KR20140121456A - 환원제 전달 장치용 필터 카트리지 - Google Patents

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KR20140121456A
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조르쥬 마구인
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에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
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Abstract

본 발명은 환원제 전달 장치(2)용 필터 카트리지(1)에 관한 것이며, 상기 필터 카트리지(1)는 적어도 하나의 필터 벽(3) 및 이 필터 벽(3)과 함께 내부 공간(15)을 형성하는 적어도 하나의 지지 벽(4)을 갖추고, 상기 적어도 하나의 지지 벽(4)은 유출 개구(8) 및 바이패스 개구(10)를 갖추고, 상기 유출 개구(8)는 상기 전달 장치(2)에 연결되며, 상기 바이패스 개구(10)는 상기 필터 벽(3)에 바이패스를 형성한다.

Description

환원제 전달 장치용 필터 카트리지{Filter cartridge for a reducing agent delivery device}
본 발명은 환원제 전달 장치용 필터 카트리지에 관한 것이며, 또한 환원제를 위한 전달 장치에 관한 것이다.
내연기관의 배기 가스 정화에 있어, 배기-가스 처리 장치들 중에서도 환원제가 공급되는 배기-가스 처리 장치가 사용되고 있다. 상기한 타입의 배기-가스 처리 장치에 있어서, 환원제에 의한 특정의 효과적인 방식으로 배기 가스 내 소정의 오염물들을 감소시킬 수 있다. 특히, 배기 가스 내 질소 산화물 성분을 암모니아의 도움으로 변환시키는 소위 SCR 촉매 변환기를 종종 사용하고 있다. 일반적으로, 암모니아는 직접적으로 자동차 내에 축적되진 않으나 환원제 전구체 용액이라고도 부르는 액체 형태로는 축적된다. 폭넓게 사용된 환원제 전구체 용액은 예컨대 32.5 %의 요소 함량을 갖는 상표명 AdBlue®로 이용가능한 요소 수용액이다. 그러한 환원제 전구체 용액은 배기-가스 처리 장치 및/또는 배기-가스 외부 생성기에서 실제 환원제로 변환된다. 상기한 표현 "환원제"는 이하에서 환원제 전구체 용액 등을 의미하는 것으로도 사용될 것이다.
상기 배기-가스 처리 장치로의 환원제의 전달에 있어, 보통 적절한 전달 장치가 자동차에 제공되며, 그러한 전달 장치는 탱크로부터 환원제를 전달한다. 상기한 타입의 전달 장치를 설계함에 있어서, 환원제가 불순물을 갖는 문제가 있으며, 이에 따라 전달 장치가 그러한 환원제를 필터링하기 위한 수단을 포함한다. 이는 예컨대 그러한 전달 장치에 제공되는 교환가능 필터 카트리지에 의해 달성된다. 또한 수성의 환원제가 결빙될 수 있다는 문제도 있다. 예컨대, 상기 환원제 AdBlue®는 -11℃에서 결빙된다. 그와 같은 낮은 온도는 특히 내연기관의 비교적 긴 정지 상태 동안 일어난다. 이에 따라 결빙 발생시 볼륨(volume)의 증가가 일어난다. 만약 그러한 볼륨의 증가 동안 한정된 공간만이 이용가능하다면, 그러한 볼륨의 증가는 상당한 압력 증가를 야기할 것이다. 이를 소위 아이스 압력(ice pressure)이라 부른다. 따라서 환원제를 위한 전달 장치는 상기한 환원제의 결빙에 의해 또는 상술한 볼륨의 증가 및 아이스 압력에 의해 손상되지 않도록 설계 또는 동작되어야만 한다. 이는 특히 전달 장치 내 필터의 영역에서 문제가 되는 것으로 입증되었다.
본 발명의 목적은 가장 가능한 범위에서 상기 강조한 기술적 문제들을 해결하기 위한 것이다. 이는 전달 장치의 환원제 탱크의 결빙시 특히 손상 방지되는 필터 카트리지를 특정하기 위한 것이다. 더욱이, 이는 환원제의 결빙 동안 그리고 그 결빙 후 변경된 조건에 특히 적합한 전달 장치를 제안하기 위한 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 형태에 따른 필터 카트리지 및 청구항 8의 형태에 따른 전달 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 또 다른 구체화된 장점들이 종속 청구항들에 특정된다. 청구항에 개별적으로 특정된 형태들은 소정의 원하는 기술적으로 중요한 방식에 의해 서로 조합되며, 강조되는 다른 디자인 변형으로 상세한 설명으로부터 보충 설명될 것이다.
본 발명은 환원제 전달 장치용 필터 카트리지에 관한 것으로, 상기 필터 카트리지는 적어도 하나의 필터 벽 및 이 필터 벽과 함께 내부 공간을 형성하는 적어도 하나의 지지 벽을 갖추고, 상기 적어도 하나의 지지 벽은 유출 개구 및 바이패스 개구를 갖추고, 상기 유출 개구는 상기 전달 장치에 연결되며, 상기 바이패스 개구는 상기 필터 벽에 바이패스를 형성한다.
필터 카트리지는 적어도 하나의 필터 벽 및 적어도 하나의 지지 벽을 갖춘다. 필터 벽은 필터될 매체(액체 환원제)가 통과될 수 있는데, 이러한 목적을 위해 작은 개구들 또는 구멍들을 갖춘다. 또한 필터 벽은 바람직하게 필터될 매체를 위한 필터 벽을 통한 가능한 한 낮은 유동 저항을 보장하기 위해 가능한 한 큰 표면적 및 가능한 한 작은 벽 두께를 갖는다. 필터 벽의 필터링 동작은 필터 벽의 개구 크기 또는 구멍 크기에 의해 결정된다. 그러한 필터 벽은 개구 크기 또는 구멍 크기보다 큰 필터될 매체 내에 입자들을 유지하도록 디자인된다. 그러한 개구 크기 또는 구멍 크기는 바람직하게 그 전체 표면에 걸친 일정한 필터 동작을 얻기 위해 전체 필터 벽에 걸쳐 거의 균일하다.
상기 필터 벽에 걸친 유동 저항에 의해, 전달 장치의 규칙적인 동작 동안 필터 카트리지의 내부 공간과 그 필터 카트리지를 둘러싸는 외부 공간 사이에 압력차가 형성된다. 이러한 압력차는 동작 동안 필터 벽을 통해 환원제를 이동시키며, 그러한 필터 벽의 유동 저항 및 필터 벽을 통한 환원제의 볼륨 유량에 의해 결정된다. 이러한 압력차는 통상 규칙적인 동작 동안 아이스 압력(결빙시 발생하는)과 비교하여 작은데, 예컨대 0.1 바(bar)보다 작다. 동작 동안, 환원제는 외부 공간에서 필터 카트리지의 내부 공간으로 흡입된다. 따라서 그러한 내부 공간에서의 압력은 보통 동작 동안 외부 공간에서의 압력보다 낮다. 전달 장치가 동작하지 않는 경우나 또는 환원제가 이송되지 않는 전달의 차단 동안, 사실상 필터 벽을 통한 환원제의 볼륨 유량이 존재하지 않는다. 따라서, 이 시기에는 필터 카트리지의 외부 공간과 내부 공간간 압력차가 존재하지 않는다.
그러한 필터 벽 단독으로는 종종 필터 카트리지에 대한 적절한 기계적인 안정성을 제공할 수 없다. 그러한 큰 표면적 및 작은 벽 두께로 인해, 통상 필터 벽의 기계적인 안정성은 낮다. 따라서, 필터 카트리지는 필터 벽의 위치를 영구히 미리 정할 수 있고, 예컨대 필터 벽을 밀폐(부분적으로 또는 완전히) 및/또는 필터 벽에 접경(부분적으로 또는 완전히)할 수 있는 적어도 하나의 지지 벽으로 형성된다. 예컨대 상기 지지 벽은 상기 지지 벽이 필터 벽에 접경하는 것과 같이 그러한 적어도 하나의 벽이 맞추어지는 필터 카트리지의 카트리지 형태를 미리 규정한다. 지지 벽들은 필터될 매체가 통과될 수 없으며, 필터 카트리지의 형태를 유지하거나 또는 필터 카트리지의 필터 벽의 형태 및 위치를 규정하기에 충분한 벽 두께 및 강도를 갖는다. 지지 벽들은 바람직하게 플라스틱으로 생성된다. 더욱이, 필터 카트리지는 지지 벽의 영역에 (적어도)하나의 유출 개구를 갖추며, 그 유출 개구에 의해 필터 카트리지가 전달 장치에 연결될 수 있다.
여기서, 필터 카트리지는 특히 그러한 지지 벽 및 필터 벽들에 의해서만 범위 정해지는 내부 공간을 형성한다. 여기서, 그러한 내부 공간은 특히 이미 필터된 환원제를 위한 저장소를 형성하며, 상기 필터된 환원제는 하나의 지지 벽의 유출 개구를 통해 추출되며, 필요에 따라 전달 장치로 공급될 수 있다. 여기서, 그러한 측면 벽들/필터 벽들의 큰 측면 표면이 상기 내부 공간을 미리 규정하는데 적합하며, 그리고 상기 측면 벽들/필터 벽들의 작은 에지들이 그들의 상호 연결을 실현하는데 적합하다. 따라서 환원제를 위한 전달 장치의 필터 카트리지는 내부 공간의 범위를 정하고 외측으로부터 둘러싸인 중공체(hollow body)의 형태를 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대 환원제는 필터 카트리지에 의해 형성된 내부 공간으로 필터 벽을 통해 외측으로부터 흡입될 것이다. 결빙 시, 필터 카트리지에 남아 있는 환원제는 보통 이후 필터 벽으로부터 기인하여 중공체의 중심 방향으로, 또는 필터 카트리지의 내부 공간의 중심 방향으로 결빙된다. 필터 카트리지의 중심이 최종 결빙되므로, 특히 높은 아이스 압력이 보통 필터 카트리지 내에 형성된다.
이제 본원에 기술된 발명은 제공되는 개념에 기초하며, 필터 카트리지의 지지 벽 내에 (적어도)하나의 바이패스 개구가 제공되고, 그 바이패스 개구는 다시 필터 카트리지의 외측으로 그 필터 카트리지의 내부 공간 밖으로 (이미 필터된)환원제를 유동시킬 수 있으며, 특히 여전히 필터되지 않은 환원제가 존재한다. 여기서, 상기 바이패스 개구는 미리 규정된 초과 압력이 그 내부 공간으로 파급될 때 언제나 환원제가 내부 공간 밖으로 다시 벗어날 수 있도록 항상 개방되는 것이 바람직하다. 그러한 필터 벽을 통한 바이패스 개구는 특히 결빙 시 원하지 않는 고압이 내부 공간에 생성될 때 환원제의 "긴급 방출"을 허용하는 목적을 제공한다. 그러한 결빙 시, 상기한 타입의 바이패스 개구는, 예컨대 필터 카트리지에 생성된 아이스 압력이 그 필터 카트리지의 내부 공간 밖으로 방산될 수 있게 한다. 상기 내부 공간에서의 필터된 환원제의 결빙이 외측에서 시작되어 안쪽 방향으로 계속해서 이어지면, 지속적으로 감소되는 (여전히 액체의)환원제 볼륨 내에 둘러싸인 소정 타입의 아이스 재킷이 형성된다. 그러한 바이패스 개구는 이제 특히 결빙 시 상기 잔여 (여전히 액체의)환원제 볼륨과 접촉하여 궁극적으로 외측으로 그 아이스 재킷의 밖으로의 방출을 보장함으로써 위험스럽게 높은 압력 상승을 방지하도록 중심에 배열된다.
상기 바이패스 개구는 아이스 압력을 방출하기 위한 (유연한 그리고/또 사전 설치된)보상 수단 등이 필터 카트리지에 필요 없기 때문에 내부 공간으로부터 압력을 방출하기 위한 비용적으로 효율이 높은 해결책이다. 상기 바이패스 개구는 단순한 구멍에 의해 비용적으로 효율이 높은 방식으로 형성된다. 특히, 이는 단지 단일의 바이패스 개구만을 제공하는 장점이 있다. 또한, 특히 필터 벽이 충분히 낮은 유동 저항을 갖기 때문에, 통상 동작 동안 환원제의 바이패스 유동은 무시해도 될 정도로 작다는 것에 주목해야 한다. 필터 벽의 표면이 특히 크고 그 필터 벽의 두께가 특히 작으면 상기 유동 저항은 특히 낮다. 더욱이, 만약 적절하다면 유사한 재료(예컨대, 스폰지, 그리드(grid), 체(sieve) 등)들 또한 외측에 바이패스 개구 상에 위치될 수 있으며, 그러한 재료들이 유동 저항을 구성함으로써 통상 동작 동안 그러한 바이패스 유동을 제한 또는 거의 방지한다.
또한 결합 장치는 특히 필터 카트리지의 유출 개구의 영역에 유효하게 제공되며, 그러한 결합 장치에 의해 유출 개구는 전달 장치 상의 대향 개구에 그러한 목적을 위해 대응적으로 제공된 대응물에 유체-기밀 형태로 결합될 수 있다. 예컨대, 결합 장치는 클릭-타입 커넥션 또는 스크류 커넥션으로 디자인될 것이다. 특히 유효한 디자인 변형에 있어서, 상기 결합 장치는 필터 카트리지가 손상되지 않고 전달 장치로부터 분리될 수 있도록 상기 전달 장치에 대해 분리가능하도록 디자인된다. 그러한 필터 카트리지는 또한 다수의 필터 카트리지가 전달 장치의 수명 동안 그 전달 장치에 사용될 수 있도록 효과적으로 교환가능하다.
필터 카트리지의 다른 유효 실시예에 있어서, 상기 바이패스 개구는 유출 개구의 제1직경의 1/10 이하의 제2직경을 갖는다. 따라서 상기 바이패스 개구는 상기 유출 개구보다 상당히 작다. 바람직하게 상기 바이패스 개구는 상기 유출 개구의 횡단영역의 1/100 이하의 횡단영역을 갖는다. 상기 바이패스 개구는 상기 유출 개구에 비해 상당히 작게 디자인되며, 이에 따라 예컨대 바이패스 유동이 상대적으로 작으나 결빙 시 원하는 압력 감소에는 적합하다.
또한, 상기 바이패스 개구는 스크린 요소에 의해 커버되는 장점이 있다. 즉, 이는 특히 바이패스 개구를 확장하기 위해 정확히 하나의 스크린 요소가 필터 카트리지의 외측 상에 위치된다는 것을 의미한다. 그러한 스크린 요소에 의해, 우선적으로 바이패스 개구가 보호될 수 있다. 두번째로, 상기 스크린 요소에 의해 환원제의 불순물에 대한 어느 정도의 차폐가 상기 바이패스 개구의 영역에서 이루어질 수 있다. 여기서, 그러한 스크린 요소에서의 통로는 필터 벽에서 (가장 큰)개구/구멍들보다 몇배 이상인 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 스크린 요소는 지지 벽에 용접 또는 가황되는 장점이 있다. 그러한 "가황"의 기술 공정은 종래 공지되어 있다. 특히 "가황"은 예컨대 주어진 시간 주기 동안 상승된 압력 및 상승된 온도로 처리되는 고무 재료를 이용하여 스크린 요소 및/또는 체결 도구(본딩 테이프(bonding tape) 등)가 적어도 부분적으로 지지 벽에 (물질적으로)통합된다는 것을 의미하며, 여기서 상기 고무 재료가 특히 고형화되어(또한 수축 가능하게) 스크린 요소와 지지 벽의 영구적 연결(예컨대 접착 본드와 유사한)이 형성된다. 또한, 그러한 스크린 요소가 지지 벽에 고착되거나 고정되는 것이 가능하다. 예컨대 상기 스크린 요소는 플라스틱으로 생성될 것이다. 그러한 플라스틱으로 이루어진 상기 타입의 스크린 요소는 특히 보통 매우 낮은 기술적 비용 지출, 및 특히 매우 낮은 용접 온도만이 그러한 플라스틱 용접에 요구되기 때문에 상기 지지 벽이 플라스틱으로 이루어지면 용접 공정에 의해 비용적으로 효율이 높은 방식으로 상기 지지 벽에 체결될 수 있다.
또한, 상기 바이패스 개구가 적어도 100 ㎛, 바람직하게 적어도 200 ㎛, 및 보다 더 바람직하게 적어도 500 ㎛의 제2직경을 가질 경우 보다 더 효과적이다. 전달 장치의 환원제는 보통 그 전달 장치가 정지 상태일 때, 그리고 그 전달 장치 상에 진동이 없을 때 결빙된다. 따라서 그러한 전달 장치에 제공된 환원제가 이 환원제의 빙점 이하로 액체 형태로 냉각되고, 이후 빛 요동(light agitation)시에 급작스럽게 또는 갑자기 결빙된다. 이러한 이유 때문에, 결빙 동안 생성된 압력, 및 결빙 동안 생성된 볼륨의 증가가 비교적 빠르게 일어난다. 따라서, 상기 바이패스 개구는 결빙 동안 야기되는 아이스 압력을 신속하게 소멸시키는데 적합한 직경을 가질 필요가 있다. 따라서, 상기 바이패스 개구에 대한 그러한 특정 범위의 최소 직경은 그러한 생성된 힘을 감소시키는데 크게 효과적이다. 더욱이, 그러한 최소 직경은 상기 바이패스 개구가 결빙된 환원제에 의해 차단될 수 없는 형태로 선택될 것이다.
상기 필터 카트리지의 다른 디자인 변형에 있어서, 필터 벽들은 (거의)원통형 기본 형태부를 형성한다. 더욱이, 상측 및 하측은 각각의 경우 지지 벽에 의해 형성되며, 유출 개구는 상기 상측 상에 배열되고 바이패스 개구는 하측 상에 배열된다. 상기 상측 및 하측은 종종 상기 원통형 기본 형태부의 대칭 축에 수직 배열된다. 상기 용어 "상측" 및 "하측"에 의해 상기 전달 장치 홀(hall)에 필터 카트리지의 의무적인 설치 방향이 규정되는 것은 아니나, 이들 용어는 서로 필터 카트리지의 개별 벽 섹션들의 공간 배열을 설명한다. 상기 필터 카트리지는 상기 대칭 축의 소정 방향(예컨대, 수평으로, 수직으로 또는 비스듬히)으로 전달 장치에 설치될 수 있다. 이런 식으로 디자인된 필터 카트리지는 종종 그 원주면으로부터 안쪽으로 결빙됨으로써, 액체 환원제에 의해 지속적으로 감소되는 크기의 내부 영역이 원통 형상의 아이스 재킷에 형성된다. 상기 영역에서, 결빙에 따라 환원제의 볼륨의 증가로 인해 압력이 지속적으로 더 증가한다. 상기 압력은 유출 개구가 전달 장치에 연결되기 때문에 그 유출 개구의 방향으로 방산될 수 없다. 상기 전달 장치에 있어서도 역시 통상 그러한 증가되는 압력이 방산될 수 있는 한정된 볼륨만을 갖는다. 더욱이, 상기 전달 장치는 종종 내부에 제공된 밸브 등을 구비하며, 그러한 밸브는 전달 장치 내에 아이스 압력의 전달 및 볼륨의 증가를 방지한다. 또한, 상기 전달 장치는 아이스 압력이 필터 카트리지에서 상승되면 냉각된 환원제에 의해 곧바로 차단될 것이다. 따라서, 상기 바이패스 개구는 필터 카트리지의 대향의 하측에 제공되는 것이 효과적이다. 상기 바이패스 개구는 종종 (필터되지 않은)환원제로 채워진 비교적 큰 볼륨 쪽으로 지향되는데, 예컨대 필터 하우징의 베이스로부터 거리를 두고 그리고/또 보상 요소와 접촉하여 형성된다. 그와 같은 보상 요소는 예컨대 고무(스폰지 형태의) 또는 유사한 재료로 이루어진 압축성 삽입물이 될 것이다. 또한, 예컨대 공기가 채워지는 압축성 벨로우즈(bellows)가 제공될 수 있다. 따라서, 상기 바이패스 개구를 통해 전달된 압력은 상기 외부 공간으로 방산될 수 있다.
상부 지지 벽 및 하부 지지 벽은 적어도 하나의 연결 구조 또는 적어도 하나의 지지 구조에 의해 필터 카트리지의 내부 공간을 통해 서로 연결된다. 상기 지지 구조는 예컨대 환원제가 통과(거기에 관련된 유동 방해물이 없는)될 수 있으면서 동시에 그 내부 공간의 방향으로부터 또는 그 내측으로부터 필터 벽을 지지하는 개구들을 갖춘 바스켓(basket)의 형태로 형성된다.
상기 필터 카트리지의 다른 유효 변형에 있어서, 상기 지지 벽은 압축성 삽입물이 배열되는 리셉터클(receptacle)을 갖춘다. 바람직하게, 상기 리셉터클 및 압축성 삽입물은 상기 필터 카트리지의 외측 상에 제공된다. 바람직하게, 상기 리셉터클 및 압축성 삽입물은 바이패스 개구 또한 위치되는 지점에 그 필터 카트리지 상에 제공된다. 또한, 그러한 바이패스 개구, 리셉터클 및 압축성 삽입물은 특히 원통 형상의 필터 카트리지의 하측 상에 제공되는 것이 바람직하다. 상기 하측은 보통 상측에 대향하여 위치되며, 상기 상측에는 유출 개구 및 적절한 경우 결합 장치가 위치된다. 이에 따라, 상기 필터 카트리지의 내부에 이루어지는 아이스 압력은 바이패스 개구를 통해 그 외측으로 그리고 상기 압축성 삽입물로 방산될 수 있다. 여기서, 상기 리셉터클 및 압축성 삽입물은 보통 상기 바이패스 개구를 밀봉하지 않는다. 환원제는 상기 바이패스 개구를 통해 예컨대 필터 카트리지의 외측으로 압축성 삽입물을 통과하여 유동(바이패스 유동)되며, 이에 따라 잔존물이 있을 수 있다. 그러한 압축성 삽입물은 리셉터클 내에/상에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명 명세서에는 환원제를 위한 전달 장치가 청구되어 있으며, 상기 전달 장치는 흡입 지점 및 방출 지점을 갖추고, 상기 환원제를 위한 전달 통로는 상기 흡입 지점부터 방출 지점까지 형성되며, 상기 전달 통로는 적어도 본 발명에 따라 기술된 필터 카트리지를 통해 이어진다.
따라서, 상기 필터 카트리지 또는 상기 필터 카트리지의 필터 벽은 특히 상기 전달 통로를 상기 흡입 지점부터 필터 벽까지의 제1경로 섹션 및 상기 필터 벽부터 방출 지점까지의 제2경로 섹션으로 분할한다. 바람직하게, 상기 전달 장치에서의 환원제의 전달을 위해 제공되는 펌프 및 (다양한)밸브들은 이들이 필터 카트리지에 의해 또는 필터 벽에 의해 상기 환원제 내의 불순물로부터 보호되도록 상기 제2경로 섹션에 위치한다. 이러한 관점에 의해, 상기 필터 카트리지의 내부 공간은 실제 필터된 환원제만이 상기 제2경로 섹션에 제공되도록 상기 제2경로 섹션에 할당된다. 상기 필터 카트리지 주위 또는 상기 필터 벽 주위의 외부 공간은 상기 제1경로 섹션에 할당된다. 상기 바이패스 개구는 필터 벽을 통해 통과할 유동의 필요성 없이 상기 제2경로 섹션부터 제1경로 섹션까지 바이패스를 형성한다. 따라서, 상기 필터 벽은 상기 바이패스 개구에 의해 바이패스될 수 있다. 상기 필터 카트리지의 내부 공간에서 또는 상기 제2경로 섹션에서 발생하는 압력은 상기 필터 카트리지 주위의 외부 공간으로, 또는 상기 제1경로 섹션으로 상기 바이패스 개구를 통해 방산될 수 있다.
이런 이유로, 상기 필터 카트리지가 상기 전달 장치로부터 분리될 필요가 없다. 또한, 상기 필터 카트리지는 상기 전달 장치의 일체형 구성부가 되며 그리고/또 특히 상기 전달 장치의 다른 요소들에 고정적으로 분리 불가능하게 연결될 수 있다. 상기 필터 카트리지는 예컨대, 상기 전달 장치에 용접, 납땜 또는 스탬프(stamp)될 수 있다.
또한, 본 발명 명세서에는 내연기관을 갖추고, 상기 내연기관의 배기 가스의 정화를 위한 배기-가스 처리 장치를 갖추며, 상기 배기-가스 처리 장치로 환원제를 전달하기 위한 본 발명에 따른 전달 장치를 갖춘 자동차가 청구되어 있다. 또한 상기한 타입의 자동차는 액체 환원제(예컨대 요소 수용액)를 위한 탱크를 갖추며, 상기 탱크 밖으로 상기 전달 장치가 환원제를 전달할 수 있다.
본 발명 및 기술분야는 도면을 토대로 이하 좀더 상세히 설명될 것이다. 그러한 도면은 특히 바람직한 예시의 실시예들을 나타내지만, 본 발명을 그러한 실시예들로 한정하진 않는다. 특히, 그러한 도면들 및 특히 기술된 특성들이 단지 개략적이라는 것을 알아야 한다.
도 1은 제1디자인 변형의 필터 카트리지를 나타내고,
도 2는 제2디자인 변형의 필터 카트리지를 나타내고,
도 3은 제3디자인 변형의 필터 카트리지를 나타내고,
도 4는 필터 카트리지의 단면도를 나타내고,
도 5는 제4디자인 변형의 필터 카트리지를 나타내고,
도 6은 제5디자인 변형의 필터 카트리지를 나타내고,
도 7은 전달 장치를 나타내며,
도 8은 전달 장치를 갖춘 자동차를 나타낸다.
도 1, 2, 3, 5 및 6은 본 발명에 따른 필터 카트리지(1)의 5개의 각기 다른 디자인 변형을 나타낸다. 도 1, 2, 3, 및 5에 따른 필터 카트리지(1)는 각각의 경우 필터 벽(3)에 의해 형성된 원통형 기본 형태부(14)를 갖춘다. 도 6으로부터의 필터 카트리지(1)의 경우, 그러한 기본 형태부(14)는 원뿔이다. 여기서, 상기 필터 벽(3)은 상기 기본 형태부(14)의 원주면 타입을 형성한다. 상기 기본 형태부(14)는 각각의 경우 지지 벽(4)에 의해 상측(16) 및 하측(17) 상에서 폐쇄된다. 바람직하게, 그러한 필터 카트리지(1)들은 각각의 경우 대칭 축(7)에 대해 거의 회전 대칭이다. 픽터 벽(3)은 각각의 경우 상부 에지 영역(5) 및 하부 에지 영역(33)을 갖춘다. 상기 상부 에지 영역(5) 및 하부 에지 영역(33)은 각각의 경우 필터 벽(3)의 에지를 형성한다. 거기서, 필터 벽(3)은 지지 벽(4)들에 연결된다. 따라서, 상기 지지 벽(4)들은 바람직하게 픽터 벽(3)을 접한다. 도 1, 2, 3, 5 및 6에 따른 각각의 개별 필터 카트리지(1)에 있어서, 그러한 필터 벽(3) 및 지지 벽(4)들은 각각의 경우 필터 카트리지(1)의 내부 공간(15)의 범위를 정한다.
상측(16)에서, 유출 개구(8)가 지지 벽(4) 내에 제공되며, 그러한 유출 개구에 의해, 필터 카트리지(1)가 전달 장치(예컨대 펌프와 같은)에 연결될 수 있다. 상기 유출 개구(8)는 특히 유출 개구(8)에 대응하는 전달 장치 상의 흡입 개구에 바람직하게 유체-기밀하게 그리고 분리가능한 형태로 연결될 수 있다.
도 1, 2, 3, 5 및 6에 화살표로 나타낸 결빙 방향(6)은 바람직하게 환원제가 결빙될 때 그 아이스가 전파될 수 있는 방향을 나타낸다. 따라서, 아이스는 먼저 외측에 위치한 필터 벽(3)들에서 형성된다. 따라서 아이스 층(아이스 재킷)에 의해 둘러싸인 액체 환원제가 있는 공간(원통형, 원뿔형, 원형 등)이 형성된다. 도 6에 따른 디자인 변형에 있어서, 내부 공간(15)에 유지되는 액체 환원제 공간 역시 원뿔형이다. 이어서 그 아이스 층은 내부 공간(15)의 중심의 방향으로 확장한다. 다음에 상기 내부 공간(15)의 중심은 바람직하게 하측(17)에서 보다 상측(16)에서 좀더 빠르게 결빙된다. 이에 따라 그러한 아이스 압력은 하측(17) 상의 바이패스 개구(10)의 방향으로 형성된다.
도 1, 2, 3, 5 및 6에 도시된 필터 카트리지(1)의 디자인 변형에 있어서, 각각의 경우 필터 카트리지의 하측(17) 상의 바이패스 개구(10)의 디자인은 각각 다르다. 각각의 경우 (바람직하게) 비록 단일의 바이패스 개구(10)만이 필터 카트리지(1)마다 제공되고 있지만, 다수의 바이패스 개구가 제공될 수도 있다.
도 1에 따르면, 하측(17) 상의 바이패스 개구(10)는 바람직하게 유출 개구(8)의 제1직경(11)보다 상당히 작은, 특히 그 제1직경보다 10배 작은 제2직경(12)을 갖는 단일의 구멍이다.
도 2에 따르면, 마찬가지로 바이패스 개구(10)는 유출 개구(8)의 제1직경(11)보다 작은 제2직경(12)으로 형성된다. 더욱이, 도 2에 따르면, 그러한 바이패스 개구(10)를 커버하는 스크린 요소(13)가 제공된다.
도 3에 따른 디자인 변형에 있어서, 그러한 바이패스 개구(10)는 숄더(31; shoulder)를 갖춘다. 그러한 숄더(31)의 결과, 상기 바이패스 개구(10)에서, 지지 벽(14)은 내부 공간 쪽으로 향해 테이퍼링(tapering) 형태(단면으로)로 좁아진다. 그와 같은 바이패스 개구(10)의 디자인에 의해, 특히 효율적인 비용 및 정확한 방식으로 그러한 바이패스 개구(10)가 제조될 수 있다. 이는 예컨대 바이패스 개구(10)를 제조하기 위해 필터 카트리지(1)의 지지 벽(4)의 구멍을 뚫는 핫 맨드렐(hot mandrel)에 의해 실현될 것이다.
도 5에 있어서, 마찬가지로 바이패스 개구(10)는 하측(17) 상에 형성된다. 그 하측(17) 상의 외측에 제공된 대향의 그러한 바이패스 개구(10)는 압축성 삽입물(27)이 수용되는 리셉터클(32; receptacle)이다. 필터 카트리지(1)의 내부 공간(15)에 형성되고 바이패스 개구(10)를 통해 방산되는 아이스 압력은 상기 압축성 삽입물(27)로 방출될 수 있다.
도 6에 있어서, 그러한 바이패스 개구(10)는 도 1에 대응적으로 디자인된다. 도 6은 특히 필터 카트리지(1)의 원뿔 형태만을 나타내고 있다.
도 1, 2, 3, 5 및 6에 따른 필터 카트리지(1)의 디자인 변형의 각기 다른 특성 및 특징들은 소정의 원하는 방식에 따라 서로 조합될 수 있다.
도 4는 도 3의 섹션 라인 A-A에 따른 필터 카트리지(1)의 실시 단면을 나타낸다. 따라서 도 4는 필터 카트리지(1)의 필터 벽(3)을 나타낸다. 여기서, 그러한 필터 벽(3)은 주름진 구조(29)를 갖는다. 그와 같은 주름진 구조(29)에 의해, 필터 카트리지(1)를 위한 비교적 작은 공간 조건으로 동시에 필터 벽(3)의 특히 큰 필터 표면이 실현될 수 있다. 또한 대칭 축(7)을 따라 도 4에 나타난 필터 카트리지(1)의 하측(17)을 볼 수 있다. 그러한 하측(17) 상에서, 바이패스 개구(10)를 갖는 지지 벽(4)을 볼 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 필터 카트리지(1)가 삽입된 전달 장치(2)의 디자인 변형을 나타낸다. 그러한 필터 카트리지(1)는 상기 전달 장치(2)에 제공된 카트리지 리셉터클(28) 내에 삽입된다. 거기에는 흡입 지점(18)에서 방출 지점(19)까지 전달 장치(2)에 걸친 전달 경로(20)가 있다. 그러한 전달 경로(20)는 필터 카트리지(1)에 의해 또는 필터 카트리지(1)의 필터 벽(3)에 의해 흡입 지점(18)에서 필터 벽(3)까지의 제1경로 섹션(21) 및 필터 벽(3)에서 방출 지점(19)까지의 제2경로 섹션(22)으로 분할된다. 필터 카트리지(1)의 내부 공간(15)에 형성되는 아이스 압력은 필터 카트리지(1)의 바이패스 개구(10)를 통해 외측으로 또는 카트리지 리셉터클(28)로 방산될 수 있다. 압축성 삽입물(27)은 카트리지 리셉터클(28)에 제공된다. 그러한 압축성 삽입물(27)은 필터 카트리지(1)의 구성부가 될 수 있으며, 특히 이와 관련하여 도 5에 참조가 이루어져 있고 그에 대한 설명이 이루어져 있다. 그러나 그러한 압축성 삽입물은 마찬가지로 분리의 독립 요소로 전달 장치(2) 내에 또는 카트리지 리셉터클(28) 내에 위치될 수 있다. 상기 필터 카트리지(1)는 유출 개구(8) 및 결합 장치(9)를 통해 전달 장치(2)에 연결된다. 도 6에는 추가적으로 그러한 전달 장치(2)의 가열 수단(30)들이 유출 개구(8)를 통해 필터 카트리지(1)의 내부 공간(15)으로 확장되는 것이 나타나 있다. 동시에 그러한 가열 수단(30)들은 정지 상황에서 가열 수단(30)들이 작동하지 않을 경우 내부 공간(15)으로부터 열을 방산하는 열-전도 구조가 될 수 있다. 가열 수단(30)들이 위로부터 필터 카트리지(1) 내로 돌출되기 때문에, 내부 공간(15)의 결빙이 상부로부터 시작되는 것을 보장하고, 마지막으로 아이스 압력이 바이패스 개구(10)의 방향으로 형성되는 것을 보장할 수 있다. 또한 도 6은 아이스의 형성이 전달 장치(2)의 필터 카트리지(1)의 영역에서 일어날 수 있는 결빙 방향(6)을 나타낸다.
도 8은 내연기관(24) 및 이 내연기관(24)의 배기 가스의 정화를 위한 배기-가스 처리 장치(25)를 갖춘 자동차(23)를 나타낸다. 환원제는 전달 장치(2)에 의해 탱크(26)로부터 배기-가스 처리 장치(25)로 전달될 수 있다. 예컨대, 다음에 SCR 촉매 변환기가 배기-가스 처리 장치에 제공되며, 그러한 SCR 촉매 변환기는 SCR 방법에 따라 배기 가스의 변환을 실현한다.
[참조부호 리스트]
1 필터 카트리지, 2 전달 장치,
3 필터 벽, 4 지지 벽,
5 상부 에지 영역, 6 결빙 방향,
7 대칭 축, 8 유출 개구,
9 결합 장치, 10 바이패스 개구,
11 제1직경, 12 제2직경,
13 스크린 요소, 14 기본 형태부,
15 내부 공간, 16 상측,
17 하측, 18 흡입 지점,
19 방출 지점, 20 전달 경로,
21 제1경로 섹션, 22 제2경로 섹션,
23 자동차, 24 내연기관,
25 배기-가스 처리 시스템, 26 탱크,
27 압축성 삽입물, 28 카트리지 리셉터클,
29 주름진 구조, 30 가열 수단,
31 숄더, 32 리셉터클,
33 하부 에지 영역.

Claims (9)

  1. 환원제 전달 장치(2)용 필터 카트리지(1)로서,
    상기 필터 카트리지(1)는 적어도 하나의 필터 벽(3) 및 이 필터 벽(3)과 함께 내부 공간(15)을 형성하는 적어도 하나의 지지 벽(4)을 갖추고, 상기 적어도 하나의 지지 벽(4)은 유출 개구(8) 및 바이패스 개구(10)를 갖추고, 상기 유출 개구(8)는 상기 전달 장치(2)에 연결되며, 상기 바이패스 개구(10)는 상기 필터 벽(3)에 바이패스를 형성하는, 환원제 전달 장치(2)용 필터 카트리지(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이패스 개구(10)는 상기 유출 개구(8)의 제1직경(11)의 1/10 이하인 제2직경(12)을 갖는, 환원제 전달 장치(2)용 필터 카트리지(1).
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    바이패스 개구(10)는 스크린 요소(13)에 의해 커버되는, 환원제 전달 장치(2)용 필터 카트리지(1).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스크린 요소(13)는 지지 벽(4)에 용접 또는 가황되는, 환원제 전달 장이(2)용 필터 카트리지(1).
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    바이패스 개구(10)는 적어도 100 ㎛인 제2직경(12)을 갖는, 환원제 전달 장치(2)용 필터 카트리지(1).
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    필터 벽(3)은 원통형 기본 형태부(14)를 갖고, 상측(16) 및 하측(17)은 각각의 경우 하나의 지지 벽(4)에 의해 형성되고, 유출 개구(8)는 상기 상측(16)에 배열되며, 바이패스 개구(10)는 상기 하측(17)에 배열되는, 환원제 전달 장치(2)용 필터 카트리지(1).
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    지지 벽(4)은 압축성 삽입물(27)이 배열되는 리셉터클(32)을 갖추는, 환원제 전달 장치(2)용 필터 카트리지(1).
  8. 흡입 지점(18) 및 방출 지점(19)을 갖춘 환원제를 위한 전달 장치(2)로서,
    상기 환원제를 위한 전달 경로(20)는 상기 흡입 지점(18)부터 방출 지점(19)까지 형성되며, 상기 전달 경로는 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 필터 카트리지(1)를 걸쳐 이어지는, 환원제를 위한 전달 장치(2).
  9. 내연기관(24)을 갖추고, 이 내연기관(24)의 배기 가스의 정화를 위한 배기-가스 처리 장치(25)를 갖추며, 상기 배기-가스 처리 장치(25)로 환원제를 전달하기 위한 청구항 8에 따른 전달 장치(2)를 갖춘 자동차(23).
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