KR20060052602A

KR20060052602A - 저항가열기

Info

Publication number: KR20060052602A
Application number: KR1020050107653A
Authority: KR
Inventors: 토마스 하우볼트; 랄프 헤르만
Original assignee: 만 운트 훔멜 게엠베하
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2006-05-19
Also published as: EP1657425A2; DE102004054625A1; US20060098964A1; US7305178B2

Abstract

본 발명은 유체시스템 내에서 가열요소(13)가 최소한 2개의 접촉봉들(12a, 12b)과 결합되어 있는 유체시스템, 특히 연료시스템에 대한 저항가열기(10)에 관한 것이다. 접촉봉들(12a, 12b)에는 접속부들이 설치되어 있으며, 이것에 의하여 이 접속부들은 전압이 공급될 수 있다. 또, 센서를 가지고 유체시스템 내에서 적어도 하나의 파라미터가 측정될 수 있는 그러한 센서(24)가 설치되어 있으며, 여기서 센서(24)는 적어도 하나의 평가유닛(18)과 통신하면서 연결되어 있다.

Description

저항가열기{RESISTANCE HEATER}

제 1도는 하우징에 있는 저항가열기의 전체 단면도이며,

제 2도는 가열요소의 가장자리 범위의 단면도이며,

제 3도는 전압-시간 다이어그램이며 그리고

제 4도는 온도-시간 다이어그램이다.

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 의한 유체시스템을 위한 저항가열기에 관한 것이다. 또한 본 발명은 청구범위 제8항에 따르는 액채 시스템, 그리고 청구범위 제9항에 따르는 유체 수위의 검출 그리고 청구범위 제10항에 따르는 유체 온도의 검출 방법에 관한 것이다.

자유로운 주위 조건들에 노출되어 있는 유체 시스템들은 경우에 따라서는, 사용된 유체들의 응고점의 하부에 놓여있는 온도들을 기초로 하고 있다. 이로부터 유체 온도들 및 주위 온도들과 관련하여 연결되는 가열요소를 유체 시스템에 합체시키는 불가피성이 결과한다.

독일 특허 공보 DE 102 22 946 에서는 예를 들면 합성수지 저항가열기가 개 시되는데 이 가열기의 경우에는 나란히 배열된 접촉봉들이 합성수지 저항재료를 통하여 서로 대응한다. 이 경우에 접촉봉들은 연료 시스템의 내부에 있는 구역들에서 완전히 합성수지 저항재료에 의하여 주위에 분사되어져 있다. 저항가열기의 운전을 지원하는 센서요소가 구비되어있지 않은 것은 상기 저항가열기에는 불리하다. 이것은 저항가열기의 자발적인 작동의 경우에는 추가적으로 설치되지 않으면 안되며 이로 인해 추가적인 조립 공간이 요구되며 그리고 재료, 조립 및 유통에 대한 다수의 비용이 발생한다.

본 발명은 상술한 단점들을 해소하는, 유체 시스템을 위한 저항가열기를 제조하는 과제를 기초로 한다. 상기 과제는 청구범위 제1항, 제8항, 제9항 및 제10항의 특징들에 의해 해결된다.

본 발명에 따르는 저항가열기는 유체 시스템에 함유된 유체의 확실한 가열을 위하여 사용되며 여기서 유체는 예를 들면 연료, 오일, 물 또는 임의의 유체 혼합물일 수 있다. 상기 유체는 상기 유체 시스템을 통하여 흐르거나 또는 그 안에 저장되어 있을 수 있다. 유체 시스템 내에서는 유체의 처리를 위한 또 다른 수단이 배열되어 있을 수 있다. 이 수단은 예를 들면 냉각기 또는 필터일 수 있다. 상기 저항가열기는 적어도 2 개의 접촉봉들을 이용할 수 있으며, 2 개의 접촉봉들을 가지며, 여기서 이 접속접촉부들을 통해 전압이 접촉봉들에 접촉할 수 있다. 이 접촉봉들은 서로로부터 간격이 떨어져 있으며 그리고 접촉봉들과 접촉하는 적어도 하나 의 가열요소와 결합된다. 접속접촉부들에 전압의 인가에 의하여 전류가 접촉봉들과 가열요소를 통해 흐르며 이에 의해 이 가열요소를 가열한다. 유체로의 열 이동은 상기 가열요소들에 의해 행해진다. 특히 디젤, 유류, 냉각유체류 또는 세척액과 같은, 예를 들면 모든 종류의 연료들은 가열되어질 수 있다. 상기 기능을 보증하기 위하여 접촉봉들은 양호한 열전도성 및 전기전도성을 가져야만 한다. 이 경우에 접촉봉들의 형태는 둥글거나, 판형상이거나 또는 예를 들면 별모양 또는 다각형의 단면형상을 이루게 형성될 수 있다. 저항가열기의 조립 공간의 형상 여하에 따라서 임의의 개수의 접촉봉들과 가열요소들이 배열되어질 수 있으며, 이로 인해 유체로의 큰 면적의 그리고 균일한 열전달이 이루어진다. 이 저항가열기는 조립 공간 내에 매달린 상태로, 서 있거나 또는 측방으로 놓여진 상태로 배치될 수 있다. 이 가열요소들은 전기 저항재료로 구성된다. 이를 위한 재료로서 예를 들면 다이캐스팅 공법에서 접촉봉들과 결합될 수 있는, 바람직하게는 전기전도성의 합성수지재료가 적합하다. 이 저항재료는 전압이 인가되고, 낮은 전기저항을 가지며 그리고 전류 흐름에 의해 가열되는, 소위 가열 도체이다.합성수지 저항재료로서는 높은 내열성 때문에, 폴리아미드에 충진재로서, 금속 섬유, 탄소 섬유, 카본 블랙 입자, 흑연 입자, 흑연 분말 또는 상기한 충진재들로부터의 결합제가 혼합되어 있는 그러한, 예를 들면 폴리아미드가 적합하다.

또 다른 기능요소로서는 저항가열기 내로 센서가 통합되어 있는 것이며 이 센서는 유체의 적어도 하나의 파라미터를 검출하는 것을 가능하게 한다. 센서로서는 예를 들면 온도 측정을 위한 반도체, 압력 측정을 위한 피에조전기센서 (piezoelectric sensor), 밀도 측정을 위한 옵토일렉트릭 센서, 용량 측정을 위한 센서, 그리고 또 선행기술로부터 공지된 모든 다른 센서들이 배치될 수 있다. 센서들에 의해 검출된 값들은 평가 유닛에 의해 검출되며 그리고 가공된다. 이를 통해 얻어진 데이터들은 변동된 파라미터에 응답하고 제어신호들을 거쳐서 작동장치를 작동시키는 것을 가능하게 한다. 즉 예를 들면 목표온도를 화회할 때는 저항가열기가 작동되고, 목표압력의 하회시에는 펌프가 접속되며 또는 목표밀도를 이탈할 때는 경고가 발생될 수 있다. 이 경우에 평가 유닛은 제어신호들을 직접 상응하는 작동장치들에 전달할 수 있거나 또는 가공된 데이터들을 또 다른 전자유닛에서 자유자재로 이용할 수 있다. 기본적으로 센서들은 또한 다수의 평가유닛들과 통신할 수 있으며 그리고 얻어진 데이터들은 특히 또한 마멸이 중요한 그리고 보수가 중요한 정보들을 준비할 수 있다. 본 발명에 따르는 저항가열기는 유리한 방법으로 추가적인 기능들을 하나의 구조부품에 통합하며, 이로 인해 개별적인 기능요소들을 몇 배로 활용하는 것이 가능해지며, 따라서 조립공간, 재료 및 제조경비의 절약이 가능해진다.

본 발명의 적극적인 실시에 따르면 상기한 가열요소는 소수성(疏水性)의 및/또는 소유성의 표면특성을 가진다. 상기 표면특성은 구조부품의 코팅에 의해 제조된다. 코팅을 위해서 사용된 재료는 바람직하게는 무기의, 비금속의, 특히 실리케이트 베이스로부터 구성된다. 상기 코팅은 코팅 내부로 유체의 침투나 코팅 면에의 부착이 방지되도록 하는 방법으로 밀봉하면서 구성된다. 유체는 이 경우에 유체 또는 가스 형상의 매체일 수 있다. 코팅은 바람직하게는 침수 베스에서 코팅되며 그 러나 예를 들면 복사열에 의하여 또는 열 대류에 의하여 가열될 수 있다.

가열요소의 표면에 존재하는 미세한 구멍들은 코팅에 의하여 유리한 방법으로 밀봉된다. 상기한 코팅은 최소의 재료 색칠에 의해 형성되며, 이로 인해 가열요소와 유체 사이의 열 전달의 방해는 발생하지 않는다. 이에 반하여 소수(疏水) 작용으로 인해 가열요소의 전기분해 작용의 분해는 방지된다.

유리한 구성에서는 센서는 온도센서로서 구성된다. 이 경우에 온도센서는 열에 민감한 센서이며, 이 열에 민감한 센서는 이것을 둘러싸는 온도로 인하여 상응하는 평가유닛과 결합하여 하나의 온도값이 측정된다. 반도체들은 하나의 네거티브 온도계수(negative temperature coefficient)(NTC) 또는 포지티브 온도계수(positive temperature coefficient)(PTC)를 가지는, 예를 들면 통상적으로 시판되는 반도체들이 센서로서 사용된다. 이들은 통상적인 방법으로 철계 콘스탄탄, NiCr-Ni, 또는 Cu 계 콘스탄탄 요소에 의해 구성된다. 상기 온도센서는 저항가열기의 일부이며 그리고 가열요소에 의해 배열될 수 있다. 이 온도센서는 이로서, 알려져 있는 주위 조건들의 경우에 가열요소와 그리고 이와 함께 간접적으로 유체의 온도를 검출한다. 이 온도센서는 또한 유체시스템의 외부에서도 가열요소의 접속접촉부들에 배열될 수 있다. 온도센서와 저항가열기 내에서 일체로 구성되는 온도센서에 의해서는 유체온도들로의 가열요소의 제어의 튜닝은 유리하게 용이해진다.

또 다른 유리한 구성은 접촉봉의 측면에 직접, 온도센서의 부착이다. 이 온도센서는 이 경우에 직접 그리고 열을 전도하면서 접촉봉과 연결되어 있고 그리고 이로서 접촉봉의 열을 검출한다. 이를 위하여 상기 온도 센서는 접촉봉 위에 예를 들면 부착하거나, 납땜하거나 또는 접촉봉과 공동으로 일체로 주조되어 구성될 수 있다. 열을 전도하는 상기한 결합은 유체시스템의 내부에 또는 평가유닛의 외부에 내지 측면에 위치할 수 있다. 이 경우에 열을 발생하는 구조부품들이 온도센서의 직접 주위에 위치하지 않거나 또는 온도센서가 또 다른 열원으로부터 차단되거나 열적으로 차단되어 있음에 주의해야 한다. 접촉봉의 우수한 열전도성으로 인하여 가열요소의 열량의 어느 부분도 온도센서에 전달되지 않는다. 일정한 유체의 가열출력, 일정한 열용량 그리고 일정한 체적흐름의 경우에 유체와 접촉봉 사이의 온도차는 가열출력에 근사적으로 비례하여 변동한다. 평가유닛에서 온도센서의 신호는 가열출력과 연결되며, 이에 의해 유체온도가 검출될 수 있다. 연료가열기에서 가열요소의 스위치 온 및 스위치 오프의 역치의 결정을 위하여 영향 파라미터의 근소한 변동이 얻어질 수 있으며, 그러나 더 정확한 측정치가 요구되며, 따라서 영향 파라미터가 검출되지 않으면 안되며 그리고 평가 유닛에 의해 고려되지 않으면 안된다. 접촉봉을 통한 유체온도의 검출에 의하여 공간을 절약하는 그리고 조립이 편리한 배열이 결과한다. 예를 들면 결함이 발생할 경우, 가열요소가 임계온도를 넘자마자 평가유닛은 차단되며, 이에 의해 저항가열기의 과열이 방지된다.

또다른 구성에 따르면 스윗칭 트랜지스터는 직접 접총봉의 하나와 결합한다. 스윗칭 트랜지스터 내에서 발생하는 열은 방출되지 않으면 안된다. 스윗칭 트랜지스터와 접촉봉사이의 열전도성 결합은 이 경우에는 가급적이면 직접적이며 그리고 큰 면적이어야 한다. 상기결합은 예를들면 부착-, 납땜-또는 플러그 결합일 수가 있으며, 여기서는 또한 스윗칭 트랜지스터의 주조도 가능하다.

예를 들면 트랜지스터의 결합시에 가열요소의 과열을 방지하기 위하여 스윗칭 트랜지스터와 접촉봉들 사이에는 용융방지부가 부착될 수 있으며,이 용융방지부는 낮은 융점을 갖는다. 상기 용융점은 가열요소의 열적 손상한계의 하부에 내지 유체의 발화 온도의 하부에 놓여있다. 용융점의 온도 상회로 인하여 용융방지부는 전류흐름을 중단한다. 장점은 접촉봉들의 열전도성의 이용에 있으며, 이 접촉봉들을 통해 스윗칭 트랜지스터의 방열이 유도된다. 이로 인해 트랜지스터 온도의 감시를 위한 추가적인 온도감지기 및 외부의 냉각 몸체는 생략될 수 있다.

본 발명의 유리한 구성에 있어서,센서는 평가유닛과 통신하는 하나의 충진높이 센서이다.이 센서는 저항가열기가 이미 온도 센서를 이용하고 있다면 경우에 따라서는 추가적인 센서일 수가 있다. 이 충전높이 센서는 예를들면 유체수위의 최대 또는 최소치를 또는 하나의 용기내에서 유체의 수위를 검출할 수 있다. 하나의 용기내에서 상이한 밀도를 가지는 2 개의 유체들이 존재한다면, 더 큰 밀도를 가지는 용액이 용기의 깊이 위치한 범위에서 침전한다. 이 경우에 수위는 또한 유체들 사이의 수평한 분리선일 수가 있다.

센서로서는 예를 들면 부표 센서가 적합한데,이 부표 센서의 경우에는 유체중에 부표요소가 수위의 높이 수준에서 부동(浮動)하며 그리고 이 경우에는 리드 콘택트 또는 포텐시오미터를 통해 신호들이 평가 유닛으로 공급된다. 또한 예를 들면 초음파센서들이 충진수위높이를 검출할 수 있다.저항가열기 내에 일체로 구성된충진높이 측정의 경우에는 하나의 구조부품에서 다수의 기능들의 통합이 유리하다. 이에 의해 조립-,및 물류비용,그리고 또 요구되는 조립공간을 감소시켜준다.

본 발명의 또다른 유리한 구성에 따르면 충진높이센서는 캐퍼시티 측정의 원리에 기인한 센서이다. 상기 유체는 상이한 2 개의 유체들로 구성되며, 여기서 하나의 유체는 전기 전도성이 있으며 그리고 예를 들면 디젤연료인 다른 유체는 절연특성을 가진다. 캐퍼시티의 측정의 원리는 2개의 전극들 사이에 하나의 전위가 인가된 것에 기초하고 여기서 전극들 사이에는 전기를 절연하는 층이 배열되어있다.첫번째 전극은 이 경우에 전기를 전도하는 유체를 형성하며, 그리고 두번째 전극은 예를들면 가열요소에, 하우징에 또는 어댑터를 통해 고정될 수 있거나 또는 하우징 자체일 수 있다. 전기적 절연 층은 유전체로서 사용되며 그리고 상기 면에 접촉하고 있는 유체는 캐퍼시티의 반대편극으로서 사용된다. 캐퍼시티를 측정하기 위하여 전압은 교류전압으로서 또는 임펄스전압으로서 인가된다. 충전전기 및 방전전류가 측정되며 그리고 평가 유닛에 의하여 평가된다. 유체시스템 내에 존재하는 매질의 상이한 전기적 특성 때문에 전압 경과의 측정에 의하며 유체 수위가 측정될 수 있다. 상기한 전압임펄스는 평가유닛에 의하며 발생되며 그리고 전기 전도성 접촉을 통해 유체에 안내되어질 수 있다. 상기한 전기적 접촉은 예를 들면 금속 핀으로서 또는 판형상의 접촉으로서 형성되어질 수 있다. 특히 디젤과 같은 연료 또는 공기에 비하여 물의 전기적 특성들은 측정된 커패시티 값들로부터 충진 수위 높이를 측정하기 위하여 충분히 구별된다. 이 경우에는 예를 들면 최소 높이 또는 최대 높이와 그리고 그 사이에 놓여있는 각각의 충진 수위 높이가 검출될 수 있다.

저항가열기 내로의 커패시티에 의한 충진 수위 센서의 통합은 예를 들면 평가유닛, 고정을 위한 어댑터 또는 전기적인 접촉부들과 같은 이미 존재하는 요소들 을 활용하며 그리고 이것으로 인하여 재료-, 조립- 및 유통 비용 등을 절감하는 장점을 제공한다. 동시에 조립 공간의 유리한 활용을 가져온다.

유리한 방법으로 상기 가열요소는 또 다른 실시형태에서는 전기절연성의 층에 의하여 둘러싸여있다. 이 절연층은 상이한 재료들의 다수의 층들로 형성될 수 있다. 제 2 전극으로서 가열요소가 그리고 제 1 전극으로서 유체가 이용된다면 절연될 층은 커패시티 측정을 위해 필수적인 유전체를 형성할 수 있다. 절연될 층은 전기를 전도를 하지 않는 합성수지, 라크로부터 또는 사용된 유체 및 온도에 비하여 저항성을 갖는, 선행기술에서 공지된 임의의 코팅재료로부터 형성될 수 있다. 상기 코팅은 이 경우에 예를 들면 침적, 분무 또는 분말화에 의해 도포될 수 있다. 가열요소를 둘러싸는 유체로부터, 재료, 염류 또는 오염물의 축적을 방지하기 위하여 무기질의, 특히 실리케이트 베이스로부터 구성된 코팅을 입힐 수 있다.

이 절연층은 가열요소를 유리하게도, 공격적인 매질 및 전해액에 의한 침식 및 분쇄로부터 보호한다. 상기 가열요소 주위에서 전개되는 유전체는 유리하게도, 가열요소를 추가적으로 커패시티 측정을 위한 전극으로서 활용하는 것을 가능하게 한다. 경제적인 장점이 별도의 커패시티면의 절감에 있으며, 이로 인해 또한 상당한 재료 및 공간적인 이점이 발생한다.

본 발명에 따르는 유체시스템은 유체의 저장이나 관류를 위하여 설치될 수 있다. 하나의 특별한 구성의 경우에서 이 유체시스템은 바람직하게는 디젤 연료를 위하여 설치된 연료필터시스템이다. 이 유체시스템은 입구와 출구를 가지는 하나의 하우징을 가지며 여기서 유체는 입구를 통하여 유체시스템 내로 유입되고 출구를 통하여 다시 유체시스템으로부터 유출된다. 상기 하우징은 예를 들면 탱크, 저장용기, 필터하우징 또는 분리 용기일 수 있다. 이 유체시스템에는 이전에 기술된 저항가열기가 들어있다. 이 저항가열기는 입구 및 출구 사이에 배치된다. 이 저항가열기에 의하여 동절기의 온도에서 디젤연료의 파라핀화가 방지된다. 디젤연료에 함유되어있는 수분은 상이한 밀도로 인하여 하우징 저면에 침전된다. 이 경우에는 디젤연료와 물 사이의 수위표의 감시가 필수적이다.

하우징으로의 저항가열기의 기계적 고정과 그리고 전기적 접촉을 위하여 개별적인 단일 부품의 또는 다수 부품의 구조부품으로 구성될 수 있는 어댑터가 설치된다. 어댑터로서는 예를 들면 또한 하우징 자체 또는 하우징 부분이 사용되며, 이 하우징 부분에는 기능 부품들의 고정을 위한 공극들, 리브들, 노오스, 작은 브릿지 또는 구멍들이 존재한다. 동시에 상기 어댑터는 플랜지로서 사용될 수 있고 그리고 하우징을 폐쇄할 수 있다. 하우징의 내부에 배열된 가열요소의 내부에 그리고 하우징의 외부에 위치한 평가유닛 사이에 어댑터를 배열하는 것이 제안된다. 평가유닛의 전자적 구조부품들은 이로써 캅셀에 넣을 필요가 없어진다. 상기 어댑터는 이로써 하우징 내부측을 하우징 외부측으로부터 분리하며 여기서 접촉봉들은 어댑터를 관통한다.

유체시스템의 기능요소들의 인터페이스들은 어댑터에 의하여 유리하게 결합되며, 이로 인하여 모든 상술한 센서들은 일체화할 수 있으며 그리고 모든 기능들은 최소 개수의 구조 부품들을 가지고, 비용이 유리하게, 조립이 유리하게 그리고 기능이 확실하게, 유리한 공간수요로 구현되어 질 수 있다.

본 발명은 본 발명에 따르는 유체시스템에서 유체수위의 감시를 위한 유리한 방법을 가능하게 한다. 이 경우에 유체수위의 검출은 평가 유닛에 의하여 또는 이 평가 유닛과 결합된 전자 유닛에 의하여 실현되어질 수 있다. 검출의 시점은 예를 들면 정해진 조업 기간 후에 시간 간격들에 의하여 또는 예를 들면 외부온도에 의존하여 주위조건들에 의하여 영향을 받을 수 있다. 필수적인 단계들은 평가 유닛에 의하여 진행계획에 의해 진행된다. 이 경우에 맨 먼저 기능요소들이 불활성화되며, 이 기능요소들은 검출을 배제시키거나 더욱 어렵게 한다. 예를 들면 가열요소가 가열작업 중에 있다면, 이것은 동시에 유체수위의 검출을 위하여 사용되어질 수 없거나 또는 다만 제어기술상의 높은 비용을 가지고서만 동시에 유체수위의 검출을 위해 사용될 수가 있다. 조업준비가 된 센서의 경우에는 바람직하게는 금속으로 형성된 접촉판에 의하여 전압임펄스가 제 1전극으로서 사용되는 유체에 주어진다. 상기한 접촉판은 이 경우에 가열요소의 하부에 위치한 하나의 점에 배열되어 있다. 이 가열요소 내지 접촉봉은 또다른 전극으로서 사용된다. 전극들 사이에는 절연 층이 유전체로서 사용되며, 이것으로 인하여 전극들 사이에는 전기 캐퍼시티가 발생한다. 평가 유닛은 전압 임펄스에 의하여 발생하는 충전-및 방전전류를 검출하며 그리고 검출된 값을 평가한다. 하우징 내에 존재하는 유체의 상이한 성질들에 의하여, 검출된 데이터들은 하우징 내에 존재하는 유체수위에 관련된다. 충진수위 높이에 대한 관련은 예를 들면 계산법에 의하여 또는 비교에 의하여 측정되어질 수 있다. 예를 들면 물로 100%로 채워진 하우징 내에서 캐피시티는 약 2nF에 달하며 그리고 연료로 100%로 채워진 하우징에서는 1nF보다 더 적으며, 그 사이에 놓여있는 캐퍼시티 값들은 대략 비례적으로 유지된다.

이 방법은 별도의 충진높이센서 없이 충진높이측정을 실시하며 그리고 충진높이측정을 위한 현재의 기능부품들을 활용하는 장점을 제공한다. 이로 인해 조립 공간과 조립 비용은 절약되고 그리고 구조 부품의 수도 적어질 수 있다. 이로서 대단히 비용이 유리한 충진높이 측정이 구현된다. 기계적인 구조 부품들이 필요하지 않기 때문에 센서 매커니즘의 신뢰성이 또한 상승한다.

본 발명에서의 또 다른 유리한 방법은 유체시스템의 내부에서 유체온도의 검출에 관한 것이다. 저항가열의 그리고 접총봉들의 저항가열의 열전도성에 기인하여 접촉봉들에서의 온도와 유체온도 사이에 비례관계가 존재한다. 가열봉의 온도는 온도센서의 의해서 검출되며 그리고 평가유닛에 의하여 평가된다. 평가유닛은 유체온도를 측정하며 그리고 이를 위하여 영향파라미터로서, 가열요소의 가열출력, 유체의 체적류 및 유체의 열 캐퍼시티를 고려할 수 있다. 상기 유체의 온도는 이 경우에 가열출력에 종속되며, 일정한 체적류의 경우에는 접촉봉의 온도에 비례한다.

이 방법은 온도센서를 가지고 접촉핀의 온도 및 유체온도 또한 검출될 수 있다는 장점을 제공한다. 접촉핀의 동시의 온도감시에 의하여 역시, 예를 들면 유체가 비어있는 하우징의 경우에도 가열기의 과열이 방지된다. 이것으로 인하여 추가적인 센서가 절감될 수 있으며 이로 인하여 비용이 유리한 실시가 이루어질 수 있다.

본 발명의 우선적인 또 다른 구성의 상기한 그리고 또 다른 특징들은 청구범위 뿐만 아니라, 또한 명세서 및 도면으로부터 도출되며; 여기서 각각 그 자체가 단독으로 또는 다수에서 개별적인 특징들이 본 발명의 실시형태에서 그리고 다른 분야에서 실현될 수 있으며 그리고 여기서 보호가 청구되며 유리한 그리고 또 그 자체가 보호할 수 있는 실시예들을 표현할 수 있다.

제 1도에는 저항가열기(10)가 표시되어 있으며, 이 저항가열기는 하우징(11) 측면에 배열되어 있다. 하우징(11)은 도시되지 않은 플랜지를 거쳐서 연료시스템에 일체로 구성될 수 있다. 이 저항가열기(10)는 접촉봉들(12a,12b)을 통해 정해지며이 접촉봉들은 이들의 표면에서 직접 가열요소(13)에 의하여 둘러싸여져 있다. 이 접촉봉들(12a,12b)은 전기적으로 그리고 열적으로 대단히 좋은 전도성의 재료, 특히 예를 들면 동과 같은 금속으로 구성된다. 상기 가열요소(13)는 하우징(11)의 내부에 서있는 상태로 배치되며 그리고 높이 범위(H)에 걸쳐서 연장된다. 이 가열요소(13)는 전기적으로 그리고 열적으로 양도체의 재료에 의하여 형성되어 있으며, 이 경우에 바람직하게는 합성수지들이 사용되어진다. 여기서 합성수지 저항재료는 그의 특성으로 인하여 특히 적합하다. 이 합성수지 저항 재료는 예를 들면 폴리아미드, 폴리페닐렌썰파이드 또는 폴리프로필렌과 같은 합성수지로 형성되며 여기서 충진재료로서 예를 들면 금속류, 탄소섬유, 카본불랙, 흑연 또는 이들 재료들로 된 합성물과 같은 전기전도성입자들이 혼합되어 있다. 충진재료의 종류와 함량 비율은 요구되는 전기저항에 의하여 선택된다. 상기 합성수지는 그의 비중과 강도를 대체로 유지하면서 그리고 또한 예를 들면 다이캐스팅과 같은 합성수지 특유의 공법에 의하여 가공될 수 있다. 가열요소(13)의 표면은 얇은 벽의, 전기적으로 절연된 층(14)에 의하여 둘러싸여져 있다. 하우징(11)은 하우징 벽부(15)를 가지며 이 하우 징 벽에는 낮은 범위에 하우징개구(16)가 배열되어 있다. 접촉봉들(12a) 및 (12b)는 어댑터(17)를 관통하여 들어가 있으며, 이 어댑터는 하우징개구(16) 내로 들어가 있으며 그리고 이것을 밀봉하면서 폐쇄한다. 이 어댑터(17)는 특히, 열적으로 그리고 전기적으로 절연 특성을 가진 폴리머로부터 제조된다. 하우징 개구(16)의 밀폐성을 보증하기 위하여 어댑터(17)와 하우징 벽부(15) 사이에는 표시되지는 않은 탄성의 밀봉수단이 배열될 수가 있다. 이 밀봉수단은 이 경우에 축방향으로 내지 조립 방향에서 또는 주위의 측면에서, 어댑터(17) 내지 하우징(11)에 고정되어 질 수 있다. 어댑터(17)의 하부에는 평가 유닛(18)이 배치된다. 상기 접촉부들(12a,12b)은 어댑터(17)의 하부에서 평가 유닛(18) 내로 연장되며 그리고 이것에는 땜납결합, 나사결합 또는 플러그결합에 의하여 고정되어 있다.

평가 유닛(18) 상에는 용융방지부(19)가 배열되어 있으며, 이것은 과열방지에 사용된다. 상기한 용융방지부(19)는 이 경우에 결합요소들(20)을 거쳐서 접촉봉(12a)과 스윗칭 트랜지스터(21)와 결합되어 있으며, 이것으로 인하여 이 용융방지부(19)는 열적으로 저항가열기와 연결되어 있다. 상기한 결합요소들(20)은 플러그결합, 납땜결합 또는 나사결합들일 수가 있다. 이 용융방지부(19)는 낮은 융점을 가지는 합금으로부터 형성된다. 용융방지부(19)에 의해서는 용융방지부가 전류흐름을 중단함으로서, 전류 흐름에 무관하게 저항가열기의 과열이 방지된다.

마찬가지로 평가유닛(18) 상에 배열된 스위칭트랜지스터(21)는 제어임펄스에 의하여 제어되어서 가열요소(13)를 접속 및 차단하며, 이것은 펄스-폭-변조(PWM)로서 표시되어진다. 스윗칭 트랜지스터(21)는 접촉봉(12a)과 연결되어진다. 상기한 결합으로 인하여, 스윗칭 트랜지스터(21) 내에 발생하는 열이 접촉봉(12a)을 거쳐서 가열요소(13) 내로 보내질 수 있다.

평가 유닛(18) 위에 배열된 예를 들면 마이크로프로세서와 같은 또 다른 전자구조부품(22)이 모든 측정된 값의 검출과 가공을 위해 사용된다. 전기 접속플러그(23)는 예를 들면 전자 유닛과 (표시되지 않은) 전압공급부를 가지는 상응하는 플러그 결합부를 형성한다. 온도센서(24)는 직접적이고 그리고 가급적이면 큰 면적으로 접촉봉(12b)에 고정되며, 이것으로 인하여 온도센서(24)로의 좋은 열전달이 보증되도록 한다. 접촉봉(12b)는 온도센서(24)와 열적으로 결합되어 있으며 바람직하게는 납땜되어져있다. 또다른 구성들의 경우에 이 고정은 예를 들면 접착 또는 리벳에 의하여 해체할 수 없게 혹은 예를 들면 플러그 결합 내지 나사 결합에 의해 해체할 수 있게 제작되어 있을 수 있다.

접촉판(25)은 하우징(11) 내에 존재하는 유체와 전기적 접촉면을 형성하며 여기서 이 접촉판(25)은 마찬가지로 평가 유닛(18)과 연결되어 있다. 이것으로 인하여 평가 유닛(18)으로부터 전압임펄스를 유체에 주며 그리고 전류-및 전압 경과를 마찬가지로 접촉판(25)을 거쳐서 검출하는 것이 가능해진다. 접촉판(25)은 다수의 위치에 부착되어질 수 있으며 그리고 이 경우에 봉 형상으로, 강판스트립으로서 또는 케이블로서 제조될 수 있다. 표시된 실시예에서는 접촉판(25)은 하우징(11)의 낮은 지점에 배열되어 있으며 그리고 어댑터(17)를 관통한다. 그러나 상기 접촉판(25)은 마찬가지로 더 높은 점에 배열되어 질 수 있으며 그리고 별도로 하우징(11)에 위치할 수 있다. 평가유닛(18)의 상술한 기능요소들은 직접 또는 간접적으로 캐 리어 몸체(26) 위에 배열되어 있다. 평가유닛(18)을 위한 캐리어몸체(26)로서는 예를 들면 종래의 합성수지판이 적합하다. 이 캐리어몸체(26)는 공극(27)을 형성하며 이 공극은 열적인 소산을 위해 사용되며 그리고 스윗칭 트랜지스터(21)로 나오는 열의 온도센서(24)로의 열이동을 감소시킨다.

하우징(11)의 내부에는 상이한 밀도들을 가지는 2개의 매질들이 존재하며, 여기서 더 높은 밀도를 가지는 매질이 하우징(11)의 하부영역에서 침전하며 그리고 매질들 사이에 상(相) 경계(28)가 형성된다. 디젤연료로부터 물침전의 경우에는 상 경계(28)가 평가 유닛(18)으로부터 검출된다. 상경계(28)가 정해진 한계치를 넘어서면, 물은 표시되지 않은 방출밸브를 거쳐서 하우징(11)로부터 제거될 수 있다. 방출밸브는 예를 들면 역시 어댑터(17) 내에 배열될 수 있으며 그리고 평가 유닛(18)에 의하여 제어될 수가 있다.

제 2도는 저항가열기(10)의 가장자리 범위를 단면도로 도시한다. 이 경우에 이 가장자리 범위는 제 1도에 도시된 하우징(11)의 내부에 배열되어 있다. 상기 가열요소(13)는 그의 일측면상에서 접촉봉(12)과 결합되어 있으며 그리고 그의 다른 측면상에서는 절연측(14)에 의하여 코팅되어져 있다. 절연측(14)과 가열요소 (13) 사이에는 경화된, 무기질의, 비금속의, 특히 실리케이트 코팅용액으로 된 표면밀봉부(34)가 표시되어져 있다. 상기한 표면밀봉부(34)는 폴리머 표면을 밀봉하며 이로써 유체들의 진입을 방지한다.

제 3도에는 상이한 유체수위들의 경우에 충진높이 측정의 전압 경과를 나타내고 있다. 이 경우에 전압 경과는 시간축 t 에 대한 전압축 U 로 표시되었다. 3개 의 곡선(29,30,31)은 측정하고자 하는 유체의 3개의 상이한 수위의 경우에 각 경우의 전압 경과를 나타낸다. 전압 경과들에서는 시점(33) 후 측정이 실시되었다. 시점(33)에 대하여 검출된 값(A),(B) 및 (C)는 하우징(11) 내에 존재하는 유체의 수위에 대한 추정을 가능하게 한다. 하우징(11) 내에 높은 물의 비율이 존재하면 전압 커브(31)는 시점(33)까지 평탄하게 진행하며 그리고 이것은 시점(33)에서 값(C)를 결과한다. 물이 하우징(11) 내에 없으면 전압커브(30)는 시점(33)까지 가파르게 진행하고 값(A)를 나타낸다. 중앙의 수위의 경우에는 전압커브(29)와 그리고 값(B)를 결과한다.

제 4도에서는 하우징(11)의 내부에 (제 1도에 따르는) 있는 유체온도(F)와 센서온도(S) 사이의 온도차 Δυ가 표시되어진다. 이 온도차(Δυ)는 동일하게 유지되는 유동속도와 그리고 일정한 가열출력의 경우에 발생한다. 이 경우에 온도 υ는 시간 t 에 의하여 표현된다. 스윗치온 시점 t0에 대하여 센서온도(S)는 유체온도(F)와 동일하다. 시점(t0)으로의 가열요소의 스윗치온과 지연시점(t1)사이에서 유체온도(F)가 가열되며 센서온도(S)로 지연된다. 시점(t1)에서부터 센서(S)와 유체(F) 사이에는 일정한 온도차 Δυ가 조정된다. 이 경우에 센서는 제 1도에서 도시된 온도센서(24)처럼 제 1도에서 도시된 하우징(11)의 또한 외측에 배열될 수 있다. 센서온도(S)로부터 온도차 Δυ를 뺌에 의하여 센서에서 검출된 온도값(S)으로부터 이로써 유체온도(F)가 계산되어 질 수 있다.

본 발명은 재료, 조립 및 유통 비용 등을 절감하는 장점과 동시에 조립 공간 의 유리한 활용을 제공한다.

Claims

최소한 2개의 접촉봉들(12a, 12b)과 결합되며, 여기서 상기 접촉봉들(12a, 12b)에 전압이 인가될 수 있는, 그러한 최소한 하나의 가열요소(13)를 가지는 특히 연료시스템과 같은, 유체시스템을 위한 저항가열기에 있어서,

센서를 가지고 유체시스템 내에서 최소한 하나의 파라미터를 검출할 수 있는 센서가 설치되며 그리고 여기서 상기 센서(24)는 최소한 하나의 평가 유닛(18)과 통신가능하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 저항가열기.
제 1항에 있어서,

가열요소(13)는 표면밀봉부를 가지며 이 표면밀봉부는 무기질의, 비금속질의, 특히 실리케이트 베이스로 된 재료들로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저항가열기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 센서(24)는 온도센서인 것을 특징으로 하는 저항가열기.
제 3항에 있어서,

상기 온도센서(24)는 접촉봉들(12a, 12b)과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 저항가열기.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

스윗칭 트랜지스터(21)가 설치되어 있으며, 이 스윗칭 트랜지스터는 열적으로 접촉봉들(12a, 12b) 중의 하나와 결합되어 있으며, 이로 인해 스윗칭 트랜지스터(21)는 냉각가능한 것을 특징으로 하는 저항 가열기.
제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 센서는 충진높이센서인 것을 특징으로 하는 저항가열기.
제 6항에 있어서,

상기 충진높이센서에 의하여 전기 커패시티는 유체시스템 내에 함유되어 있는 유체를 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 저항가열기.
제 7항에 있어서,

가열요소(13)는 전기적 절연 층(14)에 의하여 둘러싸여져 있는 것을 특징으로 하는 저항가열기.
입구 및 출구를 가지는 하우징(11)을 구비하는 특히 연료시스템과 같은 유체시스템에 있어서,

어댑터(17)가 하우징(11)에 배치되는, 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항 에 따르는 저항가열기(10)가 상기 어댑터(17)와 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 특히 연료시스템과 같은 유체 시스템.
제 9항에 따르는 유체필터시스템에서 유체수위의 검출방법에 있어서,

제 1단계에서는 하우징(11) 내에 존재하는 유체와 가열요소(13) 사이에 전압임펄스가 인가되며, 여기서 제 2단계에서는 전압경과가 평가 유닛에 의해 검출되며, 여기서 제 3단계에서는 전압경과가 평가 유닛에 의하여 분석되며 그리고 이것에 의해 유체 수위의 높이 표시를 나타내는 값이 출력되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9항에 따르는 유체 필터시스템에서 온도의 검출 방법에 있어서,

접촉봉(12b)의 온도는 센서(24)에 의해서 검출되며 그리고 평가 유닛(18)에 전달되며 여기서 저항가열기(10)의 가열출력이 평가 유닛(18)으로 전달되며, 여기서 평가 유닛(18)에서는 유체온도가 가열출력과 접촉봉(12b)의 온도에 의존하여 정해지는 것을 특징으로 하는 방법.