디젤 입자상 물질 제거용 필터(DIESEL PARTICULATE FILTER)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2010년09월13일
(11) 등록번호 10-0981979
(24) 등록일자 2010년09월07일
(51) Int. Cl.

F01N 3/021 (2006.01) F01N 3/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2008-0054575
(22) 출원일자 2008년06월11일
심사청구일자 2008년06월11일
(65) 공개번호 10-2009-0128699
(43) 공개일자 2009년12월16일
(56) 선행기술조사문헌
JP2001073742 A*
US20070151231 A1
JP2003286821 A
JP2003003835 A
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
세종공업 주식회사
울산 북구 효문동 800-1
(72) 발명자
정연욱
울산광역시 남구 야음동 동부아파트 302-2005
정대진
울산광역시 북구 효문동 800-1 세종공업 연구소
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
김선기
전체 청구항 수 : 총 5 항 심사관 : 김종섭
(54) 디젤 입자상 물질 제거용 필터
(57) 요 약
본 발명은 디젤 입자상물질 제거용 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게 케이싱에서 필터유닛을 분리함으로써 필
터유닛의 청소 내지 교체 수리 등을 원활하게 할 수 있는 디젤 입자상물질 제거용 필터에 관한 것이다.
본 발명의 디젤 입자상물질 제거용 필터는, 내부에 중공부를 가지고, 양단에 제1 및 제2 개구를 가진 케이싱; 및
상기 케이싱 내의 중공부에 분리가능하게 결합되고, 배기가스가 유입되는 유입구를 가진 필터유닛을 포함한다.
상기 케이싱의 내부에는 배플이 형성되고, 상기 배플은 관통된 결합부를 가지며, 상기 필터유닛은 내관 및 외관
사이에 개재된 필터를 포함하고, 상기 내관의 일단에는 결합단부가 돌출되며, 상기 결합단부는 상기 배플의 결합
부에 분리가능하게 끼움결합된다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-0981979
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(72) 발명자
임창준
경기도 화성시 능동 1150번지 신일해피트리@
966-1901
이진훈
울산광역시 중구 다운동 다운APT 202동 516호
이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 12-1-3-04
부처명 환경부
연구관리전문기관
연구사업명 무저공해자동차사업
연구과제명 EURO-5수준 대형경유차용 후처리장치 캐닝기술개발
기여율
주관기관 세종공업(주)
연구기간 총연구기간: 2004년 12월 1일 ~ 2009년 5월 31일 3단계2차년도연구기간: 2008년 06월 01일
~ 2009년5월 31일
등록특허 10-0981979
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특허청구의 범위
청구항 1
삭제
청구항 2
내부에 중공부를 가지고, 양단에 제1 및 제2 개구를 가진 케이싱; 및
상기 케이싱 내의 중공부에 분리가능하게 결합되고, 배기가스가 유입되는 유입구를 가진 필터유닛을 가진 디젤
입자상물질 제거용 필터에 있어서,
상기 케이싱의 내부에는 배플이 형성되고, 상기 배플은 관통된 결합부를 가지며,
상기 필터유닛은 필터를 포함하고, 상기 필터는 내관 및 외관 사이에 개재되어 지지되며, 상기 내관의 일단에는
결합단부가 돌출되고, 상기 결합단부는 상기 배플의 결합부에 분리가능하게 끼움결합되는 것을 특징으로 하는
디젤 입자상물질 제거용 필터.
청구항 3
제2항에 있어서,
상기 필터유닛의 결합단부 및 상기 케이싱의 결합부 사이에는 환형의 실링부재가 개재되고, 상기 환형의 실링부
재는 탄성을 가진 금속재질의 와이어메쉬로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 입자상물질 제거용 필터.
청구항 4
제3항에 있어서,
상기 케이싱은 내부에 중공부를 가진 몸체부 및 상기 몸체부의 일단에 구비된 원추부를 포함하고,
상기 몸체부와 원추부 사이의 내부에는 배플이 설치되고, 상기 배플은 그 중심부에 결합공을 가지며, 상기 배플
의 결합공 가장자리에는 환형의 결합부가 형성되고, 상기 결합부의 주변에는 복수의 배출공이 원호상으로 형성
되는 것을 특징으로 하는 디젤 입자상물질 제거용 필터.
청구항 5
제4항에 있어서,
상기 내관은 중공부를 가지고, 상기 내관의 측면에는 복수의 통로가 형성되며, 상기 내관의 일단은 폐쇄되고,
상기 내관의 타단은 개방되며, 상기 내관의 외주면에 필터가 설치되고, 상기 필터의 외주면은 외관에 의해 지지
되며, 상기 외관은 복수의 통로를 가지고, 상기 외관의 외주면과 상기 케이싱의 내주면 사이에는 배출통로가 형
성되는 것을 특징으로 하는 디젤 입자상물질 제거용 필터.
청구항 6
제5항에 있어서,
상기 내관의 일단 및 필터의 일단은 제1단부플레이트에 의해 폐쇄되고, 상기 필터의 타단은 제2단부플레이트에
의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 디젤 입자상물질 제거용 필터.
명 세 서
발명의 상세한 설명
기 술 분 야
본 발명은 디젤 입자상물질 제거용 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게 케이싱에서 필터유닛을 분리함으로써 필[0001]
터유닛의 청소 내지 교체 수리 등을 원활하게 할 수 있는 디젤 입자상물질 제거용 필터에 관한 것이다.
등록특허 10-0981979
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배 경 기 술
차량의 배기가스라 함은, 엔진으로부터 연소된 혼합기가 배기관을 통해 대기 중으로 방출되는 가스를 말한다.[0002]
이러한 배기가스는 주로 일산화탄소(C0), 질소산화물(NOx), 미연소탄화수소(HC) 등의 유해물질을 포함하고
있다.
한편, 디젤엔진 차량은 연비, 출력면에서 우수함에도 불구하고 가솔린엔진과 달리 배기가스 내에 질소산화물과[0003]
입자상 물질(PM; Particulate Matter)이 상당히 많이 함유되어 있다. 디젤차량에 있어서 공기가 대부분의 운전
조건에서 충분한 상태로 연소되기 때문에 CO와 HC는 가솔린 차량에 비해 아주 적게 배출되지만, NOx와 입자상물
질(매연)이 많이 배출된다.
따라서, 디젤자동차 배기규제의 주요한 대상물질은 질소산화물(NOx)와 입자상물질(PM)이고, 이의 대응기술로는[0004]
연료분사시기의 지연과 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Recirculation)에 의한 질소산화물의 농도저감기술과,
입자상물질을 저감하기 위한 엔진의 연소성능 개선 및 개량기술 등이 있다. 즉, 디젤 자동차 배기규제의 구체적
인 대응책으로 엔진의 개량과 후처리 기술로 구분되고 있는데, 우선 디젤자동차의 엔진 개량기술로는 연료실 개
량, 흡기계 개량, 연료분사계 개량, 배기가스 재순환장치 등이 적용 또는 개발되고 있다. 또한, 후처리기술로는
입자상물질(PM) 중 고비점 탄화수소를 정화하기 위한 산화촉매, 과잉산소분위기 하에서 질소산화물(NOx)을 분해
또는 환원하는 DeNOx 촉매, 입자상물질(PM)을 걸러주는 디젤 입자상물질 제거용 필터(Diesel Particulate
Filter; 이하 DPF라 함) 등이 있다.
이러한 DPF는 입자상물질(PM)을 확실하게 포집함으로써 배기가스의 배출량을 줄일 수 있다는 장점이 있지만, 시[0005]
간의 경과에 따른 DPF에 포집된 입자상물질의 증가로 인해 배출가스의 배압이 증가하여 엔진에 부담을 줄 수 있
고, 이에 DPF 내에 포집된 입자상물질을 연소시켜 재생하는 방식이 DPF의 성능을 좌우하는 중요한 요인이 된다.
이러한 DPF의 재생방식에는 자연재생, 강제재생, 복합재생 등과 같이 다양한 방식이 있었다.
하지만, DPF 내에 포집된 입자상물질은 그 재생에 의해 완전히 제거되지 않으면서 DPF의 필터내에 잔류하고, 특[0006]
히 오일성분의 잔류물은 DPF 내부를 막음으로써 엔진에 큰 부담을 줄 수 있다.
발명의 내용
해결 하고자하는 과제
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 케이싱에서 필터유닛을 분리함으로써 필터유닛 내에[0007]
있는 포집잔류물의 청소 등을 보다 용이하게 할 수 있는 디젤 입자상물질 제거용 필터를 제공하는 데 그 목적이
있다.
또한, 본 발명은 필터유닛과 케이싱의 결합부분에 실링부재를 개재시킴으로써 그 기밀성을 확실하게 보장할 수[0008]
있는 디젤 입자상물질 제거용 필터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
과제 해결수단
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디젤 입자상물질 제거용 필터는, [0009]
내부에 중공부를 가지고, 양단에 제1 및 제2 개구를 가진 케이싱; 및 [0010]
상기 케이싱 내의 중공부에 분리가능하게 결합되고, 배기가스가 유입되는 유입구를 가진 필터유닛을 포함한다.[0011]
상기 케이싱의 내부에는 배플이 형성되고, 상기 배플은 관통된 결합부를 가지며, [0012]
상기 필터유닛은 내관 및 외관 사이에 개재된 필터를 포함하고, 상기 내관의 일단에는 결합단부가 돌출되며, 상[0013]
기 결합단부는 상기 배플의 결합부에 분리가능하게 끼움결합된다.
상기 필터유닛의 결합단부 및 상기 케이싱의 결합부 사이에는 환형의 실링부재가 개재되고, 상기 환형의 실링부[0014]
재는 탄성을 가진 금속재질의 와이어메쉬로 이루어질 수 있다.
상기 케이싱은 내부에 중공부를 가진 몸체부 및 상기 몸체부의 일단에 구비된 원추부를 포함하고, [0015]
상기 몸체부와 원추부 사이의 내부에는 배플이 설치되고, 상기 배플은 그 중심부에 결합공을 가지며, 상기 배플[0016]
의 결합공 가장자리에는 환형의 결합부가 형성되고, 상기 결합부의 주변에는 복수의 배출공이 원호상으로 형성
등록특허 10-0981979
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된다.
상기 내관은 중공부를 가지고, 상기 내관의 측면에는 복수의 통로가 형성되며, 상기 내관의 일단은 폐쇄되고,[0017]
상기 내관의 타단은 개방되며, 상기 내관의 외주면에 필터가 설치되고, 상기 필터의 외주면은 외관에 의해 지지
되며, 상기 외관은 복수의 통로를 가지고, 상기 외관의 외주면과 상기 케이싱의 내주면 사이에는 배출통로가 형
성된다.
상기 내관의 일단 및 필터의 일단은 제1단부플레이트에 의해 폐쇄되고, 상기 필터의 타단은 제2단부플레이트에[0018]
의해 폐쇄된다.
효 과
이상과 같은 본 발명에 의하면, 케이싱에서 필터유닛을 분리함으로써 필터유닛 내에 있는 포집잔류물의 청소 등[0019]
을 보다 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 필터유닛과 케이싱의 결합부분에 실링부재를 개재시킴으로써 그 기밀성을 확실하게 보장할 수[0020]
있다.
발명의 실시를 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. [0021]
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터를 도시한다. [0022]
도시된 바와 같이, 본 발명은 차량의 배기계 상에 설치되는 케이싱(10) 및 상기 케이싱(10) 내에 분리가능하게[0023]
결합되는 필터유닛(20)을 포함한다.
케이싱(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 중공부를 가진 원통형의 몸체부(11)를 포함하고, 몸체부(11)의[0024]
양단에 제1 및 제2 개구(12, 13)가 형성된다. 제1개구(12)에는 원추부(12b)가 형성되고, 이 원추부(12b)의 단부
에는 제1플랜지가(12a)가 형성되며, 제1플랜지(12a)는 배기계의 파이프측에 결합된다. 원추부(12b)와 몸체부
(11) 사이의 내부에는 배플(14)이 설치되고, 배플(14)은 그 중심부에 결합공(14a)을 가지며, 이 결합공(14a)의
가장자리에는 환형의 결합부(14b)가 원추부(12b)를 향해 돌출된다. 그리고, 배플(14)의 결합공(14a) 주변에는
복수의 배출공(14c)이 원호상으로 형성되어 있다. 제2개구(13)의 주변에는 필터유닛(20)이 결합되는 제2플랜지
(13a)가 형성된다.
필터유닛(20)은 내부에 중공부(21a)를 가진 내관(21), 내관(21)의 외주면에 설치된 필터(22), 필터(22)의 외주[0025]
면을 지지하는 외관(23), 내관(21)의 일단에 배치된 결합단부(24), 내관(21)의 타단에 구비된 연결플랜지(25)을
포함한다.
내관(21)의 중공부(21a)는 그 일단이 폐쇄되고, 그 타단에 개구(21c)가 형성되며, 이 개구(21c)는 배기가스가[0026]
유입되는 유입구(21c)가 된다. 내관(21)의 내경면에는 복수의 통로(21b)가 형성되고, 이 복수의 통로(21b)를 통
해 배기가스가 필터(22) 내로 유입된다.
필터(22)는 메탈 폼 필터(metal foam filter), 세라믹 필터(ceramic filter), SiC필터, 메탈 파우더 필터[0027]
(metal powder filter) 등과 같이 다양한 종류의 필터로 구성되고, 유입된 배기가스 내의 입자상물질을 포집한
다.
외관(23)은 그 외주면이 케이싱(10)의 내주면과 소정 간격으로 이격됨으로써 정화된 배기가스의 배출통로(23a)[0028]
를 형성한다. 그리고, 외관(23)은 필터(22)의 외주면을 감싸면서 필터(22)을 지지하고, 복수의 통로(23b)를 가
진다. 이 복수의 통로(23b)를 통해 배기가스는 배출통로(23a)측으로 흐른다.
결합단부(24)는 내관(21)의 일단에서 연장되고, 케이싱(10)의 결합부(14b)에 분리가능하게 끼움결합된다. 특히,[0029]
필터유닛(20)의 결합단부(24) 및 케이싱(10)의 결합부(14b) 사이에는 환형의 실링부재(29)가 결합되고, 이 환형
의 실링부재(29)는 스테인레스 등과 같이 탄성을 가진 금속재질의 와이어메쉬로 이루어질 수 있다. 이 실링부재
(29)에 의해 필터유닛(20)의 결합단부(24)와 배플(14)의 결합부(14a) 사이에 견고한 결합력 및 밀봉성을 부여할
수 있다.
연결플랜지(25)는 내관(21)의 타단에 구비되고, 이 연결플랜지(25)는 배기계의 파이프측에 밀봉적으로[0030]
결합된다.
등록특허 10-0981979
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제1단부플레이트(26)는 필터(22)의 일단 및 내관(21)의 일단을 폐쇄하고, 제2단부플레이트(27)는 필터(22)의 타[0031]
단을 폐쇄한다.
제1단부플레이트(26)는 보강리브(26a)가 형성되고, 이 보강리브(26a)에 의해 소음 내지 진동에 대한 내진강성이[0032]
보강될 수 있다.
제2단부플레이트(27)는 그 외주부에 결합플랜지(27a)가 구비되고, 이 결합플랜지(27a)는 케이싱(10)의 제2플랜[0033]
지(13a)에 복수의 체결구를 통해 결합됨으로써 케이싱(10)의 제2개구(13)를 부분적으로 폐쇄한다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 다음과 같이 설명한다. [0034]
내관(21)의 일단 개구(21c)를 통해 배기가스가 유입되면, 배기가스는 필터(21)측으로 유입되고, 배기가스 내의[0035]
입자상물질 또는 이물질 등이 필터(21) 내의 기공측에 포집됨으로써 정화된다. 이렇게 정화된 배기가스는 외관
(23)의 통로(23b) 및 배출통로(23a)를 통과한 후에 배플(14)의 배출공(14a)측으로 유동하고, 배플(14)의 배출
공(14a)을 통과한 배기가스는 원추부(12b)의 내경면을 따라 유동하여 제1개구(12)를 통해 배출된다.
이상과 같은 본 발명은, 필터유닛(20)의 결합단부(23)가 케이싱(10)의 결합부(14b)에 분리가능하게 끼움결합되[0036]
고, 필터유닛(20)의 제2단부플레이트(26)가 케이싱(10)의 제2플랜지(13a)측에 분리가능하게 결합되는 구조로 이
루어지고, 이에 의해 필터유닛(20)을 케이싱(10)으로부터 용이하게 분리함으로써 필터유닛(20)의 필터(22) 내의
잔류포집물에 대한 청소가 매우 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 내관(21)의 결합단부(21a) 외주면에 탄성을 가진 실링부재(29)를 설치함으로써 내관(21)의 결[0037]
합단부(21a)와 케이싱(10)의 결합부(14b)를 견고하게 결합시킬 뿐만 아니라 그 밀봉성을 확실하게 확보할 수 있
는 장점이 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터를 도시한 사시도이다. [0038]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터를 도시한 분해사시도이다. [0039]
도 3은 본 발명에 의한 케이싱 부분을 도시한 분해사시도이다. [0040]
도 4는 도 2의 화살표 A부분에서 바라본 사시도이다. [0041]
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디젤 입자상물질 제거용 필터를 도시한 측단면도이다. [0042]
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *[0043]
10: 케이싱 11: 몸체부[0044]
12, 13: 제1 및 제2 개구 14: 배플[0045]
20: 필터유닛 21: 내관[0046]
22: 필터 23: 외관[0047]
24: 결합단부 25: 연결플랜지[0048]
등록특허 10-0981979
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도면
도면1
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도면2
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도면3
도면4
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도면5
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