KR20190112131A - 열 절연성, 내구성, 반사성의 나선형 슬리브 및 그 제조 방법 - Google Patents

열 절연성, 내구성, 반사성의 나선형 슬리브 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

배기 파이프를 통해 이동하는 배기 가스의 온도 강하를 최소화하기 위한 열 절연성, 가요성, 내구성, 반사성의 배기 파이프 슬리브 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 슬리브는 편성된 내열성 내부 레이어, 반사성 금속 외부 레이어 및 상기 내부 레이어와 상기 외부 레이어 사이에 개재되는 중간 레이어를 포함한다. 상기 내부 레이어는 상기 슬리브의 내부 캐비티에 노출되는 내부 표면을 갖도록 구성되고, 상기 외부 레이어는 주변 환경에 노출되는 외부 반사 표면을 갖도록 구성된다. 상기 중간 레이어는 제직 재료로 구성되고, 상기 내부 레이어 및 상기 외부 레이어와 맞닿음한 상태로 개재된다. 상기 외부 레이어 및 상기 중간 레이어는 나선 감김되는 한편, 상기 내부 레이어는 원통 튜브형이다.

Description

열 절연성, 내구성, 반사성의 나선형 슬리브 및 그 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전체 내용이 여기에 참조되는 2017년 2월 9일자로 출원된 미국 가출원 제62/457,041호 및 2018년 2월 8일자로 출원된 미국 특허출원 제15/892,242호의 우선권을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 길이형 부재(elongate member)를 보호하기 위한 튜브형 슬리브에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 절연 및 반사 특성을 갖는 나선 튜브형 슬리브(convoluted tubular sleeve)에 관한 것이다.
차량 배출물에 대한 기준이 점차 엄격해지고 있다. 그런 까닭으로, 질소 산화물, 탄화수소, 일산화탄소 및 입자상 물질의 배출을 감소시키는 것이 하나의 목표이다. 이러한 목표를 달성하기 위해, 가스 및 미립자가 대기 중으로 배출되기 전에 연소될 수 있게 해주기 위해 가능한 한 가장 높은 온도로 배기 배출물을 유지시키는 것이 요망된다. 현재의 배기 시스템은 배기 가스를 고온으로 유지시키기 위해 배기 파이프 둘레에 배치되는 튜브형 슬리브를 포함하지만, 이 공지의 슬리브는 광물 섬유계 슬리브와 같이 열에 대한 지속적인 노출에 의해 시간이 경과함에 따라 취성(brittle)화되고, 또한 부스러기(debris)에 의해 충돌되거나 지속적으로 진동에 노출될 때 구조적 완전성을 상실하게 되는 등의 내구성 문제를 갖는다. 또한, 제직 또는 편성 슬리브와 같은 공지의 텍스타일 슬리브는 비교적 개방형 인터레이스 구조(open interlaced structure)를 가짐으로써, 오일 또는 다른 유체가 슬리브의 패브릭 내에 포획되는(trapped) 것을 허용하고, 이는 시간이 경과함에 따라 열 발생 문제를 야기할 수 있다. 게다가, 한정된 가용 공간이 일부 원인인 보호용 텍스타일 슬리브의 최소 두께의 결과로, 열 슬리브는 종종 배기 시스템의 입구 위치로부터 출구 위치까지의 배기 온도 강하를 방지할 수 없다.
본 발명에 따라 제조되는 슬리브는 열 절연성, 반사성의 텍스타일 슬리브가 취성화되고 부스러기에 의해 손상되는 경향을 극복하거나 크게 최소화시키고, 유체에 저항성이며, 배기 가스가 입구로부터 출구까지 온도가 떨어지는 것을 방지하는 향상된 성능을 제공한다.
배기 파이프를 통해 이동하는 배기 가스의 온도 강하를 최소화하기 위한 열 절연성, 가요성, 내구성, 반사성의 배기 파이프 슬리브가 제공된다. 상기 슬리브는 편성된(knit) 내열성 내부 레이어, 반사성 금속 외부 레이어 및 상기 내부 레이어와 상기 외부 레이어 사이에 개재되는 중간 레이어를 포함한다. 상기 내부 레이어는 상기 슬리브의 내부 캐비티에 노출되는 내부 표면을 갖도록 구성되고, 상기 외부 레이어는 주변 환경에 노출되는 외부 반사 표면을 갖도록 구성된다. 상기 중간 레이어는 제직 재료(woven material)로 구성되고, 상기 내부 레이어 및 상기 외부 레이어와 맞닿음한 상태로 개재된다. 상기 외부 레이어 및 상기 중간 레이어는 나선 감김(convolution)됨으로써, 구불구불한 경로 위에 경로설정(routing)되기 위한 향상된 가요성을 상기 슬리브에 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 외부 레이어 및 상기 중간 레이어는 열경화성 접착제로 서로 접합된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 내부 레이어는 광물 섬유계 멀티필라멘트로 편성된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 중간 레이어는 유리 섬유 멀티필라멘트 얀으로 제직된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 외부 레이어는 알루미늄 및 스테인리스 스틸 중의 하나로 제작된 금속 포일이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 외부 레이어는 중첩 영역들과 비중첩 영역들을 가지며, 상기 중첩 영역들은 서로 접합된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 배기 파이프를 통해 이동하는 배기 가스의 온도 강하를 최소화하기 위한 절연성, 가요성, 내구성, 반사성의 배기 파이프 슬리브를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 편성된 내열성 내부 레이어, 반사성 금속 외부 레이어 및 제직된 중간 레이어를 제공하는 과정을 포함한다. 그런 다음, 상기 중간 레이어와 상기 외부 레이어를 서로 접합시킨다. 또한, 나선 감김된 형상을 갖도록 상기 외부 레이어 및 상기 중간 레이어를 성형하고, 상기 내부 레이어를 상기 중간 레이어 내부에 배치시킨다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 방법은 열경화성 접착제로 상기 중간 레이어와 상기 외부 레이어를 서로 접합시키는 과정을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 방법은 상기 내부 레이어를 광물 섬유계 멀티필라멘트로 편성된 제직 패브릭으로서 제공하는 과정을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 방법은 상기 중간 레이어를 유리 섬유 멀티필라멘트로 제직된 패브릭으로서 제공하는 과정을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 방법은 상기 외부 레이어를 알루미늄 및 스테인리스 스틸 중의 하나로 형성된 금속 포일로서 제공하는 과정을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 상기 방법은 상기 중간 레이어 둘레에 상기 외부 레이어를 나선형으로 감싸고, 서로 중첩되는 상기 외부 레이어의 중첩되는 영역들을 형성하는 과정을 더 포함한다.
본 발명의 이러한 양태 및 그 밖의 양태, 특징과 장점은 현시점에서 바람직한 실시예 및 최선의 모드의 이하의 상세한 설명, 첨부된 청구범위 그리고 여기에 간단히 설명되는 첨부 도면과 관련하여 고려될 때 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 길이형 부재 둘레에 배치되어 도시된 본 발명의 하나의 양태에 따라 구성된 절연성, 가요성, 내구성, 반사성의 배기 파이프 슬리브의 측면도이다.
도 2는 도 1의 대체적으로 슬리브의 2-2 라인을 따라 취한 측단면도이다.
도면을 상세하게 참조하면, 도 1은 배기 파이프(13)를 통해 이동하는 배기 가스의 온도 강하를 최소화하기 위해 본 발명의 하나의 양태에 따라 구성된 절연성, 가요성, 내구성, 반사성의 배기 파이프 슬리브(10)를 도시한다. 슬리브(10)는 부스러기 및 유체 오염에 의한 손상에 대해 저항성이 있고, 또한 열이 배기 파이프(13)으로부터 외부로 방출되는 것을 방지한다. 도 2의 단면도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 슬리브(10)는 쭈그러지거나 달리 압축된 다음 슬리브(10)의 보호성의 물리적 특성을 손상시키지 않고서 그것의 원래 제작되었던 튜브형 형태로 탄성적으로 복원되거나 복귀될 수 있는 탄성 벽(11)을 포함한다. 따라서, 슬리브(10)는 보관 중, 운송 중, 경로설정(routing) 중 또는 사용 중에 의도치 않게 쭈그러지거나 압축되는 경우에도 그것의 유용한 형상 및 기능을 유지한다. 벽(11)의 이러한 상승적인 특성은 순전히 내부 레이어(12), 외부 레이어(14) 및 내부 레이어와 외부 레이어(12, 14) 사이에 개재된 중간 레이어(16)에 의해 제공되며, 여기서 적어도 하나 이상의 레이어(12, 14, 16)가 단성적이다.
내부 레이어(12)는 직원통형 내부 표면(18) 및 직원통형 외부 표면(19)을 갖도록 구성되며, 내부 표면(18)은 슬리브(10)의 내부 캐비티(20)에 노출된다. 외부 레이어(14)는 주변 환경(E)에 노출되는 반사성 외부 표면(22)을 갖도록 구성된다. 중간 레이어(16)는 제직 패브릭(woven fabric)으로 구성되고, 내부 레이어 및 외부 레이어(12, 14)와 맞닿음한 상태로 개재된다. 외부 및 중간 레이어(14, 16)는 벽(11)에 서로 바로 인접한 나선부(C)를 제공하도록 나선 감김(convolution)됨으로써, 손상되거나 또는 달리 슬리브(10)의 기능성을 손상시키지 않고서 구불구불한 경로 위에 고정되고 경로설정되는 향상된 성능을 슬리브(10)에 제공한다. 나선부(C)는 서로 인접하고 맞닿음하거나 실질적으로 맞닿음하는 나선부(C)의 접힘 부분들을 갖는 영역에서 벽(11)을 효과적으로 두껍게 만들고, 내부 레이어(12)의 외부 표면(19)과 중간 레이어(16) 사이에 에어 포켓(26)을 형성함으로써, 슬리브(10)의 개선된 열 차폐 특성에 기여한다.
내부 레이어(12)는 광물 섬유계 멀티필라멘트로 된 원통 튜브형 편성 패브릭(cylindrically tubular knit fabric)으로 구성된다. 편성 스티치(knit stitch)는 인터로킹(interlocking), 1 X 1 리브(rib), 2 X 2 리브 또는 두 패턴의 조합을 통해 형성될 수 있다. 내부 레이어(12)의 개방형 편성 구조(open knit structure)는 최적의 열 절연 특성을 제공함으로써, 중간 및 외부 레이어(16, 14)로의 열의 전도를 최소화한다. 또한, 편성됨에 따라, 내부 레이어(12)는 배기 파이프(13) 둘레의 구불구불한 경로 위에 또한 파이프(13)의 다양한 직경에 대해 쉽게 설치될 수 있다. 중간 레이어 및 외부 레이어(16, 14)의 내부에 삽입될 때, 내부 레이어(12)는 원통 튜브형으로 유지되고, 따라서 중간 레이어 및 외부 레이어(16, 14)의 나선 형상을 취하지 않음으로써, 에어 갭(26)을 형성한다.
중간 레이어(16)는 유리 섬유 멀티필라멘트 얀으로 제직된다. 제직 패턴은 바람직하게는 평직이지만, 여기서는 능직, 바스켓직 또는 다른 조직과 같은 임의의 원하는 제직 패턴이 사용될 수 있을 것으로 고려된다.
외부 레이어(14)는 금속 포일 재료로 구성된다. 금속 포일 재료는 복합 라미네이션(composite lamination)으로서 또는 단일 금속 재료 시트로서 제공될 수 있다. 금속 포일 재료는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄을 포함하여 다양한 종류의 금속을 포함할 수 있다. 따라서, 복합 라미네이션으로서 제공되는 경우, 적어도 하나의 금속 재료가 라미네이션에 제공되고, 또한 바람직하게 외부 표면(22) 상에 존재하여 반사 표면을 형성함으로써, 주변 환경(E)에 존재하는 복사열을 반사시킴과 더불어 슬리브(10) 내에 열을 유지시키는 슬리브(10)의 성능을 촉진한다. 그렇지 않고, 단일의 모놀리식 레이어로 제공되는 경우, 금속 재료는 스틸 포일 또는 알루미늄 포일로 제공될 수 있다. 금속 재료의 종류에 관계없이, 외부 레이어(14)는 얇은 레이어로 제공되고, 따라서 외부 레이어(14)가 쉽게 압축되는 것을 허용하지만, 그 후에 내부 및 중간 레이어의 바이어스(bias)하에 원래의 튜브형 형태로 복귀되거나 실질적으로 복귀된다. 외부 레이어(14)는 나선형으로 감싸지는 등에 의해 중간 레이어(16) 둘레에 감싸지고, 중첩 영역(25)에서 자체 접합될 수 있다. 외부 레이어(14)는 중간 레이어(16) 둘레에 감싸지기 전에 접착제가 도포될 수 있고, 따라서 중첩 영역(25)은 서로 접촉될 때 서로에 접착된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르라, 슬리브(10)를 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은 전술한 레이어들과 관련하여, 외부 레이어(14)의 내부 표면에 접착제를 도포하고, 다음으로 튜브형 제직 중간 레이어(16) 둘레에 외부 레이어(14)를 나선형으로 감쌈으로써, 외부 레이어(14)의 중첩되는 에지들을 서로 고정시키고, 외부 레이어(14)를 중간 레이어(16)에 고정시킨다.
중간 레이어(16)의 튜브형 구조 둘레에 탄성 외부 레이어(14)를 적용할 때, 상기 방법은 또한 개선된 가요성, 절연성 및 열 차폐 특성을 갖는 튜브형 형태를 제공하기 위해 외부 레이어 및 중간 레이어(14, 16)에 나선부(C)를 형성한다. 그런 다음, 원통 튜브형 내부 레이어(12)가 중간 레이어(16) 내부에 배치되고, 예를 들어 스냅(snap)과 같은 체결 기구를 통해 중간 레이어(16)에 고정될 수 있다.
명백히, 상기 교시에 비추어 본 발명의 많은 수정 및 변형이 가능하다. 모든 청구항들 및 모든 실시예들의 모든 특징들이 조합이 서로 상충되지 않는 한 서로 조합될 수 있는 것으로 고려된다. 그러므로, 첨부된 청구범위의 범위 내에서, 본 발명은 특정적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (18)

  1. 배기 파이프를 통해 이동하는 배기 가스의 온도 강하를 최소화하기 위한 열 절연성, 가요성, 내구성, 반사성의 배기 파이프 슬리브로서,
    편성된 내열성 내부 레이어, 반사성 금속 외부 레이어 및 상기 내부 레이어와 상기 외부 레이어 사이에 개재되는 중간 레이어를 포함하고, 상기 내부 레이어는 상기 슬리브의 내부 캐비티에 노출되는 내부 표면을 갖도록 구성되고, 상기 외부 레이어는 주변 환경에 노출되는 외부 반사 표면을 갖도록 구성되고, 상기 중간 레이어는 제직 재료이고 상기 내부 레이어 및 상기 외부 레이어와 맞닿음한 상태로 개재되며, 상기 외부 레이어 및 상기 중간 레이어는 구불구불한 경로 위에 경로설정되기 위한 향상된 절연 특성 및 가요성을 상기 슬리브에 제공하도록 나선 감김되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 레이어 및 상기 중간 레이어는 열경화성 접착제로 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 레이어는 광물 섬유계 멀티필라멘트로 편성되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중간 레이어는 유리 섬유 멀티필라멘트 얀으로 제직되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 레이어는 알루미늄 및 스테인리스 스틸 중의 하나로 제작된 금속 포일인 것을 특징으로 하는 슬리브.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 레이어는 중첩 영역들과 비중첩 영역들을 가지며, 상기 중첩 영역들은 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 레이어는 원통 튜브형인 것을 특징으로 하는 슬리브.
  8. 배기 파이프를 통해 이동하는 배기 가스의 온도 강하를 최소화하기 위한 열 절연성, 가요성, 내구성, 반사성의 배기 파이프 슬리브로서,
    편성된 내열성 내부 레이어, 반사성 금속 외부 레이어 및 상기 내부 레이어와 상기 외부 레이어 사이에 개재되는 중간 레이어로 구성되고, 상기 내부 레이어는 상기 슬리브의 내부 캐비티에 노출되는 내부 표면을 갖도록 구성되고, 상기 외부 레이어는 주변 환경에 노출되는 외부 반사 표면을 갖도록 구성되고, 상기 중간 레이어는 제직 재료이고 상기 내부 레이어 및 상기 외부 레이어와 맞닿음한 상태로 개재되며, 상기 외부 레이어 및 상기 중간 레이어는 구불구불한 경로 위에 경로설정되기 위한 향상된 절연 특성 및 가요성을 상기 슬리브에 제공하도록 나선 감김되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 내부 레이어는 광물 섬유계 멀티필라멘트로 편성되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 중간 레이어는 유리 섬유 멀티필라멘트 얀으로 제직되는 것을 특징으로 하는 슬리브.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 외부 레이어는 알루미늄 및 스테인리스 스틸 중의 하나로 제작된 금속 포일인 것을 특징으로 하는 슬리브.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 내부 레이어는 나선형이 아니고 원통 튜브형인 것을 특징으로 하는 슬리브.
  13. 배기 파이프를 통해 이동하는 배기 가스의 온도 강하를 최소화하기 위한 절연성, 가요성, 내구성, 반사성의 배기 파이프 슬리브를 제조하는 방법으로서,
    원통 튜브형의 편성된 내열성 내부 레이어, 반사성 금속 외부 레이어 및 제직된 중간 레이어를 제공하는 과정;
    상기 중간 레이어와 상기 외부 레이어를 서로 접합시키는 과정;
    나선 감김된 형상을 갖도록 상기 외부 레이어 및 상기 중간 레이어를 성형하는 과정; 및
    상기 원통 튜브형 내부 레이어를 상기 중간 레이어 내부에 배치시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 열경화성 접착제로 상기 중간 레이어와 상기 외부 레이어를 서로 접합시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 내부 레이어를 광물 섬유계 멀티필라멘트로 편성된 제직 패브릭으로서 제공하는 과정을 더 포함하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 중간 레이어를 유리 섬유 멀티필라멘트로 제직된 패브릭으로서 제공하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 외부 레이어를 알루미늄 및 스테인리스 스틸 중의 하나로 형성된 금속 포일로서 제공하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 중간 레이어 둘레에 상기 외부 레이어를 나선형으로 감싸고, 상기 외부 레이어의 중첩된 영역들을 서로 접합시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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