KR101640704B1 - 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층의 전기적 커넥션, 및 연관된 허니콤 바디 - Google Patents

전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층의 전기적 커넥션, 및 연관된 허니콤 바디 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연결 핀(12)에 허니콤 바디(18)의 다수의 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들의 전기적 커넥션에 관한 것이며, 상기 허니콤 바디(18)는 전기적으로 절연되도록 상기 연결 핀(12)이 부싱(10) 내로 이끌어지는 내부 원주(I)를 구비한 금속 케이싱(7; 금속 쉘)을 갖추고, 상기 시트 금속층들은 최상위 시트 금속층(3) 및 최하위 시트 금속층(4)과 함께 스택(5)을 형성하는 교대로 배열된 거칠게 구조화된 시트 금속층(2)들 및 평탄한 또는 미세하게 구조화된 시트 금속층(1)들을 포함하고, 상기 스택은 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들간 축 방향(A)으로 가스가 유동될 수 있는 채널(9)들을 갖춘다. 본 발명은 상기 연결 핀(12)이 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들에 거의 수직인 방사 방향(R)으로 이어지고, 적어도 하나의 중간 부재(13)를 통해 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들 중 적어도 2개에, 바람직하게 모두에 금속으로 연결되며, 바람직하게 스택(5)의 최상위 시트 금속층(3)은 내부 원주(I)의 적어도 35%에 걸쳐 금속 케이싱(7)에 거의 평행하게 이어지고, 에어 갭(8)에 의해서만 상기 금속 케이싱으로부터 분리된다. 본 발명은 동작적으로 안전하면서 매우 균일하게 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디(18)의 간단한 생산을 가능하게 한다.

Description

전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층의 전기적 커넥션, 및 연관된 허니콤 바디{Electrical connection of a plurality of sheet metal layers of an electrically heatable honeycomb body, and associated honeycomb body}
본 발명은 바람직하게 자동차에서 특히 내연기관의 배기-가스 처리 시스템을 위한 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디에 관한 것이다. 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디는 예컨대 배기-가스 정화 시스템 내의 성분들을 가열하여 특정의 화학적 반응, 특히 촉매 활성화 반응을 야기시키기 위한 특정의 최소 온도에 도달하거나 그 최소 온도를 유지하는데 필요하다. 이는 예컨대 배기-가스 촉매 변환기, 아산화 질소를 감소시키기 위한 입자 필터 및/또는 시스템에 채용된다.
이러한 종류의 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 통상의 디자인은 예컨대 WO 96/10127에 기술되어 있다. 또한 EP 1 967 712는 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 구조를 보여주고 있다. 상기 양 문헌들은 이러한 종류의 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디가 인접한 허니콤 바디에 지지(전기적으로 절연된 형태로)될 수 있게 한다.
전기적 가열을 위해 충분히 높은 옴 저항을 제공할 수 있도록 하기 위해, 이러한 종류의 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디는 가스가 축 방향으로 유동될 수 있는 채널을 형성하도록 구성된 다수의 시트 금속층들의 적어도 하나의 스택을 포함한다. 거칠게 구조화된 금속 시트(즉, 시트 금속층)들 및 미세하게 구조화된 그리고/또는 평탄한 금속 시트(즉, 시트 금속층)들은 통상 이러한 목적을 위해 어느 하나가 다른 어느 하나의 상부에 교대로 적층된다. S자, U자 등의 형태로 대향 방향으로 루프(loop)되는 그러한 스택으로 인해, 상기 스택은 원형 또는 타원형 단면을 채우도록 형성되며, 그러한 스택의 인접한 턴(turn)부들은 서로 전기적으로 절연된다. 이러한 절연은 절연층 및/또는 전기 절연 에어 갭(electrically insulating air gap)에 의해 달성되며, 동작 동안 금속 시트/스택들에서의 집중적으로 강한 열팽창 시의 에어 갭은, 지지 핀들에 의해 인접한 허니콤 바디에 고정되고 그 결과 그들 위치에 확고하게 고정되는 상기 스택의 턴부에 의해 안정화될 수 있다. 이런 식으로, 또한 비교적 짧은 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디, 예컨대 축 방향으로 단지 1 내지 5 cm의 축 연장되는 허니콤 바디를 안정화시킬 수 있다.
이것이 교대의 거칠게 구조화된 시트 금속층 및 미세하게 구조화된 시트 금속층들로부터, 특히 미세한 제1물결(작은 제1물결 높이 및 작은 제1물결 길이를 갖는)을 갖는 시트 금속층들 및 거친 제2구조(즉, 큰 제2물결 높이 및/또는 큰 제2물결 길이를 갖는 제2물결)를 갖는 시트 금속층들로부터 상기 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디를 구성하기 위해 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 안정성 및/또는 전기적 특성에 효과적이라는 것을 알아냈다. 스택 내의 그러한 시트 금속층들은 바람직하게 일부(선택된) 또는 모든 접촉 지점에서 서로 납땜되거나 또는 확산 커넥션에 의해 서로 고정된다.
그러나, 외부 전류원에 대한 스택의 전기적 커넥션은 기술적인 문제를 야기한다. 루프화된 전기 전도성 스택을 금속 케이싱 튜브의 내부에 배열해야 하기 때문에, 그러한 스택에 상기 케이싱 튜브로부터 전기 절연되는 적어도 하나의 공급 라인이 필요하며, 접촉이 이루어지는 영역에서 조차 그 스택의 개별 시트 금속층들간 가능한 한 균일한 형태로 전류를 분배하거나 또는 손상을 방지하기 위해 그와 같은 높은 강도의 전류를 스택을 통해 전달하려는 경향이 있다.
따라서 종래에 공지된 실시예들은 통상 스택의 개별 시트 금속층들이 종결(end)되는 전류 분배 구조를 포함하며, 전기적으로 절연된 형태로 허니콤 바디의 금속 케이싱을 통해 라우트되는 연결 핀은 상기 전류 분배 구조와 접촉한다. 그러한 기술된 디자인의 전류 분배 구조는 금속 케이싱에 평행하게 이어지고 개별 시트 금속층들이 종결되며 금속을 이용하여 연결되는 특히 납땜되는 일종의 하프-쉘(half-shell)이다. 이러한 전류 분배 구조는 절연층에 의해 허니콤 바디의 금속 케이싱으로부터 전기적으로 절연된다. 이것은 에어 갭에 의해 달성될 수 있는데, 이러한 목적을 위해 마찬가지로 그러한 전류 분배 구조가 그 위치에서 안정화될 필요가 있으며, 이는 바람직하게 추가의 지지 핀들에 의해 수행되고, 또 이러한 경우 지지가 이루어지는 그러한 구조가 항상 전기적으로 절연될 것을 보장해야 한다.
그러한 전기 접촉의 문제는 특히 스택의 적어도 어느 한 측 상에서 그러한 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디에서 발생하는데, 특히 상기 스택의 또 다른 측을 상기 금속 케이싱에 직접 연결시킬(연결시키려 할) 때 발생한다. 그러한 스택의 양 단부를 (전기적)접지 연결시키지 않으려면, 또한 상기 스택의 양단부와 대응하는 형태로 접촉이 이루어져야 한다.
본 발명의 목적은 종래기술과 관련하여 기술한 상기한 문제점들을 적어도 부분적으로 해결하는 것이다. 특히, 그러한 목적은 연결 핀에 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션을 제공하는 것이며, 이러한 전기적 커넥션은 금속 케이싱에 평행한 전류 분배 구조를 크게 회피함에도 불구하고 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 안정한 구조 및 전류의 균일한 분배를 가능하게 하여, 간단하면서 비용-효율적인 방식으로 확립된다.
상기한 목적들을 달성하기 위해 청구항 1의 형태에 따른 전기적 커넥션이 제공된다. 장점의 실시예들이 종속 청구항들에 기술되며, 상기 장점의 실시예들은 기술적으로 중요한 방식으로 서로 조합될 수 있다. 특히 도면과 연관된 설명은 청구항들에 열거된 특징적 형태들을 설명 및 정의하며, 또 다른 장점의 실시예들을 기술한다. 또한 본 발명에 따른 전기적 커넥션을 갖는 허니콤 바디가 제공된다.
따라서, 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션이 제안되며, 상기 허니콤 바디는 상기 연결 핀이 부싱(bushing)에 전기적으로 절연된 형태로 라우트되는 내부 원주를 갖는 금속 케이싱을 구비한다. 최상위 시트 금속층 및 최하위 시트 금속층과 함께 스택을 형성하는 거칠게 구조화된(coarsely structured) 시트 금속층들 및 평탄한 또는 미세하게 구조화된(finely structured) 시트 금속층들을 교대로 배열하도록 상기 시트 금속층들을 더 준비하며, 상기 스택은 그러한 시트 금속층들간 축 방향으로 입구측에서 출구측으로 가스가 유동될 수 있는 채널을 구비한다. 또한, 연결 핀은 상기 시트 금속층들에 (거의)수직인 방사 방향으로 이어지며, 스택의 다수의 시트 금속층들을 둘러싸는 적어도 하나의 전기 전도 중간 부재(이하 간단히 '중간 부재'라고도 칭함)에 의해 시트 금속층들의 적어도 2개에, 바람직하게 시트 금속층들의 적어도 절반에, 특히 시트 금속층들 모두에 금속을 이용하여 연결된다.
비록 추가로 더 구조화될 수 있는 다수의 비교적 얇은 시트 금속층들에 비교적 두꺼운 연결 핀을 연결하는 것이 어려워 보일지라도, 상기 시트 금속층들을 (적어도 부분적으로)둘러싸는 중간 부재에 의해 어느 하나가 다른 어느 하나 상에 위치되고 그리고/또 함께 압착되는 2개 또는 그 이상의 시트 금속층들의 연결이 가능할 뿐만 아니라 매우 안정한 형태로 유지되는 스택을 제공한다. 이는 결국 하프-쉘 또는 전류 분배 구조와 같은 추가의 안정화 구조를 필요로 하지 않고 스택과 금속 케이싱 사이에 안정한 형태로 에어 갭이 형성되게 한다.
상기 중간 부재는 접촉이 이루어지는 시트 금속층들 및 연결 핀 모두와 (직접)전기 접촉된다. 특히 그러한 중간 부재는 단편의 금속 시트이다. 상기 중간 부재는 외측 상의 연결 핀 및 내측 상의 금속층들과 전기 접촉하는 클립의 형태로 디자인되는 것이 보다 바람직하다. 특히 "둘러쌈"은 상기 중간 부재가 2개의 측면 상에, 바람직하게는 3개의 측면(외측면, 내측면, 전단부, 후단부, 스택의 원주 종단측면) 상에 기댈 때 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스택의 최상위 시트 금속층은 내부 원주 길이의 적어도 35%, 바람직하게는 적어도 40%에 걸쳐 금속 케이싱에 (거의) 평행하게 이어지며, 에어 갭에 의해서만 상기 금속 케이싱으로부터 분리된다. 상기 허니콤 바디를 축 방향으로 단부로부터 보아 원주 방향으로 360°(각도)로 분할하면, 상기 최상위 시트 금속층(방사상으로 가장 먼 바깥쪽에 위치한 시트 금속층)은 허니콤 바디 내부의 스택의 프로파일(profile) 및 연결 영역의 정확한 형태에 따라 최대 180°의 각도 범위에 걸쳐 그러나 최소(약) 144°의 각도 범위에 걸쳐 금속 케이싱에 평행하게 이어진다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 스택의 최상위 시트 금속층, 및 바람직하게 최하위 시트 금속층은 미세하게 구조화된 시트 금속층 또는 평탄한 시트 금속층이 된다. 이는 특히 스택의 최상위 시트 금속층 및 최하위 시트 금속층을 중간 부재에 금속을 이용하여 연결하는데 바람직하기 때문에 효과적이며, 그 결과 나머지 시트 금속층들이 거의 둘러싸여지고, 심지어 그들 자체가 상기 중간 부재에 연결될 수 없더라도, 그들 단부가 움직일 수 없어 어떠한 전기적 단락도 야기할 수 없다.
그러한 최상위 및/또는 최하위 시트 금속층의 기능은 일부 소영역에서 적어도 스택의 다른 또는 나머지 시트 금속층들보다 두껍거나 그리고/또는 두꺼운 부분을 갖는 그 어느 하나 또는 그 모두에 의해 어시스트(assist)될 수 있다. 특히, 보다 두꺼운 소영역은 80 내지 200 ㎛, 특히 바람직하게 110 내지 170 ㎛의 시트 금속 두께를 가질 수 있고, 반면 다른 시트 금속층들 또는 나머지 시트 금속층들은 예컨대 20 내지 60 ㎛의 두께를 갖는다. 보다 큰 두께는 원하는 소영역에 사용되는 좀더 두꺼운 금속 시트에 의해, 그리고/또는 어느 하나가 다른 어느 상에 위치되고 공동으로 구조화되는 다수의 예컨대 2개 또는 3개의 시트 금속층들로 이루어지는 소영역의 최상위 또는 최하위 시트 금속층에 의해 달성될 수 있다.
이러한 경우, 상기 최하위 시트 금속층은 스택의 일부를 따라 그리고 적어도 연결 영역에서 나머지 시트 금속층들보다 두껍고 그리고/또 뚜꺼운 부분을 가질 수 있다. 보다 두꺼운 2개의 바깥쪽 시트층을 만드는 것은 특히 저항 용접 또는 납땜의 방법이 사용될 때 중간 부재에 금속을 이용한 연결을 단순화시킨다.
적어도 최상위 시트 금속층은 바람직하게 명칭 니크로퍼(NiCroFer)로도 알려진 니켈, 크롬 및 철을 함유하는 강철로 이루어진다. 이러한 재료의 기계적 그리고 전기적 특성, 특히 양호한 전기 전도성 및 고온 내부식성은 최상위 시트 금속층을 만들기 위한 요구사항에 특히 적합하다.
스택에서의 균일한 전류 분배를 달성하기 위해, 특히 중간 부재에 그 모든 시트 금속층들을 연결하는 것이 바람직하며, 이를 위해, 상기 시트 금속층들은 기존의 구조를 평탄하게 하기 위해 압축되고 그리고/또 불변의 형태로 중간 부재에 의해 둘러싸여진다.
실제로, 실험은 거칠게 구조화된 시트 금속층들 및 미세하게 구조화된 시트 금속층들이 각각 물결치는 형태일 때 특히 안정한 디자인이 생성된다는 것을 보여주었으며, 이 때 상기 거칠게 구조화된 금속 시트(즉, 시트 금속층)들의 제2물결 높이는 특히 3 내지 10의 비율로, 바람직하게는 4 내지 6의 비율로 상기 미세하게 구조화된 금속 시트(즉, 시트 금속층)들의 제1물결 높이보다 크다. 이는 이러한 타입의 구조화가 다양한 관점에서 효과적이라는 것을 보여주는 것이다. 지지 핀들의 통합은 소정의 탄성도를 갖는 모든 시트 금속층들에 의해 간단해지며, 이는 중간 부재에 대한 전기 전도 커넥션에 그다지 영향을 주지 않는다.
물결치듯/구조화된 시트 금속층들이 스택의 모든 시트 금속층들에 사용될 경우, 이는 또한 상기 거칠게 구조화된 시트 금속층들이 특히 예컨대 1.5의 비율로 상기 미세하게 구조화된 시트 금속층들의 제1물결 길이보다 큰 제2물결 길이를 가질 때에도 효과적이다. 기술적으로 적절한 한계가, 상기 거칠게 구조화된 시트 금속층들 및 미세하게 구조화된 시트 금속층들에 대한 물결 높이 및 물결 길이를 선택할 때, 준수되어야 한다. 특히, 그러한 비율 및 물결 형태는, 가능한 한, 코팅 동안 어떻게 해서든 차단(block)될 수 있는 아주 작은 단면도 갖지 않는 채널이 생성되도록 선택된다.
상기 중간 부재는 바람직하게 적어도 10 mm2의 영역에 걸쳐 예컨대 스택의 2개 내지 5개의 시트 금속층들에 금속을 이용하여 연결되며, 상기 중간 부재는 예컨대 3 내지 8 mm, 바람직하게 4 내지 6 mm로 금속 케이싱의 내부 원주로부터 공간 이격된다. 이런 식으로, 그러한 전기 커넥션은 균일한 형태로 스택 내로 요구된 전기 전류를 도입할 수 있으며, 동시에 금속 케이싱으로부터 충분한 거리로 상기 스택을 안정화시킴으로써 스택과 금속 케이싱간 전기 절연이 에어 갭에 의해 보장된다.
이러한 허니콤 바디의 경우도 역시, 바람직한 형태는 S자 형태의 대향 방향의 스택의 루프이며, 그러한 스택의 턴(turn)부는 에어 갭에 의해 서로 전기적으로 절연된다. 이러한 실시예는, 그 자체가 공지되어 있으나, 심한 온도 변화시 발생하는 그러한 시트 금속층들의 기계적인 움직임으로 인해, 지금까지 하프-쉘 형태의 전류 분배 구조 없이는 구성될 수 없으며, 이는 본원 문서에서 제안한 중간 부재에 의해서만 가능해진다.
이러한 경우, 특히 스택의 최상위 시트 금속층은 특정 기능들을 갖는다. S자 형태의 디자인의 경우, 상기 최상위 시트 금속층은 사실상 내부 원주 절반에 걸쳐 절연 에어 갭과 금속 케이싱간 경계를 형성하며, 상기 최상위 시트 금속층은 중간 부재에 대한 전기적 커넥션을 확립하도록 제공되어 내부 시트 금속층들을 결합한다. 상기 최상위 시트 금속층이 또 다른 시트 금속층들보다 두껍거나 뚜꺼운 부분을 가질 경우, 이는 스택 길이의 일부에 걸쳐서만, 바람직하게는 허니콤 바디의 거의 중심까지에만 효과적이라는 것을 증명한다. 스택의 이러한 소영역에서, 상기 최상위 시트 금속층이 동시에 스택의 전기 전류를 분배하도록 제공될 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 그러한 전류는 항상 최소 저항의 최단 경로를 찾기 때문에 스택의 내부 영역을 추종하는 경향이 있는데, 이는 보다 두꺼운 최상위 시트 금속층에 의해 보상된다. 그러나, 그러한 허니콤 바디의 중심 영역에서, 대향 방향으로 루프되는 스택으로 인해 상기 최상위 시트 금속층은 최하위 시트 금속층이 되며, 이에 따라 상기 시트 금속층들이 최후에 거기서 종결되게 하거나 또는 좀더 얇은 층이 거기서 지속되게 하는 장점이 있다. 이는 예컨대 그러한 루프의 방향이 변경되는 지점들 중 어느 한 지점에서 수행될 수 있다.
상기 연결 영역을 안정화시키기 위해, 다수의 지지 핀들에 의해 스택의 형태를 안정화시키는 것이 특히 바람직하며, 적어도 하나의 지지 핀은 상기 스택의 프로파일을 따라 할당된 바와 같이 연결 핀으로부터 10 cm 이하의 거리, 바람직하게는 5 cm 이하의 거리, 보다 바람직하게는 2 cm 이하의 거리로 배열된다. 이러한 배열은 특히 금속 케이싱에 대한 에어 갭을 안정화시키기 위해 제공된다. 중간 부재 밖으로 돌출되는 스택 단부의 안정성을 유지하기 위해 유사한 거리의 적어도 하나의 다른 연결 핀이 제공될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 상기 중간 부재는 적어도 상기 스택의 입구측 및/또는 출구측까지 연장되고 상기 입구측 및 출구측의 적어도 어느 하나를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 적어도 몇몇 채널이 차단되거나 결과적으로 덮여질 지라도, 그러한 차단되거나 덮여지는 그러한 상기 채널의 수는 허니콤 바디의 총 채널 수와 관련해서 무시할 수 있다. 그러나, 대신 그 시트 금속층들과 접촉하기 위한 능력이 향상되고 중간 부재의 영역에서 그 스택의 단면을 더 이상 절대 변형할 필요가 없다. 그러한 중간 부재는 상기 스택의 적어도 일부를 둘러싸는 일종의 클립을 형성하고 그러한 프로세서에서 입구측의 앞으로 부분적으로 (평행하게)이어지고 그리고/또 출구측의 뒤로 (평행하게)이어지며, 거기에는 충분한 공간이 있다.
대안으로서 또는 추가로, 상기 중간 부재는 일 단부(원주 종단측)에서 스택을 둘러쌀 수 있다. 상기 중간 부재의 형태는 바람직하게 상기 스택의 단부의 종방향 단면적의 형태 및/또는 횡단면적의 형태에 매칭된다.
이러한 경우, 상기 중간 부재는 바람직하게 상기 입구측 및/또는 출구측 상의 시트 금속층, 특히 상기 중간 부재에 납땜되는 상기 중간 부재에 기대는 상기 시트 금속층들에 의해 그 스택의 시트 금속층의 다수 또는 그 모두와 직접 접촉한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 중간 부재의 영역에서의 스택의 횡단면적은 그 스택의 나머지 프로파일에서와 같은 실질적으로 동일한 형태 및 크기, 특히 직사각형의 형태를 갖는다.
이러한 경우, 상기 스택의 단부는 중간 부재 외측으로 테이퍼질 수 있으며, 특히 굴곡의 웨지(curved wedge)의 형태로 연장되며, 이에 따라 허니콤 바디의 나머지 형태에 잘 매칭된다. 상기 중간 부재를 넘어 돌출되는 스택의 단부는 동작 동안 연결 영역의 추가의 냉각을 이끈다.
본 발명은 또한 본원에 기술한 바와 같은 전기적 커넥션을 갖는 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디에 관한 것이다. 그러한 전기적 커넥션의 발명에 따른 실시는 간단한 디자인 및 비용 효율이 높은 생산을 가능하게 하며, 이는 특히 자동차 부문에서 연속 생산에 중요하다.
본 발명은 특히 내연기관 및 배기-가스 시스템에 통합되는 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디를 갖춘 자동차에 사용된다.
본 발명의 기술분야, 그 외 상세한 설명 및 예시의 실시예들은 제한하지 않으나, 이하와 같이 (개략)도면에 기술된다:
도 1은 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 전기적 커넥션의 영역에 걸친 개략 단면도를 나타내고,
도 2는 시트 금속 스택을 측면으로 둘러싸는 중간 부재의 실시예를 나타내고,
도 3은 일 단부에서 본 중간 부재를 구비한 전기적 커넥션의 다른 예시의 실시예를 나타내고,
도 4는 중간 부재를 구비한 연결 핀의 특정 실시예를 나타내며,
도 5는 구조화된 시트 금속층들의 개략도이다.
도 1은 금속 케이싱(7)에 배열된 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디(18)의 일부 소영역의 개략도이다. 그러한 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디(18)는 물결치듯 또는 거칠게 구조화된 시트 금속층(2)들과 교대로 배열된 평탄한 또는 미세하게 구조화된 시트 금속층(1)들을 포함하는 스택(5)을 포함하며, 상기 스택(5)은 최상위 시트 금속층(3) 및 최하위 시트 금속층(4)을 갖추고, 상기 시트 금속층들은 제공된 예시의 실시예에서 미세하게 구조화된다. 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들의 적어도 일부는 전기 전도적으로 연결되고 그 일부는 연결 핀(12)에 전기 전도적으로 연결되는 중간 부재(13)에서 단부를 형성한다. 가능한 연결 기술들은 예컨대 저항 용접 및/또는 경납땜(hard-soldering)을 포함한다. 상기 연결 핀(12; 또한 '절연 핀'이라고도 함)은 부싱(10)을 통해 상기 금속 케이싱(7)을 통과하여 라우트되고 전기 절연층(11)에 의해 상기 금속 케이싱으로부터 절연된다. 연결 핀(12)은 화살표로 나타낸 바와 같이 방사 방향(R)으로 이어진다. 상기 거칠게 그리고 미세하게 구조화된 시트 금속층들은 함께 마찬가지로 화살표로 나타낸 바와 같은 축 방향(A)으로 이어지는 채널(9)들을 형성한다. 상기 금속 케이싱(7)은 화살표로 나타낸 바와 같은 내부 원주(I)를 갖는다. 적어도 상기 최상위 시트 금속층(3)과 최하위 시트 금속층(4) 및 또 다른 바람직한 시트 금속층(1, 2)들은 상기 중간 부재(13)에 전기 전도적으로 연결되고 상기 중간 부재에 의해 연결 핀(12)에 전기 전도적으로 연결된다. 상기 스택(5)은 본원에서는 기술(도시)하지 않은 인접한 다른 허니콤 바디 상에 지지될 수 있는 지지 핀(17)들에 의해 안정화된다. 또한 중간 부재(13)는 상기 스택(5)의 단부(16)를 둘러싸는 형태로 나타냈으며, 이 때 그러한 중간 부재의 내부 형태는 상기 스택의 단부(16)의 종방향 단면적(20)에 매칭되거나, 또는 역으로 예컨대 굴곡의 웨지(curved wedge) 형태가 된다.
도 2는 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들의 스택이 어떻게 중간 부재(13)에 의해 측면으로 둘러싸여지는지를 개략적으로 나타낸다. 이러한 경우, 상기 중간 부재(13)는 클립의 형태이며, 거의 직사각형의 내부 단면을 갖는 클립이며, 상기 최상위 시트 금속층(3) 및 최하위 시트 금속층(4)과 직접 접촉하며 또 입구측(14) 상의 나머지 시트 금속층(1,2)들의 단부와도 접촉한다. 이런 식으로, 전류는 그러한 스택(5)의 변형 없이 균일하게 도입될 수 있다.
도 3은 또 다른 실시예에서 스택(5)의 연결 영역(6)이 미세하게 구조화된 시트 금속층(1)들 및 거칠게 구조화된 시트 금속층(2)들로 구성되는 형태를 개략적으로 나타낸다. 금속 케이싱을 관통한 부싱(10)으로부터 도시하지 않은 전기 절연층(11)에 의해 절연되는 연결 핀(12)은 중간 부재(13)와 마주 대하여 그 연결 측면(15; 출구측)에서 종결되고, 상기 중간 부재에 그리고 가능하면 상기 중간 부재 아래에 위치된 시트 금속층(1,2)들의 단부에 전기 전도적으로 연결되어, 바람직하게 용접되거나 납땜된다. 제공된 예시의 실시예에 있어서, 상기 중간 부재(13)는 연결 영역(6)에서 스택(5)의 단부를 둘러싸며, 상술한 방식과 유사하게 연결 영역(6)의 정확한 구성이 여러 실시예들에서 가능하다. 바람직하게 모든 그러한 시트 금속층들은 항상 함께 강하게 프레스되거나 또는 항상 좀더 작은 물결 높이로 디자인됨으로써, 원하는 테이퍼링(tapering) 형태를 달성할 수 있다. 이후 지지 핀(17)이 전체 배열을 안정화시킬 수 있다.
도 4는 중간 부재(13)를 구비한 연결 핀(12)의 발명에 따른 실시예의 개략 사시도를 나타내며, 중간 부재에 의해 둘러싸일 수 있는 도시하지 않은 스택(5)의 횡단면적(19)은 빗금으로 나타냈다. 유사한 방식으로, 도 1에 나타낸 바와 같은 중간 부재 또한 스택(5)의 단부(16)를 둘러쌀 수 있으며, 이 때 그러한 중간 부재의 내부 형태는 스택의 단부(16)의 종방향 단면적(20)에 매칭되며, 예를 들어 굴곡 웨지의 형태이다.
도 5는 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들의 물결 및 그러한 구조의 상대적 크기를 나타낸다. 상기한 스택에 있어서, 그러한 미세하게 구조화된 시트 금속층(1)들은 (이러한 경우) 각각 거칠게 구조화된 시트 금속층(2)들의 제2물결의 제2물결 높이(H2) 및 제2물결 길이(L2)보다 작은 제1물결 높이(H1) 및 제1물결 길이(L1)의 제1물결을 갖는다. 더욱이 최상위 시트 금속층(3)은 스택(5)의 나머지 시트 금속층(1,2)들보다 큰 두께(T)를 갖는다.
만일의 경우를 대비하여, 통상 도면들에 나타낸 기술적인 형태들의 조합이 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 예컨대, 어느 한 도면으로부터의 기술적인 형태들은 일반적인 설명 및/또는 다른 도면으로부터의 다른 기술적인 형태들과 조합될 수 있다. 이에 대한 예외적인 경우는 그러한 형태들의 조합이 본원과 명확히 관련되고 그리고/또 그러한 장치의 기본적인 기능들이 그러한 방법이 아니고서는 더 이상 실현될 수 없다는 것을 당업자가 확인한 경우이다.
본 발명은 매우 균일한 전류 분배를 가능하게 함으로써 전류 분배 구조 없이 가열하거나 외부 영역에 하프-쉘을 지지하는 간단한 구조의 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디를 비용 효율적으로 제조할 수 있다.
[도면참조부호 리스트]
1 평탄한/미세하게 구조화된 시트 금속층,
2 물결치듯/거칠게 구조화된 시트 금속층,
3 최상위 시트 금속층, 4 최하위 시트 금속층,
5 스택, 6 연결 영역,
7 금속 케이싱, 8 에어 갭,
9 채널, 10 부싱,
11 전기 절연층, 12 연결 핀,
13 전기 전도 커넥션, 14 입구측,
15 출구측, 16 스택의 단부,
17 지지 핀, 18 허니콤 바디,
19 스택의 횡단면적, 20 스택의 단부의 종방향 단면적,
A 축 방향, R 방사 방향,
I 케이싱의 내부 원주의 방향, H1 제1물결 높이,
H2 제2물결 높이, L1 제1물결 길이,
H2 제2물결 길이, T 두께.

Claims (15)

  1. 연결 핀(12)에 대한 허니콤 바디(18)의 다수의 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들의 전기적 커넥션으로서,
    상기 허니콤 바디(18)는 상기 연결 핀(12)이 부싱(10) 내로 전기 절연 형태로 라우트되는 내부 원주(I)를 구비한 금속 케이싱(7)을 갖추고, 상기 시트 금속층들은 최상위 시트 금속층(3) 및 최하위 시트 금속층(4)과 함께 스택(5)을 형성하는 교대로 배열된 거칠게 구조화된 시트 금속층(2)들 및 평탄한 또는 미세하게 구조화된 시트 금속층(1)들을 포함하고, 상기 스택은 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들간 축 방향(A)으로 입구측(14)에서 출구측(15)으로 가스가 유동될 수 있는 채널(9)들을 갖추며,
    상기 연결 핀(12)은, 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들에 수직인 방사 방향(R)으로 이어지며, 연결 영역(6)에서 스택(5)의 다수의 시트 금속층(1, 3, 4)들을 둘러싸는 적어도 하나의 전기 전도 중간 부재(13)에 의해 시트 금속층(1, 2, 3, 4)들 중 적어도 2개에 금속을 이용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택(5)의 최상위 시트 금속층(3)은 상기 내부 원주(I)의 길이의 적어도 35%에 걸쳐 상기 금속 케이싱(7)에 평행하게 이어지고, 에어 갭(8)에 의해서만 상기 금속 케이싱으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택(5)의 최상위 시트 금속층(3)은 상기 내부 원주(I)의 길이의 적어도 40%에 걸쳐 상기 금속 케이싱(7)에 평행하게 이어지는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스택(5)의 최상위 시트 금속층(3)은 미세하게 구조화되거나 또는 평탄한 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  5. 청구항 1에 있어서,
    적어도 최상위 시트 금속층(3) 또는 최하위 시트 금속층(4)은 일부 소영역에서 적어도 스택(5)의 또 다른 시트 금속층(1, 2)들보다 두껍거나 또는 두꺼운 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  6. 청구항 1에 있어서,
    거칠게 구조화된 시트 금속층(2) 및 미세하게 구조화된 시트 금속층(1, 3, 4)들은 각각 물결치는 형태이며, 상기 거칠게 구조화된 시트 금속층(2)의 제2물결 높이(H2)는 상기 미세하게 구조화된 시트 금속층(1, 3, 4)들의 제1물결 높이(H1)보다 큰 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  7. 청구항 1에 있어서,
    거칠게 구조화된 시트 금속층(2) 및 미세하게 구조화된 시트 금속층(1, 3, 4)들은 물결치는 형태이며, 상기 거칠게 구조화된 시트 금속층(2)의 제2물결 길이(L2)는 상기 미세하게 구조화된 시트 금속층(1, 3, 4)들의 제1물결 길이(L1)보다 큰 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  8. 청구항 1에 있어서,
    스택(5)의 형태는 다수의 지지 핀(17)들에 의해 안정화되며, 적어도 하나의 지지 핀(17)은 스택(5)의 프로파일을 따라 할당된 연결 핀(12)으로부터 10 cm 이하의 거리로 배열되는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  9. 청구항 1에 있어서,
    중간 부재(13)는 스택(5)의 적어도 입구측(14) 또는 출구측(15)까지 연장되고 적어도 입구측(14) 또는 출구측(15)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  10. 청구항 1에 있어서,
    중간 부재(13)는 스택(5)의 일 단부(16) 주위의 스택(5)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  11. 청구항 1에 있어서,
    중간 부재(13)의 형태는 적어도 스택(5)의 횡단면적(19)의 형태에 또는 스택(5)의 단부(16)의 종방향 단면적(20)의 형태에 매칭되는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  12. 청구항 1에 있어서,
    중간 부재(13)는 적어도 입구측(14) 또는 출구측(15) 상의 상기 중간 부재(13)에 기대는 시트 금속층들에 의해 스택(5)의 다수의 또는 모든 시트 금속층들과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  13. 청구항 1에 있어서,
    중간 부재(13)의 영역에서 스택(5)의 횡단면적(19)은 스택(5)의 나머지 프로파일에서와 같은 동일한 형태 및 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  14. 청구항 1에 있어서,
    스택(5)의 단부(16)는 중간 부재(13) 바깥쪽으로 테이퍼지는 것을 특징으로 하는 연결 핀에 대한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층들의 전기적 커넥션.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 청구된 전기적 커넥션을 갖는 허니콤 바디(18).
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