KR102265870B1 - 가열 가능한 매체 라인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 가열될 요소 용액을 위한 가열 가능한 매체 라인에 관한 것으로, 이 경우 내부 파이프 및 내부 파이프를 따라 안내된 적어도 하나의 가열 부재가 제공된다. 외부 파이프는 간격(a)을 두고 내부 파이프를 둘러싼다. 내부 파이프를 향한 외부 파이프의 내부 표면에 다수의 홈들이 배치되고, 상기 홈들은 외부 파이프의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 외부 파이프의 길이방향으로 연장된다.

Description

가열 가능한 매체 라인{HEATABLE MEDIA LINE}
본 발명은 가열될 유체 매체, 특히 가열될 요소(urea) 용액을 위한 가열 가능한 매체 라인에 관한 것으로, 이 경우 내부 파이프가 제공되고, 내부 파이프를 따라 뻗는 적어도 하나의 가열 소자가 제공되고, 이 경우 외부 파이프는 간격(a)을 두고 내부 파이프를 둘러싼다. 유체 매체란 특히 액체 매체이다.
자동차에, 특히 소위 디젤 엔진을 포함하는 차량에 일반적으로 배기가스 처리를 위한 SCR 촉매 컨버터를 포함하는 소위 SCR 시스템이 제공된다(SCR:Selective Catalytic Reduction). 자동차의 배기가스에 포함된 질소 산화물의 효과적인 감소를 위해 SCR 촉매 컨버터 이전에 배기가스에 요소 용액이 계량되어 첨가된다. 상기 요소 용액 또는 수성 요소 용액은, -11℃ 보다 낮은 온도에서 요소가 결빙되고 부분적으로 결정화되는 단점을 갖는다. 이로 인해 요소 용액의 작동 안정적인 추가 공급이 저지되거나 또는 완전히 차단되고, 배기가스 내의 질소 산화물의 효과적인 감소가 저하되거나 또는 저지된다. 이러한 장해를 방지하기 위해, 요소 용액을 위한 공급 라인 또는 파이프 라인은 가열된다. 이러한 가열은 특히 가열 와이어 또는 가열 시트의 형태의 전기 작동식 가열 부재에 의해 실시된다.
전술한 방식의 가열 가능한 매체 라인은 기본적으로 공지되어 있다. 상기 매체 라인에서 외부 파이프와 내부 파이프 사이에 절연층으로서 공기층이 제공된다. 공지된 이러한 매체 라인들은, 특히 열 확산에 의해 열 손실이 발생하는 단점을 갖는다. 따라서 이러한 매체 라인들의 가열을 위해 바람직하지 않게 많은 에너지 양 또는 전기 에너지 양을 필요로 한다.
본 발명의 과제는 상기 단점들이 방지될 수 있고, 최적의 열 절연을 특징으로 하는 전술한 방식의 가열 가능한 매체 라인을 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결을 위해, 본 발명은 매체로서 가열될 유체 매체, 특히 요소 용액을 위한 가열 가능한 매체 라인으로서, 내부 파이프 및 매체를 가열하기 위해 내부 파이프를 따라 뻗는 가열 부재가 제공되고, 외부 파이프는 내부 파이프에 대해 간격(a)을 두고 내부 파이프를 둘러싸고, 내부 파이프를 향한 외부 파이프의 내부 표면에 다수의 홈들이 배치되고, 상기 홈들은 외부 파이프의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 외부 파이프의 길이 방향으로 연장되는 것인 가열 가능한 매체 라인을 교시한다. 바람직하게 홈들은 외부 파이프의 길이의 대부분에 걸쳐 그리고 바람직하게는 외부 파이프의 전체 또는 거의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 본 발명과 관련해서 내부 파이프와 외부 파이프 사이의 갭에 공기 또는 공기층이 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 가열 가능한 매체 라인은 차량의 부품, 특히 차량의 SCR 시스템의 부품이다.
바람직하게 내부 파이프는 플라스틱으로 또는 실질적으로 플라스틱으로 이루어진다. 바람직하게 내부 파이프는 실린더형으로 형성되고, 따라서 원형 단면을 갖는다. 본 발명과 관련해서, 가열될 유체 매체, 특히 가열될 요소 용액 또는 수성 요소 용액은 내부 파이프의 내부 챔버를 통해 안내된다.
적어도 하나의 가열 부재가 내부 파이프의 외부 표면 바로 위에 배치되는 것이 추천된다. 내부 파이프와 외부 파이프 사이에 적어도 하나의 중간층을 배치하는 것이 바람직한 것으로 입증되었고, 바람직하게 중간층과 내부 파이프 사이에 적어도 하나의 가열 부재가 배치된다. 바람직한 실시예에 따라 중간층은 내부 파이프와 가열 부재로 이루어진 유닛 둘레에 권취된 적어도 하나의 보호 스트립이다. 바람직하게 적어도 하나의 보호 스트립은 내부 파이프측 접착면을 가진 접착 밴드의 형태로 구현된다. 기본적으로 적어도 하나의 가열 부재는 내부 파이프의 내부에 또는 내부 파이프의 내부 챔버에 내부 파이프를 따라 안내될 수 있다.
본 발명과 관련해서 적어도 하나의 가열 부재는 전기 작동식 가열 부재이다. 따라서 매체 라인 또는 매체는 전기 가열된다. 바람직하게 가열 부재는 가열 와이어로서 및/또는 가열 시트로서 형성된다. 가열 부재가 - 특히 가열 와이어 및/또는 가열 시트가 - 내부 파이프 둘레에 나선형으로 권취되는 것이 바람직한 것으로 입증되었다.
본 발명과 관련해서 내부 파이프는 외부 파이프 내에 동심으로 배치되고 또는 외부 파이프로 둘러싸인다. 바람직하게 내부 파이프와 외부 파이프는 서로 동축으로 배치된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 외부 파이프의 내부 표면과 내부 파이프의 외부 표면 사이의 간격(a)은 0.3 내지 2 mm, 바람직하게 0.4 내지 1.7 mm이다. 이 경우 외부 파이프의 내부 표면의 홈이 없는 영역들의 간격(a)이 측정된다. 바람직하게 외부 파이프 또는 내부 파이프의 원주에 걸친 간격(a)은 동일하거나 또는 실질적으로 동일하다.
또한, 본 발명과 관련해서 홈들은 외부 파이프의 내주에 걸쳐 분포 배치되고, 바람직하게는 균일한 간격으로 분포 배치된다. 바람직하게 홈들은 서로 평행하게 또는 실질적으로 서로 평행하게 정렬되고, 특히 내부 파이프 또는 외부 파이프의 길이방향 중심 축선(L)에 대해 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 배치된다.
홈들이 직사각형 및/또는 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 바람직하게 외부 파이프의 내부 표면에 있는 홈들 사이에 제공된 웹들은 직사각형 및/또는 사다리꼴 형상의 단면을 갖는다. 본 발명과 관련해서 홈들 사이에 제공된 웹들은 서로 평행하게 배치된다. 바람직하게 홈의 방사방향 깊이(t)는 0.15 내지 0.40 mm, 바람직하게 0.20 내지 0.35 mm, 그리고 매우 바람직하게 0.20 내지 0.3 mm이다. 바람직하게 홈의 너비(b) 또는 최대 너비(b)는 0.45 내지 0.85 mm, 바람직하게 0.50 내지 0.80 mm, 그리고 매우 바람직하게 0.55 내지 0.75 mm이다. 최대 너비란, 이 경우 특히 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 홈과 관련된다.
본 발명과 관련해서 외부 파이프의 외부 표면은 매끄럽게 또는 프로파일링되지 않고 형성된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 외부 파이프는 열가소성 엘라스토머 또는 실질적으로 열가소성 엘라스토머로 이루어진다. 바람직한 변형 실시예에 따라 외부 파이프는 EPDM으로 또는 실질적으로 EPDM으로 이루어진다. EPDM이란 에틸렌-프로필렌-디엔-고무이다.
외부 파이프는 - 특히 그 외부 표면과 관련해서 - 실린더형으로 그리고 원형 단면을 갖도록 형성되는 것이 추천된다. 외부 파이프의 두께(d)는 2.2 내지 3.0 mm, 바람직하게 2.4 내지 2.8 mm, 매우 바람직하게는 2.5 내지 2.7 mm인 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 외부 파이프의 두께는 외부 파이프의 내부 표면의 홈이 없는 영역들로부터 측정된다. 바람직하게 외부 파이프의 내경은 4.5 내지 7.0 mm이고, 바람직하게 5.0 내지 6.5 mm이다. 또한, 내경은 외부 파이프의 내부 표면의 홈이 없는 영역들로부터 측정된다.
본 발명은, 본 발명에 따른 매체 라인이 최적의 열 절연을 특징으로 하고, 상기 열 절연은 특히 가열 가능한 요소 용액을 위한 지금까지 공지된 가열 가능한 매체 라인에서보다 현저히 개선되는 것에 기초한다. 본 발명에 따른 특징들에 따라 매체 라인 내에서 그리고 특히 외부 파이프와 내부 파이프 사이의 공기층에서 내부 열 확산은 상당히 감소될 수 있다. 가열될 유체 매체 또는 가열될 요소 용액의 바람직하지 않은 냉각은 현저히 감소될 수 있다. 매체 라인의 가열에 필요한 에너지 소비는 지금까지 공지된 매체 라인에서보다 훨씬 낮다. 본 발명에 따른 매체 라인은 그럼에도 불구하고 공지된 매체 라인과 동일하거나 보다 적은 비용으로 생산될 수 있다. 실제로 특히 파형관 형태의 외부 파이프를 갖는 매체 라인이 공지되어 있다. 본 발명에 따른 매체 라인은 - 특히 외부 표면이 매끄러운 경우에 - 그와 달리 차량에서 더 간단한 장착 및 더 적은 소음 발생을 특징으로 한다.
하기에서 본 발명은 하나의 실시예를 도시한 도면을 참고로 설명된다.
본 발명에 따르면, 열 절연이 최적인 가열 가능한 매체 라인이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 매체 라인의 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 매체 라인의 외부 파이프의 단면도.
도 3은 외부 파이프의 종단면도.
도 1은 액체 매체로서 가열될 수성 요소 용액을 위한 가열 가능한 매체 라인(1)을 도시한다. 매체 라인은 바람직하게 차량 내의 SCR 시스템의 부품이다. 실시예에서 매체 라인(1)은 요소 용액을 안내하는 내부 파이프(2) 및 요소 용액을 가열하기 위한, 가열 와이어(3)의 형태로 구현된 전기 작동식 가열 부재를 포함한다. 가열 와이어는 바람직하게 그리고 도 1에 따른 실시예에서 내부 파이프(2)의 외부 표면 둘레에 나선형으로 권취된다. 또한, 바람직하게 그리고 실시예에서 접착 밴드(4) 형태의 중간층이 제공되고, 이 경우 접착 밴드(4)는 내부 파이프(2)와 가열 와이어(3)로 이루어진 유닛 둘레에 나선형으로 권취된다. 접착 밴드(4)는 바람직하게 도시되지 않은 내부 파이프측 접착면을 갖는다. 또한, 외부 파이프(5)는 간격(a)을 두고 내부 파이프(2)를 둘러싼다. 내부 파이프(2)와 외부 파이프(5) 사이의 갭에 열 절연을 위한 공기 또는 공기층이 제공된다. 바람직하게 그리고 실시예에서 내부 파이프(2)는 외부 파이프(5) 내에 동심으로 배치되고 또는 내부 파이프(2)는 외부 파이프(5)에 의해 동심으로 둘러싸인다. 이로써 내부 파이프(2)와 외부 파이프(5)는 동축으로 배치된다. 바람직하게 그리고 실시예에서 내부 파이프(2)와 외부 파이프(5) 사이의 간격(a)은 내부 파이프(2) 또는 외부 파이프(5)의 원주에 걸쳐 균일하거나 또는 일정하다. 상기 간격(a)은 예컨대 1 mm일 수 있다.
본 발명에 따라 내부 파이프(2)를 향한 외부 파이프(5)의 내부 표면(6)에 다수의 홈들(7)이 제공된다(도 2 및 도 3). 바람직하게 그리고 실시예에서 홈들(7)은 외부 파이프(5)의 전체 길이에 걸쳐 외부 파이프(5)의 길이 방향으로 연장된다. 바람직하게 그리고 실시예에서 홈들(7)은 외부 파이프(5)의 내주에 걸쳐 분포 배치되고, 즉 균일한 간격으로 배치된다(특히 도 2 참조). 바람직하게 그리고 도면에 도시된 실시예에서 홈들(7)은 서로 평행하게 배치되고, 내부 파이프(2) 또는 외부 파이프(5)의 길이방향 중심 축선(L)에 대해 평행하게 배치된다. 바람직하게 홈들(7)은 직사각형 단면을 갖는다(도 2). 바람직하게 홈들(7) 사이에 배치된 웹들(8)도 이러한 직사각형 단면을 갖는다. 홈(7)의 방사방향 깊이(t)는 실시예에서 0.20 내지 0.30 mm일 수 있다. 바람직하게 홈(7)의 너비(b)는 0.55 내지 0.75 mm이다. 외부 파이프(5)의 두께(d)는 실시예에서 2.5 내지 2.7 mm일 수 있다. 바람직하게 외부 파이프(5)의 내경(i)은 5.0 내지 6.5 mm이다.
도 1 및 도 2에서, 바람직하게 그리고 실시예에서 외부 파이프(5)의 외부 표면은 매끄럽게 또는 프로파일링되지 않고 형성되는 것을 알 수 있다. 외부 파이프는 바람직하게 EPDM으로 이루어진다.
1 매체 라인
2 내부 파이프
5 외부 파이프
6 내부 표면
7 홈

Claims (15)

  1. 가열될 유체 매체를 위한 가열 가능한 매체 라인(1)으로서, 내부 파이프(2) 및 이 내부 파이프(2)를 따라 연장된 적어도 하나의 가열 부재가 제공되고, 외부 파이프(5)가 간격(a)을 두고 내부 파이프(2)를 둘러싸며, 상기 내부 파이프(2)를 향한 외부 파이프(5)의 내부 표면에 복수의 홈들(7)이 제공되고, 상기 홈들은 외부 파이프(5)의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 외부 파이프(5)의 길이방향으로 연장되고, 상기 홈들(7) 및 상기 홈들(7) 사이에 배치된 웹들(8)은 상기 내부 파이프(2)와 상기 외부 파이프(5) 사이에 제공된 열 절연을 위한 공기층에 배치되는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 부재는 가열 와이어(3), 가열 시트, 또는 가열 와이어 및 가열 시트인 것인 가열 가능한 매체 라인.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가열 부재는 내부 파이프(2) 둘레에 나선형으로 권취되는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부 파이프(2)는 외부 파이프(5) 내에 동심으로 배치되거나 또는 외부 파이프(5)에 의해 동심으로 둘러싸이는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 파이프(5)의 내부 표면(6)과 내부 파이프(2)의 외부 표면 사이의 간격(a)은 0.3 내지 2 mm인 것인 가열 가능한 매체 라인.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홈들(7)은 외부 파이프(5)의 내주에 걸쳐 분포 배치되는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홈들(7)은 서로 평행하게 배치되는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홈들(7)은 직사각형, 사다리꼴, 또는 직사각형 및 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홈들(7)의 방사방향 깊이(t)는 0.15 내지 0.40 mm인 것인 가열 가능한 매체 라인.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홈들(7)의 너비(b) 또는 최대 너비(b)는 0.45 내지 0.85 mm인 것인 가열 가능한 매체 라인.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 파이프(5)의 외부 표면은 매끄럽게 또는 프로파일링되지 않고 형성되는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 파이프(5)는 열가소성 엘라스토머로 이루어지는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 파이프(5)는 EPDM으로 이루어지는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 파이프(5)는 실린더형으로 그리고 원형 단면을 갖도록 형성되는 것인 가열 가능한 매체 라인.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부 파이프(5)의 두께(d)는 2.2 내지 3.0 mm인 것인 가열 가능한 매체 라인.
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