(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料（１０）が内部に配置された本体（２０）を有する流体管を備え、
前記導電性材料が、隣接して配置される２つの導体（１１、１２）を有し、前記導電性材料は織物材料を備え、
一方の導体の端部に設けられる第１クリンプコネクタ（４０）と、
他方の導体の端部に設けられる第２クリンプコネクタ（５０）とを備え、
両クリンプコネクタは、前記本体の同じ側の端部に設けられ、
複数の前記導体は、前記本体の他端に設けられる第３クリンプコネクタ（３０）により電気的に直列に連結され、前記第３クリンプコネクタが、内周面から内側に突出する１つまたは複数の隆起部を備え、前記各隆起部は、前記絶縁カバーを貫通する鋭い端部を有するとともに、前記隆起部が、３００度に亘って円周方向に延在し、
前記導体間に電圧を印加するとともに電流を流して前記流体管を加熱するため、電源を各導体に連結する手段（４１、５１）とを備える
ことを特徴とする加熱流体管。
【請求項２】
各導体の各端部の連結には、前記電源の一方の端子を前記第１クリンプコネクタに接続することと、前記電源の他方の端子を前記第２クリンプコネクタに接続することとが含まれることを特徴とする請求項１に記載の加熱流体管。
【請求項３】
前記導電性材料に半導体炭素繊維材料が含まれることを特徴とする請求項１に記載の加熱流体管。
【請求項４】
前記炭素繊維材料に炭素繊維の糸が含まれることを特徴とする請求項３に記載の加熱流体管。
【請求項５】
前記炭素繊維材料に炭素繊維抗張補強材が含まれることを特徴とする請求項３に記載の加熱流体管。
【請求項６】
前記流体管がホースであることを特徴とする請求項１に記載の加熱流体管。
【請求項７】
前記流体管の上を覆う絶縁カバーを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱流体管。
【請求項８】
導電性炭素繊維織物材料が内部に配置された本体を有し、絶縁カバーを更に備える流体管と、
前記導電性炭素繊維織物材料は、互いに電気的に絶縁された２つの導体を有し、
前記導体は、前記流体管の一端で絶縁カバーを貫通するクリンプコネクタによって電気的に直列に接続され、前記クリンプコネクタが、内周面から内側に突出する１つまたは複数の隆起部を備え、前記各隆起部は、前記絶縁カバーを貫通する鋭い端部を有するとともに、前記隆起部が、３００度に亘って円周方向に延在し、
前記導体間に電圧を印加するとともに電流を流して前記流体管を加熱するため、電源を直列回路の各導体の他端に連結する手段を備える
ことを特徴とする加熱流体管。
【請求項９】
半導体炭素繊維織物材料が内部に配置された本体を有し、絶縁カバーを更に備える流体管と、
前記半導体炭素繊維織物材料は、互いに電気的に絶縁された２つの導体を有し、
両者ともに本体の同じ側の端部に設けられる、第１の導体に係合する第１クリンプコネクタと、第２の導体に係合する第２クリンプコネクタとを備え、
前記複数の導体は、前記本体の他端において、前記第１、第２の導体と電気的に係合するために前記絶縁カバーを貫通する第３クリンプコネクタにより電気的に直列に接続され、前記第３クリンプコネクタが、内周面から内側に突出する１つまたは複数の隆起部を備え、前記各隆起部は、前記絶縁カバーを貫通する鋭い端部を有するとともに、前記隆起部が、３００度に亘って円周方向に延在し、
前記導体間に電圧を印加するとともに電流を流して前記流体管を加熱するため、直列回路を形成する前記各第１、第２クリンプコネクタに電源を連結する手段を備える
ことを特徴とする加熱流体管。
【請求項１０】
前記第１クリンプコネクタが、内周面から内側に吐出する１つまたは複数の隆起部を備え、前記各隆起部が、前記絶縁カバーを貫通する鋭い端部を有することを特徴とする請求項９に記載の加熱流体管。
【請求項１１】
前記第１クリンプコネクタおよび前記第２クリンプコネクタはそれぞれ、内周面から内側に吐出する１つまたは複数の隆起部を備え、各隆起部は、前記絶縁カバーを貫通する鋭い端部を有することを特徴する請求項９に記載の加熱流体管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱流体管に関し、より詳細には、導電性織物素材と、導体の端部に設けられた第１クリンプコネクタと、他方の導体の端部に設けられた第２クリンプコネクタとを備え、両クリンプコネクタが管本体の同じ側の端部に設けられ、導体同士が管本体の他端において、第３クリンプコネクタにより電気的に直列に接続されている流体管に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州ではユーロＶ車と呼ばれるＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction：選択式還元触媒）車は、ディーゼル車であり、排出物を低減するためオペレーティング流体を使用する。典型的には、ＳＣＲ車両は、燃料タンクとは別に自動車用尿素溶液などのオペレーティング流体の運搬に利用される尿素タンクを備える。自動車用尿素溶液（ＡＵＳ）は、ミネラル除去水に溶解された高純度尿素の溶液である。ＡＵＳはＳＣＲ車の尿素タンクに貯蔵され、窒素酸化物を窒素と水の要素に変換するために車の排気ガスに噴霧される。これにより、ＳＣＲ車両は、ユーロＶ排気ガス基準（Euro V Emissions Standard）のような種々の排出基準を上手く満足することができる。
【０００３】
問題なことに、ＡＵＳは約マイナス１１℃の温度で凍結する。ＳＣＲ車におけるこの排出ガス低減方法の有効性を保証するには、噴射可能なようにＡＵＳは液体状態に維持される必要がある。
【０００４】
ＳＣＲ車両は、一般に電熱線などに依拠し、電熱線はＡＵＳの凍結を防止するためにＡＵＳホースまたはラインの中に成形され、またはその周りに巻き付けられている。これは、加熱特性を変更するために流体ライン全体の再設計を必要とする、やや非効率で柔軟性のない解決策である。従って、内部ワイヤ組立体の加熱特性を変更するには、ホースの別の製造行程を作成しなければならず、ホースが押出し成形されているときに、ワイヤピッチ、ワイヤサイズを変更し、またはシステムに更にワイヤを追加し、またはこれら３つ全ての組合せのいずれかよって、１フィート当たりの抵抗が変更される。
【０００５】
また、アラスカ、北極、南極において石油が掘削されることにより、石油掘削リグはより厳しい環境で運転されている。今日では、リグが華氏マイナス６０度の天候で始動することは珍しいことではない。この寒冷な天候は、掘削リグの機器や油圧部品に悪影響を及ぼす。このような低温で油圧機械を起動する場合、バルブやシリンダのシールが破裂することは珍しくない。
【０００６】
当技術分野の代表的なものは、米国特許第９，４１０，６５２号明細書であり、これは、その内部に半導体素材が埋設された管本体を有し、管を縦断して電圧を印加して電流を流し、流体管を加熱するために管に連結された電源を備える加熱流体管を開示する。流体管加熱システムは、流体管を覆うように配置された半導体スリーブと、スリーブの両端に連結され、スリーブを縦断して電圧を印加し、それにより電流を半導体スリーブに流し、スリーブと管を加熱する電源を備える。あるいは、電源の一方の端子は、スリーブまたは管の各端部に連結され、電源の他方の端子は、スリーブまたは管の間に連結されて、並列加熱回路を提供する。
【０００７】
必要とされているのは、導電性の織物材料と、導体の端部に設けられた第１クリンプコネクタと、導体の他方の端部に設けられた第２クリンプコネクタとを備え、両クリンプコネクタが、本体の同じ側の端部に設けられ、導体が管本体の他方の端部に設けられる第３クリンプコネクタによって電気的に直列に接続される流体導管である。本発明は、この必要性に合致したものである。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の主な態様は、導電性の織物材料と、導体の端部に設けられた第１のクリンプコネクタと、他方の導体の端部に設けられた第２のクリンプコネクタとを有し、両クリンプコネクタが本体の同じ側の端部に設けられ、これらの導体が管本体の他方の端部において第３のクリンプコネクタによって直列に電気的に接続されている流体管を提供することである。
【０００９】
本発明の他の態様は、本発明の以下の説明および添付の図面によって指摘または明白にされるであろう。
【００１０】
本発明は、導電性材料がその内部に配置された本体を有する流体管を含む加熱流体管であって、導電性材料が、隣接して配置される２つの導体を備え、導電性材料が、織物材料を含み、導体の端部に設けられる第１クリンプコネクタと、他の導体の端部に設けられる第２クリンプコネクタとを備え、両クリンプコネクタが本体の同じ側の端部に設けられ、これらの導体が、管本体の他端に設けられる第３クリンプコネクタによって直列に電気的に接続され、前記導体間に電圧を印加するとともに電流を流して前記流体管を加熱するため、電源を各導体に連結する手段を備える加熱流体管を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図１】本発明のホースの分解図である。
【図２】クリンプコネクタの斜視図である。
【図３】クリンプコネクタの斜視図である。
【図４】クリンプコネクタの斜視図である。
【図５】本発明のホースの別の実施形態の分解図である。
【図６】クリンプコネクタの斜視図である。
【図７】クリンプコネクタの斜視図である。
【図８】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図９】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図５におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１１】図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明のホースの分解図である。内部に導電性または半導電性の構成部１０が配置された本体２０を有する流体管１００が示される。導電性の材料には、通電されたときに素材の加熱を引き起こすのに十分な抵抗率を備える任意の材料が含まれる。また、この材料は、織り込まれ、または編組された導電性または半導電性の織物状の形態をとってもよく、これには螺旋状の編組１１、１２が含まれる。構成部１０および編組１１、１２には、金属物質を含む導電性材料が含まれる。各編組１１、１２は、互いに平行に隣接して配置され、絶縁部１３によって互いに電気的に絶縁される。各編組１１、１２は、管１００の長さに亘って延在する複数の平行な糸またはストランドを備える。各編組１１、１２は、電流印加時に温度上昇をもたらす抵抗率を備える。例えば、車の交流発電機や設備電源などの電圧制御電流源３００が管１００に電力を供給する。
【００１３】
構成部１０は、糸などの炭素繊維補強材を含んでもよい。炭素繊維素材は、管１００の抗張補強材としての役割も果たすことが好ましい。他の既知の補強材、例えば、ポリエステル、ナイロン、グラスファイバーも同様の効果の下、使用できる。例えば、車両または装置の電気システムを通して供給され電力は、リード線４１、５１等を介して管１００の一端に供給される。これは管を車両の電流源に電気的に接続し、その結果、管に電流が流れる。これは、編組１１、１２の抵抗を利用した管１００の抵抗加熱を可能にする。
【００１４】
電源は、好ましくは、管１００の一端に連結される。例えば、リード線４１によって示されるような第１の導体は、クリンプコネクタ４０を介して編組１１に導電的に連結される。コネクタ４０は編組１１の全てのストランドに係合する。リード線５１によって示されるような第２の導体は、クリンプコネクタ５０を介して編組１２に導電的に連結される。コネクタ５０は編組１２の全てのストランドに係合する。このような連結を容易にするために、電気的クリンプコネクタ４０、５０は管１００の一端に配置される。リード線４１はコネクタ４０に接続される。リード線５１はコネクタ５０に接続される。コネクタ４０は隙間または絶縁素材によってコネクタ５０から電気的に絶縁される。編組１１、１２は、編組１１が編組１２に隣接するように織り交ぜられ、管１００の幅および長さに亘る加熱を緩和し、それによってホットスポットの発生を回避する。編組１１および編組１２は、コネクタ３０により一端が電気的に直列に連結される。
【００１５】
車両または他の電源は、導電性編組１１、１２の両端に電圧を印加し、それにより電流が管１００を通って流れ、編組１１、１２を構成する素材の導電性により、ホースが抵抗により暖められる。リード線４１、５１は、絶縁スリーブ２０内、あるいはホースの更なる外側のカバー内に配置される。絶縁スリーブ２０は、ブレード１１、１２によって発生される熱を十分に保持する任意の材料、例えば、いくつか例を挙げると、独立気泡ゴムフォーム、ＥＰＤＭ、グラスファイバー、セルロースおよびミネラルウールで形成できる。スリーブ２０は可撓性を有する。絶縁スリーブは、装置の電力消費を減らすのに役立つ。流体管１００は、プラスチックやポリマーを含む管であってもよい。
【００１６】
管１００を通した電流回路は、リード線４１からコネクタ４０、編組１１へ、そしてコネクタ３０、編組１２へ、その後コネクタ５０、そしてリード線５１へと繋がる。電源は、リード線４１、５１を介して連結される。電流は、同じ効果の下、逆向きにできる。
【００１７】
この回路は、例えば、電流、温度および電圧などの動作条件に関連する制御信号またはデータ信号などの信号を送信するために使用することもできる。
【００１８】
車両システムへの接続を可能にするため、管１００の各端部には、クイックコネクト継手６０、７０が設けられる。継手６０、７０のクイック連結特性により、エンジンや他のアプリケーションにおけるホースの迅速な交換または設置が可能になる。継手６０、７０は、当該技術分野で知られている様々なクイックコネクト継手の何れであってもよい。
【００１９】
図２は、クリンプコネクタの斜視図である。コネクタ４０は、内周面から内側に突出する１つ以上の隆起部４２を備える。各隆起部４２は、約１７０度に亘り円周方向に延在する。各隆起部４２は、クリンプされるとスリーブ２０を貫通して編組１１と電気的に係合する鋭利な端部４３を有する。リード線４１はコネクタ４０に接続される。
【００２０】
図３は、クリンプコネクタの斜視図である。コネクタ５０は、内周面から内側に突出する１つ以上の隆起部５２を備える。各隆起部５２は、約１７０度に亘り円周方向に延在する。各隆起部５２は、クリンプされるとスリーブ２０を貫通して編組１２と電気的に係合する鋭利な端部５３を有する。リード線５１はコネクタ５０に接続される。
【００２１】
図４は、クリンプコネクタの斜視図である。コネクタ３０は、内周面から内側に突出する１つ以上の隆起部３１を備える。各隆起部３１は、約３００度に亘り周方向に延在する。各隆起部３１は、クリンプされるとスリーブ２０を貫通して編組１１、１２の両方に電気的に係合する鋭利な端部３２を有する。
【００２２】
図５は、本発明のホースの別の実施形態の分解図である。内部に導電性の構成部１０００が配置された本体２０を有する流体管２００が示される。導電性の材料は、織り込まれ、または編組された半導体炭素繊維織物材料の形態をとってもよく、これには導電性の螺旋編組１１０、１２０が含まれてもよい。編組１１０、１２０は、金属物質を含む導電性材料であってもよい。各導電性螺旋編組１１０、１２０は、互いに平行であり、絶縁部１３０によって互いに電気的に絶縁される。各編組１１０、１２０は、電流印加時に温度上昇をもたらす抵抗率を備える。この実施形態において、各編組１１０、１２０が有するストランドは、編組１１、１２よりも少ない。編組１１０、１２０は、編組１１０が編組１２０に隣接するように織り交ぜられ、管２００の幅および長さに亘る加熱を緩和し、それによってホットスポットの発生を回避する。各編組１１０、１２０は、管２００の長さ方向に延在する複数の平行な導電性の糸またはストランドを有する。編組１１０および編組１２０は、一端においてコネクタ３０によって直列に電気的に連結される。
【００２３】
構成部１０００は、更に炭素繊維補強材を含む。好ましくは、炭素繊維素材は、管２００のための抗張補強材として作用する。他の既知の補強材、例えば、ポリエステル、ナイロン、およびグラスファイバーも同様の効果の下、使用できる。車両の電気システム、施設供給、または機器の一部を介して供給される電力は、導電性リード線４１、５１などを介して管２００の一端に供給される。これは、管を電流源に電気的に連結し、電流がそこを流れる。これは、編組１１０、１２０の抵抗を利用した管２００の抵抗加熱を可能にする。
【００２４】
管の電源は、管２００の一端に接続されることが好ましい。例えば、リード線４１によって示されるような第１の導体は、コネクタ４０を介して編組１１０に導電的に接続されてもよい。コネクタ４０はブレード１１０の全てのストランドに係合する。図示したリード線５１のような第２の導体は、コネクタ５０を介して編組１２０に導電的に接続することができる。コネクタ５０は、編組１２０の全てのストランドに係合する。このような接続を容易にするために、電気的クリンプコネクタ４０、５０がホース２００の一端に配置される。リード線４１はコネクタ４０に接続される。リード線５１はコネクタ５０に接続される。
【００２５】
電源は、導体１１０と１２０の間に電圧を印加し、これにより電流が管２００を流れ、各編組１１０、１２０を構成する素材の電気抵抗によりホースが抵抗加熱する。リード線４１、５１は、少なくとも部分的に絶縁スリーブ２０内のいずれかに配置されてもよい。絶縁スリーブ２０は、編組１１０、１２０によって発生した熱を十分に保持する任意の素材から構成され、例えば独立気泡ゴムフォームである。好ましくは、スリーブ２０は可撓性を有する。流体管２００は、プラスチック管や金属管などの管であってもよい。クイックコネクタ継手６０、７０がホース２００の各端部に設けられる。継手６０、７０のクイック連結特性により、エンジンまたは他のアプリケーションにける管の迅速な交換または設置が可能になる。継手６０、７０は、当該技術分野で公知の多様なクイックコネクト継手のいずれかである。
【００２６】
各実施形態では、編組１１、１２および１１０、１２０は、コネクタ３０を介して直列に電気的に連結される。回路は、リード線４１からコネクタ４０を通って編組１１または１１０に至り、コネクタ３０に達する。次いで、コネクタ３０から編組１２または１２０を介してコネクタ５０に至り、更にリード線５１に至る。編組１１、１２および編組１１０、１２０はそれぞれ、複数の平行なストランドを備える。したがって、各編組における複数のストランドは電気的に平行であり、一方、リード線４１からリード線５１への回路全体は直列回路である。
【００２７】
各編組１１、１２および編組１１０、１２０の華氏約１０度の動作温度における抵抗は、長さ１メートル、外径８ｍｍのホースにおいて、約１〜１００Ωの範囲にある。典型的な１２Ｖの車両電気システムに接続される場合、華氏１０度における本発明の管の電力密度は、約５Ｗ／ｍ２から約６００Ｗ／ｍ２の範囲にある。図１に示されるような単一回路の実施形態は、約３０分で華氏−２０度から華氏約１０度まで、管内の流体を加熱し得る。一方、図５に示されるような回路の実施形態では、約２０分未満で華氏−２０度から華氏約１０度まで、管内の流体を加熱し得る。本明細書に記載される数値を含む実施例は、例示的なものであり、本発明の範囲または適用の可能性の限定を意図するものではない。
【００２８】
図６は、コネクタの別の実施形態である。コネクタ７０は、内周面から内側に突出する１つ以上の隆起部７２を備える。各隆起部７２は長手方向に延在する。隆起部７２は、周囲の約１７０度に亘って設けられる。各隆起部７２は、クリンプされたときにスリーブ２０を貫通して編組１１または１２と電気的に係合する鋭い端部７３を有する。リード線４１はコネクタ７０に接続できる。コネクタ７０もまた、コネクタ５０に取って代わることができる。
【００２９】
図７は、クリンプコネクタの別の実施形態である。コネクタ８０は、内周面から内側に突出する１つ以上の隆起部８２を備える。各隆起部８２は長手方向に延在する。隆起部８２は、周囲の約３６０度に亘って設けられる。各隆起部８２は、クリンプされたときにスリーブ２０を貫通して編組１１、１２と電気的に係合する鋭い端部８３を有する。コネクタ８０はコネクタ３０に取って代わることができる。
【００３０】
図８は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。コネクタ７０Ａの隆起部７２Ａはクリンプされ、ホース１００の周りにカバー２０を貫通して示される。各隆起部７２Ａは編組１１と電気的に係合する。コネクタ７０Ｂの隆起部７２Ｂは、カバー２０を貫通した状態で示される。各隆起部７２Ｂは編組１２と電気的に係合する。コネクタ７０Ａおよびコネクタ７０Ｂは、図６のコネクタ７０の説明と同様である。絶縁部分１３も、隆起部７２Ａによって係合されるが、１３は絶縁体であるため、これによる電気的影響はない。
【００３１】
図９は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。コネクタ３０は、管の周りにクリンプされる。コネクタ３０の隆起部３１はクリンプされ、管１００の周りにカバー２０を貫通して示される。各隆起部３１は編組１１、１２に電気的に係合する。コネクタ３０を図４に示す。絶縁部１３も隆起部３１により係合されているが、１３は絶縁体であるため、これによる電気的影響はない。
【００３２】
図１０は、図５におけるＡ−Ａ断面図である。コネクタ７０Ａの隆起部７２Ａは、クリンプされ、管１００の周りにカバー２０を貫通して示される。各隆起部７２Ａは編組１１と電気的に係合する。コネクタ７０Ｂの隆起部７２Ｂは、カバー２０を貫通した状態で示される。各隆起部７２Ｂは編組１２と電気的に係合する。コネクタ７０Ａおよびコネクタ７０Ｂは、図６のコネクタ７０の説明と同様である。絶縁部１３は、隆起部７２Ｂによって係合されるが、１３は絶縁体であるため、これによる電気的影響はない。
【００３３】
図１１は、図５におけるＢ−Ｂ断面図である。コネクタ３０は、管の周囲にクリンプされる。コネクタ３０の隆起部３１はクリンプされ、管１００の周りにカバー２０を貫通して示される。各隆起部３１は編組１１および１２に電気的に係合する。コネクタ３０を図４に示す。
【００３４】
また、上述したように、本発明のシステムおよび方法によれば、２つより多い並列回路を設けることができる。このような実施形態では、対になった電源の端子は、前述した複数の並列回路を提供するため、管の長手方向に沿った任意の数の対として管に電気的に結合されてもよい。これらの複数の回路の動作、更には、有効な回路の数を制御するために、これらの実施形態においてスイッチング等を用いてもよい。例えば、図５に示された実施形態では、編組１１０または１２０の開いたスイッチは、関連する回路を無効にすることができる。加えて、または代替的に、スイッチは編組１１０の回路を開放し、そこからの出力を編組１２０に送ることができ、管２００に単一の抵抗加熱回路を長手方向に沿って提供し得る。
【００３５】
内部に導電性材料が配置された本体を有する流体管を有する加熱流体管であって、導電性材料は、隣接して配置される２つの導体を備える。導電性材料には織物素材が含まれ、加熱流体管は、導体の端部に設けられる第１クリンプコネクタと、他の導体の端部に設けられる第２クリンプコネクタとを備える。両クリンプコネクタは、本体の同じ側の端部に設けられ、これらの導体は管本体の他端に設けられる第３クリンプコネクタにより電気的に直列に連結される。また、加熱流体管は、導体に電源を連結し、前記導体間に電圧を印加するとともに電流を流して前記流体管を加熱するための手段を備える。
【００３６】
内部に半導体炭素繊維織物材料が配置された本体を有する流体管を有する加熱流体管であって、更に絶縁カバーを備える。半導体炭素繊維織物材料は、互いに電気的に絶縁された２つの導体を備える。加熱流体管は、第１導体と係合する第１クリンプコネクタと、第２導体と係合する第２クリンプコネクタとを備え、両者は本体の同じ側の端部に設けられる。これらの導体は、管本体の他端において、絶縁カバーを貫通して前記第１および第２導体と電気的に係合する第３クリンプコネクタによって電気的に直列に連結される。また、加熱流体管は、電源を第１、第２クリンプコネクタの各々に連結して直列回路を形成し、それによって導体間に電圧を印加するとともに電流を流し、流体管を加熱するための手段を備える。
【００３７】
本発明の形態を本明細書に記載したが、当業者には、本明細書に記載した本発明の精神および範囲から逸脱することなく、部品および方法の構成および関係を様々に変更できることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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