KR102336889B1

KR102336889B1 - 배기가스 후처리를 위한 전기 가열식 가열 디스크

Info

Publication number: KR102336889B1
Application number: KR1020207011281A
Authority: KR
Inventors: 크리스토프 팝스트; 피터 히르트; 페르디 쿠르트; 루카스 호르트
Original assignee: 비테스코 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2017-09-18
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2021-12-07
Also published as: EP3685025A1; KR20200051033A; EP3685025B1; JP2020531743A; JP6978738B2; CN111094711A; WO2019053250A1; DE102017216470A1; CN111094711B

Abstract

본 발명은 배기가스의 스트림 및/또는 배기가스 후처리용 구성 요소를 가열하는 가열 디스크(1)로서, 서로 상하로 적층된 복수의 평활한 금속층과 주름진 금속층으로 권취된 벌집형 몸체, 상기 벌집형 몸체를 수용하는 캐리어 쉘(6, 22), 및 상기 캐리어 쉘(6, 22)을 통해 공급되고 상기 벌집형 몸체를 전류원에 연결할 수 있는 전기 접촉 구조물을 포함하고, 상기 캐리어 쉘(6, 22)에 의해 둘러싸인 영역에서 상기 전기 접촉 구조물은 상기 캐리어 쉘(6, 22)의 원주 방향으로 연장되는 접촉 스트립(4, 20)을 가지고, 상기 캐리어 쉘(6, 22)과 상기 접촉 스트립(4, 20) 사이에는 절연 영역(9)이 형성되고, 서로 전기적으로 절연된 복수의 층 스택(2, 21) 각각은 복수의 평활한 금속층과 주름진 금속층으로 형성되고, 상기 복수의 층 스택은 서로 바로 인접하여 배열되고, 상기 접촉 스트립(4, 20)에 전기 전도성으로 연결된, 상기 가열 디스크(1)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 촉매 변환기를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

배기가스 후처리를 위한 전기 가열식 가열 디스크

본 발명은 배기가스의 스트림 및/또는 배기가스 후처리용 구성 요소를 가열하는 가열 디스크(heating disk)로서, 서로 상하로 적층된 복수의 평활한 금속층과 주름진 금속층으로 권취된 벌집형 몸체(honeycomb body), 상기 벌집형 몸체를 수용하는 캐리어 쉘(carrier shell), 및 상기 캐리어 쉘을 통해 공급되고 상기 벌집형 몸체를 전류원에 연결할 수 있는 전기 접촉 구조물을 포함하는 가열 디스크에 관한 것이다. 본 발명은 또한 가열 디스크를 제조하는 방법에 관한 것이다.

배기가스 후처리를 위한 구성 요소를 추가 가열하는 데 사용되는 가열 디스크는 종래 기술에 알려져 있다. 이러한 가열의 목적은 특히 배기가스 후처리를 위한 법적으로 규정된 값을 준수하기 위해 배기가스를 보다 신속히 후처리하는 데 유리한 온도 범위에 도달하기 위한 것이다.

이를 위해, 다른 배기가스 후처리 구성 요소의 벌집형 몸체와 유사한 가열 디스크는, 예를 들어, 적절한 형상을 갖는 디스크를 얻기 위해 하나의 공정 단계로 권취된 평활한 금속층과 주름진 금속층의 층 스택(stack of layers)으로부터 생성된다.

가열은 가열 디스크에 전류를 도입함으로써 옴 저항을 사용하여 일어난다.

종래 기술에 알려진 장치의 특정 단점은 도입된 전류가 충분한 정도로 균일하게 분포되지 않아 가열 디스크에 불균일한 가열을 초래한다는 것이다. 불균일한 가열을 피하기 위해 이전에 사용된 조치는 특히 생산 기술 측면에서 구현하기 어렵거나 높은 기술적 지출 및 높은 비용을 수반하기 때문에 불리하다.

따라서, 본 발명의 목적은 가열 디스크에의 전류 도입을 최적화하여 가열 디스크를 균일하게 가열하는 것을 보장하는, 배기 디스크 후처리용 구성 요소를 가열하기 위한 전기 가열 디스크를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 가열 디스크를 제조하는 데 사용될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

가열 디스크와 관련된 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 가열 디스크에 의해 달성된다.

본 발명의 예시적인 실시예는 배기가스의 스트림 및/또는 배기가스 후처리용 구성 요소를 가열하는 가열 디스크로서, 서로 상하로 적층된 복수의 평활한 금속층과 주름진 금속층으로 권취된 벌집형 몸체, 상기 벌집형 몸체를 수용하는 캐리어 쉘, 및 상기 캐리어 쉘을 통해 공급되고 상기 벌집형 몸체를 전류원에 연결할 수 있는 전기 접촉 구조물을 포함하고, 상기 캐리어 쉘에 의해 둘러싸인 영역에서 상기 전기 접촉 구조물은 상기 캐리어 쉘의 원주 방향으로 연장되는 접촉 스트립을 가지고, 상기 캐리어 쉘과 상기 접촉 스트립 사이에는 절연 영역이 형성되고, 서로 전기적으로 절연된 복수의 층 스택이 복수의 평활한 금속층과 주름진 금속층으로 각각 형성되고, 서로 바로 인접하여 배열되고, 상기 접촉 스트립에 전기 전도성으로 연결된, 상기 가열 디스크에 관한 것이다.

이러한 구성은 공통 접촉 스트립을 통해 전기 전류를 복수의 층 스택에 균일하게 공급할 수 있기 때문에 특히 유리하다. 접촉 스트립은 여기서 특히 금속 스트립으로서 형성되고, 금속 스트립은 캐리어 쉘을 통해 공급되는 전기 접촉 구조물에 의해 전류원에 연결될 수 있다.

따라서 접촉 스트립은 전기 전류를 위한 라인 구획의 일부이다. 따라서, 접촉 스트립은 바람직하게는 캐리어 쉘 자체에 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 캐리어 쉘에 대하여 전기적으로 절연된다.

접촉 스트립이 서로 전기적으로 절연된 다수의 층 스택과 동시에 전기 전도성으로 접촉하는 것이 특히 유리하며, 이는, 캐리어 쉘을 통한 단일 전기 피드스루(feedthrough)만으로 복수의 층 스택으로 균일한 전류 도입이 달성될 수 있기 때문이다. 이상적으로, 가열 디스크의 모든 층 스택과 접촉 스트립 사이에 전기 전도성 연결이 존재한다.

층 스택이 서로 전기적으로 절연된 것이 특히 유리하다. 층 스택을 서로 전기적으로 절연하면 최소의 전기 저항의 원리에 기초하여 전류가 층 스택을 통한 바람직한 짧은 전도 경로를 검색하는 것을 방지한 결과, 국부적인 핫스팟(local hot spot)이 발생하는 것을 방지하여, 가열 디스크에 걸쳐 불균일한 온도 분포가 발생하는 것을 방지한다. 특히 고전류에서, 원하지 않는 핫스폿이 발생하면 가열 디스크가 손상되어 가열 디스크가 고장날 수 있다. 이것은 서로 전기 절연에 의해 회피된다.

전기 절연을 위해 개별 층 스택 사이에 공기 갭이 제공될 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 예를 들어 세라믹 재료의 절연층이 제공될 수도 있다.

상기 캐리어 쉘은 상기 원주 방향으로 연장되는 상기 접촉 스트립을 위한 수용부를 형성하는 반경 방향 외측을 향하는 벌지(bulge)를 포함하는 것이 또한 유리하다.

벌지는 캐리어 쉘에 의해 둘러싸인 영역에서 접촉 스트립과 캐리어 쉘 사이의 절연 영역을 위한 수용 영역을 생성하는 데 특히 유리하다. 이는 접촉 스트립이 나머지 캐리어 쉘에 의해 형성된 단면에 수용될 필요가 없어서, 동작 동안 주위로 흐를 수 있는 활성 가열 표면이 감소될 수 있다는 장점을 갖는다. 이의 목적은 관통 흐름이 가능한 가장 많은 수의 채널을 형성하고 가능한 적은 오프셋(offset)과 날카로운 에지 전이(sharp-edge transition)를 형성하기 위해 캐리어 쉘의 단면적을 가능한 한 권취된 층 스택으로 완전히 채우는 것이다. 또한, 층 스택이 연속적인 주변 영역을 갖고 특히 접촉 스트립과 같은 추가 요소를 포함할 필요가 없는 경우, 제조 관점에서 층 스택으로 단면적을 채우는 것이 더 쉽다.

바람직한 예시적인 실시예는 절연 영역이 공기 갭에 의해 형성되거나 또는 절연 영역이 세라믹 절연에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

절연 영역은 특히 세라믹 재료 층에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이것은 벌지에 직접 도입되거나 또는 접촉 스트립에 적용될 수 있다. 바람직하게는 전기 전도성 금속으로 형성된 접촉 스트립은 세라믹 절연체에 연결될 수 있다. 이를 위해, 활성 납땜을 사용하는 것이 특히 유리하고/하거나 세라믹 절연층을 먼저 금속화하면 예를 들어 접촉 스트립이 또한 납땜되거나 또는 용접될 수 있다. 이러한 구성에서, 세라믹 층은 또한 캐리어 쉘에 대해 접촉 스트립을 기계적으로 지지하는 부분으로 동시에 작용한다.

대안으로서, 접촉 스트립과 캐리어 쉘 사이에는 공기 갭이 제공될 수 있으며, 이 경우, 캐리어 쉘에서 접촉 스트립을 안정화시키기 위한 수단이 추가로 제공되어야 하며, 또한 진동 또는 다른 외부 간섭 영향으로 인해 캐리어 쉘의 의도치 않은 접촉을 방지하기 위한 조치가 또한 취해져야 한다.

또한 접촉 스트립은 서로 전기적으로 절연된 최대 3개의 층 스택에 전기 전도성으로 연결되는 것이 바람직하다. 접촉 스트립을 복수의 개별 층 스택에 연결하는 것은 전류가 훨씬 더 정확하게 도입될 수 있고 가열 디스크의 전체 표면적에 걸쳐 보다 균일한 전류 분포가 달성되는 것이 보장되기 때문에 유리하다.

스택에서 병렬로 배열된 층 수가 많을수록, 스택을 통해 흐르는 전류가 감소된 저항 영역을 따라 퍼지는 것에 의해 평균 이상으로 흐르는 영역을 생성함과 동시에 평균 미만으로 흐르는 영역을 생성할 가능성이 더 높아진다. 이것은 온도 분포에 강한 불균일성을 초래하여, 가열 전력 또는 가열 디스크의 전체 성능이 감소된다. 또한, 불균일한 온도 분포 및 이로 초래되는 재료의 응력에 의해 내구성이 악영향을 받는다.

따라서, 층 스택이 가능한 한 서로 절연되는 많은 서브-스택으로 분할되는 것이 유리하다. 서브-스택의 합으로 형성된 전체 스택이 갖는 층 수가 많을수록, 기능적인 관점에서 보면 서브-스택이 많은 것이 바람직하다. 실제 테스트 결과 5개 내지 7개의 층을 가진 서브-스택이 유리한 균일한 분포를 생성하는 것으로 나타났다. 특히 큰 직경을 갖는 가열 디스크의 경우, 최대 20개의 전체 층 스택이 가능하며, 각각의 전체 층은 하나의 평활한 층 및 하나의 주름진 층으로 각각 구성된다. 이는 2개 내지 3개의 서브-스택의 특히 적절한 분할을 초래한다. 3개 내지 7개의 층을 갖는 하나의 스택, 8개 내지 14개의 층을 갖는 2개의 스택, 15개를 초과하는 층을 갖는 3개의 스택으로 분할하는 것이 이상적이다.

또한, 최대 5개, 바람직하게는 3개의 층 스택이 각각 최대 7개의 주름진 금속층을 갖고 최대 8개의 평활한 금속층을 갖는 것이 유리하다.

또한, 접촉 스트립이 캐리어 쉘의 원주 방향으로 연장되고, 접촉 스트립의 일부 영역이 벌집형 몸체의 중심축에 대해 각져 있는 것이 유리하다. 이는 충격, 열 팽창 등으로 인해 접촉 스트립이 이동해도 접촉 스트립과 캐리어 쉘 사이에 전기 전도성 접촉을 초래하지 않아서 접촉 스트립과 캐리어 쉘 사이의 거리를 증가시키는 데 유리하다.

또한 접촉 스트립의 각진 영역이 2500㎐를 초과하는 값을 갖는 각진 영역의 공진 주파수가 배기 시스템의 발진 주파수 밖의 범위에 있도록 치수 정해지는 것이 바람직하다.

접촉 스트립은 가열 디스크를 통해 흐를 수 있는 전체 전류를 수용하도록 의도되고, 이에 따라 금속층을 형성하는 포일의 폭과 두께를 곱한 것으로 얻어진 합 이상의 단면을 가져야 한다. 감소된 냉각 표면을 보상하기 위한 공차를 포함한 두께는 다음 식에 기초한다:

두께_{접촉 스트립}= D_f × (n_{주름진 층}+ 1) × 300㎛

여기서 보정 계수(D_f)는 0.6 내지 1.5일 수 있다.

따라서, 접촉 스트립은 파괴되지 않고 예를 들어 2500㎐의 진동 부하를 견딜 수 있도록 치수 정해진다.

바람직하게는 가능한 적은 열을 발생시키기 위해 낮은 비저항, 바람직하게는 1.5Ω×㎟/m 미만의 비저항을 갖는 재료가 이 영역에 사용된다.

또한, 캐리어 쉘을 통한 전기 접촉 구조물을 위한 피드스루가 외부로부터 내측으로 원추형으로 테이퍼(taper)지는 단면을 갖는 것이 유리하다. 내부 전도체를 피드스루 내로 가압함으로써 견고히 고정된 유지를 생성할 수 있기 때문에 외부로부터 내측으로 원추형으로 테이퍼링되는 단면이 유리하다. 압입력을 증가시켜 내부 전도체를 전진시킴에 따라 피드스루에 내부 전도체를 고정하는 것이 영향을 받을 수 있다.

또한, 전기 접촉 구조물은 캐리어 쉘을 관통하는 수용 슬리브에 삽입되는 내부 전도체에 의해 형성되고, 내부 전도체는 전기 절연층에 의해 수용 슬리브로부터 이격되는 것이 유리하다. 이는 내부에 접촉 스트립이 전기적으로 접촉하는 것을 보장함과 동시에 수용 슬리브를 유지하는 캐리어 쉘과 내부 전도체 사이에 전기 접촉이 일어나는 것을 피하는 데 유리하다.

또한 내부 전도체 및/또는 수용 슬리브는 원추형으로 테이퍼진 단면을 갖는 것이 바람직하다. 이는 내부 전도체를 수용 슬리브에 정해진 만큼 압입하는 데 특히 유리하다. 내부 전도체 및 수용 슬리브의 치수에 따라, 주어진 압입력에서 내부 전도체를 정확히 정해진 삽입 깊이만큼 삽입하는 것을 보장할 수 있다.

또한, 접촉 스트립이 전기 접촉 구조물을 형성하는 요소들에 연결되고, 캐리어 쉘을 통해 공급되고, 상기 요소들에 의해 캐리어 쉘에 대해 위치되는 것이 유리하다. 이는 한편으로는 내부 전도체가 의도치 않게 풀리는 것을 피하기 위해 내부 전도체를 고정시키는 데 유리하고, 다른 한편으로는, 간단한 방식으로 접촉 스트립과 신뢰성 있는 전기적 접촉을 이뤄 내부 전도체를 캐리어 쉘 내에 고정시키는 데 유리하다.

또한 접촉 스트립이 금속/세라믹 납땜 연결에 의해 절연층에 대하여 기계적으로 고정되지만 전기 절연 방식으로 캐리어 쉘에 연결되는 것이 바람직하다.

상기 방법에 관한 목적은 청구항 14의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 예시적인 실시 양태는 가열 디스크를 갖는 촉매 변환기를 제조하는 방법으로서,

■ 상기 캐리어 쉘에 벌지를 형성하는 단계,

■ 상기 벌지를 세라믹 절연층으로 코팅하는 단계,

■ 상기 캐리어 스트립으로 둘러싸인 영역에 상기 접촉 스트립을 도입하는 단계,

■ 상기 층 스택을 상기 접촉 스트립에 납땜하는 단계, 및

■ 상기 전기 접촉 구조물을 상기 접촉 스트립에 납땜하거나 또는 용접하는 단계를 포함하는, 가열 디스크를 갖는 촉매 변환기를 제조하는 방법에 관한 것이다.

이러한 방법은, 캐리어 쉘에 의해 미리 결정된 단면적을 권취된 층 스택 이외의 요소로 채울 필요 없이, 접촉 스트립 및 전기 절연층을 위한 캐리어 쉘의 내부에 수용 영역을 생성하기 위해 특히 유리하다. 캐리어 쉘에 의해 형성된 전체 단면적은 흐를 수 있는 최대 가능한 면적을 얻기 위해, 및 따라서 가열 디스크로부터 배기가스 스트림으로 최상의 가능한 열 전달을 얻기 위해 바람직하게는 권취된 층 스택으로 채워진다.

또한 절연층은 금속화를 받는 것이 유리하다. 절연층을 금속화하면 용접 또는 납땜과 같은 종래의 방법을 사용하여 접촉 스트립과 절연층을 연결하는 데 유리하다.

또한 내부 전도체 및 수용 슬리브가 캐리어 쉘로 함께 가압되는 것이 유리하다. 이는 내부 전도체와 수용 슬리브가 서로 견고히 연결되고 요소들이 의도하지 않게 분리되지 않는 것을 보장하는 데 유리하다.

본 발명의 유리한 개선은 종속 청구항 및 도면에 대한 다음의 상세한 설명에서 설명된다.

본 발명은 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 기초하여 다음 본문에서 상세히 설명된다.
도 1은 전기 접촉 구조를 위한 피드스루 및 다수의 층 스택을 연결하기 위한 접촉 스트립을 갖는 본 발명에 따른 가열 디스크를 통한 개략 단면도;
도 2는 층 스택에 전기 전류를 공급하는 데 사용되는 내부 전도체가 있는 피드스루를 통한 단면도; 및
도 3은 가열 디스크를 통한 다른 개략 단면도로서, 여기서 접촉 스트립은 각진 영역을 갖는 것을 도시하는 도면.

도 1은 가열 디스크(1)를 통한 단면도를 도시한다. 가열 디스크(1)는 서로 상하로 적층된 평활한 금속층과 주름진 금속층으로 형성된 복수의 층 스택(2)으로 형성된다. 층 스택(2)은 공기 갭(3)에 의해 서로 전기적으로 절연되어, 하나의 층 스택(2)으로부터 그 다음 층 스택으로 전류가 흐를 수 없다.

층 스택(2)은 단부에서 접촉 스트립(4)에 연결된다. 접촉 스트립(4)은 기능상 도 1에 도시되지 않은 전기 전도체에 연결되고, 전기 전도체는 피드스루(5)를 통해 가열 디스크(1)로 공급된다.

권취된 층 스택(2) 및 접촉 스트립(4)은 캐리어 쉘(6) 내에 배열되고, 캐리어 쉘은 층 스택(2)에 의해 형성된 가열 디스크(1)를 둘러싸고 가열 디스크에 필요한 안정성을 제공한다.

전기 전류는 피드스루(5)를 통해 접촉 스트립(4)으로 전달되고 화살표(7)를 따라 층 스택(2)을 통해 흐른다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 2개의 층 스택(2)은 접촉 스트립(4)에 전기 전도성으로 연결된다. 따라서, 2개의 층 스택(2)은 피드스루(5)를 통해 흐르는 전류를 균일하게 받는다. 층 스택(2) 간을 서로 전기적으로 절연하면 또한 각각의 경우에 전류가 각각의 층 스택(2)을 따라서만 흐르고 인접한 층 스택(2)으로 제어되지 않게 흐르지 않는 것을 보장한다. 이것은 불균일한 온도 분포를 초래하여 가열 디스크(1)의 효율에 악영향을 미칠 수 있는 바람직하지 않은 단축된 전류 흐름 경로가 없는 것을 보장하는 데 특히 중요하다.

캐리어 쉘(6)은 반경 방향 외측을 향하는 벌지(8)를 갖는다. 이 벌지(8)는 접촉 스트립(4) 및 가능하게는 절연 영역(9)을 수용하는 역할을 한다. 벌지(8)는 바람직하게는 접촉 스트립(4)이 그 안에 완전히 수용될 수 있도록 구성되어, 캐리어 쉘(6)에 의해 둘러싸인 전체 단면적이 권취된 층 스택(2) 또는 이 층 스택으로 형성된 가열 디스크(1)에 사용될 수 있다.

설계에 따라, 절연 영역(8)은 접촉 스트립(4)을 캐리어 쉘(6)로부터 충분한 거리에 이격 배열하도록 공기 층에 의해 형성되거나 또는 세라믹 재료 층에 의해 형성될 수 있다. 접촉 스트립(4)은 바람직하게는 세라믹 절연 쉘을 통해 캐리어 쉘(6)에 대해 지지되고 가능하게는 또한 캐리어 쉘에 연결될 수 있다. 이것은 가열 디스크의 강도와 내구성을 증가시킨다.

피드스루(5)는 영구 유지를 보장하기 위해 캐리어 쉘(6)에 유리하게 용접되거나 납땜된다.

도 2는 피드스루(10)를 통한 단면도로서, 도 1에 참조 번호 5로 이미 지시된 것이다.

피드스루(10)는 내부 전도체(11)를 가지며, 이 내부 전도체는 캐리어 쉘에 연결된 수용 슬리브(12)를 통해 접촉 스트립(13)으로 이어진다. 수용 슬리브(12)와 내부 전도체(11) 사이에는 절연층(14)이 배치되고 절연층은 캐리어 쉘에 대한 전기 절연을 생성한다.

접촉 스트립(13)과 내부 전도체(11)는 서로 용접되거나 또는 납땜되는 것이 바람직하다.

도 2의 예시적인 실시예는 내부 전도체(11) 및 수용 슬리브(12)를 도시하며, 이들 각각은 내측으로 원추형으로 테이퍼지는 단면을 갖는다. 내부 전도체(11)를 수용 슬리브(12) 내로 가압함으로써, 내부 전도체(11)와 수용 슬리브(12) 사이에 가압 효과가 발생된다.

수용 슬리브(12) 및 내부 전도체(11)를 이렇게 설계하면 또한 원추형 설계로 인해 내부 전도체(11)가 캐리어 쉘의 내부 영역으로 미끄러질 수 없기 때문에, 접촉 스트립(13)이 그 위치에 고정 유지되는 것이 보장된다.

도 3은 도 1의 것에 대응하는 구성의 접촉 스트립(20)의 대안적인 설계를 도시한다. 도 3에서는 간략화를 위해 접촉 스트립(20)은 하나의 층 스택(21)에만 연결되어 있다. 그러나, 서로 전기적으로 절연된 다수의 층 스택을 연결해도 아무런 문제없이 가능하다.

접촉 스트립(20)은 캐리어 쉘(22)로부터 반경 방향 내측으로 구부러진 각진 영역(24)을 갖는다. 이는 캐리어 쉘(22)과 접촉 스트립(20) 사이의 거리가 증가되어, 예를 들어 세라믹 층과 같은 전기 절연층이 제공되지 않더라도 개선된 전기적 절연이 달성되기 때문에 유리하다.

접촉 스트립(20), 특히 각진 영역(24)은, 특히 접촉 스트립(20)의 고유 주파수가 바람직하지 않은 공진 현상을 피하기 위해 자동차의 배기 시스템에서 진동의 주파수 스펙트럼 밖에 놓이는 방식으로 재료를 선택하고 치수를 정하도록 설계될 수 있다.

개별적인 예시적인 실시예의 상이한 특징들은 또한 서로 결합될 수 있다. 도 1 내지 도 3의 예시적인 실시예는 특히 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명의 개념을 설명하는 역할을 한다.

Claims

배기가스의 스트림 및 배기가스 후처리용 구성 요소 중 적어도 하나를 가열하는 가열 디스크(1)로서,
서로 상하로 적층된 복수의 평활한 금속층과 주름진 금속층으로 권취된 벌집형 몸체(honeycomb body), 상기 벌집형 몸체를 수용하는 캐리어 쉘(carrier shell)(6, 22), 및 상기 캐리어 쉘(6, 22)을 통해 공급되고 상기 벌집형 몸체를 전류원에 연결할 수 있는 전기 접촉 구조물을 포함하되,
상기 캐리어 쉘(6, 22)에 의해 둘러싸인 영역에서, 상기 전기 접촉 구조물은 상기 캐리어 쉘(6, 22)의 원주 방향으로 연장되는 접촉 스트립(4, 20)을 가지고, 상기 캐리어 쉘(6, 22)과 상기 접촉 스트립(4, 20) 사이에는 절연 영역(9)이 형성되고, 서로 전기적으로 절연된 복수의 층 스택(stack of layers)(2, 21)이 복수의 평활한 금속층과 주름진 금속층으로 각각 형성되고, 서로 바로 인접하여 배열되고, 상기 접촉 스트립(4, 20)에 전기 전도성으로 연결되고,
상기 캐리어 쉘(6)은 원주 방향으로 연장되는 상기 접촉 스트립(4)을 수용하는 수용부를 형성하는, 반경 방향 외측을 향하는 벌지(bulge)(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제1항에 있어서, 상기 층 스택(2, 21)은 서로 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
삭제
제1항에 있어서, 상기 절연 영역은 공기 갭에 의해 형성되거나, 또는 상기 절연 영역(9)은 세라믹 절연에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제1항에 있어서, 상기 접촉 스트립(4, 20)은 서로 전기적으로 절연된 최대 3개의 층 스택(2, 21)에 전기 전도성으로 연결된 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제5항에 있어서, 상기 최대 3개의 층 스택(2, 21)은 각각 최대 7개의 주름진 금속층을 포함하고 최대 8개의 평활한 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제1항에 있어서, 상기 접촉 스트립(20)은 상기 캐리어 쉘(22)의 원주 방향으로 연장되고, 상기 접촉 스트립(20)의 일부 영역(24)은 상기 벌집형 몸체의 중심축에 대해 각져 있는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제7항에 있어서, 각져 있는 상기 접촉 스트립(20)의 일부 영역(24)은 2500㎐를 초과하는 값을 갖는 각진 영역(24)의 공진 주파수가 배기 시스템의 발진 주파수 밖의 범위에 있도록 치수 정해지는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제1항에 있어서, 상기 캐리어 쉘(6)을 통한 전기 접촉 구조물을 위한 피드스루(feedthrough)(5, 10)는 외부로부터 내측으로 원추형으로 테이퍼지는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제9항에 있어서, 상기 전기 접촉 구조물은 상기 캐리어 쉘을 관통하는 수용 슬리브(12)에 삽입되는 내부 전도체(11)에 의해 형성되고, 상기 내부 전도체(11)는 전기 절연층(14)에 의해 상기 수용 슬리브(12)로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제10항에 있어서, 상기 내부 전도체(11) 및 상기 수용 슬리브(12) 중 적어도 하나는 원추형으로 테이퍼진 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제1항에 있어서, 상기 접촉 스트립(4, 20)은 상기 전기 접촉 구조물을 형성하는 요소들에 연결되고, 상기 캐리어 쉘(6, 22)을 통해 공급되고, 상기 요소들에 의해 상기 캐리어 쉘(6, 22)에 대해 위치되는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제10항에 있어서, 상기 접촉 스트립은 금속/세라믹 납땜 연결에 의해 상기 전기 절연층(14)에 대하여 기계적으로 고정되지만 전기 절연 방식으로 상기 캐리어 쉘에 연결되는 것을 특징으로 하는 가열 디스크(1).
제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항의 가열 디스크(1)를 갖는 촉매 변환기를 제조하는 방법으로서,
■ 상기 캐리어 쉘(6)에 벌지(8)를 형성하는 단계,
■ 상기 벌지(8)를 세라믹 절연층(9)으로 코팅하는 단계,
■ 상기 캐리어 쉘(6)로 둘러싸인 영역에 상기 접촉 스트립(4)을 도입하는 단계,
■ 상기 층 스택(2)을 상기 접촉 스트립(4)에 납땜하는 단계, 및
■ 상기 전기 접촉 구조물을 상기 접촉 스트립(4)에 납땜하거나 또는 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 디스크를 갖는 촉매 변환기를 제조하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 절연층(9)은 금속화를 받는 것을 특징으로 하는 가열 디스크를 갖는 촉매 변환기를 제조하는 방법.
제10항의 가열 디스크(1)를 갖는 촉매 변환기를 제조하는 방법으로서,
■ 상기 캐리어 쉘(6)에 벌지(8)를 형성하는 단계,
■ 상기 벌지(8)를 세라믹 절연층(9)으로 코팅하는 단계,
■ 상기 캐리어 쉘(6)로 둘러싸인 영역에 상기 접촉 스트립(4)을 도입하는 단계,
■ 상기 층 스택(2)을 상기 접촉 스트립(4)에 납땜하는 단계, 및
■ 상기 전기 접촉 구조물을 상기 접촉 스트립(4)에 납땜하거나 또는 용접하는 단계를 포함하되,
상기 내부 전도체(11) 및 상기 수용 슬리브(12)는 상기 캐리어 쉘로 함께 가압되는 것을 특징으로 하는 가열 디스크를 갖는 촉매 변환기를 제조하는 방법.