KR20160090808A - 액체 정화 소자 - Google Patents

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KR20160090808A
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조지 매건
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 액체-투과성 상부 층(2)과 액체-불투과성 하부 층(3)을 구비하는 다층 액체 정화 소자(1)로서, 상기 하부 층(3)은 상기 액체 정화 소자(1)를 통해 액체를 흡입하는 흡입 포트(4)를 구비하고, 적어도 상기 상부 층(2)과 상기 하부 층(3)은 액체-불투과성 연결부(5)에 의해 서로 연결되며, 상기 상부 층(2)과 상기 하부 층(3) 사이에는 적어도 하나의 별개의 삽입물(6, 7)이 배열된, 상기 액체 정화 소자에 관한 것이다.

Description

액체 정화 소자{LIQUID PURIFICATION ELEMENT}
본 발명은 액체를 정화하는 액체 정화 소자에 관한 것이다. 액체 정화 소자는 배기 가스를 정화하는 액체 첨가제(특히, 요소수 용액(urea-water solution))로부터 불순물을 필터링하고 제거하기에 특히 적절하다.
액체 정화 소자는 예를 들어 자동차에서 탱크로부터 액체 첨가제를 추출하는 디바이스에 사용될 수 있다. 액체 첨가제는 자동차에서 예를 들어 내연 엔진의 배기 가스에 있는 산화질소 화합물을 환원시켜 배기 가스를 정화하는데 사용된다. 이것은 "선택적 촉매 환원 방법"(selective catalytic reduction: SCR 방법)이라고 언급된다. SCR 방법에서, 요소수 용액이 통상 액체 첨가제로 사용된다. 배기 가스를 정화하는 32.5% 요소수 용액은 상표명 AdBlue(등록상표) 하에서 구입가능하다. SCR 방법을 수행하기 위해, 요소수 용액은 암모니아로 변환된다. 배기 가스에 있는 산화질소 화합물은 이후 암모니아와 반응하여 C02, H20 및 N2와 같은 위험하지 않은 물질종을 형성한다.
탱크로부터 액체 첨가제를 공급하는데 따른 문제는 첨가제가 종종 불순물을 포함할 수 있다는 것이다. 요소수 용액에서 불순물은 특히 탱크 충전 공정 동안 탱크에 들어간 입자이다. 추가적인 불순물 그룹은 결정성 요소 침착물(crystalline urea deposit)이다.
상기 불순물은 액체 첨가제를 추출하고 전달하는 디바이스를 손상시킬 수 있다. 액체 첨가제에 있는 불순물은 또한 배기 가스 처리 디바이스에 문제를 야기할 수 있다. 이것은 특히 불순물이 고형 (용해되지 않은) 입자인 경우이다. 이 불순물은 배기 가스 처리 디바이스에서 연마 효과를 나타낼 수 있고, 내부 마모를 증가시킬 수 있다.
본 배경 기술에 대해, 액체 첨가제를 추출, 전달, 및 공급하는 디바이스에 액체 첨가제가 들어가기 전에 액체 첨가제를 필터링하거나 또는 정화하는 액체 정화 소자를 사용하는 것이 유리하다.
상기 유형의 액체 정화 소자에 따른 문제는 막힐 수 있다는 것이다. 그리하여 액체 정화 소자는 교환가능하고 재저장가능한 것이 유리하다. 나아가, 액체 정화 소자는 막힘이 없이 가능한 한 오랜 시간 기간 동안 동작할 수 있어야 한다.
이것을 출발점으로 취하면, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 드러나는 기술적 문제를 해결하거나 적어도 완화하는 것이다. 배기 가스를 정화하는 액체 첨가제(예를 들어, 요소수 용액)를 정화하기에 특히 적합한 특히 유리한 액체 정화 소자를 제시하는 것이 특히 추구된다.
상기 목적은 청구항 1의 특징에 따른 액체 정화 소자에 의해 달성된다. 액체 정화 소자의 추가적인 유리한 실시예는 종속항에 제시된다. 청구항에 개별적으로 제시된 특징은 임의의 원하는 기술적으로 의미 있는 방식으로 서로 결합될 수 있고, 상세한 설명에 있는 설명 사항에 의해 보충되어, 본 발명의 추가적인 실시예가 제시될 수 있다.
따라서, 액체-투과성 상부 층과 액체-불투과성 하부 층을 구비하는 다층 액체 정화 소자로서, 상기 하부 층은 상기 액체 정화 소자를 통해 액체를 흡입하는 흡입 포트를 구비하고, 적어도 상기 상부 층과 상기 하부 층은 액체-불투과성 연결부에 의해 서로 연결되며, 상기 상부 층과 상기 하부 층 사이에는 적어도 하나의 별개의 삽입물이 배열된, 상기 다층 액체 정화 소자가 제안된다.
상기 액체 정화 소자는 상기 상부 층 또는 상기 하부 층을 따라 최대 면적 크기보다 상당히 더 작은 두께를 구비하는 실질적으로 면적 소자(areal element)를 구성한다. 상기 액체 정화 소자는 바람직하게는 유연하고(flexible), 다시 말해, (가요성으로 그리고/또는 탄성적으로) 변형되고 특히 굴곡될 수 있다. 상기 액체 정화 소자는 특히 하우징의 표면 또는 탱크의 표면에 적응될 수 있고, 상기 액체 정화 소자는 크기 안정적인 방식으로 상기 형상을 유지하고/하거나 대응하는 홀더에서 가이드된다. 상기 액체 정화 소자는 또한 액체의 동결이 일어나는 경우에도 변형될 수 있다. 이 액체 정화 소자는 또한 액체가 액체 정화 소자 내에서 동결되는 경우 (그리하여 액체 자체가 팽창하는 경우) 팽창할 수 있다.
상기 액체 정화 소자는 (바람직하게는 단일) 흡입 포트를 통해 액체를 흡입하기에 적절하다. 상기 흡입 포트는 적절한 경우 (예를 들어, 원통형 돌출부의 방식으로) 돌출하는 부착 커넥터와 상기 하부 층에 있는 (단일) 개구 형태일 수 있다. 나아가, 상기 하부 층은 액체에 투과성이 없어서, 상기 액체는 상기 흡입 포트를 통해서만 (또는 다수의 흡입 포트를 통해)(그 개수는 바람직하게는 2개, 3개 또는 4개로 제한되지 않는다) 타깃화된 방식으로 전달된다. 상기 액체는 (특히, 대면적을 커버하는) 상기 액체-투과성 상부 층을 통과하여 상기 액체 정화 소자로 들어갈 수 있고, 이후 상기 상부 층과 상기 하부 층 사이를 통해 (또한) 상기 흡입 포트로 흐를 수 있다. 이 목적을 위하여, 상기 상부 층과 상기 하부 층 사이에 면적 연결 챔버(areal connecting chamber)가 있는 것이 바람직하다. 상기 액체 정화 소자는 바람직하게는 상기 흡입 포트로 가는 액체-투과성 흐름 경로가 상기 상부 층의 모든 위치로부터 존재하도록 구성된다. 바람직한 실시예에서 상기 흡입 포트는 상기 액체-불투과성 연결부에 가까이 위치된다. 바람직하게는 상기 흡입 포트는 상기 액체-불투과성 연결부까지 2센티미터(2cm) 미만, 특히 바람직하게는 1센티미터(1cm) 미만의 거리에 배열된다. 상기 액체 정화 소자가 상기 탱크 내에 놓이는 경우, 상기 흡입 포트는 바람직하게는 상기 액체 정화 소자의 상부 부분에 위치된다. 그 결과, 액체는 바텀(bottom)으로부터 상부로 흡입 포트 쪽 액체 정화 소자를 통해 흡입된다. 바람직하게는, 상기 액체 정화 소자는 특정 액체에 선택적으로 투과성이 있다. 특히, 상기 액체 정화 소자는 요소수 용액에 대해 높은 투과성을 구비하고 공기에 대해 낮은 투과성을 구비하는 것이 유리하다. 이러한 선택적 투과성은 상기 액체 정화 소자의 층들 중 적어도 하나에 의해 제공될 수 있다. 상기 선택적 투과성에 의해 상기 상부 층의 표면이 액체로 부분적으로만 습윤된 경우에도 고순도 형태로 흡입 포트에 액체를 제공할 수 있다. 특히, 상기 액체가 요소수 용액인 경우, 상기 상부 층의 표면이 요소수 용액으로 부분적으로만 습윤된 경우에도, 상기 흡입 포트에서 (거의) 공기 버블(이와 간섭) 없이 요소수 용액을 제공할 수 있다.
상기 액체-투과성 상부 층은 예를 들어 천공된 호일 물질(foil material) 및/또는 유연한 그리드(flexible grid)로 형성될 수 있다. 상기 액체-투과성 상부 층은 바람직하게는 폴리머 물질을 포함한다. 그러나 상기 액체-투과성 상부 층은 또한 금속 물질로 구성될 수 있다.
상기 액체-불투과성 하부 층은 바람직하게는 호일 물질 및/또는 유연한 판으로 형성된다. 상기 액체-불투과성 하부 층은 바람직하게는 또한 폴리머 물질을 포함하지만; 상기 하부 층은 또한 금속 물질로 구성될 수 있다.
상기 액체-투과성 상부 층과 상기 액체-불투과성 하부 층은 바람직하게는 동일한 물질로 제조된다. 어쨌든, 요소수 용액과 사용하기 위해, 동결이 일어나 빙압(ice pressure)이 생성되는 경우에 이에 대응하는 저항과 또한 적절한 경우 특정 정도의 "유연성"이 있는 것이 (각 경우에) 유리하다.
상기 액체-불투과성 연결부는 바람직하게는 상기 상부 층과 상기 하부 층을 서로 연결하는 둘러싸는 연결 이음부(encircling connecting seam)에 의해 형성된다. 여기서, "둘러싸는"이라는 표현은 특히 상기 연결부가 유연한 다층 액체 정화 소자 상에 폐쇄된 선형 부분을 형성한다는 것을 의미한다. 상기 액체-불투과성 연결부는 특히 흡입 포트가 제공된 상기 액체 정화 소자의 위치를 둘러싼다.
상기 다층 액체 정화 소자는 상기 상부 층과 상기 하부 층 사이에 배열된 적어도 하나의 추가적인 별개의 삽입물을 구비한다. 상기 추가적인 별개의 삽입물은 액체 정화 기능을 수행하여 액체를 특히 효과적으로 정화하는 것을 보장할 수 있다. 상기 적어도 하나의 별개의 삽입물이 상기 액체-불투과성 연결부에서 상기 상부 층과 상기 하부 층에 연결되는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 액체 정화 소자가 변형된 경우에도 상기 추가적인 별개의 삽입물은 상기 상부 층과 상기 하부 층 사이에 연결 챔버의 존재를 유지할 수 있고 그리고/또는 상기 상부 층으로부터 상기 흡입 포트로 가는 적어도 하나의 타깃화된 흐름 경로를 실현하도록 구성되거나 선택될 수 있다.
상기 액체 정화 소자는 상기 적어도 하나의 별개의 삽입물이 적어도 하나의 필터 층을 포함하는 경우 특히 유리하다.
또한 상기 필터 층은 부직포 물질(nonwoven material)을 포함하는 것이 특히 유리하다.
필터 층에 의해 입자는 액체에서 항상 필터링될 수 있다. 상기 필터 층은 바람직하게는 깊이 필터 특성(depth filter characteristic)을 구비한다. 이것은 액체 내 불순물이 상기 필터 층 내에 침착되고 상기 필터 층의 표면에는 남아 있지 않는다는 것을 의미한다. 이것에 의해 필터 층은 예를 들어 특히 큰 불순물에 통상 단지 제한된 투과성만을 나타내어 상기 불순물이 스크린의 표면에 침착되는 스크린과 구별된다. 필터 층은, 예를 들어, 폴리머 섬유로 구성되고, 예를 들어 프레스(pressing) 및/또는 소결(sintering)에 의해 생성된 부직포 물질로 구성될 수 있다. 부직포의 경우에, 섬유(fibre)는 무질서한 배열이고/이거나 정렬된 배열일 수 있는데, 이 경우에 상기 표현은 또한, 특히, 직물(fabrics) 등을 포함할 수 있다. 상기 필터 층은 또한 (부분적으로) 스프레이 공정에 의해 생성될 수 있고, 필터 섬유는 스펀되고(spun) 기판 상에 스프레이될 수 있다.
또한 상기 적어도 하나의 별개의 삽입물은 적어도 하나의 지지층을 포함하는 것이 유리하다.
여기서, 지지층은 특히 통상적으로 액체에 존재하는 입자에 정화 작용 또는 필터링 작용을 나타내지 않는 구조물을 말하고, 상기 구조물은 상기 상부 층과 상기 하부 층 사이에 그리고 특히 필터 층과 상기 하부 층 사이에 면적 연결 챔버의 존재를 보장하여 상기 액체 정화 소자의 모든 위치로부터 상기 흡입 포트로 액체를 자유로이 흐르게 하는 임무를 구비한다. 이 목적을 위하여, 상기 지지층은 바람직하게는 상기 액체 정화 소자의 필터 층의 다공성(porosity)보다 상당히 더 큰 "개방된" 다공성을 나타낸다. 상기 지지층은, 펌프가 상기 흡입 포트에 연결되고 나서 탱크로부터 액체를 추출하기 위해 펌프가 동작되는 경우, 상기 액체 정화 소자가 접혀 상기 흡입 포트에 음압(negative pressure)을 구성하는 것을 방지한다. 이 목적을 위하여, 상기 지지층은 바람직하게는 음압으로 압축되지 않도록 (또는 단지 조금만 압축되도록) 상기 필터 층보다 더 낮은 압축가능성을 구비한다.
또한, 각 경우에 액체 정화 기능과 지지 기능을 별개로 실현하는 다수의 별개의 삽입물이 제공되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 설계는, 필터 층을 제일 먼저 상기 상부 층 아래에 제공하고, 상기 지지층을 상기 필터 층 아래에 제공하고 나서, 상기 지지층이 상기 하부 층과 인접하도록 구성될 수 있다.
상기 액체 정화 소자는 특히 정렬된 통로를 구비하는 적어도 2개의 지지층이 제공되고, 상기 적어도 2개의 지지층의 통로들은 상이한 방향으로 배향되며, 상기 적어도 2개의 지지층의 통로들은 서로 오버랩되어 면적 덕트 시스템을 형성하는 경우 유리하다.
상기 2개의 지지층은 예를 들어 각 경우에 배향되고/되거나 상호 조정된 슬롯(slot) 패턴을 구비하는 금속 및/또는 폴리머 호일 물질을 포함할 수 있다. 상기 슬롯은 바람직하게는 설명된 통로의 실시예를 형성한다. 상기 2개의 지지층의 통로들은 바람직하게는 (부분적으로) 서로 오버랩한다. 나아가, 서로 상하로 놓이는 상기 2개의 지지층의 통로들은 바람직하게는 전술한 면적 연결 챔버를 형성하는 면적 덕트 시스템을 형성하도록 배향된다. 이것은, 특히 상기 면적 덕트 시스템의 하나의 부분이 제1 지지층에 의해 형성되고, 추가적인 부분이 추가적인 지지층에 의해 형성되며, 상기 액체가 상기 면적 덕트 시스템을 통해 상기 흡입 포트로 흐를 때 상기 필터 층을 다수 회 및/또는 상이한 위치에서 흐르는 것을 의미한다.
또한 상기 지지층은 신장된 물질(stretched material)을 포함하는 것이 유리하다.
신장된 물질은 서로 평행하게 배열된 오버랩하는 슬롯의 패턴이 시트-금속 출발 물질에 형성되는 것에 의해 생성된다. 상기 신장된 물질은 이후 오버랩하는 슬롯에 수직인 방향으로 신장된다. 따라서, 통로들은 각 경우에 상기 시트-금속 출발 물질에 형성되고, 동시에, 상기 물질의 전체 면적이 증가하고, 여기서, 전체 면적은 출발 물질의 면적과 추가적으로 통로의 면적을 말한다. 하나의 실시예에서, 상기 신장된 물질은 금속(소위, 신장된 금속)이다. 또한 폴리머 물질(예를 들어, 호일)은 신장된 물질로 처리될 수 있다.
특히 신장된 물질로 구성된 2개의 상이한 지지층은 상기 액체 정화 소자 내에 배열되고, - 전술한 바와 같이 - 상기 지지층들은 개별적인 지지층에 존재하는 슬롯 또는 통로들이 상이한 방향으로 배향되도록 배열되고, 설명된 면적 덕트 시스템을 형성하도록 오버랩되는 것이 유리하다.
특히, 상이하게 배향된 통로들을 갖는 2개의 신장된 물질이 지지층으로 사용될 수 있다.
상기 적어도 하나의 지지층은 상기 지지층의 두께를 증가시키는 (돌출하는) 엠보싱부(embossment)를 더 구비할 수 있다. 이에 의해, 적어도 하나의 지지층으로, 더 큰 볼륨과 증가된 투과성을 나타내는 연결 챔버를 제공할 수 있다. 엠보싱부는 예를 들어 주름진 방식으로 형성될 수 있다. 엠보싱부는 특히 또한 신장된 물질에 제공될 수 있다.
나아가, 상기 액체 정화 소자는 원통형 돌출부와, 하부 층에 있는 개구로 상기 흡입 포트를 형성하는 경우 유리하다.
상기 흡입 포트에 의해 상기 액체 정화 소자는 액체를 추출하고/하거나 전달하는 디바이스에서 추출 포트에 연결될 수 있다. 상기 개구는 상기 하부 층의 물질을 펀칭하거나 이와 유사한 방식으로 처리하는 것에 의해 형성되고, 상기 원통형 돌출부는 상기 하부 층에 접착제로 접합되거나 또는 용접될 수 있는 것이 특히 유리하다. 상기 원통형 돌출부는 바람직하게는 폴리머 물질로 제조된다.
나아가, 상기 액체 정화 소자는 적어도 상기 상부 층과 상기 하부 층을 서로 연결시키는 용접 이음부로 상기 연결부를 형성하는 경우 유리하다.
또한 특히 상기 적어도 하나의 별개의 삽입물(바람직하게는 별개의 삽입물들 전부)이 상기 용접 이음부를 통해 상기 상부 층 및/또는 상기 하부 층에 연결되는 것이 바람직하다. 또한 특히 상기 상부 층과 또한 상기 하부 층은 폴리머 호일 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 용접된 연결부는 예를 들어 용접 동작을 생성하는 고온 몸체를 상기 상부 층과 상기 하부 층 위에서 상기 액체-불투과성 연결부를 따라 이동시켜 상기 상부 층과 상기 하부 층을 상기 액체-불투과성 연결부의 구역에서 서로 연결하는 롤러 이음 용접 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 상부 층과 상기 하부 층 사이에 배열된 별개의 삽입물이 용접 공정 동안 상기 상부 층 및/또는 상기 하부 층에 또한 연결되는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 별개의 삽입물은 바람직하게는 상기 상부 층과 상기 하부 층에 동시에 용접하기에 적합한 물질 특성을 구비한다.
상기 액체 정화 소자 위에 액체-불투과성 연결부를 형성하는데 용접 공정만이 가능한 것은 아니다. 상기 액체-불투과성 연결부는 예를 들어 접착제 연결부 및/또는 클램핑된 연결부를 더 포함할 수 있다. 또한 상이한 연결 기술(용접, 접착제 접합, 클램핑 등)들을 서로 결합하여 액체-불투과성 연결부를 형성하는 것도 가능하다.
또한 여기서 적어도 다음 단계들을 포함하는 액체 정화 소자를 제조하는 방법을 설명하는 것이 의도된다:
a) 액체-투과성 상부 층을 제공하는 단계;
b) 액체-불투과성 하부 층을 제공하는 단계;
c) 적어도 하나의 별개의 삽입물을 제공하는 단계;
d) 적어도 상기 상부 층과 상기 하부 층의 액체-불투과성 연결부를 형성하는 단계; 및
e) 상기 하부 층 위에 흡입 포트를 형성하는 단계.
상기 설명된 제조 방법은 여기서 제안된 액체 정화 소자를 생성하기에 특히 적절하다. 상기 액체 정화 소자와 관련하여 전술한 장점과 특별한 기술적 설계 특징들은 모두 제조 방법에도 유사하게 적용될 수 있다. 이는 아래에 드러나는 제조 방법의 특별한 장점과 설계 특징에도 적용되고, 이는 상기 액체 정화 소자에도 유사하게 적용될 수 있다. 방법 단계 a) 내지 e)의 수순은 이로 제한하는 것이 아니다. 기술적으로 유리한 경우, 방법 단계 a) 내지 e)의 수순은 변경될 수 있다. 적절한 경우, 방법 단계들이 (적어도 부분적으로) 동시에 수행될 수도 있다.
이 제조방법으로, 특히 상기 상부 층, 상기 하부 층 및 상기 적어도 하나의 추가적인 층을 위한 출발 물질로 다수의 액체 정화 소자를 제조할 수도 있다. 여기서, 상기 출발 물질은 각 경우에 물질 스트립 형태(예를 들어, 코일 형태)로 제공될 수 있다. 상기 출발 물질은 서로 상하로 놓이고, 상기 액체-불투과성 연결부는 이후 생성된다. 이후, 각 경우에 상기 상부 층, 상기 하부 층 및 상기 적어도 하나의 별개의 삽입물을 위한 출발 물질의 하나의 부분을 절단하는 추가적인 단계가 요구된다. 상기 절단 단계는 단계 d) 전 또는 후에 또는 단계 e) 전 또는 후에 수행될 수 있다. 상기 절단은 예를 들어 절단 또는 펀칭에 의해 수행될 수 있다.
상기 설명된 방법의 하나의 특히 바람직한 구현 변형에서, 다수의 액체 정화 소자를 위한 액체-불투과성 연결부들이 단계 d)에서 제공되고, 이 연결부들은 상기 상부 층, 상기 하부 층 및 상기 별개의 삽입물을 위한 출발 물질 위에 서로 인접하거나 그리고/또는 서로 앞뒤로 제공된다. 상기 개별적인 액체 정화 소자들은 이후 서로 분리된다. 상기 설명된 방법으로 또한 특히 상이한 표면 면적 또는 상이한 사이즈의 액체 정화 소자를 공통 출발 물질로 제조할 수 있다.
나아가, 단계 e)는 2개의 서브 단계, 즉: 상부 층에 개구를 형성할 수 있는 단계 e. 1)와, 그 위에 돌출부를 접합시킬 수 있는 단계 e.2)로 수행될 수 있다. 단계 e.1)는 예를 들어 단계 d) 전에 수행될 수 있는 반면, 단계 e. 1)는 (또한) 적절한 경우 단계 d) 후에 그리고/또는 (부분적으로) 동시에 수행될 수 있다.
또한 탱크로부터 배기 가스를 정화하는 액체 첨가제를 추출하는 디바이스로서, 상기 탱크에 설치되는 하우징을 구비하고, 상기 하우징은 여기서 제안된 액체 정화 소자가 흡입 포트에 의해 연결된 추출 포트를 구비하며, 상기 디바이스는 액체 정화 소자를 통해 상기 탱크로부터 액체 첨가제, 특히 요소수 용액을 추출하기에 적절하도록 구성된, 상기 디바이스가 제안된다.
상기 하우징은 바람직하게는 상기 디바이스의 캡슐부(encapsulation)를 구성한다. 상기 디바이스가 탱크의 탱크 벽의 개구에 삽입되고 특히 탱크 하부의 개구에 삽입될 수 있도록 상기 디바이스와 상기 디바이스의 하우징이 형성된다. 이후, 상기 하우징의 하나의 부분은 상기 탱크의 내부 쪽으로 배향되는 반면, 상기 하우징의 추가적인 부분은 상기 탱크의 외부측 쪽으로 배향된다. 상기 디바이스가 액체를 소비자(consumer)에 공급할 수 있는 공급 포트는, 상기 탱크의 외부측에 있는 상기 하우징 부분에 위치되는 것이 바람직하다. 이미 설명된 추출 포트는 상기 탱크의 내부 쪽으로 배향된다. 상기 설명된 액체 정화 소자는 상기 추출 포트에 형성된다. 상기 액체 정화 소자는 바람직하게는 상기 하우징의 외부 형상에 적응되고, 상기 하우징에 놓인다. 이 때문에, 특히 상기 액체 정화 소자는 유연한 것이 유리하다. 상기 액체 정화 소자는 상기 하우징의 일부 주위로 굴곡될 수 있다. 상기 액체 정화 소자는 상기 하우징에 접착제로 접합되거나 또는 용접될 수 있다. 또한 상기 액체 정화 소자는 상기 하우징의 수용부에 삽입될 수 있다. 나아가, 또한 상기 액체 정화 소자를 상기 하우징에 고정하는 커버 소자가 제공될 수 있다. 하우징 내에서 상기 액체 첨가제를 전달할 수 있는 라인이 상기 추출 포트로부터 상기 공급 포트로 연장되는 것이 바람직하다. 상기 라인에는 상기 액체 첨가제를 전달하고 적절한 경우에 분배(dosing)도 할 수 있는 펌프가 배열된다.
수용부와 상기 커버 소자를 구비하는 전술한 구성은 상기 액체 정화 소자를 조립하는 단 하나의 예를 나타낸다. 추가적인 실시예에 따라, 상기 액체 정화 소자는 상기 하우징에만 용접되는 것도 가능하다. 또한 상기 액체 정화 소자는 하우징에 대면적으로 연결되는 것이 아니라 상기 흡입 포트에만 국부적으로 고정되게 연결되어서, 상기 액체 정화 소자는 예를 들어 탱크 내에서 자유로이 이동가능하고/하거나 유연하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 액체 정화 소자 또는 복수의 액체 정화 소자는 액체를 추출하는 디바이스의 하우징으로부터 상기 탱크로 연장되는 돌출하는 암(arm)을 포함할 수 있다. 상기 액체 정화 소자는 그리하여 많은 상이한 응용에 사용될 수 있다.
상기 디바이스의 액체 정화 소자는 바람직하게는 교환가능하다. 상기 액체 정화 소자의 흡입 포트는 상기 디바이스의 추출 포트에 접착제로 접합되거나 플러깅되거나 용접된 연결부에 의해 연결될 수 있다.
본 발명은 특히, 내연 엔진, 상기 내연 엔진의 배기 가스를 정화시키는 배기 가스 처리 디바이스, 액체 첨가제를 저장하는 탱크, 및 상기 탱크로부터 액체 첨가제를 추출하고 상기 액체 첨가제를 상기 배기 가스 처리 디바이스에 공급하는 전술한 디바이스를 구비하는 자동차에서 사용된다.
상기 배기 가스 처리 디바이스에는, 선택적 촉매 환원의 배기 가스 정화 방법을 수행할 수 있는 SCR 촉매 컨버터가 배열되는 것이 바람직하다. 상기 SCR 방법을 위한 액체 첨가제(특히, 요소수 용액)는 바람직하게는 라인을 통해 디바이스에 연결된 인젝터에 의해 배기 가스 처리 디바이스에 공급될 수 있다.
본 발명과 기술 분야는 도면에 기초하여 아래에서 보다 상세히 설명된다. 도면에 도시된 특별히 예시적인 실시예와 특징, 및 특히 도면에 도시된 비율은 단지 개략적인 것으로 이해된다.
도 1은 액체 정화 소자의 제1 실시예를 도시하는 도면;
도 2는 액체 정화 소자의 제2 실시예를 도시하는 도면;
도 3은 2개의 지지층을 갖는 액체 정화 소자의 구조를 도시하는 도면;
도 4는 액체 정화 소자로 탱크로부터 액체 첨가제를 추출하는 디바이스를 도시하는 도면;
도 5는 탱크로부터 액체 첨가제를 추출하는 디바이스를 구비하는 자동차를 도시하는 도면; 및
도 6은 액체 정화 소자를 제조하는 방법을 도시하는 도면.
도 1 및 도 2는 각 경우에 (예를 들어, 사변형 형태를 형성하는) 둘러싸는 연결부(5)에 의해 서로 연결된 하부 층(3)과 상부 층(2)을 구비하는 액체 정화 소자(1)를 도시한다. 상부 층(2)은 (연결부 내 구역에서) 액체에 (바람직하게는 전체적으로 또는 대부분) 투과성이 있어서 이 액체를 액체 정화 소자(1)로 흡입할 수 있다. 하부 층(3)은 탱크로부터 액체 첨가제를 추출하고 전달하는 디바이스의 추출 포트가 연결될 수 있는 (단일) 흡입 포트(4)를 구비한다. 흡입 포트(4)는 바람직하게는 하부 층(3)의 개구(12)와, 이 하부 층(3) 상의 원통형 돌출부(13)에 의해 형성된다. 상부 층(2)과 하부 층(3) 사이에는 바람직하게는 상부 층(2)을 통해 액체 정화 소자(1)로 통과하는 액체를 정화할 수 있는 (단일) 필터 층(6)이 위치된다. 필터 층(6)과 하부 층(3) 사이에는 바람직하게는 필터 층(6)과 하부 층(3) 사이에 면적 연결 챔버(8)가 존재하는 것을 보장하는 (적어도) 하나의 지지층(7)이 배열되고, 이 연결 챔버는 액체가 필터 층(6) 또는 상부 층(2)의 모든 위치로부터 흡입 포트(4)로 흐를 수 있는 것을 보장한다. 필터 층(6)과 또한 지지층(7)은 액체 정화 소자(1)에 별개의 삽입물로 표시된다.
도 1에 따른 실시예에서, 예를 들어, (사용 상황에서는, 실제로 필터링 작용을 하지 않는) (극히) 개방된-기공을 갖는 물질에 의해 형성될 수 있는 정확히 하나의 지지층(7)이 있다. 도 2에 따른 실시예에서, 2개의 지지층(7)이 제공되고, 이들 지지층을 통해 흐름은 각 경우에 상이한 방향(10)으로 통과할 수 있으며, 이들 지지층은 설명된 연결 챔버(8)를 형성하는 면적 덕트 시스템(11)을 형성한다. 두 경우에, 액체는 다음 수순, 즉: 상부 층(2), 필터 층(6), 지지층(들)(7), 및 하부 층(3)으로 액체 정화 소자의 부품을 통과한다.
(예를 들어 도 2에 지시된 바와 같이) 2개의 지지층을 갖는 구조가 도 3에서 보다 상세히 다시 한번 설명되고, 여기서 통로(9)를 각각 구비하는 2개의 지지층(7)은 3차원으로 도시된다. 개별적인 지지층(7)에서 상기 통로(9)는 각 경우에 상이한 방향(10)으로 배향되고, 각 경우에 서로 오버랩되거나 교차된다. 이에 따라 덕트 시스템(11)이 형성되어 액체 정화 소자(1) 내에 설명된 연결 챔버가 존재하는 것을 보장한다. 이것으로 지지층(7) 내 모든 위치로부터 하부 층의 흡입 포트(도 3에 미도시)로 액체가 흘러서(30), 상부 층(미도시) 및/또는 필터 층(미도시)이, 대면적 형태로, 흡입 포트에 연결될 수 있다. 여기서, "대면적"이라는 표현은 상부 층과 (액체-불투과성 연결부 내) 필터 층의 전체 면적이 액체-전달 방식으로 흡입 포트에 연결되는 것을 의미한다.
도 4는 탱크로부터 배기 가스를 정화하는 액체 첨가제(특히, 요소수 용액)를 추출하는 디바이스(14)를 도시한다. 도 4에서, 디바이스(14) 또는 이 디바이스(14)의 하우징(16)이 삽입된 탱크 바텀(29)(만)이 도시된다. 하우징(16)에는 탱크로부터 액체를 인출할 수 있는 추출 포트(17)가 제공된다. 설명된 액체 정화 소자의 흡입 포트(4)는 추출 포트(17)에 연결되어 액체는 액체 정화 소자(1)를 통해 추출 포트(17)로 인출될 수 있다. 흡입 라인(27)은 추출 포트(17)로부터 하우징(16)에 배열된 펌프(26)로 이어진다. 펌프(26)에 의해 전달되는 액체는 디바이스(14)에 의해 공급 포트(28)에 공급된다. 액체 정화 소자(1)는 수용부(24) 내 디바이스(14)에 배열되고, 하우징(16)의 외부 표면에 적응된다. 나아가, 액체 정화 소자를 하우징(16)에 영구적으로 고정하거나 또는 하우징(16)의 외부 표면에 고정하는 커버 소자(25)가 제공될 수 있다.
도 5는 내연 엔진(19)과, 이 내연 엔진(19)의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 처리 디바이스(20)를 구비하는 자동차(18)를 도시한다. 배기 가스 처리 디바이스(20)에서 선택적 촉매 환원 방법을 수행하는 SCR 촉매 컨버터(23)가 제공된다. 액체 첨가제는 탱크(15)로부터 디바이스(14)에 의해 인젝터(22)와 라인(21)을 통해 배기 가스 처리 디바이스(20)로 공급될 수 있다.
도 6은 액체 정화 소자(1)를 제조하는 제조 공정 동안의 단계를 도시한다. 도 6에서, 상부 층(2), 하부 층(3), 및 필터 층(6)은 각 경우에 코일(31)로부터 끝없는 물질 스트립 형태로 제공되는 것을 볼 수 있다. 여기서 도시된 필터 층(6)은 임의의 원하는 별개의 삽입물에 대한 하나의 예인 것으로 이해된다. 지지층은, 예를 들어, 추가적으로 또는 대안적으로 또한 상부 층(2)과 하부 층(3) 사이에 제공될 수 있다. 상부 층(2), 필터 층(6), 및 하부 층(3)은 층 팩(layer pack)(33)을 형성하고 이 층 팩은 절단 라인(32)을 따라 절단되어 액체 정화 소자(1)를 형성할 수 있다. 상기 절단 라인(32)을 따라 개별적인 액체 정화 소자(1)를 절단하기 전 또는 후에 개별적인 액체 정화 소자(1)를 한정하는 액체-불투과성 연결부(5)가 생성될 수 있다.
특히 본 도면에 도시된 기술적인 특징의 조합은 일반적으로 본 발명을 제한하는 것이 아닌 것으로 이해된다. 예를 들어, 하나의 도면에 있는 기술적 특징은 다른 도면 및/또는 일반적인 설명에 있는 다른 기술적 특징과 결합될 수 있다. 이의 유일한 예외는 이 특징의 조합이 여기에 명시적으로 언급된 경우 및/또는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 디바이스의 기본 기능이 더 이상 실현될 수 없다는 것을 인식하는 경우이다.
1: 액체 정화 소자 2: 상부 층
3: 하부 층 4: 흡입 포트
5: 연결부 6: 필터 층
7: 지지층 8: 연결 챔버
9: 통로 10: 방향
11: 덕트 시스템 12: 개구
13: 원통형 돌출부 14: 디바이스
15: 탱크 16: 하우징
17: 추출 포트 18: 자동차
19: 내연 엔진 20: 배기 가스 처리 디바이스
21: 라인 22: 인젝터
23: SCR 촉매 컨버터 24: 수용부
25: 커버 소자 26: 펌프
27: 흡입 라인 28: 공급 포트
29: 탱크 바텀 30: 액체 흐름
31: 코일 32: 절단 라인
33: 층 팩

Claims (11)

  1. 액체-투과성 상부 층(2)과 액체-불투과성 하부 층(3)을 구비하는 다층 액체 정화 소자(1)로서,
    상기 하부 층(3)은 상기 액체 정화 소자(1)를 통해 액체를 흡입하는 흡입 포트(4)를 구비하고, 적어도 상기 상부 층(2)과 상기 하부 층(3)은 액체-불투과성 연결부(5)에 의해 서로 연결되며, 상기 상부 층(2)과 상기 하부 층(3) 사이에는 적어도 하나의 별개의 삽입물(6, 7)이 배열된, 액체 정화 소자(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 별개의 삽입물(6, 7)은 적어도 하나의 필터 층(6)을 포함하는, 액체 정화 소자(1).
  3. 제2항에 있어서, 상기 필터 층(6)은 부직포 물질을 포함하는, 액체 정화 소자(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 별개의 삽입물(6, 7)은 적어도 하나의 지지층(7)을 포함하는, 액체 정화 소자(1).
  5. 제4항에 있어서, 정렬된 통로(9)를 구비하는 적어도 2개의 지지층(7)이 제공되고, 상기 적어도 2개의 지지층(7)의 통로(9)들은 상이한 방향(10)으로 배향되며, 상기 적어도 2개의 지지층(7)의 통로(9)들은 서로 오버랩되어 면적 덕트 시스템(11)을 형성하는, 액체 정화 소자(1).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 지지층(7)은 신장된 물질(stretched material)을 포함하는, 액체 정화 소자(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡입 포트(4)는 원통형 돌출부(13)와, 상기 하부 층(3)에 있는 개구(12)에 의해 형성된, 액체 정화 소자(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결부(5)는 적어도 상기 상부 층(2)과 상기 하부 층(3)을 서로 연결하는 용접 이음부로 형성된, 액체 정화 소자(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 액체 정화 소자(1)를 제조하는 제조 방법으로서,
    a) 액체-투과성 상부 층(2)을 제공하는 단계;
    b) 액체-불투과성 하부 층(3)을 제공하는 단계;
    c) 적어도 하나의 삽입물(6, 7)을 제공하는 단계;
    d) 적어도 상기 상부 층(2)과 상기 하부 층(3)의 액체-불투과성 연결부(5)를 형성하는 단계; 및
    e) 흡입 포트(4)를 상기 하부 층에 형성하는 단계를 적어도 포함하는, 제조 방법.
  10. 탱크(15)로부터 배기 가스를 정화하는 액체 첨가제를 추출하는 디바이스(14)로서,
    상기 탱크(15)에 설치되는 하우징(16)을 포함하되, 상기 하우징은, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 액체 정화 소자(1)가 흡입 포트(4)에 의해 연결된 추출 포트(17)를 구비하고, 상기 디바이스(14)는 상기 액체 정화 소자(1)를 통해 상기 탱크(15)로부터 액체 첨가제를 추출하기에 적절하도록 구성된, 디바이스(14).
  11. 내연 엔진(19), 상기 내연 엔진(18)의 배기 가스를 정화하는 배기 가스 처리 디바이스(20), 액체 첨가제를 저장하는 탱크(15), 및 상기 탱크(15)로부터 상기 액체 첨가제를 추출하고 상기 액체 첨가제를 상기 배기 가스 처리 디바이스(20)에 공급하는 제10항의 디바이스(14)를 포함하는, 자동차(18).
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