KR100821534B1 - 센서용 리시버를 갖는 금속 허니콤체의 제조 방법 - Google Patents
센서용 리시버를 갖는 금속 허니콤체의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 특히 내연기관의 배출 가스가 흐를 수 있는 통로 (4) 를 가지며, 적어도 부분적으로 구조화된 금속 포일 (3) 을 포함하는 금속 허니콤체 (1) 를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명 방법은, 금속 허니콤체 (1) 를 제조하는 방법으로서, 상기 금속 허니콤체는 적어도 부분적으로 통로 (4) 를 형성하는 구조체 (2) 가 형성된 금속 포일 (3) 및 허니콤체 (1) 의 내부 (5) 로 신장하는 한 개 이상의 센서 (7) 용 리셉터클 (6) 을 포함하며, 특히 내연기관으로부터 나온 배출 가스는 상기 통로를 흐를 수 있는 상기 제조 방법에 있어서, 한 개 이상의 금속 포일 (3) 에 리세스 (8) 를 형성하는 단계, 내부 (5) 로 신장하는 한 개 이상의 리셉터클 (8) 이 형성되도록 배열된 한 개 이상의 금속 포일 (3) 을 적층 및/또는 감아서 허니콤 구조체 (9) 를 형성하는 단계, 적어도 부분적으로 한 개 이상의 리셉터클 (6) 위로 신장하는 개구 (11) 를 갖는 관형 케이싱 (10) 내로 금속 포일 (3) 을 넣는 단계, 및 개별 금속 포일 (3) 사이에 그리고/또는 금속 포일과 관형 케이싱 (10) 사이에 접합 기술로 연결부를 만드는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법을 따르면, 센서 (7) 용 리셉터클 (6) 이 만들어질 때 통로 (4) 는 제작 중에 손상을 받지 않으며, 또한 특히 배출 가스의 효과적인 전환이 가능하게 된다.
Description
본 발명은, 특히 내연기관으로부터 나온 배출 가스가 흐를 수 있는 통로를 갖는 적어도 부분적으로 구조화된 금속 포일을 포함하는 금속 허니콤체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 금속 허니콤체는 허니콤체 내부로 신장되는 한 개 이상의 센서용 리셉터클을 갖는다.
이러한 종류의 센서를 갖는 허니콤체는 특히, 예컨데, 자동차의 배기 시스템에서 촉매 컨버터의 기능 모니터링이 목적인 내장 진단장치 (OBD) 를 위해 이용된다. 이 적용에서, 촉매 컨버터는 배기 가스에 포한된 오염물질 (예컨데, 질소 산화물, 불포화 탄화수소, 일산화탄소) 을 현행법 규정에 따라서 대기로 방출될 수 있는 성분으로 전환시키는데 이용된다. 예컨데, 센서에 의한 해로운 탄화수소의 직접 측정은 현재 가능하지 않기 때문에, 일반적으로 촉매 컨버터의 기능을 모니터하기 위해 사용되는 두 가지 방법이 있다.
첫 번째 방법은, 촉매 컨버터에 저장된 산소의 양을 결정하는 것이다. 이를 위해, 산소 센서가 촉매 컨버터의 상류 및 하류 양쪽에 배치되며, 이 센서는 배출 가스 내의 산소 함량을 결정한다. 이 정보로부터, 촉매 컨버터의 저장 능 력과 노화 과정에 대하여 결론을 도출하는 것이 가능하다.
두 번째 방법은, 배출 가스의 온도 변화를 기록하기 위해 촉매 컨버터의 상류와 하류에 직접 배치된 두 개의 열 센서를 이용한다. 이는 촉매 컨버터 내부의 열반응, 특히 촉매 컨버터와 배출 가스 사이의 발열 반응에 의한 것이다.
이러한 종류의 촉매 컨버터의 상류 및 하류에 두 개의 센서를 배치하는 것 외에, 독일 실용 신안 DE 8816154U 에는, 배출 가스 정화를 위한 촉매 반응기용 지지체가 소개되어 있는데, 여기서 허니콤체는 금속 스트립을 포함하는 단일 부품으로 구성된다. 이 경우, 센서는 금속 허니콤체의 내부로 신장하도록 지지체에 배치된다. 또한, 이러한 설치에 필요한 개구는 전자빔 또는 레이저 절삭, 캐비티 싱킹 또는 고속 밀링 및 연삭으로 형성된다. 금속 허니콤체가 형성된 후에, 이러한 종류의 개구를 형성하는 것은 요구되는 제조 기술의 관점에서 어렵다는 것이 판명되었다.
이러한 상황을 감안한 본 발명의 목적은, 연속 제조에 적합하고 신뢰성있는 금속 허니콤체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 항에 기재된 바와 같은 방법에 의해 이루어진다. 본 발명의 다른 유익한 구성은 종속 청구항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 금속 허니콤체를 제조하는 방법으로서, 상기 금속 허니콤체는 적어도 부분적으로 통로를 형성하는 구조체가 형성된 금속 포일 및 허니콤체의 내부로 신장하는 한 개 이상의 센서용 리셉터클을 포함하며, 특히 내연기관으로 부터 나온 배출 가스는 상기 통로를 흐를 수 있는 상기 제조 방법에 있어서,
- 한 개 이상의 금속 포일에 리세스를 형성하는 단계,
- 내부로 신장하는 한 개 이상의 리셉터클이 형성되도록 배열된 한 개 이상의 금속 포일을 적층 및/또는 감아서 허니콤 구조체를 형성하는 단계,
- 적어도 부분적으로 한 개 이상의 리셉터클 위로 신장하는 개구를 갖는 관형 케이싱 내로 금속 포일을 넣는 단계, 및
- 개별 금속 포일 사이에 그리고/또는 금속 포일과 관형 케이싱 사이에 접합 기술로 연결부를 만드는 단계를 포함한다.
제안된 방법의 특징은, 허니콤 구조체를 형성하기 위해 금속 포일이 적층되고 그리고/또는 감기기 전에, 리셉터클을 형성하기 위한 기본적인 제조 공정이 실행된다는 것이다. 이 결과, 이러한 종류의 리세스를 형성하는 것은 단지 한 개 이상의 금속 포일의 바로 인접한 부분에만 영향을 미친다는 것이다. 대조적으로, 종래의 방법을 사용하여 리셉터클을 만들면 인접한 다수의 금속 포일들이 변형되게 되는데, 이는 금속 포일들이 서로 가깝게 배치되었기 때문이다. 이러한 변형때문에 특히 통로가 막히게 되며, 이는 다시 촉매 컨버터의 효율 또는 압력 손실에 나쁜 영향을 주게 된다. 본 발명에 따라 제안된 방법으로 이러한 문제는 해결되며, 특히 각각의 포일을 개별적으로 기계가공하는 것이 바람직하다.
다른 구성에 따르면, 리셉터클 블라인드 보어 형태로 만들어진다. 따라서, 하나 이상의 금속 포일에 있는 리세스는 적층 및/ 또는 감기 작업 후 허니콤 구조체의 외주변에서 내부로 신장하는 리셉터클을 형성하도록 설계된다. 블라 인드 보어의 크기는, 허니콤체의 내부로 신장되는 센서 보다 단지 조금 더 큰 정도로 선택된다. 이렇게 하면, 센서가 허니콤체의 내부에 배치되더라도 충분히 많은 통로는 완전히 연속적인 벽을 갖게 되어 배출 가스 내의 오염 물질의 촉매 변환에 필요한 표면적이 얻어지게 된다.
다른 구성에 따르면, 금속 허니콤체는 0.03 ㎜ 이하의 두께인 금속 포일을 갖는다. 이렇게 얇은 포일을 이용할 경우, 다음의 기계가공 (적층된 및/또는 감긴 상태에서) 은 특히 어려우며, 이는 본 방법이 이러한 종류의 금속 포일에 특히 적합한 것임을 의미한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 리셉터클은 금속 포일의 구조체가 형성되기 전에 만들어진다. 매끄럽고 주름진 금속 포일을 사용하여 금속 허니콤체를 만드는 것이 관례이다. 주름진 금속 포일은 롤링 공정을 이용하여 금속 포일 내로 인도된다. 리세스의 형성에 관해서는, 먼저 리세스를 만드는 것이 유익한데, 이는 비교적 간단한 제조 방법을 사용할 수 있기 때문이다. 예컨대, 금속 포일을 스탬프 가공하거나 트리밍 가공하여 리세스를 만들 수 있다. 이렇게 하면 금속 포일의 구조체에 대한 손상을 막을 수 있다.
또한, 금속 포일은 처음에 적어도 부분적으로 구조체가 형성되며, 그 다음 적어도 리셉터클을 만들게 될 금속 포일이 적층되며, 그 다음 리세스는 고에너지 빔 또는 제트에 의해 형성되는 것을 제안된다. 이는 특히 레이저 절삭 가공, 플라즈마 절삭 가공 및 물/연마재 분사 절삭 가공을 의미한다. 이 경우, 적층 되어 동시에 기계가공되는 금속 포일의 다수는 바람직하게는 20 개 , 특히 10 개 또는 5 개로 제한되어야 한다.
본 방법의 다른 형태에 따라서, 금속 포일은 처음에 적층되며 그 다음 S 형상으로 감기거나 또는 내부로부터 외부로 관형 케이싱을 향해 인벌루트형으로 휘도록 배치된다. 이 경우, 리세스는 바람직하게는 적층 작업 전에 형성된다. 금속 포일의 S 형상 또는 인벌루트형 배치는 금속 포일이 허니콤체의 가장자리까지 또는 관형 케이싱까지 각각 신장됨을 의미한다. 이는 대응하는 리세스 형성이 특히 간단한 장점을 갖는다. 이를 위해서는, 센서의 크기에 따라서 미리 정해질 수 있는 수의 인접 금속 포일을 제공하는 것으로 충분하다. 리세스는 소망하는 리셉터클을 직접 형성하게 된다. 대조적으로, 금속 포일이 나선형으로 배치된 경우에는, 리세스의 형성 중에, 원주의 변화를 고려하는 것이 항상필요하며, 그래서 감긴 금속 층의 리세스는 이전 금속 층의 리세스 위에 배치된다.
이 경우에 리세스는 바람직하게는 U 형상이며, 특히 인접한 금속 포일들은 다른 깊이를 갖는다. 리세스가 U 형상으로 되면 특히 로드 형태의 센서를 이용할 수 있게 된다. 관형 케이싱 부근에서 금속 포일의 조금 만곡된 배치는, 인접 금속 포일에 있는 리세스 깊이의 작은 변화의 도움으로 이루어지며, 또한 이로써 예컨데, 센서가 금속 포일과 접함이 없이 로드 형태의 센서의 결합이 보장된다.
본 방법의 다른 유익한 구성에 따르면, 리셉터클은 적어도 부분에서 금속 포일의 프로파일을 따르게 된다. 이 결과는 단지 비교적 작은 양의 인접 금속 포일에 리세스가 제공된다. 이 경우, 사용될 센서는 바람직하게는 금속 포일의 프로파일과 맞도록 설계된다. 이는 금속 포일의 손실을 방지하며, 허니콤 구조 체의 기능에 단지 미미한 영향만을 주게 된다.
다른 유익한 구성과 바람직한 실시예는 도면을 기초로 더 상세히 설명하도록 한다.
도 1 은 센서를 갖는 금속 허니콤체의 사시도.
도 2 는 리세스를 갖는 금속 포일의 배열의 사시도.
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 순서의 사시도.
도 4 는 인벌루트형으로 감긴 금속 포일을 갖는 금속 허니콤체의 실시예의 단면도.
도 5 는 피복된 허니콤 구조체의 상세도.
도 1 은 적어도 일부에 통로 (4) 를 형성하는 구조체 (2) 가 형성된 금속 포일 (3) 을 갖는 금속 허니콤체 (1) 을 나타낸다. 이러한 종류의 금속 허니콤체 (1) 는 내부 연소 엔진으로부터 나온 배출 가스를 정화하기 위해 사용되며, 정화될 배출 가스는 허니콤체 (1) 에 있는 통로 (4) 를 통해 유동하게 된다. 허니콤체 (1) 는 허니콤체 (1) 의 내부 (5) 안으로 신장된 리셉터클 (6) 을 가지며, 이 리셉터클 안에는 센서 (7) 가 배치되어 있다. 리셉터클 (6) 은 적절한 수의 금속 포일 (3) 로 형성된 다수의 리세스 (8) 에 의해 형성된다. 이 경우에 금속 포일 (3) 은 S 형상으로 휘어지며 관형 케이싱 (10) 으로 둘러쌓인다.
도 2 는 함께 허니콤 구조체 (9) 를 형성하는 매끄럽고 주름잡힌 금속 포일 의 적층체를 나타낸다. 금속 포일 (3) 은 바람직하게는 0.03 ㎜ 이하의 두께 (12) 를 갖는다. 그 후 이러한 종류의 적층은, 예컨데 S 형상으로 감긴다. 방법에서 예컨데, 도 1 에 도시된 바와 같은 리셉터클 (6) 을 제조하기 위해, 일부 금속 시트는, 관형 케이싱 (10) 에 지지되는 금속 포일의 가장자리에서 시작하는 지정된 깊이 (14) 를 갖는 리세스 (8) 를 갖는다. 이 경우에, 인접한 금속 포일 (3) 에 있는 리세스 (8) 의 깊이 (14) 는 바람직하게는 다르게 설계된다. 이와 관련하여, 절삭 가공을 이용하여 금속 포일을 개별적으로 기계가공하는 것이 좋다.
도 3 은 금속 허니콤체 (1) 를 제조하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면으로, 금속 포일 (3) 은 나선형으로 감겨져 있다. 이 경우, 매끄러운 금속 포일 (3) 과 구조화된 금속 포일 (3) 은 서로의 위에 위치하며, 리세스 (8) 는 고에너지 빔 또는 제트 (13) 에 의해 형성된다. 공정에서, 예컨데, 물/연마재 분사 절삭 가공으로 둥근 리세스 (8) 를 형성하기 위해서 노즐을 소망하는 리세스 (8) 의 형상에 따라서 금속 포일 (3) 위에서 (화살표로 나타낸 바와 같이) 이동시킨다. 이렇게 처리된 금속 포일 (3) 을 감아서 허니콤 구조체로 만들며, 인접한 리세스 (8) 사이의 거리는 와인딩 작업 중에 리세스들이 항상 서로 겹치도록 되어있다. 허니콤 구조체가 정해진 직경에 도달할 경우, 공급된 금속 포일 (3) 은 절단되며 허니콤 구조체는 관형 케이싱 (10) 안으로 인도된다. 관형 케이싱 (10) 은 개구 (11) 를 가지며, 이 개구는 적어도 부분적으로 리세스 (8) 위에 배치되도록 배향된다. 이렇게 해서, 리셉터클 (6) (도시되지 않음) 이 형성되고, 그 안에 센서 (7) 가 배치될 수 있다.
도 4 는, 금속 포일 (3) 과 함께 금속 허니콤체 (1) 의 실시예의 단면을 도식적으로 나타낸 것으로, 도면에서 구조체 (2) (도시안됨) 는 생략되었다. 이 경우 금속 포일 (3) 은 관형 케이싱 (10) 안에 배치되며, 인벌루트형 프로파일 (19) 을 형성한다. 이 경우, 금속 포일 (3) 에 의해 형성된 리셉터클 (6) 은 부분 (18) 에서 상기 프로파일 (19) 을 따르며, 리셉터클 (6) 에 배치되고 적절하게 형성된 센서 (7) 도 이 프로파일 (19) 을 따른다. 이 경우 센서 (7) 는 홀더 (15) 에 의해 관형 케이싱 (10) 의 개구 (11) 에 고정된다. 센서 (7) 를 리셉터클 (6) 내로 용이하게 집어 넣기 위해 센서 (7) 는 적어도 부분적으로 탄성을 지니거나 변형 가능하도록 설계된다. 이렇게 해서 리세스 (8) (도시되지 않음) 를 갖는 금속 포일 (3) 의 다수는 20 개 이하, 바람직하게는 10 개 이하로 제한된다.
도 5 는 코팅된 허니콤 구조체 (9) 의 상세도를 도식적으로 나타낸다. 허니콤 구조체 (9) 의 통로 (4) 는 금속 포일 (3) 로 한정되어 있으며, 구조체 (2) 를 갖는 금속 포일 (3) 과 매끄러운 금속 포일 (3) 이 교대로 감겨져 있다. 이 경우 금속 포일은 0.03 ㎜ 이하의 두께 (12) 를 갖는다. 이러한 형태의 허니콤체를 배출 가스 정화를 위한 촉매 지지 구조체로서 바람직하게 사용할 수 있도록, 도시된 허니콤 구조체 (9) 는 촉매 활성 코팅 (16)을 갖는다. 정화 과정 동안, 코팅 (16) 은 통로 (4) 를 통해 유동하는 배출 가스와 접촉하게 되며, 코팅 (16) 을 포함해서 귀금속 (17) 은 오염물질이 변환되게 한다.
본 발명의 방법을 따르면, 센서용 리셉터클이 만들어질 때 통로는 제작 중에 손상을 받지 않으며, 또한 특히 배출 가스의 효과적인 전환이 가능하게 된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1. 허니콤체 2. 구조체
3. 금속 포일 4. 통로
5. 내부 6. 리셉터클
7. 센서 8. 리세스
9. 허니콤 구조체 10. 관형 케이싱
11. 개구 12. 두께
13. 빔/제트 14. 깊이
15. 홀더 16. 코팅
17. 귀금속 18. 부분
19. 프로파일
Claims (10)
- 금속 허니콤체 (1) 를 제조하는 방법으로서, 상기 금속 허니콤체는, 통로 (4) 를 갖고서, 적어도 부분적으로 형성된 금속 포일 (3) 의 구조체 (2), 및 허니콤체 (1) 의 내부 (5) 로 신장하는 센서 (7) 용의 한 개 이상의 리셉터클 (6) 을 포함하는 방법에 있어서,- 금속 포일 (3) 의 구조체 (2) 를 형성하기 전에, 한 개 이상의 금속 포일 (3) 에 리세스 (8) 를 형성하는 단계,- 내부 (5) 로 신장하는 한 개 이상의 리셉터클 (6) 이 형성되도록 배열한 한 개 이상의 금속 포일 (3) 을 적층하여, 감아서, 또는 적층하고 감아서 허니콤 구조체 (9) 를 형성하는 단계,- 적어도 부분적으로 한 개 이상의 리셉터클 (6) 위로 신장하는 개구 (11) 를 갖는 관형 케이싱 (10) 내로 금속 포일 (3) 을 넣는 단계, 및- 개별 금속 포일 (3) 사이에, 금속 포일과 관형 케이싱 (10) 사이에, 또는 개별 금속 포일 (3) 사이 및 금속 포일과 관형 케이싱 (10) 사이에 접합 기술로 연결부를 만드는 단계를 포함하는 금속 허니콤체의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 리셉터클 (6) 은 블라인드 보어 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 금속 허니콤체의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금속 포일 (3) 은 0.03 ㎜ 미만의 두께 (12) 를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 허니콤체의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 리세스 (8) 는 스탬프 가공된 것을 특징으로 하는 금속 허니콤체의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금속 포일 (3) 은 처음에 적층 되며 그 다음 S 형상으로 감기거나 또는 내부 (5) 로부터 외부로 관형 케이싱 (10) 을 향해 인벌루트형으로 휘도록 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 허니콤체의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서, 리세스 (8) 는 U 형상으로 된 것을 특징으로 하는 금속 허니콤체의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서, 인접한 금속 포일 (3) 의 리세스 (8) 는 다른 깊이 (14) 를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 허니콤체의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서, 리셉터클 (6) 에서 적어도 일부 (18) 는 금속 포일 (3) 의 프로파일 (19) 을 따르며, 그 후 상응하는 형상을 지닌 센서 (7) 가 삽입되는 것을 특징으로 하는 금속 허니콤체의 제조 방법.
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