KR101838673B1 - 이동식 포장 패칭 차량을 위한 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터 - Google Patents

Abstract

이동식 포장 보수 차량에 장착되는 아스팔트 저장 호퍼의 내용물의 온도를 유지하기 위한 시스템이 제공된다. 자동온도조절식 제어 시스템은 목표 온도를 유지하기 위해 차량의 엔진으로부터의 배기 가스를 유동 제어기가 대기로 또는 아스팔트 호퍼 내의 열교환기로 방향인도하게 한다. 자동온도조절식 제어기는 조작자가 아스팔트에 대한 목표 온도를 선택할 수 있게 할 수 있다.

Description

이동식 포장 패칭 차량을 위한 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터{THERMOSTATICALLY CONTROLLED ASPHALT HEATER FOR A MOBILE PAVEMENT PATCHING VEHICLE}

본 발명은 아스팔트 정비 장비에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 아스팔트 포장 패칭 재료를 가열하기 위한 장치에 관한 것이다.

포장 도로는 콘크리트 및 아스팔트를 포함하는 다양한 재료로 건설된다. 아스팔트 도로는 몇 가지 장점을 제공하며, 그 중에는 아스팔트 도로를 완전히 제거하고 재건설할 필요가 거의 없다는 장점이 있다. 대규모 갱신 사이에서, 노면의 작은 결함을 보수하는 것은 일반적이며, 가장 보편적인 결함은 포트홀(pothole)이다. 통상적으로 포트홀은 고온 아스팔트 골재(aggregate)로 충전되며, 이 골재가 이후 다져지고 롤링되어 보수를 완료한다.

보수에 사용하기 위한 아스팔트는 실제로 여러 재료의 혼합물이다. 통상적으로 아스팔트는 5% 아스팔트/역청 및 95% 골재(예를 들면, 돌, 모래, 자갈)를 포함한다. 아스팔트/역청은 (역청으로 인해) 고점성이기 때문에, 골재 성분과 혼합되기 전에 가열되어야 한다. 통상적으로, 아스팔트는 아스팔트 공장에서 공업 규모로 생산된다. 준비되면, 이것은 이후 아스팔트를 도로 보수의 수행에 사용하기 위해 작업 현장으로 운송하는 사용자에게 분배된다.

통상적으로 아스팔트/역청 및 골재의 혼합은 약 150℃의 온도에서 이루어진다. 아스팔트 제품의 작업성이 온도에 종속되기 때문에, 아스팔트를 약 65-85℃ 범위 미만의 온도로 냉각되기 전에 분배 및 압착하는 것이 보통 바람직하다. 따라서, 아스팔트를 도로 보수에 사용하는데 있어서의 중요한 문제는 아스팔트가 공장을 떠날 때부터 노면 보수에 사용될 때까지 아스팔트의 적절한 작업 온도를 유지하는데 있다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 종래의 방법이 시도되었다.

과거에는 도로 보수 중에, 고온 아스팔트 재료가 수동으로 배치된 후에 표준 롤러 또는 탬퍼(tamper)에 의해 압착되었다. 보다 최근에는, 고온 아스팔트를 보수가 필요한 도로로 운송하고 이후 보수 장소에서 아스팔트를 도포하여 다지기 위해 다양한 이동식 포트홀 패칭 차량이 설계되었다. 일반적으로, 이들 차량은 차량 차체 상에 장착되는 조종실을 포함하며, 차체는 또한 아스팔트가 그로부터 분배되는 아스팔트 저장 호퍼를 구비하도록 구성된다. 예를 들어, 캐나다 특허 제2,026,463호는 아스팔트를 탑재된 호퍼로부터 도로 포트홀에 송달하기 위한 컨베이어 시스템 뿐만 아니라 보수를 수행하기 위해 포트홀 내의 아스팔트를 압착하기 위한 수단을 사용하는 이동식 자주식 보수 차량을 개시한다.

미국 특허 제5,988,935호(Dillingham)는 아스팔트 혼합물을 가열하기 위해 호퍼 아래에 설치되는 건식 방사 열원을 갖는 아스팔트 보수 시스템을 개시하고 있다. 이 시스템의 한 가지 문제점은 열원의 위치가 아스팔트 혼합물이 불균일하게 가열될 것임을 의미하고 열원이 추가 연료 공급원을 필요로 하여 시스템의 운영 비용이 증가한다는 점이다. 이들 문제의 일부를 해결하기 위해 미국 특허 제6,681,761호(Dillingham)는 가열 챔버 내의 열을 유지하기 위해 댐퍼 시스템을 추가로 제공하며, 상기 댐퍼는 장치의 본체 내에서 감지되는 온도에 반응하여 전자식으로 제어된다.

미국 특허 제4,812,076호(Yant)는 포장-패칭 장치에 장착된 공급 호퍼의 내용물을 가열하기 위한 아스팔트 호퍼 가열 시스템을 기재하고 있다. 호퍼 탱크는 외부 측벽과 내부 측벽 사이에 공간이 있는 이중-벽 구조이며, 아스팔트를 가열하기 위해 배기 가스가 상기 공간을 통해서 이동한다. 이 종래의 시스템에는 여러가지 단점이 있으며, 예를 들면 이 시스템은 이중-벽 아스팔트 호퍼의 구축을 요하고, 이는 포장-패칭 차량의 생산 비용을 증대시킨다. 또한, 호퍼의 외부로부터 열이 전달되고, 그 결과 아스팔트 적재물의 중간에서 재료의 불균일한 가열이 초래된다. 또한, 아스팔트가 작업 가능한 온도로 유지되도록 보장하기 위해 제공되는 수단이 없다.

본 발명은 이동식 포장 보수 차량에 사용하기 위한 종래의 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터에서의 각종 한계를 극복하는 장치를 제공한다. 특히, 본 발명은 차량 호퍼 내의 아스팔트를 아스팔트 골재 작업성에 최적한 온도로 유지하기 위해 차량 엔진 배기로부터의 열을 사용하는 수단을 제공한다.

차량 엔진으로부터의 배기 가스는, 가스를 대기로 직접 방향인도하거나 필요할 경우 아스팔트 호퍼의 내부에 배치된 열교환기를 통해서 방향인도하는 유동 제어기를 통과한다. 호퍼의 내용물을 가열하기 위해 열교환기로부터 열이 유동한다. 본 발명은 또한 호퍼 내용물의 온도를 감지하기 위해 아스팔트 호퍼의 내부에 설치되는 온도 센서를 제공한다. 온도 센서는, 온도를 모니터링하고 이 정보를 사용하여 유동 제어기의 작동을 규제함으로써 호퍼 내용물에 충분한 열을 제공하는 제어 시스템에 연결된다.

본 발명은 여러가지 장점을 제공하며, 그 중 하나의 장점은 아스팔트 혼합물을 작업성에 최적한 온도로 유지하기 위해 차량 엔진 배기로부터의 폐열을 이용하는 것이다.

따라서, 일부 실시예에서 본 발명은 이동식 자주식(self-propelled) 포장 보수 시스템에 사용하기 위한 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터로서, 도로 보수에 사용될 아스팔트 골재의 적재물을 수용하도록 구성된 저장 호퍼; 포장 보수 시스템 상의 엔진으로부터의 배기 가스를 유동 제어기로 안내하도록 구성된 배기 가스 도관으로서, 유동 제어기는 배기 가스를 제1 배출구 및 제2 배출구에 분배하도록 구성되고, 제1 배출구는 배기 가스를 대기로 안내하도록 구성되는 배기 가스 도관; 유동 제어기의 제2 배출구로부터 배기 가스를 수용하도록 구성된 배기 가스 흡입구 및 배기 가스를 대기로 안내하는 배출구를 포함하는 열교환기로서, 저장 호퍼 내에 배치되고 저장 호퍼의 내용물과 접촉하며, 배기 가스로부터 열을 수용하여 상기 열을 저장 호퍼의 내용물에 전달할 수 있는 열교환기; 저장 호퍼의 내부에 배치되고, 저장 호퍼의 내용물의 온도를 감지하며 저장 호퍼의 내용물의 온도를 나타내는 배출 신호를 생성하도록 구성되는 온도 센서; 상기 온도 센서로부터 배출 신호를 수신하고, 저장 호퍼의 내용물의 온도를 결정하기 위해 온도 센서로부터의 배출 신호를 처리하며, 저장 호퍼의 내용물에 대한 목표 온도를 달성하기 위해 유동 제어기가 배기 가스를 제1 배출구 및 제2 배출구에 분배하게 하는 제어 배출 신호를 발생하도록 구성되는 자동온도조절식 제어기를 포함하는 아스팔트 히터를 제공한다.

일부 실시예에서, 상기 자동온도조절식 제어기는 저장 호퍼의 내용물을 약 65℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도로 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 자동온도조절식 제어기는 저장 호퍼의 내용물을 약 65℃ 내지 약 85℃ 범위의 온도로 유지하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 상기 자동온도조절식 제어기는 조작자 판독 가능한 온도 디스플레이를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 자동온도조절식 제어기는 조작자 조절 가능한 온도 선택기를 추가로 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 온도 센서로부터의 배출 신호는 자동온도조절식 제어기에 무선으로 전송된다. 일부 실시예에서, 상기 자동온도조절식 제어기로부터의 제어 배출 신호는 유동 제어기에 무선으로 전송된다.

일부 실시예에서, 상기 저장 호퍼는 자주식 포장 보수 시스템 상에 장착된다.

또한, 아스팔트 포장 혼합물의 온도를 유지하는 방법으로서, 도로 보수에 사용될 아스팔트 골재의 적재물을 수용하도록 구성된 저장 호퍼를 제공하는 단계; 포장 보수 시스템 상의 엔진으로부터의 배기 가스를 유동 제어기로 안내하도록 구성된 배기 가스 도관을 제공하는 단계로서, 유동 제어기는 배기 가스를 제1 배출구 및 제2 배출구에 분배하도록 구성되고, 제1 배출구는 배기 가스를 대기로 안내하도록 구성되는 단계; 유동 제어기의 제2 배출구로부터 배기 가스를 수용하도록 구성된 배기 가스 흡입구 및 배기 가스를 대기로 안내하는 배출구를 포함하는 열교환기를 제공하는 단계로서, 상기 열교환기는 저장 호퍼 내에 배치되고 저장 호퍼의 내용물과 접촉하며, 배기 가스로부터 열을 수용하여 상기 열을 저장 호퍼의 내용물에 전달할 수 있는 단계; 저장 호퍼의 내부에 배치되고, 저장 호퍼의 내용물의 온도를 감지하며 저장 호퍼의 내용물의 온도를 나타내는 배출 신호를 생성하도록 구성되는 온도 센서를 제공하는 단계; 상기 온도 센서로부터 배출 신호를 수신하고, 저장 호퍼의 내용물의 온도를 결정하기 위해 온도 센서로부터의 배출 신호를 처리하며, 저장 호퍼의 내용물에 대한 목표 온도를 달성하기 위해 유동 제어기가 배기 가스를 제1 배출구 및 제2 배출구에 분배하게 하는 제어 배출 신호를 발생하도록 구성된 자동온도조절식 제어기를 제공하는 단계; 및 저장 호퍼의 내용물에 대해 목표 온도를 선택하도록 자동온도조절식 제어기를 작동시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

상기 방법의 일부 실시예에서, 상기 자동온도조절식 제어기는 저장 호퍼의 내용물을 약 65℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도로 유지하도록 작동된다. 상기 방법의 일부 실시예에서, 상기 자동온도조절식 제어기는 저장 호퍼의 내용물을 약 65℃ 내지 약 85℃ 범위의 온도로 유지하도록 작동된다. 상기 방법의 일부 실시예에서, 상기 시스템은 조작자 판독 가능한 온도 디스플레이를 참조하여 작동된다. 상기 방법의 일부 실시예에서, 목표 온도의 선택은 조작자 조절 가능한 온도 선택기에 의해 이루어진다.

일부 실시예에서, 상기 방법은 온도 센서로부터의 배출 신호를 자동온도조절식 제어기에 전송하기 위한 무선 수단을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 자동온도조절식 제어기로부터의 제어 배출 신호를 유동 제어기에 전송하기 위한 무선 수단을 제공하는 단계를 추가로 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 방법은 저장 호퍼를 자주식 포장 보수 시스템 상에 장착하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부도면을 참조한 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 그 결론 부분에서 청구되지만, 첨부 도면과 함께 가장 잘 이해될 수 있는 상세한 설명에서는 바람직한 실시예가 제공되며, 여러 도면의 각각에서 유사한 부분에는 유사한 도면부호가 병기된다.
도 1은 본 발명과 연관하여 사용하기 위해 고려되는 것과 같은 종래의 이동식 포장 보수 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터의 실시예의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 배기 가스 회로의 일 실시예의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 방법의 일 실시예의 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 조작자 선택되는 목표 온도를 포함하는, 본 발명의 아스팔트 가열 방법의 다른 실시예의 단계를 도시하는 흐름도이다.

개략 설명했듯이, 본 발명은 이동식 포장 패칭 시스템과 연관하여 사용하기 위한 자동온도조절식 아스팔트 히터를 포함한다. 이동식 포장 패칭 장치(patcher)를 제조하는 여러 회사가 있으며, 도 1은 여기에서 고려되는 것과 같은 이동식 포장 패칭 장치(1)의 일 예의 사시도이다.

일반적으로 말해서, 본 명세서의 나머지와 관련하여 참조하기 위해, 이동식 포장 패칭 장치(1)는 차체와, 내연기관(2)을 갖는 구동계를 포함한다. 엔진은 이동식 포장 패칭 장치(1)를 구동하기 위한 파워를 제공하기 위해서 뿐만 아니라, 그 이동식 포장 패칭 시스템의 작동을 위한 전기적, 유압식 또는 기타 파워 및 요건을 제공하기 위해서 사용된다. 차체 상에는 통상적으로, 도로 패칭 목적의 아스팔트 골재를 수용 및 운송하기 위해 사용되는 아스팔트 호퍼(5), 및 아스팔트 분배 장비(4)가 장착되며, 상기 아스팔트 분배 장치는 호퍼 내의 오거(auger) 또는 교반기뿐 아니라, 호퍼로부터의 아스팔트 골재를 보수가 시행되는 노면에 도포하기 위한 컨베이어 또는 기타 배출 수단을 구비할 수 있다.

차량의 내연기관은 내연기관의 작동으로부터의 배기 가스가 배출되는 배기 배출구를 구비할 것이다. 통상적인 배기 매니폴드 또는 배출구는 자동차 구조 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 본 발명이 사용될 수 있는 통상적인 이동식 포장 패칭 시스템(1)에는 내연기관용 연료공급 시스템, 및 조종실(3) 등을 포함하는 다른 필요한 부품이 구비될 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예의 개략도를 제공한다. 알 수 있듯이, 차량의 엔진(10)은 통상의 배기 매니폴드(20)를 통해서 고온 배기 가스를 배출한다. 단순히 배기 매니폴드(20)에 의해 가스가 대기로 배출될 수 있게 되는 대신에, 배기 가스는 배기 매니폴드(20)로부터 이중-배출구 유동 제어기(30)로 이동한다. 유동 제어기(30)는 배기 가스 입구를 갖는 도관 밸브 등일 것이고, 배기 가스 입구로부터의 배기 가스가 엔진의 매니폴드 또는 배기 배출구로부터 수용되며, 유동 제어기의 작동에 기초한 두 개의 가능한 배출 도관이 엔진으로부터 보내지는 배기 가스를 수용할 것이다. 제1 배출구는 대기로 직접 배출되는 배기 파이프(40)이며, 제2 배출구는 가스를 아스팔트 호퍼(70) 내에 배치된 배기 가스 열교환기(60)로 이동시킨다. 열교환기(60)를 통과하는 배기 가스는 최종적으로 열교환기 배기 출구(80)를 거쳐서 대기로 배출된다.

배기 가스 열교환기(60)는, 아스팔트 호퍼(70) 내에 장착될 수 있고 이를 통과하는 배기 가스로부터의 열을 배기 가스로부터 호퍼(70) 내에 수용된 아스팔트에 전달할 수 있는 임의의 형태의 열교환기일 것이다. 호퍼(70) 내의 아스팔트를 통한 열을 최대화하고 또한 가장 균일하게 분포하는 관점에서 보면, 호퍼(70)의 대부분을 통해서 연장되는 표면적을 갖는 열교환기(60)가 바람직할 것으로 생각되며, 여기에서 의도되는 발명의 범위 내에서 아스팔트 호퍼(70) 내에 사용될 수 있는 배기 가스 열교환기(60)의 다양한 형태 및 구성이 통상의 기술자에게 이해될 것이다. 특정 형태의 열교환기(16)는 또한 열교환기를 통과하기 위한 배기 가스의 목표 온도의 범위에 기초해서 뿐만 아니라 그로 인해 가열될 통상적인 아스팔트 골재의 특징에 기초해서 최대 효과를 가질 수 있다.

개략 설명된 유동 제어기(30)는 마찬가지로 단일 입구와 두 개의 배출구로의 두 개의 출구를 갖는 배기 도관 밸브를 포함할 것이며, 따라서 차량의 내연기관 및 배기 매니폴드로부터 수용되거나 전달되는 배기 가스는 그것에 적용되는 제어 신호에 기초하여 본 발명의 시스템의 나머지에 의해 두 개의 배출구 중 어느 하나로 보내질 수 있다. 이 목적을 달성할 유동 제어기(30)의 다양한 형태가 다시 통상의 기술자에게 자명하거나 이해될 것이며, 이러한 모든 장비 또는 방법이 그 범위 내에서 고려된다.

개략 설명했듯이, 유동 제어기(30)는 차량의 내연기관으로부터의 배기 가스를 그 두 개의 배출구 중 하나로 보내도록 작동 또는 제어될 수 있다. 유동 제어기(30)의 제1 배출구는 환경으로 배기되며, 제2 배출구는 아스팔트 호퍼(70) 내에 장착된 배기 가스 열교환기(60)에 연결된다. 유동 제어기(30)의 작동 시에, 차량의 내연기관으로부터의 배기 가스는 환경으로 직접 배기될 수 있거나, 호퍼(70) 안에 목표 온도를 달성하거나 유지하기 위해 호퍼(70) 내에 열이 가해질 필요가 있을 경우에는 배기 가스 열교환기(60)를 통과할 수 있다.

유동 제어기(30)는 엔진으로부터의 배기 가스 전부를 환경 배출구로만 보내거나 열교환기 배출구로만 보내는 "이원적(binary)" 거동을 보일 수 있거나, 또는 호퍼 내의 아스팔트가 특정 온도에 있는 경우에 특히 가열 정비 모드가 달성되거나 요망될 때 엔진으로부터의 배기 가스의 일부를 직접 환경으로 배출하고 일부를 열교환기에 분배하는 것이 바람직하다는 점에서 가변적일 수 있으며, 따라서, 배기 가스가 배기 가스 열교환기에 가변적으로 배출될 수 있게 됨으로써 열교환기(60)에 의해 호퍼(70) 내의 아스팔트에 가해지는 가열의 속도 또는 양이 변경될 수 있다. 유동 제어기의 이러한 양 접근 방식, 즉 가변적 또는 완전한 방향성 배출은 그 범위 내에서 고려된다.

본 발명의 아스팔트 히터의 다음 부품은 자동온도조절식 제어기(110)이다. 자동온도조절식 제어기(110)는, 차량의 엔진으로부터의 배기 가스를 선택적으로 제1 배출구를 거쳐서 환경으로 직접 보내거나 그로부터 제2 배출구를 거쳐서 배기 가스 열교환기(60)로 보내도록 유동 제어기(60)를 작동시키기 위해 유동 제어기(60)에 적절한 제어 신호를 제공하도록 유동 제어기(60)에 작동적으로 연결된다. 자동온도조절식 제어기(110)는 또한, 호퍼(70) 내에 설치되거나 호퍼 내에 수용된 실제 재료의 온도를 감지할 수 있는 적어도 하나의 온도 센서(90)와 인터페이스 연결될 것이다. 자동온도조절식 제어기(110)는 적어도 하나의 온도 센서(90)로부터 배출 신호 또는 온도 표시를 수신함으로써 호퍼(70) 내에 수용된 아스팔트 재료의 온도를 확인할 수 있으며, 이후 적어도 하나의 온도 센서(90)의 온도 판독치에 기초하여 유동 제어기(60)를 작동시켜 호퍼(70) 내에 저장된 아스팔트 재료 내에 목표 온도를 취득하거나 유지할 수 있다.

적어도 하나의 온도 센서(90)는, 이 센서가 감지하는 온도에 따라서 변화하는 배출 신호를 생성하도록 구성되는 다양한 센서 중 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 두 개의 이종 금속 와이어를 갖는 열전쌍 센서가 사용될 수 있다. 이종 금속은 고온 접점에서 접합된다. 온도가 변화함에 따라, 밀리볼트 신호가 저온 접점에서 판독된다. 이 신호는 온도에 대해 보정될 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 센서(90)는 저항 온도 검출기(resistance temperature detector: RTD), RTD 요소의 저항을 온도와 상관시킴으로써 온도를 측정하는 장치를 포함할 수 있다. 통상의 기술자는 본 시스템에 유용한 온도 센서(90)의 가장 적절한 형태를 쉽게 알 것이다.

자동온도조절식 제어기(110)에 대한 적어도 하나의 온도 센서(90)의 연결은 도면에서 제어 입력부(100)를 거쳐서 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 제어기는 온도 센서(90)와 제어 시스템(110)을 연결하는 전선을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 입력부는 온도 센서로부터 제어 시스템으로 전송되는 무선 신호를 포함할 수 있다. 통상의 기술자는, 무선 전송이 사용될 경우 온도 센서로부터의 배출 신호가 송신기로 이동될 것이고 이후 송신기에 의해 그 신호가 제어 시스템에 무선 이동되는 것을 알 것이다. 이러한 경우에 제어 시스템은 온도 센서 송신기로부터 무선 신호를 수신하도록 구성된 수신 수단을 가질 것이다.

도 3은 본 발명의 자동온도조절식 제어기(110)의 일 실시예의 핵심 부품의 개략도이다. 제어기(110)는 전술한 무선 연결 또는 유선 연결에 의해 온도 센서(90)로부터 온도 정보를 수신하도록 구성된 송수신기 모듈(112)을 포함할 수 있다. 송수신기 모듈(112)은 예를 들어 온도 디스플레이(114) 또는 온도 제어 선택기(116)로의 신호와 같은 다양한 배출 신호를 생산할 수 있다. 사용 시에, 조작자는 온도 디스플레이를 참조함으로써 아스팔트 호퍼의 내용물의 온도를 판정할 수 있다. 조작자는 목표 온도를 선택하기 위해 온도 제어 선택기(116)를 조절할 수 있다. 온도 제어 선택기(116) 및/또는 온도 디스플레이(114)는 아스팔트 호퍼 내용물의 실제 온도가 선택된 온도에 대한 미리결정된 허용가능한 범위를 벗어날 경우에 경고 표시를 제공하도록 설계될 수 있다.

온도 제어 선택기(116)는 송수신기 모듈(112)에 배출을 제공한다. 송수신기 모듈은 제어 선택기(116)로부터의 배출을 처리하며, 유동 제어기(30)의 위치를 규제하기 위해 이 정보를 사용한다. 일부 경우에, 유동 제어기(30)는 배기 가스의 유동을 두 개의 배출구 사이에서 전환하기 위해 가동 밸브, 또는 폐기물 게이트, 또는 기타 유사한 기계적 수단을 포함한다. 밸브 위치의 변경은 배기관 및 열교환기 각각에 분배되는 차량 배기의 비율을 조절하기 위해 사용된다. 예를 들어, 호퍼 내의 아스팔트가 목표 온도 미만인 경우에, 제어 시스템은 밸브를 움직이는 유동 제어기에 신호를 보낼 것이고 그 결과 배기 가스의 큰 비율이 열교환기를 통과하여 호퍼 내의 아스팔트를 가열한다. 아스팔트가 온도에 도달하면, 시스템은 호퍼 내용물의 비교적 일정한 온도를 유지하기 위해 자동온도조절식으로 순환할 것이다. 역으로, 아스팔트 온도가 목표 온도보다 높으면, 열교환기로의 유동이 감소될 수 있고, 아스팔트가 목표 온도로 냉각될 수 있으며, 여기에서 다시 시스템은 호퍼 내용물의 비교적 일정한 온도를 유지하기 위해 자동온도조절식으로 순환할 것이다.

편리하게, 상기 시스템은 기존의 이동식 포장 보수 차량에 적응될 수 있다. 일반적으로, 아스팔트 호퍼는 이러한 차량의 차체에 장착될 수 있다. 유동 제어기는 차량 배기관 상에 쉽게 설치될 수 있다. 제어 시스템 및 보조 부품 또한 차량에, 예를 들면 조종실 구획에 쉽게 설치된다.

사용 시에, 상기 시스템은 엔진 배기로부터의 폐열을 호퍼 내의 아스팔트 재료를 도로 보수에 사용하기에 최적한 온도로 유지하는데 활용한다. 일부 경우에, 시스템은 호퍼의 내용물을 적어도 65℃ 내지 약 85℃의 온도로 유지할 것이다. 일부 경우에는, 호퍼의 내용물을 약 150℃의 온도로 유지할 수 있다. 물론, 원하는 정확한 온도는 다수의 인자에 종속될 것이며, 따라서 선택되는 온도는 본 명세서에 기재되는 발명의 범위로 제한되는 것으로 간주되지 않는다.

유리하게, 시스템은 조작자가 패칭 재료를 도로 보수에 최적한 온도로 제공하기 위해 광범위한 온도를 선택할 수 있게 한다. 예를 들어, 추운 날씨에는, 아스팔트 골재 혼합물이 보수 부위에 배치되어 최종 압밀로 다져지기에 충분히 오랫동안 대략 최적의 작업성 온도를 유지하도록 대체로 더 높은 보유 온도를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 역으로, 따뜻한 날씨에는, 아스팔트가 보다 신속하게 냉각 경화되도록 더 낮은 온도에서 시작하는 것이 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 시스템은 다양한 형태의 아스팔트 혼합물에 사용되도록 적응될 수 있다. 최근에는, 저하된 온도에서 작업 가능한 다양한 아스팔트 혼합물이 개발되었다. 이들 "웜믹스(warm mix)" 제품도 본 시스템에 사용될 수 있다.

본 발명의 자동온도조절식 제어기(110)는 그 안에 정적으로 설계된 시스템의 호퍼 내에서 아스팔트 골재에 대한 미리설정된 목표 온도가 유지되게 할 수 있을 것으로 생각되며, 여기에서는 아스팔트에 대한 목표 온도를 선택하기 위해 어떠한 조작자 입력도 요구되지 않을 것이며, 또는 조작자 선택가능한 목표 온도 설정을 제공하는 것이 더 바람직할 것 같다. 이러한 양 접근법은 본 발명의 범위 내에 포함된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 아스팔트 가열 방법의 두 실시예에서의 단계를 설명하는 흐름도이다. 먼저 도 4를 참조하면, 본 발명의 나머지에 따라서 이동식 아스팔트 가열 시스템 내에서 아스팔트를 가열하는 한 가지 방법의 단계가 도시되어 있으며, 여기에서는 호퍼 내의 아스팔트에 대한 미리결정되거나 미리-프로그래밍된 정적 목표 온도가 사용되었다. 상기 방법은 개략 설명된 이동식 포장 패칭 기계에 설치된 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터를 사용하는 단계를 포함하며, 가열 루프인 방법이 효과적이다. 단계 4-1에서, 자동온도조절식 제어기(110)는, 호퍼(70) 내의 적어도 하나의 온도 센서(90)와 협력하여, 호퍼(70)의 내용물의 온도를 샘플링한다. 제어기(110)는 이후 단계 4-2에서, 아스팔트가 적어도 목표 온도에 있는지를 판정할 것이다. 호퍼(70) 내의 아스팔트가 목표 온도 이상에 있으면, 제어기(110)는 유동 제어기(62)를 작동시켜 엔진으로부터의 배기 가스를 그 제1 배출구로 보냄으로써 엔진으로부터의 배기 가스를 직접 환경으로 보낼 것이다. 이것은 단계 4-3에 도시되어 있다. 대안적으로, 아스팔트가 목표 온도 이상에 있지 않으면, 가열 단계 4-4가 도시되어 있으며, 이 단계에서 제어기(110)는 배기 가스로부터의 열을 호퍼(70) 내에 수용된 아스팔트에 전달하기 위해 유동 제어기(62)를 작동시켜 배기 가스를 배기 가스 열교환기(60) 내지 호퍼(70)를 통해서 보낼 것이다. 즉각적이고 일정한 루핑에 기초하여 또는 대안적으로 시간-베이스의 샘플링에 기초하여, 단계 4-5는 적절한 시기에 다른 온도 패스 또는 샘플링을 촉발함으로써 도 4에서의 가열 루프의 지속을 도시하며, 이것에 기초하여 호퍼 내의 배기 가스의 가열 또는 환경으로의 직접적인 배기 가스의 바이패스가 다시 루프 내에서 유지되거나 작동될 수 있다. 이동식 포장 패칭 기계의 호퍼(70) 내에 수용된 아스팔트에 대한 이 방법에 의한 가열 적용의 자동온도조절식 제어는 종래 기술에 사용되는 가열 방법에 비해서 개선된 효과를 갖는다.

도 4에 도시된 방법의 이 특정 실시예에서, 호퍼(70) 내에 아스팔트를 유지하기 위한 선택된 목표 온도는 일체의 조작자 상호작용이 필요없이 자동온도조절식 제어기(110)의 전자기기 또는 메모리 내에 프로그래밍되거나 인코딩될 것으로 생각된다. 또한 다음의 도 5에 도시된 방법을 포함하는 일부 실시예에서, 자동온도조절식 제어기(110)는 장치의 조작자가 그 내용물의 호퍼(70)가 유지되어야 하는 온도를 선택할 수 있게 하는 조작자 인터페이스를 구비할 수 있을 것으로 생각된다.

도 5는 조작자가 아스팔트에 대한 목표 온도를 선택할 수 있는, 본 발명의 나머지에 따른 수정된 아스팔트 가열 방법의 단계를 도시한다. 이 도면에 도시된 아스팔트 가열 방법의 실시예에서, 조작자는 호퍼(70) 내의 아스팔트가 유지될 목표 온도를 선택할 수 있다. 단계 5-1에 도시하듯이, 조작자는 자동온도조절식 제어기(110) 상의 또는 이 제어기에 작동적으로 연결된 조작자 인터페이스를 작동시켜서 호퍼(70) 내의 아스팔트에 대한 목표 온도를 선택할 것이다. 조작자 인터페이스는 전자공학 및 제어 디자인 분야의 통상의 기술자에게 이해될 임의의 개수의 기계식 또는 전자식 인터페이스를 포함할 수 있으며, 조작자 인터페이스는 잠재적으로 호퍼(74) 내의 아스팔트의 현재 실제 온도와 함께 조작자에게 선택된 온도를 보여주는 전자 판독과 더불어 지속적인 피드백 기능을 작동시킬 온도 다이얼일 것으로 주로 생각된다.

이 도면은 단계 5-2에 도시된 가열 루프의 시작 전에 목표 온도의 선택을 도시하지만, 자동온도조절식 제어기(110)가 호퍼(70) 내에 유지될 아스팔트에 대한 목표 온도를 조작자가 선택할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 수용하거나 이 사용자 인터페이스에 작동적으로 연결되는 본 발명의 장치 및 방법의 실시예의 경우에, 조작자는 사용자 인터페이스와의 상호작용에 의해 그 온도를 언제나 조절할 수 있다는 것도 이해될 것이다.

단계 5-1에 도시된 호퍼(70) 내의 아스팔트에 대한 목표 온도의 선택 이후에, 또는 그렇지 않으면 상기 방법의 나머지의 작동 중에, 단계 5-2에 도시된 가열 루프가 시작될 것이다. 이것은 다시 지속적이고 실시간적인 기초로 또는 주기적인 샘플링 기초로 일어날 것이며, 가열 루프 내의 제1 단계는 적어도 하나의 온도 센서(90)를 사용하여 호퍼(70) 내의 아스팔트로부터 전국적인 온도 판독치를 취득하는 것일 것이다. 이것은 단계 5-3에 도시되어 있다. 단수 또는 복수의 온도 센서(90)는, 제어기(110)의 전자기기의 나머지와 함께, 호퍼(70) 내의 아스팔트의 현재 온도를 판정하고 이를 단계 5-1에서 조작자에 의해 선택된 목표 온도와 비교할 것이다. 제어 논리는 호퍼(70) 내의 아스팔트가 조작자에 의해 선택되는 호퍼(70) 내의 아스팔트에 대한 목표 선택 온도 이상에 있는지를 판정하는 것일 것이며, 논리적 결정 블록은 단계 5-4에 도시되어 있다. 호퍼(70) 내의 아스팔트가 조작자에 의해 선택된 목표 온도 이상에 있는 것으로 판정되면, 제어기(110)는 엔진으로부터의 배기 가스를 유동 제어기의 제1 배출구를 거쳐서 직접 환경으로 보내기 위해 유동 제어기를 작동 또는 유지할 것이다. 이것은 단계 5-5에 도시되어 있다. 대안적으로, 목표 온도를 얻기 위해 호퍼(70) 내의 아스팔트에 대해 가열이 요구되면, 단계 5-6은 호퍼(70) 내의 아스팔트에 열을 가하기 위해 배기 가스를 배기 가스 열교환기(30)를 통해서 보내도록 유동 제어기를 작동하는 것을 도시한다. 단계 5-7은 이 가열 루프를 다시 신규 온도 샘플링 단계로 지속하거나 샘플링하는 것을 도시한다.

도 4 및 도 5에 도시된 방법은 본 발명의 나머지에 따라 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터를 사용하는 본 발명의 아스팔트 가열 방법의 두 개의 기본 실시예이다.

따라서, 기재된 실시예는 이동식 포장 보수 차량의 운송 호퍼 내의 아스팔트를 가열하기 위한 개선된 시스템을 제공하는 것이 명백하다. 또한, 일상적인 수정에 의해서 본 발명이 광범위한 조건 및 용도에 사용하기 위해 최적화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 또한, 본 발명의 장치 및 방법을 생산하는 다양한 방식 및 설계가 있음은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 도시된 실시예는 따라서 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않지만, 통상의 기술자가 발명 개념을 알 수 있게 하기 위한 장치 및 방법의 예를 제공하도록 의도된다.

예를 들어, 일부 실시예에서, 상기 시스템은 자급식 이동식 포장 보수 차량에 장착될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 상기 시스템은 다른 차량에 의해 이동될 수 있는 독자 유닛으로서 제공될 수 있다. 이들 경우에, 저장 호퍼는 그 고유한 차체 및 휠 시스템에 장착될 수 있으며, 통상적인 견인 바(towing bar) 또는 유사 커넥터 등을 통해서 차량에 연결되는 수단을 구비할 수 있다.

통상의 기술자는 본 명세서에서의 발명 개념을 벗어나지 않는 한도 내에서 이미 설명된 것 이외의 더 많은 수정이 가능함을 알 것이다. 더욱이, 명세서와 청구범위 양자를 해석하는데 있어서, 모든 용어는 상황에 부합하는 가능한 최광의로 해석되어야 한다. 특히, 용어 "포함한다" 및 "포함하는"은 요소, 부품 또는 단계를 비배타적으로 지칭하는 것으로, 즉 그 지칭되는 요소, 부품 또는 단계가 명시되지 않은 다른 요소, 부품 또는 단계와 조합되거나, 함께 존재 또는 사용될 수 있음을 나타내는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

1. 자주식 포장 보수 시스템에 사용하기 위한 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터이며, 상기 포장 보수 시스템은 구동계에 연결되는, 배기 가스 배출구를 갖는 내연기관, 및 아스팔트 골재를 운송 및 배치하기 위한 아스팔트 호퍼와 아스팔트 배치 장치를 포함하고,
   상기 아스팔트 히터는,
   (a) 상기 아스팔트 호퍼 내에 장착되는 배기 가스 열교환기로서, 배기 가스 흡입구와 배기 가스 배출구를 갖고, 이를 통해서 전달되는 배기 가스로부터 열을 수용하고 상기 열을 호퍼의 내용물에 전달할 수 있는 배기 가스 열교환기;
   (b) 입구에서 배기 가스 배출구에 연결되고, 엔진으로부터의 배기 가스 배출을 제1 또는 제2 배출구로 방향인도하도록 제어 가능하게 작동 가능한 이중-배출구 유동 제어기로서, 상기 유동 제어기의 제1 배출구는 환경으로 배기되고 유동 제어기의 제2 배출구는 열교환기의 배기 가스 흡입구에 연결되는 이중-배출구 유동 제어기;
   (c) 그 안에 수용된 아스팔트 골재의 온도를 감지하고 그 온도를 나타내는 배출 신호를 생성하기 위해 아스팔트 호퍼 내에 장착되는 적어도 하나의 온도 센서; 및
   (d) 상기 적어도 하나의 온도 센서 및 유동 제어기에 연결되는 자동온도조절식 제어기로서, 적어도 하나의 온도 센서로부터 배출 신호를 수신하고, 호퍼의 내용물의 온도를 결정하기 위해 적어도 하나의 센서로부터의 배출 신호를 처리하며, 저장 호퍼의 내용물에 대한 목표 온도를 달성하기 위해 유동 제어기가 배기 가스를 그 제1 배출구 또는 제2 배출구에 분배하게 하는 제어 배출 신호를 발생하도록 구성되는 자동온도조절식 제어기를 포함하는 아스팔트 히터.
2. 제1항에 있어서, 아스팔트 골재의 온도가 목표 온도 미만이면, 자동온도조절식 제어기는 유동 제어기를 작동시켜 엔진으로부터의 배기 가스를 그 제2 배출구로 보내는 아스팔트 히터.
3. 제1항에 있어서, 아스팔트 골재의 온도가 목표 온도 이상이면, 자동온도조절식 제어기는 유동 제어기를 작동시켜 엔진으로부터의 배기 가스를 그 제1 배출구로 보내는 아스팔트 히터.
4. 제1항에 있어서, 상기 자동온도조절식 제어기는 조작자 판독 가능한 온도 디스플레이를 추가로 포함하는 아스팔트 히터.
5. 제1항에 있어서, 상기 자동온도조절식 제어기는 조작자가 호퍼 내의 아스팔트에 대한 목표 온도를 선택할 수 있도록 조작자 조절 가능한 온도 선택기를 추가로 포함하는 아스팔트 히터.
6. 제1항에 있어서, 상기 자동온도조절식 제어기는 저장 호퍼의 내용물을 65℃ 내지 150℃ 범위의 온도로 유지하도록 구성되는 아스팔트 히터.
7. 제6항에 있어서, 상기 자동온도조절식 제어기는 저장 호퍼의 내용물을 65℃ 내지 85℃ 범위의 온도로 유지하도록 구성되는 아스팔트 히터.
8. 제1항에 있어서, 상기 온도 센서로부터의 배출 신호는 자동온도조절식 제어기에 무선으로 전송되는 아스팔트 히터.
9. 제1항에 있어서, 상기 자동온도조절식 제어기로부터의 제어 배출 신호는 유동 제어기에 무선으로 전송되는 아스팔트 히터.
10. 구동계에 연결되는, 배기 가스 배출구를 갖는 내연기관, 및 아스팔트 호퍼와 아스팔트 배치 장치를 포함하는 이동식 포장 보수 시스템의 아스팔트 호퍼 내에 저장된 아스팔트 골재의 목표 온도를 유지하는 방법이며,
    상기 방법은
    (a) 자동온도조절식으로 제어되는 아스팔트 히터를 제공하는 단계로서,
    상기 히터는,
    (i) 상기 아스팔트 호퍼 내에 장착되는 배기 가스 열교환기로서, 배기 가스 흡입구와 배기 가스 배출구를 갖고, 이를 통해서 전달되는 배기 가스로부터 열을 수용하고 상기 열을 호퍼의 내용물에 전달할 수 있는 배기 가스 열교환기;
    (ⅱ) 입구에서 배기 가스 배출구에 연결되고, 엔진으로부터의 배기 가스 배출을 제1 또는 제2 배출구로 방향인도하도록 제어 가능하게 작동 가능한 이중-배출구 유동 제어기로서, 상기 유동 제어기의 제1 배출구는 환경으로 배기되고 유동 제어기의 제2 배출구는 열교환기의 배기 가스 흡입구에 연결되는 이중-배출구 유동 제어기;
    (ⅲ) 그 안에 수용된 아스팔트 골재의 온도를 감지하고 그 온도를 나타내는 배출 신호를 생성하기 위해 아스팔트 호퍼 내에 장착되는 적어도 하나의 온도 센서; 및
    (ⅳ) 상기 적어도 하나의 온도 센서 및 유동 제어기에 연결되는 자동온도조절식 제어기로서, 적어도 하나의 온도 센서로부터 배출 신호를 수신하고, 호퍼의 내용물의 온도를 결정하기 위해 적어도 하나의 센서로부터의 배출 신호를 처리하며, 저장 호퍼의 내용물에 대한 목표 온도를 달성하기 위해 유동 제어기가 배기 가스를 그 제1 배출구 또는 제2 배출구에 분배하게 하는 제어 배출 신호를 발생하도록 구성되는 자동온도조절식 제어기를 포함하는 단계;
    (b) 포장 시스템과 엔진의 작동에 있어서, 상기 아스팔트 히터를 사용하여,
    (i) 호퍼의 아스팔트 내용물의 온도를 감지하고;
    (ⅱ) 호퍼의 내용물의 목표 온도에 도달하거나 목표 온도를 유지하기 위해 열교환기로부터의 열이 필요한지에 따라서 배기 가스를 유동 제어기의 제1 또는 제2 배출구로 보내는 단계를 포함하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 아스팔트 골재의 온도가 목표 온도 미만이면, 자동온도조절식 제어기는 유동 제어기를 작동시켜 엔진으로부터의 배기 가스를 그 제2 배출구로 보내는 방법.
12. 제10항에 있어서, 아스팔트 골재의 온도가 목표 온도 이상이면, 자동온도조절식 제어기는 유동 제어기를 작동시켜 엔진으로부터의 배기 가스를 그 제1 배출구로 보내는 방법.
13. 제10항에 있어서, 상기 자동온도조절식 제어기는 조작자 판독 가능한 온도 디스플레이를 추가로 포함하는 방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 자동온도조절식 제어기는 조작자 조절 가능한 온도 선택기를 추가로 포함하며, 호퍼 내의 아스팔트에 대한 목표 온도는 상기 온도 선택기를 사용하는 조작자에 의해 선택되는 방법.

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