KR20140027485A - 배기 가스 처리 장치 - Google Patents

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KR20140027485A
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honeycomb
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exhaust gas
exhaust
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토마스 나젤
퍼디 커스
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에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
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Abstract

본 발명은 배기 가스 처리 장치(1)에 관한 것이며, 상기 장치는 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 1 허니콤 바디(2)와, 상기 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 2 허니콤 바디(3)를 가진다. 상기 제 1 허니콤 바디(2) 및 상기 제 2 허니콤 바디(3)는 배기관(4)에서 연속적으로 배치되고, 상기 제 1 허니콤 바디(2)의 제 1 단면적(5)은 상기 제 2 허니콤 바디(3)의 제 2 단면적(6)보다 작다. 상기 제 1 허니콤 바디(2)는 상기 배기관(4)에 편심되어 배치된다. 본 발명에 따른 교시는 전기적으로 가열 가능한 허니콤 바디(2)를 규정하고, 상기 허니콤 바디는 다수의 지지 허니콤 바디들(3)에 연결될 수 있으며, 이로써, 서로 다른 다수의 차량 모델에 손쉽게 설치될 수 있다.

Description

배기 가스 처리 장치{DEVICE FOR THE TREATMENT OF EXHAUST GASES}
본 발명은 배기 가스 처리 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 배기관(exhaust line)에서 연속적으로 배치된 적어도 하나의 제 1 허니콤 바디 및 적어도 하나의 제 2 허니콤 바디를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 허니콤 바디를 통하여 배기 가스는 유동할 수 있다. 특히, 본 발명은 제 1 허니콤 바디가 전기적으로 가열될 수 있는, 상기와 같은 종류의 장치들에 관한 것이다.
내부 연소 기관들, 특히, 자동차의 내부 연소 기관들로부터 오염들의 방출을 제한시키기 위해서, 촉매 컨버터들은 배기 가스의 독성을 제거하기 위해 오랫동안 사용되었다. 촉매 반응에 도움이 되는 오염물 변환이 일어나는 것을 확보하기 위해서는, 배기 가스 및/또는 촉매 컨버터는 최저 온도를 가져야 한다. 특히, 내부 연소 기관은 냉각 개시(cold-started) 또는 재개시를 한 후에, 이러한 최저 온도에 도달되지 않는다. 그러므로, 전기적으로 동작되는 가열 소자들을 이용하여, 촉매 컨버터 및/또는 배기 가스의 온도를 상승시키려고 하였다.
예를 들면, WO 92/13636 A1은 서로 지지되는 복수의 디스크들을 가진 허니콤 바디 장치를 개시한다. 여기에서, 허니콤 바디 장치는 적어도 2 개의 디스크들을 가지고, 상기 디스크들은 서로 이격되고, 이들 디스크들을 통하여 배기 가스는 연속적으로 유동한다. 지지 핀들은 디스크들을 서로 연결시키기 위해 축에 근접하게 배치된다.
게다가, WO 96/10127 A1은, 허니콤 바디의 원주 상에 배치된 지지 소자들을 통하여, 그리고 지지 핀들을 통하여, 하류에 배치된 제 2 허니콤 바디 상에 지지되는 전기적으로 가열될 허니콤 바디를 도시한다.
가열식 허니콤 바디는 자동차의 모델마다 형상 및 크기에 대해 배기관에 특히나 일치되어야 한다. 이로써 다수의 변화가 요구되되, 특히, 2 개의 허니콤 바디들의 서로 간에 일치 및 배기 시스템의 구성으로 인해 요구된다. 여기서, 관련 설계 표준은 예를 들면, 지지 핀들의 유형 및 위치, 전기 접촉, 전기 절연, 배기 가스의 유동 작용, 시스템의 나머지 부분으로부터 열 분리, 및 다수의 다른 요인들이다. 이로써, 상기와 같은 가열 시스템들의 제공은 비용, 및/또는 조립 경비, 및/또는 생산 지출을 증가시킨다.
그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술에서 알려진 문제점을 적어도 부분적으로 해결하는 것에 있다. 특히, 본 발명의 목적은 처음에 기술된 목적을 위한 장치를 규정하는 것에 있고, 이러한 장치로 인해, 가열식 허니콤 바디는 서로 다른 다수의 모델 차량에 사용될 수 있다.
이러한 목적들은 청구항 1 및/또는 청구항 2의 특징에 따라 장치에 의해 달성된다. 나아가, 본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 각각에 나타난다. 특히, 종속 청구항에 개별적으로 나열된 특징은 기술적이고 합리적인 방식으로 필요에 따라 서로 조합될 수 있고, 본 발명의 추가적인 실시예를 나타낼 수 있다. 아울러, 청구항들에 나타난 특징들은 상세한 설명에서 규정되고 설명되고, 본 발명의 바람직한 추가 실시예들이 기술된다.
특히, 본 발명의 목적은 배기 가스 처리 장치에 의해 달성되고, 상기 장치는 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 1 허니콤 바디(honeycomb body)와, 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 2 허니콤 바디를 가진다. 게다가, 제 1 허니콤 바디 및 제 2 허니콤 바디는 배기관에서 연속적으로 배치된다. 여기서, 제 1 허니콤 바디의 제 1 단면적은 제 2 허니콤 바디의 제 2 단면적보다 작고, 그리고 제 1 허니콤 바디는 배기관에 편심되어 배치된다.
특히, 제 1 허니콤 바디 및 제 2 허니콤 바디 각각은 유입 측면과 유출 측면 사이에 관들 각각을 가지며, 상기 관들을 통하여 배기 가스는 유입 측면으로부터 유출 측면으로 유동하되, 허니콤 바디를 통하여 유동한다. 여기서, 허니콤 바디들은 공지된 방식으로 세라믹 물질로 압출 성형될 수 있거나, 금속 시트 가닥들(metal sheet plies)의 하나 이상의 스택들로 형성될 수 있고, 이때 상기 금속 시트 가닥들은 관들을 가진 허니콤 바디를 형성하기 위해 감기거나 권취된다. 관들은 예를 들면, 튜브 형상을 가질 수 있지만, 분기형(branched), 만곡형(curved), 굽힘형(kinked) 등의 형상도 가능하다. 마찬가지로, 관들의 적어도 일부가 개구부들을 가질 수 있고, 이로써, 허니콤 바디 내의 가스 교환이 가능해 진다. 게다가, 허니콤 바디는 관들의 적어도 일부에서, 수축부들(constrictions), 폭 증가부들(widened portions), 유동 안내 표면들(flow guiding surfaces) 등을 형성하여, 배기 가스 및/또는 상기 배기 가스에 함유된 입자의 유동 작용에 영향을 미치는 것도 가능하다.
제 1 허니콤 바디는 전기적으로 가열 가능한 허니콤 바디인 것이 바람직하고, 상기 가열 가능한 허니콤 바디는 일반적으로 배기 가스 유동 방향으로 제 2 허니콤 바디 앞에 배치되고, 즉 배기 가스는 우선 상기 가열 가능한 허니콤 바디에 접촉되거나, 상기 가열 가능한 허니콤 바디를 통하여 유동한다.
제 2 허니콤 바디 그 자체는 전기적으로 가열 가능하지 않거나, 전기 전류가 흐르지 않는다. 그러므로, 제 1 허니콤 바디는 제 2 허니콤 바디에 대해 전기적으로 절연된다. 특히, 제 1 허니콤 바디 및 제 2 허니콤 바디는 별개의 구성요소들(예를 들면, 시트 가닥들(sheet plies))로 형성된다. 게다가, 허니콤 바디들의 말단들(유입 측면 및 유출 측면)이 평평하거나 평탄하게 될 시에 바람직하고, 이로써, (동일한) 지지 핀들을 사용하는 것, 특히 상기 지지 핀들 간의 원하는 거리를 설정하는 것이 가능하다. 게다가, 허니콤 바디들의 시트 가닥들 모두가 말단들 둘 다에서 하우징을 형성하는 구성요소에 기반하고, 허니콤 바디들의 전체 축선 길이 상에 위치하는 것이 바람직하다.
특히, 유동 방향을 따른 제 1 허니콤 바디의 제 1 길이는 유동 방향을 따른 제 2 허니콤 바디의 제 2 길이보다 (현저하게) 짧고, 특히 상기 제 2 길이의 1/3 또는 1/5에 지나지 않는다. 세라믹 허니콤 바디의 경우에, 가열 성능이 달성될 수 있되, 특히, 세라믹 물질에 전기 전도성 물질을 포함함으로써, 달성될 수 있다. 금속 허니콤 바디들의 경우에, 금속 시트 가닥들에는 전류가 직접 공급된다. 이로써, 동작 중에, 배기 가스는 제 1 허니콤 바디를 통과함으로써 가열되고, 그 후에, 제 2 허니콤 바디를 향하여 진행한다.
제 2 허니콤 바디는 일반적으로 촉매 코팅을 가지고, 상기 촉매 코팅의 도음으로 배기 가스의 오염물은 변환된다. 이러한 경우에서, 제 1 허니콤 바디는 이러한 촉매 반응을 위해 적합한 온도를 설정하기 위해 선택적으로 작동될 수 있다. 허니콤 바디는 마찬가지로 필터 기능 또는 미립자 집진 기능을 가질 수 있고, 제 1 허니콤 바디에서 생성된 열 에너지는 재생을 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 허니콤 바디는, 배기 가스 성분을 미리 판별된 온도 범위에서 저장 및 방출하는 흡착기가 될 수 있다. 여기에서, 제 1 허니콤 바디는 이러한 작용에 따른 영향을 미치기 위해서 선택적으로 작동될 수 있다.
각 경우에서, 허니콤 바디들의 단면적은 유동 방향에 대해 가로지른 허니콤 바디의 영역을 의미하고, 특히 허니콤 바디의 (튜브형 또는 직선형) 관들의 방향에 대해 가로지른 허니콤 바디의 영역을 의미한다. 여기에서, 단면적은 특히 관들을 형성하는 물질에 의해, 그리고 관들 그 자체에 의해 덮인 영역이다. 그러므로, 허니콤 바디의 원형 단면의 경우, 단면적은 전체 허니콤 바디에 의해 덮여진 원형 영역이다. 여기에서, 제 1 허니콤 바디는 제 2 허니콤 바디보다 단면적이 작고, 이로써, 특히, 제 2 허니콤 바디에 대해 제 1 허니콤 바디를 정렬하기 위한 자유도(degree of freedom)가 생성된다.
게다가, 제 1 허니콤 바디는 배기관에 편심되어 배치된다. 이는 특히, 제 1 허니콤 바디의 제 1 중심 축이, 제 1 허니콤 바디가 배치된 지점에서 배기관의 중심선에 대해 치우쳐 있는 반면, 제 1 허니콤 바디의 제 1 중심 축과 배기관의 중심선이 (실질적으로) 평행하다는 것을 의미한다. 다른 말로 하면, 이는 특히, 제 1 허니콤 바디가 배기관을 완전하게 덮는 것이 아니고, 배기관이 축에 대해 대칭을 이루지 않는 방식으로 제 1 허니콤 바디에 의해 부분적으로 덮여진다는 것을 의미한다. 그러나, 제 2 허니콤 바디가 배기관을 완전하게 덮는 경우, 그리고/또는 제 2 허니콤 바디가 배기관의 중심에 배치되는 경우도 바람직하다. 제 1 허니콤 바디가 배기관 중심에 배치되지 않는 점으로 인해, 단일 형태를 한 이러한 제 1 허니콤 바디를, 조립 경비를 많이 들이지 않고 서로 다른 다양한 실시예들의 배기관들 및/또는 제 2 허니콤 바디들을 결합시키는 것도 가능하다.
상술된 목적은 또한 배기 가스 처리 장치에 의해 달성될 수 있으며, 상기 장치는 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 1 허니콤 바디와, 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 2 허니콤 바디를 가지며, 그리고 상기 제 1 허니콤 바디 및 상기 제 2 허니콤 바디는 연속하여 배치되고, 상호 연결된다. 게다가, 제 1 허니콤 바디의 제 1 단면적은 제 2 허니콤 바디의 제 2 단면적보다 작고, 제 1 허니콤 바디는 제 2 허니콤 바디에 대해 편심되어 배치된다.
동일한 용어들이 본 발명의 이러한 추가적인 양태에 대해 사용되는 한, 이를 참조하여 이에 대응하는 설명을 할 수 있다.
이러한 장치는 이제 배기관에 장착된 구성요소 장치에 관한 것이고(관한 것일 뿐만 아니라), 배기관 외부에서 2 개의 허니콤 바디들의 중심에 있지 않은 해당 장치를 이미 가진 제품에 관한 것이기도 하다. 여기에서, 제 1 허니콤 바디 및 제 2 허니콤 바디는 동일한 방식으로 정렬되는 것이 바람직하지만, 축선상으로 평행하게 배치될 수도 있다. 제 1 허니콤 바디는, 유동 관들의 방향을 나타내고 특히 제 1 허니콤 바디의 대칭 축을 형성하기도 하는 제 1 중심 축을 가진다. 게다가, 제 2 허니콤 바디는, 유동 관들의 방향을 특히나 나타내고 제 2 허니콤 바디의 대칭 축을 바람직하게 형성하는 제 2 중심 축을 가진다. 제 1 허니콤 바디의 제 1 중심 축 및 제 2 허니콤 바디의 제 2 중심 축은 서로 평행하게 치우쳐 있다. 제 1 허니콤 바디 및 제 2 허니콤 바디는 특히 적합한 고정 수단에 의해 서로 적소에서 고정된다. 이러한 고정 수단은 예를 들면, 양쪽 허니콤 바디들을 직접 연결하고, 그리고/또는 간접적으로 연결하는 지지 핀들, 유지 구조체들 등을 포함할 수 있다. 특히, 고정 수단은 양쪽 허니콤 바디들(또는 상기 허니콤 바디들의 관들)을 향해 돌출될 수 있고, 그리고/또는 허니콤 바디들 중 하나의 외부 상에 적어도 고정될 수 있다. 고정 수단이 또한 허니콤 바디 및/또는 상기 허니콤 바디의 액세서리(전극, 절연부, 하우징 등)에 고정되게 연결 가능하다. 고정 수단은 바람직하게 제 2 허니콤 바디에 대해 제 1 허니콤 바디를 전기적으로 절연시킨다.
특히 매우 바람직한 옵션으로서, 제 1 허니콤 바디는 배기관 및 제 2 허니콤 바디 둘 다에 대해 편심되어 위치한다(다른 말로 하면, 중심에 치우쳐, 그리고/또는 횡 방향으로 치우친다는 의미).
게다가, 제 1 허니콤 바디의 제 1 단면적 상의 돌출부가 (제 1 및/또는 제 2 중심 축 방향으로) 제 2 허니콤 바디의 제 2 단면적 내에 완전하게 위치하는 경우도 바람직하다. 이는 특히, 이루어진 겹침 비율이 2 개의 단면적의 관계에 실질적으로 대응한다는 것을 의미한다.
마찬가지로, 제 1 허니콤 바디의 유출 측면과 제 2 허니콤 바디의 유입 측면 간의 거리가 허니콤 바디들 중 하나의 중심 축 방향을 따라 뻗은 범위보다 짧을 경우도 바람직하다. 특히, 이러한 거리는 이러한 장치의 가장 좁은 허니콤 바디의 중심 축들의 방향을 따라 뻗은 범위보다 짧다. 특히나 매우 바람직한 옵션으로써, 이러한 거리는 50 mm [밀리미터]보다 짧거나, 심지어 20 mm보다 짧다.
바람직한 개선점에 따라서, 제 1 허니콤 바디는 배기관에 고정되어, 용접 이음(welded joint) 또는 납땜 이음에 의해 전기 전도성 방식으로 배기관에 연결된다.
용접 이음/납땜 이음의 실시예에 대해서, 무엇보다 중요한 바와 같이, 특히 용접 이음/납땜 이음은 내부식성이며, 고온에 견뎌야 한다. 그러므로, 납땜 이음은 특히 "강한 납땜(hard soldering)"(경납땜, brazing) 방법에 의해 만들어진다. 용접 이음/납땜 이음은 간단한 기술 수단에 의해 빠르게 만들어질 수 있고, 그러므로 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 다른 적합한 물질 연결부(이음부의 상대 부품들(partners)이 원자 및/또는 분자력에 의해 함께 유지되는 모든 이음부들; 상기 이음부들은 동시에 거의 영구적인 이음부들이며, 이음 물질을 파괴함으로써, 단지 분리될 수 있음)도 선택될 수 있다.
게다가, 이는 제 1 허니콤 바디가 적어도 하나의 지점에서 배기관에 (직접) 위치하거나, 특히 관을 따라서도 위치한다는 것을 의미한다. 특히나 매우 바람직한 옵션으로서, 단지 하나의 단일 용접 이음 또는 납땜 이음이 제공된다. 용접 이음/납땜 이음은 또한 제 1 허니콤 바디의 전기 접촉을 제공한다. 배기관에 대한 전기 전도성 연결부에 의해, 제 1 허니콤 바디는 (전기) 접지에 연결되는 것이 바람직하다. 제 1 허니콤 바디가 배기관에 편심되어 배치되기 때문에, 공간 또는 갭은 배기관과 제 1 허니콤 바디 사이에 형성되되, 용접 이음/납땜 이음을 마주하는 측면 상에서 형성된다. 원형 단면의 배기관 및 원형 형상을 한 1 허니콤 바디의 경우에, 초승달(crescent) 형상을 한 단면의 갭은, 예를 들면 제 1 허니콤 바디와 배기관 사이에 형성된다. 하나의 지점 또는 라인 상의 용접 이음/납땜 이음에 의해, 종래의 배기관보다 작은 제 1 허니콤 바디는, 예를 들면, 다수의 차량 모델의 배기관에 간단한 방식으로 고정될 수 있다. 간단한 스팟 용접(spot weld) 또는 간단한 납땜 이음으로 연결하는 것은 일련의 제조를 현저히 양호하게 하는 것을 가능케 하는데, 이는 이러한 접지 연결을 위해 별도의 전극을 제공할 수 있기 때문이다.
게다가, 갭은 바람직하게 제 1 허니콤 바디와 배기관 사이에서 형성되고, 갭은 관통 유동 개구부(through flow opening)를 형성한다. 바람직하게, (적어도) 하나의 전기 연결에 의해 (단지) 가로지를 수 있는 단 하나의 단일 관통 유동 개구부가 형성된다. 이는 또한, 제 1 허니콤 바디의 편심 배치에 의해 배기관에 형성된 갭이 충전 물질, 유지 물질(holding material), 유동 안내 구조체들, 밀봉 등에 의해 채워지지 않는다는 것을 의미한다. 이로써, 배기 가스 일부는 제 1 허니콤 바디를 통과하여 유동하는 것이 아니라, 갭을 통해 제 1 허니콤 바디를 지나 유동할 수 있다. 이로써, 갭은 제 1 허니콤 바디를 위해 한 종류의 우회로(bypass)를 형성한다. 가능한 한, 이러한 갭은, 예를 들면 배기관의 상류 말단, 폭 증가부 등의 영향이 없는 곳(lee)에 배치되도록, 배기관에 대해 정렬될 수 있어서, 우회로 유동이 작게 유지될 수 있다; 그러나 이는 필수적인 것이 아니다.
각도에 의존하는 갭 폭을 가진 갭이 제 1 허니콤 바디와 배기관 사이에 형성되고, 제 1 허니콤 바디가 적어도 하나의 전기 전도체에 의해 배기관을 통하여 전기 절연 방식으로 전원에 연결될 수 있는 경우에도 바람직하며, 이때 적어도 하나의 전기 전도체는 갭을 통하여 뻗어 있다. 전기 전도체(전기 전도체는 예를 들면, 단 하나인 것이 바람직함)는 배선으로 형성되거나, 전기 전도체와 대응되게 형성된, 예를 들면 전극과 유사한 금속 물질로 형성될 수 있다(예를 들면, 처음에 언급된 바와 같은 종래 기술 참조).
갭 폭은 특히, 제 1 허니콤 바디와 배기관 간의 공간이고, 상기 공간은 제 1 허니콤 바디의 제 1 중심 축으로부터 시작하여, 단면의 반경 방향으로 측정된다. 제 1 허니콤 바디가 배기관에서 편심되어 배치되기 때문에, 제 1 중심 축으로부터 시작한 갭 폭은 모든 방향에 있어 동일하지 않다. 이와 달리, 기준 방향으로부터 시작한 갭 폭은 기준 방향에 대해 변화되는 각도에 따라 변하게 된다. 전기 전도체는 전기 절연부에 의해 둘러싸이고 배기관을 통과하며, 전위 또는 전류가 전기 전도체를 통하여 제 1 허니콤 바디에 인가되도록 한다. 아울러, 전류는 용접 이음/납땜 이음을 통하여 제 1 허니콤 바디를 통해 흐른다. 특히, 전기 전도체는 직선으로, 그리고 제 1 허니콤 바디로부터의 반경 방향으로 갭을 통과한다. 특히, 전기 전도체는, 갭 폭이 적어도 1 cm[센티미터] 또는 적어도 1.5 cm이지만, 바람직하게 단지 3 cm, 특히나 바람직하게 2 cm인 지점에서 갭을 통과한다. 전기 전도체가 용접 이음/납땜 이음에서 배기관을 통과하지 않고, 그리고/또는 용접 이음/납땜 이음 근방에서 직접 통과하지 않는다는 점에 의해서, 전기 전도체는 제 1 허니콤 바디에 대해 (방사상) 카운터 베어링(counter bearing)으로서 작동할 수 있다.
제 1 허니콤 바디가 복수의 전류 경로들(개별적인 제어 또는 개별적인 활성화를 할 수 있음)을 형성하는 경우, 다음의 전기 접촉이 바람직하다. 장치에서, 제 1 허니콤 바디는 복수의 전기 전도체들에 의해 전원들 각각에 연결될 수 있고, 전기 전도체들은 갭 폭과 동일한 영역에서 제 1 허니콤 바디에 연결된다. 특히, 2, 3 또는 4 개의 상기와 같은 전기 전도체들(및 제 1 허니콤 바디에서 개별적으로 제어 가능하거나 개별적으로 작동 가능한 전류 경로)이 제공될 수 있다. 특히, 전기 전도체들은 제 1 허니콤 바디와 배기관 사이에 배치되되, 유동 방향에 대해 횡 방향 (공통) 평면에 배치되고, 이때 전기 전도체들은 서로 인접하게 직접 배치되는 것이 아니라, 용접 이음 또는 납땜 이음을 통하여 미러 축(mirror axis)에 대해 미러 대칭으로 배치되는 것이 바람직하다. 용접 이음/납땜 이음 연결 외에도, 제 1 허니콤 바디는 2 개의 전기 전도체들에 의해, 복수의 대칭으로 배치된 지점들에서 유지되되, 배기관에 유지된다. 갭 폭들 역시 이러한 영역들에서 (적어도 쌍으로) 동일하기 때문에, 전기 전도체들을 위한 생산 경비 및/또는 서로 다른 변화의 수는 더 감소될 수 있다.
게다가, 적어도 하나의 지지 핀은 제 1 허니콤 바디의 원주 표면(circumferential surface) 상에 고정되고, 상기 핀은 상기 제 2 허니콤 바디를 향해 돌출됨으로써, 제 1 허니콤 바디와 제 2 허니콤 바디를 서로 기계적으로 연결시킨다. 여기에서, 복수의 지지 핀들은 예를 들면 2, 3, 4, 5 또는 6 개로 제공될 수 있고, 이때, 현저하게 많은 수는 생산 경비를 고려할 시에 방지되어야 한다. 원주 표면은 특히 배기 가스 유동 방향과 평행한 제 1 허니콤 바디의 외부 표면(outer surface)(관들 내에 있는 것이 아니라, 예를 들면, 부분적으로 갭의 범위를 한정함)을 의미한다. 지지 핀들은 제 1 허니콤 바디에 대해, 또는 제 2 허니콤 바디에 대해 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다. 지지 핀들은 제 1 허니콤 바디의 원주 표면에 용접되고, 그리고/또는 납땜되는 것이 바람직하다. 게다가, 지지 핀들은 제 2 허니콤 바디의 관들에 삽입될 수 있고, 그리고/또는 용접/납땜에 의해 고정된다. 특히, 하나 이상의 지지 핀들은 제 1 허니콤 바디의 원주 표면 상에 고정될 수 있고, 그 결과 지지부와 더불어, 지지 핀들 또한 (예를 들면 탬퍼링(tapering) 갭 공간의 위치에 의해) 배기관에 대해 반경 방향으로 허니콤 바디를 지지할 수 있다. 지지 핀들에 의해, 제 1 허니콤 바디는 배기관에 유지된다. 지지 핀들이 원주 표면의 외부 상에 고정된다는 점에 의하여, 제 1 허니콤 바디로의 간단한 부착이 확보된다. 지지 핀들에 의해, 제 1 허니콤 바디는 서로 다른 다수의 제 2 허니콤 바디들에 연결될 수 있다.
게다가, 제 1 허니콤 바디 또는 제 2 허니콤 바디가, 적어도 부분적으로 구조화된 시트 가닥들의 감기거나 권취된 적어도 하나의 스택에 의해 가스가 유동할 수 있는 관들을 적어도 형성하는 경우에 특히나 바람직하다. (적어도 제 1 허니콤 바디의 경우에), (금속) 시트 층들은 열 발생 전류(heat-engendering current)가 흐를 수 있는 전류 전도 구조체도 형성할 수 있다. 특히, 시트 가닥들은 금속 포일들(metal foils)이다. 또한, 시트 가닥들은 단지 관 벽들의 부분을 형성할 수 있되, 예를 들면, 상기 시트 가닥들이 관 벽들의 일부 다른 물질에 포함되는 경우 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 제 1 단면적을 가진 제 1 허니콤 바디와, 서로 다른 제 2 단면적들을 가지고 제 1 단면적보다 각각 큰 복수의 제 2 허니콤 바디들로 구성된 조립품(kit)이 제시되고, 이때 상기 제 1 허니콤 바디 및 제 2 허니콤 바디는 본 발명에 따른 장치에서 사용되기에 적합하다. 이로써, 본 발명에 따라, 서로 다른 복수의 제 2 허니콤 바디들과 결합되고, 편심되게 위치되며, 그리고 배기관들에 대응하여 설치될 수 있는 제 1 허니콤 바디의 단일 변화 실시예만을 단지 필요로 한다. 결과적으로, 단지 제 2 허니콤 바디는 배기 시스템의 사양에 따라 선택되어야 하고, 독립적이고 비용이 적게 들어가는 (작은) 제 1 허니콤 바디와 결합되어, 조립품으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 내부 연소 기관 및 배기 시스템을 갖춘 자동차가 제안되며, 이때 본 발명에 따른 장치는 배기 시스템에 형성되고, 제 1 허니콤 바디는 제어 장치에 의해 전기적으로 가열될 수 있다.
전기적으로 가열 가능한 허니콤 바디의 특정 실시예 또는 동작을 위해서, 참조는 처음에 인용되었던 문서의 개시 내용으로 이루어지되, 특히 열 생성 방식, 전류 경로 및 전기 절연체의 형성, 전기 저항 설계 등에 관련된 전기적인 세부 사항에 대해 이루어질 수 있다.
본 발명 및 기술 분야는 도면에 기초하여 이하에 상세하게 기재될 것이다. 특히, 도면은 바람직한 실시예를 나타내고 있지만, 본 발명이 이들 실시예로만 제한하지는 않는다. 개략적인 도면에서:
도 1은 배기 가스 처리 장치를 가진 자동차를 도시하고,
도 2는 배치 가스 처리 장치의 길이 방향을 따른 단면 실시예를 도시하며, 그리고
도 3은 배기 가스 처리 장치의 단면 실시예를 도시한다.
도 1은 내부 연소 기관(19)을 갖춘 자동차(18)를 개략적으로 도시한다. 배기 가스 처리 장치(1)의 일 실시예를 가진 배기 시스템(20)은 내부 연소 기관(19)에 연결된다. 장치(1)는, 제 1 허니콤 바디(2) 및 제 2 허니콤 바디(3)가 배치된 배기관(4)을 포함한다. 게다가, 배기 가스의 적어도 하나의 속성을 검출하는 센서(22)는 배기관(4)에 연결된다. 게다가, 자동차(18)는, 내부 연소 기관(19), 센서(22) 및/또는 장치(1)에 적어도 연결된 제어 장치(21)를 포함한다.
동작 중에, 내부 연소 기관(19)으로부터 나온 배기 가스는 배기관(4)을 통해 유동하고, 무엇보다도 제 1 허니콤 바디(2)를 통해 유동한다. 상기 제 1 허니콤 바디는 전기적으로 가열될 수 있어서, (제어 장치에 의해) 활성화되는 상태에서 배기 가스를 가열한다. 마지막으로, 배기 가스의 오염물은 촉매 반응으로, 필터 처리로, 흡착 처리로, 그리고/또는 산화 처리로 변환되되, 제 2 허니콤 바디(3)의 원하는 기능에 의존하여 제 2 허니콤 바디(3)에서 변환된다. 제 1 허니콤 바디(2)로 도입되는 열은 내부 연소 기관(19)의 이동 시간, 배기 가스 파라미터들 및/또는 파라미터들에 따라 제어 장치(21)에 의해 제어될 수 있다.
도 2는 장치(1)의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 장치(1)는, 제 1 허니콤 바디(2) 및 제 2 허니콤 바디(3)가 배치된 배기관(4)을 포함한다. 제 1 허니콤 바디(2) 및 제 2 허니콤 바디(3) 각각은, 관들(17)이 배기 가스 유동 방향(23)으로 형성되도록, 시트 가닥들(16)의 적어도 하나의 권취된 스택(15)에 의해 형성된다. 제 1 허니콤 바디(2)는 전기적으로 가열 가능한 허니콤 바디로 구현되고, (단일) 전기 전도체(11)에 의해 전원(12)에 연결되고, 이때 상기 전기 전도체는 절연체(24)에 의해 둘러싸이고 배기관(4)을 통과함으로써, 제 1 허니콤 바디(2)는 전류를 공급받을 수 있다. 게다가, 제 1 허니콤 바디(2)는 용접 이음(7)으로 배기관(4)에 용접되고 - 대안으로, 본원에서는 납땜 이음이 제공될 수도 있다. 배기관(4)을 통하여 제 2 허니콤 바디(3)는 전기 접지에 연결된다.
제 1 허니콤 바디(2)는, 유동 방향(23)으로 뻗어 있고 제 1 허니콤 바디(2)에 대해 대칭 축인 제 1 중심 축(25)을 가진다. 제 2 허니콤 바디(3)는 마찬가지로, 유동 방향(23)으로 뻗어 있고 제 2 허니콤 바디(3)의 대칭 축인 제 2 중심 축(26)을 가진다. 게다가, 제 2 중심 축(26)은 배기관(4)의 중심선(29)과 일치한다. 이로써, 제 1 중심 축(25)은 배기관(4)의 중심선(29)과 제 2 허니콤 바디(3)의 제 2 중심 축(26) 둘 다에 대해 치우쳐 있고(offset), 이때 제 1 허니콤 바디(2)의 직경은 제 2 허니콤 바디(3)의 직경보다 작다. 제 1 허니콤 바디(2)의 편심 배치로 인해, 갭(8)이 형성되고, 이때 상기 갭은 배기 가스용 관통 유동 개구부(9)로 기능한다. 이러한 갭(8)은 (원주 방향으로 변화되는) 갭 폭(10)을 가진다
마찬가지로, 제 2 허니콤 바디(3)의 유입 측면(30)과 제 1 허니콤 바디(2)의 유출 측면(31) 사이에는 거리(32)가 있다는 것을 생각해 볼 수 있는데, 상기 거리를 두고 제 1 허니콤 바디는 제 2 허니콤 바디에 대해 지지된다.
제 1 허니콤 바디(2)는 지지 핀들(14)에 의해 제 2 허니콤 바디(3)에 연결되고, 이때 상기 지지 핀들은 제 1 허니콤 바디(2)의 원주 표면(13) 상에 고정되고, 제 2 허니콤 바디(3) 쪽으로 돌출된다. 지지 핀들(14) 상의, 그리고/또는 지지 핀들(14)의 전기 절연 물질의 적합한 설계를 통하여, 제 1 허니콤 바디(2)와 제 2 허니콤 바디(3) 간의 전기 접촉이 방지된다. 제 1 허니콤 바디(2)가 자동차 분야에서 일반적으로 사용되는 배기관들보다 단면이 현저하게 작다는 점에서, 제 1 허니콤 바디(2)는 이러한 다수의 배기관들을 위해 사용될 수 있다.
제 2 허니콤 바디(3) 그 자체는 전기적으로 가열 가능하지 않거나, 또는 상기 제 2 허니콤 바디를 통하여 전기 전류가 흐르지 않는다. 이로써, 제 1 허니콤 바디(2)는 제 2 허니콤 바디(3)에 대해 전기적으로 절연된다. 특히, 제 1 허니콤 바디(2) 및 제 2 허니콤 바디(3)는 별도의 구성요소들(예를 들면 시트 가닥들(16))에 의해 형성된다. 게다가, 허니콤 바디들의 말단들(유입 측면(30) 및 유출 측면(31))이 평평하거나 평탄하게 될 시에 바람직하고, 이로써, (동일한) 지지 핀들(14)을 사용하는 것, 특히 상기 지지 핀들 간의 원하는 거리(32)를 설정하는 것이 가능하다. 게다가, 허니콤 바디들(2, 3)의 시트 가닥들(16) 모두가 말단들(33) 둘 다에서 하우징을 형성하는 구성요소(외피부(shell)(28), 배기관(4))에 기반하고, 그리고 허니콤 바디들(2, 3)의 전체 축선 길이(34) 상에 위치하는 것이 바람직하다; 이 역시, 예를 들면 도 1 및 도 3에 도시된다.
도 3은 장치(1)의 배기관(4)(예를 들면 도 2에 도시됨)을 통한 단면을 개략적으로 도시하고, 기본적으로 동일한 소자들은 동일한 참조 번호로 표기된다. 설명을 쉽게 하기 위해, 제 1 허니콤 바디(2) 및 제 2 허니콤 바디(3)의 관들은 여기에서 도시하지 않는다.
제 2 허니콤 바디(3)는 배기관(4)에 완전하게 걸쳐져 있고, 제 2 중심 축(26)을 가진다. 제 1 허니콤 바디(2)의 제 1 중심 축(25)은 제 2 허니콤 바디(3)의 제 2 중심 축(26)에 대해 치우쳐 있고, 그러므로 제 1 허니콤 바디(2)는 배기관(4) 및 제 2 허니콤 바디(3) 둘 다에 대해 편심되어 배치된다. 편심 배치로 인해, 갭(8)은, 1 중심 축(25)을 시작으로 하여 반경 방향으로 측정된 갭 폭(10)을 가지도록 형성된다.
원주 표면(13) 상에서, 제 1 허니콤 바디(2)는 2 개의 부분 외피부(28)를 가지고, 상기 외피부를 통하여 제 1 허니콤 바디(2)는 전기적으로 접촉되고, 상기 외피부는 제 1 허니콤 바디(2)에 안정성을 제공할 수 있다. 게다가, 원주 표면(13) 또는 외피부(28) 상에는 볼록부들(bulges)(27)이 위치하고, 상기 볼록부들에 의해 제 1 허니콤 바디(2)는 배기관(4)에 납땜될 수 있다. 아울러, 지지 핀들(14)은 외피부(28) 또는 원주 표면(13) 상에 고정되고, 제 2 허니콤 바디(3)의 관들(17)로 뻗어 있고, 이로써, 제 1 허니콤 바디(2)를 배기관(4)에 고정시킨다.
제 1 허니콤 바디(2)는 제 1 단면적(5)을 가지고, 제 2 허니콤 바디(3)는 제 2 단면적(6)을 가진다. 아울러, 제 1 허니콤 바디(2)는 용접 이음(7) 및/또는 납땜 이음에 의해 점형 방식(punctiform manner)으로 배기관(4)에 가까이에 고정된다. 이러한 방식으로, 제 1 허니콤 바디(2)는 배기관(4)에 전기 전도성 방식으로도 연결된다. 아울러, 절연체(24)를 통하여 배기관(4)을 통과한 전기 전도체(11)는 다른 외피부(28) 상에 장착될 수도 있다.
본 발명에 따른 교시는 전기적으로 가열 가능한 허니콤 바디를 규정하고, 상기 허니콤 바디는 다수의 지지 허니콤 바디들에 연결될 수 있으며, 이로써, 서로 다른 다수의 차량 모델에 손쉽게 설치될 수 있다.
1 장치 2 제 1 허니콤 바디
3 제 2 허니콤 바디 4 배기관
5 제 1 단면적 6 제 2 단면적
7 용접 이음 8 갭
9 관통 유동 개구부 10 갭 폭
11 전기 전도체 12 전원
13 원주 표면 14 지지 핀
15 스택 16 시트 가닥
17 관 18 자동차
19 내부 연소 기관 20 배기 시스템
21 제어 장치 22 센서
23 유동 방향 24 절연체
25 제 1 중심 축 26 제 2 중심 축
27 볼록부 28 외피부
29 중심선 30 유입 측면
31 유출 측면 32 거리
33 말단 34 길이

Claims (9)

  1. 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 1 허니콤 바디(2)와, 상기 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 2 허니콤 바디(3)를 가지며, 그리고
    상기 제 1 허니콤 바디(2) 및 상기 제 2 허니콤 바디(3)는 배기관(4)에서 연속적으로 배치되고,
    상기 제 1 허니콤 바디(2)의 제 1 단면적(5)은 상기 제 2 허니콤 바디(3)의 제 2 단면적(6)보다 작고, 상기 제 1 허니콤 바디(2)는 상기 배기관(4)에 편심되어 배치되는 배기 가스 처리 장치(1).
  2. 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 1 허니콤 바디(2)와, 상기 배기 가스가 유동할 수 있는 적어도 하나의 제 2 허니콤 바디(3)를 가지며, 그리고
    상기 제 1 허니콤 바디(2) 및 상기 제 2 허니콤 바디(3)는 연속하여 배치되고, 상호 연결되고,
    상기 제 1 허니콤 바디(2)의 제 1 단면적(5)은 상기 제 2 허니콤 바디(3)의 제 2 단면적(6)보다 작고, 상기 제 1 허니콤 바디(2)는 상기 제 2 허니콤 바디에 대해 편심되어 배치되는 배기 가스 처리 장치(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 허니콤 바디(2)는 배기관(4)에 고정되어, 용접 이음(7) 또는 납땜 이음에 의해 전기 전도성 방식으로 상기 배기관(4)에 연결되는 배기 가스 처리 장치(1).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 허니콤 바디(2)와 배기관(4) 사이에는 갭(8)이 형성되고,
    상기 갭(8)은 관통 유동 개구부(9)를 형성하는 배기 가스 처리 장치(1).
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    각도에 의존하는 갭 폭(10)을 가진 갭(8)은 상기 제 1 허니콤 바디(2)와 배기관(4) 사이에 형성되고,
    상기 제 1 허니콤 바디(2)는, 전기 절연 방식으로 배기관을 통과하는 적어도 하나의 전기 전도체(11)에 의해 전원(12)에 연결될 수 있고,
    상기 적어도 하나의 전기 전도체(11)는 상기 갭(8)을 통하여 뻗어 있는 배기 가스 처리 장치(1).
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 허니콤 바디(2)는 복수의 전기 전도체들(11)에 의해 전원들(12) 각각에 연결될 수 있고,
    상기 전기 전도체들(11)은 갭 폭(10)이 동일한 영역에서 상기 제 1 허니콤 바디(2)에 연결되는 배기 가스 처리 장치(1).
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 지지 핀(14)은 상기 제 1 허니콤 바디(2)의 원주 표면(13) 외부 상에 고정되고,
    상기 핀은 상기 제 2 허니콤 바디(3)를 향해 돌출됨으로써, 상기 제 1 허니콤 바디(2)와 상기 제 2 허니콤 바디(3)를 서로 기계적으로 연결시키는 배기 가스 처리 장치(1).
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 허니콤 바디(2) 또는 상기 제 2 허니콤 바디(3)는, 적어도 부분적으로 구조화된 시트 가닥들(16)의 감기거나 권취된 적어도 하나의 스택(15)에 의해 가스가 유동할 수 있는 관들(17)을 적어도 형성하는 배기 가스 처리 장치(1).
  9. 내부 연소 기관(19) 및 배기 시스템(20)을 가진 자동차(18)에 있어서,
    청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 배기 가스 처리 장치(1)는 상기 배기 시스템(20)에 형성되고, 제 1 허니콤 바디(2)는 제어 장치(21)에 의해 전기적으로 가열될 수 있는 자동차(18).
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