KR20070110035A - 연료 가열용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지체(4)에 고정된 전기적 가열 소자(5)를 포함하는 연료용 가열 장치에 관한 것이다. 지지체(4)는 가열 소자(5)를 감싸며 지지체에는 절연성 보호층(7)이 코팅되어 있다.

Description

연료 가열용 장치{HEATING DEVICE FOR FUEL}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 설명한 연료용 가열 장치에 관한 것이다.

독일 특허 DE 199 55 206 A1에는 내연 엔진의 연료를 가열하는 연료 히터가 통합되어 있는 내연 엔진용 연료 필터가 공개되어 있다. 연료의 가열을 통해 0℃ 미만의 낮은 온도에서 연료를 액체성으로 유지해야 하는데, 그 이유는 파라핀과 같은 특히 디젤 연료에 포함된 구성성분이 이런 온도에서 점성 또는 고체로 되기 때문이다. 따라서 연료를 가열하지 않을 경우 연료관 및 연료 필터가 막히고 내연 엔진의 원활한 작동이 더 이상 보장되지 않는다.

연료 필터에 통합된 가열 장치는 전기적 저항 히터로서 실시되며 지지층에 부착된 전기적 가열 코일을 포함하는데, 이 지지층은 다시 열전도체에 부착된다. 가열 코일 및 마찬가지로 지지층에 부착된 전자 소자가 연료의 침식성 화학 성분에 의해 손상되는 것을 방지하고 또한 원치 않는 연료 전기분해를 방지하기 위해, 전자 소자 및 가열 코일이 보호층으로 코팅된다. 이 보호층은 연료와 가열 코일 또는 전자 소자 사이의 직접적인 접촉을 방지한다.

하지만 용이한 제조와 관련하여 보호층과 가열 코일 사이의 직접적인 접촉을 방지하는 것이 요구될 수도 있다.

본 발명의 목적은 구조적으로 간단하게 형성되고 동시에 연료에 대해 높은 화학적 내구성 및 내온성을 갖는 연료 가열 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이 목적은 청구항 1의 특징을 통해 달성된다. 종속항은 바람직한 다른 실시 형태를 명시한다.

본 발명에 따른 가열 장치에서는 지지 기능 외에 보호 기능을 갖는 지지체에 의해 가열 장치가 감싸이는데, 그 이유는 가열 소자가 지지체에 의해 고정되고 그에 의해 밀폐되기 때문이다. 또한 보호층이 지지체에 부착된다. 이러한 방식으로 가열 소자와 보호층과의 직접적인 접촉이 억제되며 연료에 대한 화학적 내구성은 지지체에 보호층을 도포함으로써 달성된다. 이와 달리 가열 소자에 보호층을 도포하는 것은 필요치 않다. 이로써, 가열 소자 및 지지체 뿐 아니라 코팅도 서로 독립적인 작업 단계를 통해 제조하고 이어서 서로 조립하는 것이 가능하다. 일반적으로 간단한 구조의 지지체에 대한 코팅은 대개 가열 소자의 코팅보다 더욱 간단하게 실시할 수 있다.

가열 소자가 지지체에 밀폐되어 있으므로 지지체에서의 가열 소자의 추가적인 고정 조치가 필요치 않다. 원칙적으로 지지체에 가열 소자를 고정하기 위해 지지체에 단지 요홈 또는 돌출부 또는 이와 유사한 수단을 제공하는 것으로 충분하다.

다른 이점은, 지지체를 전기 전도성 재료로 제작하고 그 고정 기능 또는 지지 기능에 추가적으로 전기 전도성으로 작용하며 가열 소자를 통한 유동 흐름을 가능하게 함으로써 달성된다. 바람직하게도 가열 소자와 지지체 사이에는 직접적인 접촉이 존재하므로, 지지체와 가열 소자 사이에서 추가적인 전기 전도성 연결이 필요치 않다. 이러한 실시에서는 지지체가 그 지지 기능 및 보호 기능 외에 추가적으로 전기 도체의 기능을 수행한다.

닫힌 전기 회로를 가능하게 하기 위해, 바람직하게도 지지체와 별도로 형성된 접촉 부재가 제공되는데, 가열 소자가 이 접촉 부재와 전기적으로 접촉한다. 닫힌 전기 회로는 지지체, 가열 소자 및 추가적인 접촉 부재를 통해 달성된다. 지지체 및 접촉 부재는 전기 회로의 서로 다른 극과 연결되며 단락을 방지하기 위해 서로 전기적으로 절연된다.

다른 바람직한 실시에서는 가열 장치가 두 개의 가열 소자를 포함하는데, 그 사이에는 접촉 부재가 배치되며 이 두 개의 가열 소자는 그 외측면에서 지지체에 의해 밀폐된다. 이러한 구조에서 더 큰 가열 장치가 달성되며, 가열 소자의 전기적 연결 및 고정과 관련하여 단지 하나의 가열 소자를 구비한 실시와 비교하여 비용은 단지 경미하게만 증가한다. 또한 두 개의 가열 소자 사이의 그 위치로 인해 접촉 부재는 지지체와 안정적으로 절연된다.

지지체가 그에 도포된 그 보호층으로 인해 연료에 대해 우수한 화학적 내구성을 가지므로, 지지체에 대한 재료 선택과 관련하여 엄격한 요건이 적용되지 않는다. 원칙적으로 예를 들어 일반적인 양호하고 용이한 가공성을 특징으로 하는 판재와 같은 단순한 재료를 사용하는 것으로 충분하다. 이로 인해 예를 들어 판재 성형 방법을 통해 가열 소자 또는 가열 소자들을 두 개의 서로 다른 측면에 연결되는 일체형 지지체에 성형하는 것이 가능하다. 지지체의 표면을 확대하기 위해 와류 돌충부를 형성할 수 있다. 표면의 확대를 통해 가열 소자에서부터 가열된 액체로의 개선된 열전달이 이루어진다. 이 와류 돌출부는 예를 들어 클립 형태로 형성될 수 있으며, 액체의 부분 흐름이 이 와류 돌출부를 통과하여 흐른다.

지지체의 외측면에 형성된 절연 보호층으로서는 경우에 따라 탄소 성분을 포함할 수 있는 산화 수지 계열의 산화알루미늄과 같은 세라믹 페인트가 사용될 수 있다. 이러한 유형의 세라믹 페인트 또는 세라믹 접착제는 지지체가 고정되는 베이스의 제조에도 사용될 수 있다. 단절 없이 이어지는 보호 코팅을 보장하기 위해, 바람직하게도 보호층은 지지체의 전체 외측면에 걸쳐 이 베이스에까지 이르기까지 진행한다.

다른 이점 및 바람직한 실시는 다른 청구항, 도면 설명 및 도면을 통해 기술된다. 도면은 다음과 같다:

도 1은 하우징에 조립된 상태로 도시된 연료 가열 장치의 부분 측면도로서, 더욱 상세하게는 이 장치는 베이스, 판재로 이루어진 벤딩된 지지체 및 지지체에 수용된 두 개의 가열 소자를 포함하며, 가열 소자 사이에는 마찬가지로 베이스에 고정된 레일 형태의 접촉 부재가 배치되며, 지지체의 외측면은 절연성 보호층으로 코팅된 연료 가열 장치의 부분 측면도이다.

도 1a는 도 1에 따른 가열 장치의 변형된 형태를 나타낸다.

도 2는 베이스의 정면 측면부를 관찰한 도면이다.

도 2a는 도 1a의 절개선 A-A를 따라 절개한 가열 장치의 단면도이다.

도 2b는 도 1a의 절개선 B-B를 따라 절개한 가열 장치의 단면도이다.

도 3은 가열 소자에 대한 사시도를 나타낸다.

도 3a는 도 3의 가열 소자에 대한 변형된 형태를 나타낸다.

도 4는 가열 소자의 정면도를 나타낸다.

도 4a는 도 4의 가열 소자에 대한 변형된 형태를 나타낸다.

도 5는 가열 소자에 대한 다른 사시도를 나타낸다.

도 5a는 도 5에 따른 가열 소자의 변형된 형태를 나타낸다.

도면에서 동일한 부분에 대해 동일한 부호가 사용된다.

도 1은 예를 들어 연료 필터와 같은 장치의 하우징(2)에 조립된 상태인 연료 가열 장치(1)가 도시되어 있다. 가열 장치(1)는 판으로 구성된 지지체(bearing body)(4)가 고정된 원판형 베이스(3)를 포함한다. 베이스(3)는 전기 절연 재료, 특히 세라믹 페인트 또는 세라믹 접착제를 포함하는데, 그 안에 판형태의 지지체(4)가 밀폐되어 있다. 하우징(2) 내에 고정된 베이스(3)는 실링(12)을 통해 하우징에 대해 밀봉된다.

그 자유 정면의 구역에서 지지체(4)가 휘어져 있으며, 양측 정면 사이에는 수용 공간이 형성되어 있으며, 중첩되게 존재하는 두 개의 전기 가열 소자(5)가 그에 삽입된다. 지지체(4)의 각 측면부는 각각 하나의 가열 소자(5)가 삽입되는 요홈을 포함한다. 이러한 방식으로 가열 소자(5)가 지지체(4)의 세로 및 가로 방향에서 고정된다. 또한 수직 방향에서도 가열 소자(5)가 견고하게 밀폐되는데, 그 이유는 가열 소자(5)의 각 외측면이 지지체(4) 측면판의 내벽에 직접 접하기 때문이다. 지지체(4)가 판재 또는 다른 전기 전도성 재료로 이루어지므로, 지지체(4)와 가열 소자(5) 외측면 사이에서 전기적 접촉이 이루어진다.

양측 가열 소자(5) 사이에는 봉형태 또는 레일 형태의 접촉 부재(6)가 투입되고, 이 접촉 부재는 바람직하게도 베이스(3)에서 밀폐되며 마찬가지로 전기 전도성 재료로 이루어지는데, 바람직하게는 지지체(4)와 동일한 재료로 이루어진다. 서로 대향하는 양측 가열 소자(5)의 내측면은 접촉 부재(6)와 접촉한다. 이러한 방식으로 각 가열 소자(5)에는 지지체(4) 및 접촉 부재(6)를 통해 닫힌 전기 회로가 형성된다. 접촉 부재(6)는 지지체(4)의 수용 공간 내에서 그 양측 측면판 사이에 존재한다. 단락을 방지하기 위해 접촉 부재와 지지체(4) 사이에 전기적 접촉이 없어야 한다는 점이 유의해야 한다.

지지체(4)의 외측면에는 보호층(7)이 형성되어 있는데, 이 보호층은 한편으로 전기 전도성으로 작용하며 다른 한편으로는 지지체의 수용 공간에 포함된 모든 부재와 지지체(4)가 연료에 대해 화학적 내구성을 갖도록 하는 기능을 한다. 또한 이러한 방식으로 원치않는 연료에서의 전기 분해가 방지된다. 이외에도 보호층(7)은 높은 내온도성을 갖는다. 보호층(7)은 특히 세라믹 페인트 또는 세라믹 접착제, 더욱 상세하게는 경우에 따라서 탄소 성분을 포함할 수 있는 예를 들어 산화 수지 계열의 산화 알루미늄으로 이루어진다. 바람직하게도 베이스(3)도 이런 재료로 이루어진다. 보호층(7)은 지지체(4) 뿐 아니라 베이스(3)에까지 이르는 접촉 부재(6) 의 노출된 부분도 포함하므로, 베이스에까지 이르는 모든 가열 장치 부분들이 보호층을 통해 보호된다.

지지체(4)에 대향하는 측면에는 베이스(3)에 전기 단자(10, 11)가 부착되어 있으며, 단지(10)은 지지체(4)와 전기적으로 연결되고 단자(11)는 접촉 부재(6)와 전기적으로 연결된다. 경우에 따라서는 단자(10, 11)가 지지체(4) 또는 접촉 부재(6)와 일체형으로 형성되며, 이런 경우에는 예를 들어 자유 정면측이 대향하는 베이스 측면에 노출되도록 지지체 및 접촉 부재가 베이스(3)를 관통하여 돌출된다.

도 1, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 지지체(4) 정면측 단부는 후크(8)로 휘어져 있으며, 이 후크는 접촉 부재(6) 및 대향측 지지체 측면판에 있는 개구(9)를 관통하여 돌출된다. 특히 접촉 부재(6)에 있는 개구(9)는 후크(8)와 접촉 부재(6) 사이에서의 의도치 않은 접촉이 안정적으로 방지하되도록 충분히 크게 형성된다.

원판형태의 가열 소자(5)는 지지체(4) 각 측면판의 요홈에서 지지되는 스프링 강 브래킷(13)을 통해 지지체(4)의 세로면에 대해 수직으로 탄성 하중을 받는다. 스프링 강 브래킷(13)을 통해 가열 소자(5)가 이 방향에서 견고하게 조여진다.

도 1에 도시한 보호층(7)은 바람직하게도 모든 측면에서 지지체(4)를 감싸며, 경우에 따라서는 도 3 및 도 5에 따른 도시에서 개방되어 있는 측면부에서 가열 소자(5)를 위한 수용 공간을 밀폐하는 다른 판재가 제공될 수 있다. 측면부도 보호층으로 코팅되어 있다.

가열 소자(5)는 바람직하게도 PTC 소자(정특성 온도계수를 갖는 소자)로서 실시된다.

도 1a는 도 1에 따른 가열 장치(1)의 변형된 형태를 나탄낸다. 이 실시에서 지지체(4')는 지지체(4')에서 융기부의 형태로 돌출된 와류 돌출부(14)를 포함한다.

도 2a에는 도 1a의 절개선 A-A를 따라 절개한 가열 장치(1)가 도시되어 있다. 와류 돌출부(14)는 가열 소자(5)로부터 이격되어 있고, 지지체(4')는 가열 소자(5)의 돌출되지 않은 그 부분과 접한다. 와류 돌출부(14)는 가열 소자(5)의 구역에서 닫힘 형태로서 형성되므로, 가열 소자(5)와 지지체(4') 사이의 중공 공간으로의 전술한 액체의 침투가 방지된다.

도 2b에는 도 1a의 절개선 B-B를 따라 절개한 가열 장치(1)의 단면도가 있다. 와류 돌출부(14)는 지지체(4')의 앞 부분에서 유동이 가능한 클립 또는 닫힌 융기부로서 형성될 수 있다.

도 3a, 4a 및 5a는 도 3, 도 4 및 도 5에 상응하며, 이 도면에서 지지체(4')는 표면을 확대시키는 기능을 하는 와류 돌출부(14)를 포함한다.

본 발명은 연료 가열용 장치에 이용될 수 있다.

Claims (11)

1. 지지체(4)에 고정된 전기적 가열 소자(5) 및 가열해야 하는 연료에 대해 가열 소자(5)를 절연하는 보호층(7)을 포함하는 연료 가열 장치에 있어서,

   지지체(4)가 가열 소자(5)를 감싸며 보호층(7)이 지지체(4)에 코팅되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
2. 제1항에 있어서, 지지체(4)가 베이스(3)에 고정되며 보호층(7)이 접하는 베이스(3)에까지 지지체(4)를 감싸는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 베이스(3)가 보호층(7)과 동일한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체(4)가 판재 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체(4)가 가열 소자(5)와 전기적으로 접촉하는 전기 도체로서 실시되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체(4)와 별도로 형성된 접촉 부재(6)가 가열 소자(5)와 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 접촉 부재(6)가 지지체(4)와 동일한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 두 개의 가열 소자(5)가 지지체(4)에 의해 감싸이고 접촉 부재(6)가 두 개의 가열 소자(5) 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체(4)가 적어도 두 개의 측면에서 가열 소자(5)를 감싸는 일체형 부품으로서 실시되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 절연성 보호층(7)이 세라믹 페인트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 소자(5)가 PTC 소자(정특성 온도계수를 갖는 소자)로서 실시되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.

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