KR102216286B1 - 적어도 하나의 유체용 가열 장치를 구비한 유체 시스템, 및 가열 장치 - Google Patents

적어도 하나의 유체용 가열 장치를 구비한 유체 시스템, 및 가열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 유체용 가열 장치(26)를 갖는 특히 자동차의, 특히 내연기관의, 유체, 특히 연료, 오일, 물 또는 요소 용액을 위한 유체 시스템(10), 특히 필터 시스템, 및 가열 장치(26)를 기술한다. 적어도 하나의 가열 챔버(14)는 유체를 위한 적어도 하나의 입구(18) 및 적어도 하나의 출구를 갖는다. 적어도 하나의 가열 챔버(14)에는 적어도 하나의 전기적으로 작동되는 가열 소자(32)가 2개의 지지 몸체들(28, 30) 사이에 배치되어 적어도 하나의 지지 몸체(28, 30)의 적어도 하나의 접촉부(40, 52)와 전기적 및 열적 접촉된다. 유체는 2개의 지지 몸체들(28, 30) 사이의 적어도 하나의 내부 체적 영역(58) 및 지지 몸체들(28, 30) 중 적어도 하나의, 적어도 하나의 내부 체적 영역(58)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는, 외측 상에 적어도 하나의 외부 체적 영역(62, 64)을 통해 흐를 수 있다. 적어도 하나의 내부 체적 영역(58)의 적어도 하나의 확대부에서, 2개의 지지 몸체들(28, 30) 사이의 간격은 적어도 상기 적어도 하나의 확대부를 향하는 그 둘레측에서 적어도 하나의 접촉부(40, 52)의 영역에서의 지지 몸체들(28, 30) 사이의 간격보다 더 크다.

Description

적어도 하나의 유체용 가열 장치를 구비한 유체 시스템, 및 가열 장치{FLUID SYSTEM WITH AT LEAST ONE HEATING DEVICE FOR FLUID, AND HEATING DEVICE}
본 발명은 유체를 위한 적어도 하나의 입구 및 적어도 하나의 출구가 제공된 적어도 하나의 가열 챔버를 포함하는, 적어도 하나의 유체용 가열 장치를 포함하는, 특히 자동차의, 특히 내연기관의, 유체, 특히 연료, 오일, 물 또는 요소 용액을 위한 유체 시스템, 특히 필터 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 특히 본 발명에 따르는 유체 시스템의, 특히 자동차의, 특히 내연기관의, 유체, 특히 연료, 오일, 물 또는 요소 용액을 위한 가열 장치에 관한 것이다.
시중에 공지된, 자동차의 내연기관의 디젤 연료를 위한 필터 시스템은 연료 히터를 포함한다. 연료 히터에 의해 연료가 필터 시스템의 필터 부재의 미여과측에 도달하기 전에 연료는 필터 시스템의 가열 챔버에서 가열될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히 주위 온도가 낮을 때, 연료의 유동성(flowability)가 향상될 수 있으며 필터 부재의 미여과측과 여과측 사이의 압력차가 감소될 수 있다.
본 발명은 가열 장치로 유체의 가열이 개선될 수 있는 전술한 종류의 유체 시스템 및 유체용 가열 장치를 설계하는 목적을 갖는다.
상기 목적은 적어도 하나의 가열 챔버 내에 적어도 하나의 전기적으로 작동되는 가열 소자가 2개의 지지 몸체들 사이에 배치되어 적어도 하나의 지지 몸체의 적어도 하나의 접촉부와 전기적 및 열적 접촉되며, 2개의 지지 몸체들 사이의 적어도 하나의 내부 체적 영역 및 적어도 하나의 지지 몸체의, 적어도 하나의 내부 체적 영역으로부터 멀어지는 쪽을 향하는, 외측 상에 적어도 하나의 외부 체적 영역이 유체에 의해 관류될 수 있으며, 적어도 하나의 내부 체적 영역의 적어도 하나의 확대부에서 2개의 지지 몸체들 사이의 간격은 적어도 상기 적어도 하나의 확대부를 향하는 그 둘레측에서 적어도 하나의 접촉부의 영역에서의 지지 몸체들 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는, 본 발명에 따라 해결된다.
본 발명에 따르면 적어도 하나의 가열 소자가 2개의 지지 몸체들 사이에 배치된다. 이와 관련해서, 이것은 적어도 하나의 지지 몸체의 접촉부와 전기적 및 열적 접촉을 갖는다. 유리하게는 적어도 하나의 가열 소자는, 특히 가열 소자의 가상축에 대해 그 연장 축방향으로 적어도 하나의 접촉부에서의 2개의 지지 몸체들 사이의 간격을 정의한다. 지지 몸체들 사이의 간격은 적어도 하나의 접촉부 외측에서, 즉 적어도 하나의 가열 소자 옆에 적어도 확대부에서 확대된다. 따라서, 적어도 하나의 가열 소자는 또한 그 측방향, 특히 반경방향, 연장에 대해 얇을 수 있다. 적어도 하나의 내부 체적 영역의 유동 횡단면은 적어도 하나의 접촉부의 영역에서의 감소된 간격에 의해 제한되지 않는다.
유리하게는, 적어도 하나의 확대부는 적어도 하나의 접촉부의 대면 둘레측과 접할 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 확대부에서 2개의 지지 몸체들 사이의 간격은 적어도 하나의 접촉부의 영역에서의 지지 몸체들 사이의 적어도 최소 간격보다 더 클 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 내부 체적 영역에서의 2개의 지지 몸체들 사이의 최소 간격은 적어도 하나의 접촉부의 영역에서의 지지 몸체들 사이의 최소 간격보다 더 클 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 내부 체적 영역의 적어도 확대부에서의 2개의 지지 몸체들 사이의 간격은 적어도 하나의 접촉부의 영역에서의 지지 몸체들 사이의 최대 간격보다 더 클 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 내부 체적 영역의 2개의 지지 부재들 사이의 최소 간격은 적어도 하나의 접촉부의 영역의 지지 몸체들 사이의 최대 간격보다 더 클 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 내부 체적 영역의 유동 횡단면의 경로는 적어도 하나의 외부 체적 영역의 유동 횡단면의 경로와 비슷할 수 있다. 이러한 방식으로, 2개의 지지 몸체들 사이에서 유사한 유체 흐름들이 적어도 하나의 외부 체적 영역 내에서와 같이 구현될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 지지 몸체 및 적어도 하나의 가열 소자 주위에서의 균일한 유체 유동이 달성될 수 있다. 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 레벨, 특히 적어도 하나의 내부 체적 영역 및 적어도 하나의 외부 체적 영역으로의 유체 유동의 균일한 분배가 구현될 수 있다. 2개 또는 3개의 유동 레벨로의 유체 유동의 균일한 분배는 적어도 하나의 가열 소자로부터의 개선된 열 소산으로 이어지며 적어도 하나의 가열 소자의 개선된 냉각으로 이어진다. 따라서, 가열 장치의 작동이 개선될 수 있다. 동일한 크기를 제공하면서, 더 큰 가열 능력을 달성할 수 있다. 그렇지 않으면, 가열 능력이 더 작은 크기로 달성될 수 있다.
유리하게는, 유동 횡단면이 적어도 체적 영역들을 통한 비슷한 비슷한 섹션 평면들에서 대략 동일한 크기일 수 있다. 비슷한 섹션 평면들은 유리하게는 체적 영역들을 통해 유체의 평균 유동 방향에 수직으로 연장될 수 있다. 유리하게는, 적어도 하나의 내부 체적 영역의 적어도 하나의 확대부에서의 적어도 최소 유동 횡단면은 대략 적어도 하나의 외부 체적 영역에서의 최소 유동 횡단면만큼 클 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 접촉부에서의 적어도 하나의 지지 몸체의 접촉 표면은 가열 소자의 인접 또는 접촉 표면에 따라 설계될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 가열 소자는 대향 단부면들에 각각 하나의 접촉 표면을 가질 수 있다. 접촉 표면들은 대응 지지 몸체의 대응 접촉부와 접촉할 수 있다. 이와 관련해서, 열적 및/또는 전기적 접촉이 유리하게 구현될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 가열 소자의 접촉 표면들은 평행일 수 있다. 유리하게는, 접촉 표면들 중 적어도 하나는 평면일 수 있다. 상응하여, 적어도 하나의 접촉부의 대면 표면은 평면일 수 있다. 유리하게는, 지지 몸체들의 접촉부들의 표면들 및 적어도 하나의 가열 소자의 접촉 표면들은 동일 평면상으로 설계될 수 있다. 따라서, 열적 및/또는 전기적 접촉이 개선될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 가열 소자는 플랫의 형상, 특히 둥근, 타원 또는 다각형, 원통, 혈소판의 형상 또는 플레이트의 형상을 가질 수 있다. 적어도 하나의 가열 소자는 그것의 큰 단부면들과 각각 지지 몸체들에서 접촉할 수 있다. 특히 가열 소자의 축에 축방향인 적어도 하나의 가열 소자의 두께는 그것의 측방향, 특히 반경방향 연장과 비교하여 작을 수 있다. 적어도 하나의 가열 소자의 두께는 적어도 하나의 접촉부의 영역에서의 접촉 몸체들 사이의 간격일 수 있다. 상대적으로 얇은 가열 소자의 경우, 적어도 하나의 가열 소자와 유체 사이의 열전달이 개선될 수 있다. 접촉부 밖에서의 2개의 지지 몸체들 사이의 간격이 적어도 하나의 접촉부의 영역에서보다 더 크기 때문에, 내부 체적 영역에서의 2개의 지지 몸체들 사이의 접촉의 위험이 감소될 수 있다. 양 지지 몸체들이 전기적으로 전도성인 경우, 전기 단락의 위험이 이러한 방식으로 감소될 수 있다.
유리하게는, 유체는 특히 내연기관 및/또는 자동차의 연료, 오일, 물 또는 요소 용액일 수 있다. 그러나 본 발명은 자동차의 내연기관으로 제한되지는 않는다. 대신에, 본 발명은 다른 유형의 내연기관, 특히 산업용 기관에 사용될 수도 있다. 본 발명은 내연기관 이외의 차량에서도 또한 사용될 수 있다.
유리하게는, 유체 시스템은 유체를 정화시킬 수 있는 유체용 필터 시스템이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 유리하게는, 유체 시스템은 유체를 위한 적어도 하나의 필티 및/또는 필터 부재를 포함할 수 있다.
유리하게는, 가열 장치는 유체 유동에 대해 필터의 상류에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 유체는 필터에 도달하기 전에 가열 장치로 가열될 수 있다. 이러한 방식으로, 유체의 유동성은 유체가 필터에 도달하기 전에 향상될 수 있다. 필터의 미여과측과 여과측 사이의 유체의 압력 차이가 이러한 방식으로 감소될 수 있다. 내연기관의 연료 시스템과 관련하여 본 발명을 사용하는 경우, 특히 낮은 주위 온도에 대한 냉간 시동 거동(cold start behavior)은 이러한 방식으로 개선될 수 있다.
유리하게는, 필터는 중공형 필터 부재, 특히 둥근 필터 부재이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 중공형 필터 부재는 유리하게는 원주방향으로 밀폐된 필터 매체를 포함할 수 있다. 필터 매체는 유리하게는 지그재그 형상으로 접힐 수 있다. 중공형 필터 부재는 유리하게는 반경방향으로 외부로부터 내부로 또는 그 역으로 유체에 의해 관류될 수 있다.
유리한 실시형태에서는, 적어도 하나의 가열 소자는 양 지지 몸체들과 적어도 전기적 접촉할 수 있다.
이러한 방식으로, 적어도 하나의 가열 소자는 지지 몸체들을 경유하여 전기 전압원의 극에 각각 연결될 수 있다. 접촉부 밖의 2개의 지지 몸체들의 창의적으로 확대된 간격으로 인해, 지지 몸체들 사이의 전기 단락의 위험이 감소될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 가열 소자가 양 지지 몸체들과 열적 접촉할 수 있다. 양 지지 몸체들과의 열적 접촉으로 인해, 열 교환에 대해 능동적이며 그것을 통해 유체가 흐르게 되어 이에 의해 가열되는 가열 장치의 표면 영역은 전체적으로 확대될 수 있다.
또 다른 유리한 실시형태에서는, 적어도 하나의 내부 체적 영역으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 양 지지 몸체들의 외측부들 상에 적어도 하나의 대응 외부 체적 영역이 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 양 외측부들 상에는 유체가 관류할 수 있는 적어도 하나의 외부 체적 영역이 구현될 수 있다. 따라서 유체는 적어도 하나의 가열 소자와 지지 몸체들 주위에서 3개의 유동 레벨들로 흐를 수 있다. 따라서 적어도 하나의 가열 소자와 유체 사이의 열전달은 더욱 개선될 수 있다.
또 다른 유리한 실시형태에서는, 적어도 하나의 지지 몸체는 금속, 특히 판금으로 구성되거나 또는 이를 포함할 수 있다. 금속으로 양호한 전기 전도성이 구현될 수 있다. 또한, 금속으로 양호한 열 전도성이 구현될 수 있다. 금속은 용이하게 가공, 특히 절곡 또는 절단될 수 있다. 판금의 지지 몸체들은 용이하게 구현될 수 있다. 이들은 간단히 절곡될 수 있다. 판금은 그 측방향 연장과 비교하여 최소인 두께로 구현될 수 있다. 이러한 방식으로 요구되는 크기가 최적화될 수 있다.
또 다른 유리한 실시형태에서는, 적어도 하나의 지지 몸체는 적어도 하나의 링형 부분, 특히 적어도 하나의 원형 링 디스크 섹터를 포함할 수 있다. 링형 지지 몸체는 링형 가열 챔버에 간단하고 공간 절약 방식으로 배치될 수 있다. 유리하게는, 적어도 하나의 지지 몸체는 링이거나 또는 링의 섹터일 수 있다. 유리하게는, 특히 가열 챔버의, 하우징의 핀, 특히 센터링 핀은 링의 중앙 개구부를 통해 연장될 수 있다.
유리하게는, 링형 부분은 하나의 둘레측에서 개방될 수 있다. 유리하게는, 링형 부분은 링 디스크, 특히 원형 링 디스크의 섹터일 수 있다.
링형 부분은 유리하게는 가상의 축을 가질 수 있다. 옆모습으로 볼 때, 링형 부분, 특히 원형 링 디스크 또는 원형 링 디스크의 섹터는 축에 대해 반경방향으로 내부로부터 외부로 볼 때, 반경방향 내측 영역, 중앙 영역, 및 반경방향 외측 영역을 가질 수 있다. 적어도 하나의 접촉부는 유리하게는 중앙 영역에 배치될 수 있다. 링형 부분의 반경방향 내측 영역과 반경방향 외측 영역은 적어도 하나의 내부 체적 영역의 각 섹션들을 그들의 측부에서 적어도 부분적으로 이들의 경계를 정할 수 있다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 내부 체적 영역의 섹션은 적어도 하나의 접촉 영역의 반경방향으로 내측에 그리고 반경방향으로 외측에 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 가열 소자는 유체가 원주방향 주위에 더 좋은 방식으로 그리고 더 큰 표면 영역을 가로질러 흐를 수 있다.
링형 부분의 중앙 영역 상에 또는 그 안에 유리하게는 적어도 하나의 수단, 특히 적어도 하나의 개구부 또는 포지셔닝 개구부 및/또는 적어도 하나의 돌출부가 적어도 하나의 가열 소자에 대한 및/또는 가열 챔버에 대한 적어도 하나의 지지 몸체의 부착 및/또는 포지셔닝을 위해 제공될 수 있다.
또 다른 유리한 실시형태에서는, 적어도 하나의 지지 몸체는 적어도 하나의 접촉부와 적어도 하나의 내부 체적 영역 사이의 적어도 전이부의 영역에 적어도 하나의 굴곡부 또는 단차부를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 지지 몸체들 사이의 상이한 간격들이 굴곡부 또는 단차부의 어느 측에 구현될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 내부 체적 영역에서의 지지 몸체들 사이의 간격은 적어도 하나의 접촉부로부터 거리가 증가할수록 균일하게 커진다. 대안으로, 적어도 하나의 내부 체적 영역에서의 양 지지 몸체들 사이의 간격은 일정할 수 있다. 유리하게는, 이 목적을 위해 굴곡부 또는 단차부가 옆모습이 대략 S-형상 또는 Z-형상일 수 있다. 수 개의 내부 체적 영역들이 제공되는 경우, 여기에 제공된 간격들은 상이하거나 동일할 수 있으며 또는 상이한 또는 동일한 경로를 가질 수 있다.
유리하게는, 양 지지 몸체들은 각각 적어도 하나의 굴곡부 또는 단차부를 포함할 수 있다.
유리하게는, 지지 몸체들은 지지 몸체들 사이의 중앙 평면에 대해 대칭형, 특히 굴곡형 또는 단차형일 수 있다. 이러한 방식으로, 통과하는 유동의 균일성이 더욱 개선될 수 있다.
또 다른 유리한 실시형태에서는, 적어도 하나의 가열 소자는 특히 정 온도 계수(positive temperature coefficient)(정특성)를 갖는 온도-종속 전기 저항기를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 가열 소자에 대한 자가 조절(자동 조절) 효과가 달성될 수 있다. 자가 조절 효과는 유체가 히터를 통해 흐르지 않는 경우 가열 시스템의 과열을 피하기 위하여 사용될 수 있다. 유체가 히터를 통해 흐르지 않는 경우, 적어도 하나의 가열 소자의 온도는 크게 증가할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 가열 소자의 전기 저항은 크게 증가할 수 있다. 자가 조절 효과로 인해, 가열 능력은 상응하게 크게 감소되며 가열 시스템의 과열은 방지될 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 가열 소자는 소위 PTC 소자이거나 또는 이를 포함할 수 있다. PTC 소자는 정 온도 계수(positive temperature coefficient)(PTC)를 갖는 온도-종속 전기 저항을 갖는다.
온도-종속 전기 저항기를 갖는 가열 소자, 특히 PTC 소자를 상이한 유동 레벨들로의 유동의 균일한 분배와 조합으로 사용하는 경우, 가열 소자의 작동점이 감소된 온도로 이동될 수 있다. 적어도 하나의 가열 소자의 작동점이 감소된 전기 저항값으로 이동될 수 있다. 따라서 적어도 하나의 가열 소자의 동일한 공간 또는 동일한 크기에 대한 적어도 하나의 가열 소자의 파워 출력은 증가될 수 있다.
또 다른 유리한 실시형태에서는, 중간에 위치한 적어도 하나의 가열 소자를 구비한 적어도 2개의 지지 몸체들은 특히 탄성인 지지 장치에 의해 지지될 수 있다. 지지 장치에 의해, 지지 몸체들 및 적어도 하나의 가열 소자는 함께 지지될 수 있다. 지지 장치로 가열 소자를 갖는 지지 몸체들은 가열 챔버 내에 안정되고 정확히 위치될 수 있다. 또한, 지지 장치로 적어도 하나의 가열 소자와 적어도 하나의 지지 몸체들 사이의 전기적 접촉 및/또는 열적 접촉이 개선될 수 있다. 따라서 전기적 접촉 및/또는 열적 접촉이 보장될 수 있다.
유리하게는, 지지 장치는 탄성을 가질 수 있다. 지지 장치의 탄성으로 인해, 설치 공차 및/또는 작동 관련 공차가 간단한 방식으로 보상될 수 있다. 유리하게는, 지지 장치는 적어도 하나의 탄성 부품을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 탄성 부품은 유리하게는 탄성 압력 부재이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 탄성 부품은 유리하게는 적어도 하나의 탄성 스프링 요소, 특히 판 스프링이거나 또는 이를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 탄성 부품은 일측이 적어도 하나의 지지 몸체에 지지될 수 있으며, 다른 측, 특히 대향 배치된 측이 특히 가열 챔버, 특히 벽에 대해 고정된 위치에 지지될 수 있다.
적어도 하나의 탄성 부품은 유리하게는 적어도 하나의 가열 소자 맞은편에 배치된 대응 지지 몸체의 외측에 지지될 수 있다. 이러한 방식으로, 탄성 부품의 접촉 영역 상으로의 힘 전달이 향상될 수 있다. 따라서 적어도 하나의 지지 몸체와 적어도 하나의 가열 소자 사이의 접촉이 향상될 수 있다. 유리하게는, 적어도 하나의 탄성 부품은 적어도 하나의 접촉부의 영역에 지지될 수 있다.
유리하게는, 접합부는 각각의 다른 지지 몸체의 적어도 하나의 외측과 맞물릴 수 있으며, 상기 외측은 적어도 하나의 탄성 부품의 맞은편에 위치한다. 접합부는 유리하게는 가열 챔버에 대해 고정 연결될 수 있으며, 특히 가열 챔버의 벽에 연결될 수 있다. 유리하게는, 접합부는 강성 또는 탄성일 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 탄성 접합부는 대응하는 적어도 하나의 접촉부의 영역에 맞물릴 수 있다.
유리하게는, 적어도 하나의 탄성 부품 및/또는 접합부는 선택적으로 적어도 하나의 지지 몸체의 2개의 적절한 굴곡부들 또는 단차부들 사이에 또는 이들에 인접하여 배치될 수 있으며, 특히 선택적으로 링형 부분의 중앙 영역에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 접합부 및/또는 적어도 하나의 탄성 부품은 가열 챔부 내부에서 적절한 리세스 안에 공간 절약 방식으로 배치될 수 있다.
상기 기술적 목적은 또한 적어도 하나의 가열 챔버 내에 적어도 하나의 전기적으로 작동되는 가열 소자가 2개의 지지 몸체들 사이에 배치되어 적어도 하나의 지지 몸체의 적어도 하나의 접촉부와 전기적 및 열적 접촉되며, 2개의 지지 몸체들 사이의 적어도 하나의 내부 체적 영역 및 적어도 하나의 지지 몸체의, 적어도 하나의 내부 체적 영역으로부터 멀어지는 쪽을 향하는, 외측 상에 적어도 하나의 외부 체적 영역이 유체에 의해 관류될 수 있으며, 적어도 하나의 내부 체적 영역의 적어도 하나의 확대부에서 2개의 지지 몸체들 사이의 간격은 적어도 상기 적어도 하나의 확대부를 향하는 그 둘레측에서 적어도 하나의 접촉부의 영역에서의 지지 몸체들 사이의 간격보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 가열 장치를 갖는 본 발명에 따라 해결된다.
본 발명에 따르는 유체 시스템과 관련하여 설명되는 이점들과 특징들과 그것의 유리한 실시형태들은 마찬가지로 본 발명에 따르는 가열 장치 및 그것의 유리한 실시형태들에 적용되며, 그 역도 또한 같다.
본 발명은 가열 장치로 유체의 가열이 개선될 수 있는 전술한 종류의 유체 시스템 및 유체용 가열 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 추가적인 이점들, 특징들, 및 상세는 이어지는 설명으로부터 결과하며 여기서 본 발명의 실시형태들이 도면의 도움으로 더욱 상세히 설명될 것이다. 당업자는 도면, 상세한 설명, 및 청구범위에 개시된 특징들을 조합으로 또한 개별적으로 유리하게 고려할 것이며 이들을 의미있는 추가적인 조합들로 결합할 것이다. 이것은 개략적으로 다음과 같이 도시된다:
도 1은 제1 실시형태에 따르는, 연료용 가열 장치를 포함하는, 자동차의 내연기관의 연료용 필터 시스템의 부분 단면도;
도 2는 가열 장치의 영역의 도 1의 필터 시스템의 상세 단면도;
도 3은 도 1 및 도 2의 가열 장치의 하부 접촉 시트의 등측도;
도 4는 도 1 및 도 2의 필터 시스템에 사용될 수 있는 제2 실시형태에 따르는 가열 장치의 상세 단면도;
도 5는 제3 실시형태에 따르는 가열 장치의 횡단면도;
도 6은 제4 실시형태에 따르는 가열 장치의 상세 단면도.
도면들에서 동일한 부품에는 동일한 참조부호가 제공된다.
도 1 및 도 2에는 연료용 필터 시스템(10)이 도시된다. 필터 시스템(10)은 자동차의 내연기관의 연료 라인 내에 배치된다. 이것은 연료, 예를 들면, 디젤 연료를 여과하는 기능을 한다.
필터 시스템(10)은 도 1에서 상부에 가열 챔버(14)와 하부에 필터 챔버(16)를 구비한 필터 하우징(12)을 포함한다. 연료를 위한 입구(18)는 가열 챔버(14) 내로 개방된다. 도 2에 도시된 출구(20)는 필터 시스템(10)의 시스템 축(24)에 대해 반경방향 반대편 측에서 가열 챔버(14)로부터 필터 챔버(16) 내로 연장된다.
필터 챔버(16)에는 지그재그형으로 접힌 원주방향으로 밀폐된 연료용 필터 매체를 포함하는 둥근 필터 부재(22)가 배치된다.
둥근 필터 부재(22), 가열 챔버(14), 및 필터 챔버(16)는 전체로서 시스템 축(24)에 동축으로 배치된다. 둥근 필터 부재(22)는 연료 여과를 위해 외부로부터 내부로 반경방향으로 관류된다. 둥근 필터 부재(22)의 내부 부재는 둥근 필터 부재(22)의 여과 측을 형성한다. 이것은 필터 시스템(10)의 시스템 출구와 연결되며 여기서는 관심 사항이 아니며 이를 통해 정화된 연료가 필터 시스템(10)으로부터 나간다. 가열 챔버(14)의 출구(20)는 가열 챔버(14)를 둥근 필터 부재(22)를 반경방향으로 외향으로 둘러싸는 미여과측과 연결시킨다.
가열 챔버(14)에는 연료를 위한 전기 가열 장치(26)가 배치된다. 가열 장치(26)로, 연료가 필터 하우징(12)에 진입한 후 둥근 필터 부재(22)의 미여과측에 도달하기 전에 가열될 수 있다. 이러한 방식으로, 연료의 유동성이 증가될 수 있으며 따라서 둥근 필터 부재(22)의 미여과측과 여과측 사이의 압력 차이가 감소될 수 있다.
가열 장치(26)는 상부 접촉 시트(28) 및 하부 접촉 시트(30)를 포함한다. 접촉 시트들(28 및 30)은 각각 전기적으로 그리고 열적으로 전도성인 금속으로 제조된다. 상부 접촉 시트(28)가 공간적으로 상부에 있는지 또는 하부에 있는지는 본 발명에 대해서는 중요하지 않다. 지정 "상부" 및 "하부"는 단지 양호한 이해를 위해 사용된다.
상부 접촉 시트(28)와 하부 접촉 시트(30) 사이에는 복수의 전기적으로 작동되는 가열 소자(32)가 배치된다. 가열 소자들(32)은 소위 PTC 소자들이다. 가열 소자들(32)은 각각 정 온도 계수를 갖는 온도-종속 전기 저항기를 포함한다. 가열 소자들(32)은 각각 대략적으로 납작한 원형 실린더 형상을 갖는다.
상부 접촉 시트(28)는 대략적으로 270도의 원주각에 걸쳐 연장되는 대략적으로 평면 원형 링 디스크의 섹터의 형상을 갖는다. 따라서 상부 접촉 시트(28)는 그 원주의 4분의 1에 걸쳐 개방된다. 상부 접촉 시트(28)는 전기 라인을 위한, 도면에서는 도시되지 않은, 접촉 탭을 포함한다. 전기 라인은 필터 시스템(10)의 제1 전기 커넥터(34)에 연결된다.
상부 접촉 시트(28)는 필터 챔버(16) 반대편에 위치한 가열 챔버(14)의 상부 벽(60)에 고정 연결된다. 이 쪽에서, 상부 접촉 시트(28)는 상부 벽(60)과 일체로 연결되는 접합부(36)에 지지된다. 접합부(36)는 하부 접촉 시트(30) 반대편 상부 접촉 시트(28)의 외측에 위치한다.
상부 접촉 시트(28)는 시스템 축(24)에 동축인 개구부를 갖는다. 둥근 중공형 실린더 형상이며 필터 하우징(12)과 일체로 연결된 연결 소켓(38)은 개구부를 통해 연장된다. 연결 소켓(38)은 또한 시스템 축(24)에 동축이다. 여기서는 관심 사항이 아닌 정화된 연료 통로의 출구는 연결 소켓(38) 내에서 연장되며, 둥근 필터 부재(22)의 내부의 부재를 필터 시스템(10)의 시스템 출구와 연결시킨다.
시스템 축(24)에 대해 축방향으로 반대편에 있는 가열 부재(32)의 단부면들은 동일 평면상에 있다. 상부 접촉 시트(28)를 향하는 가열 부재(32)의 상부 단부면들은 각각 하부 접촉 시트(30)를 향하는 상부 접촉 시트(28)의 대응하는 상부 접촉부들(40)의 내부 표면들 상에 평평하게 지지된다. 가열 부재들(32)을 향하는 상부 접촉부(40)의 표면들은 평면이다. 이들은 각각 시스템 축(24)에 직각으로 연장된다. 이들은 가열 소자들(32)의 상부 단부면들에 평행하다. 상부 접촉부들(40)에서 가열 소자들(32)은 각각 상부 접촉 시트(28)와 전기적 및 열적 접촉한다.
접합부들(36)은 각각 시스템 축(24)에 대해 가열 소자들(32) 중 하나와 축방향으로 맞은편에 배치된다. 접합부들(36)은 상부 접촉부들(40) 내의 상부 접촉 시트(28)의 외측과 맞물린다.
도 3에 상세히 도시된 하부 접촉 시트(30)는 또한 원형 링 디스크의 섹터로서 형성된다. 이것은 그 원주의 약 4분의 1에 걸쳐 개방된다.
하부 접촉 시트(30)는 개방된 원주측에 인접하여 배치되는 연결 탭(42)을 포함한다. 연결 탭(42)은 상부 접촉 시트(28)로부터 멀어지는 쪽을 향하는 하부 접촉 시트(30)의 외측 상에 상부 접촉 시트(30)로부터 떨어져 연장된다. 연결 탭(42)은 적절한 전기 라인에 의해 필터 시스템(10)의 제2 전기 커넥터(44)와 연결된다.
전기 커넥터들(34 및 44)은 전압 공급부, 예를 들면, 자동차의 차내 전압 공급 시스템에 연결된다. 이들은, 예를 들면, 내연기관의 모터 제어 유닛에 연결될 수 있다.
하부 접촉 시트(30)는 중앙 센터 개구부(46)를 포함하며 이를 통해 연결 소켓(38)이 연장된다. 또한, 하부 접촉 시트(30)는 2개의 편심 포지셔닝 개구부들(48)을 가지며 이를 통해 필터 하우징(12)에 연결되는 포지셔닝 핀들이 연장된다. 포지셔닝 개구부들(48) 및 포지셔닝 핀들은 시스템 축(24)에 대해 가열 챔버(14) 내의 하부 접촉 시트(30)의 원주방향 배향을 결정한다.
또한, 하부 접촉 시트(30)는 복수의 하부 접촉부들(52)을 포함한다. 하부 접촉부들(52)의 테두리들은 도 3에 점선 원들로서 표시된다. 상부 접촉 시트(28)를 향하는 하부 접촉 시트(30)의 내측 상에는, 하부 접촉 시트(30)를 향하는 가열 소자들(32)의 단부면들이 하부 접촉부들(52)의 적절한 표면들 상에 평평하게 지지된다. 거기에서 가열 소자들(32)은 각각 하부 접촉 시트(30)와 전기적 및 열적 접촉부를 갖는다. 하부 접촉부들(52)의 내부 표면들은 평면이다. 이들은 시스템 축(24)에 직각으로 연장된다. 이들은 가열 소자들(32)의 하부 단부면들에 평행하다. 전체로서, 상부 접촉부들(40)의 내부 표면들 및 하부 접촉부들(52)의 내부 표면들은 동일 평면상에 있다.
설명을 단순화시키기 위한 도 3에 표시된 시스템 축(24)에 대해, 하부 접촉 시트(30)는 반경방향으로 내향으로 하부 접촉부들(52)에 인접하여 반경방향 내측 굴곡부(54)를 포함한다. 하부 접촉부들(52)에 인접하여 반경방향 외향으로, 하부 접촉 시트(30)는 반경방향 외측 굴곡부(56)를 포함한다. 굴곡부들(54 및 56)은 시스템 축(24)과 동축으로 연장된다.
시스템 축(24)에 대해 반경방향 내측 굴곡부(54) 내에서 반경방향으로, 거기에 제공된 하부 접촉 시트(30)의 섹션은 축방향으로 볼 때, 시스템 축(24)에 대해 상부 접촉 시트(28)로부터 떨어져 굴곡된다. 따라서, 반경방향 외측 굴곡부(56)의 반경방향 외향으로 향하는 섹션은 상부 접촉 시트(28)로부터 떨어져 굴곡된다. 반경방향 내측 굴곡부들(54)의 반경방향 내부 및 반경방향 외측 굴곡부(56)의 반경방향 외부의 섹션들의 내부 표면들은 각각 하부 접촉부들(42)이 제공되는 하부 접촉 시트(30)의 반경방향 중간에 위치한 중앙 섹션의 내부 표면의 가상의 반경방향 연장에 대해 동일 평면 상에서 연장된다.
서로 대면하는 상부 접촉 시트(28)와 하부 접촉 시트(30)의 내측들은 접촉부들(42)의 외부에서 내부 체적 영역(58)의 경계를 정한다.
외부 상부 체적 영역(62)은 하부 접촉 시트(30)로부터 멀어지는 쪽을 향하는 상부 접촉 시트(28)의 외측과 가열 챔버(14)의 상부 벽(60) 사이에 배치된다.
외측 하부 체적 영역(64)은 상부 접촉 시트(28)로부터 멀어지는 쪽을 향하는 하부 접촉 시트(30)의 외측과 하부 벽(50) 사이에 배치된다.
내부 체적 영역(58)과 외부 체적 영역들(62 및 64) 각각은 입구(18)로부터 출구(20)로의 그 경로 상에서 연료에 의해 관류될 수 있다.
내부 체적 영역(58)과 2개의 외부 체적 영역들(62 및 64)은 각각 크기와 관련하여 유사한 유동 횡단면을 갖는다. 이러한 방식으로, 유사한 연료량이 3개의 유동 레벨들에서 모두 3개의 체적 영역들(58, 62, 및 64)을 통해 균일하게 흐를 수 있다. 이것은, 하부 접촉 시트(30)의 굴곡부들의 결과로서, 시스템 축(24)에 관하여 접촉부들(40 및 52)의 반경방향 내측 원주방향측들과 반경방향 외측 원주방향측들에 인접한 내부 체적 영역(58)의 확대된 섹션들에서의 상부 접촉 시트(28)와 하부 접촉 시트(30) 사이의 간격이 상부 접촉부들(40)과 하부 접촉부들(52) 사이의 영역들에서보다 더 크다는 점에서 달성된다. 도 4에 도시되며 아래에서 설명되는 제2 실시형태에서 접촉부들(40 및 52) 사이의 영역의 접촉 시트들(28 및 30) 사이의 간격은 참조부호 65 로 식별된다. 내부 체적 영역(58)의 접촉 시트들(28 및 30) 사이의 간격은 여기서는 참조부호 67 이 제공된다.
시스템 축(24)에 관하여, 압력 스프링(66)은 각각 하부 접촉부들(52)의 영역에서 하부 접촉 시트(30)의 외측에서 맞물린다. 압력 스프링(66)은 판 스프링으로 구현된다. 압력 스프링(66)은 하부 접촉 시트(30)로부터 멀어지는 쪽을 향하는 그 측부 상에서 하부 벽(50) 상에 지지된다. 압력 스프링(66)에 의해 하부 접촉 시트(30), 대응 가열 소자(32), 및 상부 접촉 시트(28)는 접합부(36)에 대해 함께 가압된다. 이러한 방식으로, 가열 소자들(32)과 접촉부들(42 및 52) 사이의 열적 및 전기적 접촉들이 보장되고 개선된다.
필터 시스템(10)의 작동에서, 연료는 입구(18)를 통해 가열 챔버(14) 내로 전달된다. 연료는 체적 영역들(58, 62, 및 64)를 통해 흐르며, 이와 관련해서 접촉 시트들(28 및 30) 및 가열 소자들(32)과 열적 접촉한다. 연료 온도에 종속하여, 가열 소자들(32)의 전기 저항은 변화하며 따라서 그들의 개별 가열 능력도 변화한다. 연료는 상응하게 가열된다. 가열된 연료는 출구(20)를 통해 필터 챔버(16) 내로 전달된다. 이것은 필터 매체를 통해 둥근 필터 부재(22)의 반경방향 외측의 미여과측으로부터 반경방향 내측의 여과측으로 흐른다. 정화된 연료는 시스템 출구를 통해 필터 시스템(10)의 필터 하우징(12)으로부터 나온다.
도 4에서 도 1 내지 도 3의 제1 실시형태와 유사한 제2 실시형태에 따르는 가열 장치(26)의 단면이 도시된다.
도 5에서, 도 1 내지 도 3의 제1 실시형태 및 도 4의 제2 실시형태와 유사한 제3 실시형태에 따르는 가열 장치(26)가 도시된다. 처음의 2개의 실시형태들과는 대조적으로, 제3 실시형태에서는 하부 접촉 시트(30)에 유사한 상부 접촉 시트(28)는 반경방향 내측 굴곡부(54)와 반경방향 외측 굴곡부(56)를 가진다. 2개의 접촉 시트들(28 및 30)과 중간에 위치한 가열 소자들(32)을 갖는 배치는 가열 소자들(82)의 가상의 중앙 평면(368)에 대해 대략 대칭형이다. 중앙 평면(368)은 시스템 축(24)에 대해 직각으로 연장된다.
도 6에서, 제4 실시형태에 따르는 가열 장치(26)의 상세가 도시된다. 도 5의 제3 실시형태와는 대조적으로, 접촉 시트들(28 및 30)의 섹션들은 서로에 대해 경사지며 평행하지는 않게 반경방향 내측 굴곡부(54)에 인접하여 반경방향 내향으로 연장되며 반경방향 외측 굴곡부(56)에 인접하여 반경방향 외향으로 연장된다. 이러한 방식으로, 접촉부들(40 및 52)로부터 각각 볼 때, 내부 체적 영역(58)은 반경방향 내향으로 그리고 반경방향 외향으로 확장된다.

Claims (14)

  1. 유체를 위한 적어도 하나의 입구(18) 및 적어도 하나의 출구(20)를 포함하는 적어도 하나의 가열 챔버(14)를 포함하는, 적어도 하나의 유체용 가열 장치(26)를 포함하는, 내연기관의 유체 시스템(10)으로서,
    적어도 하나의 가열 챔버(14)에는 적어도 하나의 전기적으로 작동되는 가열 소자(32)가 2개의 지지 몸체들(28, 30) 사이에 배치되어 적어도 하나의 지지 몸체(28, 30)의 적어도 하나의 접촉부(40, 52)와 전기적 및 열적 접촉을 하며,
    유체는,
    2개의 지지 몸체들(28, 30) 사이의 적어도 하나의 접촉부(40, 52)의 외부에서 상기 지지 몸체들(28, 30)의 서로 대면하는 내측들에 의해 경계가 정해지는, 적어도 하나의 내부 체적 영역(58) 및
    상기 적어도 하나의 내부 체적 영역(58)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 적어도 하나의 지지 몸체(28, 30)의 외측과 상기 가열 챔버(14)의 벽 사이의, 적어도 하나의 외부 체적 영역(62, 64)
    을 관류할 수 있으며,
    적어도 하나의 접촉부(40, 52)에 인접하여 반경방향 내향 및 외향 중 적어도 하나의 방향으로 시스템 축(24)에 대해, 적어도 하나의 지지 몸체(28, 30)는 시스템 축(24)에 대해 동축인 적어도 하나의 굴곡부(54, 56)를 가져서, 상기 적어도 하나의 내부 체적 영역(58)의 적어도 하나의 확대된 섹션이 형성되며, 상기 확대된 섹션에서 2개의 지지 몸체들(28, 30) 사이의 간격(67)은 적어도 상기 적어도 하나의 확대된 섹션을 향하는 그 둘레측에서 적어도 하나의 접촉부(40, 52)의 영역에서의 지지 몸체들(28, 30) 사이의 간격(65)보다 더 큰 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 가열 소자(32)는 적어도 양 지지 몸체들(28, 30)과 전기적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 내부 체적 영역(58)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 양 지지 몸체들(28, 30)의 외측에는 적어도 하나의 대응 외부 체적 영역(62, 64)이 배치되는 특징으로 하는 유체 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 지지 몸체(28, 30)는 금속으로 구성되거나 또는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속은 판금인 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 지지 몸체(28, 30)는 적어도 하나의 링형 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 링형 부분은 적어도 하나의 원형 링 디스크 섹터인 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 지지 몸체(28, 30)는 적어도 하나의 접촉부(40, 52)와 적어도 하나의 내부 체적 영역(58) 사이의 적어도 전이부의 영역에 적어도 하나의 굴곡부(54, 56) 또는 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 가열 소자(32)는 온도-종속 전기 저항기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 온도-종속 전기 저항기는 정 온도 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    중간에 위치한 적어도 하나의 가열 소자(32)를 구비한 적어도 2개의 지지 몸체들(28, 30)은 지지 장치(36, 66)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지지 장치(36, 66)는 탄성인 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유체 시스템은 연료, 오일, 물 또는 요소 용액을 위한 필터 시스템인 것을 특징으로 하는 유체 시스템.
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 특징을 갖는 유체 시스템을 위한 가열 장치(26).
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