KR101074530B1 - 흡수성을 개선시킨 여과부재를 이용한 자동차용 에어 필터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본원은 자동차 내연기관으로 공급되는 연료의 연소를 위해 흡입되는 공기를 여과시키기 위한 에어필터 구조에 관한 것으로, 상,하부 캡과 내,외측 코어 사이에 여과부재를 내장하여 제공되는 원통형 에어필터 구조에 관한 것이다.

본원에서 자동차용 원통형 에어필터는 폴리에스테르 등의 합성수지나 섬유소재의 직물지나 셀룰로오스의 펄프지 중에서 선택되는 여과부재가 대기중의 수분을 흡수하여 부풀어오르거나 또는 인접 여과면끼리 붙어버려서 쉽게 여과기능을 상실하는 것을 예방하기 위해 무기산 염을 녹인 수용액을 여과부재에 분무/코팅시키거나 도포시킨 후 건조시켜 주는 전처리공정을 통하여 여과부재의 흡수성을 개선시켜 내수성(耐水性)을 높여주는 처리공정을 수행하고, 상기 전처리공정을 수행한 여과부재를 일정 폭 범위로 절곡시켜 다수의 주름부를 갖는 여과부재 엘레멘트를 얻되, 주름부의 일측으로 용융된 열가소성수지로 핫멜트 처리한 여과부재 엘레멘트를 얻는 공정과, 상기 여과부재 엘레멘트를 원형으로 감은 형태로 원통형 에어필터를 이루어서 내,외측코어 사이에 내삽하고, 상,하부 캡을 덮어 끼우고 열융착 시켜서 제공되는 자동차용 에어필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본원에서 제공되는 에어필터는 전처리공정을 통하여 여과부재의 흡수성을 개선시켜주고 핫 멜트 처리를 실시함으로 인하여 인접한 여과지끼리 붙어버리는 현상이 배제되어 여과지 전체면을 통하여 분진제거 기능을 골고루 수행하게 됨으로 말기 압력손실에 이르는 기간이 연장되고 동시에 엔진기관의 연비 및 출력에 좋은 영 향을 줘서 결과적으로 연료절감 효과를 얻을 수 있으며, 또한 엔진에 양질의 공기를 연속 공급할 수 있게 됨으로 엔진 실린더와 피스톤 사이 접동 부위의 마모를 가져와 소음을 발생하던 에어필터의 문제점을 해소하는 소음감소 효과도 갖는다.

자동차, 에어필터, 여과부재, 무기산염, 핫멜트, 열융착

Description

흡수성을 개선시킨 여과부재를 이용한 자동차용 에어 필터 및 그 제조방법{vehicle air-filter and the manufacturing method improving absorbation}

본원은 자동차용 에어필터에 관한 것으로서, 특히 자동차의 기관(엔진)에 공급된 연료의 연소를 위하여 흡입되는 공기를 여과시키는 자동차용 에어필터에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 기관(엔진)은 연소행정 동안 공급되는 연료의 연소를 위하여 다량(승용차의 경우 가솔린 1리터당 5,000 ∼ 10,000리터)의 공기를 외부로부터 흡입하게 되며 이와 같이 외부로부터 흡입되는 공기 중에는 모래 가루, 먼지, 분진 등의 불순물들이 포함되어 있다.

이에 따라 외부로부터 흡입되는 공기를 불순물들을 제거하지 않은 상태로 엔진에 공기를 공급하는 경우, 상기 불순물들이 엔진 실린더의 내벽면을 마모시키며, 실린더와 피스톤 사이 접동부위의 마모를 촉진하게 됨으로써, 기관의 연비 및 출력에 악영향을 주고 엔진오일에 혼합되어 오일필터의 수명을 단축시키기도 한다.

이러한 이유로 흡입 매니폴드 측에 에어필터가 장착되어 외부로부터 흡입되는 공기 중의 불순물을 제거하게 되며, 이러한 에어필터는 정기적으로 점검하여 교체하여 주는 소모품으로 자동차의 정격 공기량에 따라 판형이나 원통형 등으로 형 성될 수 있으나 본 명세서에서는 정격 공기량이 상대적으로 큰 대형 자동차(버스, 트럭, 레미콘 등의 상용차)에 적용되는 원통형 에어필터에 관한 것이다.

종래의 기술에서도 자동차용 에어필터 구조는 많이 개시되어 있는바, 그 중에서도 본원과 유사하도록 자동차용으로 에어필터를 제공하고자 하는 선행기술로 공개특허 2003년 제87173호 기술이 개시되어 있다.

상기 공개기술을 도 1로 표시하여 이를 참조하여 살펴보면, 기존의 원통형 공기 에어필터는 여과부재(101)가 내측 타공망(102)과 외측 타공망(103) 사이에 내삽되고 그 상,하부가 상부캡(104)과 하부캡(105)으로 감싸지는 구조로 제공되고, 상기 내측 및 외측 타공망은 얇은 철판이나 합성수지판에 다수의 관통홀을 갖도록 제공되거나 또는 철망으로 원통 형상으로 짜여서 제공될 수 있는바, 상기 내측 타공망(102) 및 외측 타공망(103)은 흡입되는 공기의 압력으로부터 여과부재(101)를 보호하여, 상기 여과부재(101)가 공기압에 의해 파손되는 것을 예방하는 기능을 하게 되고, 상부캡(104)및 하부캡(105)은 철판이나 함석판 또는 합성수지 사출품으로 제공되어 여과부재(101)나 내측 및 외측 타공망(102 및 103)의 상단부 및 하단부를 각각 지지하며, 여과부재(101)가 내, 외측 타공망 사이에서 일정 간격을 유지하도록 여과부재(101)나 내, 외측 타공망이 안착되기 위한 홈부(凹)를 갖는 구조로 제공될 수 있다.

상기의 여과부재(101)는 자동차 내로 흡입되는 공기를 여과시켜 상기 공기 중에 포함된 불순물을 제거하게 되며, 이러한 여과부재(101)는 펄프나 폴리에스테 르, 폴리프로필렌 등을 소정비율로 혼합하여 판상으로 압착한 후, 여과부재로 제공되어 왔는바, 여과부재가 건조하고 쾌청한 날씨에서는 일정기간 어느 정도 여과성능을 발휘하게 되나, 비가 오거나 날이 궂어 공기 중의 수분이 많게 되면 여과부재가 습기를 흡수하여 펄프층이 부풀어 오르며 여과부재의 미세기공을 수분이 막고 있다가 건조되는 경우에는 여과부재 면과 면 끼리 엉겨 붙어서 공기흐름을 이루지 못하며 여과효율을 급격히 떨어뜨리게 되는 결과를 초래하며, 이런 부위에 또 다시 습기를 흡수하게 되면 통상의 공기압에서도 쉽게 여과부재가 파손되어 필터링 기능을 못하게 되어 1주일도 사용하지 못하고 버려지는 문제점을 갖고 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 에어필터를 이루는 여과부재에 페놀 등에 함침된 여과지를 사용하고자 하는 시도가 있었으나, 일정기간 사용 후 폐기되는 에어필터의 여과지를 소각시키는 경우, 페놀성분에 의한 발암물질이 발생되어 심각한 대기 오염을 일으키는 문제점도 갖고 있었다.

본원은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로, 자동차용 에어필터의 여과성능을 높이며 사용기간을 늘릴 수 있는 방안을 찾기 위한 과제를 갖고 시작된 발명이다.

본원은 펄프나 직물지나 합성수지류 중에서 선택되는 여과부재를 무기산의 염 수용액으로 도포/함침/코팅 처리하는 수단으로 내수성(耐水性)을 높여주는 전처리공정을 수행하고, 이를 일정 폭 범위로 절곡시켜 다수의 주름부를 갖는 여과부재를 얻을 때, 주름부의 일측부에 열가소성수지로 핫멜트 처리를 한 여과부재를 사용함으로 여과부재가 일정간격을 유지하여 휨이나 뒤틀림, 쏠림현상을 방지하고 분진의 포집 분포도를 균일하게 하여 여과성능을 높이며 사용기간을 늘릴 수 있는 에어필터를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하고 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본원에서 개시되는 기술사상은, 자동차 내연기관으로 공급되는 연료의 연소를 위해 흡입되는 공기를 여과시키기 위한 구조로 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 여과부재를 내장하여 제공되는 원통형 에어필터의 제조방법으로, 에어필터에 사용하는 여과부재의 흡수성을 제거하기 위해 질산칼륨이나 질산나트륨 10~30w% 수용액에 산화철 3~10w% 을 녹인 수용액에 여과부재를 도포/코팅시킨 후 건조시켜 내수성(耐水性)을 높여주는 전처리공정을 수행하는 제1단계공정과 상기 제1단계공정을 거친 여과부재를 절곡높이 10~60㎜ 범위로 절곡시켜 다수의 주름부를 갖는 여과부재를 얻되, 주름부의 일측은 절곡부만을 갖도록 가공되고 주름부의 타측은 절곡과 동시 용융된 열가소성수지로 핫멜트처리하여 0.05~5㎜ 두께 범위로 핫멜트부가 형성된 여과부재를 얻는 제2단계공정과 상기의 제2단계공정을 거쳐 얻은 여과부재를 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 원형으로 감긴 형태로 원통형 에어필터를 이루되, 여과부재의 절곡부만을 갖는 쪽이 외측코어 쪽으로 핫멜트부를 갖는 쪽이 내측코어 쪽으로 위치하여 원통형 에어필터 구조를 형성하는 제3단계공정을 포함하여 이루어지는 수단으로 자동차용 에어필터를 얻는 제조방법에 대한 기술사상을 갖는다.

본원의 자동차용 에어필터에 사용하는 여과부재는 두께가 0.1~2.0㎜ 범위이고, 기공(pore size)이 10~100㎛ 범위의 규격을 갖는 여과부재를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 제2단계공정에서 여과부재에 실시되는 핫멜트 처리간격은 25~100㎜ 범위로 실시되는 것이 바람직하다.

따라서 본원에서는 자동차 내연기관으로 공급되는 연료의 연소를 위해 흡입되는 공기를 여과시키기 위한 구조로 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 여과부재를 내장하여 제공되는 원통형 에어필터는 여과부재의 흡수성을 제거하기 위해 질산칼륨이나 질산나트륨 10~30w% 수용액에 산화철 3~10w% 을 녹인 수용액에 여과부재를 함침시킨 후 건조시키는 공정을 통하여 흡수성이 개선된 여과부재를 얻고, 상기 흡수성이 개선된 여과부재를 절곡높이 10~60㎜ 범위로 절곡시켜 여과부재를 얻으며, 주름부의 일측은 절곡부만을 갖도록 가공되고 주름부의 타측은 절곡과 동시 용융된 열가소성수지로 핫멜트처리하되, 핫멜트 처리간격은 25~100㎜, 핫멜트 두께 0.05~5 ㎜ 범위로 핫멜트부가 형성된 여과부재를 얻으며, 상기 여과부재를 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 원형으로 감긴 형태로 원통형 에어필터를 이루되, 여과부재의 절곡부만을 갖는 쪽이 외측코어 쪽으로 핫멜트부를 갖는 쪽이 내측코어 쪽으로 위치시켜 원통형 에어필터 구조로 제공될 수 있다.

즉, 본원의 여과부재 엘레멘트는 기본적으로 무기산 염 수용액을 여과부재 엘레멘트에 코팅/분사시켜 내수성(耐水性)을 높여주기 위한 전처리공정이 수행되고, 핫멜트처리 공정은 여과지 일측면은 단순 절곡부만을 갖고 여과지 타측면은 0.05~5㎜ 두께 범위로 핫멜트부가 형성된 절곡부를 갖도록 제공되어 단순 절곡부를 갖는 쪽이 외측코어 쪽으로, 핫멜트부를 갖는 쪽이 내측코어 쪽으로 위치시켜 원통형 에어필터 구조를 이루는 경우, 여과부재 엘레멘트가 일정간격을 유지하여 휨이나 뒤틀림, 쏠림현상을 방지하고 분진의 포집 분포도를 균일하게 하여 여과성능을 높이며 본원의 목적을 달성할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

따라서 본원에서는 자동차용 에어필터의 제조방법으로, 에어필터에 사용하는 여과부재의 흡수성을 제거하기 위해 무기산 염으로 일예를 들면, 질산칼륨이나 질산나트륨 10~30w% 수용액에 산화철 3~10w% 을 녹인 수용액을 이용하여 여과부재에 코팅/분사시키는 공정을 수행한 후 50℃ 미만의 조건에서 건조시키는 공정을 통하여 흡수성을 제거하는 제1단계공정을 수행하고, 상기 제1단계공정을 거친 여과부재를 절곡 높이 10~60 ㎜ 폭 범위로 지그재그로 절곡시켜 주름부를 갖는 여과부재 엘레멘트를 얻되, 일측으로는 핫멜트 처리를 실시하고 타측은 절곡부만을 갖도록 가공되는 제2단계공정이 실시된다.

상기의 제2단계공정을 거쳐 얻은 여과부재 엘레멘트를 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 원형으로 감긴 형태로 원통형 에어필터를 이루는 공정은 종래의 공정이 그대로 적용될 수 있는바, 본원에서는 상기의 제1단계공정 및 제2단계공정을 거친 여과부재 엘레멘트의 절곡부만을 갖는 쪽이 외측코어 쪽으로 핫멜트부를 갖는 쪽이 내측코어 쪽으로 위치하여 원통형 에어필터 구조를 형성하는 제3단계공정을 통하여 본원의 목적을 달성할 수 있다.

본원의 제1공정인 전처리 공정에서 여과부재에 내수성을 높여주기 위한 수단으로 무기염 수용액을 사용함에 있어 예를들면, 질산칼륨(KNO₃) 10~30w% 수용액에 산화철(Fe₂O₃) 3~10w% 을 녹인 수용액을 여과부재에 분사시키거나 도포해주는 수단으로 코팅처리를 실시하게 되는바, 질산칼륨(potassium nitrate)은 KNO₃의 화학식을 가지며 무색이나 백색의 결정성 분말로 존재하는 칼륨의 질산염으로 녹는점이 333℃이고, 비중이 2.11인 사방정계결정으로 냄새가 없는 물질로서 소시지, 햄, 그 밖의 식육가공품에 식품첨가물로 많이 쓰여 육류의 색을 보존하는 역할을 하며, 식물에 질소를 공급하여 생장을 돕는 비료로 사용하기도 하며 물에 대한 용해도가 높은 특성을 가지며, 또한 코팅수용액에 함께 사용되는 산화철(산화제이철)은 화학식 Fe₂O₃ 로 표시되는 삼산화이철은 적갈색 분말로 비중 4.5∼5.2, 녹는점 1,550℃, 흡유량(吸油量) 22∼75 %이며, 햇빛,공기,수분,열 등에 대하여 안정한 특성을 갖도록 기능하는 것으로 파악된다.

상기 무기염 코팅용액은 질산칼륨(KNO₃) 이외에 질산나트륨(NaNO₃), 인산칼슘, 인산나트륨이 10~30w% 수용액으로 사용되어 코팅효과를 가지나 상기 수용액 기준으로 산화철(Fe₂O₃) 3~10w% 범위로 녹여 사용하는 경우 여과부재에 내수성(耐水性)을 높여주는 결과를 얻을 수 있음을 확인하여 이를 적용하고자 한 것이다.

따라서 본원에서는 상기 제1단계공정을 거치며 무기산 염으로 처리된 상태로 내수성을 향상시킨 여과부재를 얻고, 이를 절곡 높이 10~60 ㎜ 폭 범위로 절곡시켜폭 다수의 주름산을 갖는 여과부재 엘레멘트를 얻게 되는바, 절곡부 일측은 핫멜트 처리없는 상태로 가공되고 절곡부 타측은 핫멜트 처리로 0.05~5㎜ 두께 범위를 이루는 핫멜트부가 형성된 여과부재를 이루게 됨으로 여과부재의 폭 간격을 일정하게 펼쳐줌과 동시에 여과부재의 휨이나 뒤틀림이나 일측 쏠림현상을 방지하게 되고, 인접 여과부재와의 사이 간격을 핫멜트 두께로 예를들어, 핫멜트 두께가 0.8㎜ 두께로 제공되는 경우 인접한 여과지와 여과지 사이가 연속적으로 0.8㎜ 두께 간격을일정하게 유지하며 겹쳐지는 구조를 이루게 됨으로 분진의 포집 분포도를 균일하게 제공하게 되며, 이로 인해 에어필터의 사용기간 및 분진제거성능을 결정하는 말기압력 손실, 즉 에어필터에 공기가 통과할 때 발생하는 손실로서 에어필터의 입구측 압력(P1)과 출구측 압력(P2)의 차이(P2-P1)를 말하며, 에어필터에 먼지가 포집되면 압력손실이 증가하게 되고 말기 압력손실에 이르면 필터를 교환해 줘야 한다.

그러나 본원에서는 핫 멜트 처리로 인하여 인접한 여과지끼리 붙어버리는 현상이 배제되어 여과지 전체면을 통하여 분진제거 기능을 수행하게 됨으로 말기 압 력손실에 이르는 기간이 연장되어 에어필터의 사용기간이 연장되는 효과를 얻을 뿐 아니라 엔진에 양질의 공기를 연속 공급할 수 있게 됨으로 기관의 연비 및 출력에 좋은 영향을 줘서 결과적으로 연료를 절감하는 효과를 얻을 수 있고, 또한 엔진에 양질의 공기를 연속 공급할 수 있게 됨으로 엔진 실린더의 내벽 면을 마모시키며 실린더와 피스톤 사이 접동부위의 마모를 촉진하며 소음을 발생시키던 종래의 문제점을 해소하는 소음절감 효과도 얻을 수 있게 된다.

본원에서 에어필터의 여과부재를 절곡한 후 절곡된 일면에 용융된 열가소성수지로 핫 멜트 접착함에 있어 상기 핫 멜트의 굵기는 0.05∼5mm로 제공될 수 있으며, 핫 멜트 선의 인접간격은 20∼100mm 범위로 제공될 수 있고, 핫 멜트에 사용하는 열가소성수지는 폴리에틸렌 계열의 열가소성수지로 제공될 수 있다.

따라서 본원에서 제공되는 에어필터의 여과부재는 두께가 0.1~2.0㎜ 범위이고, 기공(pore size)이 10~100㎛ 범위의 규격을 갖는 여과부재가 이용되고 절골부의 절곡높이가 10~60㎜ 범위로 절곡되되, 절곡부의 일측은 0.05~5㎜ 두께 범위로 핫멜트 처리될 때, 예를 들어 대형트럭용 에어필터로 1.0㎜ 두께로 핫멜트처리 되었다면 여과지와 여과지가 1.0㎜ 두께로 여과면이 연접되어 제공되고, 상기 연접되어 핫멜트처리 된 쪽이 원통형 필터의 내측을 이루도록 제공되고, 핫멜트처리 되지 않은 쪽이 원통형 필터의 외측을 이루도록 자동차용 원통형 에어필터로 제공되는 경우, 먼저 하부 캡에 외측 코어를 끼우고 그 안쪽으로 본원의 여과부재를 끼우되 핫멜트처리 된 쪽이 필터층의 안쪽 내측코어 쪽으로 위치하고, 핫멜트 처리부가 없는 쪽이 외측코어 쪽으로 향하여 위치시키고 상,하부 캡이 열융착되는 수단으로 자 동차용 원통형 에어필터가 제공될 수 있다.

상기와 같이 원통형의 외측코어와 내측고어 사이에 원통형 여과부재가 고정되는 구조를 이루게 되면, 여과부재의 내측 여과면과 여과면이 1.0㎜간극을 이룰 때 여과부재의 외측 여과면과 여과면은 1.0＋α ㎜ 만큼 큰 간격을 형성하도록 제공되어 주름부의 간격이 항상 일정하게 유지될 수 있고, 또한 여과부재가 무기염 코팅용액으로 코팅되어 내수성을 높인 결과로 인하여 비가오거나 습기가 있는 경우에도 여과부재의 팽창이나 수축이나 어느 한쪽 방향으로의 쏠림이나 처짐이 방지되어 필터의 수명이 길어지는 장점을 갖게 된다.

본원의 기술사상이 구체적으로 구현되는 적용예는 하기의 발명의 실시를 위한 구체적인 내용란에서 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본원에서 제공되는 자동차용 원통형 에어필터는 지류나 직물지나 합성수지류 중에서 선택되는 여과부재를 무기산의 염 수용액으로 도포/함침/코팅 처리하는 수단으로 내수성(耐水性)을 높여주는 전처리공정을 수행하게 됨으로 비가오거나 습기가 있는 경우에도 여과부재의 팽창이나 수축을 방지하여 여과부재가 한쪽 방향으로의 쏠림이나 처짐이 방지되는 효과를 제공하여 필터의 수명을 연장하여 주는 효과를 갖는다.

또한 본원에서 제공되는 자동차용 원통형 에어필터는 전처리공정을 통하여 여과부재의 흡수성을 개선시켜주고 핫 멜트 처리를 실시함으로 인하여 인접한 여과지끼리 붙어버리는 현상이 배제되어 여과지 전체면을 통하여 분진제거 기능을 골고 루 수행하게 됨으로 말기 압력손실에 이르는 기간이 연장되고 동시에 엔진기관의 연비 및 출력에 좋은 영향을 줘서 결과적으로 연료절감 효과를 얻을 수 있으며, 또한 엔진에 양질의 공기를 연속 공급할 수 있게 됨으로 엔진 실린더와 피스톤 사이 접동 부위의 마모를 가져오며 소음을 발생하던 에어필터의 문제점을 해소하여 연료절감효과와 소음저감 효과도 제공한다.

본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 도면으로 제시하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서나 도면에 제시된 사용예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한 본원의 기술사상에서 아래에 제시되는 도면의 실시양태는 본원의 기술사상을 구현하기 위한 하나의 적용예를 제시한 것으로 본원에서 제시되는 구성에 기존의 여과장치에 사용되는 부수설비나,제어시스템이 추가되어 적용될 수 있음은 물론이다.

이하 본원 발명의 기술사상을 바람직하게 구현하기 위한 실시형태를 도 1 내지 도 5에 첨부된 도면을 겸하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 원통형 에어필터 구조를 나타낸 것으로 여과부재(101)의 내측부로는 내측 타공망(102)을 갖고 외측부로는 외측 타공망(103)을 갖고 그 사이에 여과부재(101)가 내삽되고, 그 상,하부가 상부캡(104)과 하부캡(105)으로 감싸지는 구조로 제공되는 구성은 이미 공지의 구성이며 이미 상기의 배경기술에서 설명하고 있다.

도 2는 본원에서 제공되는 여과부재 엘레멘트의 가공공정도의 일 실시예를 나타내어 사용 원료인 여과지(10)에 무기산염 수용액(20)이 도포되고, 핫멜트(50) 처리공정을 수행하는 처리흐름을 개략적으로 설명하고자 한 것으로, 여과지(10)가 두께가 0.1~2.0㎜ 범위이고, 기공(pore size)이 10~100㎛ 범위의 규격을 갖는 여과부재가 원료공급롤(11)로부터 1차가이드롤러(12)를 거쳐 공급되고, 1차가이드롤러(12)를 거친 여과지(10)의 양측부에는 무기산염 공급수단이 마련되어 무기산염 수용액(20)이 분사노즐(22)에 의해 여과지에 공급되어 내수성을 높이는 전처리공정이 수행되는바, 예를들어 질산칼륨 20w% 수용액에 산화철 3w% 을 녹인 무기산염 수용액(20)을 만들어 저장조(21)에 보관되고 저장된 무기산염 수용액(20)이 펌프(p)에 의해 분사노즐(22)로 공급되어 여과지(10)의 양측부에서 무기산염 수용액(20)을 뿌려주는 도포공정이 실시된 후 2,3,4차가이드롤러(13,14,15) 를 거치며 1차건조로(30)를 거쳐서 건조될 때 건조로에는 60~90℃ 범위의 온풍이 공급되는 건조공정이 수행된 후, 함침롤러(40a,40b)를 거친 후 핫멜트 가공부로 보내진다.

핫멜트 가공부는 핫멜트 분사기(51)에서 열가소성수지를 120℃ 온도범위로 용융시켜 케이블로 전달시키고 분사건의 노즐(52)을 이용하여 여과지(10)의 일측부 로 핫멜트부를 형성하게 되고, 5,6,7차가이드롤러(16,17,18)를 거치며 2차건조로(60)를 거친 후 절곡부로 이송되어 절곡롤러(70a,70b)를 거쳐 원하는 절곡높이로 절곡되어 주름부를 형성한 여과부재 엘레멘트(80)로 제공될 수 있는 간략공정을 도시하여 나타내고 있다.

따라서 본원에서는 여과지, 여과부재 등 다양한 형태로 호칭될 수 있음을 감안하여, 본원에서 여과부재의 흡수성을 개선하기 위해 무기산염으로 전처리공정을 수행하는 제1단계공정 및 상기 전처리공정을 거친 여과부재의 일측면으로 핫멜트처리하여 제공된 여과부재를 여과부재 엘레멘트(80)로 명칭하여 사용하고자 하였다.

도 3은 도 2의 가공공정을 거쳐 얻은 여과부재 엘레멘트(80)가 자동차용 에어필터(100)에 내삽되기 위해 원형 여과부재 엘레멘트(80)로 되기 까지의 과정을 설명하기 위한 것으로, 도 3a는 본원의 여과부재 엘레멘트(80)가 일측부로 핫멜트(50)부를 형성한 상태의 사시도를 나타낸 것이고, 도 3b는 도 3a 여과부재 엘레멘트(80)의 좌측면도를 나타낸 것으로 도 3b에서 좌측면은 핫멜트(50)부를 형성하지 않은 상태임에 비하여 우측면은 8개 지점에 핫멜트(50)부가 형성된 상태를 나타내고 있음을 확인할 수 있으며, 도 3c는 도 3a의 여과부재 엘레멘트(80)를 핫멜트(50)부를 갖는 쪽을 안쪽으로 접어가는 상태를 사시도를 나타낸 것이고, 도 3d는 도 3c 상태를 연속하여 완전히 원형을 이룬 모양을 나타낸 것으로 8개의 핫멜트(50)부 중에서 제일 상부의 핫멜트(50)부 만이 표시된 상태의 사시도이다.

도 4는 도 3d 상태의 여과부재 엘레멘트(80)가 자동차용 에어필터(100)로 적용되기 까지의 과정을 설명하기 위한 것으로, 도 4a는 도 3d 상태의 여과부재 엘레 멘트(80)가 자동차용 에어필터(100)를 이루기 위해 여과부재 엘레멘트(80)를 내측 에서 지지해주는 내부지지망(91)과 여과부재 엘레멘트(80)를 외측에서 지지해주기 위한 외부지지망(92)을 갖고 내부지지망(91)과 외부지지망(92) 사이로 여과부재 엘레멘트(80)가 내삽되고, 그 상,하부가 상부캡(93)과 하부캡(94)으로 감싸지는 구조로 제공될 수 있는 분해사시도를 나타내고 있고, 도 4b는 하부캡(94) 상부로 내부지지망(91)과 외부지지망(92)이 결합된 상태에서 본원의 여과부재 엘레멘트(80)가 내삽되도록 준비된 상태를 나타낸 것으로 여과부재 엘레멘트(80)가 내삽된 후 도 4c와 같이 상부캡이 봉합되는 구조로 본원의 자동차용 에어필터(100)가 제공될 수 있음을 나타내고 있다.

도 5는 종래 자동차용 에어필터 제품의 사용상태를 확인할 수 있는 사진도를 제시한 것으로, 종래 자동차용 에어필터 제품은 내수성을 높이기 위한 전처리공정이 없고, 핫멜트처리가 되지 않음으로 에어필터가 공기 중의 수분을 흡수하는 경우 여과지가 측면과 붙어버리는 결과로 필터부재의 양쪽 단부만 여과기능을 한 흔적을 갖고 중간부분은 여과작용을 하지 않고 폐기되는 상태를 확인할 수 있고, 핫멜트 처리가 되지 않음으로 인해 여과지가 휘이거나 뒤틀림현상이 방생하여 결과적으로 분진의 포집 분포도를 균일하게 유지할 수 없는 구조로 인하여 여과성능을 훼손시키는 상태로 사용될 수 밖에 없는 구조 였음을 나타내는 사진도이다.

본원에서 자동차용 에어필터 제품으로 제공하기 위해 필터여재는 두께가 0.1~2.0㎜ 범위이고, 기공(pore size)이 10~100㎛ 범위이며 중량이 100~200 gr 범위의 규격을 만족하는 조건이면 지류나 직물지나 합성수지류나 제한 없이 사용될 수 있고, 기타 펄프나 폴리에스테르, 폴리프로필렌 등을 소정비율로 혼합하여 판상으로 압착한 것이나 내열성이 양호한 폴리에스테르(Polyester)를 부직포 형으로 가공한 것이 사용될 수 있으며, 또한 필터여재가 상,하부 캡이나 내부지지망 및 외부지지망 등과 분리수거되지 않고 함께 버려져서 재활용이 가능하도록 합성수지로 제공되어 사용 후 폐기 시에 분리수거 작업이 없도록 제공되는 것도 바람직하다.

도 1 : 종래 기술의 자동차용 원통형 에어필터의 분해 사시도.

도 2 : 본원의 원통형 에어필터의 분해 사시도이다.

도 3 : 본원의 여과부재 엘레멘트가 원형필터로 변형되는 예시도.

도 4 : 본원 여과부재 엘레멘트가 에어필터로 되기까지의 과정도.

도 5 : 종래 자동차용 원통형 에어필터의 사용상태 예시 사진도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 여과지 11 : 원료공급롤

12 ~ 18 : 가이드롤러 20 : 무기산염 수용액

21 : 무기산염 수용액 저장조 22 : 공급노즐

30 : 1차건조로 40 : 함침롤러

50 : 핫멜트 51 : 핫멜트 분사기

60 : 2차건조로 70 : 절곡롤러

80 : 여과부재 엘레멘트 91 : 내부지지망

92 : 내부지지망 93 : 상부캡

94 : 하부캡 100 : 자동차용 에어필터

Claims (4)

1. 자동차 내연기관으로 공급되는 연료의 연소를 위해 흡입되는 공기를 여과시키기 위한 구조로 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 여과부재를 내장하여 제공되는 원통형 에어필터의 제조방법에 있어서,

   에어필터에 사용하는 여과부재의 흡수성을 제거하기 위해 질산칼륨이나 질산나트륨 10~30w% 수용액에 산화철 3~10w% 을 녹인 수용액에 여과부재를 도포/코팅시킨 후 건조시켜 내수성(耐水性)을 높여주는 전처리공정을 수행하는 제1단계공정;

   상기 제1단계공정을 거친 여과부재를 절곡높이 10~60㎜ 범위로 절곡시켜 다수의 주름부를 갖는 여과부재를 얻되, 주름부의 일측은 절곡부만을 갖도록 가공되고 주름부의 타측은 절곡과 동시 용융된 열가소성수지로 핫멜트처리하여 0.05~5㎜ 두께 범위로 핫멜트부가 형성된 여과부재를 얻는 제2단계공정;

   상기의 제2단계공정을 거쳐 얻은 여과부재를 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 원형으로 감긴 형태로 원통형 에어필터를 이루되, 여과부재의 절곡부만을 갖는 쪽이 외측코어 쪽으로 핫멜트부를 갖는 쪽이 내측코어 쪽으로 위치하여 원통형 에어필터 구조를 형성하는 제3단계공정;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어필터 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 에어필터에 사용하는 여과부재는 두께가 0.1~2.0㎜ 범위이고, 기공(pore size)이 10~100㎛ 범위의 규격을 갖는 여과부재가 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어필터 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2단계공정에서 여과부재에 실시되는 핫멜트 처리간격은 25~100㎜ 범위로 실시되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어필터 제조방법.
4. 자동차 내연기관으로 공급되는 연료의 연소를 위해 흡입되는 공기를 여과시키기 위한 구조로 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 여과부재를 내장하여 제공되는 원통형 에어필터에 있어서,

   에어필터에 사용하는 여과부재의 흡수성을 제거하기 위해 질산칼륨이나 질산나트륨 10~30w% 수용액에 산화철 3~10w% 을 녹인 수용액에 여과부재를 함침시킨 후 건조시키는 공정을 통하여 흡수성이 개선된 여과부재를 얻고,

   상기 흡수성이 개선된 여과부재를 절곡높이 10~60㎜ 범위로 절곡시켜 여과부재를 얻으며, 주름부의 일측은 절곡부만을 갖도록 가공되고 주름부의 타측은 절곡과 동시 용융된 열가소성수지로 핫멜트처리하되, 핫멜트 처리간격은 25~100㎜, 핫멜트 두께 0.05~5㎜ 범위로 핫멜트부가 형성된 여과부재를 얻으며,

   상기 여과부재를 상,하부캡과 내,외측코어 사이에 원형으로 감긴 형태로 원통형 에어필터를 이루되, 여과부재의 절곡부만을 갖는 쪽이 외측코어 쪽으로 핫멜트부를 갖는 쪽이 내측코어 쪽으로 위치시켜 원통형 에어필터 구조를 갖도록 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어필터.

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