(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの構成要素（２１）を加熱するための装置（１）であって、
反応流体を運ぶことが可能なパイプ（２）と、
前記反応流体との発熱反応をもたらすことが可能な試薬を受けることが可能なリアクタ（３）であって、前記パイプ（２）に接続された少なくとも１つの反応流体入口と、前記パイプ（２）に接続された少なくとも１つの反応流体出口とを有するリアクタ（３）と、
前記試薬の再生のための回路（１０）と、
前記リアクタ（３）において解放される熱を前記パイプ（２）に伝えさせるように、前記パイプ（２）の一領域において、前記リアクタ（３）における圧力よりも低い圧力を生成するように構成されたジェネレータ（４）と、
を備えたことを特徴とする装置（１）。
【請求項２】
前記リアクタ（３）は、前記パイプ（２）の一部（６）と平行に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記パイプ（２）は、前記ジェネレータ（４）を形成する水アスピレータを有し、
前記反応流体入口は、前記水アスピレータの上流において前記パイプに接続されており、
前記反応流体出口は、前記水アスピレータの横吸引口に接続されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記パイプ（２）と前記リアクタ（３）の前記反応流体入口との間の流体接続を選択的に遮断するように構成された入口バルブ（７）
を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記入口バルブ（７）は、制御可能である
ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記リアクタ（３）の前記反応流体出口と前記パイプ（２）との間の流体接続を選択的に遮断するように構成された出口バルブ（９）
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記出口バルブ（９）は、逆止弁である
ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの構成要素（２１）を加熱するためのアセンブリ（２０）であって、
請求項１〜７のいずれかに記載の装置（１）と、
前記加熱されるべき構成要素（２１）と、
前記反応流体が通過するとともに前記パイプ（２）に接続された交換回路（２２）であって、前記リアクタ（３）における熱を前記構成要素（２１）へと伝えるように構成された交換回路（２２）と、
を備えたことを特徴とするアセンブリ（２０）。
【請求項９】
前記構成要素（２１）は、燃焼エンジンであり、
前記交換回路（２２）および前記パイプ（２）は、前記燃焼エンジン（２１）の冷却回路を形成しており、
前記再生回路（１０）は、前記燃焼エンジン（２１）の排気ガス回路の一部により形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
アセンブリ（２０）を用いて少なくとも１つの構成要素（２１）を加熱する方法であって、
前記アセンブリ（２０）は、
加熱される前記構成要素（２１）と、
反応流体が通過する交換回路（２２）と、
前記構成要素（２１）を加熱するための装置（１）と、
を備え、
前記装置（１）は、
前記交換回路（２２）に接続されたパイプ（２）と、
前記反応流体との発熱反応をもたらすことが可能な試薬を受けるリアクタ（３）であって、少なくとも１つの反応流体入口と少なくとも１つの反応流体出口とを有し、前記反応流体入口は前記パイプ（２）に接続されており、前記反応流体出口は前記パイプ（２）に接続されている、というリアクタ（３）と、
前記試薬を再生するための回路（１０）と、
前記リアクタ（３）において生成される熱を前記パイプ（２）に伝えさせるように、前記パイプ（２）の一領域において、前記リアクタ（３）における圧力よりも低い圧力を生成するように構成されたジェネレータ（４）と、
を有し、
前記リアクタ（３）における熱は、前記反応流体を介して少なくとも前記構成要素（２１）に伝えられる
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
制御可能な入口バルブ（７）が、前記パイプ（２）と前記リアクタ（３）との間の流体接続を選択的に遮断するようなやり方で位置決めされており、
前記反応流体の一部が前記リアクタ（３）を通って循環して発熱反応をもたらすことを許容するようにこの入口バルブ（７）に作用が行われ、前記発熱反応の熱は、前記リアクタ（３）を通って循環することなく前記パイプ（２）を通って循環する前記反応流体の他の部分により、少なくとも前記構成要素（２１）へと伝えられる
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記試薬の再生は、前記リアクタ（３）に熱を解放し、この熱は、前記リアクタ（３）を通って循環することなく前記パイプ（２）を通って循環する前記反応流体の他の部分により、少なくとも前記構成要素（２１）へと伝えられる
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記試薬は、ゼオライトであり、前記反応流体は、水溶液である
ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
水の吸収に対応する前記ゼオライトと前記水との間の発熱反応は、前記パイプ（２）内の前記ジェネレータ（４）により生成される減圧により前記反応流体出口において吸引される水の蒸発をもたらす
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ゼオライトの再生は、前記ゼオライトからの水の脱着に対応し、
前記脱着される水は、蒸発された後、前記パイプ（２）内の前記ジェネレータ（４）により生成される減圧により前記反応流体出口へと吸引される
ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの燃焼エンジン（２１）、とくに自動車のエンジン、を加熱するために実装され、
前記交換回路（２２）および前記パイプ（２）は、前記エンジンの冷却回路を形成しており、
前記再生回路（１０）は、前記排気ガス回路の一部を形成している
ことを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの構成要素の加熱に関連する。この構成要素は、たとえば、車両の燃焼エンジンである。本発明は、とくに、限定されないが、燃焼エンジンの起動中における当該燃焼エンジンの加熱に適用される。この燃焼エンジンは、たとえば、ガソリンまたはディーゼル油の内部燃焼エンジンである。
【背景技術】
【０００２】
燃焼エンジンが起動する時に燃焼エンジンを加熱することは、燃料の消費および／または汚染物質の放出を低減することを可能にし得る。この熱は、また、気候が極めて寒い時、車両のユーザの快適さを改善するために客室へと伝えられ得る。
【０００３】
車両が起動する時に燃焼エンジンを加熱するための現存の解決策は、たとえば、以下のもの、すなわち、加熱プラグの使用、エンジンのカプセル化、より良いエンジン出力をより迅速に達成するための空気／燃料の混合物の濃縮、エンジンブロックの底部に固定された様々な外部加熱要素の使用、エンジンブロックの使用、エンジンブロックのオイルに浸漬された浸漬ヒータの使用、を含む。
【０００４】
これらの様々な解決策は、消費および／またはコストおよび／または寿命および／または熱が燃焼エンジンに伝えられる効率に関して本当は十分でない。
【０００５】
また、反応流体との高い発熱方法で反応可能かつ後で再生可能な、ゼオライトのような試薬が知られている。
【０００６】
独国出願ＤＥ３９２２７３７は、試薬と反応流体との間の発熱反応をもたらすことが可能なリアクタと、反応流体の容器と、を直列に有する、構成要素を加熱するための装置を開示している。ポンプは、リアクタへの反応流体の強制的な循環を許容する。
【発明の概要】
【０００７】
構成要素、とくに燃焼エンジン、たとえば車両の燃焼エンジンが、単純、効率的かつ安価なやり方で加熱されることを許容する必要性が存在する。
【０００８】
本発明は、少なくとも１つの構成要素を加熱するための装置であって、
・反応流体を運ぶことが可能なパイプと、
・前記反応流体との発熱反応をもたらすことが可能な試薬を受けることが可能なリアクタであって、前記パイプに接続された少なくとも１つの反応流体入口と、前記パイプに接続された少なくとも１つの反応流体出口と、を有するリアクタと、
・前記試薬の再生のための回路と、
・前記パイプの一領域において、前記リアクタにおける圧力よりも低い圧力を生成するように構成されたジェネレータと、
を備えた装置を使用する本発明の態様の一つにより、この必要性を満たす。
【０００９】
本件装置は、とくに蒸気の形態で熱を解放するためにリアクタにおいて試薬と反応流体とを反応させることを可能にする。ジェネレータの存在は、この熱が反応流体出口を介してパイプへと伝わることを許容し、反応流体がリアクタの下流のパイプにおいて加熱されることを許容する。このように加熱される本件装置を離れる反応流体は、次に、この熱を構成要素へと伝える。蒸気は、たとえば、ジェネレータのおかげでパイプ内へと吸引され、リアクタの下流のパイプ内における液状の反応流体は、したがって、加熱される。
【００１０】
パイプの領域においてジェネレータにより生成される圧力のレベルは、リアクタにおける反応により発せられる熱がパイプへと伝えられることを可能にし得る。
【００１１】
リアクタは、パイプの一部と平行に取り付けられ得る。パイプの当該一部は、リアクタの反応流体入口に接続された枝部と、リアクタの反応流体出口に接続された枝部と、の間に延伸している。
【００１２】
パイプの当該一部は、パイプの残りの部分と同じ構造、たとえば管状のパイプの場合には同じ直径、を有し得る。
【００１３】
試薬の再生は、たとえば蒸気の形態で熱を生成し得て、ジェネレータは、反応流体に入ること無くパイプに沿って伝わる反応流体を加熱するために、この蒸気が反応流体出口を介して吸引されることを許容する。本件装置を離れる反応流体は、したがって、加熱され、この熱が前記構成要素へと伝えられることを許容する。蒸気は、たとえば、ジェネレータのおかげでパイプへと吸引され、パイプ内の液状の反応流体は、したがって、加熱される。
【００１４】
他の構造を有する場合とは違って、この伝達がパイプとの接触により達成されるため、加熱されるべき構成要素へと熱を運ぶ反応流体にリアクタへの熱を伝えるために、熱交換器を設ける必要はない。本件装置は、したがって、いくらか控えめであり、かつ現存の構造に組み込むことが容易であり得る。
【００１５】
ジェネレータは、アクティブであり得る、すなわち、パイプのある領域において減圧を生成するために電源を必要とし得る。それは、たとえば、パイプに反応流体出口を接続する枝部に配置されたポンプである。その場合、減圧は、当該枝部がパイプに結合するパイプの一領域において生成される。
【００１６】
その代わりとして、ジェネレータは、パッシブであり得る、すなわち、パイプのある領域において減圧を生成するために電源を必要としない。パイプは、したがって、ジェネレータを形成する水アスピレータを有し得て、反応流体入口は、水アスピレータの上流においてパイプに接続され、反応流体出口は、水吸引機の横吸引口に接続されている。その場合、減圧は、水アスピレータにおいて、および、水アスピレータの下流のパイプの一領域において生成される。
【００１７】
「水アスピレータ」の用語は、最小圧力、とくに水アスピレータを通過する流体の飽和蒸気圧を達成するためにベンチュリ効果および表面張力を用いるあらゆる機構のために使用される。
【００１８】
ジェネレータのそのような一例を用いて、反応流体の一部は、リアクタに入ること無く、パイプおよび水アスピレータに沿って移動し、反応流体の他の部分は、水アスピレータがこの熱が反応流体出口を介してパイプ内へと移動されることを許容するように、リアクタ内において試薬と発熱反応するとともに、反応流体がパイプ内において加熱されることを許容する。蒸気は、たとえば、水アスピレータにより吸引され、パイプ内の液体状の反応流体は、したがって、加熱される。
【００１９】
試薬が再生される時、リアクタに入らないパイプおよび水アスピレータ内の反応流体の循環は、リアクタに入ること無くパイプに沿って移動する反応流体を加熱するように、熱が、とくに蒸気の形態で、反応流体出口を介して吸引されることを許容する。水アスピレータは、したがって、吸引ポンプのように振る舞う。
【００２０】
その態様の別のものでは、本発明は、少なくとも１つの構成要素を加熱するための装置であって、
・反応流体を運ぶことが可能なパイプであって、水アスピレータを有するパイプと、
・反応流体との発熱反応をもたらすことが可能な試薬を受けることが可能なリアクタであって、少なくとも１つの反応流体入口と少なくとも１つの反応流体出口とを有し、反応流体入口は水アスピレータの上流のパイプに接続され、反応流体出口は水アスピレータの横吸引口に接続されている、というリアクタと、
・試薬の再生のための回路と、
を備えた装置を用いる上記の必要性を満たす。
【００２１】
本件装置は、前記パイプと前記リアクタの前記反応流体入口との間の流体接続を選択的に遮断するように構成された入口バルブを備え得る。この入口バルブの位置に依存して、反応流体は、リアクタに入ること無くパイプに沿って移動する、または、反応流体は、リアクタに入ること無くパイプを通過する部分とリアクタに入る部分との間で分岐される。リアクタは、したがって、反応流体入口に接続された枝部と反応流体出口に接続された枝部との間に配置されたパイプの部分と平行に位置決めされる。
【００２２】
本発明の意味の範囲内では、「バルブ」は、流体接続を遮断または許容するためのあらゆる手段を意味する。
【００２３】
入口バルブは、制御可能であり得る。それは、たとえば、制御可能なアクチュエータが設けられたバルブである。その代わりとして、入口バルブは、反応流体がリアクタに入るという要望がある時に動作されるインジェクタに組み込まれ得る。
【００２４】
リアクタに入る反応流体の部分の流量とリアクタに入ること無くパイプに沿って移動する反応流体の部分の流量との間の割合は、たとえば、１％〜５％の間、たとえば１．５％のオーダーである。本件装置は、リアクタの反応流体出口とパイプとの間の流体接続を選択的に遮断するように構成された出口バルブを備え得る。
【００２５】
出口バルブは、制御可能であり得る、または、あり得ない。それは、たとえば、逆止弁である。出口バルブの開放または閉塞は、リアクタ内の圧力と、パイプと反応流体出口およびパイプを接続する枝部とが交わるパイプ内の圧力と、の間の差のみに依存し得る。リアクタ内の反応無しでは、パイプに沿った反応流体の循環は、リアクタ内に残るエアをパイプ内に吸引するためにバルブを開かせ得る。
【００２６】
本発明の態様の別のものによる、本発明のさらなる主題は、少なくとも１つの構成要素を加熱するためのアセンブリであって、
・以上に規定されたような装置と、
・前記加熱されるべき構成要素と、
・前記反応流体が通過するとともに前記パイプに接続された交換回路であって、前記リアクタにおける熱を前記構成要素へと伝えるように構成された交換回路と、
を備えたアセンブリである。
【００２７】
交換回路およびパイプは、閉回路を一緒に形成し得る。同一の流体が、交換回路とパイプとを連続して通って循環し得る。熱交換器または凝縮器がパイプと交換回路との間に介在されないことが可能である。
【００２８】
このように得られる閉回路は、凝縮器を欠き得る。リアクタを離れる蒸気は、この蒸気と反応流体との間において接触するとすぐにパイプに凝縮し得て、この凝縮により解放される熱は、装置を離れる反応流体を加熱する。
【００２９】
同一の流体、すなわち反応流体が、
・発熱して試薬と反応するために、および、
・この反応からもたらされる熱を加熱されるべき構成要素へと伝えるために、
使用され得る。
【００３０】
構成要素は、たとえば、燃焼エンジンであり、交換回路およびパイプは、この燃焼エンジンの冷却回路を形成し得る。
【００３１】
リアクタは、リアクタ内における反応流体の最大体積が、交換回路およびパイプにより形成される閉回路内における反応流体の最大体積の２０〜５０％の間である。
【００３２】
試薬がゼオライトであり、反応流体が以上に規定されたような水溶液である時、発熱反応は、ゼオライトによる水の吸着であり、リアクタ内におけるゼオライトの量は、この発熱反応の間に吸着される反応流体の体積が、反応が起こる前の閉回路内における反応流体の体積の２０〜３０％、とくに２５％に等しい、というような量であり得る。
【００３３】
前記構成要素が燃焼エンジンである時、再生回路は、燃焼エンジンの排気ガス回路の一部により形成され得る。
【００３４】
燃焼エンジンは、たとえば、ガソリンまたはディーゼル油の内部燃焼エンジンである。
【００３５】
冷却回路は、ポンプと、サーモスタットと、冷却回路とエンジンとの間における熱の交換を許容する熱交換器と、を有し得る。本件装置は、たとえばエンジンおよび／またはポンプを有する閉回路に直列に取り付けられ得る。
【００３６】
アセンブリがあらゆる他の熱交換器および凝縮器を欠いていることが可能である。
【００３７】
ラジエータ、または熱交換器のあらゆる他の要素は、リアクタ内に存在する熱がパイプへの吸引されることを促進する膨張体積を形成し得る。
【００３８】
本発明の別の態様による、本発明のさらなる主題は、アセンブリの少なくとも１つの構成要素を加熱する方法であって、前記構成要素に加えて、
・反応流体が通過する交換回路と、
・前記構成要素を加熱するための装置であって、
・前記交換回路に接続されたパイプと、
・前記反応流体との発熱反応をもたらすことが可能な試薬を受けるリアクタであって、少なくとも１つの反応流体入口と少なくとも１つの反応流体出口とを有し、前記反応流体入口はパイプに接続されており、前記反応流体出口はパイプに接続されている、というリアクタと、
・前記試薬を再生するための回路と、
・前記パイプの領域において、前記リアクタにおける圧力よりも低い圧力を生成するように構成されたジェネレータと、
を有する装置と、
を備え、
前記リアクタ内の熱は、前記反応流体を介して少なくとも前記構成要素へと伝えられる、という方法である。
【００３９】
本発明の目的の別のものによる、本発明の更なる主題は、アセンブリの少なくとも１つの構成要素を加熱する方法であって、前記構成要素に加えて、
・反応流体が通過する交換回路と、
・前記反応流体との発熱反応をもたすことが可能な試薬を受けるリアクタであって、少なくとも１つの反応流体入口と少なくとも１つの反応流体出口とを有し、前記反応流体入口は前記水アスピレータの上流において前記パイプに接続されており、前記反応流体出口は前記水アスピレータの前記横吸引口に接続されている、というリアクタと、
・前記試薬を再生するための回路と、
を備え、
前記リアクタ内の熱は、前記反応流体を介して少なくとも前記構成要素へと伝えられる、という方法である。
【００４０】
前記装置または前記アセンブリに関連して以上に言及された特徴の全てまたはいくつかは、以上の方法に適用される。
【００４１】
特に、前記リアクタは、前記パイプの一部と平行に取り付けられ得る。さらに、前記パイプの領域において前記ジェネレータにより生成される圧力のレベルは、前記リアクタにおいて前記反応により解放される熱を前記パイプへと伝えさせることを可能にし得る。
【００４２】
制御可能な入口バルブは、前記パイプと前記リアクタとの間の流体接続を選択的に遮断するようなやり方で位置決めされ得て、前記反応流体の一部が前記リアクタを通って循環して発熱反応をもたらすことを許容するようにこの入口バルブに作用が行われ、前記発熱反応の熱は、前記リアクタに入ることなく前記パイプを通って循環する前記反応流体の他の部分により、少なくとも前記構成要素へと伝えられる。
【００４３】
前記試薬の再生は、前記リアクタに熱を解放し得て、この熱は、前記リアクタに入ることなく前記パイプを通って循環する前記反応流体により、少なくとも前記構成要素へと伝えられる。再生中に、入口バルブは、パイプ内の反応流体がリアクタに入ることを防止するようなやり方で制御され得る。このやり方では、反応は既に生じているものの前記構成要素を加熱する要望がある時、リアクタ内において熱を生成してこの熱を前記構成要素へと伝えるために、試薬が再生され得る。
【００４４】
本発明の１つの例示の実施形態では、前記試薬は、ゼオライトであり、前記反応流体は、水溶液である。本発明の意味の範囲内では、「水溶液」は、水それ自身および水と当該水に対してより大きいまたはより小さい割合の１つまたは２つ以上の他の構成要素との混合物の両方を意味する。そのような水溶液の一例は、水とグリコールとの、たとえば等しい割合の混合物である。
【００４５】
ゼオライトは、リアクタ内に堆積されたビーズの形状をとり得る。ゼオライトは、反応流体との反応前は無水であり得る。
【００４６】
リアクタ内における発熱反応は、無水ゼオライトによる水の吸着の反応であり得て、ゼロライトは、とくに、ゼオライトの１ｋｇあたり３００Ｗｈの比熱容量を有する。
【００４７】
この例では、ゼオライトと水との間の発熱反応は、ゼオライトによる水の吸着に対応するとともに、とくに水アスピレータにおいて液体状態の反応流体の循環により水アスピレータが使用される場合に、ジェネレータによりパイプ内に形成される減圧により反応流体出口に吸引される水の蒸発をもたらす。蒸気の形態で反応により解放される熱は、したがって、パイプに到達させられ、そこでは、それは、液体の水溶液と接触するとすぐに凝縮する。凝縮の熱は、したがって、水溶液を加熱し得る。
【００４８】
さらにこの例では、ゼオライトの再生は、ゼオライトからの水の脱着に対応し、脱着された水は、蒸発された後、水アスピレータにおいて液体状態の反応流体の循環により水アスピレータが使用される場合に、ジェネレータにより生成される減圧により反応流体出口へと吸引される。蒸気の形態で再生反応により解放される熱は、したがって、パイプに到達し、そこでは、それは、液体の水溶液と接触するとすぐに凝縮する。凝縮の熱は、したがって、この水溶液を加熱し得る。
【００４９】
同じ構成要素が、反応流体と試薬との間の反応に由来する熱により、および、試薬の再生に由来する熱により、加熱され得る。その代わりとして、試薬の再生に由来する熱は、別の構成要素を加熱するために使用され得る。
【００５０】
本件方法は、少なくとも１つの燃焼エンジンを加熱するために実現され得て、交換回路は、当該機関の冷却回路であり、再生回路は、排気ガス回路の一部を形成している。以上に言及されたように、交換回路は、凝縮器が欠かされ得て、燃焼エンジンと熱を交換する交換器のみが設けられる。反応流体は、この場合、冷媒、特に水とグリコールとの液体状の混合物である。
【００５１】
冷却回路は、また、他のパイプ、サーモスタット、ポンプおよびラジエータを有し得る。
【００５２】
燃焼エンジンは、自動車のエンジンであり得る。
【００５３】
その代わりとして、本件方法は、自動車の中であるがこの車両の燃焼エンジンを加熱するためとは異なるやり方で適用され得る。前記構成要素は、以下のもの、すなわちギアボックス、客室の加熱および／または温度制御システムおよび除氷システム、車両のウィンドウワイピングシステム、または車両のバッテリ、の少なくとも１つであり得る。
【００５４】
本件方法は、燃焼エンジンが開始される時に、とくにこのエンジンを加熱するために、実現され得る。
【００５５】
その代わりとして、本件方法は、車両のエンジンの開始の前に実現され得て、このエンジンは、必ずしも燃焼エンジンである必要は無い。本件方法の実現は、車両のユーザにより与えられる情報の項目に応じて実行され得る、または、たとえば車両のドアのアンロック、イグニッションキーの挿入、または車両のドアを開けることのような、ユーザによる作用の検出に従って自動的に実行され得る。
【００５６】
本件方法は、したがって、車両のある構成要素が前処理されることを許容する。この前処理は、たとえば、車両の窓を除氷すること、または、ギアボックスのオイルを加熱することを可能にし得る。この前処理は、また、もしくはその代わりとして、エンジンのオイルまたは水、および／または、車両の客室、および／または、車両の窓をワイピングするための製品が加熱されることを許容し得る。
【００５７】
本発明は、その非限定的な実施形態の以下の説明を読むことから、および、添付された図面を検討することから、より良く理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による加熱装置を概略的に示している。
【図２】図２は、熱を生成するための図１の装置の使用の様々な段階を示している。
【図３】図３は、熱を生成するための図１の装置の使用の様々な段階を示している。
【図４】図４は、熱を生成するための図１の装置の使用の様々な段階を示している。
【図５】図５は、自動車の燃焼エンジンを加熱するための図１〜図４の装置の使用の一例を示している。
【図６】図６は、自動車の燃焼エンジンを加熱するための図１〜図４の装置の使用の一例を示している。
【図７】図７は、自動車の燃焼エンジンを加熱するための図１〜図４の装置の使用の一例を示している。
【図８】図８は、自動車の燃焼エンジンを加熱するための図１〜図４の装置の使用の一例を示している。
【図９】図９は、自動車の燃焼エンジンを加熱するための図１〜図４の装置の使用の一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
本発明の一実施形態による加熱装置の一例が、図１を参照して説明されよう。この装置は、１つまたは２つ以上の構成要素、たとえば、以降に見られるような、とくに自動車の、燃焼エンジンを加熱するために使用され得る。
【００６０】
図１に示されるように、本件装置１は、反応流体を運ぶことが可能なパイプ２と、反応流体と発熱反応する試薬が配置されたリアクタ３と、を備えている。リアクタ３は、外側に対してシールされ得る。見られ得るように、本件装置１は、パイプ２の領域において、リアクタ３内で得られる圧力より低い圧力を生成するように構成されたジェネレータ４を備えている。説明される例では、ジェネレータ４は、パイプ２に設けられた水アスピレータ４により形成されている。枝部５が、水アスピレータ４の上流のパイプ２から始まっており、この枝部５は、リアクタ３へと反応流体が供給されることを許容している。説明された例では、リアクタ３は、２つの反応流体入口を有しているが、本発明は、反応流体入口の特定の数に限定されない。
【００６１】
本例において検討される各反応流体入口には、パイプ２とリアクタ３との間の流体接続が遮断または許可されることを許容する入口バルブ７が取り付けられている。このバルブ７は、アクチュエータに結合されたシャッタであり得る。その代わりとして、および図示されたように、このバルブ７は、インジェクタに組み込まれ得る。
【００６２】
リアクタ３は、枝部８により水アスピレータ４の横吸引口に接続された１つまたは２つ以上の反応流体出口を有し得る。図１に示されるように、１つまたは２つ以上の出口バルブ９が、リアクタ３と水アスピレータ４との間の流体接続を許容または遮断するように設けられている。検討される例では、逆止弁が、出口バルブ９の手段として使用されている。
【００６３】
したがって、入口バルブ７および出口バルブ９の状態に応じて、枝部５、リアクタ３および枝部８における反応流体の循環が、枝部５および８の間に配置されたパイプ２の一部６を通る循環と平行となることが可能である。
【００６４】
本件装置１は、リアクタ３内の試薬の再生のための回路１０をさらに備えている。説明された例における再生回路は、リアクタ３を通って延びる１つまたは２つ以上のパイプの形態をとる。これらは、各々がリアクタ３を通る１つまたは２つ以上の外向き／戻り経路を形成する直線状のパイプであり得る。
【００６５】
以後に説明される例では、試薬は、ゼオライトであり、反応流体は、水とグリコールとの混合物から形成された水溶液である。１つまたは２つ以上の構成要素を加熱するために、本件装置１は、循環的に使用され得て、各サイクルは、
・その間に反応流体と試薬との間の発熱反応が生じる反応段階であり、この段階は、反応流体が試薬と接触させられる時に開始される。解放される熱は、構成要素へと伝えられる。
・その間に試薬と反応流体とがそれらが発熱反応の前にとっていた状態に戻される再生段階。この再生段階は、とくに、熱をリアクタへと伝えることにより実行される。
・本件装置が休止している保存段階。
を連続的に有している。
【００６６】
試薬がゼオライトであり、反応流体が水とグリコールとから形成される水溶液である時、発熱反応は、ゼオライトによる水の吸着であり得て、再生は、水で飽和されたゼオライトを強く加熱することにより得られ得る。再生は、したがって、以前に吸着された水の脱着に対応し得る。蒸気の形態で解放されるこの水は、次に凝縮し得る。リアクタ３内の温度に応じて、グリコールは、蒸発されて、水蒸気と一緒に生じ得る。再生段階の間に、ゼオライトの温度は、約２５０℃まで上げられ得る。
【００６７】
本件装置２の様々な構成要素は、加熱段階が約１５ｋＷの加熱出力が約２分供給されることを許容するように、かつ、再生段階が約２０分続くように、構成され得る。
【００６８】
本件装置２の動作サイクルを通した進展は、図２〜図４を参照してここで説明されよう。
【００６９】
反応段階が開始される時、パイプ２およびリアクタ３を流体接続に置くために入口バルブ７において作用が実行される。反応流体は、したがって、反応流体入口を介して、それがゼオライトに注がれるリアクタ３に到達し、反応流体の別の部分は、同時に、パイプ２の一部６を通過する。枝部５および８の間のパイプ２の一部６の直径と、枝部５の直径と、の間の比率は、枝部５の上流のパイプ２を通って循環する反応流体の約１．５％がリアクタ３に入るように選択され得る。
【００７０】
リアクタ３内の反応流体は、ゼオライトとの比較により過剰であるため、水の一部は、発熱反応するためにゼオライトにより吸着されるが、この水の他の部分は、反応により解放される熱の結果として蒸発される。
【００７１】
反応は、リアクタ３内の温度および圧力を上昇させる。温度は、たとえば、チャンバ内において１５０℃に到達し、そこでの圧力は、２５０ｍｂａｒに到達し得る。リアクタ３内で得られる圧力と水アスピレータ４で得られる圧力との間の差のために、リアクタ３内の蒸気は、出口バルブ９を通って枝部８へと吸引され、その横吸引口を介して水アスピレータ４に到達する。蒸気は、次に、パイプ２の一部６において液体の形態で流れる反応流体と接触する。図２に存在する温度ダイアグラムに鑑みて図２に見られ得るように、この接触は、蒸気を凝縮させ、水アスピレータ４の下流の反応流体を加熱させる。
【００７２】
反応段階が終了する時、再生段階が、すぐにまたは時間遅延の後に、生じる。次の反応のための準備ができているゼオライトを再生するという要望がある場合には、高い温度の流体が再生回路１０を介して循環される。再生回路を通る熱い流体のこの通過は、リアクタ３内の温度が上昇されることを許容する。
【００７３】
温度のこの上昇のために、反応段階の最後で水で飽和されたゼオライトは、次に、脱着されよう。解放された水は、リアクタ３内の温度のために蒸発される。この蒸気は、次に、水アスピレータ４まで枝部８へと吸引され、そこでは蒸気はパイプ部２の一部６において液体状態で循環する反応流体に出会う。この再生段階の間に、入口バルブ７は、反応流体がパイプ２からリアクタ３へと注がれることができないように、閉じられ得る。既に言及されたように、水アスピレータ４において液体状態の反応流体と再生の結果として生じる蒸気との間の接触は、この蒸気を凝縮させるとともに、反応流体を水アスピレータ４の下流で加熱させる。
【００７４】
このように加熱される反応流体は、反応段階の間と同じ構成要素に、または別の構成要素に、伝えることが可能である。
【００７５】
図４は、加熱のための装置１の非使用に対応する保存段階を示している。再生段階に続くとともに反応段階に先行するこの段階の間に、入口バルブ７は閉じられる。リアクタ３内の圧力は、０ｍｂａｒに近づき、パイプ２の一部および水アスピレータ４を通る液体状態の反応流体の通過は、リアクタ３内にいまだ存在するエアが吸引されることを許容し得る。
【００７６】
図１〜図４を参照して説明される装置１は、したがって、１つまたは２つ以上の構成要素を加熱するために、熱が循環的に生成されることを許容し、各サイクルは、熱の２つの異なる再生、すなわち、
・発熱反応が進行している時、および、
・試薬がこの反応の最後に再生される時、
を許容する。
【００７７】
さらに、本件装置１は、凝縮器または熱交換器無しで、水アスピレータ４の下流の反応流体へのリアクタ３内の熱の伝達を許容する。
【００７８】
ここに説明される装置１の使用の一例は、図５〜図１０を参照して説明されよう。この例では、本件装置１は、燃焼エンジンが開始される時に燃焼エンジンを加熱するために使用され、このエンジンは、とくに、自動車に所属している。これは、たとえば、ガソリンまたはディーゼル油の内部燃焼エンジンである。
【００７９】
本件装置１は、したがって、本件装置１とは別に、燃焼エンジン２１と交換回路２２とを備えたアセンブリ２０に組み込まれる。この例におけるパイプ２は、反応流体が通過する閉回路を形成するために、交換回路２２に接続されている。この例において使用される閉回路は、エンジン２１の冷却回路を形成し、反応流体は、エンジンのクーラント、典型的には水とグリコールとの混合物、である。
【００８０】
図示された例におけるパイプ２は、燃焼エンジン２１およびポンプ２５に直列に取り付けられている。この例における交換回路２２は、さらに、ポンプされたクーラントがパイプ２へと再循環することを許容する戻りパイプ２７と、サーモスタット２８の入口と、の間のポンプ２５の下流の枝部２６を有する。サーモスタットは、ラジエータ２９と直列に取り付けられ、その出口は、パイプ２の入口を形成するために、一点３０において戻りパイプ２７を結合させる。
【００８１】
リアクタ３内のクーラントの最大体積と閉回路内のクーラントの最大体積との間の比率は、ここでは、０．２〜０．５の間である。
【００８２】
さらに、リアクタ３内のゼオライトの量は、発熱反応が閉回路内の水の全体積の約２５％を消費するようなものであり得て、水のこの全体積は、閉回路全体におけるクーラント内の水の割合として規定される。この例では、再生回路１０は、燃焼エンジン２１を離れるガスのための排気ガス回路の一部を形成する。
【００８３】
燃焼エンジン２１を加熱するための装置１の使用の前に、交換回路２２の温度は、１ｂａｒの圧力において約２０℃であり得る。
【００８４】
燃焼エンジン２１が開始する時、クーラントは、図６に見られ得るように、閉回路内で循環する。本件装置１の反応段階は、前に言及されたように、熱を解放するために、クーラントをリアクタ３内のゼオライトと接触させるために、入口バルブ７に作用することにより、開始され得る。パイプ２の一部６および水アスピレータ４を通るクーラントの同時循環のために、減圧が、水アスピレータ４において生成される。
【００８５】
リアクタ３内における反応の結果として、その内部の圧力が十分に増加する時、水アスピレータ４は、図７に示されるように、発熱反応により生成される蒸気を枝部８へと吸引する。リアクタ３内の温度は、たとえば、３００ｍｂａｒの圧力において約１５０℃に到達する。この蒸気は、水アスピレータ４内のクーラントと接触して凝縮し、水アスピレータ４の下流かつエンジン２１の上流のクーラントが凝縮のこの熱により加熱される。このように加熱されるクーラントは、たとえば、１．１ｂａｒの圧力において約７０℃の温度に到達する。図示されていない熱交換器により、クーラントは、この熱を燃焼エンジン２１へと伝える。
【００８６】
図７に示されるように、この段階の最後に、クーラントの一部は、リアクタ３内の発熱反応により消費され、ラジエータ２９内の液体レベルが低下する。反応段階の最後に、リアクタ３へのクーラントの注入を遮断するように入口バルブ７に作用が実行される。ゼオライトの再生の要望がある時、排気ガスは、再生回路１０を通って循環される。リアクタ３内の温度の上昇は、ゼオライトからの水の脱着につながる。この水は、蒸発されて水アスピレータ４へと吸引され、次に、パイプ２の一部６において循環するクーラントと接触するとすぐに凝縮する。この段階の間に、リアクタ３内の温度は、たとえば、６００ｍｂａｒの圧力において約２５０℃に到達する。水アスピレータの下流のクーラントは、１．１ｂａｒの圧力において９０℃の温度を採用し得る。クーラントは、次に、この熱をたとえば燃焼エンジン２１へと伝え得る。
【００８７】
本件装置１を使用するという要望が無い時、すなわち本件装置１の休止の段階の間に、クーラントは、全てがまるでアセンブリ２０がリアクタ３を有していない場合であるように、リアクタ３に入ること無く、交換回路２２とパイプ２の一部６のみを通って循環する。この休止段階の開始では、リアクタ内の温度は、２００ｍｂａｒの圧力において約２５０℃であり得て、クーラントの温度は、１．１ｂａｒの圧力において約８０℃であり得る。
【００８８】
本発明は、ここに説明された例に限定されない。
【００８９】
この例では、本件装置１が加熱されるべき構成要素、この例では燃焼エンジン２１、と直列に取り付けられているけれど、本件装置１は、その代わりとして、戻りパイプ２７に配置され得る。
【００９０】
さらに、ジェネレータ４は、水アスピレータを使用することとは異なる方法により、たとえば出口バルブ９の下流の枝部８に配置されたポンプを使用することにより、形成され得る。
【００９１】
説明されていない代わりの形態では、本件装置１は、車両のエンジンが開始される時とは異なる時にこの車両の１つまたは２つ以上の構成要素を加熱するために使用され得る。本件装置１は、たとえば、エンジンが開始される前に１つまたは２つ以上の構成要素を加熱し得て、これにより、これまたはこれらの構成要素を前処理する。
【００９２】
この前処理は、たとえば本件装置１を開始させるボタンを押すことにより、車両のユーザが車両を開始する前に、車両のユーザにより与えられる命令の結果であり得る。その代わりとして、前処理は、たとえばユーザが車両に入ったことの検知の結果として、とくに挿入されたイグニッションキー、アンロックされたドア、または開かれたドアの結果として、自動的に生成される命令の結果である。
【００９３】
そのような前処理の場合、本件装置１は、したがって、エンジンを開始させる前に、熱を、窓、例えば車両の風防を除氷するためのシステムへ、とくにそのオイルを加熱するために車両のギアボックスへ、または、車両のユーザの快適さのために車両の客室へ、伝えられ得る。
【００９４】
燃焼エンジンは、たとえば、車両、とくに自動車、の燃焼エンジン以外であり得る。
【００９５】
以上に説明された例では、試薬がゼオライトである時、ゼオライトは、反応流体とゼオライトとの接触を促進するために、大きなサイズの細孔、たとえば０．３〜０．８ｎｍの間の細孔サイズ、を有するビーズの形状をとり得る。
【００９６】
「備える」という表現は、それに反することが明記されない限り、「少なくとも１つを備える」と同義語であると理解されるべきである。
【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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