 본체의 내부공간 하부로 유입된 기체는 상기 소유성 필터를 통과하여 상기 기체 배출관을 통해 외부로 배출되고,
    상기 기체가 상기 소유성 필터를 통과하면서 상기 기체 안에 함유된 오일 또는 이물질이 상기 소유성 필터에 의해 여과되고 상기 소유성 필터의 표면에서 분리되어 액적을 형성하여 상기 본체 하부 공간에 축적되는 오일 세퍼레이터.
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