(57)【要約】  特に自動車の排気システム用アンモニア貯蔵カートリッジを製造する方法。本発明に係る製造方法は、吸収塩によるアンモニア吸収又は吸着によって物質を供給するステップと、中間要素（２４）を形成するために前記物質を圧縮することを含む、中間要素（２４）を生成するステップ（１１０）と、前記カートリッジ（１０）のシェル（２８）内に二つ以上の中間要素（２４）を積み重ねるステップと、前記シェル（２８）内の前記中間要素の積み重ねを加圧するステップとを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車の排気システム用アンモニア貯蔵カートリッジ（１０）を製造する方法であって、
アンモニアで少なくとも部分的に飽和した状態で、アンモニアを吸収又は吸着できる物質（２３）を供給するステップ（１００）と、
中間要素（２４）を生成するステップ（１１０）であって、前記中間要素（２４）を形成するために前記物質（２３）を圧縮することを含むステップ（１１０）と、
前記カートリッジ（１０）のシェル（２８）内に二つ以上の中間要素（２４）を積み重ね方向に積み重ねるステップ（１２０）と
を備え、
前記方法は、前記シェル（２８）内の前記中間要素の積み重ねに対して、前記積み重ね方向に圧力を加えるステップ（１３０）をも含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記圧力を加えるステップ（１３０）は、前記シェル（２８）内の中間要素の前記積み重ねに対する加圧ステップであり、前記物質の密度を実質的に変えるものではない、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記圧力を加えるステップ（１３０）は、圧縮された前記物質の密度を変える第二の圧縮ステップである、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記物質（２３）の前記圧縮は第一圧力で行われ、前記中間要素（２４）の前記加圧は前記第一圧力よりも低い第二圧力で行われる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記中間要素（２４）を生成するステップ（１１０）の間、前記物質（２３）は、好ましくは圧縮後に、例えばアルミニウムフォイルなどの少なくとも一つの熱伝導性フォイル（１６Ａ、１６Ｂ）で覆われる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記中間要素（２４）を生成するステップ（１１０）は、各中間要素（２４）が、互いに平行であってそれぞれが隆起部分を有する下面（１８Ａ）及び上面（１８Ｂ）を有するように実行される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記物質（２３）は、凹部（２０Ａ）を有する下面（１８Ａ）を定義する下側フォイル（１６Ａ）と、好ましくは、前記下面（１８Ａ）に略平行である上面（１８Ｂ）を定義する上側フォイル（１６Ｂ）とによって覆われる、請求項５及び請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
各中間要素（２４）はそれぞれ、その凹部（２０Ａ）が略テーパ形状になるように構成される、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
各中間要素（２４）はそれぞれ、その凹部（２０Ａ）が略球形状になるように構成される、請求項７に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記シェル（２８）は略円柱形状であり、中間要素（２４）はそれぞれ中心軸の周りを回転する一般的な形状を有し、前記加圧ステップ（１３０）の前に、前記シェル（２８）の内径は前記中間要素（２４）の直径よりも大きい、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記シェル（２８）は略円柱形状であり、前記方法は、前記加圧のステップ（１３０）の後に、例えば圧着又はステープル留めによって前記シェル（２８）のそれぞれの端部でカバー（３４、３６）を用いて前記シェル（２８）を閉じるステップ（１４０）を含み、好ましくは、封止リングが前記シェルと各カバー（３４、３６）との間に配置される、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１２】
少なくとも一つのカバー（３４）は、接触する先端の中間要素（２４）の表面（１８Ｂ）の形状を補完する形状である、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記物質（２３）は、前記中間要素（２４）を形成する前記圧縮ステップの後に、密度が１．２５〜１．４Ｋｇ／ｄｍ３である、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１４】
吸収塩は、例えば塩化ストロンチウム（SrCl2）の塩などの金属亜塩素酸塩である、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１５】
各中間要素（２４）内に中心軸穴を生成するステップを含み、前記中心軸穴は、使用中に前記カートリッジ（１０）内に耐熱性の通路を設けるように設計されている、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１６】
特に自動車の排気システム用のアンモニア貯蔵カートリッジ（１０）であって、シェル（２８）に積み重ねられる複数の中間要素（２４）を備え、各中間要素（２４）はそれぞれ、互いに平行であってそれぞれが隆起部分を有する下面（１８Ａ）及び上面（１８Ｂ）を有することを特徴とする、アンモニア貯蔵カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア貯蔵カートリッジを製造する方法に関する。かかるカートリッジは、特に、自動車の排気システムに装備するように設計されている。
【背景技術】
【０００２】
特にディーゼルエンジンにおける排気ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）および二酸化窒素（ＮＯ２）の排出を低減させるために、一般にはアンモニア（ＮＨ３）がガス排気システム内に注入される。その後、アンモニアは一酸化窒素（ＮＯ）および二酸化窒素（ＮＯ２）と反応し、窒素と水を生成する。
【０００３】
安全上の理由から、アンモニアは未処理の状態では貯蔵されないが、一般に、金属亜塩素酸塩によるアンモニア吸収又は吸着によって作られる物質の形で貯蔵される。このようにして得られた物質は、当該カートリッジに貯蔵される。
【０００４】
使用中に、このカートリッジは、当該カートリッジに貯蔵されたアンモニアが脱離するように加熱され、アンモニアはガス排気システム内にガス状で注入される。
【０００５】
特に自動車の排気システム用アンモニア貯蔵カートリッジを製造する方法は、具体的には特許文献１の先行技術から既知であり、当該方法は、
アンモニアを吸収又は吸着、及び脱離できる物質を供給するステップであって、当該物質はアンモニアで少なくとも部分的に飽和した状態であるステップと、
中間要素を形成するために前記物質を圧縮することを含む、中間要素を生成するステップと、
カートリッジのシェル内に二つ以上の中間要素を積み重ねるステップと
を備えている。
【０００６】
そのような方法を用いて製造されたカートリッジの効果は、各中間要素間や、各中間要素とシェルとの間に遊びが残っていることがあるため、最適ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０８１８２４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、特にカートリッジ内の熱伝達に関して最適な効果を有するアンモニア貯蔵カートリッジを製造する方法を提供することによって、上述の欠点を解決することを特に意図している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのために、本発明は特に、自動車の排気システム用アンモニア貯蔵カートリッジを製造する方法に関し、該方法は、
アンモニアで少なくとも部分的に飽和した状態で、アンモニアを吸収又は吸着できる物質を供給するステップと、
中間要素を生成するステップであって、中間要素を形成するために前記物質を圧縮することを含むステップと、
前記カートリッジのシェル内に二つ以上の中間要素を積み重ねるステップと
を備え、
前記方法は、前記シェル内の中間要素の積み重ねに対して、積み重ね方向に圧力を加えるステップをも含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明の第一の実施形態によると、圧力を加えるステップは加圧ステップであり、物質の密度を実質的に変えるものではない。
【００１１】
実際に、圧縮ステップと加圧ステップは、圧縮ステップが圧縮された物質の密度を変えるのに対して、加圧ステップは物質の密度を実質的に変えないという点で区別されている。
【００１２】
従って、加圧ステップは、各中間要素に互いに圧力がかかるように設計され、それによりかかる各中間要素は互いに遊びなしに密着する。
【００１３】
この第一実施形態に係る方法は圧縮ステップを含むだけであるため、物質の密度を容易に制御することを可能にする。
【００１４】
各中間要素のこの軸方向の加圧は、特に、かかる中間要素を放射状に広げることになり、各中間要素とシェルの内壁との接触が確保される。このような方法で、積み重なった中間要素間、及び各中間要素とシェルの内壁との間の最適な接触が確保される。この最適な接触により、カートリッジ内の良好な熱拡散の確保が可能になる。
【００１５】
なお、この加圧中、これらの中間要素の変形は比較的少なく、加圧中に放出される熱を制限する。それゆえ、アンモニアの脱離は、加圧中制限される。
【００１６】
さらに、加圧はシェル内にひずみをほとんど引き起こさず、それにより加圧中のシェルの変形や摩耗を回避することを可能にする。
【００１７】
本発明の第二の実施形態によると、圧力を加えるステップは、圧縮された物質の密度を変える第二の圧縮ステップである。
【００１８】
本発明に係る方法は、単独で考えられる、或いは全ての技術的に可能な組み合わせによる以下の特徴を一つ以上含み得る。
【００１９】
物質の圧縮は第一圧力で行われ、各中間要素の加圧は第一圧力よりも低い第二圧力で行われ、
中間要素を生成するステップの間、物質は、好ましくは圧縮後に、例えばアルミニウムフォイルなどの少なくとも一つの熱伝導性フォイルで覆われ、
中間要素を生成するステップは、各中間要素が、互いに平行であってそれぞれが隆起部分を有する下面及び上面を有するように実行され、
物質は、好ましくは略テーパ状である凹部を有する下面を定義する下側フォイルと、好ましくは、下面に略平行である上面を定義する上側フォイルとによって覆われ、
各中間要素はそれぞれ、その凹部が略テーパ形状になるように構成され、
各中間要素はそれぞれ、その凹部が略球形状になるように構成され、
シェルは略円柱形状であり、中間要素はそれぞれ中心軸の周りを回転する一般的な形状を有し、加圧ステップの前に、シェルの内径は中間要素の直径よりも大きく、
シェルは略円柱形状であり、当該方法は、加圧ステップの後に、例えば圧着又はステープル留めによって、シェルのそれぞれの端部でカバーを用いてシェルを閉じるステップを含み、好ましくは、封止リングがシェルと各カバーとの間に配置され、
少なくとも一つのカバーは、接触する先端の中間要素の表面の形状を補完する形状であり、
物質は、圧縮ステップの後に、密度が１．２５〜１．４Ｋｇ／ｄｍ３であり、
吸収塩は、例えば塩化ストロンチウム（SrCl2）の塩などの金属亜塩素酸塩であり、
該方法は、各中間要素内に中心軸穴を生成するステップを含み、該中心軸穴は、使用中にカートリッジ内に耐熱性の通路を設けるように設計される。
【００２０】
本発明は、さらに、シェルに積み重ねられる複数の中間要素を備える、特に自動車の排気システム用アンモニア貯蔵カートリッジであって、各中間要素はそれぞれ、互いに平行であってそれぞれが隆起部分を有する下面及び上面を有することを特徴とするアンモニア貯蔵カートリッジに関する。
【００２１】
単に一例として示され、かつ添付の図面に関連してなされた以下の説明を通じて、本発明はより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る製造方法の各ステップを示している。
【図２】アンモニアで少なくとも部分的に飽和した状態でアンモニアを吸収又は吸着できる物質で覆うステップ中のプレスを概略的に示している。
【図３】アンモニアで少なくとも部分的に飽和した状態でアンモニアを吸収又は吸着できる物質で覆うステップ中のプレスを概略的に示している。
【図４】アンモニアで少なくとも部分的に飽和した状態でアンモニアを吸収又は吸着できる物質で覆うステップ中のプレスを概略的に示している。
【図５】覆うステップの最後に作られる中間要素の軸方向の断面図である。
【図６】中間要素の加圧ステップを実行する各機械を示している。
【図７】本発明に係る方法を用いて作られるアンモニア貯蔵カートリッジの軸方向の断面図である。
【図８】中心に穴（central orifice）を有する一つ以上の中間要素を生成する物質の圧縮ステップの軸方向の断面図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係るアンモニア貯蔵カートリッジの軸方向の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、特に自動車の排気システム用アンモニア貯蔵カートリッジを製造する方法の各ステップを示している。図７に示される貯蔵カートリッジには、一般参照番号１０が指定されている。
【００２４】
当該方法は、例えば、特に塩化ストロンチウム（SrCl2）の塩といった金属亜塩素酸塩などの吸収塩を含む、アンモニアを吸収／吸着及び脱離させることができる物質を供給する第一ステップ１００を有する。そのために、塩化ストロンチウムの塩は、アンモニアと混合されるまえに乾燥され、次に冷却され、アンモニアは飽和するまで吸収される。そのようにして得られた物質は、化学式Sr(NH３)８Cl２によって示される。
【００２５】
あるいは、当該物質は、適切な種類の吸収塩を使用して、アンモニアの吸収又は吸着によって得られてもよい。一般に、その物質の化学式はMa(NH３)nXZで表され、ここで、
Ｍは、リチウム（Li）、ナトリウム（Na）、カリウム（K）又はセシウム（Cs）などのアルカリ金属と、マグネシウム（Mg）、カルシウム（Ca）又はストロンチウム（Sr）などのアルカリ土類金属と、アルミニウム（Al）と、そしてバナジウム（V）、クロム（Cr）、マンガン（Mn）、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、又は亜鉛（Zn）などの遷移金属との中から選択される一つ以上のカチオンを表し、あるいはNaAl、KAl、K２Zn、CsCu又はK２Feなどの前記要素の任意の可能な組み合わせを表している。
【００２６】
Ｘは、フッ化物、塩化物、臭素、ヨウ化物、硝酸塩、チオシアン酸塩、硫酸塩、モリブデン酸塩、及び燐酸塩から選択される一つ以上のアニオンを表し、
ａは、単位塩分子当たりのカチオンの数であり、
ｚは、単位塩分子当たりのアニオンの数であり、そして、
ｎは、２から１２の配位数である。
【００２７】
次に、当該方法は、供給ステップ１００の最後に得られる物質を一つ以上の熱伝導性フォイルで覆いながら中間要素を作るステップ１１０を含み、それによって中間要素を形成する。覆うステップについて、それぞれ図２から図４を参照して説明する。
【００２８】
このステップ１１０は、固定部分１２Ａ及び可動部分１２Ｂを有する第一プレス１２を使用して実行される。第一プレス１２は、第一プレス１２の固定部分１２Ａによって支持される下部１４Ａと、第一プレス１２の可動部分１２Ｂによって支持される上部１４Ｂとを有する型１４を含む。
【００２９】
型１４は、軸周りを回転する一般的な形状を有している。下部１４Ａは、略テーパ状雄型領域１５Ａを有し、上部１４Ｂは、雄型領域１５Ａを補完する雌型領域１５Ｂを有する。
【００３０】
従って、第一プレス１２は、特に、型１４内で押し込まれる平たいフォイルを設けることによって、好ましくはアルミニウムから作られた断熱フォイルを配置することを可能にする。このようにして、図５に示すように略テーパ状雌型部分２０Ａを備える下面を特に定義する下側シート１６Ａを得る。この下側フォイル１６Ａは、円形の側面２２Ａも定義する。
【００３１】
あるいは、該下面は、上述の部分とは異なる隆起部分を有していてもよい。
【００３２】
図３に示すように、次に型１４は物質２３で満たされる。この物質２３は次に、図４に示すように、例えば１〜２t／cm２からなる第一圧力で、密度が１立方デシメートル当たり１．２５〜１．４Ｋｇになるまで圧縮される。
【００３３】
この圧縮の間、物質２３の高さは、例えば６５ｍｍから２０ｍｍになる。
【００３４】
ステップ１１０は、有利には、下面１８Ａと略平行である上面１８Ｂを定義する上側フォイル１６Ｂを追加することで終了する。特に、上面１８Ｂは、テーパ状雌型部分２０Ａの形状を補完する形状である略テーパ状雄型部分２０Ｂを含む。
【００３５】
あるいは、中間要素２４は上側フォイルを具備していなくてもよい。
【００３６】
図５は、このようにしてステップ１１０の最後に得られる中間要素２４を示している。
【００３７】
有利には、中間要素２４はそれぞれ、使用中にカートリッジ１０の内部において耐熱性の通路となる中心軸穴を代わりに有することもできる。図８は、そのような中間要素２４を生成するプレス１２を示している。
【００３８】
このプレス１２は、前述のプレスに類似しているが、型１４内に縦方向に延在する中心棒２５も備えている。そのために、第一下部１４Ａ及び第二上部１４Ｂの部分には、中心棒２５の通路用の縦方向の穴（orifices）が備えられている。
【００３９】
従って、物質は中心棒２５の周りで圧縮され、その圧縮により生じる中間要素２４は、棒２５を補完する穴を中央に有することとなる。
【００４０】
図６に示すように、得られた中間要素２４は次に、中間要素２４を積み重ねるステップ１２０中において、第一プレス１２から取り外されて他の中間要素２４と共に第二プレス２６に積み重ねられる。そのために、第一プレス１２と第二プレス２６との間を移動可能なアーム２７Ａを有する除去装置２７が設けられ、アーム２７Ａには、中間要素２４をしっかりとつかむための手段２７Ｂが具備されている。
【００４１】
アーム２７Ａは、各中間要素２４をカートリッジシェル２８内に置き、シェル２８内に中間要素２４の積み重ねを作る。シェル２８は略円柱形であり、その内径は各中間要素２４の直径よりも大きい。
【００４２】
第二プレス２６は、中間要素２４の積み重ねを収容するように設計された支柱３０を有する。支柱３０は、各中間要素２４の下面１８Ａの形状を補完する形状であるヘッド３２を有し、それにより中間要素２４の積み重ねは安定して該ヘッド３２上に維持される。
【００４３】
なお、積み重ねにおいて重なり合う中間要素２４の下面１８Ａと上面１８Ｂの相補的な雄・雌形状により、これらの中間要素２４は、軸に沿って互いに中心合わせされ、さらに互いに安定して積重なる。
【００４４】
ステップ１３０中、積み重なった中間要素は、第二プレス２６によってシェル２８内で第二圧力をかけられることとなる。
【００４５】
第二圧力は第一圧力よりも低いほうが好ましい。
【００４６】
製造方法の第一の実施形態によると、この圧力をかけるステップ１３０は加圧ステップであり、実質的に物質の密度を変えるものではない。その場合、第二圧力は、第一圧力の１０分の１未満であることが好ましい。
【００４７】
一方で、製造方法の第二の実施形態によると、圧力１３０をかけるステップ１３０は第二の圧縮ステップであり、圧縮された物質の密度を変えるものである。
【００４８】
各中間要素２４のテーパ形状により、中間要素２４はシェル２８の内壁に当接するまで、その加圧中、放射状に広がる。この加圧は、中間要素２４の密度を著しく変えるものではない。
【００４９】
例えば、シェル２８の内径は１０２ｍｍであり、加圧前の各中間要素の直径は１０１．５ｍｍである。
【００５０】
この加圧後、中間要素２４は、各中間要素間に遊びがなく、また、シェル２８の内壁に対しても遊びがない状態で積み重ねられる。
【００５１】
積み重ねと加圧は一回の動作で行ってもよく、或いは、幾つかの連続する動作を経て行ってもよい。
【００５２】
中間要素２４は、加圧中にほとんど変形せず、その結果、加圧中に物質２３を失う虞も制限される。
【００５３】
なお、この加圧を通じて、各中間要素２４はシェル２８と可逆的に連結される。従って、カートリッジを使用後に、アンモニアが中間要素２４から抽出されていた場合、中間要素２４をシェル２８から取り除いて交換することができ、従ってシェル２８を再利用して新しいカートリッジ１０を生成することができる。
【００５４】
各中間要素２４をシェル２８の全長に亘って積み重ねて加圧した後、該方法は、上部カバー３４及び下部カバー３６を用いてシェルを閉じるステップ１４０を備える。
【００５５】
上部カバー３４は、接触する上端の中間要素の上面１８Ｂの形状を補完する形状であることが好ましい。
【００５６】
下部カバー３６もまた、接触する末端の中間要素２４の下面１８Ａの形状を補完する形状にすることができ、或いは、図７に示すように、平面形状も可能である。
【００５７】
有利には、カートリッジ１０は、カートリッジの使用中に物質から抽出されたNH３（アンモニア）ガスを収集するように設計されたホース（不図示）に接続されるように設計されたコネクタ３８を有する。特に下部カバー３６が平面形状である場合、このコネクタ３８は、下部カバー３６と末端の中間要素２４の下面１８Ａとの間に横材（crosspiece）を形成することも好ましい。
【００５８】
閉じるステップは、シェル２８のそれぞれの端部でカバー３４及びカバー３６を圧着（crimping）又はステープル留め（stapling）することによって実行されるのが好ましい。そのような圧着又はステープル留めステップは、一般に先行技術で使用される溶接ステップとは異なり、熱を発生させず、それゆえ貯蔵されたアンモニアの脱離を引き起こさない。
【００５９】
有利には、封止リングが、シェル２８と、カバー３４とカバー３６のそれぞれとの間に設けられる。
【００６０】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されないが、請求項の範囲内に入る様々な代替物を想定し得る。
【００６１】
特に、加圧ステップ１３０は代わりに、中間要素２４が放射状に圧縮されるまでその直径を縮減させるようにシェル２８を収縮させることによって、すなわち放射状の圧縮によって行うこともできる。
【００６２】
さらに、中間要素２４は、例えば多角形の横断面を有する別の形状も考え得る。
【００６３】
図９は、中間要素２４の別の形態を図示し、第二実施形態に係るカートリッジ１０を部分的に示している。当該図において、先出の各図面の要素と同様の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。
【００６４】
この第二実施形態によると、各中間要素２４はそれぞれ凹部２０Ａが略球形状になるように構成されている。
【００６５】
そのような形状により、カートリッジ１０の充填容量の最適化を可能にし、また、各中間要素２４の下面１８Ａと上面１８Ｂにかかる圧縮圧力をより分散できるようにする。
【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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【国際調査報告】
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2013534588.tif 000013
2013534588.tif 000014
2013534588.tif 000015
2013534588.tif 000016
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