KR20070084269A - 프로브 보호 요소, 대응 프로브 및 하니컴 요소 - Google Patents

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KR20070084269A
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Abstract

본 발명은 프로브(8), 특히 모터 차량의 배기 가스 시스템에 사용하기 위한 프로브(8)에 부착하기 위한 보호 요소(10)에 관한 것으로서, 상기 보호 요소(10)의 내측 표면(13)이 상기 프로브(8)의 외측 표면(14)에 대항하여 적어도 부분적으로 위치된다. 보호 요소(10)는 적어도 임시적인 수분-결합 층(11)을 포함하며, 상기 수분-결합 층(11)은 제 1 작동 상태에서 수분과 화학적으로 및/또는 물리적으로 결합하고 제 2 작동 상태에서 결합된 수분을 방출한다. 본 발명에 따른 보호 요소(10)의 수분-결합 층(11)의 구성은, 높은 열 용량을 가지는 프로브(8) 영역에서, 특히 저온 시동 단계중에 수증기의 응축을 방지함으로써, 프로브(8)에 대한 수분 쇼크를 방지한다. 수분-결합 층(11)은 제 1 작동 상태중에 수분과 임시로 결합하고, 제 2 작동 상태중에 수분을 방출한다.

Description

프로브 보호 요소, 대응 프로브 및 하니컴 요소{PROTECTIVE ELEMENT FOR A PROBE, CORRESPONDING PROBE AND HONEYCOMB ELEMENT}
본 발명의 청구 대상은 보호 요소, 특히 측정 프로브의 수분 쇼크(water shock)를 방지하기 위해 내연 기관의 배기 시스템내에서 사용되는 보호 요소, 그리고 그러한 보호 요소를 가지는 측정 프로브 및 하니컴 요소(honeycomb element)에 관한 것이며, 특히 그러한 측정 프로브를 가지는 촉매 변환기 캐리어(carrier) 요소 및/또는 필터 요소 그리고 대응하는 모터 차량에 관한 것이다. 바람직한 적용 분야는 모터 차량, 예를 들어 자동차 또는 모터-작동식 이륜-구동 차량의 배기 시스템이다.
내연 기관의 배기 시스템, 예를 들어 하니컴 요소에 사용되는 측정 프로브, 특히 람다(lambda) 프로브는 수분 쇼크에 의해 종종 작동 불능이 된다. 수분 쇼크는 측정 프로브 표면상에 수증기가 응축되는 또는 유체 물이 측정 프로브의 표면에 습윤(wetting)되는 프로세스 등으로 이해될 수 있다.
일반적으로 수분 쇼크가 측정 프로브의 수리불가능한 손상 또는 적어도 오작동을 초래하기 때문에, 본 발명은 측정 프로브에 대한 수분 쇼크를 신뢰할 수 있게 방지하는 수단을 구현하고, 대응 측정 프로브 및 하니컴 요소 뿐만 아니라 대응하 는 모터 차량을 구현하는 것을 기본 목적으로 한다.
이러한 목적은 특허청구범위 제 1 항의 특징들을 가지는 보호 요소, 특허청구범위 제 15 항의 특징들을 가지는 측정 프로브, 특허청구범위 제 21 항의 특징들을 가지는 하니컴 요소, 및 특허청구범위 제 23 항의 특징들을 가지는 모터 차량에 의해 달성될 수 있다. 바람직한 개선사항이 각 종속항의 청구 대상으로 기재되어 있다.
본 발명에 따른 측정 프로브 보호 요소에서, 상기 보호 요소는 하나 이상의 임시 수분-결합 층(temporarily water-binding layer)을 포함하며, 상기 임시 수분-결합 층은 제 1 작동 상태에서 물과 화학적으로 및/또는 물리적으로 결합하고 제 2 작동 상태에서 결합된 물을 방출한다. 본 발명에 따른 보호 요소는 모터 차량의 배기 시스템에 사용하기 위한 측정 프로브에 특히 적합하다. 바람직하게, 보호 요소는 내측 표면이 측정 프로브의 외측 표면에 적어도 부분적으로 도포될 수 있는 방식으로 구성된다.
측정 프로브가 예를 들어 촉매 변환기 캐리어 요소 및/또는 필터 요소와 같은 하니컴 요소내에 설치되었을 때, 발열 촉매 반응으로 인해 특히 내연 기관의 저온 시동 단계(phase)에서 측정 프로브의 베이스(base)에서 온도 최저치가 존재하며, 상기 베이스는 하니컴 요소의 외측 표면 특히, 외측 케이싱 파이프상에 놓인다. 이는, 비교적 느린 가열을 일으키는 최대 열 용량에 기인한다. 만약, 촉매 반응이 하니컴 요소의 일부에서 시작된다면, 반응의 발열 특성으로 인해 하니컴 요소의 내부에 수증기가 형성될 수 있다. 그러한 수증기가 측정 프로브, 특히 람다 프로브와 접촉하면, 물이 그곳에서 응축되며, 다시 말해 가장 저온인 부분 특히, 하니컴 요소의 외측 표면 및/또는 외측 케이싱 파이프와 맞닿는 측정 프로브의 베이스에서 수분 쇼크가 발생하며, 상기 베이스는 그 지점에서의 외측 케이싱 파이프의 상대적으로 큰 열 용량의 결과로서 서서히 가열된다. 만약, 본 발명에 따른 보호 요소가 그곳에 형성된다면, 특히 측정 프로브를 둘러싸게 단순 장착되는 추가적인 부품으로서 형성된다면 또는 일체형으로 형성된다면, 제 1 작동 상태중에 화학적 흡착 또는 물리적 흡착에 의해 물이 수분-결합 층에 화학적으로 및/또는 물리적으로 임시 결합된다. 특히 가열된 람다 프로브의 경우에, 보호 요소의 내측 표면과 측정 프로브의 외측 표면 사이에서 적어도 특정 영역에 걸쳐 갭(gap)이 형성되도록 보호 요소를 구현할 수도 있을 것이다. 만약, 측정 프로브가 측정 센서를 포함한다면, 바람직하게 상기 측정 센서와 보호 캡(cap) 사이에 상기 보호 요소가 형성되도록 할 수 있으며, 상기 측정 센서는 예를 들어 측정 센서에 대한 기계적 및/또는 열적 영향으로부터의 보호를 제공하는 보호 캡에 의해 둘러싸인 대응 반도체 부품일 수 있다.
이러한 화학적 및/또는 물리적 결합은 제 2 작동 상태로 변경됨으로써 가역적이 된다. 제 2 작동 상태로의 변경은, 예를 들어, 제한 온도 미만의 온도에서는 물이 수분-결합 층으로 흡착되도록 그리고 제한 온도를 초과한 후에는 탈착(desorb)되도록 온도를 상승시킴으로써, 실시될 수도 있을 것이다. 바람직하게, 임시 수분-결합 층이 전체 보호 요소를 형성하도록, 보호 요소가 임시 수분-결합 물질로 전체적으로 형성된다.
그에 따라, 상기 수분-결합 층은 수분 쇼크를 유발하는 물이 적어도 부분적으로 임시 결합된 스폰지(sponge) 타입으로서 작용한다. 상기 제한 온도를 초과하지 않고 다수의 저온 시동이 반복하여 실시된다면, 특정 시간 후에는 수분-결합 층의 수분 흡착 용량이 고갈될 것이다. 이러한 이유로, 특히 자동차의 내연 기관의 엔진 제어 시스템의 관점에서 내연 기관용 엔진 관리 시스템이 특히 바람직하며, 특히 제 2 작동 상태로의 변경이 일어나지 않는 다수의 저온 시동의 실행이 관찰되고 수분-결합 층의 수분 흡착 용량이 고갈되기 전에 연료의 조성 및/또는 품질이 적절한 때에 변경되어, 결과적으로, 예를 들어, 연소되지 않은 탄화수소가 하니컴 요소에 도달하여 그곳에서 연소됨으로써 제 2 작동 상태가 신뢰성 있게 실행된다.
모터 차량의 배기 시스템에서 사용하기 위한 측정 프로브를 위한 보호 요소의 적합성은 특히 다음과 같은 결과를 갖는다. 즉, 보호 요소가 배기 시스템내의 조건 특히 온도 및 온도 변화 및/또는 온도 구배(句配), 대응 가스 압력 및/또는 높은 반응성 물질, 그리고 기계적 로딩(loading) 및 진동이나 충격을 견딜 수 있다. 보호 요소의 디자인에 따라, 측정 프로브 및/또는 측정 센서를 완전히 둘러싸거나 또는 둘레의 일부만을 둘러쌀 수 있을 것이다. 일부만을 둘러싸는 경우에, 보호 요소는 예를 들어 원형 링 세그먼트(segment)로서 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라, 둘레의 일부를 따라 연장하고 측정 프로브의 전체 둘레, 특히 축방향 영역을 함께 폐쇄하는 다수의 대응 보호 요소를 형성할 수도 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 개선에 따라, 보호 요소가 내측 표면 및 외측 표면을 가지는 실질적으로 폐쇄된 형상을 가질 수 있으며, 특히 보호 요소가 링 및/또는 원형 링 형태일 수 있다.
보호 요소는 보호 링과 같은 환형 형태로 특히 구현될 수 있다. 본 명세서에서, 링은 특히 측정 프로브, 보호 캡 및/또는 측정 센서의 기하학적 형상과 매칭(match)될 수 있는 기하학적 형상의 폐쇄형 구조물을 나타낸다. 결과적으로, 링은 원형 링-형상을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 특히 정사각형 또는 장방형 또는 타원형의 다각형, 바람직하게는 육각형 또는 사변형의 기본 형상을 가질 수 있다. 외측 표면 및 내측 표면을 가지는 어떠한 폐쇄형의 환형 구조물도 본 발명의 관점에서 링으로 간주될 수 있을 것이다.
본 발명에 다른 고정 링의 바람직한 실시예에 따라, 보호 요소가 적어도 부분적으로 압축가능하거나 탄성을 가진다.
보호 요소가 측정 프로브와 별개인 부품으로 구현되는 경우에, 예를 들어 측정 프로브상에 끼워지는 형태로 단순 장착함으로써, 보호 요소를 측정 프로브에 부착하는 것을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 고정링의 다른 바람직한 실시예에 따라, 적어도 임시 수분-결합 층이 다공성이며, 특히 약 40% 이상, 바람직하게는 70% 이상의 다공도를 가진다.
적어도 임시 수분-결합 층을 다공성 구조물로 형성하는 것은, 수분의 화학적 및/또는 물리적 결합에 이용될 수 있는 표면을 바람직하게 증대시킨다.
본 발명에 다른 보호 요소의 다른 바람직한 실시예에 따라, 보호 요소 특히, 수분-결합 층이 다음 물질들 중 하나 이상을 포함한다: 즉,
a) 운모(mica);
b) 알루미늄 산화물, 특히 □-알루미늄 산화물; 또는
c) 제오라이트, 특히 제오라이트 A, X 및/또는 Y 및/또는 파우자사이트(faujasite).
운모는 단사(monoclinal) 방식으로 결정화되는 특히 실리케이트 물질, 예를 들어 백운모(muscovite), 리티아 운모(lepidolite), 흑운모, 또는 소다운모(paragonite)로 이해될 수 있을 것이다. 특히, 운모는 이하의 화학식으로 표시될 수 있는 물질로 이해될 수 있을 것이다:
(K, Na, Ca)(Al, Mg, Fe, Li)2-3(OH)2(Si, Al)4-5O10
이때, 괄호내의 원자들은 어떠한 조합으로도 표현될 수 있을 것이다. 제오라이트라는 용어는 자연발생적인 그리고 합성적으로 제조된 알루미노실리케이트, 특히 적어도 부분적으로 양이온 교환된 것들을 의미하는 것으로 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 기본적으로, 본 발명에 따라, 제 1 작동 상태에서 물이 결합될 수 있게 하고 그리고 제 2 작동 상태에서 물이 분리될 수 있게 하는 다른 물질로도 수분-결합 층을 구성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라, 다수의 물질로 제조된 수분-결합 층을 형성할 수 있고 또는 다수의 수분-결합 층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 보호 요소의 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 보호 요소가 500℃, 바람직하게 750℃, 특히 바람직하게 1000℃까지의 온도에서 내열성을 가진다.
상기 내열성에 의해 차량의 배기 시스템에서 사용할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 제 1 작동 상태 및 제 2 작동 상태의 작동 온도가 상이하다.
따라서, 하나의 작동 상태로부터 다른 작동 상태로의 변경은 작동 온도, 다시 말해, 보호 요소가 위치하는 곳의 온도를 변화시킴으로써 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 제 1 작동 상태는 제한 온도, 특히 탈착 온도 미만의 온도에서 본질적으로 존재하며, 제 2 작동 상태는 상기 제한 온도 이상의 온도에서 본질적으로 존재한다.
이는 흡착에 의한 수분의 임시적인 결합을 특히 구분한다. 또한, 본 명세서에서 제한 온도는 수분-결합 층에서 또는 그 내부에서 흡착 대 탈착 비율의 변화가 일어나는 제한 온도 범위로서 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 제한 온도가 물의 끓는 점 보다 높다.
이는, 수분-결합 층으로부터 수분이 분리되는 것을 효과적으로 방지하고 다시 직접적으로 응축되는 것을 방지한다. 특히, 제한 온도는 100℃ 보다 높다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 수분-결합 층은 적어도 부분적으로 보호 요소의 표면상의 위치된다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 수분-결합 층이 적어도 부분적으로 보호 요소의 표면상에 형성되며, 이때 상기 보호 요소의 표면은 측정 프로브와 관련하여 및/또는 측정 센서와 관련하여 적어도 부분적으로 외부에 위치한다.
따라서, 수분-결합 층이 보호 요소의 내측 표면상에 적어도 독점적이지 않게(not exclusively) 형성되며, 또한 측정 센서가 추후에 설치될 때 특히 측정 프로브 벽의 내측 표면에 지지되는 보호 요소의 외측 표면상에 독점적이지 않게 형성된다. 이는, 예를 들어 상기 보호 요소가 하니컴 요소내에서 이용될 때, 배기 가스와 접촉하는 보호 요소 표면의 영역내에 상기 수분-결합 층이 형성된다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 보호 요소는 측정 프로브 및/또는 측정 센서의 외측 표면과 본질적으로 기밀(氣密) 방식으로 접하기에 적합하다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 보호 요소는 측정 프로브 보어(bore)의 내측 표면에 대해 본질적으로 기밀 방식으로 접하기에 적합하다.
측정 프로브의 외측 표면 및/또는 측정 프로브 보어의 내측 표면에 대해 본질적으로 기밀 방식으로 접하기에 적합하기 때문에, 보호 요소는 또한 밀봉 기능을 수행할 수 있으며, 그리고, 예를 들어, 밀봉(sealing) 링으로 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 보호 요소가 가열 요소를 포함한다.
보호 요소가 이러한 가열 수단에 의해 가열될 수 있다. 보호 요소를 가열하는 것은 수분 쇼크 가능성을 추가적으로 그리고 효과적으로 감소시킨다. 가열 수단은, 예를 들어, 보호 요소의 내부에 형성된 단순한 가열 와이어를 포함할 수 있다.
본 발명 사상의 추가적인 측면에 따라, 측정 프로브를 내연 기관의 배기 시스템에 사용할 수 있으며, 본 발명에 따라 특히 람다 프로브, 온도 센서 및/또는 가스 농도 센서가 하나 이상의 보호 요소를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 측정 프로브가 측정 센서를 포함하며, 이때 보호 요소가 측정 센서 및/또는 측정 프로브의 외측 표면과 적어도 부분적으로 접하는 내측 표면을 적어도 포함하고, 및/또는 측정 센서 및/또는 측정 프로브의 외측 표면에 적어도 부분적으로 대향하여 형성된다. 보호 요소의 내측 표면과 측정 센서 및/또는 측정 프로브의 외측 표면 사이에서, 적어도 특정 영역에, 갭이 형성되는 것이 특히 바람직하다.
바람직하게, 보호 요소는 측정 프로브 및/또는 측정 센서상에 일체로 형성되거나, 및/또는 재료 결합 방식으로, 특히 용접으로 연결될 수 있다. 본 발명에 따라, 형상 결합 록킹(positively locking) 및/또는 마찰 록킹 연결도 가능하다.
본 발명에 따른 보호 요소의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 측정 프로브가 보호 캡을 포함하며, 상기 보호 요소는 상기 보호 캡과 측정 센서 사이에 형성된다.
일반적으로, 보호 캡은 특히 람다 프로브상에 형성된다. 이러한 경우에, 보호 캡이 측정 센서를 둘러싸며, 이때 적절한 개구부에 의해 분석될 가스가 보호 캡의 내부에 위치된 람다 프로브의 측정 센서로 전달될 수 있다. 이러한 보호 캡은 운반 손상 및 설치 손상을 주로 예방하는 역할을 한다. 비록, 그러한 보호 캡이 수분 쇼크를 방지하기 위한 것 즉, 예를 들어 물방울과의 접촉을 통해 일반적으로 가열된 측정 센서에 가해지는 열적 쇼크를 방지하기 위한 것이지만, 수분 쇼크로 인한 손상은 특히 모터 차량이 짧은 거리에 걸쳐 주로 운행되는 경우에 즉, 일반적으로 저온 시동 단계의 경우에 그러한 보호 캡에도 불구하고 비교적 자주 발생한다. 그러한 경우에, 본 발명에 따른 보호 요소를 보호 캡과 실체 측정 센서 사이에 추가로 형성함으로써, 특히 람다 프로브의 경우에, 수분 쇼크의 위험을 추가적으로 상당히 감소시킬 수 있다.
본 발명 사상의 추가적인 측면에 따라, 유체가 통과하여 유동할 수 있는 공동(cavity)ㅇ르 구비하고 본 발명에 따른 하나 이상의 보호 요소 및/또는 본 발명에 따른 하나 이상의 측정 프로브를 포함하는 하니컴 요소, 특히 촉매 변환기 캐리어 요소 및/또는 필터 요소가 제공된다.
본 발명에 따른 하니컴 요소는 금속 및/또는 세라믹 물질로 구성될 수 있고, 특히 적어도 부분적으로 텍스쳐링된(textured) 금속 및/또는 세라믹 층 그리고 적절한 경우에 본질적으로 매끄러운 금속 및/또는 세라믹 층으로부터 감겨지거나(wound) 또는 층상을 이루고 꼬여지거나 압출된다(twisted or extruded).
본 발명에 따른 하니컴 요소의 다른 바람직한 실시예에 따라, 수분-결합 층은 상기 공동과 유체 기계적으로 접촉하게(in fluid mechanical contact) 위치될 수 있는 보호 요소의 표면을 적어도 부분적으로 포함한다.
본 명세서에서, 유체 기계적 접촉은 특히 유체, 특히 배기 가스가 하니컴 요소를 통해 유동할 때, 측정 센서 및/또는 보호 요소와 접촉하거나 그 주위를 유동할 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 경우에, 보호 요소는 수분 쇼크를 효과적으로 방지하며, 특히 예를 들어 하니컴 요소의 외측 케이싱 파이프와 측정 프로브 사이의 접합부에서의 베이스와 같이 큰 열 용량을 가지는 측정 프로브 상의 위치에 보호 요소가 형성되는 경우에 수분 쇼크를 특히 효과적으로 방지한다.
본 발명 사상의 추가적인 측면에 따라, 본 발명에 따른 하나 이상의 하니컴 요소, 본 발명에 따른 하나의 측정 프로브 및/또는 본 발명에 따른 하나의 보호 요소를 포함하는 모터 차량, 특히 자동차, 모터-구동형 이륜-차량, 항공기 또는 선박이 제공된다.
본 발명에 따른 보호 요소에 대해 설명된 구체적인 사항 및 이점들은 본 발명에 따른 측정 프로브, 본 발명에 따른 하니컴 요소 및/또는 본 발명에 따른 모터 차량에도 동일한 방식으로 적용될 수 있을 것이다. 추가적인 이점 및 예시적인 본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이며, 이는 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
도 1 은 본 발명에 따른 보호 요소의 제 1 의 예시적인 실시예와 함께 본 발명에 따른 하니컴 요소를 도시한 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 보호 요소의 제 2 의 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 측정 프로브의 사시도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 측정 프로브의 단면도이다.
도 1 은 하니컴 구조물(2) 및 외측 케이싱 파이프(3)를 포함하는 하니컴 요소(1)를 도시한다. 이러한 예에서, 하니컴 구조물(2)은 본질적으로 매끄러운 층(4)과 적어도 부분적으로 텍스쳐링된 층(5)(명료한 도시를 위해, 부분적으로만 도시됨)을 적층하고 뒤틀림 가공함으로써 구성된다. 층(4, 5)은 금속 및/또는 세라믹 물질, 특히 필터 물질로 구성될 수 있다. 층(4, 5)은 유체가 통과하여 유동할 수 있는 공동(6)을 형성하며, 본 예에서는 하니컴 요소(1)의 일 단부로부터 타단부로 연장하는 도관을 형성한다.
외측 케이싱 파이프(3)는 측정 프로브(8)가 내부에 위치되는 측정 프로브 보어(7)를 포함한다. 측정 프로브(8)를 측정 프로브 보어(7)내에 고정하기 위해, 연결 수단(9), 예를 들어 나사가 형성되며, 그러한 연결 수단은 측정 프로브(8)의 연결 수단(도시 안 됨)과 매칭된다.
보호 요소(10)가 측정 프로브(8)와 측정 프로브 보어(7) 사이에 형성된다. 상기 보호 요소(10)는 수분-결합 층(11)을 구비하고, 상기 수분-결합 층(11)은 배기 가스가 하니컴 요소(1)를 통해 유동할 때 보호 요소(10)가 배기 가스와 접촉하도록 상기 보호 요소(10)의 표면상에 형성된다. 본 명세서에서, 수분-결합 층(11)은 측정 프로브(8)와 관련하여 외측에 형성되며, 다시 말해 특히 측정 프로브(8)의 외측 표면(14)과 직접 접촉하는 보호 요소(10)의 내측 표면(13)상에 형성되지 않는다. 캐리어 층(12)이 수분-결합 층(11)의 하부에 형성되고, 예를 들어, 탄성적 또 는 압축가능할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라, 전체 보호 요소(10)를 수분-결합 층(11)으로 형성할 수도 있을 것이다. 전술한 바와 같이 임시적인 화학적 및/또는 물리적 수분 결합을 허용하는 수분-결합 층(11)을 형성하는 것은, 특히 엔진의 저온 시동 단계에서, 물의 끓는 점 보다 높은 온도까지 하니컴 요소(1)의 온도가 도달하기 이전에 배기 가스에 포함된 수증기의 수분이 응축되는 것에 기인하는 수분 쇼크를 효과적으로 방지할 수 있다. 본 명세서에서, 수분-결합 층(11)은 수분을 임시로 저장하고 다시 방출하는 일종의 스펀지로서 작용한다. 흡착을 통해 수분과 결합하는 수분-결합 층(11)의 경우에, 하니컴 요소(1) 및 그에 따른 보호 요소(10) 및 수분-결합 층(11)이 배기 가스를 통한 가열 및 발생하는 발열 반응으로 인해 가열된다면, 탈착 온도를 초과한 후에 수분은 탈착을 통해 방출된다.
도 2 는 본 발명에 따른 보호 요소(10)의 제 2 의 예시적인 실시예와 함께 측정 프로브(8)를 단면으로 도시한다. 여기서, 보호 요소(10)는 측정 프로브(8)의 둘레를 완전히 둘러싸는 보호 링으로 구현된다. 보호 요소(10)의 내측 표면(13)은 측정 프로브(8)의 외측 표면(14)에 대해 본질적으로 기밀 방식으로 접한다. 측정 프로브 보어(7)의 내측 표면(도시 안 됨)에 대해 보호 요소의 외측 표면(15)이 본질적으로 기밀 방식으로 접하는 경우에, 보호 요소(10)는 하니컴 요소(1)로부터 배기 가스가 빠져나가는 것을 효과적으로 방지하기 위한 밀봉 기능을 동시에 수행한다. 또한, 가열 요소(16)가 제공될 수 있으며, 본 예시적 실시예에서 그러한 가열 요소는 가열 코일로 구성된다. 다른 가열 요소(16)도 본 발명에 따라 가능하다.
도 3 은 측정 프로브 보어(7)의 연결 수단(9)에 대응하는 나사부(17)를 가지 는 본 발명에 다른 측정 프로브(8)를 개략적으로 도시한다. 여기서, 반도체 부품으로서 예를 들어 사각형 형상을 가지는 측정 센서(18)에 의해 측정 값의 실제적인 기록이 이루어진다. 측정 센서(18)는 예를 들어 기계적 영향으로부터 측정 센서(18)를 보호하는 보호 캡(19)에 의해 둘러싸인다. 보호 요소(10)의 내측 표면(13)과 측정 센서(18)의 외측 표면 사이에 갭(20)이 형성되도록, 본 발명에 따른 보호 요소(10)가 보호 캡(19)의 내부에 형성된다. 이는, 측정 프로브(8)가 가열되도록 특히 측정 센서(18)의 영역내에서 가열되도록 디자인되는 경우에 특히 바람직하다. 그러한 측정 센서(18)에서, 보호 요소(10)는 발생할 수 있는 수분 쇼크에 대한 추가적인 보호부로서 작용한다.
도 4 는 본 발명에 따른 측정 프로브(8)의 단면도로서, 상기 측정 프로브(8)는 측정 센서(18), 보호 캡(19) 및 본 발명에 따른 보호 요소(10)를 포함한다. 보호 요소(10)의 내측 표면(13)이 측정 센서(18)의 외측 표면으로부터 갭(20)에 의해 분리되도록, 보호 요소(10)가 구성되며, 그러한 경우에 갭(20)의 형상 및 크기가 예시적인 실시예에 따라 달라질 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 보호 요소(10)는 수분-결합 층(11)의 형성을 통해 측정 프로브(8)에 대한 수분 쇼크를 효과적으로 방지하는데, 이는 열 용량이 큰 측정 프로브(8)상의 지점에서 특히 저온 시동 단계중에 수증기로부터 물이 응축되는 것을 방지하기 때문이다. 수분-결합 층(11)은 제 1 작동 상태 중에 수분과 임시로 결합되고, 다른 작동 상태에서 그 수분을 다시 방출한다.
* 도면부호의 간단한 설명 *
1; 하니컴 요소
2; 하니컴 구조물
3; 외측 케이싱 파이프
4; 본질적으로 매끄러운 층
5; 적어도 부분적으로 텍스쳐링된 층
6; 공동
7; 측정 프로브 보어
8; 측정 프로브
9; 연결 수단
10; 보호 요소
11; 수분-결합 층
12; 캐리어 층
13; 보호 요소의 내측 표면
14; 측정 프로브의 외측 표면
15; 보호 요소의 외측 표면
16; 가열 수단
17; 나사부
18; 측정 센서
19; 보호 캡
20; 갭

Claims (23)

  1. 측정 프로브(8), 특히 모터 차량의 배기 시스템에 사용하기 위한 측정 프로브(8)용 보호 요소(10)에 있어서:
    제 1 작동 상태에서 수분과 화학적으로 및/또는 물리적으로 결합하고 제 2 작동 상태에서 상기 결합된 수분을 방출하는 하나 이상의 임시 수분-결합 층(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가 내측 표면(13) 및 외측 표면(15)을 가지는 본질적으로 폐쇄된 형상을 가지며, 특히 링 및/또는 원형 링 형태인 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가 적어도 부분적으로 압축가능한 또는 탄성적인 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 임시 수분-결합 층(11)이 다공성이며, 특히 40% 이상, 보다 바람직하게 70% 이상의 다공도를 가지는 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가, 특히 상기 수분-결합 층(11)이;
    a) 운모(mica);
    b) 알루미늄 산화물, 특히 □-알루미늄 산화물; 또는
    c) 제오라이트, 특히 제오라이트 A, X 및/또는 Y 및/또는 파우자사이트(faujasite); 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가 500℃까지의 온도, 바람직하게는 750℃까지의 온도, 특히 바람직하게 1000℃까지의 온도에 대해 내열성을 가지는 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 작동 상태 및 제 2 작동 상태의 작동 온도가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 작동 상태가 제한 온도 특히, 탈착 온도 미만의 온도에서 본질적으로 존재하고, 상기 제 2 작동 상태가 상기 제한 온도 보다 높은 온도에서 본질적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제한 온도가 물의 끓는 점 보다 높은 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수분-결합 층(11)이 상기 보호 요소(10)의 표면상에 적어도 부분적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 수분-결합 층(11)은 상기 측정 센서(18)와 관련하여 및/또는 상기 측정 프로브(8)와 관련하여 외측에 적어도 부분적으로 위치하는 상기 보호 요소(10)의 표면상에 적어도 부분적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)는 측정 센서(18) 및/또는 측정 프로브(8)의 외측 표면(14)에 대해 본질적으로 기밀 방식으로 접하기에 적합한 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가 측정 프로브 보어(7)의 내측 표면에 대해 본질적으로 기밀 방식으로 접하기에 적합한 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가 가열 수단(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 프로브용 보호 요소.
  15. 내연 기관의 배기 시스템에 사용하기 위한 측정 프로브(8), 특히 람다 프로브, 온도 센서 및/또는 가스 농도 센서로서:
    제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 보호 요소(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 프로브.
  16. 제 15 항에 있어서, 측정 센서(18)를 포함하고,
    상기 보호 요소(10)는 상기 측정 센서(18) 및/또는 상기 측정 프로브(8)의 외측 표면(14)에 적어도 부분적으로 접하고 및/또는 상기 측정 센서(18) 및/또는 측정 프로브(8)의 외측 표면(14)에 적어도 부분적으로 대향하여 형성되는 내측 표면(13)을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 프로브.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)의 내측 표면(13)과 상기 측정 센서(18) 및/또는 측정 프로브(8)의 외측 표면(14) 사이에서, 적어도 특정 영역에, 갭(20)이 형성되는 것을 특징으로 하는 측정 프로브.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가 상기 측정 프로브(8) 및/또는 측정 센서(18)상에 일체로 형성되거나 및/또는 재료 결합 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 측정 프로브.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가 상기 측정 프로브(8) 및/또는 측정 센서(18)에 형상 결합 록킹 및/또는 마찰 록킹 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 측정 프로브.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 요소(10)가 상기 보호 캡(19)과 상기 측정 센서(18) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 측정 프로브.
  21. 유체가 통과하여 유동하는 공동(6)을 가지는 하니컴 요소(1), 특히 촉매 변환기 캐리어 요소 및/또는 필터 요소에 있어서, 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 보호 요소(10) 및/또는 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 측정 프로브(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하니컴 요소.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 수분-결합 층(11)이 상기 공동(6)과 유체 기계적 접촉되도록 위치될 수 있는 보호 요소(10)의 표면을 적어도 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 하니컴 요소.
  23. 모터 차량, 특히 자동차, 모터사이클, 항공기 또는 선박으로서, 제 21 항 또 는 제 22 항에 따른 하나 이상의 하니컴 요소, 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 측정 프로브 및/또는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 보호 요소를 포함하는 모터 차량.
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